JP2010045099A - アライメントマーク画像の表示方法およびアライメント装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】対象物同士の位置合わせを高精度かつ容易に行うことができるアライメントマーク画像の表示方法およびアライメント装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ウエハとマスクを設定間隔H2だけ離したときのウエハマーク4a、マスクマーク6aの撮影画像を、予め作成した補正テーブルから読み出したずれ方向およびずれ量に基づいて補正する。ウエハとマスクの対向面が作業間隔H1のときのX方向、Y方向のずれ量をdX1、dY1、設定間隔H2のときのX方向、Y方向のずれ量をdX2、dY2とすると、マスクマーク6aの撮影画像をX方向、Y方向にdX、dY、ウエハマーク4aの撮影画像をX方向、Y方向に−(dX2−dX1)、−(dY2−dY1)だけ移動して補正する。そして、補正後の仮想ウエハマーク4cと仮想マスクマーク6cを重畳してモニタに表示する。
【選択図】 図15
【解決手段】ウエハとマスクを設定間隔H2だけ離したときのウエハマーク4a、マスクマーク6aの撮影画像を、予め作成した補正テーブルから読み出したずれ方向およびずれ量に基づいて補正する。ウエハとマスクの対向面が作業間隔H1のときのX方向、Y方向のずれ量をdX1、dY1、設定間隔H2のときのX方向、Y方向のずれ量をdX2、dY2とすると、マスクマーク6aの撮影画像をX方向、Y方向にdX、dY、ウエハマーク4aの撮影画像をX方向、Y方向に−(dX2−dX1)、−(dY2−dY1)だけ移動して補正する。そして、補正後の仮想ウエハマーク4cと仮想マスクマーク6cを重畳してモニタに表示する。
【選択図】 図15
Description
本発明は、対向配置された一方および他方の対象物の位置合わせをするアライメントの際に、両対象物のアライメントマークの画像を表示するアライメントマーク画像の表示方法およびアライメント装置に関するものである。
近年、デバイスの小型化、高密度化が進み、微細な回路パターンの所定の位置にチップを搭載したり、ウエハや基板に微小なチップを高密度に搭載することとなったため、デバイスを形成するための実装装置、接合装置、露光装置等には、基板等の対象物同士の位置を精度よく合わせるためのアライメント装置が配設され、デバイス形成前に対象物同士の位置合わせや平行度を調整する平面調整が行われている。
一般的には、アライメントマークが形成された両対象物同士を対向配置して、両対象物の間にセンサーを備えた検出手段を導入し、センサーによって両対象物のアライメントマークを検出し、一方の対象物に形成されたアライメントマークと他方の対象物に形成されたアライメントマークの位置が一致するように、両対象物を相対的に対向面とほぼ水平方向に移動して、位置合わせを行っている。また、両対象物のアライメントマークが複数形成されている場合には、一方の対象物に形成されたアライメントマークと他方の対象物に形成された対応するアライメントマークの距離をそれぞれ検出し、それぞれのアライメントマークの位置における両対象物間の距離が所定の値になるように両対象物の対向面の傾きを調整して、両対象物同士の対向面を平行にする平面調整を行っている。
また、対象物が回路パターンを有する場合には、対象物にアライメントマークを形成する代わりに、回路パターンの所定位置をセンサーにより検出して、一方の対象物の回路パターンの所定位置が他方の対象物の所定位置に一致するように、両対象物を相対的に移動して位置合わせをしている。また、回路パターンの複数の特定部分の位置における両対象物の距離を測定して、それぞれの位置で両対象物の距離が一定になるように両対象物の対向面の傾きを調整して平面調整を行っている。
例えば、特許文献1に記載の位置制御装置では、露光動作をする前のウエハとマスクの平面調整および位置調整を次のように行っている。はじめに、回路パターンを形成しようとするウエハ(ワーク)と回路パターンを有するマスクをそれぞれホルダーにより保持して対向配置する。そして、ウエハとマスクの間に、キャリブレーション装置を挿入する。
キャリブレーション装置は、レーザー発光素子と分割受光素子からなるセンサーを複数個備え、基準面であるマスク面に対して平行平面を精度的に確保したマスクのホルダー下面にキャリブレーション装置の基準面である上面を当接し、前記センサーにより、ウエハ面の傾きを検出し、ウエハを保持したホルダーの底面を支持する駆動シリンダーを制御してウエハとマスクの対向面の平面調整を行う。
その後、ウエハとマスクの間からキャリブレーション装置を退避して、アライメントスコープをウエハおよびマスクのアライメントマークが読み取れる位置まで移動する。アライメントスコープはCCDを備え、アライメントマーク信号をCCDで検出する。そして、CCDにより検出した検出信号を元に画像処理アルゴリズムを動作して、移動ステージを動かし、ウエハとマスクのマークパターンを合致させるように位置合わせを行う構成となっている。
通常、対象物同士の位置合わせをするときには、対象物同士をできるだけ近接させた状態で位置合わせをすると精度よく位置を合わせることができる。ところが、特許文献1に記載の発明では、上記したように、ウエハとマスクとの間にセンサーを備えたキャリブレーション装置を導入して位置合わせをしているため、ウエハとマスクとの間には、キャリブレーション装置を導入するための一定間隔が必要であり、ウエハとマスクとの距離が近接した状態ではキャリブレーション装置を導入することができず位置合わせをすることが難しいという問題があった。しかも、位置合わせ後にマスクとウエハとを接触して、マスクに形成された回路パターンをウエハに露光する場合には、位置合わせ後にウエハとマスクとの間からキャリブレーション装置を退避する必要があり、装置の動作が複雑化するという問題もあった。
また、ウエハとマスクとを一定間隔に保持した状態で、アライメントスコープを覗きながらXYステージおよび回転ステージを作動させてウエハに形成されたアライメントマークとマスクに形成されたアライメントマークとの位置を合わせると、例えば、ウエハやマスクを保持したホルダーを上下方向に移動する位置制御装置の稼動軸の方向が正確な鉛直方向ではなく歪みや偏心がある場合には、ウエハとマスクとを一定距離離した状態でアライメントスコープを覗きながらウエハとマスクの対応するアライメントマークの位置を合わせても、ウエハをマスクに接触させたときには位置がずれるおそれがあった。
さらに、上記のように、アライメント後ウエハとマスクを接触したときにずれが生じる場合には、手動で位置合わせを行う装置であっても、手動である程度位置合わせした後、最終的にはアライメントマークをCCDで検出して自動制御により微調整を行うこととなり、全工程を手動で行うことが難しかった。また、自動制御により微調整を行う場合には、XYステージに加えてこのXYステージを高精度に制御する自動制御装置が必要となり、コストの面からこのようなアライメント装置の構成が困難であるという問題もあった。
