KR20120123538A - 검출 방법 및 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

적층된 복수의 기판 중 특정의 기판의 위치를 검출하는 검출 방법으로서, 특정의 기판의 엣지의 일부분을 포함하는 영역에 조명을 조사하는 스텝과, 영역을 촬상한 화상을 취득하는 스텝과, 화상에 나타나는 단차부의 위치에 근거하여 특정의 기판의 엣지의 위치를 특정하는 스텝을 구비하며, 조명을 조사하는 스텝에서의 영역에 조명을 조사하는 방향 및 화상을 취득하는 스텝에서의 영역을 촬상하는 방향 중 적어도 어느 일방이, 기판의 면 방향에 대해서 경사져 있는 검출 방법이 제공된다.

Description

검출 방법 및 검출 장치{DETECTION METHOD AND DETECTION DEVICE}
본 발명은, 검출 방법 및 검출 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 실장(實裝) 밀도를 높이는 목적으로, 전자 회로가 형성된 복수의 기판을 적층한 적층형 반도체 장치가 주목되고 있다. 복수의 기판을 적층하는 경우에, 기판 사이의 위치 맞춤을 하여 접합시키는 기판 접합 장치가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1을 참조).
［특허 문헌 1］일본특허공개 2009－231671호 공보
복수의 기판을 적층하는 경우에, 위치 결정에 각 기판의 외형이 기준이 되는 경우가 있다. 이 경우에는, 외형이 투과형 광학계에 의해 검출된다. 그렇지만, 검출 대상인 기판이 이미 복수의 기판을 적층한 적층 기판이고, 특히 상단(上段) 기판이 하단(下段) 기판 보다도 외형이 작은 경우에, 해당 상단 기판의 외형을 정확하게 검출하는 것이 곤란하다.
본 발명의 제1 형태에서는, 적층된 복수의 기판 중 특정의 기판의 위치를 검출하는 검출 방법으로서, 특정의 기판의 엣지의 일부분을 포함하는 영역에 조명을 조사하는 스텝과, 영역을 촬상(撮像)한 화상을 취득하는 스텝과, 화상에 나타나는 단차부의 위치에 근거하여 특정의 기판의 엣지의 위치를 특정하는 스텝을 구비하며, 조명을 조사하는 스텝에서의 영역에 조명을 조사하는 방향 및 화상을 취득하는 스텝에서의 영역을 촬상하는 방향 중 적어도 어느 일방이, 기판의 면 방향에 대해서 경사져 있는 검출 방법이 제공된다.
본 발명의 제2 형태에서는, 적층된 복수의 기판 중 특정의 기판의 위치를 검출하는 검출 장치로서, 특정의 기판의 엣지의 일부분을 포함하는 영역에 조명을 조사하는 조명부와, 영역을 기판의 면 방향에 대해서 경사지게 촬상한 화상을 취득하는 화상 취득부와, 화상에 나타나는 단차부의 위치에 근거하여 특정의 기판의 엣지의 위치를 특정하는 위치 특정부를 구비하며, 조명부에서의 영역에 조명을 조사하는 방향 및 화상 취득부에서의 영역을 촬상하는 방향 중 적어도 어느 일방이, 기판의 면 방향에 대해서 경사져 있는 검출 장치가 제공된다.
또한, 상기의 발명의 개요는, 본 발명의 필요한 특징 모두를 열거한 것은 아니다. 또, 이들의 특징군의 서브 콤비네이션도 또한, 발명이 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 검출 대상인 기판이 복수의 기판을 적층한 적층 기판이고, 특히 상단(上段) 기판이 하단(下段) 기판 보다도 외형이 작은 경우에, 해당 상단 기판의 외형을 정확하게 검출할 수 있는 검출 방법 및 검출 장치가 제공된다.
도 1은 검출 장치(100) 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 화상 취득부가 취득한 기판 엣지부의 화상(106)의 개념도이다.
도 3은 위치 특정부에 의해 기판 엣지부의 위치를 특정하는 설명도이다.
도 4는 단차부(E)에서의 휘도(輝度)의 변화를 개념적으로 나타내는 곡선이다.
도 5는 검출 장치의 검출 조건의 설명도이다.
도 6은 기판 엣지부의 3개소로부터 화상을 취득하는 설명도이다.
도 7은 기판을 이동하면서 화상을 취득하는 설명도이다.
도 8은 기판을 이동하면서 화상을 취득하는 설명도이다.
도 9는 검출한 기판 엣지의 위치에 의해 기판의 외형 및 위치를 판단하는 설명도이다.
도 10은 입사 광선을 주사(走査)하는 실시 형태를 설명하는 정면도이다.
도 11은 입사 광선을 주사하는 실시 형태를 설명하는 정면도이다.
도 12는 입사 광선을 주사하는 다른 실시 형태를 설명하는 정면도이다.
도 13은 기판 엣지부의 4개소로부터 화상을 취득하는 설명도이다.
도 14는 3층 기판의 기판 엣지부의 화상의 개념도이다.
