(57)【要約】【課題】対象物同士の位置合わせを高精度かつ容易に行うことができるアライメントマーク画像の表示方法およびアライメント装置を提供することを目的とする。【解決手段】ウエハとマスクを設定間隔Ｈ２だけ離したときのウエハマーク４ａ、マスクマーク６ａの撮影画像を、予め作成した補正テーブルから読み出したずれ方向およびずれ量に基づいて補正する。ウエハとマスクの対向面が作業間隔Ｈ１のときのＸ方向、Ｙ方向のずれ量をｄＸ１、ｄＹ１、設定間隔Ｈ２のときのＸ方向、Ｙ方向のずれ量をｄＸ２、ｄＹ２とすると、マスクマーク６ａの撮影画像をＸ方向、Ｙ方向にｄＸ、ｄＹ、ウエハマーク４ａの撮影画像をＸ方向、Ｙ方向に−（ｄＸ２−ｄＸ１）、−（ｄＹ２−ｄＹ１）だけ移動して補正する。そして、補正後の仮想ウエハマーク４ｃと仮想マスクマーク６ｃを重畳してモニタに表示する。【選択図】  図１５
2010045099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマークを有し対向配置された一方および他方の対象物同士を位置合わせするアライメントの際に、前記アライメントマークの画像を表示するアライメントマーク画像の表示方法において、
撮影手段により、基準アライメントマークを有し対向配置された第１および第２基準体の基準アライメントマークをそれぞれ撮影し、前記両基準体の対向面が接触した状態を基準状態として、上下移動手段により前記対向面とほぼ垂直な方向に前記第１の基準体を前記第２の基準体に対して相対的に移動させつつ、前記第１の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置の、前記基準状態の前記第１の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置に対するずれ方向およびずれ量を測定し、前記上下移動手段による移動に伴う前記両基準体間の距離に対する前記ずれ方向およびずれ量の関係を表す補正テーブルを予め作成する補正テーブル作成工程と、
前記両対象物間の距離が前記アライメントを行うときの予め定められた設定間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量と、前記両対象物間の距離が前記アライメント終了後に前記両対象物に対して所定の作業を行うときの予め定められた作業間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量を、前記補正テーブルから読み出す読出工程と、
前記読み出した前記設定間隔におけるずれ方向およびずれ量の、前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向およびずれ量に対する変位方向と変位量を導出する導出工程と、
前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で、前記撮影手段により前記両対象物のアライメントマークをそれぞれ撮影する撮影工程と、
前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記撮影手段により撮影した前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記導出した変位方向と反対方向に前記導出した変位量だけずらした前記一方の対象物の仮想アライメントマークの画像と、前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記撮影手段により撮影した前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向に前記読み出した前記作業間隔におけるずれ量だけずらした前記他方の対象物の仮想アライメントマークの画像を重畳して表示手段に表示する表示工程とを備えることを特徴とするアライメントマーク画像の表示方法。
【請求項２】
前記表示手段に重畳して表示した前記一方および他方の対象物の仮想アライメントマークの画像の中心位置が一致するように、水平移動手段により前記一方の対象物を前記他方の対象物に対して前記両対象物の対向面とほぼ平行な方向に相対的に移動する移動工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアライメントマーク画像の表示方法。
【請求項３】
前記撮影工程の前に、いずれか一の前記対象物の表面を、他の前記対象物の表面に倣わせる倣い工程を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアライメントマーク画像の表示方法。
【請求項４】
アライメントマークを有し対向配置された一方および他方の対象物同士を位置合わせするアライメント装置において、
前記一方の対象物を保持する第１保持手段と、
前記他方の対象物を保持する第２保持手段と、
前記両対象物の対向面とほぼ垂直な方向に、前記第１保持手段を前記第２保持手段に対して相対的に移動させる上下移動手段と、
前記一方および他方の対象物のアライメントマークをそれぞれ撮影する撮影手段と、
前記両対象物のアライメントマークの画像を重畳して表示する表示手段と、
基準アライメントマークを有する第１および第２の基準体を前記第１および第２の保持手段にそれぞれ保持して、前記両基準体の対向面が接触した状態を基準状態として、前記移動手段により前記第１の基準体を前記第２の基準体に対して相対的に移動させつつ、前記第１の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置の、前記基準状態の前記第１の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置に対するずれ方向およびずれ量を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記移動に伴う前記両基準体間の距離に対する前記ずれ方向およびずれ量の関係を表示する補正テーブルを記憶する記憶手段と、
前記両対象物間の距離が前記アライメントを行うときの予め定められた設定間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量と、前記両対象物間の距離が前記アライメント終了後に前記両対象物に対して所定の作業を行うときの予め定められた作業間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量を、前記補正テーブルから読み出す読出手段と、
前記読み出した前記設定間隔におけるずれ方向およびずれ量の、前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向およびずれ量に対する変位方向と変位量を導出する導出手段と、
前記表示手段に表示する前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で前記撮影手段により撮影した前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記導出手段により導出した変位方向と反対方向に前記導出した変位量だけずらした前記一方の対象物の仮想アライメントマークの画像と、前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で前記撮影手段により撮影した前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向に前記読み出した前記作業間隔におけるずれ量だけずらした前記他方の対象物の仮想アライメントマークの画像を重畳して表示手段に表示する表示制御手段とを備えることを特徴とするアライメント装置。
【請求項５】
前記表示手段に重畳して表示した前記一方および他方の仮想アライメントマークの画像の中心位置が一致するように、前記第１または第２保持手段の少なくともいずれかに、前記一方の対象物を前記他方の対象物に対して前記両対象物の対向面とほぼ平行な方向に相対的に移動する水平移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のアライメント装置。
【請求項６】