そこで、本発明は、手動であっても対象物同士の位置合わせを高精度かつ容易に行うことができるアライメントマーク画像の表示方法およびアライメント装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明にかかるアライメントマーク画像の表示方法は、撮影手段により、基準アライメントマークを有し対向配置された第1および第2基準体の基準アライメントマークをそれぞれ撮影し、前記両基準体の対向面が接触した状態を基準状態として、上下移動手段により前記対向面とほぼ垂直な方向に前記第1の基準体を前記第2の基準体に対して相対的に移動させつつ、前記第1の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置の、前記基準状態の前記第1の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置に対するずれ方向およびずれ量を測定し、前記上下移動手段による移動に伴う前記両基準体間の距離に対する前記ずれ方向およびずれ量の関係を表す補正テーブルを予め作成する補正テーブル作成工程と、前記両対象物間の距離が前記アライメントを行うときの予め定められた設定間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量と、前記両対象物間の距離が前記アライメント終了後に前記両対象物に対して所定の作業を行うときの予め定められた作業間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量を、前記補正テーブルから読み出す読出工程と、前記読み出した前記設定間隔におけるずれ方向およびずれ量の、前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向およびずれ量に対する変位方向と変位量を導出する導出工程と、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で、前記撮影手段により前記両対象物のアライメントマークをそれぞれ撮影する撮影工程と、前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記撮影手段により撮影した前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記導出した変位方向と反対方向に前記導出した変位量だけずらした前記一方の対象物の仮想アライメントマークの画像と、前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記撮影手段により撮影した前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向に前記読み出した前記作業間隔におけるずれ量だけずらした前記他方の対象物の仮想アライメントマークの画像を重畳して表示手段に表示する表示工程とを備えることを特徴としている(請求項1)。
また、請求項1に記載のアライメントマーク画像の表示方法は、前記表示手段に重畳して表示した前記一方および他方の対象物の仮想アライメントマークの画像の中心位置が一致するように、水平移動手段により前記一方の対象物を前記他方の対象物に対して前記両対象物の対向面とほぼ平行な方向に相対的に移動する移動工程をさらに備えることを特徴としている(請求項2)。
また、請求項1または2に記載のアライメントマーク画像の表示方法は、前記撮影工程の前に、いずれか一の前記対象物の表面を、他の前記対象物の表面に倣わせる倣い工程を備えることを特徴としている(請求項3)。
また、上記課題を解決するために、本発明にかかるアライメント装置は、前記一方の対象物を保持する第1保持手段と、前記他方の対象物を保持する第2保持手段と、前記両対象物の対向面とほぼ垂直な方向に、前記第1保持手段を前記第2保持手段に対して相対的に移動させる上下移動手段と、前記一方および他方の対象物のアライメントマークをそれぞれ撮影する撮影手段と、前記両対象物のアライメントマークの画像を重畳して表示する表示手段と、基準アライメントマークを有する第1および第2の基準体を前記第1および第2の保持手段にそれぞれ保持して、前記両基準体の対向面が接触した状態を基準状態として、前記移動手段により前記第1の基準体を前記第2の基準体に対して相対的に移動させつつ、前記第1の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置の、前記基準状態の前記第1の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置に対するずれ方向およびずれ量を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記移動に伴う前記両基準体間の距離に対する前記ずれ方向およびずれ量の関係を表示する補正テーブルを記憶する記憶手段と、前記両対象物間の距離が前記アライメントを行うときの予め定められた設定間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量と、前記両対象物間の距離が前記アライメント終了後に前記両対象物に対して所定の作業を行うときの予め定められた作業間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量を、前記補正テーブルから読み出す読出手段と、前記読み出した前記設定間隔におけるずれ方向およびずれ量の、前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向およびずれ量に対する変位方向と変位量を導出する導出手段と、前記表示手段に表示する前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で前記撮影手段により撮影した前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記導出手段により導出した変位方向と反対方向に前記導出した変位量だけずらした前記一方の対象物の仮想アライメントマークの画像と、前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で前記撮影手段により撮影した前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向に前記読み出した前記作業間隔におけるずれ量だけずらした前記他方の対象物の仮想アライメントマークの画像を重畳して表示手段に表示する表示制御手段とを備えることを特徴としている(請求項4)。
また、請求項4に記載のアライメント装置は、前記表示手段に重畳して表示した前記一方および他方の仮想アライメントマークの画像の中心位置が一致するように、前記第1または第2保持手段の少なくともいずれかに、前記一方の対象物を前記他方の対象物に対して前記両対象物の対向面とほぼ平行な方向に相対的に移動する水平移動手段をさらに備えることを特徴としている(請求項5)。
また、請求項4または5に記載のアライメント装置は、いずれか一の前記対象物の表面を、他の前記対象物の表面に倣わせる倣い手段をさらに備えることを特徴としている(請求項6)。
請求項1、4の発明によれば、撮影した一方のアライメントマークの画像と他方の対象物のアライメントマークの画像を、予め作成しておいた補正テーブルから読み出したずれ方向およびずれ量に基づいてそれぞれ所定の方向に所定の距離だけずらして表示手段に重畳して表示するので、上下移動手段の稼動軸の方向が正確な鉛直方向ではなく歪みや偏心がある場合でも、偏心等によるアライメントマーク画像のずれを予め補正したアライメントマークの画像を表示手段に表示することができる。したがって、両対象物のアライメントを行う操作者は、両対象物が設定間隔だけ離れた状態であっても、上下移動手段の偏心等に起因する両対象物の位置ずれを気にすることなく両対象物を精度よく位置合わせすることができる。
また、予め基準アライメントマークを有する基準体を用意して両基準体間の距離に対する一方の基準体のアライメントマークの画像のずれ方向およびずれ量を測定して補正テーブルを作成しているので、アライメントを行うときの両対象物間の設定間隔や、アライメント終了後に両対象物に対して作業を行うときの作業間隔を変更しても、変更した設定間隔や作業間隔に対応したずれ方向およびずれ量を補正テーブルから読み出して、読み出したずれ方向およびずれ量に基づいて一方および他方の対象物のアライメントマークの画像をそれぞれ所定の方向に所定の距離だけずらして表示手段に重畳して表示すればよく、簡便に両対象物の位置合わせを行うことができる。
請求項2、5の発明によれば、両対象物の仮想アライメントマークの中心位置が一致するように、水平移動手段により両対象物の位置を両対象物の対向面と平行な方向に相対的に移動するので、両対象物のアライメントを行う操作者は、表示手段に表示された偏心等の補正がされた両対象物のアライメントマークの画像を見ながら、両対象物のアライメントマークの画像の中心位置が一致するように両対象物の位置を対向面と平行な方向に相対的に移動させて精度よく位置合わせすることができ、このように位置合わせをしておけば、その後操作者は上下移動手段の駆動操作だけを行えばよいこととなる。よって、操作者は、両対象物を第1および第2保持手段に保持してから両対象物の対向面と平行方向の両対象物の位置合わせが終了するまでの全工程を、手動で簡便に行うことが可能となる。したがって、両対象物の位置を自動で調整するための高精度で高価な自動制御装置が不要となり、装置の簡略化やコストの低廉化を図ることができる。
