KR101373930B1 - 얼라인먼트 마크의 검출 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

얼라인먼트 현미경의 촬상 소자에 비춰지는 워크 마크의 외양이 다르다고 해도, 워크 마크를 올바르게 검출할 수 있도록 하는 것으로서, 얼라인먼트 현미경(10)을 사용하여, 워크(W)의 표면 화상을 수상(受像)하고, 워크 마크(WAM)로서 등록해야할 외양(형상이나 명암이나 색조)이 다른 복수의 패턴을, 워크 마크(WAM1∼n)로서 제어부(11)의 기억부(11b)에 등록한다. 워크 마크를 검출할 때는, 이 워크 마크(WAM1∼n)를 사용하여, 검색 영역 내의 패턴을 검색하고, 비교·평가부(11c)에서, 등록되어 있는 워크 마크(WAM1∼n)와 검색 영역 내의 패턴을 비교하여 일치도의 스코어를 구하고, 스코어가 예를 들어 일정치를 넘으면, 이 패턴을 워크(W) 상의 워크 마크(WAM)로 판정한다. 이 워크 마크(WAM)를 사용하여 위치 맞춤 제어부(11e)는 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행한다.

Description

얼라인먼트 마크의 검출 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING ALIGNMENT MARK}

본 발명은, 마스크에 형성된 마스크·얼라인먼트 마크(마스크 마크)와, 워크에 형성된 워크·얼라인먼트 마크(워크 마크)를 검출하여, 양자가, 사전에 설정한 위치 관계가 되도록 위치 맞춤하고(얼라인먼트), 마스크를 통해 워크에 광을 조사하는 노광 장치에 있어서, 워크·얼라인먼트 마크를 검출하기 위한 검출 방법 및 검출 장치에 관한 것이다.

반도체소자, 프린트 기판, 액정 기판 등의 패턴을 포토리소그래피에 의해 제조하는 공정에 있어서는, 노광 장치가 사용된다. 노광 장치는, 마스크 패턴을 형성한 마스크와, 그 패턴이 전사되는 워크를 소정의 위치 관계로 위치 맞춤하고, 그 후, 마스크를 통해 노광광을 포함하는 광을 조사한다. 이에 따라, 마스크 패턴이 워크에 전사(노광)된다.

노광 장치에 있어서의 마스크와 워크의 위치 맞춤은, 일반적으로 다음과 같이 하여 행해진다.

마스크에 형성된 마스크 마크와, 워크에 형성된 워크 마크를, 얼라인먼트 현 미경에 의해 검출한다. 검출 데이터를 화상 처리하고, 각각의 위치 좌표를 구하여, 양자의 위치가 미리 설정된 위치 관계가 되도록, 마스크 또는 워크를 이동시켜 행한다. 마스크와 워크는, 평면 내의 2방향(X방향과 Y방향) 및 회전 방향(θ방향)의 위치 맞춤을 행하지 않으면 안된다. 따라서, 마스크 마크와 워크 마크는, 각각 2개소 이상 형성된다.

도 9에, 워크 마크를 검출하는 얼라인먼트 현미경(10)의 개략 구성을 나타낸다. 또한, 상기한 바와 같이, 마스크 마크와 워크 마크는 각각 2개소 이상 형성되어 있고, 따라서, 얼라인먼트 현미경(10)도 그에 따라 2개소 이상 설치되는데, 동 도면에서는, 1개(1개소)만 나타내고 있다. 얼라인먼트 현미경(10)은, 하프 미러(10a), 렌즈(L1, L2)와 CCD 카메라(10b)로 구성되어 있다.

11은 화상 처리 등을 행하는 제어부, 12는 모니터, W는 워크 마크(WAM)가 형성된 워크이다. 동 도면에 있어서, 워크 마크(WAM)의 검출(패턴 서치)은 이하와 같이 행한다.

A) 워크 마크의 등록

워크 마크(WAM)의 검출에 앞서, 우선, 검출할 워크 마크의 패턴을 제어부(11)에 등록한다.

워크 마크(WAM)로는, 예를 들면 도 10(a)에 도시하는 십자형의 마크가 사용되고, 제어부(11)에는, 도 10(b)에 도시하는 바와 같이, 모니터의 1화소를 단위로 하여, 십자형의 워크 마크와 그 배경을 포함해 하나의 패턴으로서 등록된다. 즉, 동 도면에서는 설명을 용이하게 하기 위해서, 화소수를 5×5로 하고 있는데, 화면 중앙의 5화소가 십자형으로 검고, 그 주변의 20화소가 희다는 패턴이 등록된다.

구체적으로는, 검출하고 싶은 워크 마크(WAM)를 형성한 샘플 기판을 얼라인먼트 현미경 아래 놓고, 조명광을 닿게 하여 조명한다.

얼라인먼트 현미경(예를 들면 배율 3배)(10)에 의해, 등록할 워크 마크(WAM)를 검출한다. 모니터(12)에는, 얼라인먼트 현미경(10)이 들어가 제어부(11)가 화상 처리할 수 있는 범위(예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이 15㎜×15㎜의 범위)가 비춰진다.

다음에, 등록할 워크 마크(WAM) 전체가 들어가도록, 모니터(12) 상에서 워크 마크 등록용 가상선(도 11의 점선)에 의해 워크 마크(WAM)를 둘러싸고, 제어부(11)에 워크 마크(WAM)를 등록한다. 제어부(11)는 상기 가상선에 둘러싸인 화소를 단위로 하여, 그 콘트라스트(contrast)에 의해 워크 마크(WAM)를 기억한다. 이에 따라, 워크 마크(WAM)의 등록 작업이 종료한다.

워크 마크(WAM)의 크기는, 워크의 종류, 사용자, 공정에 따라 다양한데, 예를 들면, 워크 마크(WAM)를 둘러싸는 가상선의 크기가, 도 11에 나타내는 바와 같이 200㎛∼700㎛로 되는 것이 자주 사용된다.

워크 마크(WAM)의 형상도 또한, 상기와 동일한 이유로 다양하고 도 10에 도시한 것과 같은 십자형에 한정되지 않는다. 도 12(a)에 나타내는 바와 같이 둥근형이나, 동 도면(b)에 나타내는 바와 같이 규칙적인 패턴을 1그룹으로 하여 얼라인먼트 마크로 한 것 등 다수 있다. 어느쪽이든, 1개의 워크 마크의 패턴 전체가 포함되도록 등록 범위를 설정한다.

B) 패턴 서치

다음에, 실제의 워크 마크(WAM)를 검출한다. 얼라인먼트 현미경의 아래로부터, 워크 마크의 패턴 등록에 사용한 샘플 기판을 제거하고, 실제로 패턴이 형성된 기판(워크)을 놓는다. 현미경의 배율은, 상기에서 패턴을 등록한 동일한 배율(3배)이다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트 유닛(10)의 하프·미러(10a)를 통해 조명광을 워크(W) 상의 워크 마크(WAM)에 조사하고, CCD 카메라(10b)에 의해 워크 마크(WAM)를 수상한다. 그리고 모니터(12)에 비춰진 워크 마크(WAM)의 상을 제어부(11)에 입력하고, 모니터(12)의 화소를 단위로 하여 좌표 데이터로 변환한다.

