JPH09196618A - 素子のアラインメント測定方法 - Google Patents
素子のアラインメント測定方法Info
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- JPH09196618A JPH09196618A JP8343747A JP34374796A JPH09196618A JP H09196618 A JPH09196618 A JP H09196618A JP 8343747 A JP8343747 A JP 8343747A JP 34374796 A JP34374796 A JP 34374796A JP H09196618 A JPH09196618 A JP H09196618A
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- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0815—Controlling of component placement on the substrate during or after manufacturing
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/40—Semiconductor devices
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確かつ効率的に素子を整合させ、人間の目
や素子の構造とは独立に素子のアラインメントを測定す
る。 【解決手段】 まず、第１のパターンおよび第２のパタ
ーンを検出し、それぞれのパターンにおける要素の重心
の位置に関する量を決定する。その際、第１のパターン
における要素の重心の位置に関する量に基づく、第１の
パターンの中心の位置に関する量と、第２のパターンに
おける要素の重心の位置に関する量に基づく、第２のパ
ターンの中心の位置に関する量を決定する。第１および
第２のパターンのそれぞれの中心の位置に関する量に基
づいて、第１および第２の素子のアラインメントのずれ
に関する量を決定する。さらに、そのずれに関する量の
関数としてある信号を生成する。生成された信号は、第
２の素子に対して第１の素子の位置を調整するために使
用可能である。
や素子の構造とは独立に素子のアラインメントを測定す
る。 【解決手段】 まず、第１のパターンおよび第２のパタ
ーンを検出し、それぞれのパターンにおける要素の重心
の位置に関する量を決定する。その際、第１のパターン
における要素の重心の位置に関する量に基づく、第１の
パターンの中心の位置に関する量と、第２のパターンに
おける要素の重心の位置に関する量に基づく、第２のパ
ターンの中心の位置に関する量を決定する。第１および
第２のパターンのそれぞれの中心の位置に関する量に基
づいて、第１および第２の素子のアラインメントのずれ
に関する量を決定する。さらに、そのずれに関する量の
関数としてある信号を生成する。生成された信号は、第
２の素子に対して第１の素子の位置を調整するために使
用可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、素子を整合させる
装置およびプロセスの分野ならびに整合（アラインメン
ト）装置およびプロセスによって製造される製品に関す
る。
装置およびプロセスの分野ならびに整合（アラインメン
ト）装置およびプロセスによって製造される製品に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】集積回路や光デバイスの産業などにおけ
る製造プロセスは、製品あるいはデバイス内の素子の正
確なアラインメントを必要とすることが多い。正確なア
ラインメントは一般に、製品の満足な動作を保証するた
めに必要である。例えば、光デバイス産業で用いられる
プロセスでは、基板上におけるレーザからなるデバイス
素子は、基板上の他のデバイス素子（例えばレンズ）に
対して正確に整合し、レーザから放射される光が正しく
集光し向きづけられることを確実にする必要がある。
る製造プロセスは、製品あるいはデバイス内の素子の正
確なアラインメントを必要とすることが多い。正確なア
ラインメントは一般に、製品の満足な動作を保証するた
めに必要である。例えば、光デバイス産業で用いられる
プロセスでは、基板上におけるレーザからなるデバイス
素子は、基板上の他のデバイス素子（例えばレンズ）に
対して正確に整合し、レーザから放射される光が正しく
集光し向きづけられることを確実にする必要がある。
【０００３】正確なアラインメントが要求されるプロセ
スのもう１つの例は、高度な半導体および光パッケージ
ングで用いられるフリップチップボンディングプロセス
である。フリップチップボンディングは、接着および相
互接続の両方の媒体として一般にはんだを用いて相互接
続基板上に集積回路をアセンブルするために使用され
る。フリップチップボンディングでは、チップおよび基
板上の金属化パッドがはんだバンプで形成される。はん
だバンプは例えば扁球形であり、代表的には、バンプの
長径は約１０マイクロメートルであり、バンプの短径は
約５マイクロメートルであり、バンプどうしは２０マイ
クロメートル間隔で配置される（K. Hatada et al., "M
icron Bump Bonding Assembly Technology", Int'l So
c. For Hybrid Microelectronics Proc., 1989; K. Hat
ada and H. Fujimoto, "A New LSI Technology", IEEE
Electronic Components Conf., 1989参照）。集積回路
と基板の間の正しい相互接続を保証するために、チップ
上のバンプと基板上のバンプは、正確に整合しなければ
ならない。
スのもう１つの例は、高度な半導体および光パッケージ
ングで用いられるフリップチップボンディングプロセス
である。フリップチップボンディングは、接着および相
互接続の両方の媒体として一般にはんだを用いて相互接
続基板上に集積回路をアセンブルするために使用され
る。フリップチップボンディングでは、チップおよび基
板上の金属化パッドがはんだバンプで形成される。はん
だバンプは例えば扁球形であり、代表的には、バンプの
長径は約１０マイクロメートルであり、バンプの短径は
約５マイクロメートルであり、バンプどうしは２０マイ
クロメートル間隔で配置される（K. Hatada et al., "M
icron Bump Bonding Assembly Technology", Int'l So
c. For Hybrid Microelectronics Proc., 1989; K. Hat
ada and H. Fujimoto, "A New LSI Technology", IEEE
Electronic Components Conf., 1989参照）。集積回路
と基板の間の正しい相互接続を保証するために、チップ
上のバンプと基板上のバンプは、正確に整合しなければ
ならない。
【０００４】正確なアラインメントが要求されるプロセ
スのもう１つの例として、自由空間光接続分野で用いら
れる技術がある。この分野は多数の相互接続および高い
時間帯域幅の可能性を提供するため、自由空間相互接続
方式が、大規模集積システムおよびフォトニックスイッ