이하, 발명의 실시의 형태를 통해서 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시 형태는 청구의 범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 또, 실시 형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 발명의 해결 수단에 필수라고는 할 수 없다.
도 1은, 일 실시 형태인 검출 장치(100)의 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 검출 장치(100)는, 적층된 하부 기판(102) 및 상부 기판(104) 중 상부 기판(104)의 위치를 검출한다. 검출 장치(100)는, 스테이지(101)와, 조명부(108)와, 화상 취득부(110)와, 위치 특정부(120)를 구비한다.
하부 기판(102) 및 상부 기판(104)은, 기판 접합 장치 등에 의해 두께 방향으로 서로 겹쳐져 있다. 상부 기판(104)의 외형은 하부 기판(102)의 외형보다 작다. 따라서, 상부 기판(104)의 엣지에서, 상부 기판(104)의 상면과 하부 기판(102)의 상면과의 사이에는 단차가 형성된다.
스테이지(101)는, 검출 대상인 하부 기판(102) 및 상부 기판(104)을 재치(載置)한다. 스테이지(101)는, X축, Y축 및 Z축에 대해 평행 이동한다. 해당 스테이지(101)는, 상부 기판(104) 등에 또 다른 기판을 접합시키는 장치의 스테이지라도 괜찮다. 그 경우에 스테이지(101)는, X축, Y축 및 Z축 주위로 회전해도 괜찮다. 스테이지(101)의 상면에 기준 마크(103)가 마련된다. 도 1을 포함하는 사시도에서, 스테이지(101)의 상면 내의 좌우 방향을 X축, 앞쪽 안측 방향을 Y축으로 한다. 이들 X축, Y축에 직교하여 상향으로 Z축을 취한다.
기준 마크(103)는, 조명부(108) 및 화상 취득부(110)의 조정 등에 이용된다. 예를 들면, 기판 위치의 검출 작업 전에, 기준 마크(103)에 슬릿 상(像, 114)을 조사하여, 촬상부(105)에 샤프(sharp)한 기준 마크(103)의 상을 결상(結像)할 수 있도록, 광학계의 초점을 맞추는 기준으로서 이용된다. 게다가, 해당 기준 마크(103)는, 해당 기준 마크(103)를 매개로 하여 스테이지(101) 상의 위치와 촬상부(105)에 촬상되는 화상(畵像) 상의 위치를 대응시키는 기준으로서 이용된다.
조명부(108)는, 기판 위치 검출용의 슬릿 상(114)을 제공한다. 조명부(108)는, 광원(119)과, 렌즈(118)와, 슬릿(116)과, 렌즈(115)를 이 순서로 가진다.
광원(119)은, 촬상부(105)가 검지할 수 있는 파장의 광, 예를 들면 촬상부(105)가 가시광을 촬상할 수 있는 경우에는 가시광을 발한다. 렌즈(118)는, 광원(119)으로부터의 광을 집속(集束)한다. 슬릿(116)은, 상부 기판(104)의 위치를 검출할 때의 조명의 범위를 정한다. 렌즈(115)는, 슬릿(116)을 통과한 광을 집속하여, 하부 기판(102) 및 상부 기판(104)의 상면에 슬릿 상(114)을 결상한다.
조명부(108)는, 하부 기판(102) 및 상부 기판(104)의 면 방향에 대해서 경사지게, 도 1에서는 좌측 상부로부터, 하부 기판(102) 및 상부 기판(104)을 조사한다. 조명부(108)에 의한 하부 기판(102) 및 상부 기판(104) 상의 슬릿 상(114)은, 원반(圓盤) 모양의 하부 기판(102) 및 상부 기판(104)의 지름 방향으로 연신하는 가늘고 긴 형상을 가지며, 그 조사 범위는 상부 기판(104)의 엣지의 일부분을 포함한다. 조명부(108)는, 적층 기판이 스테이지(101)의 소정 위치에 바르게 재치된 경우에 엣지가 와야 할 위치를 미리 기억해 두어, 해당 위치에 조명을 조사한다. 이 엣지는, 하부 기판(102) 등이 원반 모양인 경우에는 원주(圓周)가 된다. 엣지는 노치(notch) 등의 특징 개소를 포함하고 있어도 괜찮다.
화상 취득부(110)는, 촬상부(105)와, 렌즈(112)를 포함한다. 화상 취득부(110)는, 상부 기판(104)의 엣지의 일부분을 포함하는 영역을, 상부 기판(104) 등의 면 방향에 대해서 경사지게, 도 1에서는 우측 상부로부터 촬상한다. 이 경우에도, 화상 취득부(110)는, 적층 기판이 스테이지(101)의 소정 위치에 바르게 재치된 경우에 엣지가 와야 할 위치를 미리 기억해 두어, 해당 위치를 포함하는 영역을 촬상한다.
