JPS63271618A - 位置合せマ−クおよび位置合せ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は位置合ゼマークおよび位置合せ方法に関し、特
に微細回路用のレーザトリマやリペアなどのレーザ加工
装置および露光装置において被加工物を所定位置に合せ
るための位置合せマークおよび位置合せ方法に関する。

従来技術 従来、この種の位置合せ方法では、レーデビームを基板
上に集光して位置合せマークに対して２次元的または１
次元的にレーザビームを走査し、これにより基板から反
射される反射光または回折光（以下反射光および回折光
を信号光とする）の強度分布から位置合せマークの位置
を求める方式が主流となっている。

この位置合せ方法で最も重要な点は、位置合せマークか
らの信号光と他のパターンからの信号光とをいかにして
分離するかということにある。この点を解決するために
、位置合せマークからの信号光の空間分布と他のパター
ンとが異なるようにしたり、回折格子状の周期構造を持
つパターンを使用して位置合せマークからの信号光の強
度を強くしたりするなどの工夫が行われている。

一方、信号光の検出方法に関しても、レーザビームを位
置合せの方向にｍａ回定走査、信号光を積分したり、信
号光の走査周期成分などの特定の周波数成分の強度変化
を検出して位置合せ精度を上げるなどの工夫゛が行われ
ている。

このような従来の位置合せ方法では、他のパターンとは
異なる空間分布の回折光を得られるようにした位置合せ
マークを使用した場合でも、複雑なパターンを持つ回路
部からの信号光が大きく、良好な位置合せを行うことが
できないことがある。

これはウェハなと回路基板の表面状態や膜の種類、ある
いはゴミなどにより影響を受けるからであり、また、位
置合せ方向にレーザビームを走査した場合には回路パタ
ーン部を走査することが多いためである。すなわち、位
置合せマークからの回折光を空間的に分離し、検出され
た信号光の強さで位置合せマークの位置を検出するため
、回路パターンからの回折光が検出器位置に返ってきた
場合にはこの位置合せマークを識別することができない
という欠点がある。さらに、これらの方法を用いてレー
ザ加工装置などを全自動で動作させると、ミスアライメ
ントが発生し、レーザ加工装置全体のスルーブツトの低
下が生じやすいという欠点がある。

ユ」Ｊとｌ仰 本発明は上記のような従来のものの欠点を除去すべくな
されたもので、安定的に、かつ高精度の位置合せを実現
し、識別を容易に行うことができ、レーザ加工装置全体
のスループットを向上させることができる位置合せマー
クおよびそれを用いた位置合せ方法の提供を目的とする
。

１旦立且羞 本発明の位置合せマークは、位置合せ方向と直交する方
向に伸びた基準線に接して等間隔に設けられた複数のマ
ーク要素からなる第１のマーク要素列と、前記基準線に
接して等間隔に設けられ、かつ前記基準線を対象軸とし
て前記第１のマーク要素列と非対象に設けられた第２の
マーク要素列とからなることを特徴とする。

本発明の位置合せ方法は、位置合せ方向と直交する方向
に伸びた基準線に接して等間隔に設けられた複数のマー
ク要素からなる第１のマーク要素列と、前記基準線に接
して等間隔に設けられ、かつ前記基準線を対象軸として
前記第１のマーク要素列と非対象に設けられた第２のマ
ーク要素列とからなる位置合せマークと、前記位置合せ
マークの配列方向に走査光を照射する照射手段と、前記
照射手段により照射された前記走査光による前記位置合
せマークからの反射光の強度変化から前記位置合せマー
クの前記基準線を検出する検出手段とを設け、前記検出
手段の検出結果に応じて被加工物の位置合せを行うよう
にしたことを特徴とする。

実施例 次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図である。

図において、本発明の一実施例による位置合せ装置は、
レーザビームを出射するレーザ発振器１と、レーザビー
ムをＸＹステージ７に搭載された回路基板Ｂ上で走査さ
せるＡ　Ｏ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ／　０ｐｔｉｃ）偏向器
２と、ミラー３と、レーザビームを回路基板８上に集光
する集光レンズ４と、回路基板８上の位置合せマーク９
からの信号光（反射光および回折光）を検出する検出器
５と、検出器５からの信号により回路基板８上からの信
号光の強度変化を検出する検出回路６とにより構成され
ている。

