JP6127834B2 - Alignment method and patterning mask - Google Patents
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本発明はアライメント方法及びパターニング用マスクに関する。 The present invention relates to an alignment method and a patterning mask.
マスク成膜によってパターニング成膜することが知られている。特許文献1は、液晶基板の製造におけるアライメントの製造方法を開示している。かかる製造方法では、ガラス基板とメタルマスクとを位置精度良く貼り合わせることができる。
It is known to form a pattern by a mask.
該方法では、メタルマスクとガラス基板を貼り合わせる前に、メタルマスクをガラス基板から所定の距離だけ離れたところに配置する。次にカメラでアライメントマークを撮像して位置精度を確認する。さらに既定の位置精度になるようガラス基板の位置を調整してからメタルマスクを貼り合わせる。 In this method, before the metal mask and the glass substrate are bonded together, the metal mask is arranged at a predetermined distance from the glass substrate. Next, the alignment mark is imaged with a camera to confirm the positional accuracy. Further, after adjusting the position of the glass substrate so that the predetermined position accuracy is obtained, the metal mask is bonded.
上記方法では撮像時にウエハとマスクとのコントラスト差が小さい場合、アライメントマークを精度よく認識することが出来ない場合がある。さらに、マスクを二枚使用して、重層した場合は、両マスクのアライメントマークの区別がつきにくいので、認識精度がさらに低下する恐れがある。本発明はマスク成膜において高精度なパターニング成膜を行うためのアライメント方法を提供することを目的とする。 In the above method, when the contrast difference between the wafer and the mask is small during imaging, the alignment mark may not be recognized accurately. Furthermore, when two masks are used and stacked, it is difficult to distinguish the alignment marks of both masks, and the recognition accuracy may further decrease. An object of the present invention is to provide an alignment method for performing highly accurate patterning film formation in mask film formation.
本発明のアライメント方法は、孔内面を有するマスクアライメントマークを備えるマスクを用いて行うアライメント方法において、前記孔内面の備えるテーパ面がウエハに対して反対側を向くように、ウエハ表面に前記マスクを重ね合わせる重層工程と、前記ウエハ及びマスクを重ね合わせた状態で、前記マスクアライメントマーク、及び前記マスクアライメントマークの孔内を通じて観察される前記ウエハ表面を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で得られた像に基づいて、前記ウエハ表面のウエハアライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの位置合わせ状態を確認する確認工程と、前記確認工程の結果、前記ウエハアライメントマークに対する前記マスクアライメントマークの位置が合っていない場合に、前記ウエハ及び前記マスクの位置合わせを行う調整工程と、を備える。 The alignment method of the present invention is an alignment method performed using a mask including a mask alignment mark having an inner surface of a hole, and the mask is placed on the wafer surface so that a tapered surface provided on the inner surface of the hole faces the opposite side to the wafer. Obtained by the superimposing step of superimposing, the imaging step of imaging the mask alignment mark and the surface of the wafer observed through the hole of the mask alignment mark in a state where the wafer and the mask are superimposed, and the imaging step. A confirmation step for confirming the alignment state of the wafer alignment mark and the mask alignment mark on the wafer surface based on the obtained image, and a result of the confirmation step, the position of the mask alignment mark with respect to the wafer alignment mark is not aligned. If the wafer and front Comprising an adjusting step of aligning the mask, a.
前記撮像工程では前記テーパ面の側に光が投射し、前記テーパ面の側から、カメラが前記マスクアライメントマーク及び前記ウエハ表面を撮像することが好ましい。 In the imaging step, it is preferable that light is projected to the tapered surface side, and the camera images the mask alignment mark and the wafer surface from the tapered surface side.
本発明により、マスク成膜において高精度なパターニング成膜を行うためのアライメント方法を提供することができる。 The present invention can provide an alignment method for performing highly accurate patterning film formation in mask film formation.
1.各要素について
本実施形態のアライメント方法は、図1に示す各要素を用いて行う。図1の最下部に位置するのはウエハ30である。ウエハは任意の形状を有することができる。例えばウエハは方形でもよく、また図1に示すように円形でもよい。
1. About each element The alignment method of this embodiment is performed using each element shown in FIG. Wafer 30 is located at the bottom of FIG. The wafer can have any shape. For example, the wafer may be square or circular as shown in FIG.
ウエハ30はウエハアライメントマーク40を備える。一例としてウエハアライメントマーク40は図1に示すように円柱形の突起からなる。円柱形のウエハアライメントマーク40の高さはその直径又は半径以下の長さでもよい。通常の半導体装置製造プロセスを用いた場合、かかるウエハアライメントマーク40は任意の高さを有することが出来る。
The
ウエハアライメントマーク40は他の任意の形状を有する。ウエハアライメントマーク40の形状は例えばテーパを有するものでもよく、円錐形でもよく、円錐台形でもよく、半球形でもよく、球体を輪切りにした形状でもよい。
The
ウエハアライメントマーク40はウエハ30の凹部でもよく、ウエハ30と異なる材料で描いた模様でもよい。ウエハアライメントマーク40はウエハ30の設計上可能なあらゆる形態を有することが出来る。
The
一次マスク50及び二次マスク70はウエハ30を覆うためのマスクである。一次マスク50及び二次マスク70はウエハ30上に直接又は間接に半導体パターンを形成するためのマスクである。
The
一次マスク50及び二次マスク70はウエハの形状に合わせて設計することができる。一次マスク50及び二次マスク70は方形でもよく、また図1に示すように円形でもよい。一次マスク50及び二次マスク70はマスク蒸着成膜やマスクスパッタ成膜を可能にするためメタルマスクであることが好ましい。
The
一次マスク50はマスクアライメントマーク60を備える。一次マスク50はマスクアライメントマークを複数備えてもよい。マスクアライメントマーク60は任意の形状を有することができ、例えば円形の開孔であってもよい。
The
マスクアライメントマーク60の開口面積はウエハアライメントマーク40よりも大きいことが好ましい。ウエハ30に対して遠い側、すなわちウエハ30とは反対側から見たとき、ウエハアライメントマーク40は一次マスク50の陰にならないことが好ましい。後述するカメラ90等で撮像し、任意の画像認識手段によって確認するためである。
The opening area of the