チングシステムに対して考察されている（F. B. McCorn
ick et al., "A Free Space Cascaded Optical Logic D
emonstration", in Applications of Optical Engineer
ing, Proceedings of OE/Midwest '90, SPIE,vol.1936,
1990; R. A. Novotny et al., "Two-dimensional Fibe
r Optical Data Link Using Self-electrooptic Effect
Device Modulators and OEIC Detector's", Proc. SPI
E, vol.1359, 1990参照）。自己電気光学効果デバイス
（ＳＥＥＤ(Self Electro-optic Effect Device)）や面
発光レーザ（ＳＥＬ(Surface Emitting Laser)）のよう
なアレイ表面能動デバイスが、ますますこれらの相互接
続方式に対して考察されている。これらのシステムは、
それぞれの光信号を収集し、さらに処理するために投射
する方法を必要とする。例えば、光信号は、対称ＳＥＥ
Ｄのウィンドウ上に投射され、対称ＳＥＥＤはその信号
に対してスイッチング作用を実行する。ＳＥＥＤのウィ
ンドウの代表的な寸法は５×５マイクロメートルであ
り、光信号を発射する光学系はマイクロレンズアレイ、
バルク光学系および平面光学系のような要素からなる。
正しいシステム動作には、ミクロンないしサブミクロン
領域のアラインメントが光学要素（例えばマイクロレン
ズ）とＳＥＥＤの間になされることが要求される。
スのもう１つの例として、自由空間光接続分野で用いら
れる技術がある。この分野は多数の相互接続および高い
時間帯域幅の可能性を提供するため、自由空間相互接続
方式が、大規模集積システムおよびフォトニックスイッ
チングシステムに対して考察されている（F. B. McCorn
ick et al., "A Free Space Cascaded Optical Logic D
emonstration", in Applications of Optical Engineer
ing, Proceedings of OE/Midwest '90, SPIE,vol.1936,
1990; R. A. Novotny et al., "Two-dimensional Fibe
r Optical Data Link Using Self-electrooptic Effect
Device Modulators and OEIC Detector's", Proc. SPI
E, vol.1359, 1990参照）。自己電気光学効果デバイス
（ＳＥＥＤ(Self Electro-optic Effect Device)）や面
発光レーザ（ＳＥＬ(Surface Emitting Laser)）のよう
なアレイ表面能動デバイスが、ますますこれらの相互接
続方式に対して考察されている。これらのシステムは、
それぞれの光信号を収集し、さらに処理するために投射
する方法を必要とする。例えば、光信号は、対称ＳＥＥ
Ｄのウィンドウ上に投射され、対称ＳＥＥＤはその信号
に対してスイッチング作用を実行する。ＳＥＥＤのウィ
ンドウの代表的な寸法は５×５マイクロメートルであ
り、光信号を発射する光学系はマイクロレンズアレイ、
バルク光学系および平面光学系のような要素からなる。
正しいシステム動作には、ミクロンないしサブミクロン
領域のアラインメントが光学要素（例えばマイクロレン
ズ）とＳＥＥＤの間になされることが要求される。
【０００５】素子を整合させる方法および素子のアライ
ンメントを測定する（例えば、素子が接合された後に）
方法は一般に手動または半自動である。いずれの場合で
も、アラインメント方法およびアラインメント測定方法
は人間の目を用いるため、一般に遅く、精度に限界があ
る。例えば、人間の目は、光学顕微鏡を通してバーニヤ
を読み、アラインメントのずれや重畳構造を測定するた
めに用いられるが、その結果の精度は１〜２マイクロメ
ートルの範囲にある。このような方法の精度は、手動で
検出可能な素子上の小構造を作成する際に物理的限界が
存在するためにさらに制限される。サブミクロンレベル
のアラインメント精度というもう１つのクラスは、集積
回路製造プロセス中に素子を整合させるのに有用であ
る。しかし、干渉計的技術には、十分に正確な結果を生
成するために、素子の大きい領域が整合することを必要
とするものがある。他の干渉計システムは、大きい領域
を必要とはしないが、アラインメントを測定するために
一般に高価なレーザおよび電子装置を必要とするものが
ある。
ンメントを測定する（例えば、素子が接合された後に）
方法は一般に手動または半自動である。いずれの場合で
も、アラインメント方法およびアラインメント測定方法
は人間の目を用いるため、一般に遅く、精度に限界があ
る。例えば、人間の目は、光学顕微鏡を通してバーニヤ
を読み、アラインメントのずれや重畳構造を測定するた
めに用いられるが、その結果の精度は１〜２マイクロメ
ートルの範囲にある。このような方法の精度は、手動で
検出可能な素子上の小構造を作成する際に物理的限界が
存在するためにさらに制限される。サブミクロンレベル
のアラインメント精度というもう１つのクラスは、集積
回路製造プロセス中に素子を整合させるのに有用であ
る。しかし、干渉計的技術には、十分に正確な結果を生
成するために、素子の大きい領域が整合することを必要
とするものがある。他の干渉計システムは、大きい領域
を必要とはしないが、アラインメントを測定するために
一般に高価なレーザおよび電子装置を必要とするものが
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、高価な測
定装置や素子上の大きい領域を必要とすることなく、人
間の目や素子構造とは独立に、正確に素子を整合させ、
効率的にアラインメントを測定する自動化された技術が
必要とされている。
定装置や素子上の大きい領域を必要とすることなく、人
間の目や素子構造とは独立に、正確に素子を整合させ、
効率的にアラインメントを測定する自動化された技術が
必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
の方法および装置は、第１の素子および第２の素子のア
ラインメントずれを測定する。第１の素子は第１のパタ
ーンによって特徴づけられ、第２の素子は第２のパター
ンによって特徴づけられる。これらの特徴づけは、パタ
ーンのそれぞれの中心の位置に関する量に基づく。第１
および第２のパターンはそれぞれ要素を有する。それぞ
れの要素の重心の位置に関する量が測定された後、パタ
ーンのそれぞれの中心の位置に関する量を決定するため
に使用される。
の方法および装置は、第１の素子および第２の素子のア
ラインメントずれを測定する。第１の素子は第１のパタ
ーンによって特徴づけられ、第２の素子は第２のパター
ンによって特徴づけられる。これらの特徴づけは、パタ
ーンのそれぞれの中心の位置に関する量に基づく。第１
および第２のパターンはそれぞれ要素を有する。それぞ
れの要素の重心の位置に関する量が測定された後、パタ
ーンのそれぞれの中心の位置に関する量を決定するため
に使用される。