いずれか一の前記対象物の表面を、他の前記対象物の表面に倣わせる倣い手段をさらに備えることを特徴とする請求項４または５に記載のアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向配置された一方および他方の対象物の位置合わせをするアライメントの際に、両対象物のアライメントマークの画像を表示するアライメントマーク画像の表示方法およびアライメント装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デバイスの小型化、高密度化が進み、微細な回路パターンの所定の位置にチップを搭載したり、ウエハや基板に微小なチップを高密度に搭載することとなったため、デバイスを形成するための実装装置、接合装置、露光装置等には、基板等の対象物同士の位置を精度よく合わせるためのアライメント装置が配設され、デバイス形成前に対象物同士の位置合わせや平行度を調整する平面調整が行われている。
【０００３】
一般的には、アライメントマークが形成された両対象物同士を対向配置して、両対象物の間にセンサーを備えた検出手段を導入し、センサーによって両対象物のアライメントマークを検出し、一方の対象物に形成されたアライメントマークと他方の対象物に形成されたアライメントマークの位置が一致するように、両対象物を相対的に対向面とほぼ水平方向に移動して、位置合わせを行っている。また、両対象物のアライメントマークが複数形成されている場合には、一方の対象物に形成されたアライメントマークと他方の対象物に形成された対応するアライメントマークの距離をそれぞれ検出し、それぞれのアライメントマークの位置における両対象物間の距離が所定の値になるように両対象物の対向面の傾きを調整して、両対象物同士の対向面を平行にする平面調整を行っている。
【０００４】
また、対象物が回路パターンを有する場合には、対象物にアライメントマークを形成する代わりに、回路パターンの所定位置をセンサーにより検出して、一方の対象物の回路パターンの所定位置が他方の対象物の所定位置に一致するように、両対象物を相対的に移動して位置合わせをしている。また、回路パターンの複数の特定部分の位置における両対象物の距離を測定して、それぞれの位置で両対象物の距離が一定になるように両対象物の対向面の傾きを調整して平面調整を行っている。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の位置制御装置では、露光動作をする前のウエハとマスクの平面調整および位置調整を次のように行っている。はじめに、回路パターンを形成しようとするウエハ（ワーク）と回路パターンを有するマスクをそれぞれホルダーにより保持して対向配置する。そして、ウエハとマスクの間に、キャリブレーション装置を挿入する。
【０００６】
キャリブレーション装置は、レーザー発光素子と分割受光素子からなるセンサーを複数個備え、基準面であるマスク面に対して平行平面を精度的に確保したマスクのホルダー下面にキャリブレーション装置の基準面である上面を当接し、前記センサーにより、ウエハ面の傾きを検出し、ウエハを保持したホルダーの底面を支持する駆動シリンダーを制御してウエハとマスクの対向面の平面調整を行う。
【０００７】
その後、ウエハとマスクの間からキャリブレーション装置を退避して、アライメントスコープをウエハおよびマスクのアライメントマークが読み取れる位置まで移動する。アライメントスコープはＣＣＤを備え、アライメントマーク信号をＣＣＤで検出する。そして、ＣＣＤにより検出した検出信号を元に画像処理アルゴリズムを動作して、移動ステージを動かし、ウエハとマスクのマークパターンを合致させるように位置合わせを行う構成となっている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１７３９０７号公報（段落０００８、００１２〜００１４、００２８、００３２、図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
通常、対象物同士の位置合わせをするときには、対象物同士をできるだけ近接させた状態で位置合わせをすると精度よく位置を合わせることができる。ところが、特許文献１に記載の発明では、上記したように、ウエハとマスクとの間にセンサーを備えたキャリブレーション装置を導入して位置合わせをしているため、ウエハとマスクとの間には、キャリブレーション装置を導入するための一定間隔が必要であり、ウエハとマスクとの距離が近接した状態ではキャリブレーション装置を導入することができず位置合わせをすることが難しいという問題があった。しかも、位置合わせ後にマスクとウエハとを接触して、マスクに形成された回路パターンをウエハに露光する場合には、位置合わせ後にウエハとマスクとの間からキャリブレーション装置を退避する必要があり、装置の動作が複雑化するという問題もあった。
【００１０】
また、ウエハとマスクとを一定間隔に保持した状態で、アライメントスコープを覗きながらＸＹステージおよび回転ステージを作動させてウエハに形成されたアライメントマークとマスクに形成されたアライメントマークとの位置を合わせると、例えば、ウエハやマスクを保持したホルダーを上下方向に移動する位置制御装置の稼動軸の方向が正確な鉛直方向ではなく歪みや偏心がある場合には、ウエハとマスクとを一定距離離した状態でアライメントスコープを覗きながらウエハとマスクの対応するアライメントマークの位置を合わせても、ウエハをマスクに接触させたときには位置がずれるおそれがあった。
【００１１】
さらに、上記のように、アライメント後ウエハとマスクを接触したときにずれが生じる場合には、手動で位置合わせを行う装置であっても、手動である程度位置合わせした後、最終的にはアライメントマークをＣＣＤで検出して自動制御により微調整を行うこととなり、全工程を手動で行うことが難しかった。また、自動制御により微調整を行う場合には、ＸＹステージに加えてこのＸＹステージを高精度に制御する自動制御装置が必要となり、コストの面からこのようなアライメント装置の構成が困難であるという問題もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、手動であっても対象物同士の位置合わせを高精度かつ容易に行うことができるアライメントマーク画像の表示方法およびアライメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明にかかるアライメントマーク画像の表示方法は、撮影手段により、基準アライメントマークを有し対向配置された第１および第２基準体の基準アライメントマークをそれぞれ撮影し、前記両基準体の対向面が接触した状態を基準状態として、上下移動手段により前記対向面とほぼ垂直な方向に前記第１の基準体を前記第２の基準体に対して相対的に移動させつつ、前記第１の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置の、前記基準状態の前記第１の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置に対するずれ方向およびずれ量を測定し、前記上下移動手段による移動に伴う前記両基準体間の距離に対する前記ずれ方向およびずれ量の関係を表す補正テーブルを予め作成する補正テーブル作成工程と、前記両対象物間の距離が前記アライメントを行うときの予め定められた設定間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量と、前記両対象物間の距離が前記アライメント終了後に前記両対象物に対して所定の作業を行うときの予め定められた作業間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量を、前記補正テーブルから読み出す読出工程と、前記読み出した前記設定間隔におけるずれ方向およびずれ量の、前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向およびずれ量に対する変位方向と変位量を導出する導出工程と、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で、前記撮影手段により前記両対象物のアライメントマークをそれぞれ撮影する撮影工程と、前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記撮影手段により撮影した前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記導出した変位方向と反対方向に前記導出した変位量だけずらした前記一方の対象物の仮想アライメントマークの画像と、前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記撮影手段により撮影した前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向に前記読み出した前記作業間隔におけるずれ量だけずらした前記他方の対象物の仮想アライメントマークの画像を重畳して表示手段に表示する表示工程とを備えることを特徴としている（請求項１）。
