異物検査装置
【課題】アライメンに使用するテンプレート画像を最適な方法で登録し、パターンマッチングのエラー、及び評価に要する時間を低減する。
【解決手段】最適なテンプレートのアライメントマークとの選定や識別及び類比判断を、異物検査装置に配備した相関値の演算機能により実践する。すなわち、異物検査装置に、被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を算出するデータ演算処理装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの画像データを登録する。
【解決手段】最適なテンプレートのアライメントマークとの選定や識別及び類比判断を、異物検査装置に配備した相関値の演算機能により実践する。すなわち、異物検査装置に、被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を算出するデータ演算処理装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの画像データを登録する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板や半導体ウェハ等の被検査物の表面に存在する異物、きず、欠陥、汚れ等（以下、これらを総称して異物と称す）を検出する異物検査装置に係り、特に被検査物を高精度に位置補正し、異物を高精度、高感度で検出する異物検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板や半導体ウェハ等の被検査物の表面に存在する異物を検出する異物検査装置として、レーザー光等の光ビームを被検査物の表面ヘ照射し、該表面で発生した反射光又は散乱光を検出することにより、異物の有無を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この異物検出装置では、半導体ウェハに本来同一のパターンを有する多数のＩＣチップが形成されている場合、各チップより検出した反射光又は散乱光の強度から画像信号を作成し、隣接するチップから得られた画像信号、若しくは予め用意した良品チップの画像信号と比較して、両者の偏差信号がしきい値以上にある場合を異物と判定する。
【０００３】
前記の画像信号を採取する際には、被検査物の表面上の横方向に並設されたチップが、光ビームのスキャン方向に対して、平行に載置されることが必要である。隣接したチップと比較して偏差信号を採取するため、チップ内の配線レイアウトやチップ間のスクライブラインなど、検出領域に含まれるパターンの種類や密度の違いで偏差信号にバラツキを生じ、検査結果に影響を及ぼすからである。
【０００４】
この被検査物を平行に載置するための位置合せ方法として、被検査物の表面のチップ内に形成されたアライメントマークを基準に、被検査物内の２点の座標（Ｘ、Ｙ）を採取し、該座標から算出された被検査物のズレ量を基に、検査ステージを移動させて補正が行われている。
【０００５】
近年の半導体の高集積化、微細化に伴い、より微小な異物の検出が必要となってきており、偏差信号のバラツキを抑え、検出精度及び再現性を向上するため、更なる位置合せ精度が望まれているが、アライメントマークの微細化や、製造工程に起因したコントラスト低下により、位置合せが難しくなってきている。
【０００６】
検査位置の位置合せ方法に関しては、例えば、レチクル基板の投影波形を基準画像データ（以下、テンプレート）として準備し、位置調整用レチクル基板から実際に得られた投影波形とのパターンマッチングからズレ量を求めるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、パターンマッチング方法に関しては、被検査物から画像信号を検出し、画像信号より所定の特徴量を抽出して抽象化パターンを形成し、これと基準画像（テンプレート）から得られた抽象化パターンとをパターンマッチングするものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−４７９０１号公報
【特許文献２】特開平１０−１０６９４１号公報
【特許文献３】特開平１１−３４０１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載の技術は被検査物を光ビームで往復してスキャンする際に、往路と復路の位置ズレ量を一括して補正処理するものであり、被検査物個々に高精度の位置合せを必要とする異物検査装置には、適用することができない。また、位置ズレの調整専用の治具として作成されたレチクル基板を対象としたものであるため、半導体デバイス等の製造工程で形成される半導体膜、金属膜、絶縁膜等の各種薄膜の影響については配慮がなされておらず、アライメントマークのコントラスト低下による認識不能や他のアライメントマークと誤認識（ミスマッチング）する問題は避けられない。
【００１０】
アライメントマークは、従来、オペレータが被検査物の観察画面を見ながら選定し、その画像データをテンプレートとして登録していた。しかるに、半導体デバイス製品の検査工程が、コントラストの低下する製造工程の場合、アライメントマークを目視することが困難であり、過去の経験と感を頼りに、アライメントマークの選定を繰返し行っていた。
但し、認識精度が低下するため、オペレータは煩雑なテンプレートの評価条件出し及び採取作業に長時間を要していた。さらに、被検査物に角度（θ）のズレを生じている場合は、テンプレートそのままでの使用が困難であり、角度の補正を必要とする。その補正処理の誤差によって、位置合せ精度の低下やバラツキを生じるなどの課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、被検査物のアライメントマークがパターンマッチングし難い条件にある場合においても、認識不能や誤認識をしないようにパターンマッチングをすることである。
【００１２】
また本発明の他の目的は、被検査物から採取したパターンの画像がテンプレートとして適切か否かの分析や登録する機能を装備し、適切なテンプレートの選択や評価条件出しを容易とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、被検査物の表面に光ビームを照射し、反射光または散乱光の受光強度より画像信号を取得し、隣接した被検査物から得られた画像信号と比較して被検査物表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上の前記アライメントマークを読取る装置とを備え、前記特徴点に基いて前記被検査物の表面に形成されたアライメントマークを検出してアライメントを行うようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、被検査物に光ビームを照射し、前記被検査物から反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を入力する装置と、前記入力したアライメントマークの特徴点を表示する装置と、前記入力したアライメントマークの特徴点を登録する装置とを備え、前記特徴点に基いて前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークを検出してアライメントを行うようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、被検査物に光ビームを照射し、反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を算出するデータ演算処理装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの画像データを登録することを特徴とする。
【００１６】
また、被検査物に光ビームを照射し、反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を演算するデータ演算処理装置と、前記相関値の演算結果を表示する表示装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの合否の判定結果を表示することを特徴とする。この異物検査装置において、前記相関値の演算結果を該相関値の大きさに順じて配列し、前記表示装置にリスト形式で表示することが望ましい。
【００１７】
また、被検査物の表面に光ビームを照射し、反射光または散乱光の受光強度より画像信号を取得し、隣接した被検査物から得られた画像信号と比較して被検査物表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの画像データから特徴点を抽出しテンプレートの特徴点とパターンマッチングする画像処理手段と、マッチングした相互の特徴点より確率若しくは得点（スコア）を算出する演算処理手段と、所定の確率若しくは得点（スコア）をもって該特徴点が一致した場合を基準となるアライメントマークとして識別させる判断処理手段と、被検査物内の少なくとも２点のアライメントマークの認識にて採取した座標から被検査物のズレ量を算出する演算処理手段と、該ズレ量を基に検査ステージを移動させて位置合せする駆動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明において、最適なアライメントマークの自動選定のために、異物検査装置にテンプレートとして適切か否かのアライメントマークの評価機能と該評価結果の表示機能、及びアライメントマークの選定機能と該画像データをテンプレートとして格納する登録機能を具備することができる。
【００１９】
また、テンプレート候補となるアライメントマークを自動抽出するために、テンプレートの特徴点を入力するデータ入力手段ならびにデータを格納するデータ登録手段と、該テンプレートの特徴点のデータに基いてチップ内の指定された区画の画像データを採取する検出手段ならびに該採取した画像データを格納するデータ登録手段と、画像データから特徴点を抽出する画像処理手段ならびに登録されたテンプレートの特徴点と比較処理するデータ演算処理部と、採取したアライメントマーク候補の座標と外観形状ならびにデータ演算処理部で算出された適性度数と適性順位などの分析値を表示させる表示手段と、最適なテンプレートとして該アライメントマーク候補から自動選出または選択して画像データを登録する登録手段とを備えることができる。
【００２０】
また、テンプレート候補の誤認識の可能性を事前に評価するために、抽出されたテンプレート候補の特徴点のデータに基いてチップ内の指定された区画の画像データを採取する検出手段ならびに該採取した画像データを格納するデータ登録手段と、画像データから特徴点を抽出する画像処理手段ならびに抽出したテンプレートの特徴点と比較処理するデータ演算処理部と、採取した画像データの座標と外観形状ならびにデータ演算処理部で算出された適性度数と適性順位などの分析値を表示させる表示手段とを備えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、アライメントマークの認識不能や誤認識を抑止したパターンマッチングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係わる異物検査装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】データ処理部の制御の概略を示すブロック図である。
【図３】半導体ウェハ内のアライメントに用いるチップ及び指定座標を説明する図である。
【図４】エッジ強度波形の処理及びエッジ位置を説明する図である。
【図５】アライメントの設定画面を説明する図である。
【図６】テンプレート候補を作図するためのＣＡＤ画面を説明する図である。
【図７】テンプレート候補の一実施例を説明する図である。
【図８】テンプレート候補を評価するための指定座標及び指定範囲を説明する図である。
【図９】テンプレート候補を評価するための設定画面を説明する図である。
【図１０】テンプレート候補の評価結果を表示する画面を説明する図である。
【図１１】半導体ウェハのチップ内に形成されているアライメントマークを探査するための設定画面を説明する図である。
【図１２】半導体ウェハのチップ内に形成されているアライメントマークの探査結果を表示する画面を説明する図である。
【図１３】テンプレート候補の信頼性を評価するための設定画面を説明する図である。
【図１４】テンプレートを用いた半導体ウェハの角度補正の方法を示すフローチャートである。
【図１５】最適なテンプレートを採取するための方法を示すフローチャートである。
【図１６】半導体ウェハ内のテンプレート候補を探査するための方法を示すフローチャートである。
【図１７】テンプレート候補の信頼性評価及び適正なテンプレートを選定するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して詳細を説明する。本発明の異物検査装置は、半導体ウェハ、ＡＬＴＩＣ基板、ＴＦＴ−ＬＣＤ等に用いられるガラス基板などの被検査物の表面に存在する異物を検査可能であるが、本実施の形態では、半導体ウェハを被検査物の一例として説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は本発明の一実施形態である異物検査装置の概略構成を示した平面図である。異物検査装置は、１個以上のロードポート１０、搬送部２０、プリアライメント部３０、検査部４０、及びデータ処理部５０から構成されている。ロードポート１０には、複数の被検査用の半導体ウェハ１を収納した１個以上のウェハカセット１１が載置される。このウェハカセット１１は、被検査用の半導体ウェハ１と、検査の結果、不良と判定された半導体ウェハ１の回収専用として、個々に分別した運用もできる。
【００２５】
図２はデータ処理部５０の制御の概略を示すブロック図である。データ処理部５０はホストコンピュータ１００、キーボードやタッチパネルまたはマウス等からなる入力装置１１０、ＣＲＴやフラットパネルディスプレイからなる表示装置１２０、プリンタ等の出力装置１３０、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）やコンパクトディスク（ＣＤ）等の外部メディアを制御する外部記憶装置１４０から構成される。また、ホストコンピュータ１００は、データ演算処理装置１５０とハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶装置１６０を有する。入力装置１１０からの指令に基づいて異物検査装置全体の制御を行う。アライメントに係わる制御や分析結果、検査条件の制御や採取したデータの解析、異物検査装置の動作状態を表示装置１２０に表示し、更にはプリンタ等の出力装置１３０へ出力する。各種の条件設定は、入力装置１１０から入力され、レシピデータなどとして記憶装置１６０に格納される。