請求項3、6の発明によれば、一方および他方の対象物のアライメントマークを撮影する前に、いずれか一の前記対象物の表面を他の前記対象物の表面に倣わせるので、両対象物の位置合わせをより精度よく行うことができる。
本発明におけるアライメント装置として、マスクに形成された回路パターンをウエハに焼き付けるための露光装置における、マスクとウエハのアライメント方法を例とした場合の実施形態について、図1ないし図15を参照して説明する。なお、図1は本実施形態におけるウエハの平面図、図2はマスクの平面図、図3はアライメント装置の概略構成図、図4はウエハマークおよびマスクマークの画像表示の一例を表す図、図5はマスク交換動作を表すフローチャート、図6は補正テーブル作成動作を表すフローチャート、図7は撮影したウエハマークおよびマスクマークの画像表示の一例を表す図である。また、図8は補正テーブルの一例を表す図であり、(a)はX方向の移動量を表す補正テーブル、(b)はY方向の移動量を示す補正テーブルである。また、図9は露光動作を示すフローチャート、図10および図11はウエハマークおよびマスクマークの補正画像の一例を示す図、図12および図13はアライメント装置を組み込んだ露光装置の概略構成図である。また、図14は補正テーブルの他の例を表す図、図15はウエハマークおよびマスクマークの補正画像の他の例を示す図である。なお、アライメントを行うときのウエハとマスクとの距離を設定間隔、アライメント終了後に露光動作をするときのウエハとマスクとの距離を作業間隔とする。
1.装置構成
本実施形態では、一方の対象物であるウエハ1と、他方の対象物であるマスク2のアライメントを行う。
本実施形態では、一方の対象物であるウエハ1と、他方の対象物であるマスク2のアライメントを行う。
ウエハ1は、図1に示すように、例えば厚さ0.6〜0.8mm程度のガラスウエハからなり、外形が直径3インチのほぼ円形形状を有している。また、上面にCr膜3が形成され、上面の中心を挟んでほぼ同じ距離離れた箇所に、位置合わせを行うためのアライメントマークである右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bが形成されている。一例として、右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bは、それぞれ直径100μmの円形形状に形成されている。
マスク2は、図2に示すように、例えば厚さ1.5〜2.0mm程度のガラス基板からなり、外形は直径4〜5インチの円形形状を有している。また、ウエハに焼き付けるための回路パターン5が形成され、ウエハ1とマスク2とを重ねたときにマスク2の回路パターンとウエハ1の所望の位置とが重なるように、ウエハ1の右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bと対応する位置に、右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bと位置合わせを行うためのアライメントマークである右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bが形成されている。一例として、マスク2の右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bは、それぞれ外径200μm、内径150μmのリング状の形状に形成されている。
そして、図3に示すように、本実施形態におけるアライメント装置10は、水平面内の2方向(X方向、Y方向)に移動可能なXYテーブル11と、回転移動が可能な回転テーブル12と、支柱13と、上下移動機構14と、ウエハ1を保持するためのステージ部15と、マスク2を保持するためのマスク保持部16と、基準側カメラ部17と、追従側カメラ部18と、制御装置19とを備えている。
図3に示すように、XYテーブル11の上面には回転テーブル12が配置され、回転テーブル12の上面には支柱13が配置されている。そして、支柱13には上下移動機構14が配設されている。
上下移動機構14は、ステッピングモーターからなる駆動モーター(図示せず)を備え、モーターの駆動により支柱13に沿ってステージ部15を上下に移動する構成となっている。なお、上下移動機構14は、上記したような駆動モーターを備えた構成に限らず、エアシリンダにより上下移動する構成等、その他の構成であってもよい。なお、XYテーブル11および回転テーブル12が本発明における水平移動手段、上下移動機構14が本発明における上下移動手段に相当する。
また、上下移動機構14の上面には、ステージ部15が配置されている。ステージ部15は、支持台23と、ローラー24a、24b、24cと、載置台25とを備えている。
支持台23は、上面から下面にかけて円形形状の開口部K1が形成され、支持台23の上面の開口部K1を囲む位置には、正三角形の各頂点に相当する位置に3個のローラー24a、24b、24cがそれぞれ配置されている。
各ローラー24a、24b、24cは、それぞれ水平方向に配設された軸27と軸27に外嵌されたストローク部28によって構成され、ストローク部28は軸27の軸方向に所定量移動可能で、かつ軸27の周りを自由に回転可能な構造となっている。
また、3個のローラー24a、24b、24cの上方には、載置台25が配置されている。載置台25は、下面の一部が球面状を有し、上面から下面にかけて上面の開口が下面の開口より面積が大きく円形形状を有する開口部K2が形成されている。そして、載置台25の下面の球面状の部分が各ローラー24a、24b、24cと摺動可能に配置されている。したがって、各ローラー24a、24b、24cの動作により、載置台25の上面の傾き角度を変えることができる。
なお、載置台25は、上記した開口部K2を有する代わりに、例えば、前記開口部K2の位置に透明部材を備えることとしてもよい。
また、載置台25の上面には、ウエハ1を真空吸着により保持するための吸着機構(図示せず)が、開口部K2を囲むように配設され、開口部K2を塞ぐように載置台25の上面にウエハ1が載置される構成となっている。なお、ウエハ1の保持方法は前記した真空吸着法に限らず、その他の方法でもよい。また、載置台25には、ウエハ1を加熱するためのヒーター(図示せず)を備えてもよい。
マスク保持部16は、円形形状を有する開口部K3が形成された保持ステージ30と、保持ステージ30を水平面内の2方向(X方向、Y方向)に移動する水平移動手段としてのXYテーブル(図示せず)とを備えている。保持ステージ30の下面には、開口部K3を囲むように吸着機構(図示せず)が配設され、真空吸着により保持ステージ30の下面に開口部K3を塞ぐようにマスク2が保持される。また、保持ステージ30の下面にマスク2を保持するときには、XYテーブルにより保持ステージがマスク交換位置に退避される構成となっている。なお、ステージ部15が本発明における第1保持手段、マスク保持部16が本発明における第2保持手段に相当する。
なお、保持ステージ30は、上記した開口部K3を有する代わりに、前記開口部K3の位置に透明部材を備えることとしてもよい。また、マスク2の保持方法は前記した真空吸着法に限らず、その他の方法であってもよい。
また、保持ステージ30の下面には、載置台25の上面と保持ステージ30の下面の距離を計測する計測手段32が配設されている。
計測手段32は、載置台25にレーザー光を照射して載置台25の上面と保持ステージ30の下面の距離を検出する。検出された距離は制御手段19に伝達され、載置台25の上面と保持ステージ30の下面の距離が所定距離となるように、制御手段19により、ステージ部15の上下移動機構14を移動する。なお、計測手段32は、保持ステージ30の下面でなくても、載置台25の上面に配設されることとしてもよい。また、レーザー光を照射して計測する方法でなくても、その他の方法であってもよい。