【０００８】本発明の装置は以下のものからなる。 １．第１のパターンおよび第２のパターンの像を受け取
る検出器。 ２．その像に基づいてアラインメントのずれに関する量
を決定する観察システム。
る検出器。 ２．その像に基づいてアラインメントのずれに関する量
を決定する観察システム。
【０００９】ずれに関する量は第１および第２のパター
ンのそれぞれの中心の位置に関する量の関数である。観
察システムは、ずれに関する量の関数としてある信号を
生成する。第１のパターンの中心の位置に関する量は、
第１のパターンを特徴づける要素の重心の位置に関する
量に基づいて決定される。第２のパターンの中心の位置
に関する量は、第２のパターンを特徴づける要素の重心
の位置に関する量に基づいて決定される。
ンのそれぞれの中心の位置に関する量の関数である。観
察システムは、ずれに関する量の関数としてある信号を
生成する。第１のパターンの中心の位置に関する量は、
第１のパターンを特徴づける要素の重心の位置に関する
量に基づいて決定される。第２のパターンの中心の位置
に関する量は、第２のパターンを特徴づける要素の重心
の位置に関する量に基づいて決定される。
【００１０】本発明の方法は、まず、第１のパターンお
よび第２のパターンを検出し、それぞれのパターンにお
ける要素の重心の位置に関する量を決定する。本発明の
方法は次の２つの量を決定する。 １．第１のパターンにおける要素の重心の位置に関する
量に基づく、第１のパターンの中心の位置に関する量。 ２．第２のパターンにおける要素の重心の位置に関する
量に基づく、第２のパターンの中心の位置に関する量。
よび第２のパターンを検出し、それぞれのパターンにお
ける要素の重心の位置に関する量を決定する。本発明の
方法は次の２つの量を決定する。 １．第１のパターンにおける要素の重心の位置に関する
量に基づく、第１のパターンの中心の位置に関する量。 ２．第２のパターンにおける要素の重心の位置に関する
量に基づく、第２のパターンの中心の位置に関する量。
【００１１】第１および第２のパターンのそれぞれの中
心の位置に関する量に基づいて、本発明の方法は、第１
および第２の素子のアラインメントのずれに関する量を
決定する。本発明の方法は、そのずれに関する量の関数
としてある信号を生成する。生成された信号は、第２の
素子に対して第１の素子の位置を調整するために使用可
能である。
心の位置に関する量に基づいて、本発明の方法は、第１
および第２の素子のアラインメントのずれに関する量を
決定する。本発明の方法は、そのずれに関する量の関数
としてある信号を生成する。生成された信号は、第２の
素子に対して第１の素子の位置を調整するために使用可
能である。
【００１２】本発明の方法および装置は、２つの素子が
５マイクロメートル未満だけ離れているとき、約０．１
マイクロメートルまでのアラインメント精度を測定可能
である。２つの素子の間隔が３０マイクロメートル未満
のとき、約０．２マイクロメートルのアラインメント精
度が達成される。
５マイクロメートル未満だけ離れているとき、約０．１
マイクロメートルまでのアラインメント精度を測定可能
である。２つの素子の間隔が３０マイクロメートル未満
のとき、約０．２マイクロメートルのアラインメント精
度が達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】図面は縮尺に従ってはおらず、あ
る寸法は説明を明確にするために誇張されている。説明
のため、本発明の方法および装置を、集積回路デバイス
形成のための製造プロセスに関して説明する。しかし、
本発明の方法および装置はそのような場合に限定されな
い。参照の際、素子の「上」および「下」は、図１の座
標系１０１に関して定義される。座標系１０１は、図示
のように、ｘ、ｙ、およびｚという３本の直交する軸か
らなる。特に、それぞれの素子の「上」部のｚ座標値
は、それぞれの素子の「下」部のｚ座標値よりも一貫し
て大きいかまたは小さい。例えば、ここでの説明のため
に、それぞれの素子の「上」は、それぞれの素子の
「下」よりも大きいｚ座標値を有するということにす
る。
る寸法は説明を明確にするために誇張されている。説明
のため、本発明の方法および装置を、集積回路デバイス
形成のための製造プロセスに関して説明する。しかし、
本発明の方法および装置はそのような場合に限定されな
い。参照の際、素子の「上」および「下」は、図１の座
標系１０１に関して定義される。座標系１０１は、図示
のように、ｘ、ｙ、およびｚという３本の直交する軸か
らなる。特に、それぞれの素子の「上」部のｚ座標値
は、それぞれの素子の「下」部のｚ座標値よりも一貫し
て大きいかまたは小さい。例えば、ここでの説明のため
に、それぞれの素子の「上」は、それぞれの素子の
「下」よりも大きいｚ座標値を有するということにす
る。
【００１４】図１は、素子を整合させそのアラインメン
トを測定する本発明の装置の実施例の側面図である。例
えば、第１の素子１０４は、ＳＥＥＤのようなアレイ表
面能動デバイスからなり、第２の素子は、マイクロレン
ズアレイからなるガラス基板である。
トを測定する本発明の装置の実施例の側面図である。例
えば、第１の素子１０４は、ＳＥＥＤのようなアレイ表
面能動デバイスからなり、第２の素子は、マイクロレン
ズアレイからなるガラス基板である。
【００１５】第１の素子１０４は、第１のパターン２０
４（図２のＡ）の構造を有する。第１のパターン２０４
は、複数の第１要素２０５−Ｉからなり、このパターン
は本発明の方法で用いられる。図２のＡの第１のパター
ン２０４の例は、第１要素２０５−Ｉがダイヤモンド配
列の４個の円または点をなすようなパターンである。図
２のＡに示したように、４個の円のダイヤモンド配列
は、各円が座標系２０１の原点からほぼ等距離に位置す
るようなものであり、（座標系２０１のｘ軸の正方向が
角度０°であると仮定して）それらの円が０°、９０
°、１８０°、および２７０°に位置するようなもので
ある。
４（図２のＡ）の構造を有する。第１のパターン２０４
は、複数の第１要素２０５−Ｉからなり、このパターン
は本発明の方法で用いられる。図２のＡの第１のパター
ン２０４の例は、第１要素２０５−Ｉがダイヤモンド配
列の４個の円または点をなすようなパターンである。図
２のＡに示したように、４個の円のダイヤモンド配列
は、各円が座標系２０１の原点からほぼ等距離に位置す
るようなものであり、（座標系２０１のｘ軸の正方向が
角度０°であると仮定して）それらの円が０°、９０
°、１８０°、および２７０°に位置するようなもので
ある。
【００１６】第１のパターン２０４は、第２の素子１０
６に対向する第１の素子１０４の面（すなわち底面）上
に堆積あるいは形成される。第１のパターン２０４は、
第１のパターン２０４を正確に形成することが可能なフ
ォトリソグラフィ処理ステップを用いて形成される。第
１のパターン２０４は、第１の素子１０４によって実行
される動作を実行するために使用されない第１の素子１
０４の部分に配置される。すなわち、第１のパターン２
０４は、第１の素子１０４の不活性あるいは非使用領域
に配置される。第１素子２０５−Ｉは、例えば、チタ
ン、白金および金のような材料の複数の層からなる。チ
タンは、素子に一般に用いられるシリコンのような材料
に良く接着するため、下部層（すなわち、素子に最も近
い層）として用いられる。金は、第１素子２０５−Ｉの
参加を防ぎ、入射光を反射するように、上部層に用いら
れる。素子を構成する材料と、入射エネルギーに関する