【００２６】
図１４は実施例１における半導体ウェハ１の処理手順を示すフローチャートである。図１の異物検査装置において、半導体ウェハ１の搬送は、搬送プログラムの実行（Ｓ１０１）によりデータ処理部５０から信号が送信され、図示しないパルス制御基板及び駆動回路を介してサーボモータを駆動し、搬送アッセンブリ２１に配設されたハンドリングアーム２２を制御することにより行われる。ハンドリングアーム２２は、データ処理部５０より指示されたウェハカセット１１の棚段より半導体ウェハ１を搬出し、ロードポート１０からプリアライメント部３０へ搬送する（Ｓ１０２）。ウェハカセット１１から半導体ウェハ１を搬出する際、Ｕ字形の接触部２２ａの略中心が半導体ウェハ１の略中心に一致するようにに制御され、接触部２２ａの吸着穴２３にて真空吸着し、半導体ウェハ１を保持する。
【００２７】
ハンドリングアーム２２は、半導体ウェハ１を保持した状態でプリアライメントチャック３１上方へ前進し、半導体ウェハ１とプリアライメントチャック３１の互いの略中心が一致する位置で下降し、プリアライメントチャック３１上に半導体ウェハ１を搭載する。
次いで、プリアライメントチャック３１は、半導体ウェハ１の裏面を真空吸着し、半導体ウェハ１を保持する。
【００２８】
プリアライメントチャック３１はＸ，Ｙ，θ方向に移動及び回転可能に構成されている。検出装置３２は、レーザー光等の発光部とＣＣＤラインセンサー等の受光部を備え、発光部から受光部へ到達する光の位置と強度を検出し、プリアライメントチャック３１上に載置された半導体ウェハ１の外周及びＶノッチ（又はオリフラ等）の位置を検出する。データ処理部５０は検出装置３２の検出結果に基いて、図示しないパルス制御回路及び駆動回路を介してパルスモータを駆動し、プリアライメントチャック３１を移動及び回転して、半導体ウェハ１の粗位置調整（プリアライメント）を行う（Ｓ１０３）。
【００２９】
プリアライメント終了後、プリアライメントチャック３１は、半導体ウェハ１の真空吸着を解除する。ハンドリングアーム２２は、プリアライメントチャック３１上に搭載された半導体ウェハ１の下方へ侵入し、Ｕ字形の接触部２２ａの中心が半導体ウェハ１の中心とほぼ一致する位置で上昇することにより、半導体ウェハ１をプリアライメントチャック３１から持ち上げる。そして、半導体ウェハ１をプリアライメント部３０から検査部４０の検査ステージ４１へ搬送する（Ｓ１０４）。
【００３０】
検査部４０には、検査ステージ４１に検査ステージチャック４２が配設されている。検査ステージチャック４２は、上昇及び下降が可能な昇降ピン４３ａ，４３ｂ，４３ｃを備えている。昇降ピン４３ａ，４３ｂ，４３ｃが上昇した状態で、ハンドリングアーム２２は、半導体ウェハ１を持ち上げたまま検査ステージチャック４２の上方へ前進し、半導体ウェハ１と検査ステージチャック４２の互いの略中心が一致する位置で下降し、半導体ウェハ１を昇降ピン４３ａ，４３ｂ，４３ｃへ受け渡す。次いで、ハンドリングアーム２２が検査ステージチャック４２の上方から後退した後、昇降ピン４３ａ，４３ｂ，４３ｃを下降し、半導体ウェハ１を検査ステージチャック４２上に搭載する。検査ステージチャック４２は、半導体ウェハ１の裏面を真空吸着し、半導体ウェハ１を固定する。
【００３１】
検査ステージチャック４２に半導体ウェハ１が載置されると、データ処理部５０は入力装置１１０を介して記憶装置１６０に登録されたレシピデータよりチップサイズを読取り、データ演算処理装置１５０にて半導体ウェハ１に並設された各チップの座標を算出する。検査ステージチャック４２は、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動及び回転可能に構成され、配設されたレーザースケール等などの位置検出器（図省略）により位置（座標）を検知しながら、半導体ウェハ１上の検査位置等を制御する。データ処理部５０は、図示しないパルス制御基板及び駆動回路を介してサーボモータ（図省略）を駆動することで、検査ステージチャック４２を移動及び回転させ、例えば図３に示す第１チップ３１０の第１チップ指定座標３１１へ移動させる（S１０５）。
【００３２】
検査部４０の検査ステージチャック４２上部にはＣＣＤカメラ（図省略）が載置されている。第１チップ指定座標３１１近傍の指定範囲内をサーチし（Ｓ１０６）、ＣＣＤカメラより、例えば第１チップ３１０の第１アライメントマーク３１２を画像データとして採取する（Ｓ１０７）。採取された第１アライメントマーク３１２の画像データは、ＣＣＤの画素毎の階調データに基き、データ演算処理装置１５０にて画像全体の平均明度が算出される。次いで、該平均明度とテンプレートの平均明度とが略同一となる乗数を求め、各画素の明度毎に前記乗数を乗じた明度と画像全体の平均明度との差分を各画素毎に算出する。この正規化処理により、各画素間の変化が正規化した明度波形（投影波形）として抽出され、記憶装置１６０に格納される。
なお、本実施例では、基準とする明度をテンプレートの平均明度としているが、予め設定された設定明度に基いて、明度を調整する乗数を求めても、同様な効果を得ることができる。
【００３３】
データ演算処理装置１５０は、該投影波形の演算処理を行い、例えば微分処理により、図４に示す濃淡（階調）の変化を表すエッジ強度波形４１０を算出する。次いで、得られたエッジ強度波形４１０の中から最大値を示す最大エッジ強度値４１１を抽出し、予め設定した特徴量設定値４２０と略同一となる乗数を求め、コントラストが低い場合には最大エッジ強度値４１１が高くなる様に、コントラスト高い場合には最大エッジ強度値４１１が低くなる様に、この乗数に基いてエッジ強度波形４１０全体を補正する。この補正により、半導体ウェハ１表面上の膜や照度変動などのコントラスト低下によるパターンマッチング精度への影響を抑制する。
【００３４】
予め記憶装置１６０に登録された特徴量閾値４３０に基いて、該閾値を超えたピークとＣＣＤの画素の位置よりエッジ位置４４０を検出し、各エッジ位置４４０の強度値及びＣＣＤの画素の位置などの特徴点を、位置検出器からの位置情報（座標情報）と関連付けて記憶装置１６０に記憶する。
【００３５】
比較基準となるテンプレートのデータは、前述の第１アライメントマーク３１２と同様の画像処理が施され、各エッジ位置４４０の強度値及びＣＣＤ画素位置などの特徴点が、予め記憶装置１６０に登録されている。第１アライメントマーク３１２の特徴点は、このテンプレートの特徴点に基いてパターンマッチングが行われ、類比判断される（Ｓ１０８）。仮に第１アライメントマーク３１２が、テンプレートパターンと相違する場合は、指定範囲内の探索を続行する。Ｓ１０６からＳ１０８ステップを反復してパターンマッチングを繰返しながら、相関のとれるアライメントマークを探索する。所定の相関を持って検出されたパターンを第１アライメントマーク３１２と認識し、位置検出器により第１アライメントマーク３１２の座標（Ｘ，Ｙ）を検出し、該座標を記憶装置１６０に登録する（Ｓ１０９）。互いに正規化処理された特徴点により類比判断を行うため、プロセス処理工程の影響によって第１アライメントマーク３１２のコントラストが低い場合においても、高精度のパターンマッチングが確保され、誤認識を抑止することができる。
【００３６】
パターンマッチングで第１アライメントマーク３１２と認識されたパターンは、当該特徴点に基き、マッチング状態を表す指標値（スコア値）をデータ演算処理装置１５０で算出し、表示装置１２０の画面上に表示する。スコア値は第１アライメントマーク３１２とテンプレートにおける特徴点の相関データに基き、例えば（１）式により算出される。パターンマッチングの度合いを数値化し、その度合いを表示できるものであれば、当該式に限らず使用可能であり、同様の効果が得られる。
【００３７】
【数１】
【００３８】
なお、（１）式におけるＳはスコア値の大きさであり、Ｍpはパターンマッチングにおけるエッジの一致数、Ｔtはテンプレート採取時のエッジ総数、Ｔaは第１アライメントマーク３１２のエッジ総数である。
【００３９】
スコア値Ｓは半導体ウェハ１のパターンマッチング毎に記憶装置１６０に格納され、表示装置１２０の画面上に表示される。該スコア値Ｓを介してパターンマッチング状態を確認することにより、テンプレートの良否判断も可能である。また記憶装置１６０に格納された過去のスコア値Ｓデータとの対比により、アライメントマークの状態、すなわち半導体デバイスの加工状態や、異物検査装置の状態を診断できる。予め設定されたスコア値Ｓの閾値に基き、異常表示や警報、または遠隔診断手段へ装置異常を伝達することも可能であり、該スコア値Ｓの表示、非表示の選択と共に、入力装置１１０を介して設定可能となっている。
【００４０】
第１アライメントマーク３１２の座標を検出後、検査ステージチャック４２を半導体ウェハ１のチップマトリックス上の第２チップ指定座標３２１へ移動させる（Ｓ１１０）。第２チップ３２０の第２アライメントマーク３２２も、第１アライメントマーク３１２と同じ方法で画像処理やパターンマッチングが行われ（Ｓ１１１〜Ｓ１１３）、検出された第２アライメントマーク３２２の座標（Ｘ，Ｙ）を検出し、算出されたスコア値と共に記憶装置１６０に格納される（Ｓ１１４）。当該スコア値の管理基準値は、表示装置１２０画面上に配設された設定欄から設定値（閾値）を設定可能となっている。第１アライメントマーク３１２及び第２アライメントマーク３２２の少なくとも１つが、該閾値の条件を満たさない場合には、データ処理部５０を通じてアラーム表示させることも可能に構成されている。
【００４１】
なお、スコア値のデータ処理は、誤認識の発生が僅少でパターンマッチングの状態監視が必要ないものや異物検査装置のスループットが求められる場合など、異物検査装置の使用される状況に応じて、算出処理工程をスキップさせることが可能であり、入力装置１１０からの設定によってデータ処理方法及び表示方法を変更できるように構成されている。
【００４２】
採取した第１アライメントマーク３１２と第２アライメントマーク３２２の２つの（Ｘ，Ｙ）座標から、データ演算処理装置１５０が角度のズレ量を算出し、データ処理部５０からの指令に基いて、検査ステージチャック４２は角度補正され（Ｓ１１５）、半導体ウェハ１上に並設されたチップが、光ビームのスキャン方向に対して精度高く平行に載置される。
【００４３】
検査ステージチャック４２の上方には、図示しない投光系装置及び受光系装置が配設され、投光系装置からレーザー光等の光ビームが半導体ウェハ１の表面ヘ照射される。検査ステージチャック４２を、サーボモータを駆動してＹ方向及びＸ方向へ移動させ、半導体ウェハ１表面に光ビームを走査させる。
【００４４】
受光系装置は、半導体ウェハ１表面から発生した反射光又は散乱光を検出し、受光系装置の検出結果に基づき、データ処理部５０のホストコンピュータ１００でデータ処理され、半導体ウェハ１の表面に存在する異物が検出される（Ｓ１１６）。
【００４５】
半導体ウェハ１表面の異物検査が終了すると、ウェハカセット１１から検査ステージチャック４２へ半導体ウェハ１を載置したのと逆の手順により、半導体ウェハ１を検査部４０からロードポート１０へ搬送し、同じウェハカセット１１の同じ棚段へ収納する。なお、半導体ウェハ１表面上の異物数等が設定値を超えた場合には、別のロードポート１０のウェハカセット１１へ半導体ウェハ１を分別して搬送することもできる。当該搬出時の半導体ウェハ１の分別設定は、表示装置１２０の設定画面から入力装置１１０を介して設定可能となっている。
【００４６】
本実施例では、２つの（Ｘ，Ｙ）座標を用いて補正を行っているが、補正処理に時間を要するものの、縦横に位置する３つ以上の（Ｘ，Ｙ）座標を用いれば、さらに精度の高い補正が可能である。また、本実施例では、半導体ウェハ１のノッチに対して横方向に配列された同列のチップにて補正しているが、光ビームのスキャン方向に対してチップ配列を平行に補正できればよく、縦方向や斜方向の配置若しくは任意のチップ配置による補正であっても、同等の性能が得られる。
【００４７】
位置補正に用いる第１チップ３１０と第２チップ３２０との距離が大きいほど、角度補正の精度を向上できるが、プリアライメントチャック３１の角度補正に所定の精度を求められない場合、アライメントマークがサーチする指定範囲から外れたり、認識不良を生じる恐れがある。そのため、第１チップ３１０と第２チップ３２０との間に、中間補正用チップ３３０の指定座標を設け、該中間補正用チップ３３０で粗位置補正を行った後、第１チップ３１０と第２チップ３２０にて位置ズレの微調整をすることも可能である。中間補正用チップ３３０の使用の有無及び諸条件設定は、表示装置１２０の画面上に設けられた設定画面より入力装置１１０を介して設定される。位置ズレ補正方法の選択手段により、位置ズレの大きな半導体ウェハ１においても、アライメントマークを安定して認識することができる。
【００４８】
図５は上述の条件設定画面を示したものである。当該条件設定画面は、第１チップ３１０や第２チップ３２０及び中間補正用チップ３３０などを設定するチップ条件設定手段５１０、第１チップ指定座標３１１や第２チップ指定座標３２１及び中間補正用チップ指定座標などのアライメントマークの座標を設定する座標条件設定手段５２０、サーチする領域を設定するサーチ条件設定手段５３０、パターンマッチングに用いるテンプレートを設定するテンプレート設定手段５４０、角度や位置の補正条件、及びスコア値のデータ処理方法や閾値などを設定するマッチング条件設定手段５５０などによって構成される。各項目の設定条件の中で、例えばマッチングを左右するような条件や数値設定は、設定画面のトップの設定値表示手段５６０に表示される。各条件設定ボタンを入力装置１１０を介して選択すると、それらに係わる設定画面が開かれ、各詳細データを設定可能となっている。本実施例ではボタンを用いた設定画面となっているが、画面や設定条件の表示や設定ができるものであれば、アイコンや入力スペース、或いはその他の手段を用いて設定画面を構成してもよい。
【実施例２】
【００４９】