基準側カメラ部17は、右上部カメラ35と左上部カメラ36とを備え、保持ステージ30の開口部K3を通して、マスク2に形成された右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bをそれぞれ撮影する。また、右上部カメラ35と左上部カメラ36は、右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bの間隔に合わせて右上部カメラ35と左上部カメラ36の間隔を調整するためのXY機構(図示せず)と、右上部カメラ35と左上部カメラ36の焦点位置を調整するためのZ機構(図示せず)を備えている。
また、追従側カメラ部18は、右下部カメラ37と左下部カメラ38とを備え、支持台23の開口部K1および載置台25の開口部K2を通してウエハ1に形成された右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bをそれぞれ撮影する。また、右下部カメラ37と左下部カメラ38は、それぞれ右上部カメラ35と左上部カメラ36との光軸を調整するためのXY機構(図示せず)と、右下部カメラ37と左下部カメラ38の焦点位置を調整するためのZ機構(図示せず)を備えている。なお、追従側カメラ部18は、ステージ部15の上下移動に追従して上下移動する構成としてもよく、ステージ部15とは別々に上下移動する構成であってもよい。また、基準側カメラ部17および追従側カメラ部18が、本発明における撮影手段に相当する。
制御装置19は、画像検出部40、記憶部41、表示制御部42、右モニタ43、左モニタ44とを備えている。
画像検出部40は、基準側カメラ部17および追従側カメラ部18により撮影されたウエハ1の右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bと、マスク2の右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bの画像のずれ量を検出する。したがって、画像検出部40が本発明における測定手段に相当する。
そして、記憶部41は、RAM、ハードディスク等の記憶媒体からなり、計測手段32で計測された、後述する第1、第2の基準体としての評価用ウエハとマスクの間の距離と画像検出部40で検出された画像のずれの関係を、補正テーブルとして記憶する。なお、記憶部41に記憶された補正テーブルは、基準側カメラ部17で撮影された右マスクマーク6a、左マスクマーク6bと追従側カメラ部18で撮影された右ウエハマーク4a、左ウエハマーク4bを、それぞれ右モニタ43、左モニタ44に重ねて表示するときに、表示制御部42により撮影画像の位置を補正して表示するために使用される。したがって、記憶部41が本発明における記憶手段、表示制御部42が本発明における表示制御手段、読出手段、導出手段に相当する。なお、補正テーブルの作成方法については、後に詳しく説明する。
そして、基準側カメラ部17の右上部カメラ35で撮影された右マスクマーク6aの画像と、追従側カメラ部18の右下部カメラ37で撮影された右ウエハマーク4aの画像は、制御装置19の表示制御部42により画像処理されて右モニター43に重畳して表示される。同様に、基準側カメラ部17の左上部カメラ36で撮影された左マスクマーク6bの画像と、追従側カメラ部18の左下部カメラ38で撮影された左ウエハマーク4bの画像は、制御装置19の表示制御部42により画像処理されて左モニター44に重畳して表示される。したがって、右モニタ43および左モニタ44が本発明における表示手段に相当する。
図4は、基準側カメラ部17および追従側カメラ部18で撮影された右マスクマーク6aと右ウエハマーク4aの画像が、右モニタ43に重畳して表示された画像の一例である。同図(a)に示すように、ウエハ1とマスク2の位置調整は、ウエハ1とマスク2を予め決められた設定間隔hだけ離して対向配置して行われる。ウエハ1とマスク2のアライメント動作を行う操作者は、右モニタ43を見ながら、同図(c)に示すように、基準側カメラ部17および追従側カメラ部18で撮影された右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aの中心位置が一致するようにXYテーブル11を移動してウエハ1とマスク2を位置調整する。
ところが、ウエハ1とマスク2を設定間隔だけ離した状態で、図4(c)に示すように右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aの中心位置を一致させても、露光を行うときに、同図(b)に示すようにウエハ1とマスク2の距離を設定間隔から作業間隔に変更すると、例えば、上下駆動機構14の偏心により、同図(d)に示すように、作業間隔の位置では、右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aの中心位置がずれることがある。
そこで、ウエハ1とマスク2の距離を変更したときの、右上部カメラ35および右下部カメラ37により撮影された右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aの画像のずれ方向とずれ量を予め測定して補正テーブルを作成し、補正テーブルに基づいて位置を補正した右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aの画像を右モニタ43に表示する。なお、左ウエハマーク4bおよび左マスクマーク6bについても同様とする。以下、補正テーブルの作成手順について説明する。
2.補正テーブルの作成手順
補正テーブルの作成手順について、図5ないし図8を参照して説明する。補正テーブルは、基準アライメントマークを有する基準体である評価用ウエハと評価用マスクをステージ部15およびマスク保持部16にそれぞれ保持し、評価用ウエハと評価用マスクの対向面の間隔hに対する基準アライメントマークのずれ方向とずれ量を測定して作成する。
補正テーブルの作成手順について、図5ないし図8を参照して説明する。補正テーブルは、基準アライメントマークを有する基準体である評価用ウエハと評価用マスクをステージ部15およびマスク保持部16にそれぞれ保持し、評価用ウエハと評価用マスクの対向面の間隔hに対する基準アライメントマークのずれ方向とずれ量を測定して作成する。
評価用ウエハおよび評価用マスクは、図1および図2に示したウエハ1およびマスク2とほぼ同様の形状を有している。また、評価用ウエハおよび評価用マスクにそれぞれ形成された基準アライメントマークである基準ウエハマーク54aおよび基準マスクマーク56aは、図1に示したウエハ1に形成された右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4b、図2に示したマスク2に形成された右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bとほぼ同様の形状に形成されている。
はじめに、評価用マスクの取付と、基準側カメラ部17の右上部カメラ35および左上部カメラ36、追従側カメラ部18の右下部カメラ37および左下部カメラ38の位置調整をする。図5に、そのフローチャートを示す。
評価用マスクは、マスク保持部16をマスク保持部16に配設されたXYテーブル(図示せず)によりマスク交換位置に退避した状態で、マスク保持部16の保持ステージ30の下面に、真空吸着機構(図示せず)により吸着保持される(ステップS1)。そして、評価用マスクを保持したマスク保持部16は、上記XYテーブル(図示せず)により基準側カメラ部17の下方の所定位置に移動される(ステップS2)。
そして、右上部カメラ35および右下部カメラ37により、評価用マスクに形成された基準マスクマーク56aが撮影され、その撮影画像が右モニタ43に重畳して表示される。また、同様に、左上部カメラ36および左下部カメラ38により基準マスクマーク56aが撮影され、その撮影画像が左モニタ44に重畳して表示される。なお、評価用マスクの基準マスクマーク56aが各カメラ35、36、37、38の視野内に入っていない場合には、各カメラ35、36、37、38の視野内に入るように、評価用マスクの位置がXYテーブル11、回転テーブル12により移動される(ステップS3)。