二次マスク70はマスクアライメントマーク80を備える。二次マスク70はマスクアライメントマークを複数備えてもよい。二次マスク70はさらにマスクアライメントマーク81を備えてもよい。マスクアライメントマーク80及び81は任意の形状を有することができ、例えば円形の開孔であってもよい。
The
マスクアライメントマーク80,81の開口面積はマスクアライメントマーク60よりも大きいことが好ましい。ウエハ30に対して遠い側、すなわちウエハ30とは反対側から見たとき、マスクアライメントマーク60は二次マスク70の陰にならないことが好ましい。後述するカメラ90等で撮像し、画像認識手段によって確認するためである。
The opening area of the mask alignment marks 80 and 81 is preferably larger than that of the
二次マスク70の、さらにウエハ30に対して遠い側に、さらにマスクを貼り合わせてもよい。かかる複数枚のマスクを貼り合わせる場合は、ウエハ30の遠い側に貼るマスクは近い側のマスクよりも、アライメントマークの開口面積が大きいことが好ましい。
A mask may be further bonded to the side of the
表現を変えれば、ウエハ30に対して遠い側から見たとき、近い側のマスクアライメントマークが遠い側のマスクの陰にならないことが好ましい。後述するカメラ90等で撮像し、画像認識手段によって確認するためである。
In other words, when viewed from the far side with respect to the
二次マスク70は、一つ又は複数のマスク開口73を備える。マスク開口73はウエハ30上に直接又は間接に半導体パターンを形成するためのマスクである。マスク開口73は本実施形態のアライメント方法の実施後に、ウエハ30の表面において、成膜すべき部位を定める。
The
複数のマスク開口73は、ウエハを基礎として作成する半導体装置の設計に合わせて、二次マスク70上の任意の場所に位置する。複数のマスク開口73は直線状、又は格子状に並んでいてもよい。
The plurality of
マスク開口73は四角形でもよく、実質的な正方形でもよい。マスク開口73はウエハを基礎として作成する半導体装置の設計に合わせて、任意の形状を有していてよい。マスクアライメントマーク80,81、又はその他のマスクアライメントマークは、マスク開口73と二次マスク70の外周との間に位置していてもよい。マスク開口73はマスクアライメントマーク80及び81に位置していてもよい。
The
一次マスク50も二次マスク70と同様にマスク開口及びマスクアライメントマークを備える。マスクアライメントマーク60及び80は開孔からなることが好ましい。マスクアライメントマーク60及び80の内面は孔内面として形成されている。各マスクアライメントマークは開孔でなくともよく、例えばマスクの外周側から切り欠いたような形状を有していてもよい。
Similar to the
カメラ90はマスクアライメントマーク60又は80を撮像する。カメラ90はマスクアライメントマークの撮像と同時に、ウエハアライメントマーク40を備えるウエハ30の表面を撮像することができる。カメラ91はマスクアライメントマーク81を撮像する。カメラ91は他の要素を、カメラ90と同様に撮像することができる。
The
カメラ90及び91はウエハに対して一次マスク側に位置することが好ましい。カメラ90及び91は一次マスクに対して二次マスク側に位置することが好ましい。カメラ91はカメラ90が兼ねてもよい。この場合、カメラ90又はウエハ30は、平面的な移動手段によって移動可能なことが好ましい。
本実施形態では、カメラ90及び91が、ウエハ、マスクそれぞれのアライメントマークを認識し、位置を合わせた後、ウエハ及びマスク、又はマスク同士を貼り合わせる。半導体装置の設計上可能である場合には、二次マスクにさらにマスクを設けてもよい。
In this embodiment, the
2.アライメント方法の特徴
図2及び3に本実施形態のアライメント方法の特徴を示す。図2に示すように各マスクのマスクアライメントマーク60及び80の孔内面又は断面をテーパ形状とする。したがって、図3に示すように各マスクアライメントマークの内周及び外周の輪郭がはっきりと認識できる。
2. Features of Alignment Method FIGS. 2 and 3 show the features of the alignment method of this embodiment. As shown in FIG. 2, the hole inner surfaces or cross sections of the mask alignment marks 60 and 80 of each mask are tapered. Therefore, as shown in FIG. 3, the inner and outer contours of each mask alignment mark can be clearly recognized.
図3の下段に示すように、一次マスク50において、かかる内周輪郭はテーパ面65の像とウエハ表面31の像との境界に表れる。かかる外周輪郭はテーパ面65の像と一次マスクの表面51の像との境界に表れる。
As shown in the lower part of FIG. 3, in the
二次マスク70において、かかる内周輪郭はテーパ面85の像と一次マスクの表面51の像との境界に表れる。かかる外周輪郭はテーパ面85の像と表面71の像との境界に表れる。
In the
例えば、画像認識手段が一次又は二次マスクの表面及び、各テーパ形状の像を二値化して境界を検知する際、かかる境界が明確となる。このため、位置合わせ状態を精度よく検知することが出来る。 For example, when the image recognition means binarizes the surface of the primary or secondary mask and each tapered image to detect the boundary, the boundary becomes clear. For this reason, the alignment state can be detected with high accuracy.
カメラ90からアライメントマークを観察した際、ウエハ30と一次マスク50のコントラスト差が大きくなる。また、一次マスク50と二次マスク70のコントラスト差が大きくなる。このため、各マスクアライメントマークを精度よく認識できる。
When the alignment mark is observed from the
なお図2において、二次マスク70のアライメントをする際、すでに一次マスク50がウエハに積層している場合がある(実施例2)。当業者においては本図が本実施形態のアライメント方法の特徴を示す模式図であることに注意されたい。
In FIG. 2, when the
3.アライメント方法の概要
当該アライメント方法中の各工程の概要を後に詳述する図4,5にしたがって説明する。本実施形態のアライメント方法は図4,5に示す重層工程、撮像工程、及び確認工程を備える。
3. Outline of Alignment Method An outline of each step in the alignment method will be described with reference to FIGS. The alignment method of this embodiment includes a multi-layer process, an imaging process, and a confirmation process shown in FIGS.
本実施形態のアライメント方法において、マスクは一層でもよく、複数の層でもよい。例えば図2に示すように一次マスク50及び二次マスク70を用いてもよい。また、一次マスク50のみを用いてもよい。本実施形態においては、マスクを一層のみ用いる場合を中心に説明する。便宜的にかかるマスクを一次マスク50と呼ぶことにする。
In the alignment method of this embodiment, the mask may be a single layer or a plurality of layers. For example, as shown in FIG. 2, a
図4に示すよう、重層工程はウエハ30の表面にマスク、すなわち一次マスク50を重ね合わせる工程である。撮像工程は図5に示すようにカメラ90及びカメラ91を用いて、マスクアライメントマーク60,61及びウエハ表面31を撮像する工程である。
As shown in FIG. 4, the overlaying process is a process of overlaying a mask, that is, a
確認工程は撮像工程で得られた像に基づいて、ウエハ表面31にあるウエハアライメントマーク40,41、及びマスクアライメントマーク60,61の位置合わせ状態を確認する。
In the confirmation step, the alignment state of the wafer alignment marks 40 and 41 and the mask alignment marks 60 and 61 on the
図5ではカメラから見てウエハアライメントマーク40がマスクアライメントマーク60の陰になっていない。また、ウエハアライメントマーク40及びマスクアライメントマーク60のお互いの中心が実質的に一致している。
In FIG. 5, the
ウエハアライメントマーク41及びマスクアライメントマーク61でも同様であれば、ウエハ30及び一次マスク50の位置が合っていると言える。この場合、ウエハ表面31に一次マスク50を貼り合わせることで積層体を形成することができる(図7参照)。貼り合わせ後に再度一次マスク50を剥がして、位置を調整することもできる。
If the
その後、ウエハ表面31の上に直接成膜する(図9参照)。かかるアライメント方法の概要は特に記載のない限り、図7,8に示す二次マスク70の重層工程、撮像工程、及び確認工程において同様である(実施例2)。