アライメントマークをパターンマッチングにより判別する際、比較対象となるテンプレートが必要となる。次に半導体ウェハ１上に形成されたパターンの中から、最適なテンプレートを採取する方法について主に図６と図７及び図１５を用いて説明する。実施例１と重複するものについては省略し、必要に応じて図１と図２を引用する。
【００５０】
図１５は実施例２における半導体ウェハ１の処理手順を示すフローチャートであり、図６はアライメントマークのテンプレート候補７１０を作図するためのＣＡＤ（Computer Aided Design）画面７２０を示したものである。このＣＡＤ画面７２０は、異物検査装置の一機能として配備され、表示装置１２０の画面上に表示される。ＣＡＤ画面７２０は入力装置１１０からの指令に基いてホストコンピュータ１００が各種の処理を実施する。ＣＡＤ画面７２０には、グリッドとスケールを表示することが可能であり、テンプレート候補７１０の概略のサイズを確認できる。また、マウスポインタ７３０等の位置表示手段で、表示装置１２０の画面上に作成した図形を選定することにより、テンプレート候補７１０の幅、高さ、角度等の形状情報を外観表示手段７５０に表示することができる。ＣＡＤ画面７２０上には、例えば実線や破線または鎖線、円形や矩形、更には図形の反転や回転、サイズの縮小、拡大など、テンプレート候補７１０を描画や編集するための製図手段７４０がアイコンやマーク若しくはボタン等の図像で表示されている。テンプレート候補７１０は、記憶装置１６０や記憶媒体を介して外部記憶装置１４０から、読出しや編集、更には保存することできる。また、アライメントマークの設計データを、外部記憶装置１４０を介して入力することもできる。さらに、マウスポインタ７３０等の位置表示手段を介してフリーハンドで描画した表示装置１２０の画面上の図像を基に、該図像の特徴点にマッチしたテンプレート候補７１０を、記憶装置１６０から読み出すこともできる。
【００５１】
図７は、本実施例に用いたテンプレート候補７１０の一例である。（ａ）は矩形の外輪の内側に矩形を設け、その該中央部に十文字の図形を設けたものである。（ｂ）はＬ字状形状の外輪にＬ字状形状の図形を並設したものである。（ｃ）は（ｂ）のパターンの角部に面取りを行った図形である。（ｄ）は（ｃ）の近傍に矩形を配設した図形である。
【００５２】
プログラムの実行（Ｓ２０１）により、（ａ）〜（ｄ）に示した図形等を作成し、半導体ウェハ１表面を探索するテンプレート候補７１０として、記憶装置１６０に登録する。半導体ウェハ１上に存在する同類のアライメントマークを探査する場合には、登録したテンプレート候補７１０の中から、１以上のテンプレート候補７１０を選定し、入力装置１１０を介してエントリーする（Ｓ２０２）。また、過去に作成して登録した図形を読み出して、使用することも可能となっている。
【００５３】
マッチングの精度を上げる上では、一般にはテンプレート候補７１０に角部が多く、図形自体が独立したものが好ましい。しかし、半導体ウェハ１の角度のズレが大きい場合や、コントラストの低い工程のウェハにおいては、認識不良となることもあるので、状況に応じてテンプレート図形を選定することが望ましい。
【００５４】
テンプレート候補７１０を選定した後、搬送プログラムを実行する。ロードポート１０のウェハカセット１１から取出された指定の半導体ウェハ１は、実施例１と同じ方法により、検査部４０へと搬送され、検査ステージチャック４２上に固定される（S２０３〜Ｓ２０５）。なお、テンプレート候補７１０は、半導体ウェハを検査ステージチャック４２上に固定した後に選定する事も可能であり、検査モードの設定によって、テンプレート候補７１０の検査及び評価の工程のみを自動的に実行させる操作に切り替えることができる。
【００５５】
半導体ウェハ１を検査ステージチャック４２上に固定した後、実施例１と同様にステージチャック４２のサーボモータを駆動して、予め指定したテンプレート評価用指定座標８１０へ移動させる（Ｓ２０６）。テンプレート評価用指定座標８１０は、図９に示すテンプレート候補７１０評価用の画面として表示装置１２０上に設けられ、入力装置１１０を介して１以上の座標を設定する事ができる。複数の座標を設定し、テンプレート候補７１０の平均的な評価結果を求めることができる。
【００５６】
テンプレート評価用指定座標８１０を起点に検査ステージチャック４２を移動させ、ＣＣＤカメラにより半導体ウェハ１の指定範囲８２０内に形成された被検査パターン８３０の中からテンプレート候補７１０に類似するパターンを探索する（Ｓ２０７）。
【００５７】
記憶装置１６０に登録されたテンプレート候補７１０は線分の画像データとして保存されている。ＣＣＤカメラを介して採取される被検査パターン８３０の画像は（Ｓ２０８）、データ演算処理装置１５０にて線分化した画像データに画像処理され、随時、エントリーされたテンプレート候補７１０とパターンマッチングが行われる（Ｓ２０９）。テンプレート候補７１０と被検査パターン８３０のサイズが異なる場合や半導体ウェハ１に角度ズレを生じている場合には、パターンマッチングの精度が低下する為、角度可変範囲設定９２０及びサイズ可変範囲９３０などの指定された範囲内で（形状補正設定手段）、サイズ可変量９９１及び角度可変量９９２に従い（可変量設定手段）、マトリックス状にテンプレート候補７１０の画像データを可変しながら（画像補正手段）パターンマッチングが行われる。パターンマッチングにおいて、予め設定された相関係数９１０を満たした場合は、検査ステージ４１に内設されたレーザースケール等の位置検出器により被検査パターン８３０の座標を検出する。
【００５８】
またテンプレート候補７１０の特徴点と、パターンマッチングした被検査パターン８３０の特徴点に基いて、例えば（２）式によりスコア値を算出する（Ｓ２１０）。このスコア値の算出はパターンマッチングの度合いを数値化し、その度合いを順位付けできるものであれば、当該式に限定されることなく使用することができる。被検査パターン８３０とテンプレート候補７１０の特徴点は、パターンマッチングの際の特徴点が用いられるが、別途互いの画像データに画像処理を施し、同一若しくは異なった特徴点抽出手段で抽出される特徴点を用いることも可能である。パターンマッチングとスコア値を算出する特徴点を変えることにより、テンプレート候補７１０と被検査パターン８３０との相違の分析精度を向上できる。
【００５９】
【数２】
【００６０】
なお、（２）式において、Ｓはパターンマッチングしたテンプレート候補７１０と被検査パターン８３０とのスコア値の大きさであり、Ｍｓは被検査パターン８３０とテンプレート候補７１０との特徴点の一致数、Ｔｓは採取した被検査パターン８３０の特徴点の総数、Ｔｄはテンプレート候補７１０の特徴点の総数である。
【００６１】
算出されたスコア値は、パターンマッチングの際に、テンプレート候補７１０画像を可変したサイズ可変量９９１及び角度可変量９９２に基いて算出された（補正値算出手段）、角度補正値１０５０及びサイズ補正値１０６０、とともに、テンプレート候補７１０及び当該被検査パターン８３０の画像と関連付けて記録装置１６０に登録される（S２１１）。被検査パターン８３０が求めるテンプレート候補７１０と異なる場合は、指定範囲８２０内のサーチを続行する。上記ステップを反復しながら（S２０７〜２０９）、相関係数９１０を満たした被検査パターン８３０を同様に登録し、指定範囲８２０内のサーチ終了まで継続する。
【００６２】
上記パターンマッチングは、例えば幾何学形状パターンマッチングなどを用いて行われる。被検査パターン８３０の画像データからMoravec作用素、SUSAN（Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus）、MIC（Minimum Intensity Charge）などの特徴点抽出手段により、画像データの特徴点が抽出される。特徴点抽出手段は、テンプレート
評価設定画面上に設けられた入力スペース、アイコン、ボタンなどの特徴点抽出設定手段９２１により設定することができる。なお、線分化した画像データから被検査パターン８３０の角部（配線パターンのコーナー等）の位置座標及び角部数を特徴点として抽出して、当該特徴点を基にパターンマッチングすることも可能である。探索するテンプレート候補７１０の様態や半導体ウェハ１の製造工程によっては、特徴点の一致の度合いが異なるため、使用する状況に応じ、適宣、最適な方法を選択することが望ましい。
【００６３】
図１０はテンプレート評価用指定座標８１０から検出された被検査パターン８３０の検査結果を示す表示画面である。パターンマッチングで相関係数９１０を満たした被検査パターン８３０はスコア値の順位１０１０、テンプレート候補７１０画像、スコア値１０２０、取得画像１０３０、座標１０７０、判定結果１０４０、角度補正値１０５０、サイズ補正値１０６０等の諸評価データと関連付けて、表示装置１２０上にリスト表示（分析結果表示手段）される（Ｓ２１２）。この表示は、スコア値１０２０の降順にも、あるいは昇順にでも、設定により表示を変更することもできる。テンプレートの処理選択手段９６０の設定が自動設定９７０の場合には、スコア値１０２０の最も高いものが自動的にテンプレートの画面として採択される。この様に、異物検査装置の分析手段に基づいて最適となるテンプレート候補７１０を選択する事により、人為的判断と機械的判断のミスマッチングが抑止され、最適なテンプレートを選択することができる。このテンプレート候補７１０の選択は、マニュアル選定９８０することも可能であり、取得画像１０３０及びスコア値１０２０等を参照しながら、リスト表示の内から適切と思われる画像をテンプレートとして選択することもできる。
【００６４】
次いで、検査ステージチャック４２を、テンプレートとして採択された被検査パターン８３０の座標へ移動する（Ｓ２１３）。角度分解能９４０毎に検査ステージチャック４２の角度を変更するとともに（Ｓ２１４）、被検査パターン８３０の画像位置を補正し（Ｓ２１５）、当該角度毎にＣＣＤカメラにより被検査パターン８３０の画像データを撮像しながら（Ｓ２１６）、記憶装置１６０にテンプレートとして登録し（Ｓ２１７）、角度補正範囲９４１に設定した範囲内の撮像が終了するまで継続する（Ｓ２１４〜Ｓ２１８）。角度をシフトさせたテンプレートの画像データ群の撮像終了とともに、半導体ウェハ１を検査ステージチャック４２から搬出し、ウェハカセット１１に回収する（Ｓ２１９）。予め角度のズレた複数のテンプレート画像を準備し、当該角度をシフトさせた画像データ群を用いてパターンマッチングすることにより、パターンの識別精度を向上できる。画像データ群のパターンマッチングした画像データから、角度のズレ量の検出や予測も可能となり、当該ズレ量に基いて、１つのアライメントマーク（第１アライメントマーク３１２若しくは第２アライメントマーク３２２）のパターンマッチングでθ補正することができる。半導体ウェハ１の角度ズレが大きい場合などの粗θ補正が可能となり、補正処理の高速化、スループットを向上することができる。
【００６５】
なお、本実施例では、テンプレートとして採択した後に、角度補正用の基礎画像データとなる角度をシフトさせた画像データ群を撮像しているが、指定範囲８２０内のサーチ時に、パターンマッチングした被検査パターン８３０が検出された際に実施することも可能であり、テンプレート探索を自動化し、操作性を向上させる。但し、採取する画像データが増大するため、システムの肥大化を抑制する上では、テンプレートとして選定した後に前記画像データ群を採取することが望ましい。
【００６６】
なお、半導体ウェハ１の角度ズレが僅少で画像データ群や粗θ補正を不要とする場合や、テンプレート候補７１０の探索処理速度を重視する場合には、当該処理ステップをスキップすることも可能であり、入力装置１１０からの設定によってデータ処理方法を変更できるように構成されている。
【００６７】
また、採取画像データは実施例１と同じ方法にて、エッジ位置４４０が検出され、同様に記憶装置１６０に登録され、画像データとエッジ位置４４０がテンプレートとして用いられる。テンプレート評価終了後の半導体ウェハ１は、実施例１と同様の手法にてウェハカセットに回収される。
【実施例３】
【００６８】
次に半導体ウェハ１上に形成されているアライメントマークを検出する方法について、主に図１１と図１２及び図１６を用いて説明する。実施例１及び実施例２と重複するものについては省略し、必要に応じて図１と図２を引用する。
【００６９】
図１６は実施例３における半導体ウェハ１の処理手順を示すフローチャートであり、図１１は半導体ウェハ１上に形成されているアライメントマークを検出するための設定画面である。搬送プログラムの実行（Ｓ３０１）と共に実施例１と同じ方法にて、ウェハカセット１１より測定対象となる半導体ウェハ１が搬出され、検査ステージチャック４２に載置される（Ｓ３０２〜Ｓ３０４）。その後、検査ステージチャック４２は設定画面の設定に従い、指定チップ１２１０の位置へ移動する（Ｓ３０５）。指定チップ１２１０の指定座標１２２０に位置合わせした後、ＣＣＤカメラにより、探査範囲１２３０をスキャンニングし（Ｓ３０６）、撮像しながら実施例１と同じ手法にて、平均濃度波形を採取しエッジ位置４４０を検出する（Ｓ３０７〜Ｓ３０８）。設定された画像範囲１２４０の中に、エッジ位置数１２５０を満たす対象物が検出された場合（Ｓ３０９）、該対象物の画像データと座標、及び算出したエッジ数などの特徴点と共に記憶装置１６０に登録する（Ｓ３１０）。指定範囲１２２０内をサーチしながら対象物を登録し（Ｓ３０６〜、Ｓ３１０）、指定範囲のスキャンニング完了ともに撮像を終了する。
【００７０】
登録された画像データは、図１２に示す対象物の採取画像の表示画面にエッジ位置数１２５０の数値の昇順、若しくは降順で表示装置１２０にリスト表示される（Ｓ３１１）。表示装置１２０に表示された対象物の画像データを選択し、入力装置１１０を介して移動指示手段１３１０ボタンを選定する事により、指定する座標に検査ステージチャック４２が移動して対象物を目視確認することや、登録指示手段１３２０ボタンを選定する事により、直接該対象物をテンプレートとして登録することができる（Ｓ３１２）。信頼性に欠ける場合には、該対象物の画像を実施例２と同様の方法で採取して、テンプレートとして登録することもできる。なお、上記のボタンは信号を入力できる入力手段であれば事がたり、特にこれに限定されるものではない。アイコンやキーボードなど、その他の入力手段も採用することができる。
【実施例４】
【００７１】
次に採択されたテンプレート候補７１０がテンプレートとして有効か否か、半導体ウェハ１上に形成された他のパターンと誤認識しないかなど、テンプレートの信頼性評価方法について、主に図１３と図１７を用いて説明する。実施例１と実施例２及び実施例３に重複するものは省略し、必要に応じて図１と図２を引用する。
【００７２】
図１３はテンプレートの信頼性評価の操作に用いる操作画面を示したものであり、図１７は処理手順のフローチャートを示したものである。図１３に示すテンプレート信頼性評価の操作画面は、テンプレートの登録番号を入力する登録番号入力手段１４１０、当該登録番号の画像を表示させる表示指示手段１４１３、テンプレート画像を一括してサムネール表示させる登録画像表示手段１４１１、信頼性評価を行うテンプレート候補７１０を決定する選定手段１４１２、パターンマッチングを行う際の相関係数設定手段１４６０、スコア値の閾値を設定するスコア閾値設定手段１４５０、検査する半導体ウェハ１内のチップを指定するチップ設定手段１４３０、始点となるチップ内座標を指定する座標設定手段１４３１、探査領域を設定するチップ内探査範囲設定手段１４４０などを含み、表示装置１２０画面上の設定画面として、設定値を変更可能に構成されている。また、登録時のテンプレート候補７１０に係る登録データが、画像を表示する画像表示手段１４２０、チップ内の相対位置を表示するチップ内座標表示手段１４２１、エッジなどの特徴点の数を表示する特徴点数表示手段１４２２、特徴点の整合状態を表示するスコア値表示手段１４２３、パターンマッチングの状態表示する相関係数表示手段１４２５、半導体ウェハ１の処理過程を表示する製造工程表示手段１４２４などを介して表示する表示機能を有する。テンプレート候補７１０採取時の参照データを表示することにより、人為的な設定ミスを低減し、信頼性評価の条件設定を容易にしている。なお、本実施例では、これらの入力や表示手段が入力や表示のスペースとボタンで構成されているが、信号の入力と伝達、表示ができるものであれば適用できる。アイコンやキーボードまたはその他の信号入力伝達手段や表示手段を用いても良い。
【００７３】
表示装置１２０の画面上に設けられたボタンを選択することにより、当該画面が表示される（Ｓ４０１）。登録画像表示手段１４１１を選択すると、記憶装置１６０に格納されたテンプレート候補７１０群が、別途設定された表示画面（図省略）にサムネール表示される。当該テンプレート候補７１０群の中から、任意のテンプレート候補７１０を候補選択手段（図省略）で選定する事により、記憶装置１６０から該テンプレート候補７１０のデータが読み出される。テンプレート候補７１０の登録番号が既知の場合には、例えば、登録番号入力手段１４１０に入力装置１１０で登録番号を直接入力して、表示指示手段１４１３でデータを読み出し、該テンプレート候補７１０を画像表示手段１４２０で確認しながらおこなってもよい。次いで選定手段１４１２を選択することにより、信頼性評価を施すテンプレート候補７１０として採択される（Ｓ４０２）。なお、本実施例では、１つのテンプレート候補７１０に基いて信頼性評価を行っているが、２つ以上のテンプレート候補７１０を設定し、同時に信頼性評価を実施することも可能であり、テンプレートを採択するために要する評価時間を短縮することができる。
【００７４】
信頼性評価プログラムの実行指示手段１４７０と共に実施例１と同じ方法にて、ウェハカセット１１より測定対象となる半導体ウェハ１が搬出され、検査ステージチャック４２に載置される（Ｓ４０３〜Ｓ４０５）。その後、検査ステージチャック４２は設定画面の設定に従い、最初のチップ設定手段１４３０の設定位置へ移動する（Ｓ４０６）。次いで該チップの座標設定手段１４３１の設定位置へ調整した後、ＣＣＤカメラにより、チップ内探査範囲設定手段１４４０の設定範囲をスキャニングしながら（Ｓ４０７）、半導体ウェハ１上に形成された対象物（パターン）の画像データを採取する（Ｓ４０８）。パターンマッチングを実施しながら相関係数閾値設定手段１４６０の所定値を満たすか否かを判定し（Ｓ４０９）、所定の相関係数を満たした対象物（パターン）は、実施例１で示したエッジ検出等により特徴点を抽出し、当該特徴点に基いてスコア値を算出する（Ｓ４１０）。スコア閾値設定手段１４５０のスコア値を満たした対象物（パターン）は座標が採取され、画像データや相関係数及びスコア値などの特徴点と共に記憶装置１６０に登録する（Ｓ４１１）。パターンマッチングの度合いは、相関係数閾値設定手段１４６０で調整することができるため、製造工程で変化するコントラストの影響を抑制できる。また、スコア閾値設定手段１４５０により、サンプリングされる対象物（パターン）の数を制御でき、検査時間の増長を抑制できる。チップ内探査範囲１４４０内を探索しながら条件を満たす対象物（パターン）を随時登録し（Ｓ４０７〜Ｓ４１１）、チップ内探査範囲１４４０のスキャンニング完了ともに次のチップ設定手段１４３０の設定位置へ移動する（Ｓ４０６）。同様の対象物（パターン）の探索を繰返し、チップ設定手段１４３０で設定された全てのチップ検査が完了すると共に撮像を終了する。
【００７５】
チップ設定手段１４３０で設定された全てのチップを検査した後、記憶装置１６０に保存された該対象物のデータが、表示装置１２０画面上に設けられた設定画面上にリスト（図省略）表示される（Ｓ４１２）。当該リストは、テンプレート候補７１０とサンプリングされた対象物（パターン）の画像データや特徴点とが関連付けられて構成され、スコア値や相関係数などの擬似度合いを表す数値に基き、チップ設定手段１４３０で設定されたチップ毎に降順若しくは降順で表示される。スコア値や相関係数の数値より、テンプレートととして適正か否かを判断でき、各対象物（パターン）間のスコア値や相関係数の大小関係や差分の大きさから、誤認識の可能性を判断できる。また、チップ設定手段１４３０で設定されたチップ間の各対象物（パターン）の順位や数値の相違から、パターンマッチングの安定性を判断することができる。当該リストの結果を参照しながら、テンプレート候補７１０を選定して表示装置１２０画面上設けられたテンプレート選定手段（図省略）を選択することにより、テンプレートとして登録される（Ｓ４１２）。
【００７６】
なお、複数のテンプレート候補７１０を評価する場合には、自動選定手段を選択することにより、データ処理部５０が上記関係から適正なテンプレート候補７１０を判断して採択するが、手動設定としてリスト表示の状態を確認してテンプレート候補７１０を選定することもできる。この手動設定時には、例えばリスト表示の評価結果が満足いかない場合などには、諸設定を変更した上で再実行指示手段１４７１を選択することで信頼性の再評価を行うことができる。特に諸設定を変更しない場合でも再評価できることは言うまでも無い。この複数の評価は、例えば半導体ウェハ１のθ角度ズレなどを同じ条件下で比較評価できるため、評価時間を削減し高信頼性のテンプレートを採択できる上で有効である。但し、このテンプレート登録の工程（Ｓ４１２）は不可欠なものでは無く、テンプレート候補７１０の信頼性評価を行うだけのものであれば、当該工程をスキップしても良い。評価の終了と共に、実施例１と同じ方法にてウェハが搬出され、元のウェハカセット１１に回収され、プログラムを終了する（Ｓ４１３〜Ｓ４１４）。このテンプレート候補７１０の信頼性評価機能により、対象パターンの誤認識する可能性、及び誤認識を避けるためのテンプレート候補７１０の選択や閾値の設定値を事前に確認できるため、異物検査装置の信頼性、稼働率を飛躍的に向上できる。
【００７７】
なお、評価途中で誤認識により信頼性評価プログラムがフリーズした場合は、中断指示手段１４８０により評価を中断することも、停止指示手段１４９０で評価を停止することもできる。更には、復旧手段１４９１を選択してエラーを解除し、検査装置を初期状態に復旧することも可能に構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上、半導体集積回路の製造に係わる異物検査装置を例として説明したが、本発明の位置合せに係わる技術はフラットパネル表示装置用基板、ＴＦＴ用のガラス基板、ＡＬＴＩＣ基板等の平板基板から製造されるディスク、フラットパネル表示装置、マスク等の製造に必要な様々な工程及び装置に広く適用することができる。
【００７９】
なお、本発明では異物検査装置の実施例を示したが、半導体検査装置及び半導体製造装置の如何に関わらず適用することは可能であり、例えば、被検査物に形成されたアライメントマークを用いて、被検査物の位置補正処理を行うものであればＣＤ−ＳＥＭ等の測長装置、露光装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１…半導体ウェハ、１０…ロードポート、１１…ウェハカセット、２０…搬送部、２１…搬送アッセンブリ、２２…ハンドリングアーム、２２ａ…接触部、２３…吸着穴、３０…プリアライメント部、３１…プリアライメントチャック、３２…検出装置、４０…検査部、４１…検査ステージ、４２…検査ステージチャック、４３ａ,４３ｂ,４３ｃ…昇降ピン、５０…データ処理部、１００…ホストコンピュータ、１１０…入力装置、１２０…表示装置、１３０…出力装置、１４０…外部記憶装置、１５０…データ演算処理装置、１６０…記憶装置、３１０…第１チップ、３２０…第２チップ、３３０…中間補正用チップ、３１１…第１チップ指定座標、３１２…第１アライメントマーク、３２１…第２チップ指定座標、３２２…第２アライメントマーク、４１０…エッジ強度波形、４１１…最大エッジ強度値、４２０…特徴量設定値、４３０…特徴量閾値、４４０…エッジ位置、５１０…チップ条件設定手段、５２０…座標条件設定手段、５３０…サーチ条件設定手段、５４０…テンプレート設定手段、５５０…マッチング条件設定手段、５６０…設定値表示手段、７１０…テンプレート候補、７２０…ＣＡＤ画面、７３０…マウスポインタ、７４０…製図手段、７５０…外観表示手段、８１０…テンプレート評価用指定座標、８２０…指定範囲、８３０…被検査パターン、９１０…相関係数、９２０…角度可変範囲設定、９２１…特徴点抽出設定手段、９３０…サイズ可変範囲、９４０…角度分解能、９４１…角度補正範囲、９６０…処理選択手段、９７０…自動設定、９８０…マニュアル設定、９９１…サイズ可変量、９９２…角度可変量、１０１０…順位、１０２０…スコア値、１０３０…取得画像、１０４０…判定結果、１０５０…角度補正値、１０６０…サイズ補正値、１０７０…座標、１２１０…指定チップ、１２２０…指定座標、１２３０…探査範囲、１２４０…画像範囲、１２５０…エッジ位置数、１３１０…移動指示手段、１３２０…登録指示手段、１４１０…登録番号入力手段、１４１１…登録画像表示手段、１４１２…選定手段、１４１３…表示指示手段、１４２０…画像表示手段、１４２１…チップ内座標表示手段、１４２２…特徴点数表示手段、１４２３…スコア値表示手段、１４２４…製造工程表示手段、１４２５…相関係数表示手段、１４３０…チップ設定手段、１４３１…座標設定手段、１４４０…チップ内探査範囲設定手段、１４５０…スコア閾値設定手段、１４６０…相関係数設定手段、１４７０…実行指示手段、１４７１…再実行指示手段、１４８０…中断指示手段、１４９０…停止指示手段、１４９１…復旧指示手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板や半導体ウェハ等の被検査物の表面に存在する異物、きず、欠陥、汚れ等（以下、これらを総称して異物と称す）を検出する異物検査装置に係り、特に被検査物を高精度に位置補正し、異物を高精度、高感度で検出する異物検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板や半導体ウェハ等の被検査物の表面に存在する異物を検出する異物検査装置として、レーザー光等の光ビームを被検査物の表面ヘ照射し、該表面で発生した反射光又は散乱光を検出することにより、異物の有無を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この異物検出装置では、半導体ウェハに本来同一のパターンを有する多数のＩＣチップが形成されている場合、各チップより検出した反射光又は散乱光の強度から画像信号を作成し、隣接するチップから得られた画像信号、若しくは予め用意した良品チップの画像信号と比較して、両者の偏差信号がしきい値以上にある場合を異物と判定する。
【０００３】
前記の画像信号を採取する際には、被検査物の表面上の横方向に並設されたチップが、光ビームのスキャン方向に対して、平行に載置されることが必要である。隣接したチップと比較して偏差信号を採取するため、チップ内の配線レイアウトやチップ間のスクライブラインなど、検出領域に含まれるパターンの種類や密度の違いで偏差信号にバラツキを生じ、検査結果に影響を及ぼすからである。
【０００４】
この被検査物を平行に載置するための位置合せ方法として、被検査物の表面のチップ内に形成されたアライメントマークを基準に、被検査物内の２点の座標（Ｘ、Ｙ）を採取し、該座標から算出された被検査物のズレ量を基に、検査ステージを移動させて補正が行われている。
【０００５】
近年の半導体の高集積化、微細化に伴い、より微小な異物の検出が必要となってきており、偏差信号のバラツキを抑え、検出精度及び再現性を向上するため、更なる位置合せ精度が望まれているが、アライメントマークの微細化や、製造工程に起因したコントラスト低下により、位置合せが難しくなってきている。
【０００６】
検査位置の位置合せ方法に関しては、例えば、レチクル基板の投影波形を基準画像データ（以下、テンプレート）として準備し、位置調整用レチクル基板から実際に得られた投影波形とのパターンマッチングからズレ量を求めるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、パターンマッチング方法に関しては、被検査物から画像信号を検出し、画像信号より所定の特徴量を抽出して抽象化パターンを形成し、これと基準画像（テンプレート）から得られた抽象化パターンとをパターンマッチングするものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−４７９０１号公報
【特許文献２】特開平１０−１０６９４１号公報
