(57)【要約】  積層された複数の基板のうちの特定の基板の位置を検出する検出方法であって、特定の基板のエッジの一部分を含む領域に照明を照射するステップと、領域を撮像した画像を取得するステップと、画像に現れる段差部の位置に基づいて特定の基板のエッジの位置を特定するステップとを備え、照明を照射するステップにおける領域に照明を照射する方向、および、画像を取得するステップにおける領域を撮像する方向の少なくともいずれか一方が、基板の面方向に対して斜めである検出方法が提供される。
2011096239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の基板のうちの特定の基板の位置を検出する検出方法であって、
前記特定の基板のエッジの一部分を含む領域に照明を照射するステップと、
前記領域を撮像した画像を取得するステップと、
前記画像に現れる段差部の位置に基づいて前記特定の基板のエッジの位置を特定するステップと
を備え、
前記照明を照射するステップにおける前記領域に照明を照射する方向、および、前記画像を取得するステップにおける前記領域を撮像する方向の少なくともいずれか一方が、前記基板の面方向に対して斜めである検出方法。
【請求項２】
前記画像を取得するステップは、前記照明を照射するステップにおいて照射された照明の前記領域での正反射による画像を含む請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
前記照明を照射するステップにおいて、照明の入射光線と反射光線とが作る面が、前記基板が円形の場合における径方向と交差する請求項１または２に記載の検出方法。
【請求項４】
前記照明を照射するステップにおいて、前記特定の基板が円形の場合における径方向に延伸するパターンを持った照明を照射する請求項１から３のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項５】
前記特定の基板が円形の場合における径方向と交差する方向に、前記複数の基板を移動するステップをさらに備え、
前記画像を取得するステップにおいて、前記基板の移動における前記基板の複数の位置のそれぞれにおいて、前記領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記基板の位置を特定するステップにおいて、前記基板の複数の位置における前記画像の前記段差部の位置に基づいて、前記エッジに含まれる特徴箇所の位置を検出する請求項１から４のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項６】
前記照明を照射するステップにおいて、前記径方向に交差する方向に前記照明を走査し、
前記画像を取得するステップにおいて、前記照明の走査における前記照明の複数の位置のそれぞれにおいて、前記領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記基板の位置を特定するステップにおいて、前記照明の複数の位置における前記画像の前記段差部の位置に基づいて、前記エッジに含まれる特徴箇所の位置を特定する請求項４に記載の検出方法。
【請求項７】
前記画像を取得するステップは、前記特定の基板のエッジがノッチを有している場合に、前記特定の基板における前記ノッチを含む領域および他の領域を撮像した画像を取得するステップを含み、
前記基板の位置を特定するステップは、前記他の領域を撮像した画像に基づいて、前記特定の基板の位置を特定するステップ、および、前記ノッチを含む領域を撮像した画像に基づいて、前記ノッチの回転方向を特定するステップを含む請求項１または２に記載の検出方法。
【請求項８】
前記画像を取得するステップは、前記他の領域として複数の異なる領域のそれぞれについて画像を取得する請求項７に記載の検出方法。
【請求項９】
前記照明を照射するステップにおいて、前記特定の基板が略円盤状の場合における径方向に延伸するパターンを持った照明を、前記ノッチを含む領域および前記他の領域に前記基板の面方向に対して斜めから照射する請求項７または８に記載の検出方法。
【請求項１０】
前記複数の基板を、前記径方向に交差する方向に移動するステップをさらに備え、
前記画像を取得するステップにおいて、前記基板の移動における前記基板の複数の位置のそれぞれにおいて、少なくとも前記ノッチを含む領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記エッジの位置を特定するステップにおいて、前記基板の複数の位置における前記画像の前記段差部の位置に基づいて、前記ノッチに含まれる特徴箇所の位置を検出する請求項９に記載の検出方法。
【請求項１１】
前記画像を取得するステップにおいて、前記基板の移動における複数の位置のそれぞれにおいて、前記他の領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記他の領域の前記複数の位置に対応する画像間におけるエッジの位置の変位に基づいて、前記ノッチの特徴箇所の位置を補正するステップをさらに備える請求項１０に記載の検出方法。