Thereafter, a film is formed directly on the wafer surface 31 (see FIG. 9). The outline of the alignment method is the same in the overlaying process, imaging process, and confirmation process of the
4.アライメント方法の特徴の詳細
図2に示すように、重層工程においてウエハ30に一次マスク50を重ね合わせた後、撮像工程において、カメラ90の側から、ウエハ30及び一次マスク50に対して、照射光95が入射する。本実施形態において照射光95は上方のカメラ90から下方のウエハ30又は一次マスク50に向けて照射される落射光であることが好ましい。
4). Details of Features of Alignment Method As shown in FIG. 2, after the
重層工程においてウエハ30及び一次マスク50に二次マスク70を重ね合わせた後、撮像工程において、カメラ90の側から、一次マスク50及び二次マスク70に対して、照射光95が入射する。
After the
かかる照射光95は、不特定方向からウエハアライメントマーク40、及び一次マスク50のマスクアライメントマーク60に入射する環境中の光があれば、これらよりも明るいことが好ましい。かかる照射光95は、不特定方向からマスクアライメントマーク60、及び二次マスク70のマスクアライメントマーク60に入射する環境中の光があれば、これらよりも明るいことが好ましい。
The
ウエハ30から見てカメラ90側にある不図示の照明が照射光95を投射する。照明は例えば、カメラ90中のレンズ93近傍に、ウエハ30側を向くように設置してもよい。好ましい態様ではカメラ90の照明が、レンズ93の光軸と実質的に平行な照射光、すなわち図2中の照射光95を投射する。
Illumination (not shown) on the
かかる照射光95はウエハ表面31、一次マスク50の表面51、及び二次マスク70の表面71に入射する。表面51及び表面71はそれぞれのマスク中、ウエハ30に対して遠い側にある。
The
照射光95の一部はウエハ30の成膜される側のウエハ表面31に入射する。かかる照射光95の一部はウエハアライメントマーク40の表面45に入射する。表面45はウエハアライメントマーク40の側面48と接する。表面45は図2中において、円柱形のウエハアライメントマーク40の天面に相当する(図3参照)。表面45は、ウエハ30の本体に対して遠い側にある。
A part of the
ウエハアライメントマーク40は、ウエハ30の成膜される側のウエハ表面31に位置する。側面48はウエハ表面31に接する。図3に示すようにカメラ90はウエハ表面31及び表面45を明るい面として撮像する。カメラ90は側面48を影として撮像する。
The
図2に示すように照射光95の一部は一次マスク50の、ウエハ30に対して遠い側の表面51に入射する。かかる照射光95の一部は一次マスク50のマスクアライメントマーク60のテーパ面65に入射する。
As shown in FIG. 2, a part of the
テーパ面65はマスクアライメントマーク60の孔内面の一部又は全部に相当する。テーパ面65はウエハ30に対して遠い側、あるいはウエハ30に対して反対側を向く。一例においてテーパ面65は表面51及び/又は表面49に接する。一次マスク50の表面49はウエハ30に対して近い側の表面である。
The tapered
テーパ面65に入射した照射光95のうち反射した反射光96の一部又は大部分はレンズ93の光軸と平行にならない。なぜならテーパ面65が照射光95の入射方向に対して実質的に直角ではないからである。すなわちテーパ面65において照射光95は斜めに反射する。したがってカメラ90は反射光96の一部又は大部分を受光しない。
Part or most of the reflected light 96 reflected from the
図3に示すようにカメラ90によって撮像された像の中で、テーパ面65は暗く、又は黒く映る。一方でウエハ表面31及び表面51は明るく、またウエハ30及び一次マスク50の材質の色を反映して映る。
As shown in FIG. 3, the
テーパ面65の内周の輪郭、すなわちテーパ面65中、ウエハ30に対し最も近い側の部分は、はっきりとした影を成す。また、テーパ面65が表面51、又は照射光95と実質的に直角を成す他の面と接続する場合、その接続部に角が存在し、実質的に丸みを帯びていないことが望ましい。このため像の中でテーパ面65は表面51と著しい対照を成す。
The contour of the inner periphery of the
テーパ面65の外周の輪郭、すなわちテーパ面65中、ウエハ30に対し最も遠い側の部分は、はっきりとした影を成す。このため像の中でテーパ面65はウエハ表面31と著しい対照を成す。
The contour of the outer periphery of the
かかるテーパ面65の像は、プログラムにより画像を自動で認識する手段にとってウエハ表面31又は表面51と区別しやすい。したがって、カメラ90、又はかかる画像認識手段はマスクアライメントマーク60を精度高く認識することができる。
Such an image of the tapered
本実施形態においてテーパ面65は円錐台形の斜面である。テーパ面65の形状は特に限定されない。例えば図中の断面形状はマスクアライメントマーク60の孔内に向かって張り出していてもよく、逆に一次マスク50の内部に向かって窪んでいてもよい。
In the present embodiment, the tapered
図2に示すように、照射光95の一部は二次マスク70の、ウエハ30に対して遠い側の表面71に入射する。かかる照射光95の一部は二次マスク70のマスクアライメントマーク80のテーパ面85に入射する。
As shown in FIG. 2, a part of the
テーパ面85はマスクアライメントマーク80の孔内面の一部又は全部に相当する。テーパ面85はウエハ30に対して遠い側、あるいはウエハ30に対して反対側を向く。テーパ面85は表面71及び/又は表面69に接してもよい。二次マスク70の表面69はウエハ30に対して近い側の表面である。
The tapered
テーパ面85に入射した照射光95のうち反射した反射光97の一部又は大部分はレンズ93の光軸と平行にならない。なぜならテーパ面85が照射光95の入射方向に対して実質的に直角ではないからである。すなわちテーパ面85において照射光95は斜めに反射する。したがってカメラ90は反射光97の一部又は大部分を受光しない。
Part or most of the reflected reflected
図3に示すようにカメラ90によって撮像された像の中で、テーパ面85は暗く、又は黒く映る。一方で一次マスク50の表面51及び表面71は明るく、また一次マスク50及び二次マスク70の材質の色を反映して映る。
As shown in FIG. 3, the tapered
テーパ面85の内周の輪郭、すなわちテーパ面85中、ウエハ30に対し最も近い側の部分は、はっきりとした影を成す。また、テーパ面85が表面71、又は照射光95と実質的に直角を成す他の面と接続する場合、その接続部に角が存在し、実質的に丸みを帯びていないことが望ましい。かかる場合、像の中でテーパ面85は表面71と著しい対照を成す。
The contour of the inner periphery of the tapered
テーパ面85の外周の輪郭、すなわちテーパ面85中、ウエハ30に対し最も遠い側の部分は、はっきりとした影を成す。このため像の中でテーパ面85は表面51又は表面71と著しい対照を成す。
The outline of the outer periphery of the tapered
かかるテーパ面85の像は、プログラムにより画像を自動で認識する手段にとって表面51又は表面71と区別しやすい。したがって、カメラ90、又はかかる画像認識手段はマスクアライメントマーク80を精度高く認識することができる。
Such an image of the tapered
本実施形態においてテーパ面85は円錐台形の斜面である。テーパ面85の形状は特に限定されない。例えば図中の断面形状はマスクアライメントマーク80の孔内に向かって張り出していてもよく、逆に二次マスク70の内部に向かって窪んでいてもよい。
In the present embodiment, the tapered
確認工程において、重層工程におけるウエハ及びマスクの重ね合わせが、撮像工程によって得られた各アライメントマークの像から、適切な位置合わせ状態を成していることを確認する。確認工程の詳細は実施例にて詳述する。 In the confirmation step, it is confirmed that the overlay of the wafer and the mask in the overlaying step forms an appropriate alignment state from the images of the alignment marks obtained in the imaging step. Details of the confirmation process will be described in detail in Examples.
1.重層工程
図4に示すように、重層工程において、ウエハ30に一次マスク50を重ね合わせる。重ね合わせは、1枚目マスクとなる一次マスク50をウエハ30の図中の上方の所定の距離まで近づけることで行う。
1. Multilayer Step As shown in FIG. 4, a
重ね合わせる際、ウエハ表面31と表面49は接触する必要はない。後述する調整工程において、ウエハ30又は一次マスク50が、ウエハ表面31と実質的に平行に、平面的に移動する場合があるからである。
When superimposing, the
一次マスク50はマスクアライメントマーク60,61を備える。マスクアライメントマーク60,61は円形の内周輪郭を有する。なおウエハアライメントマーク40,41も円形の輪郭を有する。
The
ウエハアライメントマーク及びマスクアライメントマークの組み合わせは複数個ある。マスクアライメントマーク60はウエハアライメントマーク40と組み合わさる。マスクアライメントマーク61はウエハアライメントマーク41と組み合わさる。
There are a plurality of combinations of wafer alignment marks and mask alignment marks.