レーザ発振器１から出射されたレーザビームは、ＡＯ偏
向器２で偏向された後、ミラー３で集光レンズ４に導か
れ、回路基板８上にレーザスポットとして集光される。

このとき、ＡＯｌａ向器２向側動を周期的信号により行
えば、レーザスポットを一方向に等速走査することがで
きる。

このレーザスポットのレーザスポットサイズは回路基板
８（ウェハなどのＩＣ基板）に対しては１０ｍφ程度で
、回路基板８上の位置合せマーク９を構成するマーク要
素は２Ｏｔｔｔｕ口程度のサイズが一般的である。

このレーザスポットをΔ０偏向器２で回路基板８上を走
査させながら、回路基板８を搭載したＸＹステージ７を
位置合せ方向に移動させ、その回路基板８からの信号光
を検出する検出器５からの検出信号を検出回路６で調べ
ることにより回路基板８の位置合せを行うことができる
。

第２図は第１図の検出回路６の詳細な構成を示すブロッ
ク図である。図において、本発明の一実施例による検出
回路６は、位置合せマーク９の配列と走査周期とから決
定される周波数成分だけを通過させるバンドパスフィル
タ６１と、バンドパスフィルタ６せを通過した信号め実
効値（ＲＭＳ＞に応じたＤＣレベル信１号に変換するコ
ンバータ６２と、コンバータ６２から出力されるＤＣレ
ベル信号をディジクル吊に変換するＡ／Ｄ　（アナログ
／ディジクル）コンバータ６３と、このΔ／Ｄコンバー
タ６３からのＸＹステージ７の各位置座標毎のディジタ
ル毎をストアするコンピュータ制御回路６４と、プログ
ラマブル発振器６５と、位置合せマーク９の配列周期に
合せてプログラマブル発振器６５の発振周期をセットし
、△Ｏ偏向器２を駆動するドライバ６６とにより構成さ
れている。

ここで、位置合せマーク９のマーク要素間隔（配列周期
）をＬとし、集光レンズ４を焦点距離ｆのｆθレンズと
し、バンドパスフィルタ６１の中心周波数をＦとすると
、ＡＯＧ向器２による偏向角速度ωは、 ω−Ｆ　ｆ／Ｌ となるように設定すればよい。

第３図は第１図の回路基板８のスクライブライン９０上
の位置合せマーク９の拡大図である。図において、本発
明の一実施例による位置合せマーク９は、マーク要素９
１−１〜９１−４が基準線９３に接し、かつこの基準線
の一方の側（図では左側）において等間隔で配置された
マーク要素列９１と、基準線９３の他方の側（図では右
側）においてマーク要素９２−１〜９２−４が基準線９
３に接して答間隔で配置され、マーク要素９せを走査し
て得られる信号光による位置検出信号が１８０°位相が
シフトされるようにマーク要素列９１とずらして配置さ
れたマーク要素列９２とから構成されている。この構成
において、各マーク要素９１−１〜９１−４．９２−１
〜９２−４１！Ｉの間隔がマーク要素列９１．９２夫々
の配列周期Ｃを示している。

また、位置合せマーク９は回路基板８のスクライブライ
ン９０上のように、他の回路パターンがない部分に設け
られており、位置合せ方向Ａと直交する方向に設けられ
た基準線９３に接して各マーク要素９１−１〜９１−４
．９２−１〜９２−４が配列されている。この基準線９
３の設置方向はレーザビームの走査方向日と同方向であ
る。

ざらに、この位置合せマーク９をレーザビームで走査す
ることにより得られる信号光の間隔は、すなわち、位置
合せマーク９を構成するマーク要素９１−１〜９１−４
．９２−１〜９２−４の配列周期Ｃにより決定される位
置検出信号の周期は、位置合せマーク９の近傍の回路パ
ターンをレーザビームで走査したときに得られる周期と
は異なるように設定することができる。

レーザビームの位置合せマーク９の配列方向への走査に
より（ｑられる信号光は検出器５で検出信号に変換され
、この検出信号のうち位置合せマーク９の配列にあった
信号出力のみがバンドパスフィルタ６１により取出され
る。