【請求項１２】
前記照明を照射するステップにおいて、前記径方向に交差する方向に前記照明を走査し、
前記画像を取得するステップにおいて、前記照明の複数の位置のそれぞれにおいて、前記ノッチを含む領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記基板の位置を特定するステップにおいて、前記照明の複数の位置に対応する複数の画像の前記段差部の位置に基づいて、前記ノッチに含まれる特徴箇所の位置を特定する請求項９に記載の検出方法。
【請求項１３】
前記画像を取得するステップにおいて、前記他の領域は前記基板が円形の場合における前記ノッチに対して９０度回転した位置を含む請求項７から１２のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項１４】
前記画像を取得するステップにおいて、前記他の領域は前記基板が円形の場合における前記ノッチに対して１８０度回転した位置を含む請求項７から１２のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項１５】
前記画像を取得するステップにおいて、アオリ光学系を用いる請求項１から１４のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項１６】
積層された複数の基板のうちの特定の基板の位置を検出する検出装置であって、
前記特定の基板のエッジの一部分を含む領域に照明を照射する照明部と、
前記領域を前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得する画像取得部と、
前記画像に現れる段差部の位置に基づいて前記特定の基板のエッジの位置を特定する位置特定部と
を備え、
前記照明部における前記領域に照明を照射する方向、および、前記画像取得部における前記領域を撮像する方向の少なくともいずれか一方が、前記基板の面方向に対して斜めである検出装置。
【請求項１７】
前記照明部において、照明の入射光線と反射光線とが作る面が、前記基板が円形の場合における径方向と交差する請求項１６に記載の検出装置。
【請求項１８】
前記基板の複数の領域のそれぞれを照射すべく複数の前記照明部が設けられると共に、前記複数の照明部に対応した複数の前記画像取得部が設けられた請求項１６または１７に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出方法および検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の実装密度を高める目的で、電子回路が形成された複数の基板を積層した積層型の半導体装置が注目されている。複数の基板を積層する場合に、基板間の位置合せをして貼り合わせる基板貼り合わせ装置がある（例えば、特許文献１を参照）。
［特許文献１］特開２００９−２３１６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数の基板を積層する場合に、位置決めに各基板の外形が基準とされることがある。この場合には、外形が透過型の光学系により検出される。しかしながら、検出対象の基板がすでに複数の基板を積層した積層基板であり、特に上段の基板が下段の基板よりも外形が小さい場合に、当該上段の基板の外形を正確に検出することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、積層された複数の基板のうちの特定の基板の位置を検出する検出方法であって、特定の基板のエッジの一部分を含む領域に照明を照射するステップと、領域を撮像した画像を取得するステップと、画像に現れる段差部の位置に基づいて特定の基板のエッジの位置を特定するステップとを備え、照明を照射するステップにおける領域に照明を照射する方向、および、画像を取得するステップにおける領域を撮像する方向の少なくともいずれか一方が、基板の面方向に対して斜めである検出方法が提供される。【０００５】
本発明の第２の態様においては、積層された複数の基板のうちの特定の基板の位置を検出する検出装置であって、特定の基板のエッジの一部分を含む領域に照明を照射する照明部と、領域を基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得する画像取得部と、画像に現れる段差部の位置に基づいて特定の基板のエッジの位置を特定する位置特定部とを備え、照明部における領域に照明を照射する方向、および、画像取得部における領域を撮像する方向の少なくともいずれか一方が、基板の面方向に対して斜めである検出装置が提供される。【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】検出装置１００構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】画像取得部が取得した基板エッジ部の画像１０６の概念図である。
【図３】位置特定部により基板エッジ部の位置を特定する説明図である。