図4に示すように、ウエハ30は、一又は複数の成膜予定位置35を有する。一次マスク50は、一又は複数のマスク開口53を有する。マスク開口53はウエハ30上に直接又は間接に半導体パターンを形成するためのマスクである。通常の半導体装置の設計態様であれば、成膜予定位置35又はマスク開口53のパターンは四角形などの多角形のパターンがよく現れる。
As shown in FIG. 4, the
かかる場合、ウエハ30又は一次マスク50において、円形のアライメントマークの周囲の多くのパターン中にこれと似た形状のものが少ない。このため、ユニークな形状としてカメラが円形のアライメントマークを認識しやすい。
In such a case, in the
またマスクアライメントマーク60,61は円形の開孔を有するので、カメラはウエハ表面31を広く見通すことが出来る。このためウエハアライメントマーク40,41が一次マスク50の陰に隠れることで、カメラ90,91から観察できなくなる恐れが小さい。
Further, since the mask alignment marks 60 and 61 have a circular opening, the camera can see the
マスクアライメントマーク60,61はさらに孔内面を有する。図4に示すようにウエハ30及び一次マスク50の適切な位置合わせ状態が実現すると、マスク開口53は成膜予定位置35の正面に対向する。
The mask alignment marks 60 and 61 further have a hole inner surface. As shown in FIG. 4, when an appropriate alignment state of the
図4の一点鎖線で区切られた領域を図5に詳細に示す。以下、マスクアライメントマーク61においてマスクアライメントマーク60と同様の工程が進行する。マスクアライメントマーク60の孔内面はテーパ面65を有する。一次マスク50を重ね合わせる際、テーパ面65はウエハ30に対し遠い側、あるいはウエハ30に対して反対側を向くことが好ましい。
FIG. 5 shows in detail the area delimited by the one-dot chain line in FIG. Thereafter, the same process as the
2.撮像工程
図5に示すように、撮像工程において、カメラ90はウエハ30及びマスクを重ね合わせた状態で、マスクアライメントマーク60を撮像する。さらにカメラ90はマスクアライメントマーク60の孔内を通じて観察されるウエハ表面31を撮像する。カメラ90は両者を同時に撮像することが好ましい。
2. Imaging Step As shown in FIG. 5, in the imaging step, the
撮像工程ではテーパ面65の側に光が投射することが好ましい。光は前述の照射光95であることが好ましい(図2参照)。テーパ面65の側から、カメラ90がマスクアライメントマーク60及びウエハ表面31を前述の通り撮像する。
In the imaging step, it is preferable that light is projected onto the tapered
3.確認工程
確認工程において、撮像工程で得られた像に基づいて、画像認識手段がウエハ表面31のウエハアライメントマーク40及びマスクアライメントマーク60の位置合わせ状態を確認する。
3. Confirmation Step In the confirmation step, the image recognition means confirms the alignment state of the
画像認識手段はコンピュータであることが好ましい。かかるコンピュータは所定の画像解析用のアルゴリズムを実現するためのプログラムにしたがって動作する。また作業者が目視で確認してもよい。 The image recognition means is preferably a computer. Such a computer operates in accordance with a program for realizing a predetermined image analysis algorithm. Moreover, you may confirm visually by an operator.
図6に示すように、位置合わせ状態は、マスクアライメントマーク60の孔内面が、ウエハアライメントマーク40の外側にある場合に、ウエハアライメントマーク40に対するマスクアライメントマーク60の位置が合っているものとしてもよい。
As shown in FIG. 6, the alignment state may be that the
好ましい態様において、図6に示すように、側面48の影及びテーパ面65の影のお互いの中心が実質的に一致している。また、ウエハアライメントマーク40に対するマスクアライメントマーク60の位置が合っているかどうかは、下記の方法でも確認できる。
In a preferred embodiment, as shown in FIG. 6, the centers of the shadows of the
以下に、画像ソフトを用いてコンピュータ上で確認する方法を示す。まず、ウエハアライメントマーク40の外形の成す円を画像で認識する。かかる認識の判断基準は、円の半径、真円度、及びコントラストなどが所定の規格内に収まるか否かである。コントラストとは例えば表面45がウエハ表面31と成すコントラストである。かかる円を認識した後、その円の中心座標を、円のフィッティングにより算出する。同様にマスクアライメントマーク60の中心座標を算出する。次にウエハアライメントマーク40の円の中心座標と、マスクアライメントマーク60の中心座標との間の差分、すなわち中心位置同士のズレ量が所定の規格内に収まるか否かを演算する。ズレ量が所定の規格内にあれば、ウエハアライメントマーク40に対するマスクアライメントマーク60の位置が合っていると判断できる。
A method for confirming on a computer using image software will be described below. First, a circle formed by the outer shape of the
4.調整工程
確認工程の結果、ウエハアライメントマーク40,41に対するマスクアライメントマーク60,61の位置が合っていない場合に、調整工程において、ウエハ30及び一次マスク50の位置合わせを行う。位置合わせは撮像工程で得られた像に基づいて自動で行ってもよく、手動で行ってもよい。
4). Adjustment Step If the position of the mask alignment marks 60, 61 is not aligned with the wafer alignment marks 40, 41 as a result of the confirmation step, the
すなわち本実施例ではウエハ表面31又は表面51上に二点のマークを設ける。そこで、かかる相対的な位置関係をカメラ90と不図示のロボットによる自動アライメントのアルゴリズムに導入することが好ましい。かかる手法により角度について精度の良いアライメントを行うことができる。
That is, in this embodiment, two marks are provided on the
例えばウエハアライメントマーク40の中心及びウエハアライメントマーク41の中心の成すベクトルと、マスクアライメントマーク60の中心及びマスクアライメントマーク61の中心の成すベクトルが一致するようウエハ30又は一次マスク50を移動してもよい。
For example, even if the
例えば一次マスク50がウエハ表面31と平行な平面上で回転移動し、かつ同平面状で直線移動してもよい。直線移動は同平面上における二軸方向の二段階の直線移動と代替可能である。一次マスク50及びウエハ30を保持する装置はかかる移動を実現することが好ましい。
For example, the
位置合わせ状態において、ウエハアライメントマーク40に対するマスクアライメントマーク60の位置が合うまで、撮像工程、確認工程、及び調整工程を繰り返すことが好ましい。図4に示すようにウエハ30及び一次マスク50の適切な位置合わせ状態が実現すると、マスク開口53は成膜予定位置35の正面に対向する。
In the alignment state, it is preferable to repeat the imaging process, the confirmation process, and the adjustment process until the
マスク開口53と成膜予定位置35とのずれ、すなわちマスク位置のずれは後述する比較例に比べ、極めて小さい。すなわち本実施例のアライメント方法はウエハ30及び一次マスク50の間のマスク位置精度を向上する。
The deviation between the
5.積層工程
確認工程の結果、ウエハアライメントマーク40に対するマスクアライメントマーク60の位置が合っていた場合は、積層工程に進む。積層工程おいてウエハ30に一次マスク50を貼り合わせる(図7参照)。本実施形態では、ウエハ30の、一次マスク50とは反対の側に、磁石又は磁石を内蔵したプレートを設ける。かかる磁石は、その磁力によってウエハ30に一次マスク50を貼り付けることができる。このため、ウエハ30及び一次マスク50は正確な位置合わせ状態を保持することが出来る。なお、一次マスク50をウエハ30に貼り付ける力として、アライメント装置の外力、又は重力を用いてもよい。
5. Lamination process If the
1.一次マスクのアライメント方法
実施例1と同様にアライメント方法を実施する。図4に示すように、一次重層工程において、ウエハ表面31に一次マスク50を重ね合わせる。図5に示すように一次撮像工程において、マスクアライメントマーク60及びウエハ表面31を撮像する。
1. Primary Mask Alignment Method An alignment method is performed in the same manner as in the first embodiment. As shown in FIG. 4, a
図6に示すように、一次確認工程において、ウエハアライメントマーク40及びマスクアライメントマーク60の一次位置合わせ状態を確認する。図7に示すように、一次積層工程において、ウエハ30に一次マスク50を貼り合わせる。ウエハ30及び一次マスク50を備える積層体33が形成する。位置合わせ状態が不良の場合は、上記調整工程と同様に一次調整工程を実施してもよい。
As shown in FIG. 6, in the primary confirmation process, the primary alignment state of the
2.二次重層工程
以下二次マスクのアライメント方法を説明する。図7に示すように、二次重層工程において、一次マスク50に二次マスク70を重ね合わせる。具体的には、図8に示すように積層体33の一次マスク側表面にあたる表面51に二次マスク70の表面69を重ね合わせる。重ね合わせは、2枚目マスクとなる二次マスク70を一次マスク50の図中の上方の所定の距離まで近づけることで行う。