第４図（ａ）〜（ｄ）は位置合せマーク９に沿ってレー
ザビームを等速走査した場合を示す図、第４図（ｅ）〜
（ｈ）は位置合せマーク９に沿ってレーザビームを等速
走査した場合の検出器５の検出出力の強度変化を示す図
である。第４図（ｅ）〜（ｈ）は第４図（ａ）〜（ｄ）
に夫々対応している。すなわち、第４図＜ａ＞では位置
合せマーク９にレーザビームが照射されていないので、
第４図（ｅ）に示すように、検出器５での検出信号はほ
ぼＯである。第４図（ｂ）では位置合せマーク９のマー
ク要素列９２上にレーザビームが照射されるので、第４
図（ｆ）に示すような検出器５からの検出信号が得られ
る。第４図（Ｃ）では位置合せマーク９の基準線９３上
にレーザビームが照射されるので、第４図（Ｑ）に示す
ように、検出器５での検出信号はほぼＯである。第４図
（ｄ）では位置合せマーク９のマーク要素列９１上にレ
ーザビームが照射されるので、第４図（ｈ）に示すよう
な検出器５からの検出信号が得られ、この検出信号は第
４図（ｆ）に示すような検出器５からの検出信号と１８
０°位相が変化している。したがって、検出−器５から
の検出信号の振幅変化を調べることにより、さらには位
相変化を調べることにより、安定して、かつ高精度の位
置合せを行うことが可能となる。

第５図は第２図のコンバータ６２の出力信号を示す図で
ある。図におけるコンバータ６２の出力信号の変化は、
ＸＹステージ７の位置合せ方向へへの移動に伴うコンバ
ータ６２への入力の第４図（ａ）から第４図（ｄ）への
変化を示している≦すなわら、第５図におけるａ〜ｄは
第４図（ａ）〜（ｄ）に対応している。

第４図（Ｃ）のように、レーザビームの走査が位置合せ
マーク９の基準６９３上で行われると、コンバータ６２
の出力信号の信号強度は極小値を示す。したがって、コ
ンピュータ制御部６４で得られたデータから極小値に対
応するＸＹステージ７の座標をみつけることにより、正
確な位置合せが可能となる。

また、このときの極小値はレーザビームの走査方向Ｂと
、位置合せマーク９の基準線９３との平行度がよいほど
小さくなるので、予め一定の平行度内に入るよう回路基
板８をプリアラインしておく必要がある。

第６図は本発明の他の実施例を示す構成図である。図に
おいて、本発明の他の実施例による位置合せ装置は、レ
ーザビームをＸＹステージ７に搭載された回路基板８上
でＸ軸方向とＹ軸方向とに夫々走査させるＸ軸偏向器１
１およびＹ軸偏向器１２と、回路基板８上に設けられた
位置合せマーク１０とを含み、これら以外は本発明の一
実施例と同じ構成である。

第７図は第６図の回路基板８のスクライブライン９０上
の位置合せマーク１０の拡大図である。

位置合せマーク１０は基準線１０３，１０６に夫々接し
て配列されたマーク要素列１０１，１０２，１０４，１
０５により構成されている。

レーザ発振器１から出射されたレーザビームはＸ軸偏向
器１１とＹ＠偏向器１２とによって回路基板８上の位置
合せマーク１０をＸ軸方向およびＹ軸方向に夫々走査す
る。走査により得られる検出信号は本発明の一実施例と
同様であり、その位置合せ動作もまた本発明の一実施例
と同様である。

このＸ軸方向の位置合せとＹ軸方向の位置合せとをＸＹ
ステージ７の移動により夫々行うことにより、一度位置
合せを開始すれば、その位置合せの動作の終了までに２
次元の位置合せを行うことができる。

このように、回路基板Ｂ上に設けられ、位置合せ方向Ａ
と直交する方向に伸びた基準線９３，１０３　、１０６
に接して等間隔に設けられた複数のマーク要素９１−１
〜９１−４からなる第１のマーク要素列９１　、１０１
　、１０４と、基準線９３．１０３　、１０６に接して
等間隔に設けられ、かつ基準線９３，１０３　、１０６
を対条軸として第１のマーク要素列９１゜１０１　、１
０４と夫々非対象に設けられた第２のマーク要素列９２
．１０２　、１０５とからなる位置合せマーク９．１０
と、この位置合せマーク９．１０を位置合せ方向へと直
交する方向にレーザビームを照射し、レーザビームによ
るこの位置合せマーク９．１０からの信号光の強度変化
からこの位置合せマーク９．１０の基準線９３．１０３
　、１０６を夫々検出し、その検出結果に応じて回路基
板８の位置合せを行うようにすることによって、回路基
板８上にある回路パターンのうち少ない回路パターンの
配列周期、あるいは、回路基板８上にある回路パターン
の配列周期にない配列周期を有する位置合せマーク９．
１０を基板品種毎に採用することができる。