【図４】段差部Ｅにおける輝度の変化を概念的に示す曲線である。
【図５】検出装置の検出条件の説明図である。
【図６】基板エッジ部の３箇所から画像を取得する説明図である。
【図７】基板を移動しながら画像を取得する説明図である。
【図８】基板を移動しながら画像を取得する説明図である。
【図９】検出した基板エッジの位置により基板の外形および位置を判断する説明図である。
【図１０】入射光線を走査する実施形態を説明する正面図である。
【図１１】入射光線を走査する実施形態を説明する正面図である。
【図１２】入射光線を走査する他の実施形態を説明する正面図である。
【図１３】基板エッジ部の４箇所から画像を取得する説明図である。
【図１４】３層基板の基板エッジ部の画像の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、一実施形態である検出装置１００の構造を模式的に示す斜視図である。検出装置１００は、積層された下部基板１０２および上部基板１０４のうち上部基板１０４の位置を検出する。検出装置１００は、ステージ１０１と、照明部１０８と、画像取得部１１０と、位置特定部１２０とを備える。
【００１０】
下部基板１０２および上部基板１０４は、基板貼り合わせ装置等により厚み方向に重ね合わされている。上部基板１０４の外形は下部基板１０２の外形より小さい。よって、上部基板１０４のエッジにおいて、上部基板１０４の上面と下部基板１０２の上面との間には段差が形成される。
【００１１】
ステージ１０１は、検出対象である下部基板１０２および上部基板１０４を載置する。ステージ１０１は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に対して平行移動する。当該ステージ１０１は、上部基板１０４等にさらに他の基板を貼り合わせる装置のステージであってもよい。その場合にステージ１０１は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸まわりに回転してもよい。ステージ１０１の上面に基準マーク１０３が設けられる。図１を含む斜視図において、ステージ１０１の上面内の左右方向をＸ軸、手前奥方向をＹ軸とする。これらＸ軸、Ｙ軸に直交して上向きにＺ軸をとる。
【００１２】
基準マーク１０３は、照明部１０８及び画像取得部１１０の調整等に用いられる。例えば、基板位置の検出作業前に、基準マーク１０３にスリット像１１４を照射して、撮像部１０５にシャープな基準マーク１０３の像が結像できるように、光学系の焦点を合わせる基準として用いられる。さらに、当該基準マーク１０３は、当該基準マーク１０３を介してステージ１０１上の位置と撮像部１０５に撮像される画像上の位置とを対応付ける基準として用いられる。
【００１３】
照明部１０８は、基板位置検出用のスリット像１１４を提供する。照明部１０８は、光源１１９と、レンズ１１８と、スリット１１６と、レンズ１１５とをこの順に有する。
【００１４】
光源１１９は、撮像部１０５が検知できる波長の光、例えば撮像部１０５が可視光を撮像できる場合には可視光を発する。レンズ１１８は、光源１１９からの光を集束する。スリット１１６は、上部基板１０４の位置を検出するときの照明の範囲を定める。レンズ１１５は、スリット１１６を通過した光を集束して、下部基板１０２および上部基板１０４の上面にスリット像１１４を結像する。
【００１５】
照明部１０８は、下部基板１０２および上部基板１０４の面方向に対して斜めから、図１では左上から、下部基板１０２および上部基板１０４を照射する。照明部１０８による下部基板１０２および上部基板１０４上のスリット像１１４は、円盤状の下部基板１０２および上部基板１０４の径方向に延伸する細長い形状を有し、その照射範囲は上部基板１０４のエッジの一部分を含む。照明部１０８は、積層基板がステージ１０１の所定位置に正しく載置された場合にエッジが来るべき位置を予め記憶しておき、当該位置に照明を照射する。このエッジは、下部基板１０２等が円盤状の場合には円周となる。エッジはノッチなどの特徴箇所を含んでいてもよい。
【００１６】
画像取得部１１０は、撮像部１０５と、レンズ１１２とを含む。画像取得部１１０は、上部基板１０４のエッジの一部分を含む領域を、上部基板１０４等の面方向に対して斜めから、図１では右上から撮像する。この場合にも、画像取得部１１０は、積層基板がステージ１０１の所定位置に正しく載置された場合にエッジが来るべき位置を予め記憶しておき、当該位置を含む領域を撮像する。
【００１７】
レンズ１１２は、下部基板１０２および上部基板１０４の上面から反射した光を撮像部１０５に結像する。撮像部１０５の一例は、画素が二次元的に配列されたＣＣＤ、ＣＭＯＳ等である。撮像部１０５は撮像面に結像された像の光信号を画素ごとに電気信号に変換することにより、画像１０６を取得する。位置特定部１２０は、画像１０６を分析して、画像１０６に現れる段差部の位置に基づいて上部基板１０４のエッジの位置を特定する。
【００１８】