【特許文献３】特開平１１−３４０１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載の技術は被検査物を光ビームで往復してスキャンする際に、往路と復路の位置ズレ量を一括して補正処理するものであり、被検査物個々に高精度の位置合せを必要とする異物検査装置には、適用することができない。また、位置ズレの調整専用の治具として作成されたレチクル基板を対象としたものであるため、半導体デバイス等の製造工程で形成される半導体膜、金属膜、絶縁膜等の各種薄膜の影響については配慮がなされておらず、アライメントマークのコントラスト低下による認識不能や他のアライメントマークと誤認識（ミスマッチング）する問題は避けられない。
【００１０】
アライメントマークは、従来、オペレータが被検査物の観察画面を見ながら選定し、その画像データをテンプレートとして登録していた。しかるに、半導体デバイス製品の検査工程が、コントラストの低下する製造工程の場合、アライメントマークを目視することが困難であり、過去の経験と感を頼りに、アライメントマークの選定を繰返し行っていた。
但し、認識精度が低下するため、オペレータは煩雑なテンプレートの評価条件出し及び採取作業に長時間を要していた。さらに、被検査物に角度（θ）のズレを生じている場合は、テンプレートそのままでの使用が困難であり、角度の補正を必要とする。その補正処理の誤差によって、位置合せ精度の低下やバラツキを生じるなどの課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、被検査物のアライメントマークがパターンマッチングし難い条件にある場合においても、認識不能や誤認識をしないようにパターンマッチングをすることである。
【００１２】
また本発明の他の目的は、被検査物から採取したパターンの画像がテンプレートとして適切か否かの分析や登録する機能を装備し、適切なテンプレートの選択や評価条件出しを容易とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、被検査物の表面に光ビームを照射し、反射光または散乱光の受光強度より画像信号を取得し、隣接した被検査物から得られた画像信号と比較して被検査物表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上の前記アライメントマークを読取る装置とを備え、前記特徴点に基いて前記被検査物の表面に形成されたアライメントマークを検出してアライメントを行うようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、被検査物に光ビームを照射し、前記被検査物から反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を入力する装置と、前記入力したアライメントマークの特徴点を表示する装置と、前記入力したアライメントマークの特徴点を登録する装置とを備え、前記特徴点に基いて前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークを検出してアライメントを行うようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、被検査物に光ビームを照射し、反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を算出するデータ演算処理装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの画像データを登録することを特徴とする。
【００１６】
また、被検査物に光ビームを照射し、反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を演算するデータ演算処理装置と、前記相関値の演算結果を表示する表示装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの合否の判定結果を表示することを特徴とする。この異物検査装置において、前記相関値の演算結果を該相関値の大きさに順じて配列し、前記表示装置にリスト形式で表示することが望ましい。
【００１７】
また、被検査物の表面に光ビームを照射し、反射光または散乱光の受光強度より画像信号を取得し、隣接した被検査物から得られた画像信号と比較して被検査物表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの画像データから特徴点を抽出しテンプレートの特徴点とパターンマッチングする画像処理手段と、マッチングした相互の特徴点より確率若しくは得点（スコア）を算出する演算処理手段と、所定の確率若しくは得点（スコア）をもって該特徴点が一致した場合を基準となるアライメントマークとして識別させる判断処理手段と、被検査物内の少なくとも２点のアライメントマークの認識にて採取した座標から被検査物のズレ量を算出する演算処理手段と、該ズレ量を基に検査ステージを移動させて位置合せする駆動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明において、最適なアライメントマークの自動選定のために、異物検査装置にテンプレートとして適切か否かのアライメントマークの評価機能と該評価結果の表示機能、及びアライメントマークの選定機能と該画像データをテンプレートとして格納する登録機能を具備することができる。
【００１９】
また、テンプレート候補となるアライメントマークを自動抽出するために、テンプレートの特徴点を入力するデータ入力手段ならびにデータを格納するデータ登録手段と、該テンプレートの特徴点のデータに基いてチップ内の指定された区画の画像データを採取する検出手段ならびに該採取した画像データを格納するデータ登録手段と、画像データから特徴点を抽出する画像処理手段ならびに登録されたテンプレートの特徴点と比較処理するデータ演算処理部と、採取したアライメントマーク候補の座標と外観形状ならびにデータ演算処理部で算出された適性度数と適性順位などの分析値を表示させる表示手段と、最適なテンプレートとして該アライメントマーク候補から自動選出または選択して画像データを登録する登録手段とを備えることができる。
【００２０】
また、テンプレート候補の誤認識の可能性を事前に評価するために、抽出されたテンプレート候補の特徴点のデータに基いてチップ内の指定された区画の画像データを採取する検出手段ならびに該採取した画像データを格納するデータ登録手段と、画像データから特徴点を抽出する画像処理手段ならびに抽出したテンプレートの特徴点と比較処理するデータ演算処理部と、採取した画像データの座標と外観形状ならびにデータ演算処理部で算出された適性度数と適性順位などの分析値を表示させる表示手段とを備えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、アライメントマークの認識不能や誤認識を抑止したパターンマッチングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係わる異物検査装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】データ処理部の制御の概略を示すブロック図である。
【図３】半導体ウェハ内のアライメントに用いるチップ及び指定座標を説明する図である。
【図４】エッジ強度波形の処理及びエッジ位置を説明する図である。
【図５】アライメントの設定画面を説明する図である。
【図６】テンプレート候補を作図するためのＣＡＤ画面を説明する図である。
【図７】テンプレート候補の一実施例を説明する図である。
【図８】テンプレート候補を評価するための指定座標及び指定範囲を説明する図である。
【図９】テンプレート候補を評価するための設定画面を説明する図である。
【図１０】テンプレート候補の評価結果を表示する画面を説明する図である。
【図１１】半導体ウェハのチップ内に形成されているアライメントマークを探査するための設定画面を説明する図である。
【図１２】半導体ウェハのチップ内に形成されているアライメントマークの探査結果を表示する画面を説明する図である。
【図１３】テンプレート候補の信頼性を評価するための設定画面を説明する図である。
【図１４】テンプレートを用いた半導体ウェハの角度補正の方法を示すフローチャートである。
【図１５】最適なテンプレートを採取するための方法を示すフローチャートである。
【図１６】半導体ウェハ内のテンプレート候補を探査するための方法を示すフローチャートである。
【図１７】テンプレート候補の信頼性評価及び適正なテンプレートを選定するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して詳細を説明する。本発明の異物検査装置は、半導体ウェハ、ＡＬＴＩＣ基板、ＴＦＴ−ＬＣＤ等に用いられるガラス基板などの被検査物の表面に存在する異物を検査可能であるが、本実施の形態では、半導体ウェハを被検査物の一例として説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は本発明の一実施形態である異物検査装置の概略構成を示した平面図である。異物検査装置は、１個以上のロードポート１０、搬送部２０、プリアライメント部３０、検査部４０、及びデータ処理部５０から構成されている。ロードポート１０には、複数の被検査用の半導体ウェハ１を収納した１個以上のウェハカセット１１が載置される。このウェハカセット１１は、被検査用の半導体ウェハ１と、検査の結果、不良と判定された半導体ウェハ１の回収専用として、個々に分別した運用もできる。
【００２５】
図２はデータ処理部５０の制御の概略を示すブロック図である。データ処理部５０はホストコンピュータ１００、キーボードやタッチパネルまたはマウス等からなる入力装置１１０、ＣＲＴやフラットパネルディスプレイからなる表示装置１２０、プリンタ等の出力装置１３０、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）やコンパクトディスク（ＣＤ）等の外部メディアを制御する外部記憶装置１４０から構成される。また、ホストコンピュータ１００は、データ演算処理装置１５０とハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶装置１６０を有する。入力装置１１０からの指令に基づいて異物検査装置全体の制御を行う。アライメントに係わる制御や分析結果、検査条件の制御や採取したデータの解析、異物検査装置の動作状態を表示装置１２０に表示し、更にはプリンタ等の出力装置１３０へ出力する。各種の条件設定は、入力装置１１０から入力され、レシピデータなどとして記憶装置１６０に格納される。
【００２６】
図１４は実施例１における半導体ウェハ１の処理手順を示すフローチャートである。図１の異物検査装置において、半導体ウェハ１の搬送は、搬送プログラムの実行（Ｓ１０１）によりデータ処理部５０から信号が送信され、図示しないパルス制御基板及び駆動回路を介してサーボモータを駆動し、搬送アッセンブリ２１に配設されたハンドリングアーム２２を制御することにより行われる。ハンドリングアーム２２は、データ処理部５０より指示されたウェハカセット１１の棚段より半導体ウェハ１を搬出し、ロードポート１０からプリアライメント部３０へ搬送する（Ｓ１０２）。ウェハカセット１１から半導体ウェハ１を搬出する際、Ｕ字形の接触部２２ａの略中心が半導体ウェハ１の略中心に一致するようにに制御され、接触部２２ａの吸着穴２３にて真空吸着し、半導体ウェハ１を保持する。
【００２７】
ハンドリングアーム２２は、半導体ウェハ１を保持した状態でプリアライメントチャック３１上方へ前進し、半導体ウェハ１とプリアライメントチャック３１の互いの略中心が一致する位置で下降し、プリアライメントチャック３１上に半導体ウェハ１を搭載する。
次いで、プリアライメントチャック３１は、半導体ウェハ１の裏面を真空吸着し、半導体ウェハ１を保持する。
【００２８】
プリアライメントチャック３１はＸ，Ｙ，θ方向に移動及び回転可能に構成されている。検出装置３２は、レーザー光等の発光部とＣＣＤラインセンサー等の受光部を備え、発光部から受光部へ到達する光の位置と強度を検出し、プリアライメントチャック３１上に載置された半導体ウェハ１の外周及びＶノッチ（又はオリフラ等）の位置を検出する。データ処理部５０は検出装置３２の検出結果に基いて、図示しないパルス制御回路及び駆動回路を介してパルスモータを駆動し、プリアライメントチャック３１を移動及び回転して、半導体ウェハ１の粗位置調整（プリアライメント）を行う（Ｓ１０３）。
【００２９】
プリアライメント終了後、プリアライメントチャック３１は、半導体ウェハ１の真空吸着を解除する。ハンドリングアーム２２は、プリアライメントチャック３１上に搭載された半導体ウェハ１の下方へ侵入し、Ｕ字形の接触部２２ａの中心が半導体ウェハ１の中心とほぼ一致する位置で上昇することにより、半導体ウェハ１をプリアライメントチャック３１から持ち上げる。そして、半導体ウェハ１をプリアライメント部３０から検査部４０の検査ステージ４１へ搬送する（Ｓ１０４）。
【００３０】
検査部４０には、検査ステージ４１に検査ステージチャック４２が配設されている。検査ステージチャック４２は、上昇及び下降が可能な昇降ピン４３ａ，４３ｂ，４３ｃを備えている。昇降ピン４３ａ，４３ｂ，４３ｃが上昇した状態で、ハンドリングアーム２２は、半導体ウェハ１を持ち上げたまま検査ステージチャック４２の上方へ前進し、半導体ウェハ１と検査ステージチャック４２の互いの略中心が一致する位置で下降し、半導体ウェハ１を昇降ピン４３ａ，４３ｂ，４３ｃへ受け渡す。次いで、ハンドリングアーム２２が検査ステージチャック４２の上方から後退した後、昇降ピン４３ａ，４３ｂ，４３ｃを下降し、半導体ウェハ１を検査ステージチャック４２上に搭載する。検査ステージチャック４２は、半導体ウェハ１の裏面を真空吸着し、半導体ウェハ１を固定する。
【００３１】
検査ステージチャック４２に半導体ウェハ１が載置されると、データ処理部５０は入力装置１１０を介して記憶装置１６０に登録されたレシピデータよりチップサイズを読取り、データ演算処理装置１５０にて半導体ウェハ１に並設された各チップの座標を算出する。検査ステージチャック４２は、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動及び回転可能に構成され、配設されたレーザースケール等などの位置検出器（図省略）により位置（座標）を検知しながら、半導体ウェハ１上の検査位置等を制御する。データ処理部５０は、図示しないパルス制御基板及び駆動回路を介してサーボモータ（図省略）を駆動することで、検査ステージチャック４２を移動及び回転させ、例えば図３に示す第１チップ３１０の第１チップ指定座標３１１へ移動させる（S１０５）。