【００１４】
また、請求項１に記載のアライメントマーク画像の表示方法は、前記表示手段に重畳して表示した前記一方および他方の対象物の仮想アライメントマークの画像の中心位置が一致するように、水平移動手段により前記一方の対象物を前記他方の対象物に対して前記両対象物の対向面とほぼ平行な方向に相対的に移動する移動工程をさらに備えることを特徴としている（請求項２）。
【００１５】
また、請求項１または２に記載のアライメントマーク画像の表示方法は、前記撮影工程の前に、いずれか一の前記対象物の表面を、他の前記対象物の表面に倣わせる倣い工程を備えることを特徴としている（請求項３）。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明にかかるアライメント装置は、前記一方の対象物を保持する第１保持手段と、前記他方の対象物を保持する第２保持手段と、前記両対象物の対向面とほぼ垂直な方向に、前記第１保持手段を前記第２保持手段に対して相対的に移動させる上下移動手段と、前記一方および他方の対象物のアライメントマークをそれぞれ撮影する撮影手段と、前記両対象物のアライメントマークの画像を重畳して表示する表示手段と、基準アライメントマークを有する第１および第２の基準体を前記第１および第２の保持手段にそれぞれ保持して、前記両基準体の対向面が接触した状態を基準状態として、前記移動手段により前記第１の基準体を前記第２の基準体に対して相対的に移動させつつ、前記第１の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置の、前記基準状態の前記第１の基準体の基準アライメントマークの画像の中心位置に対するずれ方向およびずれ量を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記移動に伴う前記両基準体間の距離に対する前記ずれ方向およびずれ量の関係を表示する補正テーブルを記憶する記憶手段と、前記両対象物間の距離が前記アライメントを行うときの予め定められた設定間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量と、前記両対象物間の距離が前記アライメント終了後に前記両対象物に対して所定の作業を行うときの予め定められた作業間隔であるときにおける前記ずれ方向およびずれ量を、前記補正テーブルから読み出す読出手段と、前記読み出した前記設定間隔におけるずれ方向およびずれ量の、前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向およびずれ量に対する変位方向と変位量を導出する導出手段と、前記表示手段に表示する前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で前記撮影手段により撮影した前記一方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記導出手段により導出した変位方向と反対方向に前記導出した変位量だけずらした前記一方の対象物の仮想アライメントマークの画像と、前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置を、前記上下移動手段により前記両対象物を前記設定間隔だけ離した状態で前記撮影手段により撮影した前記他方の対象物のアライメントマークの画像の中心位置から前記読み出した前記作業間隔におけるずれ方向に前記読み出した前記作業間隔におけるずれ量だけずらした前記他方の対象物の仮想アライメントマークの画像を重畳して表示手段に表示する表示制御手段とを備えることを特徴としている（請求項４）。
【００１７】
また、請求項４に記載のアライメント装置は、前記表示手段に重畳して表示した前記一方および他方の仮想アライメントマークの画像の中心位置が一致するように、前記第１または第２保持手段の少なくともいずれかに、前記一方の対象物を前記他方の対象物に対して前記両対象物の対向面とほぼ平行な方向に相対的に移動する水平移動手段をさらに備えることを特徴としている（請求項５）。
【００１８】
また、請求項４または５に記載のアライメント装置は、いずれか一の前記対象物の表面を、他の前記対象物の表面に倣わせる倣い手段をさらに備えることを特徴としている（請求項６）。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、４の発明によれば、撮影した一方のアライメントマークの画像と他方の対象物のアライメントマークの画像を、予め作成しておいた補正テーブルから読み出したずれ方向およびずれ量に基づいてそれぞれ所定の方向に所定の距離だけずらして表示手段に重畳して表示するので、上下移動手段の稼動軸の方向が正確な鉛直方向ではなく歪みや偏心がある場合でも、偏心等によるアライメントマーク画像のずれを予め補正したアライメントマークの画像を表示手段に表示することができる。したがって、両対象物のアライメントを行う操作者は、両対象物が設定間隔だけ離れた状態であっても、上下移動手段の偏心等に起因する両対象物の位置ずれを気にすることなく両対象物を精度よく位置合わせすることができる。
【００２０】
また、予め基準アライメントマークを有する基準体を用意して両基準体間の距離に対する一方の基準体のアライメントマークの画像のずれ方向およびずれ量を測定して補正テーブルを作成しているので、アライメントを行うときの両対象物間の設定間隔や、アライメント終了後に両対象物に対して作業を行うときの作業間隔を変更しても、変更した設定間隔や作業間隔に対応したずれ方向およびずれ量を補正テーブルから読み出して、読み出したずれ方向およびずれ量に基づいて一方および他方の対象物のアライメントマークの画像をそれぞれ所定の方向に所定の距離だけずらして表示手段に重畳して表示すればよく、簡便に両対象物の位置合わせを行うことができる。
【００２１】
請求項２、５の発明によれば、両対象物の仮想アライメントマークの中心位置が一致するように、水平移動手段により両対象物の位置を両対象物の対向面と平行な方向に相対的に移動するので、両対象物のアライメントを行う操作者は、表示手段に表示された偏心等の補正がされた両対象物のアライメントマークの画像を見ながら、両対象物のアライメントマークの画像の中心位置が一致するように両対象物の位置を対向面と平行な方向に相対的に移動させて精度よく位置合わせすることができ、このように位置合わせをしておけば、その後操作者は上下移動手段の駆動操作だけを行えばよいこととなる。よって、操作者は、両対象物を第１および第２保持手段に保持してから両対象物の対向面と平行方向の両対象物の位置合わせが終了するまでの全工程を、手動で簡便に行うことが可能となる。したがって、両対象物の位置を自動で調整するための高精度で高価な自動制御装置が不要となり、装置の簡略化やコストの低廉化を図ることができる。
【００２２】