図１に示す構造は、照明部１０８及び画像取得部１１０の光学系を限定するものではない。例えば、レンズ１１８、１１５、１１２は、光学系を概略的に示したものであり、１枚のレンズに限られない。また、画像取得部１１０の光学系は、非アオリ光学系であってもよく、アオリ光学系であってもよい。アオリ光学系は、撮像部１０５を傾けることにより、主光線に対して斜めになっている上部基板１０４及び下部基板１０２の表面に対して広範囲に焦点を合わせることができる。
【００１９】
以下、図１に示す検出装置１００を用いて上部基板１０４の位置を検出する検出方法を説明する。本検出方法は、画像を取得するステップと、位置を特定するステップとを備える。画像を取得するステップは、照明部１０８により上部基板１０４のエッジの一部分を含む領域に、左上から照明を照射してスリット像１１４を形成するステップと、下部基板１０２および上部基板１０４の上面で反射したスリット像１１４を下部基板１０２および上部基板１０４の面方向に対して斜めから撮像部１０５により撮像して、画像１０６を取得するステップとを有する。
【００２０】
図２は、画像取得部１１０が取得した基板エッジ部の画像１０６の概念図である。画像１０６における上部基板反射像１３２は、スリット像１１４のうち上部基板１０４で反射した部分の画像である。一方、下部基板反射像１３４は、スリット像１１４のうち下部基板１０２で反射した部分の画像である。
【００２１】
位置を特定するステップは、画像１０６を撮像部１０５から位置特定部１２０に転送するステップと、位置特定部１２０の画像分析により上部基板反射像１３２と下部基板反射像１３４との間に現れる段差部Ｅの位置に基づいて上部基板１０４のエッジの位置を特定するステップとを有する。
【００２２】
画像１０６上の段差部Ｅの位置は、上部基板１０４のエッジの位置に対応する。図１において、スリット像１１４が照射する領域内の上部基板１０４のエッジが紙面に対して奥の方向に移動すると、画像１０６における段差部Ｅの位置が左に移動し、上部基板１０４のエッジが紙面に対して手前の方向に移動すると、画像１０６における段差部Ｅの位置が右に移動する。よって、段差部Ｅの位置を分析することにより、上部基板１０４のエッジの位置を特定することができる。
【００２３】
位置特定部１２０は、スリット１１６のサイズ、照明部１０８及び画像取得部１１０の光学倍率等に基づいて、上部基板反射像１３２の縦の幅Ｄを予め記憶する。位置特定部１２０は、スリット１１６のサイズ、照明部１０８及び画像取得部１１０の光学倍率等に基づいて、上部基板反射像１３２の横の幅Ｌに現われる最大値Ｌｍａｘを予め記憶する。
【００２４】
画像１０６を分析するときに、まず選択ウィンドウ１３６により分析する画像の範囲を選定する。画像１０６における上部基板反射像１３２の上下の位置を特定する目的で、選択ウィンドウ１３６の縦の幅ｂは上記幅Ｄより広く、選択ウィンドウ１３６の横の幅ａは上記幅Ｌｍａｘより狭いことが好ましい。上部基板反射像１３２の部分の輝度が周辺より高いので、位置特定部１２０は、選択ウィンドウ１３６で選択した画像の縦方向の輝度を分析することにより、上部基板反射像１３２の上下の位置および幅Ｄを取得することができる。
【００２５】
図３は、段差部の位置を特定する説明図である。段差部Ｅの位置を特定する目的で、選択ウィンドウ１３６の横の幅ａは上記幅Ｌｍａｘより広く、選択ウィンドウ１３６の縦の幅ｂは上記幅Ｄより狭いことが好ましい。位置特定部１２０、選択ウィンドウ１３６で選択した画像の横方向の輝度を分析することにより、段差部Ｅの位置を特定することができる。画像１０６における段差部Ｅの位置から、スリット像１１４が照射した領域における上部基板１０４のエッジの、ステージ１０１における位置を特定することができる。
【００２６】
図４は、画像１０６に現れる上部基板反射像１３２の段差部Ｅにおける輝度の変化を概念的に示す曲線である。横軸は図２等の画像１０６における横方向の座標を示し、縦軸は輝度を示す。同図は上部基板反射像１３２の輝度の変化を見ているものとする。理想的には折れ線１４２のように、上部基板反射像１３２が段差部Ｅにおいてシャープな輝度変化を示すが、現実的には、光学系の収差等により曲線１４４のように、段差部Ｅにおいて上部基板反射像１３２の輝度が緩やかに変化する領域を有する。ここで、輝度が緩やかに変化する領域の半値幅Ｓｘをボケ量と称する。
【００２７】
撮像面上の回析によるボケ量Ｓｘは、βλ／ＮＡのオーダーである。ここで、βは光学系結像倍率であり、λは入射光の波長であり、ＮＡはレンズ開口数である。段差部Ｅを正確に特定するには、ボケ量の範囲内に３点以上の計測点が含まれることが好ましい。例えば、撮像部１０５にＣＣＤが用いられる場合に、ＣＣＤの画素サイズをｕとすると、Ｓｘの範囲に画素が３つ以上含まれる条件は、（βλ／ＮＡ）＞３ｕである。すなわち、当該条件はＮＡ＜（βλ／３ｕ）となる。
【００２８】
例えば、β＝１、ｕ＝５μｍ、λ＝０．６７μｍである場合には、ＮＡ＜０．０４５となる。このＮＡの条件式は、上記β、ｕおよびλを用いる場合の、ＮＡの好ましい上限値を示す。なお、アオリ光学系を用いる場合には、上記βをアオリ光学系の横倍率β′に置き換えればよい。
【００２９】
