(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハステージにウェハを順次載せ変えながら、フォトマスクの所定認識対象部分と前記ウェハの所定認識対象部分を画像認識により検出して該フォトマスクと該ウェハのアライメントを行うアライメント方法において、フォトマスクと一枚目ウェハとをそれぞれの前記所定認識対象部分を用いて所要の第１の位置状態となるようにアライメントを行う第１の過程と、前記第１の過程後に前記一枚目ウェハを該ウェハの所定認識対象部分がフォトマスクの所定認識対象部分内に含まれない第２の位置状態になるよう前記ウェハステージによって所定移動量だけ移動させる第２の過程と、第２の位置状態となった前記一枚目ウェハと前記フォトマスクの各所定認識対象部分の両者の画像を基準画像として認識し記憶させる第３の過程と、基準画像が記憶された後に前記一枚目ウェハを前記ウェハステージから取り除くと共に次ウェハを載せる第４の過程と、前記ウェハステージに載置された前記次ウェハの所定認識対象部分と前記フォトマスクの所定認識対象部分の両者の画像を取込画像として取り込むと共に、該取込画像と前記基準画像を対比しながら該取込画像と該基準画像が一致し第２の位置状態になるようするように前記ウェハステージを移動調整する第５の過程と、第２の位置状態になった後に前記次ウェハが載置されている前記ウェハステージを上記の第２の過程における移動とは反対方向に所定移動量だけ移動させ前記フォトマスクと前記次ウェハとを第１の位置状態にする第６の過程とを備えていることを特徴とするアライメント方法。
【請求項２】
第１の位置状態が露光可能状態であることを特徴とする請求項１記載のアライメント方法。
【請求項３】
ウェハはレジストが塗布されたものであって、該ウェハの所定認識対象部分を含む画像の認識が、前記レジストが感光しない波長の光を投射して行われることを特徴とする請求項１記載のアライメント方法。
【請求項４】
画像の認識が、投射した光の波長域より狭波長域の透過特性を有するフィルタを介してなされることを特徴とする請求項３記載のアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造工程におけるリソグラフィ工程で、フォトマスクとウェハのアライメントをそれぞれの所定の認識対象部分を認識することによって行うアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程におけるリソグラフィ工程では、露光用光源に対しウェハステージに載置されたウェハとフォトマスクとが同一の光軸上に位置し露光可能状態となるよう、それぞれに設けられたアライメントマークやターゲットマーク、配線の一部等の認識対象部分を用いアライメント用光源によるアライメントが実施される。そしてアライメント実施後、露光用光源を用いての所定の露光がなされ、ウェハステージから露光を終えたウェハが取り外され、ウェハステージには新たなウェハが載置され、再び露光用光源に対しウェハとフォトマスクとが同一の光軸上に位置するようアライメントが実施される。
【０００３】
しかしながら上記の従来技術においては、露光可能状態にフォトマスクとウェハとをアライメントした際にフォトマスクの認識対象部分内にウェハの認識対象部分が含まれてしまう場合、フォトマスクとウェハのそれぞれの認識対象部を各々画像登録したり検出したりすることが、基準データと対比して行う時に相関値が減少してしまい非常に困難なものとなり、適正なアライメントが行えない状況にあった。また、フォトマスクの認識対象部分を画像登録しようとする際には、フォトマスクの認識対象部分内に含まれるウェハの認識対象部分についてもフォトマスクの認識対象部分としてマスク処理を施し画像登録をしてしまうことになる。このような画像登録では登録時のデータ量が減少していて検出結果の信頼性が低いものとなり、また不必要な光によってフォトマスクの認識対象部分の検出が不安定なものとなる等の状況にあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、露光可能状態にフォトマスクとウェハとをアライメントした際にフォトマスクの認識対象部分内にウェハの認識対象部分が含まれてしまう場合でも適正なアライメントを行うことができ、また画像登録したものに基づくフォトマスクの認識対象部分等の検出結果の信頼性も高く、検出の安定性も良好なアライメント方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアライメント方法は、ウェハステージにウェハを順次載せ変えながら、フォトマスクの所定認識対象部分とウェハの所定認識対象部分を画像認識により検出して該フォトマスクと該ウェハのアライメントを行うアライメント方法において、フォトマスクと一枚目ウェハとをそれぞれの所定認識対象部分を用いて所要の第１の位置状態となるようにアライメントを行う第１の過程と、第１の過程後に一枚目ウェハを該ウェハの所定認識対象部分がフォトマスクの所定認識対象部分内に含まれない第２の位置状態になるようウェハステージによって所定移動量だけ移動させる第２の過程と、第２の位置状態となった一枚目ウェハとフォトマスクの各所定認識対象部分の両者の画像を基準画像として認識し記憶させる第３の過程と、基準画像が記憶された後に一枚目ウェハをウェハステージから取り除くと共に次ウェハを載せる第４の過程と、ウェハステージに載置された次ウェハの所定認識対象部分とフォトマスクの所定認識対象部分の両者の画像を取込画像として取り込むと共に、該取込画像と基準画像を対比しながら該取込画像と該基準画像が一致し第２の位置状態になるようするようにウェハステージを移動調整する第５の過程と、第２の位置状態になった後に次ウェハが載置されているウェハステージを上記の第２の過程における移動とは反対方向に所定移動量だけ移動させフォトマスクと次ウェハとを第１の位置状態にする第６の過程とを備えていることを特徴とする方法であり、
さらに、第１の位置状態が露光可能状態であることを特徴とする方法であり、さらに、ウェハはレジストが塗布されたものであって、該ウェハの所定認識対象部分を含む画像の認識が、レジストが感光しない波長の光を投射して行われることを特徴とする方法であり、
さらに、画像の認識が、投射した光の波長域より狭波長域の透過特性を有するフィルタを介してなされることを特徴とする方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。図１はアライメント装置の要部の概略構成を示す構成図であり、図２はアライメントのフローチャートであり、図３はフォトマスクとウェハの各所定認識対象部分の露光可能状態での位置関係を示す図であり、図４はフォトマスクとウェハの各所定認識対象部分の検出状態での位置関係を示す図である。
【０００７】
図１乃至図４において、アライメント装置１は、アライメント用光源２と、アライメント用光源２から放射される光の投射領域内に配置されたウェハステージ３を備えて構成されており、ウェハステージ３の上面にはウェハ４が載置されるようになっている。またウェハステージ３は、図示しない駆動機構により同一平面内で直交するＸ方向、Ｙ方向及び回転方向であるθ方向に移動自在となっていて、これに載置されたウェハ４の位置が、ウェハステージ３の移動にともないＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に自在に変えられ、所要位置にウェハ４を位置させることができる。
【０００８】
またアライメント用光源２の前面には、ウェハ４の上面に塗布されたレジストの感光特性に対応し、例えば波長が５００ｎｍ以下の光を透過させないフィルタ５ａが設けられており、これによってアライメント用光源２から放射される光のうちのレジストを感光させてしまう不要波長部分が取り除かれ、レジストを感光させることのない５００ｎｍを越える波長の光がウェハ４に投射される。ちなみに、レジストを感光させる露光用の光は、例えば波長が２６０ｎｍ〜４００ｎｍの間で選択された所定波長の光を放射する水銀ランプ使用の図示しない露光用光源から放射されるものであり、露光用光源の光軸上にアライメント装置１で後述のようにしてアライメントされ露光可能状態におかれたウェハ４とフォトマスク６に露光の際に投射される。
【０００９】
さらに、アライメント用光源２前面のフィルタ５ａとウェハステージ３上のウェハ４との間には、アライメント用光源２の光軸上にフォトマスク６が移動しないように配設されている。なお、露光可能状態ではフォトマスク６の直下にウェハ４が配置される。さらにまたウェハステージ３上のウェハ４とフォトマスク６に対しては、左／右両視野用の光経路を有するアライメント用光学系７を間に設けるようにして、ウェハ４とフォトマスク６の所定認識対象部分８，９を左／右両視野に入れて撮像する例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたカメラ１０が、前面にフィルタ５ｂを配置するようにして配設されている。
【００１０】