렌즈(112)는, 하부 기판(102) 및 상부 기판(104)의 상면으로부터 반사한 광을 촬상부(105)에 결상한다. 촬상부(105)의 일례는, 화소가 이차원적으로 배열된 CCD, CMOS 등이다. 촬상부(105)는 촬상면에 결상된 상의 광신호를 화소마다 전기신호로 변환하는 것에 의해, 화상(106)을 취득한다. 위치 특정부(120)는, 화상(106)을 분석하여, 화상(106)에 나타나는 단차부의 위치에 근거하여 상부 기판(104)의 엣지의 위치를 특정한다.
도 1에 나타내는 구조는, 조명부(108) 및 화상 취득부(110)의 광학계를 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 렌즈(118, 115, 112)는, 광학계를 개략적으로 나타낸 것이며, 1매의 렌즈에 한정되지 않는다. 또, 화상 취득부(110)의 광학계는, 비(非)틸트렌즈(tilted lens) 광학계라도 좋고, 틸트렌즈 광학계라도 괜찮다. 틸트렌즈 광학계는, 촬상부(105)를 기울이는 것에 의해, 주광선(主光線)에 대해서 경사지게 되어 있는 상부 기판(104) 및 하부 기판(102)의 표면에 대해서 광범위하게 초점을 맞출 수 있다.
이하, 도 1에 나타내는 검출 장치(100)를 이용하여 상부 기판(104)의 위치를 검출하는 검출 방법을 설명한다. 본 검출 방법은, 화상을 취득하는 스텝과, 위치를 특정하는 스텝을 구비한다. 화상을 취득하는 스텝은, 조명부(108)에 의해 상부 기판(104)의 엣지의 일부분을 포함하는 영역에, 좌측 상부로부터 조명을 조사하여 슬릿 상(114)을 형성하는 스텝과, 하부 기판(102) 및 상부 기판(104)의 상면에서 반사한 슬릿 상(114)을 하부 기판(102) 및 상부 기판(104)의 면 방향에 대해서 경사지게 촬상부(105)에 의해 촬상하여, 화상(106)을 취득하는 스텝을 가진다.
도 2는, 화상 취득부(110)가 취득한 기판 엣지부의 화상(106)의 개념도이다. 화상(106)에서의 상부 기판 반사상(反射像, 132)은, 슬릿 상(114) 중 상부 기판(104)에서 반사한 부분의 화상이다. 한편, 하부 기판 반사상(134)은, 슬릿 상(114) 중 하부 기판(102)에서 반사한 부분의 화상이다.
위치를 특정하는 스텝은, 화상(106)을 촬상부(105)로부터 위치 특정부(120)로 전송하는 스텝과, 위치 특정부(120)의 화상 분석에 의해 상부 기판 반사상(132)과 하부 기판 반사상(134)과의 사이에 나타나는 단차부(E)의 위치에 근거하여 상부 기판(104)의 엣지의 위치를 특정하는 스텝을 가진다.
화상(106) 상의 단차부(E)의 위치는, 상부 기판(104)의 엣지의 위치에 대응한다. 도 1에서, 슬릿 상(114)이 조사하는 영역 내의 상부 기판(104)의 엣지가 지면에 대해서 안쪽 방향으로 이동하면, 화상(106)에서의 단차부(E)의 위치가 좌측으로 이동하고, 상부 기판(104)의 엣지가 지면에 대해서 앞쪽 방향으로 이동하면, 화상(106)에서의 단차부(E)의 위치가 우측으로 이동한다. 따라서, 단차부(E)의 위치를 분석하는 것에 의해, 상부 기판(104)의 엣지의 위치를 특정할 수 있다.
위치 특정부(120)는, 슬릿(116)의 사이즈, 조명부(108) 및 화상 취득부(110)의 광학 배율 등에 근거하여, 상부 기판 반사상(132)의 세로 폭(D)을 미리 기억한다. 위치 특정부(120)는, 슬릿(116)의 사이즈, 조명부(108) 및 화상 취득부(110)의 광학 배율 등에 근거하여, 상부 기판 반사상(132)의 가로 폭(L)으로 표시되는 최대값(Lmax)을 미리 기억한다.
화상(106)을 분석할 때에, 우선 선택 윈도우(136)에 의해 분석하는 화상의 범위를 선정한다. 화상(106)에서의 상부 기판 반사상(132)의 상하 위치를 특정할 목적으로, 선택 윈도우(136)의 세로 폭(b)은 상기 폭(D)보다 넓고, 선택 윈도우(136)의 가로 폭(a)은 상기 폭(Lmax)보다 좁은 것이 바람직하다. 상부 기판 반사상(132)의 부분의 휘도가 주변보다 높기 때문에, 위치 특정부(120)는, 선택 윈도우(136)에서 선택한 화상의 세로 방향의 휘도를 분석하는 것에 의해, 상부 기판 반사상(132)의 상하 위치 및 폭(D)을 취득할 수 있다.