そして、右モニタ43に表示された右上部カメラ35で撮影された基準マスクマーク56aの中心位置が右モニタ43の画面中央の所定位置に一致するように、右上部カメラ35が水平方向に位置調整される。また、右下部カメラ37で撮影された基準マスクマーク56aの中心位置が前記した右上部カメラ35で撮影された基準マスクマーク56aの中心位置と一致するように、右下部カメラ37が水平方向に位置調整される(ステップS4)。この動作により、右上部カメラ35および右下部カメラ37が光軸調整される。
また、同様にして、左上部カメラ36および左下部カメラ38で撮影されて左モニタ44に表示された基準マスクマーク56aの中心位置が一致するように、左上部カメラ36および左下部カメラ38が水平方向に位置調整され、左上部カメラ36および左下部カメラ38が光軸調整される(ステップS5)。なお、上記した各カメラ35、36、37、38の光軸調整のときにも、評価用マスクをXYテーブル11、回転テーブル12により移動してもよい。
図6は補正テーブルの作成手順を示すフローチャートである。基準側カメラ部17と追従側カメラ部18の各カメラ35、36、37、38の位置調整後、評価用ウエハの取付が行われる。評価用ウエハは、ステージ部15の載置台25の上面に載置され、載置台25に配設された真空吸着機構(図示せず)により、載置台25上に吸着保持される。(ステップS10)。
次に、上下移動機構14によりステージ部15が上昇され、評価用ウエハの上面が適当な高さの仮調整位置に移動される(ステップS11)。なお、ステージ部15の上昇により追従側カメラ部18の焦点が各基準ウエハマーク54aからずれた場合には、追従側カメラ部18が上昇され、追従側カメラ部18の焦点が各基準ウエハマーク54aに合うように調整される。また、基準ウエハマーク54aが右下部カメラ37および左下部カメラ38の視野内に入るように、評価用ウエハがXYテーブル11および回転テーブル12により水平方向に移動されて位置調整される(ステップS12)。
評価用ウエハの位置調整後、再び上下移動機構14によりステージ部15が上昇される。そして、ステージ部15に配設された荷重検出部(図示せず)で所定の大きさの荷重が検出されるように、評価用ウエハと評価用マスクが接触して加圧され、評価用マスクの下面に対して評価用ウエハの上面が倣い調整されて固定される(ステップS13〜S15)。なお、倣い調整のときの荷重の大きさは、一例として5〜20Nである。
その後、上下移動機構14によりステージ部15が下降され、荷重検出部の荷重が0となる位置にステージ部15の高さが調整される(ステップS16、S17)。なお、ステージ部15の下降により追従側カメラ部18の焦点が基準ウエハマーク54aからずれた場合には、追従側カメラ部18が下降され、追従側カメラ部18の焦点が基準ウエハマーク54aに合うように調整される。なお、荷重検出部の荷重が0となるステージ部15の位置を接地位置とする。
そして、接地位置において右モニタ43および左モニタ44に表示された基準ウエハマーク54aおよび基準マスクマーク56aの中心位置が一致するように、XYテーブル11および回転テーブル12により評価用ウエハがXY方向および回転方向に移動されて位置調整される(ステップS18)。なお、このときの評価用ウエハの位置を基準状態とし、評価用ウエハおよび評価用マスクの対向面の間隔hを0、基準ウエハマーク54aの中心位置のずれ量を0として補正テーブルを作成する。
その後、上下移動機構14によりステージ部15が下降され、評価用ウエハを評価用マスクから指定間隔だけ離した位置で、追従側カメラ部18の右下部カメラ37により基準ウエハマーク54aが撮影される。そして、図7に示すように、制御装置19の画像検出部40により、右下部カメラ37で撮影された接地位置における評価用ウエハの基準ウエハマーク54aの中心位置に対して、評価用ウエハを評価用マスクから指定間隔だけ離したときの評価用ウエハの基準ウエハマーク54bの中心位置のX方向およびY方向へのずれ量dX、dYが画像検出部40により計測される(ステップS19、S20)。
その後、再び上下移動機構14によりステージ部15が所定距離だけ下降され、上記したステップS19、S20を繰り返して同様の計測が行われる。そして、指定間隔に対するずれ量dX、dYが、ずれ方向(X方向、Y方向)ごとにそれぞれ記憶部41に記憶され、図8(a)、(b)に示すように、指定間隔に対するX方向およびY方向のずれ量の補正テーブルが作成される(ステップS21)。そして、指定間隔が所定の値となったところで、評価用ウエハおよび評価用マスクが取り外され、補正テーブルの作成が終了する(ステップS22)。
なお、同様にして、左下部カメラ38で撮影された基準ウエハマーク54aのずれ量についても補正テーブルが作成される。また、図8は、上下移動機構の稼動軸の偏心等が線形特性を有している場合の例を示し、線形特性でない場合であっても、上記のような補正テーブルを作成することで、かかる偏心等の補正を行うことが可能になる。
3.アライメント動作(1)
次に、本アライメント装置10の動作について、露光動作を例にして説明する。図9に、本実施形態における露光動作のフローチャートを示す。なお、露光に使用するウエハおよびマスクは、図1および図2に示したウエハ1およびマスク2と同様の構成である。また、露光を行うときのウエハ1およびマスク2の対向面の間隔、つまり、作業間隔が0の場合(ウエハ1とマスク2を接触して露光を行う場合)について説明する。
次に、本アライメント装置10の動作について、露光動作を例にして説明する。図9に、本実施形態における露光動作のフローチャートを示す。なお、露光に使用するウエハおよびマスクは、図1および図2に示したウエハ1およびマスク2と同様の構成である。また、露光を行うときのウエハ1およびマスク2の対向面の間隔、つまり、作業間隔が0の場合(ウエハ1とマスク2を接触して露光を行う場合)について説明する。
はじめに、マスク2の取付と、基準側カメラ部17の右上部カメラ35および左上部カメラ36、追従側カメラ部18の右下部カメラ37および左下部カメラ38の位置調整をする。マスク2の取付と、各カメラ35、36、37、38の位置調整の手順は、上記した補正テーブルを作成するときの評価用マスクの取付と、各カメラ35、36、37、38の位置調整の手順と同様である(ステップS40)。
マスク2は、上記した図5のフローチャートに示すように、マスク保持部16をマスク保持部16に配設されたXYテーブル(図示せず)によりマスク交換位置に退避した状態で、マスク保持部16の保持ステージ30の下面に、真空吸着機構(図示せず)により吸着保持される(ステップS1)。そして、マスク2を保持したマスク保持部16は、上記XYテーブル(図示せず)により基準側カメラ部17の下方の所定位置に移動される(ステップS2)。
そして、マスク2の右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bが、それぞれ基準側カメラ部17の右上部カメラ35および左上部カメラ36の視野内に入るように、右モニタ43および左モニタ44を見ながら右上部カメラ35および左上部カメラ36の位置が調整される(ステップS3)。また、このときに、追従側カメラ部18の右下部カメラ37および左下部カメラ38の位置が調整され、基準側カメラ部17と追従側カメラ部18の対応するカメラの光軸調整が行われる(ステップS4、S5)。
続いて、基準側カメラ部17と追従側カメラ部18の各カメラ35、36、37、38の位置調整後、ウエハ1の取付が行われる。ウエハ1は、図9のフローチャートに示すように、ステージ部15の載置台25の上面に載置され、載置台25に配設された真空吸着機構(図示せず)により、載置台25上に吸着保持される。(ステップS41)。
次に、上下移動機構14によりステージ部15が上昇され、ウエハ1の上面が所定の仮調整位置に調整される(ステップS42)。そして、右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bがそれぞれ基準側カメラ部17の右上部カメラ35および左上部カメラ36の視野内に入るように、ウエハ1が回転テーブル12により回転して位置調整される(ステップS43)。