ここでフィルタ５ｂはフィルタ５ａと同様にレジストを感光させてしまう５００ｎｍ以下の波長部分を透過させず、また５００ｎｍを越える波長のうちの所定波長域の光のみを透過させる狭波長域のものである。またウェハ４とフォトマスク６の所定認識対象部分８，９は、それぞれに設けられたアライメントマークやターゲットマーク、配線の一部等により少なくとも構成されている。
【００１１】
また、１１は画像認識部で、これは図示しないがＡ／Ｄ変換部、メモリ部、演算部、駆動制御部等を備えていて、カメラ１０に対しては撮像した画像信号がＡ／Ｄ変換部に入力されるよう接続されており、またウェハステージ３に対しては駆動制御信号を駆動制御部から出力してウェハステージ３を所定移動量Ｘだけ移動させたりすると共に、ウェハステージ３を所定の位置に移動させたりする際に必要な移動量の設定できるようになっている。
【００１２】
そして画像認識部１１には、カメラ１０で撮像したウェハ４の所定認識対象部分８とフォトマスク６の所定認識対象部分９の各画像のアナログ画像信号が入力されると、Ａ／Ｄ変換部でアナログ画像信号がデジタル画像信号に変換され、必要に応じメモリ部に基準画像として記憶、登録させることができるようになっている。またこのメモリ部には基準画像が登録されるほか、ウェハ４とフォトマスク６の相対位置関係を表す位置情報が登録されるようになっている。
【００１３】
また、演算部では、メモリ部に記憶された基準画像とその後にカメラ１０で撮像し取り込まれた取込画像との対比が行えるようになっており、さらに対比結果に応じて基準画像と取込画像を一致させるために必要なウェハステージ３の移動量の算出が行われるようになっている。そして基準画像と取込画像を一致させるようウェハステージ３を移動させる時には、演算部の演算結果が駆動制御部に出力され、これに基づき駆動制御部からは駆動制御信号がウェハステージ３に対して出力される。さらに駆動制御信号によってウェハステージ３は移動し、ウェハ４の位置が変えられ、取込画像と基準画像とが一致したものなる。
【００１４】
一方、このような構成のものでのアライメントは、次のように行われる。すなわち図２において、先ず第１のステップＳ１  では、固定されたフォトマスク６の下方のウェハステージ３の上面に一枚目のウェハ４を載置する。そしてフォトマスク６に対し一枚目のウェハ４を、それぞれの所定認識対象部分８，９を用い図３に示す露光可能状態の位置関係となるようカメラ１０で撮像され図示しないモニタの画面に写し出される左／右両視野の映像を見ながら、さらには図示しない顕微鏡等の拡大光学系で見ながらウェハステージ３を各方向に移動調整し、マニュアル操作で正確なアライメントを実行する。そしてこの時のフォトマスク６とウェハ４の位置状態を第１の位置状態とする。また、この第１の位置状態にあるアライメントされ露光可能状態となっている一枚目のウェハ４に対し、図示しない露光装置で所定の露光を行う。
【００１５】
次に第２のステップＳ２  では、第１の位置状態となってフォトマスク６の直下に位置する一枚目のウェハ４を、画像認識部１１の駆動制御部の制御のもとでウェハステージ３を所定移動量Ｘだけ移動させることにより、図４に示すような一枚目のウェハ４とフォトマスク６の各所定認識対象部分８，９を含む領域が重なり合わないような状態にする。そして、この時のフォトマスク６とウェハ４の位置状態を第２の位置状態とする。
【００１６】
次に第３のステップＳ３  では、第２の位置状態となっている一枚目のウェハ４の所定認識対象部分８とフォトマスク６の所定認識対象部分９をカメラ１０で撮像し、撮像した画像がウェハステージ３に投入される二枚目以降のウェハ４のアライメントの際の基準となる基準画像として画像認識部１１のメモリ部に記憶、登録する。同時に左／右両視野の一枚目のウェハ４とフォトマスク６の各所定認識対象部分８，９の相対位置関係を表す位置情報も登録する。
【００１７】
次に第４のステップＳ４  では、ウェハステージ３上から露光を終えている一枚目のウェハ４を取り外す。そしてウェハステージ３上に二枚目のウェハ４を投入し載置する。新たに投入された二枚目のウェハ４の方向は特定方向を向くものではなく任意のものとなっている。
【００１８】
次に第５のステップＳ５  では、任意の方向を向いている二枚目のウェハ４をフォトマスク６と共にカメラ１０により撮像する。そして撮像した画像信号は画像認識部１１のＡ／Ｄ変換部に入力される。画像認識部１１に取り込まれた二枚目のウェハ４を含む取込画像は、メモリ部に記憶されている基準画像と演算部で対比され、二枚目のウェハ４とフォトマスク６の検出が行われる。この際、例えば特公平５−５２９８７号公報に開示された方法のパターンマッチング等の公知の技術を用いて二枚目のウェハ４の所定認識対象部分８とフォトマスク６の所定認識対象部分９がそれぞれ検出される。