図５は、他の条件を説明する説明図である。図４に示したボケ量Ｓｘのほかに、上部基板反射像１３２および下部基板反射像１３４の縦方向にもボケ量Ｓｙが存在する。段差部Ｅが特定されるには、段差部Ｅの高さＨが（Ｓｙ＋ｍｕ）より大きいことが好ましい。ｍは段差部Ｅを特定するための画素数であり、よって１以上の整数である。ボケ量Ｓｙもβλ／ＮＡオーダーであることを考慮すると、次の上記式を満たすことが好ましい。
Ｈ  ＞  （βλ／ＮＡ）＋ｍｕ                                （１）
【００３０】
段差部Ｅの高さＨは、下部基板１０２の上面と上部基板１０４の上面との間隔ｈ、即ち上部基板１０４の厚さに対応し、Ｈの大きさは次の式により定められる。
Ｈ  ＝  ２ｈβｓｉｎθｉ                                    （２）
ここで、ｈは、下部基板１０２の上面と上部基板１０４の上面との間隔であり、θｉは、入射光の入射角である。アオリ光学系を用いる場合には、βをアオリ光学系の横倍率β′に置き換える。
【００３１】
θｉが９０°の場合に、ｓｉｎθｉが最大値の１を示す。よって、Ｈの最大値は次の式により現わすことができる。
Ｈｍａｘ  ＝  ２ｈβ                                        （３）
式（３）を式（１）に代入すると、次の式が得られる。
２ｈβ  ＞  （βλ／ＮＡ）＋ｍｕ                          （４）
【００３２】
例えば、β＝１、ｕ＝５μｍ、λ＝０．６７μｍ、ｍ＝１である場合、３０μｍの間隔ｈを検出するには、ＮＡ＞０．００１２である。この条件式は、上記β、ｕ、λおよびｍを用いる場合の、ＮＡの好ましい下限値を示す。
【００３３】
上部基板１０４の形状をより正確に検出する目的で、入射光線と反射光線を含む入射平面が上部基板１０４のエッジに接することが好ましい。入射平面が基板の切線方向からずれると、検出結果に誤差が発生する。その誤差を許容範囲に抑える目的で、入射平面が上部基板１０４の切線方向となす角度が５°以内調整することが好ましい。
【００３４】
図６は、上部基板１０４のエッジの位置を特定する他の実施形態を示す。この実施形態において、上部基板１０４のエッジの３つの領域にそれぞれスリット像１１４、１７２、１７４を形成して、各領域で反射した画像を取得して、上部基板１０４の位置を特定する。この場合に、スリット像１１４、スリット像１７２およびスリット像１７４のそれぞれに対応する検出装置１００を備える。各検出装置１００は、上述の検出方法により、対応する部位のエッジの位置を特定することができる。
【００３５】
この実施形態において、上部基板１０４の形状が既知であれば、画像１０６における上部基板１０４の３箇所のエッジの位置を特定することにより、ステージ１０１上における上部基板１０４の位置をより正確に検出することができる。例えば、上部基板１０４が円盤状であれば、上部基板１０４の３箇所のエッジの位置を特定することにより、上部基板１０４の中心位置および半径を特定することができる。これにより、上部基板１０４の位置を正確に検出することができる。本実施形態によれば、検出の効率が高いだけでなく、基板を移動させて複数個所を検出する場合に生じる誤差を防ぐこともできる。
【００３６】
図７および図８は、上部基板１０４のエッジの位置を特定するさらに他の実施形態を示す。これら図７および図８は、図６に続く動作を示す。この実施形態においては、上部基板１０４等と当該上部基板１０４等に照射される照明および撮像の領域とを相対的に移動しつつ、複数個所の画像を取得してノッチ等の特徴箇所を特定する。
【００３７】
この場合に、図７に示すように、スリット像１１４は上部基板１０４のノッチを含む領域を照射し、スリット像１７２はノッチに対して９０度回転した位置を照射し、スリット像１７４はノッチに対して１８０度回転した位置を照射する。スリット像１１４、スリット像１７２およびスリット像１７４は、それぞれの位置において、上部基板１０４の径方向に延伸する細長い照明を形成する。各検出装置１００は、それぞれの領域の画像を取得して、対応する部位のエッジの位置を特定する。図７に示すように、上部基板１０４のノッチを特定することにより、上部基板１０４の回転を特定することができる。
【００３８】
図６から図８において、スリット像１１４およびスリット像１７４の長手方向はＹ軸方向であり、スリット像１７２の長手方向はＸ軸方向である。この場合に、スリット像１１４又はスリット像１７４の入射平面は、Ｙ軸に垂直な面である。スリット像１７２の入射平面は、Ｘ軸に垂直な面である。
【００３９】
図７および図８において、図６に示す上部基板１０４等の位置からＸ方向、図中の右方向に、ステージ１０１が移動することにより上部基板１０４および下部基板１０２を移動し、エッジの複数の位置が検出される。この場合に、照明部１０８および画像取得部１１０が固定された状態で、ステージ１０１が一定の速度で移動しながら、画像取得部１１０が複数の画像１０６を撮像する。この場合に、ステージ１０１が間歇的に移動されて、ステージ１０１の一旦停止時に画像１０６が取得されてもよい。
【００４０】
図９は、図６から図８に示す実施形態により得られるエッジの複数の位置の情報の一例を示す。図９において、図６から図８におけるスリット像１１４に対応する画像１０６の段差部の位置Ｙ１、Ｙ２、…、と、そのときのステージ１０１のＸ軸に沿った位置Ｘ１、Ｘ２、…、が示されている。これにより、ステージ１０１上におけるノッチのＸＹ位置を特定することができる。
【００４１】
上部基板１０４等を移動して、エッジの複数位置を特定する方法は、図６から図８に示すように、積層基板上に３つのスリット像を照射した場合、即ち、３つの検出装置１００を用いて、積層基板上の３点を特定する場合に限られない。図１に示すように１点を特定する場合、および、３点未満、３点より多い複数の点を特定する場合にも用いることができる。１点を特定する場合でも、上部基板１０４等を移動しながら、複数位置のエッジを特定することにより、上部基板１０４の位置および形状を検出することができる。
【００４２】
ここで、ステージ１０１の移動に伴う振動等により、移動中にステージ１０１と撮像部１０５との位置関係が変動し、位置の特定誤差が生じるおそれがある。これに対し図６から図８に示すように複数の箇所を特定する場合には、スリット像１１４およびスリット像１７４に対応する検出装置１００から、Ｙ軸の振動による変位を検出する。このＹ軸の振動変位値に基づいて、スリット像１７２から特定した位置情報におけるＹ軸の値を補正する。同様に、スリット像１７２に対応する検出装置１００は、Ｘ軸の振動による変位を検出する。このＸ軸の振動変位値に基づいて、スリット像１１４およびスリット像１７４から特定した位置情報におけるＸ軸の値を補正する。この補正により、上部基板１０４の形状および位置をより正確に検出することができる。
【００４３】
図１０および図１１は、照明を走査する実施形態を説明する正面図である。図１０および図１１の実施形態においては、ステージ１０１を移動することに代えて、照明の照射位置を移動しながら、エッジの複数位置を検出する。
【００４４】
図１０に示すように、照明部１０８は、レンズ１１５の像側、すなわち、積層基板との間に、平行平板ガラス１８２を有する。図１０に示す状態において平行平板ガラス１８２の入射面が主光線に垂直に配されているので、当該平行平板ガラス１８２を通しても照明の照射位置は、レンズ中心から主光線の方向に延長した位置ｘ１となる。
【００４５】
図１１に示すように、レンズからの主光線に対して平行平板ガラス１８２の角度を傾けると、積層基板への入射角度を保ちつつ、照射位置をｘ１からｘ２に移動することができる。これにより、平行平板ガラス１８２の角度を変更して照射位置を走査しながら、エッジの複数の位置を検出することができる。
【００４６】
図１２は、照明を走査する他の実施形態を説明する正面図である。図１２において照明部１０８は、瞳位置にミラー１８４を有する。ミラー１８４の角度を変更することにより、スリット像１１４の照射位置を移動することができる。
【００４７】
図１０から図１２の実施形態によれば、積層基板を載置したステージ１０１を移動しなくてよい。よって、検出装置１００全体をよりコンパクトに設計することができる。
【００４８】
上部基板１０４の形状をより正確に検出する目的で、入射光線及び反射光線を有する入射平面が上部基板１０４のエッジに接することが好ましい。ステージ１０１又は入射光線の移動範囲が大きければ、検出範囲内に入射平面と大きい角度をなすエッジも含み、そのような部分における検出精度が落ちる（図６から図８を参照）。よって、ステージ１０１又は入射光線を移動しながら計測する場合には、その移動範囲を限定することが好ましい。例えば、幅が０．０６５ｍｍであるスリット１１６を用いて、約３００ｍｍの上部基板１０４のエッジを検出するときは、上部基板１０４のノッチを基板中心に対してＹ方向に向くようにプリアライメントをしてステージ１０１に配置して、ステージ１０１又は入射光線を５ｍｍ以内の範囲で移動しながら、上部基板１０４のエッジを正確に検出してよい。
【００４９】
図１３は、４点を特定する実施形態を示す。図６におけるスリット像１１４、スリット像１７２およびスリット像１７４のほかに、更にスリット像１７２に対して１８０度回転した位置を照射するスリット像１８８を設けることにより、同時に４つの領域におけるエッジの位置を特定することができる。この場合、４つのスリット像のうち、１つが上部基板１０４のノッチの位置を照射した場合でも、他の３つのスリット像により、上部基板１０４の中心位置を同時に検出することができる。
【００５０】
図１４は、異なるサイズの基板が３枚重ねられた場合に、図１に示す検出装置１００により取得できる基板エッジ部の画像の概念図である。例えば、図１の下部基板１０２の下に更に下部基板１０２より大きい基板を重ね合わせたときに、３枚の基板は画像１０６において上からの順番でそれぞれ上部基板反射像１３２、下部基板反射像１３４および３層基板反射像１９２を形成する。この場合でも、最上位の上部基板１０４のエッジに対応して、上部基板反射像１３２に識別できる程度の段差部Ｅが現れれば、上述の方法により当該エッジの位置を検出することができる。