2. Secondary Multilayer Process The secondary mask alignment method will be described below. As shown in FIG. 7, a
重ね合わせる際、表面51と表面69は接触する必要はない。後述する二次調整工程において、積層体33、又は二次マスク70が、表面51と実質的に平行に、平面的に移動する場合があるからである。
When superimposing, the
二次マスク70はマスクアライメントマーク80,81を備える。マスクアライメントマーク80,81は円形の内周輪郭を有する。一次重層工程及び二次重層工程は、ウエハアライメントマーク並びに一次及び二次マスクのマスクアライメントマークの組み合わせを複数個生じる。
The
マスクアライメントマーク80はマスクアライメントマーク60及びウエハアライメントマーク40と組み合わさる。マスクアライメントマーク81はマスクアライメントマーク61及びウエハアライメントマーク41と組み合わさる。
The
通常の半導体装置の設計態様であれば、マスク開口53又はマスク開口73のパターンは四角形などの多角形のパターンがよく現れる。したがって、周囲に多くのパターン中に円形のアライメントマークに似た形状のものが少ない。このため、ユニークな形状としてカメラが円形のアライメントマークを認識しやすい。
In the case of an ordinary semiconductor device design mode, the
またマスクアライメントマーク80,81は円形の開孔を有するので、カメラは表面51を広く見通すことが出来る。このためマスクアライメントマーク60,61が二次マスク70の陰に隠れることで、カメラ90,91から観察できなくなる恐れが小さい。
Further, since the mask alignment marks 80 and 81 have circular openings, the camera can see the
マスクアライメントマーク80,81は孔内面を有する。図7に示すように一次マスク50及び二次マスク70の適切な位置合わせ状態が実現すると、マスク開口73はマスク開口53の正面に対向する。
Mask alignment marks 80 and 81 have hole inner surfaces. As shown in FIG. 7, when an appropriate alignment state of the
図7の一点鎖線で区切られた領域を図8に詳細に示す。以下、マスクアライメントマーク81においてマスクアライメントマーク80と同様の工程が進行する。マスクアライメントマーク80の孔内面はテーパ面85を有する。二次マスク70を重ね合わせる際、テーパ面85はウエハ30に対し遠い側、あるいはウエハ30に対して反対側を向くことが好ましい。
FIG. 8 shows in detail the region delimited by the one-dot chain line in FIG. Thereafter, the same process as the
3.二次撮像工程
図8に示すように、二次撮像工程において、カメラ90は一次マスク50及びマスクを重ね合わせた状態で、マスクアライメントマーク80を撮像する。さらにカメラ90はマスクアライメントマーク80の孔内を通じて観察される表面51を撮像する。カメラ90は両者を同時に撮像することが好ましい。カメラ90は一次撮像工程を行ったカメラと同一でなくともよい。
3. Secondary Imaging Step As shown in FIG. 8, in the secondary imaging step, the
二次撮像工程ではテーパ面85の側に光が投射することが好ましい。光は前述の照射光95であることが好ましい(図2参照)。テーパ面85の側から、カメラ90がマスクアライメントマーク80及び表面51を前述の通り撮像する。
In the secondary imaging process, it is preferable to project light onto the tapered
二次撮像工程における照射光95は、一次撮像工程における照射光95と同一の照明が投射する光でなくともよい。また二次撮像工程における照射光95は、一次撮像工程における照射光95と異なる強さ、波長スペクトルを有していてもよい。
The
4.二次確認工程
二次確認工程において、二次撮像工程で得られた像に基づいて、画像認識手段が表面51のマスクアライメントマーク60の孔内面及びマスクアライメントマーク80の位置合わせ状態を確認する。かかる画像認識手段は一次確認工程における画像認識手段と異なるものでもよい。作業者が目視で確認してもよい。
4). Secondary confirmation process In the secondary confirmation process, the image recognition means confirms the alignment state of the hole inner surface of the
図8に示すように、一次マスク50において、ウエハ30を直接又は間接に覆う表面49(図5参照)に対し、これと反対側の表面51は、テーパ面65とは滑らかに接続しないことが好ましい。
As shown in FIG. 8, in the
この場合、画像認識手段が表面51及びテーパ面65の像を二値化して境界を検知する際、かかる境界が明確となる。このため、位置合わせ状態を精度よく検知することが出来る。
In this case, when the image recognition unit binarizes the image of the
かかる場合、図3に示すように、テーパ面65と表面51の境界がはっきりするためである。かかる境界がはっきり見えることで、テーパ面65とテーパ面85の重なり合いのないことを容易に確認できる。
This is because the boundary between the
図8に示すように、本実施例において、二次マスク70のマスクアライメントマーク80の孔内面の内周輪郭は、一次マスク50のマスクアライメントマーク60の孔内面の外周輪郭よりも大きい。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the inner peripheral contour of the hole inner surface of the
図3に示すように、二次位置合わせ状態は、マスクアライメントマーク80の孔内面が、マスクアライメントマーク60の孔内面の外側にある場合に、マスクアライメントマーク60に対するマスクアライメントマーク80の位置が合っているものとしてもよい。
As shown in FIG. 3, in the secondary alignment state, when the hole inner surface of the
好ましい態様において、図3に示すように、テーパ面65の影及びテーパ面85の影のお互いの中心が実質的に一致している。また、マスクアライメントマーク60に対するマスクアライメントマーク80の位置が合っているかどうかは、下記の方法でも確認できる。
In the preferred embodiment, as shown in FIG. 3, the centers of the shadow of the tapered
以下に、画像ソフトを用いてコンピュータ上で確認する方法を示す。まず、マスクアライメントマーク60の外形の成す円を画像で認識する。かかる認識の判断基準は、円の半径、真円度、及びコントラストなどが所定の規格内に収まるか否かである。コントラストとは例えばテーパ面65が表面51と成すコントラストである。かかる円を認識した後、その円の中心座標を、円のフィッティングにより算出する。同様にマスクアライメントマーク80の中心座標を算出する。次にマスクアライメントマーク60の中心座標と、マスクアライメントマーク80の中心座標との間の差分、すなわち中心位置同士のズレ量が所定の規格内に収まるか否かを演算する。ズレ量が所定の規格内にあれば、マスクアライメントマーク60に対するマスクアライメントマーク80の位置が合っていると判断できる。
A method for confirming on a computer using image software will be described below. First, a circle formed by the outer shape of the
5.二次調整工程
二次確認工程の結果、マスクアライメントマーク60,61に対するマスクアライメントマーク80,81の位置が合っていない場合に、二次調整工程において、積層体33及び二次マスク70の位置合わせを行う。位置合わせは二次撮像工程で得られた像に基づいて自動で行ってもよく、手動で行ってもよい。
5. Secondary adjustment process When the alignment of the mask alignment marks 80 and 81 with respect to the mask alignment marks 60 and 61 is not aligned as a result of the secondary confirmation process, the alignment of the stacked
すなわち本実施例では表面51又は表面71上に二点のマークを設ける。そこで、かかる相対的な位置関係をカメラ90と不図示のロボットによる自動アライメントのアルゴリズムに導入することが好ましい。かかる手法により角度について精度の良いアライメントを行うことができる。
That is, in this embodiment, two marks are provided on the
例えばマスクアライメントマーク60の孔内面の中心及びマスクアライメントマーク61の中心の成すベクトルと、マスクアライメントマーク80の中心及びマスクアライメントマーク81の中心の成すベクトルが一致するよう積層体33又は二次マスク70を移動してもよい。
For example, the
例えば二次マスク70が表面51と平行な平面上で回転移動し、かつ同平面状で直線移動してもよい。直線移動は同平面上における二軸方向の二段階の直線移動と代替可能である。二次マスク70及び一次マスク50を保持する装置はかかる移動を実現することが好ましい。
For example, the
位置合わせ状態において、マスクアライメントマーク60の孔内面に対するマスクアライメントマーク80の位置が合うまで、二次撮像工程、二次確認工程、及び二次調整工程を繰り返すことが好ましい。図7に示すように一次マスク50及び二次マスク70の適切な位置合わせ状態が実現すると、マスク開口73はマスク開口53の正面に対向する。
In the alignment state, it is preferable to repeat the secondary imaging process, the secondary confirmation process, and the secondary adjustment process until the