제어부(11)는, 상기한 등록 패턴과, 수상한 워크 마크(WAM)의 상을 비교한다. 예를 들면, 수상한 워크 마크(WAM)의 상(검출 패턴)이, 도 10(c)에 나타내는 검출 패턴 A인 경우, 등록 패턴과 60% 일치하므로, 스코어(상관치) 60으로서 인식한다.

또한 마찬가지로, 수상한 워크 마크(WAM)의 상(검출 패턴)이, 도 10(d)에 도시하는 검출 패턴 B인 경우, 등록 패턴과 80％ 일치하므로, 스코어 80으로서 인식한다. 또한, 수상한 워크 마크(WAM)의 상(검출 패턴)이, 도 10(e)에 도시하는 검출 패턴 C인 경우, 100% 일치하므로, 스코어 100으로서 인식한다.

상기와 같이 하여, 모니터에 비춰진 전체 영역을 패턴 서치하고, 스코어가 가장 100에 가까운(가장 높은) 위치를, 워크 마크(WAM)의 위치(워크 마크(WAM)가 검출되는 위치)로서 인식하고, 그 위치 좌표를 워크 마크의 위치 좌표로서 기억한 다.

구체적으로는, 워크 상(W)의 워크 마크(WAM)가 설치되어 있는 부근을, 얼라인먼트 유닛(10)에 의해 관찰한다. 도 13은 이 때 모니터(12)에 의해 비춰지는 실제 워크의 영역을 나타내는 도면이다. 상기한 것처럼, 얼라인먼트 현미경의 배율은, 워크 마크의 패턴을 등록했을 때의 배율과 같은 3배이다.

따라서, 모니터(12)에는, 도 11과 동일한 범위(15㎜×15㎜의 범위)가 비춰진다. 이 범위를 전 영역에 걸쳐서, 상기의 가상선으로 둘러싸 등록한 범위가 1화소씩 이동(스캔)하고, 그 각각의 위치에 있어서 스코어를 구한다.

도 13의 워크 마크를 검색하는 영역 내(15㎜×15㎜의 범위)에는, 예를 들면, (B)와 같이 워크 마크 이외의 패턴이 형성되어 있는 경우도 있고, 또한, (C)와 같이 먼지가 부착되어 있는 경우도 있다. 패턴이나 먼지의 형상이, 이따금 등록되어 있는 워크 마크의 패턴과 유사한 경우도 있다. 이러한 경우, 비교적 스코어가 높은 위치가, 화상 처리 영역 내에 복수 검출되는 경우가 있다.

그러나, 상기한 것처럼, 제어부(11)는 가상선에 둘러싸인 화소를 단위로 하여, 그 콘트라스트에 의해 워크 마크(WAM)를 기억하고 있다. 따라서, 도 13의 영역 내에, 워크 마크(WAM)가 존재하면, 그 위치(A)에서의 스코어가 가장 높아진다. 따라서, 가장 높은 스코어가 검출된 위치를 워크 마크의 위치로서 검출하도록 설정한다.

또한, 상기와 같이 입력된 화상과, 미리 준비된 템플릿(template) 화상을 비교하여 그 유사도를 판정하는 수법은 다양하게 알려져 있고, 필요하면 예를 들면, 비특허 문헌 1 등을 참조하기 바란다.

<비특허 문헌 1> 에지리 쇼인 감수 「화상 처리 산업 응용 총람, 상권, (기초·시스템 기술편)」, 1994년 1월 17일, 주식회사 후지·테크노 시스템 발행, 초판, p26-p27, p50-p52

<특허 문헌 1> 일본국 특허공개 평 9-82615호 공보

반도체 웨이퍼의 노광 장치에 있어서는, 워크인 웨이퍼에 형성되는 워크 마크는, 동일한 면에 형성되는 회로 패턴과 마찬가지로, 포토리소그래피에 의해 형성되는 경우가 많다.

한편, 프린트 기판의 노광 장치에 있어서는, 프린트 기판에 레이저 조사나 드릴 등의 기계 가공에 의해 형성한, ø100㎛정도의 관통되지 않은 구멍(오목부)을, 워크 마크로서 사용하는 경우가 있다.

이러한 기판에 형성된 구멍의 검출에는, 암(暗)시야 조명으로 불리는 조명 방법이 사용된다. 암시야 조명은, 기판에 대해서 비스듬히 조명광을 조사하고, 기판의 상방에 촬상 소자를 배치한다. 바로 위로부터의 조명으로는 구멍을 검출하기 어렵다.

도 14(a)는, 도 9의 얼라인먼트 현미경에 의해, 기판(100)에 형성된 구멍(101)을, 암시야 조명에 의해 촬상하는 모습을 모식적으로 나타낸 도면이다. 또한, 동 도면에서, 조명광(103)은 도면의 우측과 좌측으로부터 밖에 나타나지 않지만, 실제는, 구멍(101)에 대해서 360°전방향으로부터 조명되고 있다.

조명광(103)은, 프린트 기판(100)에 대해서, 비스듬히 입사한다. 프린트 기판(100)의 표면은 확산면이며, 기판의 표면이나 구멍의 바닥 부분에 조사된 조명광(103)은, 확산하여 반사하고, 그 일부는, 반사 미러(102)에 반사되어 촬상 소자(CCD, 도시하지 않음)에 입사한다.

한편, 구멍(101)의 벽면에 입사한 광은, 확산하여 반사되는데, 벽면에서 반사된 광이 직접 촬상 소자(CCD)에는 입사되지 않는다.

이 때문에, 촬상 소자에서, 구멍(101)은, 벽의 부분과, 그 이외의 부분(프린트 기판의 표면과 구멍의 바닥 부분)에서는 다른 밝기로 비춘다. 예를 들면 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 벽의 부분은 검게 가장자리를 둘러싼 링형상으로, 구멍의 바닥의 부분은 기판의 표면과 마찬가지로 회색으로 비추는 경우가 있다.

따라서, 바닥이 있는 구멍이 이상적으로 형성되어 있는 경우는, 워크 마크(WAM)의 등록 화상으로서, 도 14(b)와 같은 링형상의 패턴이 등록되게 된다.

그러나, 예를 들면 동일한 형의 구멍을 가공할 생각이어도, 얼라인먼트 현미경으로 검출한 경우, 촬상 수단(CCD)에서의 외양(형상이나 명암이나 색조)이 다른 경우가 있다.

그 이유 중 하나는, 완성된 구멍의 형상이 우연히 달라져 버리는 경우이다.

도 15는 프린트 기판에 레이저나 드릴로 가공하여 형성한 구멍의 형상의 일례이다.

동 도면은 구멍의 단면도이다.

도 15(a)는, 이상적인 구멍의 형상이다. 그러나, 레이저나 드릴의 선단의 형상에 따라, 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 구멍의 벽이 경사지는 (절구 형상) 경우도 있다. 또한, 도 15(c)에 나타내는 바와 같이, 구멍의 모서리 부분에 버르(burr)(104)가 생기는 경우도 있다.