請求項３、６の発明によれば、一方および他方の対象物のアライメントマークを撮影する前に、いずれか一の前記対象物の表面を他の前記対象物の表面に倣わせるので、両対象物の位置合わせをより精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明におけるアライメント装置として、マスクに形成された回路パターンをウエハに焼き付けるための露光装置における、マスクとウエハのアライメント方法を例とした場合の実施形態について、図１ないし図１５を参照して説明する。なお、図１は本実施形態におけるウエハの平面図、図２はマスクの平面図、図３はアライメント装置の概略構成図、図４はウエハマークおよびマスクマークの画像表示の一例を表す図、図５はマスク交換動作を表すフローチャート、図６は補正テーブル作成動作を表すフローチャート、図７は撮影したウエハマークおよびマスクマークの画像表示の一例を表す図である。また、図８は補正テーブルの一例を表す図であり、（ａ）はＸ方向の移動量を表す補正テーブル、（ｂ）はＹ方向の移動量を示す補正テーブルである。また、図９は露光動作を示すフローチャート、図１０および図１１はウエハマークおよびマスクマークの補正画像の一例を示す図、図１２および図１３はアライメント装置を組み込んだ露光装置の概略構成図である。また、図１４は補正テーブルの他の例を表す図、図１５はウエハマークおよびマスクマークの補正画像の他の例を示す図である。なお、アライメントを行うときのウエハとマスクとの距離を設定間隔、アライメント終了後に露光動作をするときのウエハとマスクとの距離を作業間隔とする。
【００２４】
１．装置構成
本実施形態では、一方の対象物であるウエハ１と、他方の対象物であるマスク２のアライメントを行う。
【００２５】
ウエハ１は、図１に示すように、例えば厚さ０．６〜０．８ｍｍ程度のガラスウエハからなり、外形が直径３インチのほぼ円形形状を有している。また、上面にＣｒ膜３が形成され、上面の中心を挟んでほぼ同じ距離離れた箇所に、位置合わせを行うためのアライメントマークである右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂが形成されている。一例として、右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂは、それぞれ直径１００μｍの円形形状に形成されている。
【００２６】
マスク２は、図２に示すように、例えば厚さ１．５〜２．０ｍｍ程度のガラス基板からなり、外形は直径４〜５インチの円形形状を有している。また、ウエハに焼き付けるための回路パターン５が形成され、ウエハ１とマスク２とを重ねたときにマスク２の回路パターンとウエハ１の所望の位置とが重なるように、ウエハ１の右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂと対応する位置に、右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂと位置合わせを行うためのアライメントマークである右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂが形成されている。一例として、マスク２の右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂは、それぞれ外径２００μｍ、内径１５０μｍのリング状の形状に形成されている。
【００２７】
そして、図３に示すように、本実施形態におけるアライメント装置１０は、水平面内の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能なＸＹテーブル１１と、回転移動が可能な回転テーブル１２と、支柱１３と、上下移動機構１４と、ウエハ１を保持するためのステージ部１５と、マスク２を保持するためのマスク保持部１６と、基準側カメラ部１７と、追従側カメラ部１８と、制御装置１９とを備えている。
【００２８】
図３に示すように、ＸＹテーブル１１の上面には回転テーブル１２が配置され、回転テーブル１２の上面には支柱１３が配置されている。そして、支柱１３には上下移動機構１４が配設されている。
【００２９】
上下移動機構１４は、ステッピングモーターからなる駆動モーター（図示せず）を備え、モーターの駆動により支柱１３に沿ってステージ部１５を上下に移動する構成となっている。なお、上下移動機構１４は、上記したような駆動モーターを備えた構成に限らず、エアシリンダにより上下移動する構成等、その他の構成であってもよい。なお、ＸＹテーブル１１および回転テーブル１２が本発明における水平移動手段、上下移動機構１４が本発明における上下移動手段に相当する。
【００３０】
また、上下移動機構１４の上面には、ステージ部１５が配置されている。ステージ部１５は、支持台２３と、ローラー２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、載置台２５とを備えている。
【００３１】
支持台２３は、上面から下面にかけて円形形状の開口部Ｋ１が形成され、支持台２３の上面の開口部Ｋ１を囲む位置には、正三角形の各頂点に相当する位置に３個のローラー２４ａ、２４ｂ、２４ｃがそれぞれ配置されている。
【００３２】
各ローラー２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、それぞれ水平方向に配設された軸２７と軸２７に外嵌されたストローク部２８によって構成され、ストローク部２８は軸２７の軸方向に所定量移動可能で、かつ軸２７の周りを自由に回転可能な構造となっている。
【００３３】
また、３個のローラー２４ａ、２４ｂ、２４ｃの上方には、載置台２５が配置されている。載置台２５は、下面の一部が球面状を有し、上面から下面にかけて上面の開口が下面の開口より面積が大きく円形形状を有する開口部Ｋ２が形成されている。そして、載置台２５の下面の球面状の部分が各ローラー２４ａ、２４ｂ、２４ｃと摺動可能に配置されている。したがって、各ローラー２４ａ、２４ｂ、２４ｃの動作により、載置台２５の上面の傾き角度を変えることができる。
【００３４】
なお、載置台２５は、上記した開口部Ｋ２を有する代わりに、例えば、前記開口部Ｋ２の位置に透明部材を備えることとしてもよい。
【００３５】
また、載置台２５の上面には、ウエハ１を真空吸着により保持するための吸着機構（図示せず）が、開口部Ｋ２を囲むように配設され、開口部Ｋ２を塞ぐように載置台２５の上面にウエハ１が載置される構成となっている。なお、ウエハ１の保持方法は前記した真空吸着法に限らず、その他の方法でもよい。また、載置台２５には、ウエハ１を加熱するためのヒーター（図示せず）を備えてもよい。
【００３６】
マスク保持部１６は、円形形状を有する開口部Ｋ３が形成された保持ステージ３０と、保持ステージ３０を水平面内の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動する水平移動手段としてのＸＹテーブル（図示せず）とを備えている。保持ステージ３０の下面には、開口部Ｋ３を囲むように吸着機構（図示せず）が配設され、真空吸着により保持ステージ３０の下面に開口部Ｋ３を塞ぐようにマスク２が保持される。また、保持ステージ３０の下面にマスク２を保持するときには、ＸＹテーブルにより保持ステージがマスク交換位置に退避される構成となっている。なお、ステージ部１５が本発明における第１保持手段、マスク保持部１６が本発明における第２保持手段に相当する。
【００３７】
なお、保持ステージ３０は、上記した開口部Ｋ３を有する代わりに、前記開口部Ｋ３の位置に透明部材を備えることとしてもよい。また、マスク２の保持方法は前記した真空吸着法に限らず、その他の方法であってもよい。
【００３８】
また、保持ステージ３０の下面には、載置台２５の上面と保持ステージ３０の下面の距離を計測する計測手段３２が配設されている。
【００３９】
計測手段３２は、載置台２５にレーザー光を照射して載置台２５の上面と保持ステージ３０の下面の距離を検出する。検出された距離は制御手段１９に伝達され、載置台２５の上面と保持ステージ３０の下面の距離が所定距離となるように、制御手段１９により、ステージ部１５の上下移動機構１４を移動する。なお、計測手段３２は、保持ステージ３０の下面でなくても、載置台２５の上面に配設されることとしてもよい。また、レーザー光を照射して計測する方法でなくても、その他の方法であってもよい。
【００４０】
基準側カメラ部１７は、右上部カメラ３５と左上部カメラ３６とを備え、保持ステージ３０の開口部Ｋ３を通して、マスク２に形成された右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂをそれぞれ撮影する。また、右上部カメラ３５と左上部カメラ３６は、右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂの間隔に合わせて右上部カメラ３５と左上部カメラ３６の間隔を調整するためのＸＹ機構（図示せず）と、右上部カメラ３５と左上部カメラ３６の焦点位置を調整するためのＺ機構（図示せず）を備えている。