マスク開口73とマスク開口53とのずれ、すなわちマスク位置のずれは後述する比較例に比べ、極めて小さい。すなわち本実施例のアライメント方法は一次マスク50及び二次マスク70の間のマスク位置精度を向上する。このため本実施例のアライメント方法はウエハ30及び二次マスク70の間のマスク位置精度を向上する。
The displacement between the
5.二次積層工程
二次確認工程の結果、マスクアライメントマーク60の孔内面に対するマスクアライメントマーク80の位置が合っていた場合は、二次積層工程に進む。二次積層工程おいて積層体33又は一次マスク50に二次マスク70を貼り合わせる。本実施形態では、ウエハ30の、二次マスク70とは反対の側に、磁石又は磁石を内蔵したプレートを設ける。かかる磁石は、その磁力によって一次マスク50に二次マスク70を貼り付けることができる。このため、ウエハ30、一次マスク50及び二次マスク70は正確な位置合わせ状態を保持することが出来る。なお、二次マスク70を一次マスク50に貼り付ける力として、アライメント装置の外力、又は重力を用いてもよい。
5. Secondary Laminating Step As a result of the secondary confirmation step, if the position of the
積層体33は、ウエハ30に対し直接又は間接に一次マスク50を貼り合わせ形成したものであってもよい。例えば、2枚目のマスクである二次マスク70を改めて一次マスク50とみなして、3枚目のマスクを上述の二次マスク70同様に貼り合わせてもよい。かかる場合、3枚目のマスクを積層体33及び二次マスク70を備える積層体上でアライメントし、貼り合わせることができる。
The
6.成膜
上述のアライメント方法に従い、ウエハ30に各マスクを貼り付けた後、成膜する。成膜は例えば、マスク蒸着成膜法やマスクスパッタ成膜法により行う。マスク開口53を通じて、又はマスク開口73及びマスク開口53を通じてウエハ表面31の上に直接成膜する。成膜後二次マスク70及び一次マスク50を順に、又は同時に剥がす。
6). Film Formation After each mask is attached to the
図9は成膜の結果を示す。膜100は、上述の成膜の結果生じた膜である。膜100は除去された一次マスク50のマスク開口53のあった場所に生じる。このため膜100は成膜予定位置35に対向する。
FIG. 9 shows the result of film formation. The
二次マスク70のマスク開口73は一次マスク50のマスク開口53よりも大きいことが好ましい。かかる場合、一次マスク50により形成される膜100のパターンの形状が、マスク開口73により所定のものと異なるものになることを防止できる。
The
図9に示すように成膜予定位置35と膜100のずれ、すなわち成膜位置のずれは後述する比較例に比べとても小さい(図15参照)。これは各マスクをウエハ上に高精度に設置することが出来るためである。
As shown in FIG. 9, the deviation between the
7.半導体装置の作成
上記実施形態のアライメント方法又はウエハを用いて半導体装置を形成することが出来る。半導体装置は例えばIGBT素子である。本実施形態のアライメント方法により該半導体装置の不良率が低減する。
7). Creation of Semiconductor Device A semiconductor device can be formed using the alignment method or wafer of the above embodiment. The semiconductor device is, for example, an IGBT element. The defect rate of the semiconductor device is reduced by the alignment method of this embodiment.
9.比較例
図10〜15に示す比較例を用いて本実施例の効果を説明する。本比較例のアライメント方法は下記の相違点を除き、実施例2と同様である。このため、相違点を中心に比較例を説明する。また、同等の構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
9. Comparative Example The effect of the present example will be described using a comparative example shown in FIGS. The alignment method of this comparative example is the same as that of Example 2 except for the following differences. For this reason, a comparative example will be described focusing on the differences. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to an equivalent component and the description is abbreviate | omitted.
図10に示すように、ウエハ30に一次マスク10を重ね合わせる。一次マスク10の表面29は成膜される予定のウエハ表面31を覆う。一次マスク10はマスクアライメントマーク15を備える。
As shown in FIG. 10, the
マスクアライメントマーク15は孔内面18を有する。孔内面18は上述のテーパ面65相当のテーパ面を有しておらず、非テーパ面を有する。カメラ90の備える照明は一次マスク10の表面11及びウエハ表面31に照射光を投射する。
The
図11は、カメラ90でマスクアライメントマーク15を撮像した結果を示す。ウエハアライメントマーク40の表面45と一次マスク50の表面11のコントラスト差が小さい。両者の色が似ている場合は特にその傾向が顕著である。また、孔内面18がレンズ93の光軸と実質的に平行なため、マスクアライメントマーク15の輪郭がはっきりしない。
FIG. 11 shows the result of imaging the
このため本比較例においては、実施例1,2に比べ、カメラ90はウエハアライメントマーク40及びマスクアライメントマーク15を精度よく認識することが出来ない。このためウエハ30及び一次マスク10の位置精度が悪くなる。
For this reason, in this comparative example, the
図12に示すように、ウエハ30及び一次マスク10を備える積層体に二次マスク20を重ね合わせる。二次マスク20の表面19は、一次マスク10のウエハ30に対する遠い側の表面11を覆う。二次マスク20はマスクアライメントマーク25を備える。
As shown in FIG. 12, the
マスクアライメントマーク25は孔内面28を有する。孔内面28は上述のテーパ面85相当のテーパ面を有しておらず、非テーパ面を有する。カメラ90の備える照明は二次マスク20の表面21及び表面11に照射光を投射する。
The
図13は、カメラ90でマスクアライメントマーク25を撮像した結果を示す。表面11と表面21のコントラスト差が小さい。両者の色が似ている場合は特にその傾向が顕著である。また、孔内面28がレンズ93の光軸と実質的に平行なため、マスクアライメントマーク25の輪郭がはっきりしない。
FIG. 13 shows the result of imaging the
このため本比較例においては、実施例2に比べ、カメラ90はマスクアライメントマーク15及びマスクアライメントマーク25を精度よく認識することが出来ない。このため一次マスク10及び二次マスク20の位置精度が悪くなる。
For this reason, in this comparative example, the
図14は各マスク及びウエハ30を貼り合わせた状態を示す。マスクアライメントマークの認識精度が悪いため、貼り合わせ位置がずれている。マスク開口13及び成膜予定位置35はお互いにずれている。マスク開口23及びマスク開口13はお互いにずれている。
FIG. 14 shows a state in which each mask and the
図15は成膜の結果を示す。膜99は成膜の結果生じた膜である。膜99は除去された一次マスク10のマスク開口13のあった場所に生じる。このため本比較例によるアライメント後、成膜して形成された膜99は、成膜予定位置35からずれている場合がある。かかる半導体装置は不良率が高い可能性がある。
FIG. 15 shows the result of film formation. The
一方、実施例1,2のアライメント方法によれば、ウエハとマスクを位置精度良く合わせることが出来る。このため、マスク成膜において高精度なパターニング成膜を行うことができる。 On the other hand, according to the alignment methods of the first and second embodiments, the wafer and the mask can be aligned with high positional accuracy. For this reason, highly accurate patterning film formation can be performed in mask film formation.
また、複数枚のマスクを重ね合わせて、位置合わせをする場合においても、各マスクをウエハ上に位置精度よく貼り合わせることが出来る。このため各マスクをウエハ上に高精度に設置することが出来る。 Further, even when a plurality of masks are overlapped and aligned, each mask can be bonded onto the wafer with high positional accuracy. Therefore, each mask can be placed on the wafer with high accuracy.
以下の実施例のアライメント方法は下記の相違点を除き、実施例1又は2と同様である。このため、相違点を中心に以下の実施例を説明する。また、同等の構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。 The alignment method of the following examples is the same as that of Example 1 or 2 except for the following differences. For this reason, the following examples will be described focusing on the differences. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to an equivalent component and the description is abbreviate | omitted.