이와 같이, 프린트 기판(100)에 기계 가공에 의해 형성되는 구멍은, 그 형상 이 고르지 않은 경우가 있다. 이 때문에, 이러한 구멍을 워크 마크로서 얼라인먼트 현미경으로 검출하면, 촬상 수단(CCD)에서의 외양이 다르다.

촬상 수단(CCD)에서의 외양이 다른 그 밖의 이유는, 구멍 형성 후에 행해지는 처리에 의한 것이 있다.

예를 들면, 도 15(d)에 나타내는 바와 같이, 프린트 기판에는, 표면에 구리(105) 등의 금속박이 도금되는 경우가 있고, 구멍 안도 도금된다. 금속 도금에 의해 표면의 반사율이 변화하므로, 도금의 유무에 따라, 촬상 수단(CCD)에서의 외양이 다르다.

또한, 도 15(e)에 나타내는 바와 같이, 금속 도금된 그 위에 레지스트 필름이 붙여지는 경우도 있다. 레지스트 필름(106)의 두께는 몇십㎛이며, 이를 붙이면, 구멍의 측면이나 저면을 따라 붙이는 것은 불가능하고, 구멍의 개구를 막는 형태로 된다.

이 때문에, 구멍의 부분에서는, 레지스트 필름에 의해 조명광의 반사율이나 광의 반사할 방향이 변화하고, 레지스트 필름이 붙여지지 않은 경우와 붙여져 있는 경우에서는 촬상 수단(CCD)에서의 외양이 다르다.

예를 들면, 도 15(e)와 같이, 레지스트 필름이 붙여진 경우, 얼라인먼트 현미경에 의해 검출되는 구멍의 형상은, 전체가 검은 원으로 보이는 경우가 있다.

또한, 레지스트 필름의 붙인 상태에 따라서는, 구멍 안으로 필름이 늘어지는 정도도 변하므로, 촬상 수단(CCD)에서의 외양이 다르다.

워크 마크의 외양이 다르면, 실제로 촬상되고 있는 워크 마크 화상이, 제어 부에 기억되어 있는 워크 마크의 화상과는 다르게 된다. 이러한 일이 일어나면, 워크 마크가 존재하는 위치에서의 스코어가 낮아져, 워크 마크를 올바르게 검출할 수 없게 된다.

도 16을 이용하여 설명한다. 도 16(a)에 나타내는 링 형상의 패턴을, 제어부에 등록된 워크 마크의 화상으로 한다.

도 16(b)는, 기판의 워크 마크를 검색(서치)하는 영역 내에, 워크 마크가 존재하고, 또한 등록된 화상과 거의 동등한 외양을 하고 있는 경우이다. 이 경우, 도 16(a)의 등록 마크는, 도 16(b)의 사각으로 둘러싼 위치에서 거의 일치하고, 그 스코어는, 예를 들면, 9000점(10000만점)이다.

도 16(c)는 본 안건의 과제로 되는 경우이다. 서치하는 영역 내에, 워크 마크가 존재하는데, 상기한 것과 같은 원인에 의해 외양이 등록 마크와는 달리 검은 원으로 보이는 경우이다. 링은 중앙부가 희지만, 검은 원은 중앙부가 검기 때문에, 도 16(c)의 사각으로 둘러싼 위치에 있어서의 스코어는 낮고, 예를 들면 2000점 정도이다.

도 16(d)는, 검색 영역 내에, 워크 마크가 아닌 배선 등의 검은 사각 윤곽의 패턴이 존재하는 경우이다. 이 경우, 형상은 다르지만, 한가운데가 검고 주변부가 흰 명암의 패턴이 유사하므로, 도 16(d)의 사각으로 둘러싼 위치에 있어서의 스코어는 도 16(c)의 경우보다도 높고, 예를 들면 5000점이 되는 경우가 있다.

도 16(c)는, 등록된 마크와는 외양이 다른데, 워크 마크이므로 검출하지 않으면 안된다. 그러나, 도 16(d)는, 워크 마크가 아니므로, 워크 마크로서 검출하 지 않도록 해야한다.

그러나, 도 16(c)를 워크 마크로서 검출하기 위해서, 제어부에 있어서, 예를 들면, 「스코어가 2000점 이상인 경우는 워크 마크로 한다」로 설정하면, 워크 마크가 아닌 도 16(d)를 워크 마크로서 검출해 버린다. 한편, 도 16(d)를 워크 마크로서 검출하지 않기 위해서 「스코어가 6000점 이상인 경우를 워크 마크로 한다」로 설정하면, 도 16(c)을 워크 마크로서 검출할 수 없다.

따라서, 워크 마크를 바르게 검출할 수 없다.

이상과 같이, 동일 형상으로서 워크 상에 형성한 워크 마크가, 워크 마크의 가공의 조건이나 프린트 기판의 제조 공정 상의 처리에 의해, 촬상 소자에 의해 비춰지는 외양(형상이나 명암이나 색조)이 다른 경우가 있다. 이 경우에는, 등록한 워크 마크로 실제의 워크 마크를 검출하려고 해도, 검출할 수 없는 경우가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 얼라인먼트 현미경의 촬상 소자에 비춰지는 워크 마크의 외양이 다르다고 해도, 워크 마크를 바르게 검출할 수 있는 워크 마크의 검출 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

돌기 또는 오목부(관통공도 포함한다)로서 워크 상에 형성된 워크·얼라인먼트 마크(워크 마크)를 얼라인먼트 현미경으로 관찰하면, 동일한 윤곽을 가지는데, 일부가 이지러지거나, 색조·색의 농도·명암이 다른 등, 외양이 다른 복수의 패턴이 관찰된다. 이러한 복수의 패턴 중, 같은 윤곽을 가지고 색조·색의 농도·명암 이 다른 워크·얼라인먼트 마크로서 검출해야 할 복수 패턴을 기억부에 등록한다.

그리고, 워크 상에 형성된 워크 마크를 검출할 때, 워크·얼라인먼트 마크로서 검출해야 할 상기 복수의 등록 패턴을 1개씩 읽어내고, 수상한 워크 상의 패턴과, 상기 읽어낸 등록 패턴을 비교하여, 양자의 일치도를 평가한다.

즉, 우선, 등록한 제1의 패턴으로 검색 영역을 서치하고, 워크 상의 패턴과 비교하여 스코어를 구한다. 다음에, 동일하게 등록한 제2의 패턴으로 검색 영역을 서치하여 스코어를 구한다. 이를 반복하여, 미리 설정된 값 이상의 스코어를 나타낸 등록 패턴이 검출되면, 이 등록 패턴을 워크 마크에 대응한 패턴으로서 채용한다. 혹은, 상기 비교를 반복하여, 가장 높은 값의 스코어를 나타낸 등록 패턴이 검출되면, 이 등록 패턴을 워크 마크에 대응한 패턴으로서 채용해도 된다.

상기와 같이 가장 높은 일치도가 얻어진 등록 패턴, 혹은 미리 설정된 값 이상의 일치도가 얻어진 등록 패턴이 발견되면, 상기 등록 패턴과의 일치도가 높은 수상 패턴을, 워크 얼라인먼트 마크로서 검출하여, 그 위치를 기억한다.