【００３２】
検査部４０の検査ステージチャック４２上部にはＣＣＤカメラ（図省略）が載置されている。第１チップ指定座標３１１近傍の指定範囲内をサーチし（Ｓ１０６）、ＣＣＤカメラより、例えば第１チップ３１０の第１アライメントマーク３１２を画像データとして採取する（Ｓ１０７）。採取された第１アライメントマーク３１２の画像データは、ＣＣＤの画素毎の階調データに基き、データ演算処理装置１５０にて画像全体の平均明度が算出される。次いで、該平均明度とテンプレートの平均明度とが略同一となる乗数を求め、各画素の明度毎に前記乗数を乗じた明度と画像全体の平均明度との差分を各画素毎に算出する。この正規化処理により、各画素間の変化が正規化した明度波形（投影波形）として抽出され、記憶装置１６０に格納される。
なお、本実施例では、基準とする明度をテンプレートの平均明度としているが、予め設定された設定明度に基いて、明度を調整する乗数を求めても、同様な効果を得ることができる。
【００３３】
データ演算処理装置１５０は、該投影波形の演算処理を行い、例えば微分処理により、図４に示す濃淡（階調）の変化を表すエッジ強度波形４１０を算出する。次いで、得られたエッジ強度波形４１０の中から最大値を示す最大エッジ強度値４１１を抽出し、予め設定した特徴量設定値４２０と略同一となる乗数を求め、コントラストが低い場合には最大エッジ強度値４１１が高くなる様に、コントラスト高い場合には最大エッジ強度値４１１が低くなる様に、この乗数に基いてエッジ強度波形４１０全体を補正する。この補正により、半導体ウェハ１表面上の膜や照度変動などのコントラスト低下によるパターンマッチング精度への影響を抑制する。
【００３４】
予め記憶装置１６０に登録された特徴量閾値４３０に基いて、該閾値を超えたピークとＣＣＤの画素の位置よりエッジ位置４４０を検出し、各エッジ位置４４０の強度値及びＣＣＤの画素の位置などの特徴点を、位置検出器からの位置情報（座標情報）と関連付けて記憶装置１６０に記憶する。
【００３５】
比較基準となるテンプレートのデータは、前述の第１アライメントマーク３１２と同様の画像処理が施され、各エッジ位置４４０の強度値及びＣＣＤ画素位置などの特徴点が、予め記憶装置１６０に登録されている。第１アライメントマーク３１２の特徴点は、このテンプレートの特徴点に基いてパターンマッチングが行われ、類比判断される（Ｓ１０８）。仮に第１アライメントマーク３１２が、テンプレートパターンと相違する場合は、指定範囲内の探索を続行する。Ｓ１０６からＳ１０８ステップを反復してパターンマッチングを繰返しながら、相関のとれるアライメントマークを探索する。所定の相関を持って検出されたパターンを第１アライメントマーク３１２と認識し、位置検出器により第１アライメントマーク３１２の座標（Ｘ，Ｙ）を検出し、該座標を記憶装置１６０に登録する（Ｓ１０９）。互いに正規化処理された特徴点により類比判断を行うため、プロセス処理工程の影響によって第１アライメントマーク３１２のコントラストが低い場合においても、高精度のパターンマッチングが確保され、誤認識を抑止することができる。
【００３６】
パターンマッチングで第１アライメントマーク３１２と認識されたパターンは、当該特徴点に基き、マッチング状態を表す指標値（スコア値）をデータ演算処理装置１５０で算出し、表示装置１２０の画面上に表示する。スコア値は第１アライメントマーク３１２とテンプレートにおける特徴点の相関データに基き、例えば（１）式により算出される。パターンマッチングの度合いを数値化し、その度合いを表示できるものであれば、当該式に限らず使用可能であり、同様の効果が得られる。
【００３７】
【数１】
【００３８】
なお、（１）式におけるＳはスコア値の大きさであり、Ｍpはパターンマッチングにおけるエッジの一致数、Ｔtはテンプレート採取時のエッジ総数、Ｔaは第１アライメントマーク３１２のエッジ総数である。
【００３９】
スコア値Ｓは半導体ウェハ１のパターンマッチング毎に記憶装置１６０に格納され、表示装置１２０の画面上に表示される。該スコア値Ｓを介してパターンマッチング状態を確認することにより、テンプレートの良否判断も可能である。また記憶装置１６０に格納された過去のスコア値Ｓデータとの対比により、アライメントマークの状態、すなわち半導体デバイスの加工状態や、異物検査装置の状態を診断できる。予め設定されたスコア値Ｓの閾値に基き、異常表示や警報、または遠隔診断手段へ装置異常を伝達することも可能であり、該スコア値Ｓの表示、非表示の選択と共に、入力装置１１０を介して設定可能となっている。
【００４０】
第１アライメントマーク３１２の座標を検出後、検査ステージチャック４２を半導体ウェハ１のチップマトリックス上の第２チップ指定座標３２１へ移動させる（Ｓ１１０）。第２チップ３２０の第２アライメントマーク３２２も、第１アライメントマーク３１２と同じ方法で画像処理やパターンマッチングが行われ（Ｓ１１１〜Ｓ１１３）、検出された第２アライメントマーク３２２の座標（Ｘ，Ｙ）を検出し、算出されたスコア値と共に記憶装置１６０に格納される（Ｓ１１４）。当該スコア値の管理基準値は、表示装置１２０画面上に配設された設定欄から設定値（閾値）を設定可能となっている。第１アライメントマーク３１２及び第２アライメントマーク３２２の少なくとも１つが、該閾値の条件を満たさない場合には、データ処理部５０を通じてアラーム表示させることも可能に構成されている。
【００４１】
なお、スコア値のデータ処理は、誤認識の発生が僅少でパターンマッチングの状態監視が必要ないものや異物検査装置のスループットが求められる場合など、異物検査装置の使用される状況に応じて、算出処理工程をスキップさせることが可能であり、入力装置１１０からの設定によってデータ処理方法及び表示方法を変更できるように構成されている。
【００４２】
採取した第１アライメントマーク３１２と第２アライメントマーク３２２の２つの（Ｘ，Ｙ）座標から、データ演算処理装置１５０が角度のズレ量を算出し、データ処理部５０からの指令に基いて、検査ステージチャック４２は角度補正され（Ｓ１１５）、半導体ウェハ１上に並設されたチップが、光ビームのスキャン方向に対して精度高く平行に載置される。
【００４３】
検査ステージチャック４２の上方には、図示しない投光系装置及び受光系装置が配設され、投光系装置からレーザー光等の光ビームが半導体ウェハ１の表面ヘ照射される。検査ステージチャック４２を、サーボモータを駆動してＹ方向及びＸ方向へ移動させ、半導体ウェハ１表面に光ビームを走査させる。
【００４４】
受光系装置は、半導体ウェハ１表面から発生した反射光又は散乱光を検出し、受光系装置の検出結果に基づき、データ処理部５０のホストコンピュータ１００でデータ処理され、半導体ウェハ１の表面に存在する異物が検出される（Ｓ１１６）。
【００４５】
半導体ウェハ１表面の異物検査が終了すると、ウェハカセット１１から検査ステージチャック４２へ半導体ウェハ１を載置したのと逆の手順により、半導体ウェハ１を検査部４０からロードポート１０へ搬送し、同じウェハカセット１１の同じ棚段へ収納する。なお、半導体ウェハ１表面上の異物数等が設定値を超えた場合には、別のロードポート１０のウェハカセット１１へ半導体ウェハ１を分別して搬送することもできる。当該搬出時の半導体ウェハ１の分別設定は、表示装置１２０の設定画面から入力装置１１０を介して設定可能となっている。
【００４６】
本実施例では、２つの（Ｘ，Ｙ）座標を用いて補正を行っているが、補正処理に時間を要するものの、縦横に位置する３つ以上の（Ｘ，Ｙ）座標を用いれば、さらに精度の高い補正が可能である。また、本実施例では、半導体ウェハ１のノッチに対して横方向に配列された同列のチップにて補正しているが、光ビームのスキャン方向に対してチップ配列を平行に補正できればよく、縦方向や斜方向の配置若しくは任意のチップ配置による補正であっても、同等の性能が得られる。
【００４７】
位置補正に用いる第１チップ３１０と第２チップ３２０との距離が大きいほど、角度補正の精度を向上できるが、プリアライメントチャック３１の角度補正に所定の精度を求められない場合、アライメントマークがサーチする指定範囲から外れたり、認識不良を生じる恐れがある。そのため、第１チップ３１０と第２チップ３２０との間に、中間補正用チップ３３０の指定座標を設け、該中間補正用チップ３３０で粗位置補正を行った後、第１チップ３１０と第２チップ３２０にて位置ズレの微調整をすることも可能である。中間補正用チップ３３０の使用の有無及び諸条件設定は、表示装置１２０の画面上に設けられた設定画面より入力装置１１０を介して設定される。位置ズレ補正方法の選択手段により、位置ズレの大きな半導体ウェハ１においても、アライメントマークを安定して認識することができる。
【００４８】
図５は上述の条件設定画面を示したものである。当該条件設定画面は、第１チップ３１０や第２チップ３２０及び中間補正用チップ３３０などを設定するチップ条件設定手段５１０、第１チップ指定座標３１１や第２チップ指定座標３２１及び中間補正用チップ指定座標などのアライメントマークの座標を設定する座標条件設定手段５２０、サーチする領域を設定するサーチ条件設定手段５３０、パターンマッチングに用いるテンプレートを設定するテンプレート設定手段５４０、角度や位置の補正条件、及びスコア値のデータ処理方法や閾値などを設定するマッチング条件設定手段５５０などによって構成される。各項目の設定条件の中で、例えばマッチングを左右するような条件や数値設定は、設定画面のトップの設定値表示手段５６０に表示される。各条件設定ボタンを入力装置１１０を介して選択すると、それらに係わる設定画面が開かれ、各詳細データを設定可能となっている。本実施例ではボタンを用いた設定画面となっているが、画面や設定条件の表示や設定ができるものであれば、アイコンや入力スペース、或いはその他の手段を用いて設定画面を構成してもよい。
【実施例２】
【００４９】
アライメントマークをパターンマッチングにより判別する際、比較対象となるテンプレートが必要となる。次に半導体ウェハ１上に形成されたパターンの中から、最適なテンプレートを採取する方法について主に図６と図７及び図１５を用いて説明する。実施例１と重複するものについては省略し、必要に応じて図１と図２を引用する。
【００５０】
図１５は実施例２における半導体ウェハ１の処理手順を示すフローチャートであり、図６はアライメントマークのテンプレート候補７１０を作図するためのＣＡＤ（Computer Aided Design）画面７２０を示したものである。このＣＡＤ画面７２０は、異物検査装置の一機能として配備され、表示装置１２０の画面上に表示される。ＣＡＤ画面７２０は入力装置１１０からの指令に基いてホストコンピュータ１００が各種の処理を実施する。ＣＡＤ画面７２０には、グリッドとスケールを表示することが可能であり、テンプレート候補７１０の概略のサイズを確認できる。また、マウスポインタ７３０等の位置表示手段で、表示装置１２０の画面上に作成した図形を選定することにより、テンプレート候補７１０の幅、高さ、角度等の形状情報を外観表示手段７５０に表示することができる。ＣＡＤ画面７２０上には、例えば実線や破線または鎖線、円形や矩形、更には図形の反転や回転、サイズの縮小、拡大など、テンプレート候補７１０を描画や編集するための製図手段７４０がアイコンやマーク若しくはボタン等の図像で表示されている。テンプレート候補７１０は、記憶装置１６０や記憶媒体を介して外部記憶装置１４０から、読出しや編集、更には保存することできる。また、アライメントマークの設計データを、外部記憶装置１４０を介して入力することもできる。さらに、マウスポインタ７３０等の位置表示手段を介してフリーハンドで描画した表示装置１２０の画面上の図像を基に、該図像の特徴点にマッチしたテンプレート候補７１０を、記憶装置１６０から読み出すこともできる。
【００５１】
図７は、本実施例に用いたテンプレート候補７１０の一例である。（ａ）は矩形の外輪の内側に矩形を設け、その該中央部に十文字の図形を設けたものである。（ｂ）はＬ字状形状の外輪にＬ字状形状の図形を並設したものである。（ｃ）は（ｂ）のパターンの角部に面取りを行った図形である。（ｄ）は（ｃ）の近傍に矩形を配設した図形である。
【００５２】
プログラムの実行（Ｓ２０１）により、（ａ）〜（ｄ）に示した図形等を作成し、半導体ウェハ１表面を探索するテンプレート候補７１０として、記憶装置１６０に登録する。半導体ウェハ１上に存在する同類のアライメントマークを探査する場合には、登録したテンプレート候補７１０の中から、１以上のテンプレート候補７１０を選定し、入力装置１１０を介してエントリーする（Ｓ２０２）。また、過去に作成して登録した図形を読み出して、使用することも可能となっている。
【００５３】
マッチングの精度を上げる上では、一般にはテンプレート候補７１０に角部が多く、図形自体が独立したものが好ましい。しかし、半導体ウェハ１の角度のズレが大きい場合や、コントラストの低い工程のウェハにおいては、認識不良となることもあるので、状況に応じてテンプレート図形を選定することが望ましい。
【００５４】
テンプレート候補７１０を選定した後、搬送プログラムを実行する。ロードポート１０のウェハカセット１１から取出された指定の半導体ウェハ１は、実施例１と同じ方法により、検査部４０へと搬送され、検査ステージチャック４２上に固定される（S２０３〜Ｓ２０５）。なお、テンプレート候補７１０は、半導体ウェハを検査ステージチャック４２上に固定した後に選定する事も可能であり、検査モードの設定によって、テンプレート候補７１０の検査及び評価の工程のみを自動的に実行させる操作に切り替えることができる。
【００５５】
半導体ウェハ１を検査ステージチャック４２上に固定した後、実施例１と同様にステージチャック４２のサーボモータを駆動して、予め指定したテンプレート評価用指定座標８１０へ移動させる（Ｓ２０６）。テンプレート評価用指定座標８１０は、図９に示すテンプレート候補７１０評価用の画面として表示装置１２０上に設けられ、入力装置１１０を介して１以上の座標を設定する事ができる。複数の座標を設定し、テンプレート候補７１０の平均的な評価結果を求めることができる。
【００５６】
テンプレート評価用指定座標８１０を起点に検査ステージチャック４２を移動させ、ＣＣＤカメラにより半導体ウェハ１の指定範囲８２０内に形成された被検査パターン８３０の中からテンプレート候補７１０に類似するパターンを探索する（Ｓ２０７）。