【００４１】
また、追従側カメラ部１８は、右下部カメラ３７と左下部カメラ３８とを備え、支持台２３の開口部Ｋ１および載置台２５の開口部Ｋ２を通してウエハ１に形成された右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂをそれぞれ撮影する。また、右下部カメラ３７と左下部カメラ３８は、それぞれ右上部カメラ３５と左上部カメラ３６との光軸を調整するためのＸＹ機構（図示せず）と、右下部カメラ３７と左下部カメラ３８の焦点位置を調整するためのＺ機構（図示せず）を備えている。なお、追従側カメラ部１８は、ステージ部１５の上下移動に追従して上下移動する構成としてもよく、ステージ部１５とは別々に上下移動する構成であってもよい。また、基準側カメラ部１７および追従側カメラ部１８が、本発明における撮影手段に相当する。
【００４２】
制御装置１９は、画像検出部４０、記憶部４１、表示制御部４２、右モニタ４３、左モニタ４４とを備えている。
【００４３】
画像検出部４０は、基準側カメラ部１７および追従側カメラ部１８により撮影されたウエハ１の右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂと、マスク２の右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂの画像のずれ量を検出する。したがって、画像検出部４０が本発明における測定手段に相当する。
【００４４】
そして、記憶部４１は、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶媒体からなり、計測手段３２で計測された、後述する第１、第２の基準体としての評価用ウエハとマスクの間の距離と画像検出部４０で検出された画像のずれの関係を、補正テーブルとして記憶する。なお、記憶部４１に記憶された補正テーブルは、基準側カメラ部１７で撮影された右マスクマーク６ａ、左マスクマーク６ｂと追従側カメラ部１８で撮影された右ウエハマーク４ａ、左ウエハマーク４ｂを、それぞれ右モニタ４３、左モニタ４４に重ねて表示するときに、表示制御部４２により撮影画像の位置を補正して表示するために使用される。したがって、記憶部４１が本発明における記憶手段、表示制御部４２が本発明における表示制御手段、読出手段、導出手段に相当する。なお、補正テーブルの作成方法については、後に詳しく説明する。
【００４５】
そして、基準側カメラ部１７の右上部カメラ３５で撮影された右マスクマーク６ａの画像と、追従側カメラ部１８の右下部カメラ３７で撮影された右ウエハマーク４ａの画像は、制御装置１９の表示制御部４２により画像処理されて右モニター４３に重畳して表示される。同様に、基準側カメラ部１７の左上部カメラ３６で撮影された左マスクマーク６ｂの画像と、追従側カメラ部１８の左下部カメラ３８で撮影された左ウエハマーク４ｂの画像は、制御装置１９の表示制御部４２により画像処理されて左モニター４４に重畳して表示される。したがって、右モニタ４３および左モニタ４４が本発明における表示手段に相当する。
【００４６】
図４は、基準側カメラ部１７および追従側カメラ部１８で撮影された右マスクマーク６ａと右ウエハマーク４ａの画像が、右モニタ４３に重畳して表示された画像の一例である。同図（ａ）に示すように、ウエハ１とマスク２の位置調整は、ウエハ１とマスク２を予め決められた設定間隔ｈだけ離して対向配置して行われる。ウエハ１とマスク２のアライメント動作を行う操作者は、右モニタ４３を見ながら、同図（ｃ）に示すように、基準側カメラ部１７および追従側カメラ部１８で撮影された右ウエハマーク４ａおよび右マスクマーク６ａの中心位置が一致するようにＸＹテーブル１１を移動してウエハ１とマスク２を位置調整する。
【００４７】
ところが、ウエハ１とマスク２を設定間隔だけ離した状態で、図４（ｃ）に示すように右ウエハマーク４ａおよび右マスクマーク６ａの中心位置を一致させても、露光を行うときに、同図（ｂ）に示すようにウエハ１とマスク２の距離を設定間隔から作業間隔に変更すると、例えば、上下駆動機構１４の偏心により、同図（ｄ）に示すように、作業間隔の位置では、右ウエハマーク４ａおよび右マスクマーク６ａの中心位置がずれることがある。
【００４８】
そこで、ウエハ１とマスク２の距離を変更したときの、右上部カメラ３５および右下部カメラ３７により撮影された右ウエハマーク４ａおよび右マスクマーク６ａの画像のずれ方向とずれ量を予め測定して補正テーブルを作成し、補正テーブルに基づいて位置を補正した右ウエハマーク４ａおよび右マスクマーク６ａの画像を右モニタ４３に表示する。なお、左ウエハマーク４ｂおよび左マスクマーク６ｂについても同様とする。以下、補正テーブルの作成手順について説明する。
【００４９】
２．補正テーブルの作成手順
補正テーブルの作成手順について、図５ないし図８を参照して説明する。補正テーブルは、基準アライメントマークを有する基準体である評価用ウエハと評価用マスクをステージ部１５およびマスク保持部１６にそれぞれ保持し、評価用ウエハと評価用マスクの対向面の間隔ｈに対する基準アライメントマークのずれ方向とずれ量を測定して作成する。
【００５０】
評価用ウエハおよび評価用マスクは、図１および図２に示したウエハ１およびマスク２とほぼ同様の形状を有している。また、評価用ウエハおよび評価用マスクにそれぞれ形成された基準アライメントマークである基準ウエハマーク５４ａおよび基準マスクマーク５６ａは、図１に示したウエハ１に形成された右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂ、図２に示したマスク２に形成された右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂとほぼ同様の形状に形成されている。
【００５１】
はじめに、評価用マスクの取付と、基準側カメラ部１７の右上部カメラ３５および左上部カメラ３６、追従側カメラ部１８の右下部カメラ３７および左下部カメラ３８の位置調整をする。図５に、そのフローチャートを示す。
【００５２】
評価用マスクは、マスク保持部１６をマスク保持部１６に配設されたＸＹテーブル（図示せず）によりマスク交換位置に退避した状態で、マスク保持部１６の保持ステージ３０の下面に、真空吸着機構（図示せず）により吸着保持される（ステップＳ１）。そして、評価用マスクを保持したマスク保持部１６は、上記ＸＹテーブル（図示せず）により基準側カメラ部１７の下方の所定位置に移動される（ステップＳ２）。
【００５３】
そして、右上部カメラ３５および右下部カメラ３７により、評価用マスクに形成された基準マスクマーク５６ａが撮影され、その撮影画像が右モニタ４３に重畳して表示される。また、同様に、左上部カメラ３６および左下部カメラ３８により基準マスクマーク５６ａが撮影され、その撮影画像が左モニタ４４に重畳して表示される。なお、評価用マスクの基準マスクマーク５６ａが各カメラ３５、３６、３７、３８の視野内に入っていない場合には、各カメラ３５、３６、３７、３８の視野内に入るように、評価用マスクの位置がＸＹテーブル１１、回転テーブル１２により移動される（ステップＳ３）。
【００５４】
そして、右モニタ４３に表示された右上部カメラ３５で撮影された基準マスクマーク５６ａの中心位置が右モニタ４３の画面中央の所定位置に一致するように、右上部カメラ３５が水平方向に位置調整される。また、右下部カメラ３７で撮影された基準マスクマーク５６ａの中心位置が前記した右上部カメラ３５で撮影された基準マスクマーク５６ａの中心位置と一致するように、右下部カメラ３７が水平方向に位置調整される（ステップＳ４）。この動作により、右上部カメラ３５および右下部カメラ３７が光軸調整される。
【００５５】
また、同様にして、左上部カメラ３６および左下部カメラ３８で撮影されて左モニタ４４に表示された基準マスクマーク５６ａの中心位置が一致するように、左上部カメラ３６および左下部カメラ３８が水平方向に位置調整され、左上部カメラ３６および左下部カメラ３８が光軸調整される（ステップＳ５）。なお、上記した各カメラ３５、３６、３７、３８の光軸調整のときにも、評価用マスクをＸＹテーブル１１、回転テーブル１２により移動してもよい。