【００５１】
以上、本実施形態によれば、複数の基板貼り合わせて積層半導体装置を製造する装置において、貼り合せるべき基板の外形、位置を正確に検出することができる。これにより、貼り合せ対象である基板同士との相対位置を正確に合わせることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、照明部１０８による斜め照明の正反射による画像を取得すべく画像取得部１１０が位置している。しかしながら、照明部１０８および画像取得部１１０の配置はこれに限られない。他の例として、照明部１０８が基板の面方向に対して斜めであって、画像取得部１１０は、面の法線方向の画像を取得してもよい。さらに他の例として、照明部１０８が基板の面の法線方向から照明を照射して、画像取得部１１０は、面方向に対して斜めから画像を取得してもよい。さらに他の例として照明部１０８および画像取得部１１０はいずれも基板の面に対して斜めであって、互いに正反射からずれた位置にあってもよい。
【００５３】
また、上記実施形態において照明としてスリット像１１４を用いた。しかしながら、照明の例はこれに限られない。他の例として、スリット像１１４とネガポジの関係、すなわち、スリット状の影を有してその周囲が明るい照明であってもよい。この場合に、基板が円形の場合における径方向に延伸するパターンを持った照明であることが好ましい。
【００５４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【００５５】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【図１】
2011096239.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月13日(2012.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の基板のうちの最上層基板の位置を検出する検出方法であって、
前記最上層基板のエッジの一部分と前記最上層基板に積層された下部基板の一部とを含む領域に照明を照射するステップと、
前記最上層基板と前記下部基板との間の段差によって前記領域に形成される段差部の位置に基づいて、前記最上層基板のエッジの位置を特定するステップと、
前記最上層基板の前記エッジの位置に基づいて前記最上層基板の位置を特定するステップと、
を含む検出方法。
【請求項２】
前記最上層基板からの反射像および前記下部基板からの反射像の少なくとも一方の画像を取得するステップを含み、
前記最上層基板の前記エッジの位置を特定するステップでは、前記最上層基板からの反射像または前記下部基板からの反射像に基づいて前記段差部を特定する請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
前記照明を照射するステップにおける前記領域に照明を照射する方向、および、前記画像を取得するステップにおける前記領域を撮像する方向の少なくとも一方が、前記基板の面方向に対して斜めであり、
前記最上層基板の前記エッジの位置を特定するステップでは、前記最上層基板への前記照明の照射位置と前記下部基板への前記照明の照射位置とのずれを検出することにより前記段差部を検出する請求項２に記載の検出方法。
【請求項４】
前記最上層基板の前記エッジの位置を特定するステップでは、前記最上層基板からの反射像と前記下部基板からの反射像との間の輝度の変化に基づいて前記段差部を検出する請求項２または３に記載の検出方法。
【請求項５】
前記画像を取得するステップは、前記照明を照射するステップにおいて照射された照明の前記領域での正反射による画像を含む請求項２に記載の検出方法。
【請求項６】
前記照明を照射するステップにおいて、照明の入射光線と反射光線とが作る面が、前記基板が円形の場合における径方向と交差する請求項１から３のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項７】
前記照明を照射するステップにおいて、前記特定の基板が円形の場合における径方向に延伸するパターンを持った照明を照射する請求項１から６のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項８】
前記特定の基板が円形の場合における径方向と交差する方向に、前記複数の基板を移動するステップをさらに備え、
前記画像を取得するステップにおいて、前記基板の移動における前記基板の複数の位置のそれぞれにおいて、前記領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記基板の位置を特定するステップにおいて、前記基板の複数の位置における前記画像の前記段差部の位置に基づいて、前記エッジに含まれる特徴箇所の位置を検出する請求項２から６のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項９】
前記照明を照射するステップにおいて、前記径方向に交差する方向に前記照明を走査し、