所望の性質（例えば、材料は指定した波長の光に対して
透明あるいは不透明であるというような）に応じて、パ
ターンにおける要素に他の材料を使用することも可能で
ある。要素のサイズおよび間隔は、要素を形成するのに
用いるプロセス、素子上で利用可能な空間、および、パ
ターンを検出するのに用いる光の波長（後述）に基づい
て選択される。例えば、第１要素２０５−Ｉはそれぞれ
直径約５０±１マイクロメートルであり、第１のパター
ン２０４内の最も近い要素までの距離は１００±１マイ
クロメートル程度である。このようなパターンおよび要
素の大きさを用いた場合、本発明の方法および装置は、
２つの素子が５マイクロメートル未満だけ離れていると
き、約０．１マイクロメートルまでのアラインメント精
度を測定可能である。２つの素子の間隔が３０マイクロ
メートル未満のとき、約０．２マイクロメートルのアラ
インメント精度が達成される。
６に対向する第１の素子１０４の面（すなわち底面）上
に堆積あるいは形成される。第１のパターン２０４は、
第１のパターン２０４を正確に形成することが可能なフ
ォトリソグラフィ処理ステップを用いて形成される。第
１のパターン２０４は、第１の素子１０４によって実行
される動作を実行するために使用されない第１の素子１
０４の部分に配置される。すなわち、第１のパターン２
０４は、第１の素子１０４の不活性あるいは非使用領域
に配置される。第１素子２０５−Ｉは、例えば、チタ
ン、白金および金のような材料の複数の層からなる。チ
タンは、素子に一般に用いられるシリコンのような材料
に良く接着するため、下部層（すなわち、素子に最も近
い層）として用いられる。金は、第１素子２０５−Ｉの
参加を防ぎ、入射光を反射するように、上部層に用いら
れる。素子を構成する材料と、入射エネルギーに関する
所望の性質（例えば、材料は指定した波長の光に対して
透明あるいは不透明であるというような）に応じて、パ
ターンにおける要素に他の材料を使用することも可能で
ある。要素のサイズおよび間隔は、要素を形成するのに
用いるプロセス、素子上で利用可能な空間、および、パ
ターンを検出するのに用いる光の波長（後述）に基づい
て選択される。例えば、第１要素２０５−Ｉはそれぞれ
直径約５０±１マイクロメートルであり、第１のパター
ン２０４内の最も近い要素までの距離は１００±１マイ
クロメートル程度である。このようなパターンおよび要
素の大きさを用いた場合、本発明の方法および装置は、
２つの素子が５マイクロメートル未満だけ離れていると
き、約０．１マイクロメートルまでのアラインメント精
度を測定可能である。２つの素子の間隔が３０マイクロ
メートル未満のとき、約０．２マイクロメートルのアラ
インメント精度が達成される。
【００１７】第２の素子１０６は、第２のパターン２０
６の構造を有する。第２のパターン２０６は、複数の第
２要素２０７−Ｊからなり、第１の素子１０４に対向す
る第２の素子１０６の面（すなわち上面）上に形成ある
いは堆積される。図２のＢは、本発明の方法で用いられ
る第２のパターン２０６の例の図である。図２のＢの第
２のパターン２０６の例は、第２要素が矩形配列の４個
の正方形であるようなパターンである。図２のＢに示す
ように、４個の正方形の矩形配列は、各正方形が図示の
ように座標系２０１の原点からほぼ等距離に位置するよ
うなものである。それらの正方形は４５°、１３５°、
２２５°、および３１５°に位置する。第２要素２０７
−Ｊは、例えば、第１要素２０５−Ｉと同じ材料からな
り、ほぼ５０×５０マイクロメートルの大きさであり、
第２のパターン２０６内の最も近い要素までの距離は１
００マイクロメートル程度である。
６の構造を有する。第２のパターン２０６は、複数の第
２要素２０７−Ｊからなり、第１の素子１０４に対向す
る第２の素子１０６の面（すなわち上面）上に形成ある
いは堆積される。図２のＢは、本発明の方法で用いられ
る第２のパターン２０６の例の図である。図２のＢの第
２のパターン２０６の例は、第２要素が矩形配列の４個
の正方形であるようなパターンである。図２のＢに示す
ように、４個の正方形の矩形配列は、各正方形が図示の
ように座標系２０１の原点からほぼ等距離に位置するよ
うなものである。それらの正方形は４５°、１３５°、
２２５°、および３１５°に位置する。第２要素２０７
−Ｊは、例えば、第１要素２０５−Ｉと同じ材料からな
り、ほぼ５０×５０マイクロメートルの大きさであり、
第２のパターン２０６内の最も近い要素までの距離は１
００マイクロメートル程度である。
【００１８】図１において、サーボ機構１０２は、サー
ボ機構コントローラ１０３（コントローラ支持材１０５
によって支持される）によって制御される。サーボ機構
コントローラ１０３は、第１の素子１０４を第２の素子
１０６と整合させるようにサーボ機構１０２に指示す
る。サーボ機構を用いて、信号路１１２から受信する観
察制御システム１０８からの信号に応答して第１の素子
１０４を第２の素子１０６と接合させることが可能であ
る。第２の素子１０６は、プラットフォーム１１０上に
静止したままである。本発明によれば、第１の素子１０
４および第２の素子１０６は、それぞれのパターンの中
心が指定された許容誤差以内で一致するように、例え
ば、パターンの中心が±５マイクロメートルの許容誤差
以内で一致するように、ｘおよびｙ方向に正確に整合さ
せられる。観察制御システム１０８は、検出器および観
察システムからなる。検出器（例えば、電荷結合デバイ
ス技術を利用したカメラ）は、光学像を、観察システム
が使用するための電子像に変換する。観察システムは、
可視波長の光を検出するCognex Vision System Model 3
400のようなシステムである。サーボ機構１０２および
サーボ機構コントローラ１０３は、New England Affili
ated Technologies製のもののようなサーボシステムで
ある。
ボ機構コントローラ１０３（コントローラ支持材１０５
によって支持される）によって制御される。サーボ機構
コントローラ１０３は、第１の素子１０４を第２の素子
１０６と整合させるようにサーボ機構１０２に指示す
る。サーボ機構を用いて、信号路１１２から受信する観
察制御システム１０８からの信号に応答して第１の素子
１０４を第２の素子１０６と接合させることが可能であ
る。第２の素子１０６は、プラットフォーム１１０上に
静止したままである。本発明によれば、第１の素子１０
４および第２の素子１０６は、それぞれのパターンの中
心が指定された許容誤差以内で一致するように、例え
ば、パターンの中心が±５マイクロメートルの許容誤差
以内で一致するように、ｘおよびｙ方向に正確に整合さ
せられる。観察制御システム１０８は、検出器および観
察システムからなる。検出器（例えば、電荷結合デバイ
ス技術を利用したカメラ）は、光学像を、観察システム
が使用するための電子像に変換する。観察システムは、
可視波長の光を検出するCognex Vision System Model 3
400のようなシステムである。サーボ機構１０２および
サーボ機構コントローラ１０３は、New England Affili
ated Technologies製のもののようなサーボシステムで
ある。
【００１９】素子がサーボ機構１０２によって合わせら
れると、第１のパターン２０４および第２のパターン２
０６は、図１のシステムの上方から、アーム１０９によ
って指示された観察制御システム１０８によって検出さ