도 3은, 단차부의 위치를 특정하는 설명도이다. 단차부(E)의 위치를 특정할 목적으로, 선택 윈도우(136)의 가로 폭(a)은 상기 폭(Lmax)보다 넓고, 선택 윈도우(136)의 세로 폭(b)은 상기 폭(D)보다 좁은 것이 바람직하다. 위치 특정부(120), 선택 윈도우(136)에서 선택한 화상의 횡 방향의 휘도를 분석하는 것에 의해, 단차부(E)의 위치를 특정할 수 있다. 화상(106)에서의 단차부(E)의 위치로부터, 슬릿 상(114)이 조사한 영역에서의 상부 기판(104)의 엣지의, 스테이지(101)에서의 위치를 특정할 수 있다.
도 4는, 화상(106)에 나타나는 상부 기판 반사상(132)의 단차부(E)에서의 휘도의 변화를 개념적으로 나타내는 곡선이다. 횡축은 도 2 등의 화상(106)에서의 가로 방향의 좌표를 나타내고, 세로축은 휘도를 나타낸다. 도 4는 상부 기판 반사상(132)의 휘도의 변화를 보고 있는 것으로 한다. 이상적으로는 꺾은 선(142)과 같이, 상부 기판 반사상(132)이 단차부(E)에서 샤프한 휘도 변화를 나타내지만, 현실적으로는, 광학계의 수차(收差) 등에 의해 곡선(144)과 같이, 단차부(E)에서 상부 기판 반사상(132)의 휘도가 완만하게 변화하는 영역을 가진다. 여기서, 휘도가 완만하게 변화하는 영역의 반값폭(Sx)을 흐림량이라고 칭한다.
촬상면 상의 회석(回析)에 의한 흐림량(Sx)은, βλ／NA의 오더(order)이다. 여기서, β는 광학계 결상 배율이고, λ는 입사광의 파장이며, NA는 렌즈 개구수이다. 단차부(E)를 정확하게 특정하려면, 흐림량의 범위 내에 3점 이상의 계측점이 포함되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 촬상부(105)에 CCD가 이용되는 경우에, CCD의 화소 사이즈를 u로 하면, Sx의 범위에 화소가 3개 이상 포함되는 조건은, (βλ／NA) ＞ 3u이다. 즉, 해당 조건은 NA ＜ (βλ／3u)가 된다.
예를 들면, β = 1, u = 5㎛, λ = 0.67㎛인 경우에는, NA ＜ 0.045가 된다. 이 NA의 조건식은, 상기 β, u 및 λ을 이용하는 경우의, NA의 바람직한 상한값을 나타낸다. 또한, 틸트렌즈 광학계를 이용하는 경우에는, 상기 β를 틸트렌즈 광학계의 횡배율 β'로 치환하면 좋다.
도 5는, 다른 조건을 설명하는 설명도이다. 도 4에 나타낸 흐림량(Sx) 외에, 상부 기판 반사상(132) 및 하부 기판 반사상(134)의 세로 방향에도 흐림량(Sy)이 존재한다. 단차부(E)가 특정되려면, 단차부(E)의 높이(H)가 (Sy ＋ mu) 보다 큰 것이 바람직하다. m은 단차부(E)를 특정하기 위한 화소수이며, 따라서 1 이상의 정수이다. 흐림량(Sy)도 βλ／NA 오더인 것을 고려하면, 다음의 상기 식을 만족시키는 것이 바람직하다.
H　＞　(βλ／NA) ＋ mu　　　　　　　　　　　　　　　　(1)
단차부(E)의 높이(H)는, 하부 기판(102)의 상면과 상부 기판(104)의 상면과의 간격(h), 즉 상부 기판(104)의 두께에 대응하며, H의 크기는 다음의 식에 의해 정해진다.
H　=　2hβsinθi 　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2)
여기서, h는, 하부 기판(102)의 상면과 상부 기판(104)의 상면과의 간격이고, θi는, 입사광의 입사각이다. 틸트렌즈 광학계를 이용하는 경우에는, β를 틸트렌즈 광학계의 횡배율 β'으로 치환한다.
θi가 90°인 경우에, sinθi가 최대값인 1을 나타낸다. 따라서, H의 최대값는 다음의 식에 의해 나타낼 수 있다.
Hmax　=　2hβ　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)
식 (3)을 식 (1)에 대입하면, 다음의 식이 얻어진다.
2hβ ＞ (βλ／NA) ＋ mu　　　　　　 　　　(4)
예를 들면, β = 1, u = 5㎛, λ = 0.67㎛, m = 1인 경우, 30㎛의 간격(h)을 검출하려면, NA ＞ 0.0012이다. 이 조건식은, 상기 β, u, λ 및 m을 이용하는 경우의, NA의 바람직한 하한값을 나타낸다.
상부 기판(104)의 형상을 보다 정확하게 검출할 목적으로, 입사 광선과 반사 광선을 포함하는 입사 평면이 상부 기판(104)의 엣지에 접하는 것이 바람직하다. 입사 평면이 기판의 접선 방향으로부터 어긋나면, 검출 결과에 오차가 발생한다. 그 오차를 허용 범위로 억제할 목적으로, 입사 평면이 상부 기판(104)의 접선 방향과 이루는 각도를 5°내외로 조정하는 것이 바람직하다.