【００５６】
図６は補正テーブルの作成手順を示すフローチャートである。基準側カメラ部１７と追従側カメラ部１８の各カメラ３５、３６、３７、３８の位置調整後、評価用ウエハの取付が行われる。評価用ウエハは、ステージ部１５の載置台２５の上面に載置され、載置台２５に配設された真空吸着機構（図示せず）により、載置台２５上に吸着保持される。（ステップＳ１０）。
【００５７】
次に、上下移動機構１４によりステージ部１５が上昇され、評価用ウエハの上面が適当な高さの仮調整位置に移動される（ステップＳ１１）。なお、ステージ部１５の上昇により追従側カメラ部１８の焦点が各基準ウエハマーク５４ａからずれた場合には、追従側カメラ部１８が上昇され、追従側カメラ部１８の焦点が各基準ウエハマーク５４ａに合うように調整される。また、基準ウエハマーク５４ａが右下部カメラ３７および左下部カメラ３８の視野内に入るように、評価用ウエハがＸＹテーブル１１および回転テーブル１２により水平方向に移動されて位置調整される（ステップＳ１２）。
【００５８】
評価用ウエハの位置調整後、再び上下移動機構１４によりステージ部１５が上昇される。そして、ステージ部１５に配設された荷重検出部（図示せず）で所定の大きさの荷重が検出されるように、評価用ウエハと評価用マスクが接触して加圧され、評価用マスクの下面に対して評価用ウエハの上面が倣い調整されて固定される（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。なお、倣い調整のときの荷重の大きさは、一例として５〜２０Ｎである。
【００５９】
その後、上下移動機構１４によりステージ部１５が下降され、荷重検出部の荷重が０となる位置にステージ部１５の高さが調整される（ステップＳ１６、Ｓ１７）。なお、ステージ部１５の下降により追従側カメラ部１８の焦点が基準ウエハマーク５４ａからずれた場合には、追従側カメラ部１８が下降され、追従側カメラ部１８の焦点が基準ウエハマーク５４ａに合うように調整される。なお、荷重検出部の荷重が０となるステージ部１５の位置を接地位置とする。
【００６０】
そして、接地位置において右モニタ４３および左モニタ４４に表示された基準ウエハマーク５４ａおよび基準マスクマーク５６ａの中心位置が一致するように、ＸＹテーブル１１および回転テーブル１２により評価用ウエハがＸＹ方向および回転方向に移動されて位置調整される（ステップＳ１８）。なお、このときの評価用ウエハの位置を基準状態とし、評価用ウエハおよび評価用マスクの対向面の間隔ｈを０、基準ウエハマーク５４ａの中心位置のずれ量を０として補正テーブルを作成する。
【００６１】
その後、上下移動機構１４によりステージ部１５が下降され、評価用ウエハを評価用マスクから指定間隔だけ離した位置で、追従側カメラ部１８の右下部カメラ３７により基準ウエハマーク５４ａが撮影される。そして、図７に示すように、制御装置１９の画像検出部４０により、右下部カメラ３７で撮影された接地位置における評価用ウエハの基準ウエハマーク５４ａの中心位置に対して、評価用ウエハを評価用マスクから指定間隔だけ離したときの評価用ウエハの基準ウエハマーク５４ｂの中心位置のＸ方向およびＹ方向へのずれ量ｄＸ、ｄＹが画像検出部４０により計測される（ステップＳ１９、Ｓ２０）。
【００６２】
その後、再び上下移動機構１４によりステージ部１５が所定距離だけ下降され、上記したステップＳ１９、Ｓ２０を繰り返して同様の計測が行われる。そして、指定間隔に対するずれ量ｄＸ、ｄＹが、ずれ方向（Ｘ方向、Ｙ方向）ごとにそれぞれ記憶部４１に記憶され、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、指定間隔に対するＸ方向およびＹ方向のずれ量の補正テーブルが作成される（ステップＳ２１）。そして、指定間隔が所定の値となったところで、評価用ウエハおよび評価用マスクが取り外され、補正テーブルの作成が終了する（ステップＳ２２）。
【００６３】
なお、同様にして、左下部カメラ３８で撮影された基準ウエハマーク５４ａのずれ量についても補正テーブルが作成される。また、図８は、上下移動機構の稼動軸の偏心等が線形特性を有している場合の例を示し、線形特性でない場合であっても、上記のような補正テーブルを作成することで、かかる偏心等の補正を行うことが可能になる。
【００６４】
３．アライメント動作（１）
次に、本アライメント装置１０の動作について、露光動作を例にして説明する。図９に、本実施形態における露光動作のフローチャートを示す。なお、露光に使用するウエハおよびマスクは、図１および図２に示したウエハ１およびマスク２と同様の構成である。また、露光を行うときのウエハ１およびマスク２の対向面の間隔、つまり、作業間隔が０の場合（ウエハ１とマスク２を接触して露光を行う場合）について説明する。
【００６５】
はじめに、マスク２の取付と、基準側カメラ部１７の右上部カメラ３５および左上部カメラ３６、追従側カメラ部１８の右下部カメラ３７および左下部カメラ３８の位置調整をする。マスク２の取付と、各カメラ３５、３６、３７、３８の位置調整の手順は、上記した補正テーブルを作成するときの評価用マスクの取付と、各カメラ３５、３６、３７、３８の位置調整の手順と同様である（ステップＳ４０）。
【００６６】
マスク２は、上記した図５のフローチャートに示すように、マスク保持部１６をマスク保持部１６に配設されたＸＹテーブル（図示せず）によりマスク交換位置に退避した状態で、マスク保持部１６の保持ステージ３０の下面に、真空吸着機構（図示せず）により吸着保持される（ステップＳ１）。そして、マスク２を保持したマスク保持部１６は、上記ＸＹテーブル（図示せず）により基準側カメラ部１７の下方の所定位置に移動される（ステップＳ２）。
【００６７】
そして、マスク２の右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂが、それぞれ基準側カメラ部１７の右上部カメラ３５および左上部カメラ３６の視野内に入るように、右モニタ４３および左モニタ４４を見ながら右上部カメラ３５および左上部カメラ３６の位置が調整される（ステップＳ３）。また、このときに、追従側カメラ部１８の右下部カメラ３７および左下部カメラ３８の位置が調整され、基準側カメラ部１７と追従側カメラ部１８の対応するカメラの光軸調整が行われる（ステップＳ４、Ｓ５）。
【００６８】
続いて、基準側カメラ部１７と追従側カメラ部１８の各カメラ３５、３６、３７、３８の位置調整後、ウエハ１の取付が行われる。ウエハ１は、図９のフローチャートに示すように、ステージ部１５の載置台２５の上面に載置され、載置台２５に配設された真空吸着機構（図示せず）により、載置台２５上に吸着保持される。（ステップＳ４１）。
【００６９】
次に、上下移動機構１４によりステージ部１５が上昇され、ウエハ１の上面が所定の仮調整位置に調整される（ステップＳ４２）。そして、右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂがそれぞれ基準側カメラ部１７の右上部カメラ３５および左上部カメラ３６の視野内に入るように、ウエハ１が回転テーブル１２により回転して位置調整される（ステップＳ４３）。
【００７０】
ウエハ１の位置調整後、再び上下移動機構１４によりステージ部１５が上昇される（ステップＳ４４）。そして、ステージ部１５に配設された荷重検出部（図示せず）で所定の大きさの荷重が検出されるように、ウエハ１とマスク２が接触して加圧され、マスク１の下面に対してウエハ２の上面が倣い調整されて固定される（ステップＳ４５、Ｓ４６）。なお、倣い調整のときの荷重の大きさは、一例として５〜２０Ｎである。
【００７１】
その後、上下移動機構１４によりステージ部１５が下降され、荷重検出部の荷重が０となる位置（接地位置）にステージ部１５の高さが調整される（ステップＳ４７）。さらに、上下移動機構１４によりステージ部１５を下降して、接地位置からアライメントを行うための設定間隔Ｈだけ離した設定位置に、ウエハ１の上面の高さが調整される（ステップＳ４８）。なお、設定間隔Ｈは、一例として７０〜８０μｍである。
【００７２】