れる。検出される第１のパターン２０４および第２のパ
ターン２０６の一例を図２のＣに示す。観察制御システ
ム１０８は、第１の素子１０４、第２の素子１０６なら
びにそれぞれのパターン２０４および２０６を構成する
材料に応じて、反射画像法または透過画像法のような適
当な技術（後述）によって、第１のパターン２０４およ
び第２のパターン２０６を検出する。素子が合わせられ
ると、観察制御システム１０８は、検出される第１のパ
ターン２０４および第２のパターン２０６を監視し解析
する。
れると、第１のパターン２０４および第２のパターン２
０６は、図１のシステムの上方から、アーム１０９によ
って指示された観察制御システム１０８によって検出さ
れる。検出される第１のパターン２０４および第２のパ
ターン２０６の一例を図２のＣに示す。観察制御システ
ム１０８は、第１の素子１０４、第２の素子１０６なら
びにそれぞれのパターン２０４および２０６を構成する
材料に応じて、反射画像法または透過画像法のような適
当な技術（後述）によって、第１のパターン２０４およ
び第２のパターン２０６を検出する。素子が合わせられ
ると、観察制御システム１０８は、検出される第１のパ
ターン２０４および第２のパターン２０６を監視し解析
する。
【００２０】検出されたパターンの解析は、第１のパタ
ーン２０４の各要素２０５−Ｉおよび第２のパターン２
０６の各要素２０７−Ｊごとに、それぞれの要素の中心
の位置に関する量の測定に基づいて行われる。要素の重
心は、その要素のすべての点の座標の平均値を座標とす
る点である。注意すべき点であるが、第１のパターン２
０４の各要素２０５−Ｉおよび第２のパターン２０６の
各要素２０７−Ｊは平面領域である。パターン内の要素
のような平面領域の場合、重心の位置は、次式で与えら
れる座標対（ｘ’，ｙ’）によって与えられる。
ーン２０４の各要素２０５−Ｉおよび第２のパターン２
０６の各要素２０７−Ｊごとに、それぞれの要素の中心
の位置に関する量の測定に基づいて行われる。要素の重
心は、その要素のすべての点の座標の平均値を座標とす
る点である。注意すべき点であるが、第１のパターン２
０４の各要素２０５−Ｉおよび第２のパターン２０６の
各要素２０７−Ｊは平面領域である。パターン内の要素
のような平面領域の場合、重心の位置は、次式で与えら
れる座標対（ｘ’，ｙ’）によって与えられる。
【数１】 ただし、Ａは要素の面積であり、ｄＳは要素の無限小部
分の面積である。こうして、座標対（ｘk,l，ｙk,l）
が、ｋ番目のパターン内のｌ番目の要素の位置を示すた
めに用いられる。重心は、解析的にまたは数値的に求め
られる。
分の面積である。こうして、座標対（ｘk,l，ｙk,l）
が、ｋ番目のパターン内のｌ番目の要素の位置を示すた
めに用いられる。重心は、解析的にまたは数値的に求め
られる。
【００２１】第１のパターン２０４の要素２０５−Ｉの
重心の位置に関する量に基づいて、第１のパターンの中
心の位置に関する量が決定される。特に、第１のパター
ン２０４の中心は、座標対（ｘl,c，ｙl,c）によって与
えられる。ただし、ｘl,cは、第１のパターンの要素２
０５−Ｉの重心のｘ座標の値であり、ｙl,cは、第１の
パターンの要素２０５−Ｉの重心のｙ座標の値である。
同様に、第２のパターン２０６の中心の位置に関する量
も決定することができる。
重心の位置に関する量に基づいて、第１のパターンの中
心の位置に関する量が決定される。特に、第１のパター
ン２０４の中心は、座標対（ｘl,c，ｙl,c）によって与
えられる。ただし、ｘl,cは、第１のパターンの要素２
０５−Ｉの重心のｘ座標の値であり、ｙl,cは、第１の
パターンの要素２０５−Ｉの重心のｙ座標の値である。
同様に、第２のパターン２０６の中心の位置に関する量
も決定することができる。
【００２２】パターンの中心の位置に関する量に基づい
て、観察制御システム１０８は、サーボ機構コントロー
ラ１０３によって第１の素子１０４の位置を制御するた
めの信号を生成する。この信号に応答して、サーボ機構
コントローラ１０３は、サーボ機構１０２を、パターン
の中心間のアラインメントのずれを縮小するように移動
させる。
て、観察制御システム１０８は、サーボ機構コントロー
ラ１０３によって第１の素子１０４の位置を制御するた
めの信号を生成する。この信号に応答して、サーボ機構
コントローラ１０３は、サーボ機構１０２を、パターン
の中心間のアラインメントのずれを縮小するように移動
させる。
【００２３】図１のシステムは、図４に示したようにし
て、素子のアラインメントを測定し、素子のアラインメ
ントを制御する信号を生成する以下のステップを実行す
る。ステップ３１０で、観察制御システム１０８は、ま
ず、図２のＤのような第１のパターン２０４および第２
のパターン２０６を検出する。θ軸という軸は、座標系
２２０によって定義される平面に垂直な軸である。θ軸
は、素子間の回転調整を行うときの回転軸である。
て、素子のアラインメントを測定し、素子のアラインメ
ントを制御する信号を生成する以下のステップを実行す
る。ステップ３１０で、観察制御システム１０８は、ま
ず、図２のＤのような第１のパターン２０４および第２
のパターン２０６を検出する。θ軸という軸は、座標系
２２０によって定義される平面に垂直な軸である。θ軸
は、素子間の回転調整を行うときの回転軸である。
【００２４】ステップ３１５で、観察制御システム１０
８は、各パターン２０４の要素ごとに、その要素の重心
の位置に関する量を測定する。ステップ３１５では、各
パターンの中心の位置に関する量も（各パターンの要素
の重心の位置に関する量に基づいて）決定される。図２
のＤを参照すると、第１のパターン２０４の中心は、位
置２１０を指定する座標に位置する。直観的には、第１
のパターン２０４は対称であるため、第１のパターン２
０４の中心は、４個の円の間、すなわち位置２１０に位
置する。第２のパターン２０６の中心は位置２２０に位
置する。
８は、各パターン２０４の要素ごとに、その要素の重心
の位置に関する量を測定する。ステップ３１５では、各
パターンの中心の位置に関する量も（各パターンの要素
の重心の位置に関する量に基づいて）決定される。図２
のＤを参照すると、第１のパターン２０４の中心は、位
置２１０を指定する座標に位置する。直観的には、第１
のパターン２０４は対称であるため、第１のパターン２
０４の中心は、４個の円の間、すなわち位置２１０に位
置する。第２のパターン２０６の中心は位置２２０に位
置する。
【００２５】ステップ３２０で、パターンの中心の位置
に関する量が観察制御システム１０８によって解析さ
れ、ｘおよびｙ方向のアラインメントのずれを決定ある
いは測定することによってアラインメントが決定され
る。位置２１０と２２０の間のアラインメントのずれの
距離は、それぞれｘおよびｙ方向での位置２１０と２２
０の間の差を表すΔｘおよびΔｙの関数として決定され
る。こうして、パターンの中心の位置に関する量（すな
わち、ステップ３２０の出力）は、第１の素子１０４と
第２の素子１０６の間の中心のアラインメントのずれを
決定するために（ずれの尺度として）用いられる。例え
ば、パターンの中心の位置に関する量の差は、ずれを決
定するために用いられる。
に関する量が観察制御システム１０８によって解析さ
れ、ｘおよびｙ方向のアラインメントのずれを決定ある
いは測定することによってアラインメントが決定され
る。位置２１０と２２０の間のアラインメントのずれの