도 6은, 상부 기판(104)의 엣지의 위치를 특정하는 다른 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태에서, 상부 기판(104)의 엣지의 3개의 영역에 각각 슬릿 상(114, 172, 174)을 형성하여, 각 영역에서 반사한 화상을 취득하여, 상부 기판(104)의 위치를 특정한다. 이 경우에, 슬릿 상(114), 슬릿 상(172) 및 슬릿 상(174)의 각각에 대응하는 검출 장치(100)를 구비한다. 각 검출 장치(100)는, 상술의 검출 방법에 의해, 대응하는 부위의 엣지의 위치를 특정할 수 있다.
이 실시 형태에서, 상부 기판(104)의 형상이 기지(旣知)이면, 화상(106)에서의 상부 기판(104)의 3개소의 엣지의 위치를 특정하는 것에 의해, 스테이지(101) 상에서의 상부 기판(104)의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다. 예를 들면, 상부 기판(104)이 원반 모양이면, 상부 기판(104)의 3개소의 엣지의 위치를 특정하는 것에 의해, 상부 기판(104)의 중심 위치 및 반경을 특정할 수 있다. 이것에 의해, 상부 기판(104)의 위치를 정확하게 검출할 수 있다. 본 실시 형태에 의하면, 검출의 효율이 높을 뿐만 아니라, 기판을 이동시켜 복수 개소를 검출하는 경우에 발생하는 오차를 막을 수도 있다.
도 7 및 도 8은, 상부 기판(104)의 엣지의 위치를 특정하는 또 다른 실시 형태를 나타낸다. 이들 도 7 및 도 8은, 도 6에 연속하는 동작을 나타낸다. 이 실시 형태에서는, 상부 기판(104) 등과 해당 상부 기판(104) 등에 조사되는 조명 및 촬상 영역을 상대적으로 이동하면서, 복수 개소의 화상을 취득하여 노치 등의 특징 개소를 특정한다.
이 경우에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 슬릿 상(114)은 상부 기판(104)의 노치를 포함하는 영역을 조사하고, 슬릿 상(172)은 노치에 대해서 90도 회전한 위치를 조사하며, 슬릿 상(174)은 노치에 대해서 180도 회전한 위치를 조사한다. 슬릿 상(114), 슬릿 상(172) 및 슬릿 상(174)은, 각각의 위치에서, 상부 기판(104)의 지름 방향으로 연신하는 가늘고 긴 조명을 형성한다. 각 검출 장치(100)는, 각각의 영역의 화상을 취득하여, 대응하는 부위의 엣지의 위치를 특정한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 상부 기판(104)의 노치를 특정하는 것에 의해, 상부 기판(104)의 회전을 특정할 수 있다.
도 6 내지 도 8에서, 슬릿 상(114) 및 슬릿 상(174)의 길이 방향은 Y축 방향이며, 슬릿 상(172)의 길이 방향은 X축 방향이다. 이 경우에, 슬릿 상(114) 또는 슬릿 상(174)의 입사 평면은, Y축에 수직인 면이다. 슬릿 상(172)의 입사 평면은, X축에 수직인 면이다.
도 7 및 도 8에서, 도 6에 나타내는 상부 기판(104) 등의 위치로부터 X 방향, 도면 중의 우측 방향으로, 스테이지(101)가 이동하는 것에 의해 상부 기판(104) 및 하부 기판(102)을 이동하여, 엣지의 복수의 위치가 검출된다. 이 경우에, 조명부(108) 및 화상 취득부(110)가 고정된 상태에서, 스테이지(101)가 일정한 속도로 이동하면서, 화상 취득부(110)가 복수의 화상(106)을 촬상한다. 이 경우에, 스테이지(101)가 간헐적으로 이동되어, 스테이지(101)의 일단(一旦) 정지시에 화상(106)이 취득되어도 괜찮다.
도 9는, 도 6 내지 도 8에 나타내는 실시 형태에 의해 얻어지는 엣지의 복수의 위치의 정보의 일례를 나타낸다. 도 9에서, 도 6 내지 도 8에서의 슬릿 상(114)에 대응하는 화상(106)의 단차부의 위치 Y1, Y2, …와, 그 때의 스테이지(101)의 X축을 따른 위치 X1, X2, …가 나타내어져 있다. 이것에 의해, 스테이지(101) 상에서의 노치의 XY 위치를 특정할 수 있다.
상부 기판(104) 등을 이동하여, 엣지의 복수 위치를 특정하는 방법은, 도 6 내지 도 8에 나타내는 바와 같이, 적층 기판 상에 3개의 슬릿 상을 조사한 경우, 즉, 3개의 검출 장치(100)를 이용하여, 적층 기판 상의 3점을 특정하는 경우에 한정되지 않는다. 도 1에 나타내는 바와 같이 1점을 특정하는 경우, 및, 3점 미만, 3점보다 많은 복수의 점을 특정하는 경우에도 이용할 수 있다. 1점을 특정하는 경우에도, 상부 기판(104) 등을 이동하면서, 복수 위치의 엣지를 특정하는 것에 의해, 상부 기판(104)의 위치 및 형상을 검출할 수 있다.