투영 노광 장치 등의 노광 장치에 있어서는, 상기와 같이 검출한 패턴을 워크 마크로서, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행하고, 마스크 상에 형성된 마스크 패턴을 워크 상에 전사한다.

마스크와 워크의 위치 맞춤은, 상기 검출된 워크 마크의 위치 좌표가, 예를 들면 미리 검출하여 등록되어 있는 마스크 얼라인먼트 마크(마스크 마크)의 위치 좌표에, 일치하도록, 워크 스테이지를 XY 방향으로 이동시킴과 더불어, XY 평면에 수직인 축을 중심으로 회전시킴으로써 행해진다.

본 발명에 있어서는, 워크·얼라인먼트 마크로서 검출해야 할 복수의 등록 패턴과, 수상한 워크 상의 패턴을 비교하여, 일치도를 평가하고, 이 평가 결과에 의거하여, 수상한 워크 상의 패턴을 워크·얼라인먼트 마크로서 검출하도록 했으므로, 일부가 이지러지거나, 색의 농도·명암이 다르기 때문에, 같은 형상의 워크 마크가 다른 외양이 되는 경우가 있어도, 워크 마크를 확실하게 검출할 수 있다.

이 때문에, 워크 마크가 돌기 또는 오목부로서 워크 상에 형성된 것이어도, 워크 마크를 확실하게 검출하여, 정밀도 좋게 위치 맞춤을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 적용 대상의 하나인 투영 노광 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.

동 도면에 있어서, MS는 마스크 스테이지이다. 마스크 스테이지(MS)에는, 마스크 마크(MAM)와 마스크 패턴(MP)이 형성된 마스크(M)가 놓여져 유지된다.

광 조사 장치(1)로부터 노광광이 출사한다. 출사한 노광광은, 마스크(M), 투영 렌즈(2)를 통해 워크 스테이지(WS) 상에 재치된 워크(W) 상에 조사되고, 마스크 패턴(MP)이 워크(W) 상에 투영되어 노광된다.

투영 렌즈(2)와 워크(W)의 사이에는, 동 도면의 화살표 방향으로 이동 가능한 얼라인먼트 현미경(10)이 2개소에 설치되어 있다. 마스크 패턴(MP)을 워크(W)상에 노광하기 전에, 얼라인먼트 현미경(10)을 도시하는 위치에 삽입하고, 마스크 마크(MAM)와 워크에 형성되어 있는 워크 마크(WAM)를 검출하여, 마스크(M)와 워 크(W)의 위치 맞춤을 행한다. 위치 맞춤 후, 얼라인먼트 현미경(10)은, 워크(W) 상으로부터 퇴피한다. 또한, 도 1에 있어서는, 2개소 설치되어 있는 중의 한쪽의 얼라인먼트 현미경만을 나타낸다.

얼라인먼트 현미경(10)은, 상기한 것처럼, 하프 미러(10a), 렌즈(L1, L2)와 CCD 카메라(10b)로 구성되어 있다. 얼라인먼트 현미경(10)에는, 상기 도 14에 도시한 암시야 조명을 행하기 위해, 기판에 대해서 비스듬히 조명광을 조사하기 위한 조명 수단(10c)이 설치되어 있다.

얼라인먼트 현미경(10)의 CCD 카메라(10b)에 의해 수상한 마스크 마크(MAM)상, 워크 마크상 등은, 제어부(11)에 보내진다.

제어부(11)는 상기 CCD 카메라로 수상한 화상을 처리하는 화상 처리부(11)와, 워크 마크로서 검출해야 할 복수의 등록 패턴, 마스크 마크 등의 위치 좌표 정보, 각종 파라미터 등을 기억하는 기억부(11b)를 구비한다.

또한, 제어부(11)는, CCD 카메라(10b)에서 수상하여 화상 처리부(11a)에서 화상 처리한 패턴상과 기억부(11b)에 등록된 패턴상을 비교하여 일치도를 구하여 스코어를 계산하는 비교·평가부(11c)와, 비교·평가부(11c)에 의해 얻은 일치도에 의거하여, 수상한 워크 상의 패턴이, 워크 마크로서 검출할 패턴인가를 판정하는 판정부(11d)와, 워크 마크로서 검출된 패턴의 위치 좌표가, 기억부(11b)에 기억된 마스크 마크상의 위치 좌표에 일치하도록 워크 스테이지(WS) 혹은 마스크 스테이지(MS)(혹은 그 양쪽 모두)를 이동시키는 위치 맞춤 제어부(11e)와, 작업자의 지시에 의해 워크 마크 등을 기억부(11b)에 등록하기 위한 등록부(11f)를 구비한다.

워크 스테이지(WS) 혹은 마스크 스테이지(MS)는, 상기 위치 맞춤 제어부(11e)에 의해 제어되는 워크 스테이지 구동 기구(4), 마스크 스테이지 구동 기구(3)에 의해 구동되고, XY 방향(X, Y：마스크 스테이지(MS), 워크 스테이지(WS)면에 평행하게 서로 직교하는 방향)으로 이동시킴과 더불어, XY 평면에 수직인 축을 중심으로 회전한다.

상기 제어부(11)에는 모니터(12)가 접속되고, 상기 화상 처리부(11a)에서 화상 처리된 화상은 모니터(12)의 화면에 표시된다.

도 1에 있어서, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤은, 다음과 같이 행해진다.

광 조사 장치(1) 혹은 도시하지 않은 얼라인먼트 광원으로부터 조명광을 마스크(M)에 조사하고, 마스크 마크(MAM)상을 얼라인먼트 현미경(10)의 CCD 카메라(10b)에 의해 수상하여, 제어부(11)에 보낸다. 제어부(11)의 화상 처리부(11a)는 상기 마스크 마크(MAM)상을 위치 좌표로 변환하여 기억부(11b)에 기억한다.

또한, 마스크 마크의 검출 방법은 다양한 방법이 제안되어 있고, 필요하면 예를 들면 특허문헌 1 등을 참조하기 바란다.

이어서, 워크(W)에 얼라인먼트 현미경(10)의 조명 수단(10c)으로부터 조명광을 조사하고, 상기한 것처럼 패턴 서치를 행하여, 워크(W)상의 워크 마크(WAM)를 검출하고, 제어부(11)는 그 위치 좌표를 구한다.

제어부(11)는, 기억하고 있는 마스크 마크(MAM)의 위치 좌표와, 검출한 워크 마크(WAM)의 위치 좌표가 소정의 위치 관계가 되도록, 워크 스테이지(WS)(혹은 마스크 스테이지(MS), 혹은 그 양쪽 모두)를 이동하고, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행한다.

다음에 워크 마크의 검출 순서와, 마스크와의 위치 맞춤에 대해서 도 2, 도 3, 도 4에 의해 구체적으로 설명한다.

(1) 우선, 마스크 마크(MAM)의 위치를 검출한다. 이를 위해, 도 2(a)에 도시하는 바와 같이 얼라인먼트 현미경(10)의 시야 내(시각의 범위 내)에 있어서의 마스크 마크(MAM)의 위치 좌표(xm1, ym2)를 구한다.