図16の上段はアライメントマークの組み合わせの断面を示す。図16の下段はカメラ90から撮像した各アライメントマークの像を、平面図にて示す。図16に示すように、ウエハ30はウエハアライメントマーク40に代わり、ウエハアライメントマーク39を有する。
The upper part of FIG. 16 shows a cross section of a combination of alignment marks. The lower part of FIG. 16 shows an image of each alignment mark imaged from the
ウエハアライメントマーク39の側面47及びウエハアライメントマーク39の図中の天面にあたる表面44の外周はウエハアライメントマーク39の輪郭を成す。かかる輪郭は非円形である。本実施例においてかかる輪郭は方形である。
The outer periphery of the
一次マスク50はマスクアライメントマーク60に代わり、マスクアライメントマーク62を有する。マスクアライメントマーク62の孔内面はテーパ面66を有する。マスクアライメントマーク62の孔内面の内周輪郭は非円形である。本実施例においてかかる内周輪郭は方形である。テーパ面66の外周輪郭は非円形である。本実施例においてかかる外周輪郭は方形である。
The
二次マスク70はマスクアライメントマーク80に代わり、マスクアライメントマーク82を有する。マスクアライメントマーク82の孔内面はテーパ面86を有する。マスクアライメントマーク82の孔内面の内周輪郭は非円形である。本実施例においてかかる内周輪郭は方形である。
The
実施例1,2のように、同心円を成す丸いマークの組み合わせでは、マスクが回転し、ウエハとの間で向きのずれを生じたとしても、組み合わせ一つでは検知できない。ここで丸いマークとは、ウエハアライメントマーク40、マスクアライメントマーク60、及びマスクアライメントマーク80を指す。
As in the first and second embodiments, even in the case of a combination of round marks that form concentric circles, even if the mask rotates and the orientation is shifted from the wafer, the combination cannot be detected. Here, the round mark refers to the
ウエハアライメントマーク及びマスクアライメントマークの組み合わせが1個だけある場合は非円形のマークが好ましい。また一次マスク及び二次マスクのマスクアライメントマークの組み合わせが1個だけある場合も非円形のマークが好ましい。 When there is only one combination of wafer alignment mark and mask alignment mark, a non-circular mark is preferable. A non-circular mark is also preferred when there is only one mask alignment mark combination of the primary mask and the secondary mask.
一方、実施例1,2のように円形のマークを採用した場合、一つの組み合わせだけでは角度方向のアライメント精度は悪くなる場合がある。さらに非円形のマークが方形の場合、二辺が直角を成しているので縦横方向のずれを検知するのに都合がいい。特に、人が目で見てあわせる場合に見やすい。 On the other hand, when circular marks are employed as in the first and second embodiments, the alignment accuracy in the angular direction may deteriorate with only one combination. Further, when the non-circular mark is a square, the two sides form a right angle, which is convenient for detecting a vertical / horizontal shift. In particular, it is easy to see when people are looking at each other.
方形のアライメントマークは、それ一つでアライメントを実行可能にする。したがって、ウエハ及びマスク上の各アライメントマークの数を減らすことができる。このため、ウエハ及びマスクの加工が容易になる。 A single square alignment mark makes alignment possible. Therefore, the number of alignment marks on the wafer and mask can be reduced. This facilitates the processing of the wafer and the mask.
図17の上段はアライメントマークの組み合わせの断面を示す。図17の下段はカメラ90から撮像した各アライメントマークの像を、平面図にて示す。図17に示すように、ウエハ30はウエハアライメントマーク40に代わり、ウエハアライメントマーク38を有する。
The upper part of FIG. 17 shows a cross section of a combination of alignment marks. The lower part of FIG. 17 shows an image of each alignment mark imaged from the
ウエハアライメントマーク38の側面46及びウエハアライメントマーク39の図中の天面にあたる表面43の外周はウエハアライメントマーク38の輪郭を成す。かかる輪郭は非円形である。本実施例においてかかる輪郭は十字形である。
The outer periphery of the
一次マスク50はマスクアライメントマーク60に代わり、マスクアライメントマーク63を有する。マスクアライメントマーク63の孔内面はテーパ面67を有する。マスクアライメントマーク63の孔内面の内周輪郭は非円形である。本実施例においてかかる内周輪郭は十字形である。テーパ面67の外周輪郭は非円形である。本実施例においてかかる外周輪郭は十字形である。
The
二次マスク70はマスクアライメントマーク80に代わり、マスクアライメントマーク83を有する。マスクアライメントマーク83の孔内面はテーパ面87を有する。マスクアライメントマーク83の孔内面の内周輪郭は非円形である。本実施例においてかかる内周輪郭は十字形である。
The
十字形のアライメントマークは実施例3の方形のアライメントマーク同様、それ一つでアライメントを実行可能にする。したがって、ウエハ及びマスク上の各アライメントマークの数を減らすことができる。このため、ウエハ及びマスクの加工が容易になる。 The cross-shaped alignment mark, like the square alignment mark of the third embodiment, makes it possible to perform alignment with one. Therefore, the number of alignment marks on the wafer and mask can be reduced. This facilitates the processing of the wafer and the mask.
図18に示すように、一次マスク50はマスクアライメントマーク60に代わり、マスクアライメントマーク64を有する。マスクアライメントマーク64の孔内面はテーパ面68を有する。二次マスク70はマスクアライメントマーク80に代わり、マスクアライメントマーク84を有する。マスクアライメントマーク84の孔内面はテーパ面88を有する。
As shown in FIG. 18, the
テーパ面68がウエハ表面31に対し垂直な方向と成す角度59は、テーパ面88がウエハ表面31に対し垂直な方向と成す角度79と異なる。一方、実施例1,2において各テーパ面の成す角度は同等である。図18に示すように、角度59は、角度79より小さい。角度59が角度79より大きくてもよい。
The
図18の下段に示すように、テーパ面の成す角度がマスク間で異なることで、カメラ90が撮像するテーパ面68の影とテーパ面88の影は、太さが異なる。本実施例においてテーパ面68の影はテーパ面88の影より細い。このため画像認識手段は、一次マスクと二次マスクとを容易に区別できる。なお、一次マスク50及び二次マスク70の厚みは等しいものとしたが、それぞれ相異なる厚みを有してもよい。
As shown in the lower part of FIG. 18, the angle between the tapered surfaces differs between the masks, so that the shadow of the tapered
図19に示すように、一次マスク50はマスクアライメントマーク60に代わり、マスクアライメントマーク55を有する。マスクアライメントマーク55の内面又は孔内面は、テーパ面65に加えて、非テーパ面57を有する。非テーパ面57は表面49と接続する。また非テーパ面57はテーパ面65と接続してもよい。表面49は前述の通り、一次マスク50において、ウエハ30を覆う面である。
As shown in FIG. 19, the
かかるテーパ形状は、成膜後に一次マスク50がウエハ30に強く結合することを抑制する。このことは以下の通り説明される。すなわちマスク蒸着成膜やマスクスパッタ成膜により成膜する場合、一次マスク50をウエハに貼り付けた後、成膜する。
Such a tapered shape prevents the
成膜は一次マスク50も含めたウエハ表面31及び表面51からなる露出面の全面でなされる。このため、ウエハ30上のみならず一次マスク50上のマスクアライメントマーク60内にも成膜される。なぜなら、成膜粒子が図19中の上方から、位置を特定せずに降ってくるためである。
The film is formed on the entire exposed surface including the
さらに成膜粒子の降る方向は斜めの場合もあるため、成膜された膜は孔内面にも結合する。したがって、一次マスク50とウエハ30が、アライメントマークにおいて生じた膜によって結合する場合がある。
Further, since the direction in which the deposited particles fall may be oblique, the deposited film is also bonded to the inner surface of the hole. Therefore, the
例えば図5に示すようにマスクの孔内面が実施例1のマスクアライメントマーク60のようなテーパ形状をしている場合を考える。この場合、マスク60をウエハ30に貼り合わせた後、製膜すると、膜が比較的しっかりと孔内面に結合する可能性がある。
For example, consider the case where the hole inner surface of the mask has a tapered shape like the
これは、貼り合わせ後、マスクアライメントマーク60において、テーパ面65のウエハ30に近い側となる端が、ウエハ表面31に接するからである。かかる場合、一次マスク50をウエハ30から剥がすことが難しい。
This is because the end of the
一方、本実施例のように、孔内面が非テーパ形状を有していれば、膜が結合しにくいため、断切れを起こしやすい。このため、一次マスク50とウエハ30の結合を防止することができる。
On the other hand, if the inner surface of the hole has a non-tapered shape as in the present embodiment, the films are difficult to bond and are likely to break. For this reason, the coupling between the
図20に示すように、一次マスク50はマスクアライメントマーク60に代わり、マスクアライメントマーク56を有する。マスクアライメントマーク56の内面又は孔内面は、テーパ面65に加えて、逆テーパ面58を有する。逆テーパ面58は表面49と接続する。また逆テーパ面58はテーパ面65と接続してもよい。
As shown in FIG. 20, the
かかるテーパ形状は、成膜後に一次マスク50がウエハ30に強く結合することを抑制する。このため、一次マスク50とウエハ30の結合を防止することができる。その理由は実施例6と同様である。
Such a tapered shape prevents the
なお、本発明は上記実施形態、又は実施例に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記では、アライメント方法実施後、一次マスクをウエハに貼り合わせたあと、再度アライメント方法を実施して、二次マスクを一次マスクに貼り合わせた。 The present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above, after the alignment method is performed, the primary mask is bonded to the wafer, and then the alignment method is performed again to bond the secondary mask to the primary mask.