여기서, 스테이지(101)의 이동에 수반하는 진동 등에 의해, 이동 중에 스테이지(101)와 촬상부(105)와의 위치 관계가 변동하여, 위치의 특정 오차가 발생할 우려가 있다. 이것에 대해 도 6 내지 도 8에 나타내는 바와 같이 복수의 개소를 특정하는 경우에는, 슬릿 상(114) 및 슬릿 상(174)에 대응하는 검출 장치(100)로부터, Y축의 진동에 의한 변위를 검출한다. 이 Y축의 진동 변위값에 근거하여, 슬릿 상(172)으로부터 특정한 위치 정보에서의 Y축의 값을 보정한다. 마찬가지로, 슬릿 상(172)에 대응하는 검출 장치(100)는, X축의 진동에 의한 변위를 검출한다. 이 X축의 진동 변위값에 근거하여, 슬릿 상(114) 및 슬릿 상(174)으로부터 특정한 위치 정보에서의 X축의 값을 보정한다. 이 보정에 의해, 상부 기판(104)의 형상 및 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
도 10 및 도 11은, 조명을 주사하는 실시 형태를 설명하는 정면도이다. 도 10 및 도 11의 실시 형태에서는, 스테이지(101)를 이동하는 것을 대신하여, 조명의 조사 위치를 이동하면서, 엣지의 복수 위치를 검출한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 조명부(108)는, 렌즈(115)의 상측(像側), 즉, 적층 기판과의 사이에, 평행 평판 유리(182)를 가진다. 도 10에 나타내는 상태에서 평행 평판 유리(182)의 입사면이 주광선에 수직으로 배치되어 있으므로, 해당 평행 평판 유리(182)를 통과시켜도 조명의 조사 위치는, 렌즈 중심으로부터 주광선의 방향으로 연장한 위치 x1이 된다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 렌즈로부터의 주광선에 대해서 평행 평판 유리(182)의 각도를 기울이면, 적층 기판으로의 입사 각도를 유지하면서, 조사 위치를 x1으로부터 x2로 이동할 수 있다. 이것에 의해, 평행 평판 유리(182)의 각도를 변경하여 조사 위치를 주사하면서, 엣지의 복수의 위치를 검출할 수 있다.
도 12는, 조명을 주사하는 다른 실시 형태를 설명하는 정면도이다. 도 12에서 조명부(108)는, 눈동자(瞳) 위치에 미러(184)를 가진다. 미러(184)의 각도를 변경하는 것에 의해, 슬릿 상(114)의 조사 위치를 이동할 수 있다.
도 10 내지 도 12의 실시 형태에 의하면, 적층 기판을 재치한 스테이지(101)를 이동하지 않아 좋다. 따라서, 검출 장치(100) 전체를 보다 컴팩트하게 설계할 수 있다.
상부 기판(104)의 형상을 보다 정확하게 검출할 목적으로, 입사 광선 및 반사 광선을 가지는 입사 평면이 상부 기판(104)의 엣지에 접하는 것이 바람직하다. 스테이지(101) 또는 입사 광선의 이동 범위가 크면, 검출 범위 내에 입사 평면과 큰 각도를 이루는 엣지도 포함하여, 그와 같은 부분에서의 검출 정밀도가 떨어진다(도 6 내지 도 8을 참조). 따라서, 스테이지(101) 또는 입사 광선을 이동하면서 계측하는 경우에는, 그 이동 범위를 한정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폭이 0.065mm인 슬릿(116)을 이용하여, 약 300mm의 상부 기판(104)의 엣지를 검출할 때는, 상부 기판(104)의 노치를 기판 중심에 대해 Y 방향을 향하도록 프리 얼라이먼트(pre-alignment)를 하여 스테이지(101)에 배치하여, 스테이지(101) 또는 입사 광선을 5mm 이내의 범위로 이동하면서, 상부 기판(104)의 엣지를 정확하게 검출해도 좋다.
도 13은, 4점을 특정하는 실시 형태를 나타낸다. 도 6에서의 슬릿 상(114), 슬릿 상(172) 및 슬릿 상(174) 외에, 슬릿 상(172)에 대해서 180도 회전한 위치를 조사하는 슬릿 상(188)을 더 마련하는 것에 의해, 동시에 4개의 영역에서의 엣지의 위치를 특정할 수 있다. 이 경우, 4개의 슬릿 상 중, 1개가 상부 기판(104)의 노치의 위치를 조사한 경우에도, 다른 3개의 슬릿 상에 의해, 상부 기판(104)의 중심 위치를 동시에 검출할 수 있다.