そして、設定位置において、ウエハ１の右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂが、右下部カメラ３７および左下部カメラ３８によりそれぞれ撮影される。また、マスク２の右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂが、右上部カメラ３５および左上部カメラ３６によりそれぞれ撮影される。
【００７３】
撮影された右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂは、それぞれ右モニタ４３および左モニタ４４に表示される。また、右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂの画像は、以下に説明する表示位置の補正がされた後、それぞれ右モニタ４３および左モニタ４４に、右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂの画像と重畳して表示される。
【００７４】
右ウエハマーク４ａの表示位置の補正は、以下のようにして行われる。はじめに、制御装置１９の表示制御部４２により、記憶部４１に記憶された補正テーブルから、ウエハ１とマスク２の間隔が設定間隔Ｈであるときの、画像のずれ方向およびずれ量が読み出される。例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示した補正テーブルによると、設定間隔Ｈのときの右ウエハマーク４ａのＸ方向のずれ量はｄＸ、Ｙ方向のずれ量はｄＹである。したがって、図１０に示すように、右下部カメラ３７により撮影された右ウエハマーク４ａの位置から補正テーブルのずれ方向と反対方向にずれ量だけ、つまり、−ｄＸおよび−ｄＹだけ右ウエハマーク４ａを移動して仮想右ウエハマーク４ｃとする。そして、右モニタ４３に右マスクマーク６ａと仮想右ウエハマーク４ｃが重畳して表示される。
【００７５】
また、左ウエハマーク４ｂの表示位置の補正も同様に行われる。左下部カメラ３８により撮影された左ウエハマーク４ｂの位置から−ｄＸおよび−ｄＹだけ左ウエハマーク４ｂを移動して仮想左ウエハマークとする。そして、左モニタ４４に左マスクマーク６ｂと仮想左ウエハマークが重畳して表示される。
【００７６】
その後、ウエハ１とマスク２の位置合わせを行う操作者は、図１１に示すように、右モニタ４３に表示された右マスクマーク６ａの中心位置０に仮想右ウエハマーク４ｃの中心位置が一致するように、ＸＹテーブル１１によりウエハ１を移動して位置調整する。また、同様に、左モニタ４４に表示された左マスクマーク６ｂの中心位置０に仮想左ウエハマークの中心位置が一致するように、ＸＹテーブル１１によりウエハ１を移動して位置調整する。なお、位置調整は、ＸＹテーブル１１の位置調整に限らず、回転テーブル１２によりθ方向の位置調整を行ってもよい。
【００７７】
ウエハ１とマスク２の位置合わせが終了すると、再び上下移動機構１４によりステージ部１５が露光を行う作業位置まで上昇される。本実施形態では、作業間隔が０の状態で露光を行うため、ステージ部１５が接地位置まで上昇され、ウエハ１の上面とマスク２の下面が接触される（ステップＳ５０）。そして、図１２に示すように、基準側カメラ部１７が退避して露光光源部６０がマスク保持部１６の上方に配置される。
【００７８】
露光光源部６０は、下面に直径１００ｍｍ程度の円形形状の開口を有する箱状のカバー６１を備え、カバー６１の内部に紫外光光源が配設されている。そして、図１３に示すように、露光光源部６０がマスク保持部１６の上面まで下降して、ウエハ１およびマスク２に紫外光が照射されて、マスク２に形成された回路パターン５がウエハ１に露光される（ステップＳ５１）。
【００７９】
４．アライメント動作（２）
上記したアライメント動作（１）では、露光を行うときのウエハ１とマスク２との作業間隔が０の場合について説明したが、作業間隔が所定の間隔である場合は、以下のようにして、右モニタ４３に表示される右ウエハマーク４ａおよび右マスクマーク６ａの補正が行われる。なお、左モニタ４４に表示される左ウエハマーク４ｂおよび左マスクマーク６ｂについては、右ウエハマーク４ａおよび右マスクマーク６ａと同様の補正が行われるため、右ウエハマーク４ａおよび右マスクマーク６ａについて詳しく説明する。なお、露光を行うときのウエハ１とマスク２の作業間隔をＨ１、アライメントを行うときのウエハ１とマスク２の設定間隔をＨ２とする。
【００８０】
はじめに、制御装置１９の表示制御部４２により、上記した補正テーブルから、ウエハ１とマスク２の間隔が作業間隔Ｈ１および設定間隔Ｈ２であるときの、画像のずれ方向およびずれ量が読み出される。図１４（ａ）、（ｂ）に示した補正テーブルによると、作業間隔Ｈ１のときの右ウエハマーク４ａのＸ方向のずれ量はｄＸ１、Ｙ方向のずれ量はｄＹ１である。また、作業間隔Ｈ２のときの右ウエハマーク４ａのＸ方向のずれ量はｄＸ２、Ｙ方向のずれ量はｄＹ２である。
【００８１】
また、露光をするときの作業間隔がＨ１ときには、図１４に示すように、上記した補正テーブルの原点０を、作業間隔Ｈ１におけるずれ量だけシフトした原点０’の位置に移動すると考えると、上記した露光を行うときのウエハ１およびマスク２の対向面の間隔が０の場合と同じ補正テーブルを使用して、右モニタ４３に表示される右マスクマーク６ａと右ウエハマーク４ａの画像を補正することができる。
【００８２】
右マスクマーク６ａの表示位置の補正は、以下のようにして行われる。図１４によると、ウエハ１とマスク２の間隔がＨ１のときのＸ方向およびＹ方向のずれ量は、それぞれｄＸ１、ｄＹ１である。したがって、図１５（ａ）に示すように、撮影された右マスクマーク６ａの中心位置を、補正テーブルに示されたずれ方向にずれ量だけ、つまり、Ｘ方向にｄＸ１、Ｙ方向にｄＹ１だけ移動し、仮想右マスクマーク６ｃとする。
【００８３】
次に、右ウエハマーク４ａの表示位置の補正は、以下のようにして行われる。図１４によると、ウエハ１とマスク２の間隔がＨ２のときのＸ方向およびＹ方向のずれ量は、それぞれｄＸ２、ｄＹ２である。また、作業間隔におけるずれ量だけシフトした原点０’を基準にしてマスクマークのずれ量を考えると、マスクマークのずれ量はＸ方向にｄＸ２−ｄＸ１、Ｙ方向にｄＹ２−ｄＹ１となる。したがって、図１５（ｂ）に示すように、設定間隔Ｈ２の位置において撮影された右マスクマーク４ａの中心位置を、ずれ方向と反対方向にずれ量だけ、つまり、Ｘ方向に−（ｄＸ２−ｄＸ１）、Ｙ方向に−（ｄＹ２−ｄＹ１）だけ移動し、仮想右ウエハマーク４ｄとする。
【００８４】
そして、図１５（ｂ）に示すように、右モニタ４３に仮想右マスクマーク６ｃと仮想右ウエハマーク４ｄが重畳して表示される。
【００８５】
なお、左マスクマーク６ｂおよび左ウエハマーク４ｂの表示位置の補正も、上記した右マスクマーク６ａおよび右ウエハマーク４ａと同様に行われる。つまり、ウエハ１とマスク２をアライメント動作を行うときの設定間隔Ｈ２の位置において撮影した左マスクマーク６ｂの中心位置から、Ｘ方向にｄＸ１、Ｙ方向にｄＹ１だけ左マスクマーク６ｂを移動して、仮想左マスクマークとする。また、ウエハ１とマスク２をアライメント動作を行うときの設定間隔Ｈ２の位置において撮影した左ウエハマーク４ｂの中心位置から、Ｘ方向に−（ｄＸ２−ｄＸ１）、Ｙ方向に−（ｄＹ２−ｄＹ１）だけ左ウエハマーク４ｂを移動し、仮想左ウエハマークとする。
【００８６】
そして、左モニタ４４に、仮想左マスクマークと仮想左ウエハマークが重畳して表示される。
【００８７】
その後、ウエハ１とマスク２の位置合わせを行う操作者は、右モニタ４３に表示された仮想右マスクマーク６ｃの中心位置０’に仮想右ウエハマーク４ｄの中心位置が一致するように、ＸＹテーブル１１によりウエハ１を移動して位置調整する。また、同様に、左モニタ４４に表示された仮想左マスクマークの中心位置０’に仮想左ウエハマークの中心位置が一致するように、ＸＹテーブル１１によりウエハ１を移動して位置調整する。なお、位置調整は、ＸＹテーブル１１の位置調整に限らず、回転テーブル１２によりθ方向の位置調整を行ってもよい。
【００８８】