즉, 얼라인먼트 현미경(10)의 CCD 카메라(10b)로 촬상한 화상을, 제어부(11)의 화상 처리부(11a)에서 처리하여, 마스크 마크(MAM)의 위치 좌표(xm1, ym2)를 구하고, 기억부(11b)에 기억한다.

(2) 워크 마크를 제어부(11)의 기억부(11b)에 등록한다. 이 등록은, 다음과 같이 하여 작업자가 시각 관찰한다.

실제 워크(W1)를 워크 스테이지(WS) 상에 두고, 얼라인먼트 현미경(10)을 사용하여, 워크(W1)의 표면 화상을 수상하고, 화상 처리부(11a)에서 처리하여, 모니터(12) 상에 워크(W1)의 표면을 비춘다.

이 때의 얼라인먼트 현미경(10)은, 실제로 워크 마크(WAM)를 검출하는 경우와 동일한 얼라인먼트 현미경(10)이며, 얼라인먼트 현미경(10)의 배율은, 실제로 워크 마크(WAM)를 검출하는 경우와 동일한 배율(예를 들면 3배)이다. 또한, 얼라인먼트 현미경(10)은, 마스크 마크를 검출했을 때의 위치와 동일한 위치에 유지되고, 얼라인먼트 현미경(10)의 시야(시각)도 동일하다.

작업자는, 비춰진 워크(W1)의 화상을 보고, 워크 마크(WAM)를 찾는다. 워크 마크(WAM)로서 등록해야 할 패턴이 발견되면, 상기 「워크 마크의 등록」에서의 설명과 마찬가지로, 도 2(b－1)에 나타내는 바와 같이, 워크·마크(WAM) 전체가 들어가도록, 모니터(12) 상에서 워크 마크 등록용 가상선에 의해 워크 마크(WAM)를 둘러싸고, 예를 들면 시각 관찰로 그 중심 위치를 특정하여, ＋ 등의 마크를 붙인다.

예를 들면 워크 마크(WAM)가, 원 표시인 경우, 얼라인먼트 현미경(10)으로 관찰되는 화상은 예를 들면, 도 3(b－2)에 나타내는 바와 같이, 원이나 검은 원 등으로 보이는 경우가 있는데, 작업자는 이들 패턴으로부터, 워크 마크(WAM)로서 등록해야 할 패턴을 선택한다.

그리고, 워크 마크(WAM)로서 등록해야 할 패턴에 대해서, 워크 마크 등록용 가상선에 의해 패턴을 둘러싸고, 이 가상선에 의해 둘러싸이는 영역을 워크 마크(WAM)(1)의 패턴상으로 하여, 등록부(11f)에 등록 지령을 부여하여 기억부(11b)에 등록한다.

또한, 시각 관찰로 패턴의 중심 위치를 특정하고, 가상선으로 형성되는 사각형의 예를 들면 좌측 상부 모퉁이로부터 패턴의 중심 위치까지의 거리(dx, dy)를 패턴의 위치 좌표로서 기억 수단(11b)에 등록한다.

여기서, 도 3(b－3)에 나타내는 바와 같이, 패턴의 중심 위치의 설정이 바르지 않으면, 그 잘못된 위치(＋의 위치)가 워크 마크 위치로서 등록되게 된다.

또한, 패턴의 중심 위치를 연산 등에 의해 자동적으로 구하는 수법은 종래부터 다양하게 알려져 있고, 패턴의 중심 위치의 설정을 시각 관찰이 아니라, 화상 처리부(11a)에서 화상 처리함으로써 자동적으로 구하도록 해도 된다.

종래에는 상기와 같이, 워크 마크를 1개 등록하는 것만으로, 워크 마크(WAM)의 등록은 종료되었다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 워크 마크로서 등록해야 할 외양이 다른 복수의 패턴을 워크 마크로서 등록한다.

이를 위해, 계속해서 워크 마크를 등록하는 경우에는, 현재의 워크(W1)를 워크 스테이지(WS)로부터 내리고, 동일한 형상의 워크 마크(WAM)가 형성되어 있는 다른 2번째의 워크(W2)를 워크 스테이지(WS)에 재치한다.

그리고, 상기와 마찬가지로, 얼라인먼트 현미경(10)에 의해, 워크(W2)의 표면을 모니터(12) 상에 비추어, 워크 마크(WAM)를 찾는다. 발견된 워크 마크(WAM)가, 방금전 등록한 워크 마크(WAM)와 외양(형상이나 명암이나 색조)이 다르면, 상기와 마찬가지로 워크 마크 등록용의 가상선으로 둘러싸고, 제2의 워크 마크(WAM2)로서 제어부(11)의 기억부(11b)에 등록한다.

계속해서, 워크(W2)를 워크 스테이지(WS)로부터 내리고, 3번째의 워크(W3)를 워크 스테이지(WS)에 재치한다. 얼라인먼트 현미경(10)에 의해, 워크(W3)의 표면을 모니터(12) 상에 비추고, 워크 마크(WAM)를 찾는다. 발견된 워크 마크(WAM)가, 지금까지 둥록한 워크 마크(WAM1)나 (WAM2)와 외양(형상이나 명암이나 색조)이 다르면, 상기와 마찬가지로 워크 마크 등록용 가상선으로 둘러싸고, 제3의 워크 마크(WAM3)로서 제어부(11)의 기억부(11b)에 등록한다.

이하, 이를 반복하여, 워크 마크(WAM)의 외양이 다른 패턴을, 각각 전체 제어부(11)의 기억부(11b)에 등록한다.

(3) 다음에, 등록한 워크 마크와, 워크 상의 패턴을 비교하여, 워크(W) 상의 워크 마크를 검출한다.

워크 마크를 검출할 때에는, 제어부(11)의 기억부(11b)에 등록한 모든 워크 마크(WAM1∼n)를 사용하여, 검색 영역 내의 패턴을 검색(서치)한다. 비교·평가부(11c)는, 상기 등록되어 있는 워크 마크(WAM1∼n)와 검색 영역 내의 패턴을 비교하여 일치도의 스코어를 구한다. 판정부(11d)는 이 스코어가 예를 들면 일정치를 초과하는지, 혹은, 가장 높은 스코어이면, 상기 등록되어 있는 워크 마크(WAM1∼n) 중에서 이 워크 마크를 채용한다.

그리고, 가장 높은 일치도가 얻어진 워크 마크, 혹은 미리 설정된 값 이상의 일치도가 얻어진 워크 마크에 대응하는 검색 영역 내의 패턴을, 워크(W) 상의 워크 마크로서 검출하여, 그 위치를 기억한다.

예를 들면, 워크 마크의 외양이 2종류 있고, 제1의 워크 마크(WAM1)가 링 형상의 패턴이며, 제2의 워크 마크(WAM2)가 검은 원 형상의 패턴이면, 그 2개의 워크 마크(WAM1)와 (WAM2)를 사용하여 서치한다.