距離は、それぞれｘおよびｙ方向での位置２１０と２２
０の間の差を表すΔｘおよびΔｙの関数として決定され
る。こうして、パターンの中心の位置に関する量（すな
わち、ステップ３２０の出力）は、第１の素子１０４と
第２の素子１０６の間の中心のアラインメントのずれを
決定するために（ずれの尺度として）用いられる。例え
ば、パターンの中心の位置に関する量の差は、ずれを決
定するために用いられる。
【００２６】θ方向のアラインメントのずれΔθは、一
方の直線が第２のパターン２０６の２つの要素を通るよ
うな２本の直線の交わりによって形成される角に基づい
て計算される。例えば、図２のＤに示したように、Δθ
は、第１の直線２６０と第２の直線２７０の交わりによ
って形成される鋭角である。ただし、第１の直線２６０
は第１のパターン２０４の２つの要素を結び、第２の直
線２７０は第２のパターン２０６の２つの要素を結ぶ。
第１の直線２６０は、要素２０５−４と２０５−２を結
び、第２の直線２７０は、第２のパターン２０６の２つ
の要素２０７−１と２０７−２を結び、Δθは図示のと
おりである。これらの直線が通る要素は、両方の直線が
なるべく垂直（すなわち、座標系２２０では９０°）ま
たは水平（すなわち、座標系２２０では０°）に近くな
るように選択される。図２のＤは、これらの直線がなる
べく水平になるような場合を例示している。交差する直
線を定義するように別の要素を選択することも可能であ
り、その場合はそれに応じてΔθも定義される。あるい
は、Δθは、図３に示したように計算することも可能で
ある。図３は、素子のアラインメントを例示している。
第１のパターン２０４のようなそれぞれのパターンが、
素子のうちの１つに適用される。第１のパターン２０４
のようなそれぞれのパターンは、距離Ｄだけ離れた２つ
の異なる位置で素子のうちの１つに適用される。素子ご
とに、各位置においてそれぞれのパターンの中心（図３
の点２８１および２８２）が決定され、それらの中心を
結ぶ直線２８３が決定される。θ方向のずれは、直線２
８３と２９３の間の角となる。長い距離Ｄにわたる測定
により、この代替法では精度が向上する。
方の直線が第２のパターン２０６の２つの要素を通るよ
うな２本の直線の交わりによって形成される角に基づい
て計算される。例えば、図２のＤに示したように、Δθ
は、第１の直線２６０と第２の直線２７０の交わりによ
って形成される鋭角である。ただし、第１の直線２６０
は第１のパターン２０４の２つの要素を結び、第２の直
線２７０は第２のパターン２０６の２つの要素を結ぶ。
第１の直線２６０は、要素２０５−４と２０５−２を結
び、第２の直線２７０は、第２のパターン２０６の２つ
の要素２０７−１と２０７−２を結び、Δθは図示のと
おりである。これらの直線が通る要素は、両方の直線が
なるべく垂直（すなわち、座標系２２０では９０°）ま
たは水平（すなわち、座標系２２０では０°）に近くな
るように選択される。図２のＤは、これらの直線がなる
べく水平になるような場合を例示している。交差する直
線を定義するように別の要素を選択することも可能であ
り、その場合はそれに応じてΔθも定義される。あるい
は、Δθは、図３に示したように計算することも可能で
ある。図３は、素子のアラインメントを例示している。
第１のパターン２０４のようなそれぞれのパターンが、
素子のうちの１つに適用される。第１のパターン２０４
のようなそれぞれのパターンは、距離Ｄだけ離れた２つ
の異なる位置で素子のうちの１つに適用される。素子ご
とに、各位置においてそれぞれのパターンの中心（図３
の点２８１および２８２）が決定され、それらの中心を
結ぶ直線２８３が決定される。θ方向のずれは、直線２
８３と２９３の間の角となる。長い距離Ｄにわたる測定
により、この代替法では精度が向上する。
【００２７】ステップ３２０で測定あるいは決定された
ずれに基づいて、観察制御システムは次にステップ３３
０で信号を生成してサーボ機構コントローラ１０３に送
り、サーボ機構コントローラ１０３は、位置２１０と２
２０の間の距離を縮小するように、サーボ機構１０２を
ｘ、ｙおよびθ方向に調整する。この信号は、素子が整
合するまで、必要に応じて反復される（ステップ３４
０）。ステップ３４５で、本発明の方法は、ずれが指定
された許容誤差内にあるかどうかを判断し、それによ
り、素子の満足なアラインメントを示す。例えば、図２
のＣの第１のパターン２０４および第２のパターンの位
置は、指定された許容誤差以内のアラインメントを示
す。なぜならば、点２２９および２３０に位置するパタ
ーンの中心は、図２のＣに示されているように各方向に
対して指定された許容誤差（ｔx，ｔy，ｔθ）以内にあ
るためである。ずれが、指定された許容誤差の外にある
場合、その素子は、例えば、廃棄される（ステップ３４
７）か、または、その素子は分離され、ずれが許容誤差
以内に入るかまたは素子を整合させる試行回数が特定の
値を超えるまで、プロセスが反復される。
ずれに基づいて、観察制御システムは次にステップ３３
０で信号を生成してサーボ機構コントローラ１０３に送
り、サーボ機構コントローラ１０３は、位置２１０と２
２０の間の距離を縮小するように、サーボ機構１０２を
ｘ、ｙおよびθ方向に調整する。この信号は、素子が整
合するまで、必要に応じて反復される（ステップ３４
０）。ステップ３４５で、本発明の方法は、ずれが指定
された許容誤差内にあるかどうかを判断し、それによ
り、素子の満足なアラインメントを示す。例えば、図２
のＣの第１のパターン２０４および第２のパターンの位
置は、指定された許容誤差以内のアラインメントを示
す。なぜならば、点２２９および２３０に位置するパタ
ーンの中心は、図２のＣに示されているように各方向に
対して指定された許容誤差（ｔx，ｔy，ｔθ）以内にあ
るためである。ずれが、指定された許容誤差の外にある
場合、その素子は、例えば、廃棄される（ステップ３４
７）か、または、その素子は分離され、ずれが許容誤差
以内に入るかまたは素子を整合させる試行回数が特定の
値を超えるまで、プロセスが反復される。
【００２８】このように、本発明の装置および方法は、
整合させる各素子に適用されるそれぞれのパターンを用
いて素子を整合させるために使用可能である。本発明の
方法および装置を用いて、整合させる各素子に適用され
るそれぞれのパターンを使用して、素子（接合していて
も離れていても良い）間のアラインメントを測定するこ
とが可能である。各パターンの中心の位置に関する量が
求められる。素子のアラインメントは、それぞれのパタ
ーンの中心の位置に関する量の関数として制御される。
このように、本発明の方法および装置は、正確かつ効率
的に、素子を整合させ、素子のアラインメントを測定
し、人間の目や素子の構造とは独立に素子のアラインメ
ントを測定することができる。
整合させる各素子に適用されるそれぞれのパターンを用
いて素子を整合させるために使用可能である。本発明の
方法および装置を用いて、整合させる各素子に適用され
るそれぞれのパターンを使用して、素子（接合していて
も離れていても良い）間のアラインメントを測定するこ
とが可能である。各パターンの中心の位置に関する量が
求められる。素子のアラインメントは、それぞれのパタ
ーンの中心の位置に関する量の関数として制御される。
このように、本発明の方法および装置は、正確かつ効率
的に、素子を整合させ、素子のアラインメントを測定
し、人間の目や素子の構造とは独立に素子のアラインメ