도 14는, 다른 사이즈의 기판이 3매 겹쳐친 경우에, 도 1에 나타내는 검출 장치(100)에 의해 취득할 수 있는 기판 엣지부의 화상의 개념도이다. 예를 들면, 도 1의 하부 기판(102)의 하부에 또 하부 기판(102)보다 큰 기판을 서로 겹쳤을 때에, 3매의 기판은 화상(106)에서 상부로부터의 순서로 각각 상부 기판 반사상(132), 하부 기판 반사상(134) 및 3층 기판 반사상(192)을 형성한다. 이 경우에도, 최상위의 상부 기판(104)의 엣지에 대응하여, 상부 기판 반사상(132)에 식별할 수 있는 정도의 단차부(E)가 나타나면, 상술의 방법에 의해 해당 엣지의 위치를 검출할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 의하면, 복수의 기판을 접합하여 적층 반도체 장치를 제조하는 장치에서, 접합해야 할 기판의 외형, 위치를 정확하게 검출할 수 있다. 이것에 의해, 접합 대상인 기판끼리와의 상대 위치를 정확하게 맞출 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 조명부(108)에 의한 경사 조명의 정반사(正反射)에 의한 화상을 취득하기 위하여 화상 취득부(110)가 위치하고 있다. 그렇지만, 조명부(108) 및 화상 취득부(110)의 배치는 이것에 한정되지 않는다. 다른 예로서, 조명부(108)가 기판의 면 방향에 대해서 경사진 것으로서, 화상 취득부(110)는, 면의 법선 방향의 화상을 취득해도 괜찮다. 게다가 다른 예로서, 조명부(108)가 기판의 면의 법선(法線) 방향으로부터 조명을 조사하여, 화상 취득부(110)는, 면 방향에 대해서 경사지게 화상을 취득해도 괜찮다. 게다가 다른 예로서 조명부(108) 및 화상 취득부(110)는 모두 기판의 면에 대해서 경사진 것으로서, 서로 정반사로부터 어긋난 위치에 있어도 괜찮다.
또, 상기 실시 형태에서 조명으로서 슬릿 상(114)을 이용했다. 그렇지만, 조명의 예는 이것에 한정되지 않는다. 다른 예로서, 슬릿 상(114)과 네거티브-포지티브의 관계, 즉, 슬릿 모양의 그림자를 가지고 그 주위가 밝은 조명이라도 괜찮다. 이 경우에, 기판이 원형인 경우에서의 지름 방향으로 연신하는 패턴을 가진 조명인 것이 바람직하다.
이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재한 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 더하는 것이 가능하다는 것이 당업자에게 명백하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이이며, 청구 범위의 기재로부터 명백하다.
청구 범위, 명세서, 및 도면 중에서 나타낸 장치, 시스템, 프로그램, 및 방법에서의 동작, 순서, 스텝, 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히「보다 전에」,「앞서」등으로 명시하고 있지 않고, 또, 전(前) 처리의 출력을 후(後) 처리로 이용하지 않는 한, 임의의 순서로 실현될 수 있는 것에 유의해야 한다. 청구 범위, 명세서, 및 도면 중의 동작 플로우에 관해서, 편의상「우선,」,「다음에,」등을 이용하여 설명했다고 해도, 이 순서로 실시하는 것이 필수인 것을 의미하는 것은 아니다.

Claims (18)

  1. 적층된 복수의 기판 중 특정의 기판의 위치를 검출하는 검출 방법으로서,
    상기 특정의 기판의 엣지의 일부분을 포함하는 영역에 조명을 조사하는 스텝과,
    상기 영역을 촬상(撮像)한 화상을 취득하는 스텝과,
    상기 화상에 나타나는 단차부의 위치에 근거하여 상기 특정의 기판의 엣지의 위치를 특정하는 스텝을 구비하며,
    상기 조명을 조사하는 스텝에서의 상기 영역에 조명을 조사하는 방향 및 상기 화상을 취득하는 스텝에서의 상기 영역을 촬상하는 방향 중 적어도 어느 일방이, 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사져 있는 검출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화상을 취득하는 스텝은, 상기 조명을 조사하는 스텝에서 조사된 조명의 상기 영역에서의 정반사(正反射)에 의한 화상을 포함하는 검출 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 조명을 조사하는 스텝에서, 조명의 입사 광선과 반사 광선이 만드는 면이, 상기 기판이 원형인 경우에서의 지름 방향과 교차하는 검출 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 조명을 조사하는 스텝에서, 상기 특정의 기판이 원형인 경우에서의 지름 방향으로 연신하는 패턴을 가진 조명을 조사하는 검출 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,　
    상기 특정의 기판이 원형인 경우에서의 지름 방향과 교차하는 방향으로, 상기 복수의 기판을 이동하는 스텝을 더 구비하며,
    상기 화상을 취득하는 스텝에서, 상기 기판의 이동에서의 상기 기판의 복수의 위치의 각각에서, 상기 영역을, 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사지게 촬상한 화상을 취득하고,
    상기 기판의 위치를 특정하는 스텝에서, 상기 기판의 복수의 위치에서의 상기 화상의 상기 단차부의 위치에 근거하여, 상기 엣지에 포함되는 특징 개소의 위치를 검출하는 검출 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 조명을 조사하는 스텝에서, 상기 지름 방향에 교차하는 방향으로 상기 조명을 주사(走査)하고,