즉, 우선 제1의 워크 마크(WAM1)로 검색 영역을 서치하여 스코어를 얻는다. 다음에 제2의 워크 마크(WAM2)로 검색 영역을 서치하여 스코어를 얻는다. 그리고, 미리 설정된 값 이상의 스코어의 워크 마크를 사용하거나, 혹은, 가장 높은 스코어를 검출한 워크 마크를 사용하여 위치 맞춤 제어부(11e)는 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행한다.

워크 마크의 서치는, 예를 들면 도 4와 같이 행해진다.

예를 들면 도 4(c－1)에 나타내는 직사각형 영역(P)이 검색해야할 워크 마크 로서 기억부(11b)에 등록되어 있는 것으로 한다.

워크 마크를 서치하기 위해서는, 도 4(c－2)에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 현미경(10)의 시야 내에서, 예를 들면 시야의 좌측 상단 모퉁이로부터 상기 도 4(c－1)에 나타내는 워크 마크(WAM)의 패턴을 포함하는 세로 Y, 가로 X의 직사각형 영역(P)을 조금씩 비켜서 겹쳐가 일치도가 높은 장소를 찾는다.

그리고, 얼라인먼트 현미경의 시야 내에서 일치도가 높은 영역이 검색되면, 그 때의 직사각형 영역(P)의 좌측 상부의 모퉁이의 좌표(x1, y1)를 구하고, 영역(P)내의 패턴의 중심 위치를 나타내는 (dx, dy)와 가산하여, (x1＋dx, y1＋dy)를 검출된 워크 마크의 위치 좌표(xw1, yw1)로 한다.

(4) 이상과 같이 하여 워크 마크의 위치 좌표가 검출되면, 위치 맞춤 제어부(11e)는 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 검출된 워크 마크(WAM)의 위치 좌표(xw1, yw1)가, 미리 기억되어 있는 마스크 마크의 위치 좌표(xm1, ym1)에 일치하도록, 워크 스테이지(WS) 혹은 마스크 스테이지(MS)(혹은 그 양쪽 모두)를 이동시켜, 양자를 일치시킨다.

또한, 상기 설명에서는, 복수의 워크 마크(WAM)를 일괄하여 등록하고, 이들 워크 마크(WAM1∼n)를 사용하여, 검색 영역을 검색(서치)하는 경우에 대해서 설명했는데, 워크 마크의 검출과 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행하면서, 워크 마크로서 등록해야할 패턴이 검출되면, 그때마다, 그 패턴을 워크 마크로서 등록하도록 해도 된다.

즉, 우선, 제1의 워크 마크(WAM)를 등록하고, 등록된 이 워크 마크를 사용하 여, 워크(W) 상의 워크 마크를 검출하고, 검출된 워크 마크를 사용하여 위치 맞춤을 행한다. 그리고, 이 워크 마크를 검출하는 과정에서, 새롭게 다른 외양의 워크 마크로서 등록해야할 패턴이 검출되면, 이 패턴을 상기한 바와 같이 워크 마크(WAM)로서 기억부(11b)에 등록한다.

다음의 워크 마크의 검출에서는, 먼저 등록되어 있는 워크 마크로서 등록해야할 패턴과, 새롭게 등록된 패턴을 이용하여 워크 마크의 검출을 행한다.

다음에, 도 5와 도 6의 플로우차트를 사용하여, 워크 마크의 검출에 대해서 구체적으로 설명한다.

여기서는, 등록한 워크 마크의 패턴(등록 마크)은 WAM1와 WAM2의 2개(n＝2)이며, 제1 등록 마크(WAM1)는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 링 형상의 패턴이며, 제2의 등록 마크(WAM2)는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 검은원 형상의 패턴으로 한다.

(1) 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 워크 마크의 검색 영역에 링 형상으로 보이는 워크 마크가 있는 경우.

(ⅰ) 서치의 개시. 우선, i＝1번째의 등록 패턴, 즉, 제1의 등록 패턴(WAM1)으로 검색 영역을 서치한다(도 6의 단계 S1, S2). 도 5(c)의 패턴이 검출되면, 제어부(11)의 비교·평가부(11c)에서 제1의 등록 패턴(WAM1)과 도 5(c)의 패턴을 비교·평가하여, 스코어를 구한다.

제1의 등록 마크(WAM1)는, 실제로 보이는 도 5(c)의 워크 마크와 패턴이 거의 일치하므로, 높은 스코어, 예를 들면 9000점이 얻어진다. 이 값을 제1의 등록 마크(WAM1)의 스코어로서 제어부(11)의 기억부(11b)에 기억한다(단계 S3).

(ⅱ) 단계 S4로 가서, i에 1을 더하여 i＝2로 한다. n＝2이며, i＞n이 아니므로, i＝2인 제2의 등록 마크(WAM2)로 검색 영역을 서치한다(단계 S1, S2).

(ⅲ) 제2의 등록 패턴(WAM2)이 검은 원인데 대해, 보이는 워크 마크의 패턴이 도 5(c)에 나타내는 링이면, 스코어는 낮고, 예를 들면 2000점이 된다. 이 값을 제2의 등록 마크(WAM2)의 스코어로서 기억부(11b)에 기억한다(단계 S3).

(ⅳ) 단계 S4로 가서, i에 1을 더하여 i＝3으로 한다. i＞n로 되므로, 제어부(11)의 판정부(11d)에 있어서, 제1의 등록 마크(WAM₁)의 스코어 9000점과, 제2의 등록 마크(WAM2)의 스코어 2000점을 비교한다. 그리고 높은 스코어가 얻어진, 제1의 등록 마크(WAM1)를, 도 5(c)의 패턴을 가지는 워크에 있어서의 워크 마크로서 채용한다. 이상에서 서치가 종료한다.

(2) 도 5(d)에 나타내는 바와 같이, 워크 마크가 검은 원 형상으로 보이는 경우는, 다음과 같이 된다. 또한, 상기와 중복되는 부분은 설명을 생략한다.

(ⅰ) 우선, 제1의 등록 패턴(WAM1)으로 검색 영역을 서치한다. 양자의 패턴은 유사하지 않고, 스코어는 낮아 2000점이다. 이 값을 제1의 등록 마크(WM1)의 스코어로서 기억부(11b)에 기억한다.

(ⅱ) 다음에, 제2의 등록 마크(WAM2)로 검색 영역을 서치한다. 제2의 등록 마크(WAM)는, 보이는 워크 마크와 패턴 좋게 유사하므로, 높은 스코어(9000점)가 얻어진다. 이 값을 제2의 등록 마크(WAM2)의 스코어로서 기억부(11b)에 기억한다.

(ⅲ) 제어부(11)의 판정부(11d)는, 제1의 등록 마크(WAM1)의 스코어 2000점과, 제2의 등록 마크(WAM2)의 스코어 9000점을 비교한다. 그리고 높은 스코어가 얻어진, 제2의 등록 마크(WAM2)를, 도 5(d)의 워크에 있어서의 워크 마크로서 채용한다.

(3) 도 5(e)에 나타내는 배선 등의 검은 사각의 링 형상의 워크 마크가 아닌 워크 패턴이, 도 5(c)나 도 5(d)의 워크 마크와 함께 혼재하는 경우. 이러한 경우에도, 바르게 워크 마크를 검출할 수 있다. 이하에 설명한다.