ントを測定することができる。
【００２９】第１の素子１０４および第２の素子１０６
は、ステップ３５０で、例えばプラットフォーム１１０
のヒータを起動して素子間の表面上の材料（例えばはん
だ）を溶融させてから、ヒータを停止させて固化させる
ことによって、互いに接着あるいは結合される。結合
後、ステップ３１０〜３３０を繰り返して、結合した素
子のアラインメントを測定することも可能である。
は、ステップ３５０で、例えばプラットフォーム１１０
のヒータを起動して素子間の表面上の材料（例えばはん
だ）を溶融させてから、ヒータを停止させて固化させる
ことによって、互いに接着あるいは結合される。結合
後、ステップ３１０〜３３０を繰り返して、結合した素
子のアラインメントを測定することも可能である。
【００３０】上記のように、観察制御システム１０８
は、反射画像法または透過画像法を用いる。観察制御シ
ステム１０８が指定された波長の光を放射すると仮定す
る。その場合、素子およびパターンを構成する材料は、
その材料に応じて、さまざまな程度に、観察制御システ
ム１０８から入射する光を反射、透過（すなわち、その
光に対して透明）または吸収（すなわち、その光に対し
て不透明）する。例えば、第１の素子１０４が観察制御
システム１０８によって放射される光に対して透明な材
料からなり、第２の素子１０６が不透明または反射性の
材料からなり、第１および第２のパターンの要素が反射
性または不透明な材料からなる場合、反射画像法が有用
となる。このような場合、観察制御システム１０８から
放射される光は、第１の素子１０４と第２の素子の界面
で反射されて、観察制御システム１０８内に位置する検
出器に戻り、検出されるパターンは解析に利用可能とな
る。あるいは、第１の素子１０４が透明な材料からな
り、第２の素子１０６が透明な材料からなり、第１およ
び第２のパターンの要素が不透明または反射性の材料か
らなる場合、透過画像法を使用することもできる。この
ような場合、観察制御システム１０８によって放射され
る光は、第１の素子１０４および第２の素子１０６の両
方を透過し、第２の素子１０６の下に位置する検出器で
受光され、この検出器は、検出したパターンを表す信号
を、解析のために観察制御システム１０８へ送ることに
なる。注意すべき点であるが、このような透過画像方式
では、観察システムおよび検出器の位置は、当該方式に
影響を及ぼさずに、互いに入れ換えることも可能であ
る。
は、反射画像法または透過画像法を用いる。観察制御シ
ステム１０８が指定された波長の光を放射すると仮定す
る。その場合、素子およびパターンを構成する材料は、
その材料に応じて、さまざまな程度に、観察制御システ
ム１０８から入射する光を反射、透過（すなわち、その
光に対して透明）または吸収（すなわち、その光に対し
て不透明）する。例えば、第１の素子１０４が観察制御
システム１０８によって放射される光に対して透明な材
料からなり、第２の素子１０６が不透明または反射性の
材料からなり、第１および第２のパターンの要素が反射
性または不透明な材料からなる場合、反射画像法が有用
となる。このような場合、観察制御システム１０８から
放射される光は、第１の素子１０４と第２の素子の界面
で反射されて、観察制御システム１０８内に位置する検
出器に戻り、検出されるパターンは解析に利用可能とな
る。あるいは、第１の素子１０４が透明な材料からな
り、第２の素子１０６が透明な材料からなり、第１およ
び第２のパターンの要素が不透明または反射性の材料か
らなる場合、透過画像法を使用することもできる。この
ような場合、観察制御システム１０８によって放射され
る光は、第１の素子１０４および第２の素子１０６の両
方を透過し、第２の素子１０６の下に位置する検出器で
受光され、この検出器は、検出したパターンを表す信号
を、解析のために観察制御システム１０８へ送ることに
なる。注意すべき点であるが、このような透過画像方式
では、観察システムおよび検出器の位置は、当該方式に
影響を及ぼさずに、互いに入れ換えることも可能であ
る。
【００３１】それぞれの素子に適用すべきパターンを選
択する際に、必要なことは、観察制御システムがそれぞ
れのパターンを互いに区別することができることだけで
ある。パターンは、例えば、以下のもののうちの１つま
たはそれ以上のものに基づいて、区別することが可能で
ある（すなわち、与えられたパターンのすべての要素は
識別され、パターンの中心は識別された要素から決定さ
れる）。 ・各パターン内の要素の形状（例えば、円、正方形）。 ・各パターン内の要素の配列（例えば、ダイヤモンド、
正方形）。 ・各パターンの要素間の間隔。 ・パターンの要素のサイズ（例えば、同じ形状の要素が
複数のパターンで用いられる場合）。
択する際に、必要なことは、観察制御システムがそれぞ
れのパターンを互いに区別することができることだけで
ある。パターンは、例えば、以下のもののうちの１つま
たはそれ以上のものに基づいて、区別することが可能で
ある（すなわち、与えられたパターンのすべての要素は
識別され、パターンの中心は識別された要素から決定さ
れる）。 ・各パターン内の要素の形状（例えば、円、正方形）。 ・各パターン内の要素の配列（例えば、ダイヤモンド、
正方形）。 ・各パターンの要素間の間隔。 ・パターンの要素のサイズ（例えば、同じ形状の要素が
複数のパターンで用いられる場合）。
【００３２】注意すべき点であるが、パターンは、パタ
ーンの要素を構成する材料に基づいて区別することも可
能である。例えば、２つのパターンは形状および配列が
同一であるが、各パターンの要素は異なる材料からなる
場合、それらの材料の性質を用いて２つのパターンを区
別することが可能である。特に、ある与えられた波長の
光がパターンを検出するために観察システムによって使
用される場合、各パターンの異なる材料は、光の反射の
しかたが異なり、それにより、各材料からの検出器で受
光する光の強度が異なることになる。この異なる強度レ
ベルを用いて、２つのパターンのそれぞれに属する要素
を識別することが可能となる。
ーンの要素を構成する材料に基づいて区別することも可
能である。例えば、２つのパターンは形状および配列が
同一であるが、各パターンの要素は異なる材料からなる
場合、それらの材料の性質を用いて２つのパターンを区
別することが可能である。特に、ある与えられた波長の
光がパターンを検出するために観察システムによって使
用される場合、各パターンの異なる材料は、光の反射の
しかたが異なり、それにより、各材料からの検出器で受
光する光の強度が異なることになる。この異なる強度レ
ベルを用いて、２つのパターンのそれぞれに属する要素
を識別することが可能となる。
【００３３】以上、本発明の方法および装置について、
集積回路産業で用いられる素子のアラインメントに関し
て説明したが、当業者には認識されるように、本発明の
技術は、集積回路産業で一般に用いられる素子のサイズ
より大きいサイズの部品にも適用可能である。さらに、
本発明の方法、装置および当該方法によって製造される
製品を、３つ以上の素子に拡張することも可能である。
それには、３つのパターン（素子ごとに１個ずつ）を使
用し、各パターンの中心の位置に関する量を決定し、そ
の中心の位置に基づいて、各素子の位置を他の素子に対
して調整すればよい。
集積回路産業で用いられる素子のアラインメントに関し
て説明したが、当業者には認識されるように、本発明の
技術は、集積回路産業で一般に用いられる素子のサイズ