また、回路パターンが設けられていないスクライブライ
ンなどに位置合せマーク９，１０を設けることによって
、位置合せマーク９，１０からの信号光のＳ／Ｎ比を高
くすることができる。

さらに、位置合せ方向Ａと直交する方向にレーザビーム
を黒用して位置合せマーク９，１０を走査するため、位
置合せ方向Ａに対してレーザビームの走査方向日は固定
されるので、レーザ走査中心の位置変動が少なく、安定
的に、かつ高精度の位置合せを実現し、識別を容易に行
うことができる。

したがって、変発明の位置合ぜマーク９，１０および位
置合せ方法をレーザ加工装置に用いることによって、レ
ーザ加工装置におけるミスアライメントによるダウンタ
イムをなくすことができ、レーザ加工装置全体のスルー
プットを向上させ、装置の安定動作をはかることができ
る。

１１立鬼１ 以上説明したように本発明によれば、レーザビームによ
り加工される被加工物上に設けられ、位置合せ方向と直
交する方向に伸びた基準線に接して等間隔に設りられた
複数のマーク要素からなる第１のマーク要素列と、基準
線に接して等間隔に設けられ、かつ基準線を対象軸とし
て第１のマーク要素列と非対９に設けられた第２のマー
ク要素列とからなる位置合せマークを設け、この位置合
せマークの配列方向に走査光を照射し、走査光による位
置合せマークからの反射光の強度変化から位置合せマー
クの基準線を検出し、その検出結果に応じて被加工物の
位置合Ｕを行うようにザることによって、安定的に、か
つ高精度の位置合Ｕを実現し、識別を容易に行うことが
でき、レーザ加工装置全体のスルーブツトを向上させる
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図、第２図
は第１図の検出回路の詳細な構成を示すブロック図、第
３図は本発明の一実施例による位置合せマークの拡大図
、第４図（ａ）〜（ｄ）は位置合せマークに沿ってレー
ザビームを等速走査した場合を示す図、第４図（ｅ）〜
（ｈ）は位置合せマークに沿ってレーザビームを等速走
査した場合の検出器の検出出力の強度変化を示す図、第
５図は第２図のコンバータの出力信号を示す図、第６図
は本発明の他の実施例を示す構成図、第７図は本発明の
他の実施例による位置合せマークの拡大図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・レーザ発振器 ２・・・・・・ＡＯ偏向器 ５・・・・・・検出器 ６・・・・・・検出回路 ９．１０・・・・・・位置合せマーク １１・・・・・・Ｘ＠偏向器 １２・・・・・・Ｙ軸偏向器 ９１．９２゜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）位置合せ方向と直交する方向に伸びた基準線に接
   して等間隔に設けられた複数のマーク要素からなる第１
   のマーク要素列と、前記基準線に接して等間隔に設けら
   れ、かつ前記基準線を対象軸として前記第１のマーク要
   素列と非対象に設けられた第２のマーク要素列とからな
   ることを特徴とする位置合せマーク。
2. （２）位置合せ方向と直交する方向に伸びた基準線に接
   して等間隔に設けられた複数のマーク要素からなる第１
   のマーク要素列と、前記基準線に接して等間隔に設けら
   れ、かつ前記基準線を対象軸として前記第１のマーク要
   素列と非対象に設けられた第２のマーク要素列とからな
   る位置合せマークと、前記位置合せマークの配列方向に
   走査光を照射する照射手段と、前記照射手段により照射
   された前記走査光による前記位置合せマークからの反射
   光の強度変化から前記位置合せマークの前記基準線を検
   出する検出手段とを設け、前記検出手段の検出結果に応
   じて被加工物の位置合せを行うようにしたことを特徴と
   する位置合せ方法。