ウエハ1の位置調整後、再び上下移動機構14によりステージ部15が上昇される(ステップS44)。そして、ステージ部15に配設された荷重検出部(図示せず)で所定の大きさの荷重が検出されるように、ウエハ1とマスク2が接触して加圧され、マスク1の下面に対してウエハ2の上面が倣い調整されて固定される(ステップS45、S46)。なお、倣い調整のときの荷重の大きさは、一例として5〜20Nである。
その後、上下移動機構14によりステージ部15が下降され、荷重検出部の荷重が0となる位置(接地位置)にステージ部15の高さが調整される(ステップS47)。さらに、上下移動機構14によりステージ部15を下降して、接地位置からアライメントを行うための設定間隔Hだけ離した設定位置に、ウエハ1の上面の高さが調整される(ステップS48)。なお、設定間隔Hは、一例として70〜80μmである。
そして、設定位置において、ウエハ1の右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bが、右下部カメラ37および左下部カメラ38によりそれぞれ撮影される。また、マスク2の右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bが、右上部カメラ35および左上部カメラ36によりそれぞれ撮影される。
撮影された右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bは、それぞれ右モニタ43および左モニタ44に表示される。また、右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4bの画像は、以下に説明する表示位置の補正がされた後、それぞれ右モニタ43および左モニタ44に、右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bの画像と重畳して表示される。
右ウエハマーク4aの表示位置の補正は、以下のようにして行われる。はじめに、制御装置19の表示制御部42により、記憶部41に記憶された補正テーブルから、ウエハ1とマスク2の間隔が設定間隔Hであるときの、画像のずれ方向およびずれ量が読み出される。例えば、図8(a)、(b)に示した補正テーブルによると、設定間隔Hのときの右ウエハマーク4aのX方向のずれ量はdX、Y方向のずれ量はdYである。したがって、図10に示すように、右下部カメラ37により撮影された右ウエハマーク4aの位置から補正テーブルのずれ方向と反対方向にずれ量だけ、つまり、−dXおよび−dYだけ右ウエハマーク4aを移動して仮想右ウエハマーク4cとする。そして、右モニタ43に右マスクマーク6aと仮想右ウエハマーク4cが重畳して表示される。
また、左ウエハマーク4bの表示位置の補正も同様に行われる。左下部カメラ38により撮影された左ウエハマーク4bの位置から−dXおよび−dYだけ左ウエハマーク4bを移動して仮想左ウエハマークとする。そして、左モニタ44に左マスクマーク6bと仮想左ウエハマークが重畳して表示される。
その後、ウエハ1とマスク2の位置合わせを行う操作者は、図11に示すように、右モニタ43に表示された右マスクマーク6aの中心位置0に仮想右ウエハマーク4cの中心位置が一致するように、XYテーブル11によりウエハ1を移動して位置調整する。また、同様に、左モニタ44に表示された左マスクマーク6bの中心位置0に仮想左ウエハマークの中心位置が一致するように、XYテーブル11によりウエハ1を移動して位置調整する。なお、位置調整は、XYテーブル11の位置調整に限らず、回転テーブル12によりθ方向の位置調整を行ってもよい。
ウエハ1とマスク2の位置合わせが終了すると、再び上下移動機構14によりステージ部15が露光を行う作業位置まで上昇される。本実施形態では、作業間隔が0の状態で露光を行うため、ステージ部15が接地位置まで上昇され、ウエハ1の上面とマスク2の下面が接触される(ステップS50)。そして、図12に示すように、基準側カメラ部17が退避して露光光源部60がマスク保持部16の上方に配置される。
露光光源部60は、下面に直径100mm程度の円形形状の開口を有する箱状のカバー61を備え、カバー61の内部に紫外光光源が配設されている。そして、図13に示すように、露光光源部60がマスク保持部16の上面まで下降して、ウエハ1およびマスク2に紫外光が照射されて、マスク2に形成された回路パターン5がウエハ1に露光される(ステップS51)。
4.アライメント動作(2)
上記したアライメント動作(1)では、露光を行うときのウエハ1とマスク2との作業間隔が0の場合について説明したが、作業間隔が所定の間隔である場合は、以下のようにして、右モニタ43に表示される右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aの補正が行われる。なお、左モニタ44に表示される左ウエハマーク4bおよび左マスクマーク6bについては、右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aと同様の補正が行われるため、右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aについて詳しく説明する。なお、露光を行うときのウエハ1とマスク2の作業間隔をH1、アライメントを行うときのウエハ1とマスク2の設定間隔をH2とする。
上記したアライメント動作(1)では、露光を行うときのウエハ1とマスク2との作業間隔が0の場合について説明したが、作業間隔が所定の間隔である場合は、以下のようにして、右モニタ43に表示される右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aの補正が行われる。なお、左モニタ44に表示される左ウエハマーク4bおよび左マスクマーク6bについては、右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aと同様の補正が行われるため、右ウエハマーク4aおよび右マスクマーク6aについて詳しく説明する。なお、露光を行うときのウエハ1とマスク2の作業間隔をH1、アライメントを行うときのウエハ1とマスク2の設定間隔をH2とする。
はじめに、制御装置19の表示制御部42により、上記した補正テーブルから、ウエハ1とマスク2の間隔が作業間隔H1および設定間隔H2であるときの、画像のずれ方向およびずれ量が読み出される。図14(a)、(b)に示した補正テーブルによると、作業間隔H1のときの右ウエハマーク4aのX方向のずれ量はdX1、Y方向のずれ量はdY1である。また、作業間隔H2のときの右ウエハマーク4aのX方向のずれ量はdX2、Y方向のずれ量はdY2である。
また、露光をするときの作業間隔がH1ときには、図14に示すように、上記した補正テーブルの原点0を、作業間隔H1におけるずれ量だけシフトした原点0’の位置に移動すると考えると、上記した露光を行うときのウエハ1およびマスク2の対向面の間隔が0の場合と同じ補正テーブルを使用して、右モニタ43に表示される右マスクマーク6aと右ウエハマーク4aの画像を補正することができる。
右マスクマーク6aの表示位置の補正は、以下のようにして行われる。図14によると、ウエハ1とマスク2の間隔がH1のときのX方向およびY方向のずれ量は、それぞれdX1、dY1である。したがって、図15(a)に示すように、撮影された右マスクマーク6aの中心位置を、補正テーブルに示されたずれ方向にずれ量だけ、つまり、X方向にdX1、Y方向にdY1だけ移動し、仮想右マスクマーク6cとする。
次に、右ウエハマーク4aの表示位置の補正は、以下のようにして行われる。図14によると、ウエハ1とマスク2の間隔がH2のときのX方向およびY方向のずれ量は、それぞれdX2、dY2である。また、作業間隔におけるずれ量だけシフトした原点0’を基準にしてマスクマークのずれ量を考えると、マスクマークのずれ量はX方向にdX2−dX1、Y方向にdY2−dY1となる。したがって、図15(b)に示すように、設定間隔H2の位置において撮影された右マスクマーク4aの中心位置を、ずれ方向と反対方向にずれ量だけ、つまり、X方向に−(dX2−dX1)、Y方向に−(dY2−dY1)だけ移動し、仮想右ウエハマーク4dとする。