(a) 도 5(c)의 링 형상의 워크 마크와, 도 5(e)의 검은 사각의 링 형상의 워크 패턴이 혼재하는 경우.

(i) 우선, 제1의 등록 패턴(WAM1)으로 검색 영역을 서치한다. 도 5(e)의 패턴에 대한 스코어는 5000점이며, 도 5(c)의 패턴에 대한 스코어는 9000점이다. 제어부(11)의 비교·평가부(11c)는, 높은 쪽인 9000점의 스코어를, 제1의 등록 마크(WAM1)의 스코어로서 기억부(11b)에 기억한다.

(ⅱ) 다음에, 제2의 등록 패턴(WAM2)으로 검색 영역을 서치한다. 도 5(e)의 패턴에 대한 스코어는 1500점이며, 도 5(c)의 패턴에 대한 스코어는 2000점이다. 비교·평가부(11c)는, 높은 2000점의 스코어를, 제2의 등록 마크(WAM1)의 스코어로서 기억부(11b)에 기억한다.

(ⅲ) 제어부(11)의 판정부(11d)는, 제1의 등록 마크(WAM1)의 스코어 9000점과, 제2의 등록 마크(WAM2)의 스코어 2000점을 비교한다. 그리고 높은 스코어가 얻어진, 제1의 등록 마크(WAM1)에 의한 서치 결과인 도 5(c)의 패턴을 워크 마크로 서 채용한다.

(b) 도 5(d)의 검은 원의 워크 마크와, 도 5(e)의 검은 사각의 링 형상의 워크 패턴이 혼재하는 경우.

(ⅰ) 제1의 등록 패턴(WAM1)으로 검색 영역을 서치한다. 도 5(e)의 패턴에 대한 스코어는 5000점이며, 도 5(d)의 패턴에 대한 스코어는 2000점이다. 비교·평가부(11c)는, 높은 쪽인 5000점의 스코어를, 제1의 등록 마크(WAM1)의 스코어로서 기억부(11d)에 기억한다.

(ⅱ) 제2의 등록 패턴(WAM2)으로 검색 영역을 서치한다. 도 5(e)의 패턴에 대한 스코어는 1500점이며, 도 5(d)의 패턴에 대한 스코어는 9000점이다. 비교·평가부(11c)는, 높은 쪽인 9000점의 스코어를, 제2의 등록 마크(WAM1)의 스코어로서 기억부(11d)에 기억한다.

(ⅲ) 판정부(11d)는, 제1의 등록 마크(WAM1)의 스코어 5000점과, 제2의 등록 마크(WAM2)의 스코어 9000점을 비교한다. 그리고 높은 스코어가 얻어진, 제2의 등록 마크(WAM2)에 의한 서치 결과인 도 5(d)의 패턴을 워크 마크로서 채용한다.

이상과 같이, 제어부(11)에 있어서, 가장 높은 스코어가 얻어진 등록 마크를 워크 마크로서 채용하도록 설정해 두면, 예를 들면 상기와 같은 검은 사각의 링형상의 패턴을, 잘못해 워크 마크로서 검출하는 일이 없다.

또한, 검색 영역에, 실제로 워크 마크가 존재하지 않는(검은 원도 원환도 없다) 경우는, 스코어가 5000점인 사각으로 검은 워크 패턴을 잘못해 워크 마크로서 검출하는 것도 생각할 수 있다. 그 대책으로서, 제어부(11)에, 예를 들면 「스코 어가 9000점 이상인 경우만, 워크 마크로서 채용한다」고 설정해 두면 좋다.

상기와 같이, 워크 마크의 외양(형상이나 명암이나 색조)이 다양하게 다른 경우, 그 외양이 다른 패턴을 전체 등록하게 된다.

그러나, 등록할 패턴(등록 마크)의 수가 증가하면, 노광 장치에 있어서, 마스크와 워크의 위치 맞춤마다, 도 6의 플로우차트에 나타내는 처리(i＞n로 되기까지 모든 등록 마크에 대해서 서치를 행하여, 스코어를 구한다)를 반복하면, 워크 마크 검출에 시간이 걸리고, 그 결과 노광 처리의 시간이 전체적으로 길어진다. 즉, 스루 풋이 길어진다.

여기서, 예를 들면, 등록 마크 i(i번째의 등록 마크)로 사전에 설정한 점수 이상의 스코어가 얻어지면, 그 단계에서 서치를 종료하고, 다음의 i＋1번째 이후의 등록 마크에서의 서치를 스킵하고, 다음의 순서(워크 마크의 위치 검출과 마스크와 워크의 위치 맞춤)로 진행되도록 설정하는 것을 생각할 수 있다.

이, 다음의 등록 마크에서의 서치로 진행되지 않도록 하는 스코어값을, 「중단 임계치」라고 부른다.

상기 「미리 설정한 점수 이상의 스코어가 얻어지면, 그 단계에서 서치를 종료하는 처리」를 플로우차트로서 나타내면, 도 7과 같이 된다.

도 7에 있어서, 워크 마크의 검출 처리는 다음과 같이 행해진다.

여기서는, 미리 n개의 워크 마크의 패턴(등록 마크)이 등록되어 있는 것으로 한다. 미리, 제어부(11)의 기억부(11b)에 중단 임계치(예를 들면 9000점)를 설정한다. 중단 임계치는, 바르게 워크 마크가 검출되어 있어야할 스코어 값이며, 미 리 실험 등에 의해 구해 둔다.

(i) 서치의 개시. i＝1번째의 등록 패턴인 제1의 등록 패턴(WAM1)으로 검색 영역을 서치한다(단계 S1, S2). 비교·평가부(11c)는, 서치한 중에서 가장 높은 스코어를, 제1의 등록 마크(WAM1)에 의해 검출된 패턴의 스코어로서 기억부(11b)에 기억한다(단계 S3).

(ⅱ) 판정부(11d)에 있어서, 기억한 제1의 등록 마크(WAM1)에 의해 검출된 패턴의 스코어와, 중단 임계치(예를 들면 9000점)를 비교한다(단계 S4).

제1의 등록 마크(WAM1)의 스코어가 9000점 이상이면, 제2의 등록 마크(WAM₂) 이후에 의한 서치를 행하지 않고, 제1의 등록 마크(WAM1)에 의해 검출된 패턴을 워크 마크로서 채용하여, 서치를 종료한다(단계 S6).

(ⅲ) 제1의 등록 마크(WAM1)의 스코어가 9000점 미만이면, 단계 S5로 가고, i에 1을 가산하여, i＝2로서 제2의 등록 마크(WAM2)로 검색 영역을 서치한다(단계 S1, S2).

서치한 중에서 가장 높은 스코어를 제2의 등록 마크(WAM2)에 의해 검출된 패턴의 스코어로서 기억부(11b)에 기억한다(단계 S3).