【００５７】
記憶装置１６０に登録されたテンプレート候補７１０は線分の画像データとして保存されている。ＣＣＤカメラを介して採取される被検査パターン８３０の画像は（Ｓ２０８）、データ演算処理装置１５０にて線分化した画像データに画像処理され、随時、エントリーされたテンプレート候補７１０とパターンマッチングが行われる（Ｓ２０９）。テンプレート候補７１０と被検査パターン８３０のサイズが異なる場合や半導体ウェハ１に角度ズレを生じている場合には、パターンマッチングの精度が低下する為、角度可変範囲設定９２０及びサイズ可変範囲９３０などの指定された範囲内で（形状補正設定手段）、サイズ可変量９９１及び角度可変量９９２に従い（可変量設定手段）、マトリックス状にテンプレート候補７１０の画像データを可変しながら（画像補正手段）パターンマッチングが行われる。パターンマッチングにおいて、予め設定された相関係数９１０を満たした場合は、検査ステージ４１に内設されたレーザースケール等の位置検出器により被検査パターン８３０の座標を検出する。
【００５８】
またテンプレート候補７１０の特徴点と、パターンマッチングした被検査パターン８３０の特徴点に基いて、例えば（２）式によりスコア値を算出する（Ｓ２１０）。このスコア値の算出はパターンマッチングの度合いを数値化し、その度合いを順位付けできるものであれば、当該式に限定されることなく使用することができる。被検査パターン８３０とテンプレート候補７１０の特徴点は、パターンマッチングの際の特徴点が用いられるが、別途互いの画像データに画像処理を施し、同一若しくは異なった特徴点抽出手段で抽出される特徴点を用いることも可能である。パターンマッチングとスコア値を算出する特徴点を変えることにより、テンプレート候補７１０と被検査パターン８３０との相違の分析精度を向上できる。
【００５９】
【数２】
【００６０】
なお、（２）式において、Ｓはパターンマッチングしたテンプレート候補７１０と被検査パターン８３０とのスコア値の大きさであり、Ｍｓは被検査パターン８３０とテンプレート候補７１０との特徴点の一致数、Ｔｓは採取した被検査パターン８３０の特徴点の総数、Ｔｄはテンプレート候補７１０の特徴点の総数である。
【００６１】
算出されたスコア値は、パターンマッチングの際に、テンプレート候補７１０画像を可変したサイズ可変量９９１及び角度可変量９９２に基いて算出された（補正値算出手段）、角度補正値１０５０及びサイズ補正値１０６０、とともに、テンプレート候補７１０及び当該被検査パターン８３０の画像と関連付けて記録装置１６０に登録される（S２１１）。被検査パターン８３０が求めるテンプレート候補７１０と異なる場合は、指定範囲８２０内のサーチを続行する。上記ステップを反復しながら（S２０７〜２０９）、相関係数９１０を満たした被検査パターン８３０を同様に登録し、指定範囲８２０内のサーチ終了まで継続する。
【００６２】
上記パターンマッチングは、例えば幾何学形状パターンマッチングなどを用いて行われる。被検査パターン８３０の画像データからMoravec作用素、SUSAN（Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus）、MIC（Minimum Intensity Charge）などの特徴点抽出手段により、画像データの特徴点が抽出される。特徴点抽出手段は、テンプレート
評価設定画面上に設けられた入力スペース、アイコン、ボタンなどの特徴点抽出設定手段９２１により設定することができる。なお、線分化した画像データから被検査パターン８３０の角部（配線パターンのコーナー等）の位置座標及び角部数を特徴点として抽出して、当該特徴点を基にパターンマッチングすることも可能である。探索するテンプレート候補７１０の様態や半導体ウェハ１の製造工程によっては、特徴点の一致の度合いが異なるため、使用する状況に応じ、適宣、最適な方法を選択することが望ましい。
【００６３】
図１０はテンプレート評価用指定座標８１０から検出された被検査パターン８３０の検査結果を示す表示画面である。パターンマッチングで相関係数９１０を満たした被検査パターン８３０はスコア値の順位１０１０、テンプレート候補７１０画像、スコア値１０２０、取得画像１０３０、座標１０７０、判定結果１０４０、角度補正値１０５０、サイズ補正値１０６０等の諸評価データと関連付けて、表示装置１２０上にリスト表示（分析結果表示手段）される（Ｓ２１２）。この表示は、スコア値１０２０の降順にも、あるいは昇順にでも、設定により表示を変更することもできる。テンプレートの処理選択手段９６０の設定が自動設定９７０の場合には、スコア値１０２０の最も高いものが自動的にテンプレートの画面として採択される。この様に、異物検査装置の分析手段に基づいて最適となるテンプレート候補７１０を選択する事により、人為的判断と機械的判断のミスマッチングが抑止され、最適なテンプレートを選択することができる。このテンプレート候補７１０の選択は、マニュアル選定９８０することも可能であり、取得画像１０３０及びスコア値１０２０等を参照しながら、リスト表示の内から適切と思われる画像をテンプレートとして選択することもできる。
【００６４】
次いで、検査ステージチャック４２を、テンプレートとして採択された被検査パターン８３０の座標へ移動する（Ｓ２１３）。角度分解能９４０毎に検査ステージチャック４２の角度を変更するとともに（Ｓ２１４）、被検査パターン８３０の画像位置を補正し（Ｓ２１５）、当該角度毎にＣＣＤカメラにより被検査パターン８３０の画像データを撮像しながら（Ｓ２１６）、記憶装置１６０にテンプレートとして登録し（Ｓ２１７）、角度補正範囲９４１に設定した範囲内の撮像が終了するまで継続する（Ｓ２１４〜Ｓ２１８）。角度をシフトさせたテンプレートの画像データ群の撮像終了とともに、半導体ウェハ１を検査ステージチャック４２から搬出し、ウェハカセット１１に回収する（Ｓ２１９）。予め角度のズレた複数のテンプレート画像を準備し、当該角度をシフトさせた画像データ群を用いてパターンマッチングすることにより、パターンの識別精度を向上できる。画像データ群のパターンマッチングした画像データから、角度のズレ量の検出や予測も可能となり、当該ズレ量に基いて、１つのアライメントマーク（第１アライメントマーク３１２若しくは第２アライメントマーク３２２）のパターンマッチングでθ補正することができる。半導体ウェハ１の角度ズレが大きい場合などの粗θ補正が可能となり、補正処理の高速化、スループットを向上することができる。
【００６５】
なお、本実施例では、テンプレートとして採択した後に、角度補正用の基礎画像データとなる角度をシフトさせた画像データ群を撮像しているが、指定範囲８２０内のサーチ時に、パターンマッチングした被検査パターン８３０が検出された際に実施することも可能であり、テンプレート探索を自動化し、操作性を向上させる。但し、採取する画像データが増大するため、システムの肥大化を抑制する上では、テンプレートとして選定した後に前記画像データ群を採取することが望ましい。
【００６６】
なお、半導体ウェハ１の角度ズレが僅少で画像データ群や粗θ補正を不要とする場合や、テンプレート候補７１０の探索処理速度を重視する場合には、当該処理ステップをスキップすることも可能であり、入力装置１１０からの設定によってデータ処理方法を変更できるように構成されている。
【００６７】
また、採取画像データは実施例１と同じ方法にて、エッジ位置４４０が検出され、同様に記憶装置１６０に登録され、画像データとエッジ位置４４０がテンプレートとして用いられる。テンプレート評価終了後の半導体ウェハ１は、実施例１と同様の手法にてウェハカセットに回収される。
【実施例３】
【００６８】
次に半導体ウェハ１上に形成されているアライメントマークを検出する方法について、主に図１１と図１２及び図１６を用いて説明する。実施例１及び実施例２と重複するものについては省略し、必要に応じて図１と図２を引用する。
【００６９】
図１６は実施例３における半導体ウェハ１の処理手順を示すフローチャートであり、図１１は半導体ウェハ１上に形成されているアライメントマークを検出するための設定画面である。搬送プログラムの実行（Ｓ３０１）と共に実施例１と同じ方法にて、ウェハカセット１１より測定対象となる半導体ウェハ１が搬出され、検査ステージチャック４２に載置される（Ｓ３０２〜Ｓ３０４）。その後、検査ステージチャック４２は設定画面の設定に従い、指定チップ１２１０の位置へ移動する（Ｓ３０５）。指定チップ１２１０の指定座標１２２０に位置合わせした後、ＣＣＤカメラにより、探査範囲１２３０をスキャンニングし（Ｓ３０６）、撮像しながら実施例１と同じ手法にて、平均濃度波形を採取しエッジ位置４４０を検出する（Ｓ３０７〜Ｓ３０８）。設定された画像範囲１２４０の中に、エッジ位置数１２５０を満たす対象物が検出された場合（Ｓ３０９）、該対象物の画像データと座標、及び算出したエッジ数などの特徴点と共に記憶装置１６０に登録する（Ｓ３１０）。指定範囲１２２０内をサーチしながら対象物を登録し（Ｓ３０６〜、Ｓ３１０）、指定範囲のスキャンニング完了ともに撮像を終了する。
【００７０】
登録された画像データは、図１２に示す対象物の採取画像の表示画面にエッジ位置数１２５０の数値の昇順、若しくは降順で表示装置１２０にリスト表示される（Ｓ３１１）。表示装置１２０に表示された対象物の画像データを選択し、入力装置１１０を介して移動指示手段１３１０ボタンを選定する事により、指定する座標に検査ステージチャック４２が移動して対象物を目視確認することや、登録指示手段１３２０ボタンを選定する事により、直接該対象物をテンプレートとして登録することができる（Ｓ３１２）。信頼性に欠ける場合には、該対象物の画像を実施例２と同様の方法で採取して、テンプレートとして登録することもできる。なお、上記のボタンは信号を入力できる入力手段であれば事がたり、特にこれに限定されるものではない。アイコンやキーボードなど、その他の入力手段も採用することができる。
【実施例４】
【００７１】
次に採択されたテンプレート候補７１０がテンプレートとして有効か否か、半導体ウェハ１上に形成された他のパターンと誤認識しないかなど、テンプレートの信頼性評価方法について、主に図１３と図１７を用いて説明する。実施例１と実施例２及び実施例３に重複するものは省略し、必要に応じて図１と図２を引用する。
【００７２】
図１３はテンプレートの信頼性評価の操作に用いる操作画面を示したものであり、図１７は処理手順のフローチャートを示したものである。図１３に示すテンプレート信頼性評価の操作画面は、テンプレートの登録番号を入力する登録番号入力手段１４１０、当該登録番号の画像を表示させる表示指示手段１４１３、テンプレート画像を一括してサムネール表示させる登録画像表示手段１４１１、信頼性評価を行うテンプレート候補７１０を決定する選定手段１４１２、パターンマッチングを行う際の相関係数設定手段１４６０、スコア値の閾値を設定するスコア閾値設定手段１４５０、検査する半導体ウェハ１内のチップを指定するチップ設定手段１４３０、始点となるチップ内座標を指定する座標設定手段１４３１、探査領域を設定するチップ内探査範囲設定手段１４４０などを含み、表示装置１２０画面上の設定画面として、設定値を変更可能に構成されている。また、登録時のテンプレート候補７１０に係る登録データが、画像を表示する画像表示手段１４２０、チップ内の相対位置を表示するチップ内座標表示手段１４２１、エッジなどの特徴点の数を表示する特徴点数表示手段１４２２、特徴点の整合状態を表示するスコア値表示手段１４２３、パターンマッチングの状態表示する相関係数表示手段１４２５、半導体ウェハ１の処理過程を表示する製造工程表示手段１４２４などを介して表示する表示機能を有する。テンプレート候補７１０採取時の参照データを表示することにより、人為的な設定ミスを低減し、信頼性評価の条件設定を容易にしている。なお、本実施例では、これらの入力や表示手段が入力や表示のスペースとボタンで構成されているが、信号の入力と伝達、表示ができるものであれば適用できる。アイコンやキーボードまたはその他の信号入力伝達手段や表示手段を用いても良い。
【００７３】
表示装置１２０の画面上に設けられたボタンを選択することにより、当該画面が表示される（Ｓ４０１）。登録画像表示手段１４１１を選択すると、記憶装置１６０に格納されたテンプレート候補７１０群が、別途設定された表示画面（図省略）にサムネール表示される。当該テンプレート候補７１０群の中から、任意のテンプレート候補７１０を候補選択手段（図省略）で選定する事により、記憶装置１６０から該テンプレート候補７１０のデータが読み出される。テンプレート候補７１０の登録番号が既知の場合には、例えば、登録番号入力手段１４１０に入力装置１１０で登録番号を直接入力して、表示指示手段１４１３でデータを読み出し、該テンプレート候補７１０を画像表示手段１４２０で確認しながらおこなってもよい。次いで選定手段１４１２を選択することにより、信頼性評価を施すテンプレート候補７１０として採択される（Ｓ４０２）。なお、本実施例では、１つのテンプレート候補７１０に基いて信頼性評価を行っているが、２つ以上のテンプレート候補７１０を設定し、同時に信頼性評価を実施することも可能であり、テンプレートを採択するために要する評価時間を短縮することができる。
【００７４】
信頼性評価プログラムの実行指示手段１４７０と共に実施例１と同じ方法にて、ウェハカセット１１より測定対象となる半導体ウェハ１が搬出され、検査ステージチャック４２に載置される（Ｓ４０３〜Ｓ４０５）。その後、検査ステージチャック４２は設定画面の設定に従い、最初のチップ設定手段１４３０の設定位置へ移動する（Ｓ４０６）。次いで該チップの座標設定手段１４３１の設定位置へ調整した後、ＣＣＤカメラにより、チップ内探査範囲設定手段１４４０の設定範囲をスキャニングしながら（Ｓ４０７）、半導体ウェハ１上に形成された対象物（パターン）の画像データを採取する（Ｓ４０８）。パターンマッチングを実施しながら相関係数閾値設定手段１４６０の所定値を満たすか否かを判定し（Ｓ４０９）、所定の相関係数を満たした対象物（パターン）は、実施例１で示したエッジ検出等により特徴点を抽出し、当該特徴点に基いてスコア値を算出する（Ｓ４１０）。スコア閾値設定手段１４５０のスコア値を満たした対象物（パターン）は座標が採取され、画像データや相関係数及びスコア値などの特徴点と共に記憶装置１６０に登録する（Ｓ４１１）。パターンマッチングの度合いは、相関係数閾値設定手段１４６０で調整することができるため、製造工程で変化するコントラストの影響を抑制できる。また、スコア閾値設定手段１４５０により、サンプリングされる対象物（パターン）の数を制御でき、検査時間の増長を抑制できる。チップ内探査範囲１４４０内を探索しながら条件を満たす対象物（パターン）を随時登録し（Ｓ４０７〜Ｓ４１１）、チップ内探査範囲１４４０のスキャンニング完了ともに次のチップ設定手段１４３０の設定位置へ移動する（Ｓ４０６）。同様の対象物（パターン）の探索を繰返し、チップ設定手段１４３０で設定された全てのチップ検査が完了すると共に撮像を終了する。