そして、図15(b)に示すように、右モニタ43に仮想右マスクマーク6cと仮想右ウエハマーク4dが重畳して表示される。
なお、左マスクマーク6bおよび左ウエハマーク4bの表示位置の補正も、上記した右マスクマーク6aおよび右ウエハマーク4aと同様に行われる。つまり、ウエハ1とマスク2をアライメント動作を行うときの設定間隔H2の位置において撮影した左マスクマーク6bの中心位置から、X方向にdX1、Y方向にdY1だけ左マスクマーク6bを移動して、仮想左マスクマークとする。また、ウエハ1とマスク2をアライメント動作を行うときの設定間隔H2の位置において撮影した左ウエハマーク4bの中心位置から、X方向に−(dX2−dX1)、Y方向に−(dY2−dY1)だけ左ウエハマーク4bを移動し、仮想左ウエハマークとする。
そして、左モニタ44に、仮想左マスクマークと仮想左ウエハマークが重畳して表示される。
その後、ウエハ1とマスク2の位置合わせを行う操作者は、右モニタ43に表示された仮想右マスクマーク6cの中心位置0’に仮想右ウエハマーク4dの中心位置が一致するように、XYテーブル11によりウエハ1を移動して位置調整する。また、同様に、左モニタ44に表示された仮想左マスクマークの中心位置0’に仮想左ウエハマークの中心位置が一致するように、XYテーブル11によりウエハ1を移動して位置調整する。なお、位置調整は、XYテーブル11の位置調整に限らず、回転テーブル12によりθ方向の位置調整を行ってもよい。
ウエハ1とマスク2の位置合わせが終了すると、再び上下移動機構14によりステージ部15を上昇して、ウエハ1の上面とマスク2の下面の間隔が作業間隔H1となるように調整される。そして、基準側カメラ部17が退避して露光光源部60がマスク保持部16の上方に配置される。その後、露光光源部60がマスク保持部16の上面に下降して、ウエハ1およびマスク2に紫外光が照射されて、マスク2に形成された回路パターン5がウエハ1に露光される。
なお、上記したように補正テーブルの原点0を0’にずらす補正方法でなくても、作業間隔Hの位置を基準位置とした補正テーブルを新たに作成して補正を行うこととしてもよい。
したがって、上記した実施形態によると、基準側カメラ部17により撮影された右ウエハマーク4aおよび左ウエハマーク4b、追従側カメラ部18により撮影された右マスクマーク6aおよび左マスクマーク6bを、予め作成しておいた補正テーブルから読み出したずれ方向およびずれ量に基づいてそれぞれ所定の方向に所定の距離だけずらして表示手段に重畳して表示するので、上下移動機構14の稼動軸に歪みや偏心がある場合でも、偏心等によるずれを予め補正して、各マーク4a、6a、4b、6bを右モニタ43および左モニタ44に表示することができる。したがって、両対象物のアライメントを行う操作者は、ウエハ1およびマスク2が設定間隔だけ離れた状態であっても、右モニタ43および左モニタ44に表示された画像を見ながらウエハ1とマスク2を精度よく位置調整することができる。
また、基準アライメントマークを有する評価用ウエハおよび評価用マスクを用意して、各基準ウエハマーク54aおよび基準マスクマーク56aの画像のずれ方向およびずれ量を予め測定して補正テーブルを作成しているので、アライメントを行うときのウエハ1とマスク2の設定間隔や、露光を行うときのウエハ1とマスク2の作業間隔を変更しても、変更した設定間隔や作業間隔に対応したずれ方向およびずれ量を補正テーブルから読み出して、読み出したずれ方向およびずれ量に基づいて各マーク4a、6a、4b、6bの画像をそれぞれ所定の方向に所定の距離だけずらして表示手段に重畳して表示すればよく、簡便にウエハ1とマスク2を位置調整することができる。
また、アライメント動作を行う操作者は、表示手段に表示された補正後のアライメントマークの画像を見ながら、ウエハ1とマスク2を対向面と平行な方向に相対的に移動させて精度よく位置合わせすることができる。このように位置合わせをしておけば、その後操作者は上下移動機構14の駆動操作(例えば、駆動スイッチのオン操作)だけを行えばよいこととなる。したがって、操作者は、ウエハ1およびマスク2をステージ部15およびマスク保持部16に保持した後アライメント動作が終了するまでの全工程を簡便に手動で行うことが可能となる。したがって、ウエハ1およびマスク2の位置を自動で調整するための高精度で高価な自動制御装置が不要となり、装置の簡略化やコストの低廉化を図ることができる。
さらに、ウエハ1およびマスク2のアライメントマークを撮影する前に、ウエハ1の上面とマスク2の下面が倣い調整されるので、ウエハ1とマスク2の位置合わせをより精度よく行うことができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
例えば、本発明におけるアライメント装置は、露光装置に限らず、例えば基板同士を接合する接合装置等、その他の装置に組み込まれることとしてもよい。
また、対象物はウエハとマスクに限らず、例えば基板とチップ等その他のものであってもよい。また、被接合物の材質や大きさ、形状等はどのようなものであってもよい。
また、対象物に形成されたアライメントマークは、上記実施形態に示したような円形形状のものに限らず、その他の形状であってもよい。例えば、矩形形状のアライメントマークを形成した場合、アライメントマークの直線部分を利用することにより、対象物の回転方向のずれを調整するアライメントマークとしても使用することができる。
また、アライメントマークは、カメラ等の撮影手段で撮影することができるならば、対象物の上面、下面のどちらに形成されてもよく、どのような位置に形成されてもよい。また、基板の表面に限らず、基板内部に形成して、カメラ等でウエハを透過して写すこととしてもよい。
また、上記実施形態では、ステージ部を上下移動する構成であるが、マスク保持部を上下移動する構成であってもよい。また、上記実施形態では、ステージ部に載置された対象物のアライメントマークの画像を補正してずらして表示しているが、マスク保持部に保持された対象物のアライメントマークの画像を補正してずらして表示してもよい。また、マスク保持部を移動して位置調整をする構成であってもよい。
また、倣い調整機構は、ステージ部に限らずマスク保持部に備えることとしてもよく、ステージ部およびマスク保持部のどちらにどのように配設されてもよい。また、倣い調整をしない構成であってもよい。
また、上記実施形態のように、マスク保持部の対象物のアライメントマークを撮影する基準側カメラと、ステージ部の対象物のアライメントマークを撮影する追従側カメラの2種類のカメラを備えなくても、ステージ部およびマスク保持部の両対象物のアライメントマークを1種類のカメラで同時に撮影する構成であってもよい。また、1種類のカメラでステージ側とマスク保持部側の対象物のアライメントマークを別々に撮影し、撮影したそれぞれのアライメントマークの画像を合成して、モニタに重畳して表示してもよい。
また、上記実施形態のように、撮影されたアライメントマークまたは仮想アライメントマークを表示するモニタは、左右にそれぞれ配設しなくても、左右のアライメントマークまたは仮想アライメントマークを1台のモニタに同時に表示する構成であってもよい。
1……ウエハ(一方の対象物)
2……マスク(他方の対象物)
4a、4b……ウエハマーク(アライメントマーク)
6a、6b……マスクマーク(アライメントマーク)
4c、4d……仮想ウエハマーク(仮想アライメントマーク)
6c……仮想マスクマーク(仮想アライメントマーク)
11……XYテーブル(水平移動手段)
12……回転テーブル(水平移動手段)
14……上下移動機構(上下移動手段)
15……ステージ部(第1保持手段)
16……マスク保持部(第2保持手段)
17……基準側カメラ部(撮影手段)
18……追従側カメラ部(撮影手段)
40……画像検出部(測定手段)
41……記憶部(記憶手段)
42……表示制御部(表示制御手段、読出手段、導出手段)
43……右モニタ(表示手段)
44……左モニタ(表示手段)
2……マスク(他方の対象物)