(ⅳ) 판정부(11d)에 있어서, 기억한 제2의 등록 마크(WAM2)에 의해 검출된 패턴의 스코어와, 중단 임계치(9000점)를 비교한다(단계 S4). 제2의 등록 마크(WAM2)에 의해 검출된 패턴의 스코어가 9000점 이상이면, 제3의 등록 마크(WAM3) 이후에 의한 서치를 행하지 않고, 제2의 등록 마크(WAM2)에 의해 검출된 패턴을 워 크 마크로서 채용하여 서치를 종료한다(단계 S6).

(v) 제2의 등록 마크(WAM2)에 의해 검출된 패턴의 스코어도 9000점 미만이면, 제3의 등록 마크(WAM3)로 검색 영역을 서치한다.

이를 i＝n까지 반복하고, 중단 임계치를 초과하는 패턴이 검출되면, 그 패턴을 워크 마크로서 채용한다(단계 S6).

중단 임계치를 초과하는 패턴이 없으면, 제1의 등록 마크(WAM1)로부터 제n의 등록 마크(WAMn)에 의해 검출된 패턴의 각 스코어를 비교한다. 그리고 가장 높은 스코어가 얻어진, 제i의 등록 마크(WAMi)에 의해 검출된 패턴을, 워크 마크로서 채용하고(단계 S7), 서치를 종료한다.

이와 같이, 중단 임계치를 설정해 두면, 마스크와 워크의 위치 맞춤마다 모든 등록 패턴에 대해서 서치를 행할 일이 없어지므로, 워크 마크의 검출 시간을 단축할 수 있다.

또한, 중단 임계치의 설정에 추가하여, 각 등록 마크의 사용 회수를 축적해 두고, 사용 회수가 많은 등록 마크로부터 순서대로 서치를 행하도록 하거나, 바로 가까이(최근)에 사용된 마크로부터 순서대로 서치를 행하도록 하는 등, 제어부(11)에 학습 기능을 부가해 두면, 높은 스코어의 등록 마크를 보다 빨리 발견할 가능성이 높아지므로, 워크 마크의 검출 시간의 단축을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 기판에 형성한 바닥이 있는 구멍(오목부, 움푹패임)을 워크·얼라인먼트 마크(워크 마크)로서 사용하는 경우, 그 구멍에 도금이나 레지스트 필름의 부착에 의해, 얼라인먼트 현미경에 의해 검출되는 워크 마크의 외 양(형상이나 명암이나 색조)이 다른 것을 예로 설명했다.

그러나, 구멍의 경우에 한정되지 않고, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이 기판(100)에 형성한 돌기(107)(볼록부, 부풀어오름)를 워크·얼라인먼트 마크로서 사용하는 경우에도, 워크 마크의 외양이 변화하므로, 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 예를 들면, 도 8(b)에 나타내는 것과 같은,구리(105) 등의 도금의 유무에 따라 표면의 반사율이 변화하여 외양이 변화하는 경우도 있다.

또한, 도 8(c)에 나타내는 바와 같이 돌기에 대해서 레지스트 필름(106)을 붙이면, 돌기의 측면을 따라 붙이는 것은 불가능하고, 돌기의 측면에 공간이 생긴다. 이 때문에, 조명광의 반사율이나 광의 반사하는 방향이 변화하고, 레지스트 필름이 붙여지지 않은 경우와 붙여진 경우에서는 촬상 수단(CCD)에서의 외양이 다르다.

또한, 레지스트 필름의 붙이는 상태에 따라서는, 필름이 늘어지는 정도도 바뀌므로, 외양이 변화하는데, 이들 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 적용 대상의 하나인 투영 노광 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예의 워크 마크의 검출 순서와 마스크와 워크의 위치 맞춤을 설명하는 도면(1)이다.

도 3은 본 발명의 실시예의 워크 마크의 검출 순서와 마스크와 워크의 위치 맞춤을 설명하는 도면(2)이다.

도 4는 본 발명의 실시예의 워크 마크의 검출 순서와 마스크와 워크의 위치 맞춤을 설명하는 도면(3)이다.

도 5는 등록된 워크 마크와 얼라인먼트 현미경으로 촬상된 입력 화상의 예를 나타내는 도면이다.

도 6은 워크 마크의 검출 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다.

도 7은 워크 마크의 다른 검출 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다.

도 8은 워크 마크의 외양이 다른 그 외의 예를 나타내는 도면이다.

도 9는 얼라인먼트 현미경의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 10은 등록 패턴과 검출 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.

도 11은 모니터에 표시되는 화상의 일례를 나타내는 도면이다.

도 12는 워크 마크의 형상예를 나타내는 도면이다.

도 13은 패턴 서치를 설명하는 도면이다.

도 14는 얼라인먼트 현미경에 의해, 기판에 형성된 구멍을 암시야 조명으로 촬상하는 모습을 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 15는 프린트 기판에, 레이저나 드릴로 가공하여 형성한 구멍의 형상의 예를 나타내는 도면이다.

도 16은 등록된 워크 마크와 검색 영역의 화상의 예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분의 부호의 설명>

1 : 광 조사 장치 2 : 투영 렌즈

3 : 마스크 스테이지 구동 기구 4 : 워크 스테이지 구동 기구

10 : 얼라인먼트 현미경 10a : 하프 미러

10b : CCD 카메라 10c : 조명 수단

11 : 제어부 11a : 화상 처리부

11b : 기억부 11c : 비교·평가부

11d : 판정부 11e : 위치 맞춤 제어부

11f : 등록부 12 : 모니터

L1, L2 : 렌즈 M : 마스크

MAM : 마스크·얼라인먼트 마크(마스크 마크)

MS : 마스크 스테이지 W : 워크

WAM : 워크·얼라인먼트 마크(워크 마크)

WS : 워크 스테이지

Claims (2)

1. 돌기 또는 오목부로서 워크 상에 형성된 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법으로서,

   실제의 워크 상에 형성된 워크·얼라인먼트 마크를 수상하고, 수상한 상기 워크·얼라인먼트 마크의 화상으로부터, 외양이 다른 복수의 워크·얼라인먼트 마크 패턴과, 그 워크·얼라인먼트 마크 패턴의 중심 위치의 위치 좌표를 기억부에 미리 등록 패턴으로서 등록하는 제1의 공정과,

   워크 상의 패턴을 수상(受像)하는 제2의 공정과,

   상기 기억부에 등록된 복수의 상기 등록 패턴을 1개씩 읽어내고, 수상한 상기 워크 상의 패턴과, 읽어낸 상기 등록 패턴을 비교하여, 양자의 일치도를 평가하는 제3의 공정과,

   수상한 상기 워크 상의 패턴과, 가장 높은 일치도가 얻어진 상기 등록 패턴, 혹은 사전에 설정된 값 이상의 일치도가 얻어진 상기 등록 패턴을 채용하고, 채용된 상기 등록 패턴과, 가장 높은 일치도가 얻어진 수상 패턴, 혹은 사전에 설정된 값 이상의 일치도가 얻어진 수상 패턴을, 워크 얼라인먼트 마크로서 검출하는 제4의 공정과,

   채용된 상기 등록 패턴의 중심 위치의 위치 좌표에 기초하여 수상한 상기 워크 상의 패턴의 위치 좌표를 정하는 제5의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법.
2. 삭제

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