ウエハ１とマスク２の位置合わせが終了すると、再び上下移動機構１４によりステージ部１５を上昇して、ウエハ１の上面とマスク２の下面の間隔が作業間隔Ｈ１となるように調整される。そして、基準側カメラ部１７が退避して露光光源部６０がマスク保持部１６の上方に配置される。その後、露光光源部６０がマスク保持部１６の上面に下降して、ウエハ１およびマスク２に紫外光が照射されて、マスク２に形成された回路パターン５がウエハ１に露光される。
【００８９】
なお、上記したように補正テーブルの原点０を０’にずらす補正方法でなくても、作業間隔Ｈの位置を基準位置とした補正テーブルを新たに作成して補正を行うこととしてもよい。
【００９０】
したがって、上記した実施形態によると、基準側カメラ部１７により撮影された右ウエハマーク４ａおよび左ウエハマーク４ｂ、追従側カメラ部１８により撮影された右マスクマーク６ａおよび左マスクマーク６ｂを、予め作成しておいた補正テーブルから読み出したずれ方向およびずれ量に基づいてそれぞれ所定の方向に所定の距離だけずらして表示手段に重畳して表示するので、上下移動機構１４の稼動軸に歪みや偏心がある場合でも、偏心等によるずれを予め補正して、各マーク４ａ、６ａ、４ｂ、６ｂを右モニタ４３および左モニタ４４に表示することができる。したがって、両対象物のアライメントを行う操作者は、ウエハ１およびマスク２が設定間隔だけ離れた状態であっても、右モニタ４３および左モニタ４４に表示された画像を見ながらウエハ１とマスク２を精度よく位置調整することができる。
【００９１】
また、基準アライメントマークを有する評価用ウエハおよび評価用マスクを用意して、各基準ウエハマーク５４ａおよび基準マスクマーク５６ａの画像のずれ方向およびずれ量を予め測定して補正テーブルを作成しているので、アライメントを行うときのウエハ１とマスク２の設定間隔や、露光を行うときのウエハ１とマスク２の作業間隔を変更しても、変更した設定間隔や作業間隔に対応したずれ方向およびずれ量を補正テーブルから読み出して、読み出したずれ方向およびずれ量に基づいて各マーク４ａ、６ａ、４ｂ、６ｂの画像をそれぞれ所定の方向に所定の距離だけずらして表示手段に重畳して表示すればよく、簡便にウエハ１とマスク２を位置調整することができる。
【００９２】
また、アライメント動作を行う操作者は、表示手段に表示された補正後のアライメントマークの画像を見ながら、ウエハ１とマスク２を対向面と平行な方向に相対的に移動させて精度よく位置合わせすることができる。このように位置合わせをしておけば、その後操作者は上下移動機構１４の駆動操作（例えば、駆動スイッチのオン操作）だけを行えばよいこととなる。したがって、操作者は、ウエハ１およびマスク２をステージ部１５およびマスク保持部１６に保持した後アライメント動作が終了するまでの全工程を簡便に手動で行うことが可能となる。したがって、ウエハ１およびマスク２の位置を自動で調整するための高精度で高価な自動制御装置が不要となり、装置の簡略化やコストの低廉化を図ることができる。
【００９３】
さらに、ウエハ１およびマスク２のアライメントマークを撮影する前に、ウエハ１の上面とマスク２の下面が倣い調整されるので、ウエハ１とマスク２の位置合わせをより精度よく行うことができる。
【００９４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００９５】
例えば、本発明におけるアライメント装置は、露光装置に限らず、例えば基板同士を接合する接合装置等、その他の装置に組み込まれることとしてもよい。
【００９６】
また、対象物はウエハとマスクに限らず、例えば基板とチップ等その他のものであってもよい。また、被接合物の材質や大きさ、形状等はどのようなものであってもよい。
【００９７】
また、対象物に形成されたアライメントマークは、上記実施形態に示したような円形形状のものに限らず、その他の形状であってもよい。例えば、矩形形状のアライメントマークを形成した場合、アライメントマークの直線部分を利用することにより、対象物の回転方向のずれを調整するアライメントマークとしても使用することができる。
【００９８】
また、アライメントマークは、カメラ等の撮影手段で撮影することができるならば、対象物の上面、下面のどちらに形成されてもよく、どのような位置に形成されてもよい。また、基板の表面に限らず、基板内部に形成して、カメラ等でウエハを透過して写すこととしてもよい。
【００９９】
また、上記実施形態では、ステージ部を上下移動する構成であるが、マスク保持部を上下移動する構成であってもよい。また、上記実施形態では、ステージ部に載置された対象物のアライメントマークの画像を補正してずらして表示しているが、マスク保持部に保持された対象物のアライメントマークの画像を補正してずらして表示してもよい。また、マスク保持部を移動して位置調整をする構成であってもよい。
【０１００】
また、倣い調整機構は、ステージ部に限らずマスク保持部に備えることとしてもよく、ステージ部およびマスク保持部のどちらにどのように配設されてもよい。また、倣い調整をしない構成であってもよい。
【０１０１】
また、上記実施形態のように、マスク保持部の対象物のアライメントマークを撮影する基準側カメラと、ステージ部の対象物のアライメントマークを撮影する追従側カメラの２種類のカメラを備えなくても、ステージ部およびマスク保持部の両対象物のアライメントマークを１種類のカメラで同時に撮影する構成であってもよい。また、１種類のカメラでステージ側とマスク保持部側の対象物のアライメントマークを別々に撮影し、撮影したそれぞれのアライメントマークの画像を合成して、モニタに重畳して表示してもよい。
【０１０２】
また、上記実施形態のように、撮影されたアライメントマークまたは仮想アライメントマークを表示するモニタは、左右にそれぞれ配設しなくても、左右のアライメントマークまたは仮想アライメントマークを１台のモニタに同時に表示する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施形態におけるウエハの平面図である。
【図２】一実施形態におけるマスクの平面図である。
【図３】一実施形態におけるアライメント装置の概略構成図である。
【図４】一実施形態におけるウエハマークおよびマスクマークの画像表示の一例を表す図である。
【図５】一実施形態におけるマスク交換動作を表すフローチャートである。
【図６】一実施形態における補正テーブル作成動作を表すフローチャートである。
【図７】撮影したウエハマークおよびマスクマークの画像表示の一例を表す図である。
【図８】補正テーブルの一例を表す図であり、（ａ）はＸ方向の移動量を表す補正テーブル、（ｂ）はＹ方向の移動量を示す補正テーブルである。
【図９】一実施形態における露光動作を示すフローチャートである。
【図１０】ウエハマークおよびマスクマークの補正画像の一例を示す図である。
【図１１】ウエハマークおよびマスクマークの補正画像の一例を示す図である。
【図１２】一実施形態におけるアライメント装置を組み込んだ露光装置の概略構成図である。
【図１３】一実施形態におけるアライメント装置を組み込んだ露光装置の概略構成図である。
【図１４】補正テーブルの他の例を表す図であり、（ａ）はＸ方向の移動量を表す補正テーブル、（ｂ）はＹ方向の移動量を示す補正テーブルである。
【図１５】ウエハマークおよびマスクマークの補正画像の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１……ウエハ（一方の対象物）
２……マスク（他方の対象物）
４ａ、４ｂ……ウエハマーク（アライメントマーク）
６ａ、６ｂ……マスクマーク（アライメントマーク）
４ｃ、４ｄ……仮想ウエハマーク（仮想アライメントマーク）
６ｃ……仮想マスクマーク（仮想アライメントマーク）
１１……ＸＹテーブル（水平移動手段）
１２……回転テーブル（水平移動手段）
１４……上下移動機構（上下移動手段）
１５……ステージ部（第１保持手段）
１６……マスク保持部（第２保持手段）
１７……基準側カメラ部（撮影手段）
１８……追従側カメラ部（撮影手段）
４０……画像検出部（測定手段）
４１……記憶部（記憶手段）
４２……表示制御部（表示制御手段、読出手段、導出手段）
４３……右モニタ（表示手段）
４４……左モニタ（表示手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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