4a、4b……ウエハマーク(アライメントマーク)
6a、6b……マスクマーク(アライメントマーク)
4c、4d……仮想ウエハマーク(仮想アライメントマーク)
6c……仮想マスクマーク(仮想アライメントマーク)
11……XYテーブル(水平移動手段)
12……回転テーブル(水平移動手段)
14……上下移動機構(上下移動手段)
15……ステージ部(第1保持手段)
16……マスク保持部(第2保持手段)
17……基準側カメラ部(撮影手段)
18……追従側カメラ部(撮影手段)
40……画像検出部(測定手段)
41……記憶部(記憶手段)
42……表示制御部(表示制御手段、読出手段、導出手段)
43……右モニタ(表示手段)
44……左モニタ(表示手段)
Claims (6)
- アライメントマークを有し対向配置された一方および他方の対象物同士を位置合わせするアライメントの際に、前記アライメントマークの画像を表示するアライメントマーク画像の表示方法において、
撮影手段により、基準アライメントマークを有し対向配置された第1および第2基準体の基準アライメントマークをそれぞれ撮影し、前記両基準体の対向面が接触した状態を基準状態として、上下移動手段により前記対向面とほぼ垂直な方向に前記第1の基準体を前記第2の基準体に対して相対的に移動させつつ、前記第1の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置の、前記基準状態の前記第1の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置に対するずれ方向およびずれ量を測定し、前記上下移動手段による移動に伴う前記両基準体間の距離に対する前記ずれ方向およびずれ量の関係を表す補正テーブルを予め作成する補正テーブル作成工程と、
前記両対象物間の距離が前記アライメントを行うときの予め定められた設定間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量と、前記両対象物間の距離が前記アライメント終了後に前記両対象物に対して所定の作業を行うときの予め定められた作業間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量を、前記補正テーブルから読み出す読出工程と、
前記読み出した前記設定間隔におけるずれ方向およびずれ量の、前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向およびずれ量に対する変位方向と変位量を導出する導出工程と、
前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で、前記撮影手段により前記両対象物のアライメントマークをそれぞれ撮影する撮影工程と、
前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記撮影手段により撮影した前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記導出した変位方向と反対方向に前記導出した変位量だけずらした前記一方の対象物の仮想アライメントマークの画像と、前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記撮影手段により撮影した前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向に前記読み出した前記作業間隔におけるずれ量だけずらした前記他方の対象物の仮想アライメントマークの画像を重畳して表示手段に表示する表示工程とを備えることを特徴とするアライメントマーク画像の表示方法。 - 前記表示手段に重畳して表示した前記一方および他方の対象物の仮想アライメントマークの画像の中心位置が一致するように、水平移動手段により前記一方の対象物を前記他方の対象物に対して前記両対象物の対向面とほぼ平行な方向に相対的に移動する移動工程をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のアライメントマーク画像の表示方法。
- 前記撮影工程の前に、いずれか一の前記対象物の表面を、他の前記対象物の表面に倣わせる倣い工程を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のアライメントマーク画像の表示方法。
- アライメントマークを有し対向配置された一方および他方の対象物同士を位置合わせするアライメント装置において、
前記一方の対象物を保持する第1保持手段と、
前記他方の対象物を保持する第2保持手段と、
前記両対象物の対向面とほぼ垂直な方向に、前記第1保持手段を前記第2保持手段に対して相対的に移動させる上下移動手段と、
前記一方および他方の対象物のアライメントマークをそれぞれ撮影する撮影手段と、
前記両対象物のアライメントマークの画像を重畳して表示する表示手段と、
基準アライメントマークを有する第1および第2の基準体を前記第1および第2の保持手段にそれぞれ保持して、前記両基準体の対向面が接触した状態を基準状態として、前記移動手段により前記第1の基準体を前記第2の基準体に対して相対的に移動させつつ、前記第1の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置の、前記基準状態の前記第1の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置に対するずれ方向およびずれ量を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記移動に伴う前記両基準体間の距離に対する前記ずれ方向およびずれ量の関係を表示する補正テーブルを記憶する記憶手段と、
前記両対象物間の距離が前記アライメントを行うときの予め定められた設定間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量と、前記両対象物間の距離が前記アライメント終了後に前記両対象物に対して所定の作業を行うときの予め定められた作業間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量を、前記補正テーブルから読み出す読出手段と、
前記読み出した前記設定間隔におけるずれ方向およびずれ量の、前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向およびずれ量に対する変位方向と変位量を導出する導出手段と、
前記表示手段に表示する前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で前記撮影手段により撮影した前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記導出手段により導出した変位方向と反対方向に前記導出した変位量だけずらした前記一方の対象物の仮想アライメントマークの画像と、前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で前記撮影手段により撮影した前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向に前記読み出した前記作業間隔におけるずれ量だけずらした前記他方の対象物の仮想アライメントマークの画像を重畳して表示手段に表示する表示制御手段とを備えることを特徴とするアライメント装置。 - 前記表示手段に重畳して表示した前記一方および他方の仮想アライメントマークの画像の中心位置が一致するように、前記第1または第2保持手段の少なくともいずれかに、前記一方の対象物を前記他方の対象物に対して前記両対象物の対向面とほぼ平行な方向に相対的に移動する水平移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載のアライメント装置。
- いずれか一の前記対象物の表面を、他の前記対象物の表面に倣わせる倣い手段をさらに備えることを特徴とする請求項4または5に記載のアライメント装置。
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