他の態様では、アライメント方法実施後、二次マスクを一次マスクに貼り合わせたあと、再度アライメント方法を実施して、一次マスクをウエハに貼り合わせてもよい。他の態様では、一次マスク及び二次マスクのアライメントをいずれも実施した後に、ウエハと一次マスクと二次マスクとを貼り合わせてもよい。 In another aspect, after performing the alignment method, the secondary mask may be bonded to the primary mask, and then the alignment method may be performed again to bond the primary mask to the wafer. In another aspect, the wafer, the primary mask, and the secondary mask may be bonded together after performing alignment of the primary mask and the secondary mask.
実施例6では、一次及び二次マスクのマスクアライメントマークの組み合わせにおいて、それらの有するテーパ面がウエハ表面に対し垂直な方向と成す角度を、相異なるものとした。 In Example 6, in the combination of the mask alignment marks of the primary and secondary masks, the angles formed by the taper surfaces of the mask alignment marks and the direction perpendicular to the wafer surface were different.
同様に実施例1,2において、図4に示すマスクアライメントマーク60,61の孔内面のテーパ面のかかる角度を、相異なるものとしてもよい。また、実施例2において、図7に示すマスクアライメントマーク80,81の孔内面のテーパ面のかかる角度を、相異なるものとしてもよい。 Similarly, in the first and second embodiments, the angles of the tapered surfaces of the hole inner surfaces of the mask alignment marks 60 and 61 shown in FIG. 4 may be different from each other. In the second embodiment, the angles of the tapered surfaces of the hole inner surfaces of the mask alignment marks 80 and 81 shown in FIG. 7 may be different from each other.
かかる場合、テーパ面の成す角度が同一マスク内のマスクアライメントマーク間で異なるものとなる。したがってカメラ90,91が撮像する各テーパ面の影は太さが異なる。このため画像認識手段は同一マスク内の各マスクアライメントマークを容易に区別できる。
In such a case, the angle formed by the tapered surface is different between the mask alignment marks in the same mask. Accordingly, the shadows of the tapered surfaces captured by the
一次マスク50及び二次マスク70の厚みは等しいものとしたが、それぞれ相異なる厚みを有してもよい。かかる場合、カメラ90,91が撮像する各テーパ面の影は太さが異なる。このため画像認識手段は同一マスク内の各マスクアライメントマークを容易に区別できる。
Although the
10 一次マスク 11 表面
13 マスク開口 15 マスクアライメントマーク
18 孔内面 19 表面
20 二次マスク 21 表面
23 マスク開口 25 マスクアライメントマーク
28 孔内面 29 表面
30 ウエハ 31 ウエハ表面
33 積層体 35 成膜予定位置
38〜41 ウエハアライメントマーク 43〜45 表面
46〜48 側面 49 表面
50 一次マスク 51 表面
53 マスク開口 55〜56 マスクアライメントマーク
57 非テーパ面 58 逆テーパ面
59 角度 60〜64 マスクアライメントマーク
65〜68 テーパ面 69 表面
70 二次マスク 71 表面
73 マスク開口 79 角度
80〜84 マスクアライメントマーク 85〜88 テーパ面
90〜91 カメラ 93 レンズ
95 照射光 96〜97 反射光
99〜100 膜
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記テーパ面のテーパ角の異なる複数のマスクを用い、
各マスクについて、
前記孔内面の備える前記テーパ面がウエハに対して反対側を向くように、ウエハ表面に前記マスクを重ね合わせる重層工程と、
前記ウエハ及びマスクを重ね合わせた状態で、前記マスクアライメントマーク、及び前記マスクアライメントマークの孔内を通じて観察される前記ウエハ表面を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で得られた像に基づいて、前記ウエハ表面のウエハアライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの位置合わせ状態を確認する確認工程と、
前記確認工程の結果、前記ウエハアライメントマークに対する前記マスクアライメントマークの位置が合っていない場合に、前記ウエハ及び前記マスクの位置合わせを行う調整工程と、
を実施するアライメント方法。 In an alignment method performed using a mask including a mask alignment mark having a hole inner surface including a tapered surface ,
Using a plurality of masks having different taper angles of the tapered surface,
For each mask,
So as to face opposite the tapered surface provided in the said hole inner surface to the wafer, a layer step of overlaying the mask on the wafer surface,
An imaging step of imaging the wafer alignment observed through the mask alignment mark and the hole of the mask alignment mark in a state where the wafer and the mask are overlaid,
A confirmation step for confirming the alignment state of the wafer alignment mark and the mask alignment mark on the wafer surface based on the image obtained in the imaging step;
As a result of the confirmation step, if the position of the mask alignment mark with respect to the wafer alignment mark is not aligned, an adjustment step for aligning the wafer and the mask;
Alignment method to carry out .
前記孔内面の備える前記テーパ面がウエハに対して反対側を向くように、ウエハ表面に前記マスクを重ね合わせる重層工程と、An overlaying step of superimposing the mask on the wafer surface such that the tapered surface of the hole inner surface faces the opposite side of the wafer;
前記ウエハ及びマスクを重ね合わせた状態で、前記マスクアライメントマーク、及び前記マスクアライメントマークの孔内を通じて観察される前記ウエハ表面を撮像する撮像工程と、An imaging step of imaging the wafer alignment observed through the mask alignment mark and the hole of the mask alignment mark in a state where the wafer and the mask are overlaid,
前記撮像工程で得られた像に基づいて、前記ウエハ表面のウエハアライメントマーク及び前記マスクアライメントマークの位置合わせ状態を確認する確認工程と、A confirmation step for confirming the alignment state of the wafer alignment mark and the mask alignment mark on the wafer surface based on the image obtained in the imaging step;
前記確認工程の結果、前記ウエハアライメントマークに対する前記マスクアライメントマークの位置が合っていない場合に、前記ウエハ及び前記マスクの位置合わせを行う調整工程と、As a result of the confirmation step, if the position of the mask alignment mark with respect to the wafer alignment mark is not aligned, an adjustment step for aligning the wafer and the mask;
を備えるアライメント方法。An alignment method comprising:
前記テーパ面の側から、カメラが前記マスクアライメントマーク及び前記ウエハ表面を撮像する、
請求項1または2に記載のアライメント方法。 In the imaging step, light is projected to the tapered surface side,
From the tapered surface side, the camera images the mask alignment mark and the wafer surface.
The alignment method according to claim 1 or 2 .
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