より大きいサイズの部品にも適用可能である。さらに、
本発明の方法、装置および当該方法によって製造される
製品を、３つ以上の素子に拡張することも可能である。
それには、３つのパターン（素子ごとに１個ずつ）を使
用し、各パターンの中心の位置に関する量を決定し、そ
の中心の位置に基づいて、各素子の位置を他の素子に対
して調整すればよい。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、正
確かつ効率的に、素子を整合させ、素子のアラインメン
トを測定し、人間の目や素子の構造とは独立に素子のア
ラインメントを測定することができる。
確かつ効率的に、素子を整合させ、素子のアラインメン
トを測定し、人間の目や素子の構造とは独立に素子のア
ラインメントを測定することができる。
【図１】本発明の装置の実施例および本発明の方法が実
施されるシステムの図である。
施されるシステムの図である。
【図２】Ａは、第１のパターンの構造の図であり、Ｂ
は、第２のパターンの構造の図であり、Ｃは、第１のパ
ターンおよび第２のパターンの重ね合わせの図であり、
Ｄは回転ずれを測定するのに有用なもう１つの重ね合わ
せの図である。
は、第２のパターンの構造の図であり、Ｃは、第１のパ
ターンおよび第２のパターンの重ね合わせの図であり、
Ｄは回転ずれを測定するのに有用なもう１つの重ね合わ
せの図である。
【図３】素子のアラインメントを例示する図である。
【図４】素子を整合させそのアラインメントを測定する
本発明の方法のステップの流れ図である。
本発明の方法のステップの流れ図である。
１０１ 座標系 １０２ サーボ機構 １０３ サーボ機構コントローラ １０４ 第１の素子 １０５ コントローラ支持材 １０６ 第２の素子 １０８ 観察制御システム １０９ アーム １１０ プラットフォーム １１２ 信号路 ２０１ 座標系 ２０４ 第１のパターン ２０５ 第１要素 ２０６ 第２のパターン ２０７ 第２要素 ２２０ 座標系 ２６０ 第１の直線 ２７０ 第２の直線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (12)
- 【請求項１】 第１要素の集合からなる第１のパターン
によって特徴づけられる第１の素子と、第２要素の集合
からなる第２のパターンによって特徴づけられる第２の
素子のアラインメントのずれを測定する方法において、 前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを検出す
るステップと、 前記第１要素の集合における各第１要素ごとに、該第１
要素の重心の位置に関する量を決定し、前記第２要素の
集合における各第２要素ごとに、該第２要素の重心の位
置に関する量を決定するステップと、 前記第１要素の重心の位置に関する量に基づいて前記第
１のパターンの中心の位置に関する量を決定し、前記第
２要素の重心の位置に関する量に基づいて前記第２のパ
ターンの中心の位置に関する量を決定するステップと、 前記第１のパターンの中心の位置に関する量および前記
第２のパターンの中心の位置に関する量に基づいて、前
記第１の素子と前記第２の素子のアラインメントのずれ
に関する量を決定するステップと、 前記ずれに関する量の関数として信号を生成するステッ
プとからなることを特徴とする素子のアラインメント測
定方法。 - 【請求項２】 前記信号に基づいて前記第２の素子に対
する前記第１の素子の位置を調整するステップをさらに
有することを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記アラインメントのずれは、前記第１
要素の集合のすべての第１要素を通る平面に平行な平面
内にあることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記アラインメントのずれは、前記平行
な平面に垂直な軸の周りに関して決定されることを特徴
とする請求項１の方法。 - 【請求項５】 前記第１の素子と前記第２の素子を結合
するステップをさらに有することを特徴とする請求項１
の方法。 - 【請求項６】 第１要素の集合からなる第１のパターン
によって特徴づけられる第１の素子と、第２要素の集合
からなる第２のパターンによって特徴づけられる第２の
素子とからなる製品の製造方法において、 前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを検出す
るステップと、 前記第１要素の集合における各第１要素ごとに、該第１
要素の重心の位置に関する量を決定し、前記第２要素の
集合における各第２要素ごとに、該第２要素の重心の位
置に関する量を決定するステップと、 前記第１要素の重心の位置に関する量に基づいて前記第
１のパターンの中心の位置に関する量を決定し、前記第
２要素の重心の位置に関する量に基づいて前記第２のパ
ターンの中心の位置に関する量を決定するステップと、 前記第１のパターンの中心の位置に関する量および前記
第２のパターンの中心の位置に関する量に基づいて、前
記第１の素子と前記第２の素子のアラインメントのずれ
に関する量を決定するステップと、 前記ずれに関する量の関数として信号を生成するステッ
プと、 前記信号に基づいて前記第２の素子に対する前記第１の
素子の位置を調整するステップと、 前記第１の素子と前記第２の素子を結合するステップと
からなることを特徴とする、２つの素子からなる製品の
製造方法。 - 【請求項７】 前記アラインメントのずれは、前記第１
要素の集合のすべての第１要素を通る平面に平行な平面
内にあるとともに、前記平行な平面に垂直な軸の周りに
関して決定されることを特徴とする請求項６の方法。 - 【請求項８】 第１要素の集合からなる第１のパターン
によって特徴づけられる第１の素子と、第２要素の集合
からなる第２のパターンによって特徴づけられる第２の
素子のアラインメントのずれを測定する装置において、 前記第１のパターンおよび前記第２のパターンの像を受
け取る検出器と、 前記第１要素の重心の位置に関する量に基づいて前記第
１のパターンの中心の位置に関する量を決定し、前記第
２要素の重心の位置に関する量に基づいて前記第２のパ
ターンの中心の位置に関する量を決定し、前記第１要素
の重心の位置に関する量に基づいて前記第１のパターン
の中心の位置に関する量を決定し、前記第２要素の重心
の位置に関する量に基づいて前記第２のパターンの中心
の位置に関する量を決定し、前記第１のパターンの中心
の位置に関する量および前記第２のパターンの中心の位
置に関する量に基づいて、前記第１の素子と前記第２の
素子のアラインメントのずれに関する量を決定し、前記
ずれに関する量の関数として信号を生成する観察システ
ムとからなることを特徴とする、素子のアラインメント
測定装置。 - 【請求項９】 前記信号に基づいて前記第２の素子に対
する前記第１の素子の位置を調整するコントローラをさ
らに有することを特徴とする請求項８の装置。 - 【請求項１０】 前記第１の素子と前記第２の素子を結
合するヒータをさらに有することを特徴とする請求項８
の装置。 - 【請求項１１】 前記像は透過画像法によって生成され
ることを特徴とする請求項８の装置。 - 【請求項１２】 前記像は反射画像法によって生成され
ることを特徴とする請求項８の装置。
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