【００７５】
チップ設定手段１４３０で設定された全てのチップを検査した後、記憶装置１６０に保存された該対象物のデータが、表示装置１２０画面上に設けられた設定画面上にリスト（図省略）表示される（Ｓ４１２）。当該リストは、テンプレート候補７１０とサンプリングされた対象物（パターン）の画像データや特徴点とが関連付けられて構成され、スコア値や相関係数などの擬似度合いを表す数値に基き、チップ設定手段１４３０で設定されたチップ毎に降順若しくは降順で表示される。スコア値や相関係数の数値より、テンプレートととして適正か否かを判断でき、各対象物（パターン）間のスコア値や相関係数の大小関係や差分の大きさから、誤認識の可能性を判断できる。また、チップ設定手段１４３０で設定されたチップ間の各対象物（パターン）の順位や数値の相違から、パターンマッチングの安定性を判断することができる。当該リストの結果を参照しながら、テンプレート候補７１０を選定して表示装置１２０画面上設けられたテンプレート選定手段（図省略）を選択することにより、テンプレートとして登録される（Ｓ４１２）。
【００７６】
なお、複数のテンプレート候補７１０を評価する場合には、自動選定手段を選択することにより、データ処理部５０が上記関係から適正なテンプレート候補７１０を判断して採択するが、手動設定としてリスト表示の状態を確認してテンプレート候補７１０を選定することもできる。この手動設定時には、例えばリスト表示の評価結果が満足いかない場合などには、諸設定を変更した上で再実行指示手段１４７１を選択することで信頼性の再評価を行うことができる。特に諸設定を変更しない場合でも再評価できることは言うまでも無い。この複数の評価は、例えば半導体ウェハ１のθ角度ズレなどを同じ条件下で比較評価できるため、評価時間を削減し高信頼性のテンプレートを採択できる上で有効である。但し、このテンプレート登録の工程（Ｓ４１２）は不可欠なものでは無く、テンプレート候補７１０の信頼性評価を行うだけのものであれば、当該工程をスキップしても良い。評価の終了と共に、実施例１と同じ方法にてウェハが搬出され、元のウェハカセット１１に回収され、プログラムを終了する（Ｓ４１３〜Ｓ４１４）。このテンプレート候補７１０の信頼性評価機能により、対象パターンの誤認識する可能性、及び誤認識を避けるためのテンプレート候補７１０の選択や閾値の設定値を事前に確認できるため、異物検査装置の信頼性、稼働率を飛躍的に向上できる。
【００７７】
なお、評価途中で誤認識により信頼性評価プログラムがフリーズした場合は、中断指示手段１４８０により評価を中断することも、停止指示手段１４９０で評価を停止することもできる。更には、復旧手段１４９１を選択してエラーを解除し、検査装置を初期状態に復旧することも可能に構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上、半導体集積回路の製造に係わる異物検査装置を例として説明したが、本発明の位置合せに係わる技術はフラットパネル表示装置用基板、ＴＦＴ用のガラス基板、ＡＬＴＩＣ基板等の平板基板から製造されるディスク、フラットパネル表示装置、マスク等の製造に必要な様々な工程及び装置に広く適用することができる。
【００７９】
なお、本発明では異物検査装置の実施例を示したが、半導体検査装置及び半導体製造装置の如何に関わらず適用することは可能であり、例えば、被検査物に形成されたアライメントマークを用いて、被検査物の位置補正処理を行うものであればＣＤ−ＳＥＭ等の測長装置、露光装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１…半導体ウェハ、１０…ロードポート、１１…ウェハカセット、２０…搬送部、２１…搬送アッセンブリ、２２…ハンドリングアーム、２２ａ…接触部、２３…吸着穴、３０…プリアライメント部、３１…プリアライメントチャック、３２…検出装置、４０…検査部、４１…検査ステージ、４２…検査ステージチャック、４３ａ,４３ｂ,４３ｃ…昇降ピン、５０…データ処理部、１００…ホストコンピュータ、１１０…入力装置、１２０…表示装置、１３０…出力装置、１４０…外部記憶装置、１５０…データ演算処理装置、１６０…記憶装置、３１０…第１チップ、３２０…第２チップ、３３０…中間補正用チップ、３１１…第１チップ指定座標、３１２…第１アライメントマーク、３２１…第２チップ指定座標、３２２…第２アライメントマーク、４１０…エッジ強度波形、４１１…最大エッジ強度値、４２０…特徴量設定値、４３０…特徴量閾値、４４０…エッジ位置、５１０…チップ条件設定手段、５２０…座標条件設定手段、５３０…サーチ条件設定手段、５４０…テンプレート設定手段、５５０…マッチング条件設定手段、５６０…設定値表示手段、７１０…テンプレート候補、７２０…ＣＡＤ画面、７３０…マウスポインタ、７４０…製図手段、７５０…外観表示手段、８１０…テンプレート評価用指定座標、８２０…指定範囲、８３０…被検査パターン、９１０…相関係数、９２０…角度可変範囲設定、９２１…特徴点抽出設定手段、９３０…サイズ可変範囲、９４０…角度分解能、９４１…角度補正範囲、９６０…処理選択手段、９７０…自動設定、９８０…マニュアル設定、９９１…サイズ可変量、９９２…角度可変量、１０１０…順位、１０２０…スコア値、１０３０…取得画像、１０４０…判定結果、１０５０…角度補正値、１０６０…サイズ補正値、１０７０…座標、１２１０…指定チップ、１２２０…指定座標、１２３０…探査範囲、１２４０…画像範囲、１２５０…エッジ位置数、１３１０…移動指示手段、１３２０…登録指示手段、１４１０…登録番号入力手段、１４１１…登録画像表示手段、１４１２…選定手段、１４１３…表示指示手段、１４２０…画像表示手段、１４２１…チップ内座標表示手段、１４２２…特徴点数表示手段、１４２３…スコア値表示手段、１４２４…製造工程表示手段、１４２５…相関係数表示手段、１４３０…チップ設定手段、１４３１…座標設定手段、１４４０…チップ内探査範囲設定手段、１４５０…スコア閾値設定手段、１４６０…相関係数設定手段、１４７０…実行指示手段、１４７１…再実行指示手段、１４８０…中断指示手段、１４９０…停止指示手段、１４９１…復旧指示手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の表面に光ビームを照射し、反射または散乱する光の受光強度より画像信号を取得し、隣接した被検査物から得られた画像信号と比較して被検査物表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上の前記アライメントマークを読取る装置とを備え、前記特徴点に基いて前記被検査物の表面に形成されたアライメントマークを検出してアライメントを行うようにしたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
被検査物に光ビームを照射し、前記被検査物から反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を入力する装置と、前記入力したアライメントマークの特徴点を表示する装置と、前記入力したアライメントマークの特徴点を登録する装置とを備え、前記特徴点に基いて前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークを検出してアライメントを行うようにしたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項３】
被検査物に光ビームを照射し、前記被検査物から反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を算出するデータ演算処理装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの画像データを登録することを特徴とする異物検査装置。
【請求項４】
被検査物に光ビームを照射し、前記被検査物から反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を演算するデータ演算処理装置と、前記相関値の演算結果を表示する表示装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの合否の判定結果を表示するようにしたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の異物検査装置において、前記相関値の演算結果を該相関値の大きさに順じて配列し、前記表示装置にリスト形式で表示することを特徴とする異物検査装置。
【請求項６】
被検査物の表面に光ビームを照射し、反射または散乱する光の受光強度より画像信号を取得し、隣接した被検査物から得られた画像信号と比較して被検査物表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの画像データから特徴点を抽出しテンプレートの特徴点とパターンマッチングする画像処理手段と、マッチングした相互の特徴点より確率若しくは得点（スコア）を算出する演算処理手段と、所定の確率若しくは得点（スコア）をもって該特徴点が一致した場合を基準となるアライメントマークとして識別させる判断処理手段と、被検査物内の少なくとも２点のアライメントマークの認識にて採取した座標から被検査物のズレ量を算出する演算処理手段と、該ズレ量を基に検査ステージを移動させて位置合せする駆動機構とを備えたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項１】
被検査物の表面に光ビームを照射し、反射または散乱する光の受光強度より画像信号を取得し、隣接した被検査物から得られた画像信号と比較して被検査物表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上の前記アライメントマークを読取る装置とを備え、前記特徴点に基いて前記被検査物の表面に形成されたアライメントマークを検出してアライメントを行うようにしたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
被検査物に光ビームを照射し、前記被検査物から反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を入力する装置と、前記入力したアライメントマークの特徴点を表示する装置と、前記入力したアライメントマークの特徴点を登録する装置とを備え、前記特徴点に基いて前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークを検出してアライメントを行うようにしたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項３】
被検査物に光ビームを照射し、前記被検査物から反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を算出するデータ演算処理装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの画像データを登録することを特徴とする異物検査装置。
【請求項４】
被検査物に光ビームを照射し、前記被検査物から反射または散乱する光の受光強度により、前記被検査物の表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの特徴点を登録する装置と、前記被検査物の表面上に形成されたアライメントマークの画像データを採取する装置と、前記画像データから特徴点を抽出し双方の特徴点より相関値を演算するデータ演算処理装置と、前記相関値の演算結果を表示する表示装置とを備え、前記相関値の閾値に基いて前記アライメントマークの合否の判定結果を表示するようにしたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の異物検査装置において、前記相関値の演算結果を該相関値の大きさに順じて配列し、前記表示装置にリスト形式で表示することを特徴とする異物検査装置。
【請求項６】
被検査物の表面に光ビームを照射し、反射または散乱する光の受光強度より画像信号を取得し、隣接した被検査物から得られた画像信号と比較して被検査物表面に存在する異物の有無を検査する異物検査装置において、前記被検査物の表面に形成されるアライメントマークの画像データから特徴点を抽出しテンプレートの特徴点とパターンマッチングする画像処理手段と、マッチングした相互の特徴点より確率若しくは得点（スコア）を算出する演算処理手段と、所定の確率若しくは得点（スコア）をもって該特徴点が一致した場合を基準となるアライメントマークとして識別させる判断処理手段と、被検査物内の少なくとも２点のアライメントマークの認識にて採取した座標から被検査物のズレ量を算出する演算処理手段と、該ズレ量を基に検査ステージを移動させて位置合せする駆動機構とを備えたことを特徴とする異物検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２４２５（Ｐ２０１０−２４２５Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１４１６７（Ｐ２００９−２１４１６７）
【出願日】平成２１年９月１６日（２００９．９．１６）
【分割の表示】特願２００６−３４２４０９（Ｐ２００６−３４２４０９）の分割
【原出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１６日（２００９．９．１６）
【分割の表示】特願２００６−３４２４０９（Ｐ２００６−３４２４０９）の分割
【原出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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