【００１９】
次に第６のステップＳ６  では、画像認識部１１の演算部での演算結果である対比結果に基づき、ウェハステージ３上の二枚目のウェハ４の方向が第２の位置状態での一枚目のウェハ４の方向に一致するように、それぞれの所定認識対象部分８，９により得られる位置情報に基づきウェハステージ３の方向を調節する。すなわち、演算部での演算結果により駆動制御部からは対応する駆動制御信号が出力され、この駆動制御信号によってウェハステージ３は移動し、二枚目のウェハ４の位置が変えられ、二枚目のウェハ４とフォトマスク６との位置関係を取込画像と基準画像とが一致する第２の位置状態となるようアライメントする。
【００２０】
次に第７のステップＳ７  では、第２の位置状態にアライメントされた二枚目のウェハ４が載置されているウェハステージ３を、駆動制御部の制御のもとに第２のステップＳ２  で移動した方向とは反対方向に所定移動量Ｘだけ移動する。これにより、第２の位置状態にアライメントされ各所定認識対象部分８，９を含む領域が重なり合わないような状態となっている二枚目のウェハ４とフォトマスク６は、露光可能状態である第１の位置状態にアライメントされる。
【００２１】
この後、第１の位置状態にアライメントされた二枚目のウェハ４に対し露光装置での所定の露光が行われる。続いてウェハステージ３が所定移動量Ｘだけ移動して二枚目のウェハ４とフォトマスク６が第２の位置状態になり、上記の第４のステップＳ４  と同じようにウェハステージ３上から露光を終えている二枚目のウェハ４が取り外される。そしてウェハステージ３には三枚目のウェハ４が投入され、第５のステップＳ５  以降の各ステップが行われ、さらにウェハステージ３にウェハ４を順次載せ変えながら各ステップが行われる。
【００２２】
これにより、露光可能状態にアライメントした際にフォトマスク６の所定認識対象部分９内にウェハ４の所定認識対象部分８が含まれる場合においても、またウェハステージ３に自動的にウェハ４が投入され任意の方向に載置されるような場合であっても、一枚目のウェハ４を正確に露光可能状態にアライメントすることにより二枚目以降のウェハ４のアライメントが同様に簡単かつ正確に行うことができる。そして、そのアライメントも両者の所定認識対象部分８，９を含む領域が重なり合わないような状態にして行うため、フォトマスク６の所定認識対象部分９等の検出を行った際の検出結果の信頼性も高く適正なアライメントとなる。
【００２３】
さらにウェハ４とフォトマスク６の所定認識対象部分８，９のカメラ１０による撮像に際しても、アライメント用光源２からの光をフィルタ５ａを間に介して投射するようにしているので、ウェハ４の上面に塗布したレジストをいたずらに感光させてしまうことがない。またフィルタ５ａとカメラ１０の前面のフィルタ５ｂにより不要な光が排除されるので、ウェハ４とフォトマスク６から来る光の比率が高い光が多くカメラ１０に入射するようになり、雑音となる光が少なくなりウェハ４やフォトマスク６の表面状態に関わらず検出結果が安定したものとなる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば例えば露光可能状態にフォトマスクとウェハとをアライメントした際にフォトマスクの認識対象部分内にウェハの認識対象部分が含まれてしまう場合でも、適正なアライメントを簡単に行うことができ、フォトマスクの認識対象部分等の検出を行った際の検出結果の信頼性も高く、また検出の安定性も良好なアライメントが行えるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るアライメント装置の要部の概略構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るアライメントのフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るフォトマスクとウェハの各所定認識対象部分の露光可能状態での位置関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るフォトマスクとウェハの各所定認識対象部分の検出状態での位置関係を示す図である。
【符号の説明】
２…アライメント用光源
３…ウェハステージ
４…ウェハ
５ａ，５ｂ…フィルタ
６…フォトマスク
８，９…所定認識対象部分
１０…カメラ
１１…画像認識部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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