    상기 화상을 취득하는 스텝에서, 상기 조명의 주사에서의 상기 조명의 복수의 위치의 각각에서, 상기 영역을, 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사지게 촬상한 화상을 취득하며,
    상기 기판의 위치를 특정하는 스텝에서, 상기 조명의 복수의 위치에서의 상기 화상의 상기 단차부의 위치에 근거하여, 상기 엣지에 포함되는 특징 개소의 위치를 특정하는 검출 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 화상을 취득하는 스텝은, 상기 특정의 기판의 엣지가 노치(notch)를 가지고 있는 경우에, 상기 특정의 기판에서의 상기 노치를 포함하는 영역 및 다른 영역을 촬상한 화상을 취득하는 스텝을 포함하며,
    상기 기판의 위치를 특정하는 스텝은, 상기 다른 영역을 촬상한 화상에 근거하여, 상기 특정의 기판의 위치를 특정하는 스텝 및 상기 노치를 포함하는 영역을 촬상한 화상에 근거하여, 상기 노치의 회전 방향을 특정하는 스텝을 포함하는 검출 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 화상을 취득하는 스텝은, 상기 다른 영역으로서 복수의 다른 영역의 각각에 대해서 화상을 취득하는 검출 방법.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 조명을 조사하는 스텝에서, 상기 특정의 기판이 대략 원반(圓盤) 모양인 경우에서의 지름 방향으로 연신하는 패턴을 가진 조명을, 상기 노치를 포함하는 영역 및 상기 다른 영역에 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사지게 조사하는 검출 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 기판을, 상기 지름 방향에 교차하는 방향으로 이동하는 스텝을 더 구비하며,
    상기 화상을 취득하는 스텝에서, 상기 기판의 이동에서의 상기 기판의 복수의 위치의 각각에서, 적어도 상기 노치를 포함하는 영역을, 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사지게 촬상한 화상을 취득하고,
    상기 엣지의 위치를 특정하는 스텝에서, 상기 기판의 복수의 위치에서의 상기 화상의 상기 단차부의 위치에 근거하여, 상기 노치에 포함되는 특징 개소의 위치를 검출하는 검출 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 화상을 취득하는 스텝에서, 상기 기판의 이동에서의 복수의 위치의 각각에서, 상기 다른 영역을, 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사지게 촬상한 화상을 취득하고,
    상기 다른 영역의 상기 복수의 위치에 대응하는 화상 사이에서의 엣지의 위치의 변위에 근거하여, 상기 노치의 특징 개소의 위치를 보정하는 스텝을 더 구비하는 검출 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 조명을 조사하는 스텝에서, 상기 지름 방향에 교차하는 방향으로 상기 조명을 주사하고,
    상기 화상을 취득하는 스텝에서, 상기 조명의 복수의 위치의 각각에서, 상기 노치를 포함하는 영역을, 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사지게 촬상한 화상을 취득하며,
    상기 기판의 위치를 특정하는 스텝에서, 상기 조명의 복수의 위치에 대응하는 복수의 화상의 상기 단차부의 위치에 근거하여, 상기 노치에 포함되는 특징 개소의 위치를 특정하는 검출 방법.
  13. 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 하나에 있어서,
    상기 화상을 취득하는 스텝에서, 상기 다른 영역은 상기 기판이 원형인 경우에서의 상기 노치에 대해서 90도 회전한 위치를 포함하는 검출 방법.
  14. 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 하나에 있어서,
    상기 화상을 취득하는 스텝에서, 상기 다른 영역은 상기 기판이 원형인 경우에서의 상기 노치에 대해서 180도 회전한 위치를 포함하는 검출 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 하나에 있어서,
    상기 화상을 취득하는 스텝에서, 틸트렌즈 광학계를 이용하는 검출 방법.
  16. 적층된 복수의 기판 중 특정의 기판의 위치를 검출하는 검출 장치로서,
    상기 특정의 기판의 엣지의 일부분을 포함하는 영역에 조명을 조사하는 조명부와,
    상기 영역을 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사지게 촬상한 화상을 취득하는 화상 취득부와,
    상기 화상에 나타나는 단차부의 위치에 근거하여 상기 특정의 기판의 엣지의 위치를 특정하는 위치 특정부를 구비하며,
    상기 조명부에서의 상기 영역에 조명을 조사하는 방향 및 상기 화상 취득부에서의 상기 영역을 촬상하는 방향 중 적어도 어느 일방이, 상기 기판의 면 방향에 대해서 경사져 있는 검출 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 조명부에서, 조명의 입사 광선과 반사 광선이 만드는 면이, 상기 기판이 원형인 경우에서의 지름 방향과 교차하는 검출 장치.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 기판의 복수의 영역의 각각을 조사하기 위하여 복수의 상기 조명부가 마련됨과 아울러, 상기 복수의 조명부에 대응한 복수의 상기 화상 취득부가 마련된 검출 장치.
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