前記画像を取得するステップにおいて、前記照明の走査における前記照明の複数の位置のそれぞれにおいて、前記領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記基板の位置を特定するステップにおいて、前記照明の複数の位置における前記画像の前記段差部の位置に基づいて、前記エッジに含まれる特徴箇所の位置を特定する請求項７に記載の検出方法。
【請求項１０】
前記画像を取得するステップは、前記特定の基板のエッジがノッチを有している場合に、前記特定の基板における前記ノッチを含む領域および他の領域を撮像した画像を取得するステップを含み、
前記基板の位置を特定するステップは、前記他の領域を撮像した画像に基づいて、前記特定の基板の位置を特定するステップ、および、前記ノッチを含む領域を撮像した画像に基づいて、前記ノッチの回転方向を特定するステップを含む請求項２に記載の検出方法。
【請求項１１】
前記画像を取得するステップは、前記他の領域として複数の異なる領域のそれぞれについて画像を取得する請求項１０に記載の検出方法。
【請求項１２】
前記照明を照射するステップにおいて、前記特定の基板が略円盤状の場合における径方向に延伸するパターンを持った照明を、前記ノッチを含む領域および前記他の領域に前記基板の面方向に対して斜めから照射する請求項１０または１１に記載の検出方法。
【請求項１３】
前記複数の基板を、前記径方向に交差する方向に移動するステップをさらに備え、
前記画像を取得するステップにおいて、前記基板の移動における前記基板の複数の位置のそれぞれにおいて、少なくとも前記ノッチを含む領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記エッジの位置を特定するステップにおいて、前記基板の複数の位置における前記画像の前記段差部の位置に基づいて、前記ノッチに含まれる特徴箇所の位置を検出する請求項１２に記載の検出方法。
【請求項１４】
前記画像を取得するステップにおいて、前記基板の移動における複数の位置のそれぞれにおいて、前記他の領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記他の領域の前記複数の位置に対応する画像間におけるエッジの位置の変位に基づいて、前記ノッチの特徴箇所の位置を補正するステップをさらに備える請求項１３に記載の検出方法。
【請求項１５】
前記照明を照射するステップにおいて、前記径方向に交差する方向に前記照明を走査し、
前記画像を取得するステップにおいて、前記照明の複数の位置のそれぞれにおいて、前記ノッチを含む領域を、前記基板の面方向に対して斜めから撮像した画像を取得し、
前記基板の位置を特定するステップにおいて、前記照明の複数の位置に対応する複数の画像の前記段差部の位置に基づいて、前記ノッチに含まれる特徴箇所の位置を特定する請求項１２に記載の検出方法。
【請求項１６】
前記画像を取得するステップにおいて、前記他の領域は前記基板が円形の場合における前記ノッチに対して９０度回転した位置を含む請求項１０から１５のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項１７】
前記画像を取得するステップにおいて、前記他の領域は前記基板が円形の場合における前記ノッチに対して１８０度回転した位置を含む請求項１０から１５のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項１８】
前記画像を取得するステップにおいて、アオリ光学系を用いる請求項２から１７のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項１９】
積層された複数の基板のうちの最上層基板の位置を検出する検出装置であって、
前記最上層基板のエッジの一部分と前記最上層基板に積層された下部基板の一部とを含む領域に照明を照射する照明部と、
前記最上層基板と前記下部基板との間の段差によって前記領域に形成される段差部の位置に基づいて、前記最上層基板のエッジの位置を特定する位置特定部と、
を備える検出装置。
【請求項２０】
前記最上層基板からの反射像および前記下部基板からの反射像の少なくとも一方の画像を取得する画像取得部を備え、
前記位置特定部は、前記最上層基板からの反射像または前記下部基板からの反射像に基づいて前記段差部を特定する請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２１】
前記照明部により前記領域に照明を照射する方向、および、前記画像取得部により前記領域を撮像する方向の少なくとも一方が、前記基板の面方向に対して斜めであり、
前記位置特定部は、前記最上層基板への前記照明の照射位置と前記下部基板への前記照明の照射位置とのずれを検出することにより前記段差部を検出する請求項２０に記載の検出装置。
【請求項２２】
前記位置特定部は、前記最上層基板からの反射像と前記下部基板からの反射像との間の輝度の変化に基づいて前記段差部を検出する請求項２０または２１に記載の検出装置。
【請求項２３】
前記照明部において、照明の入射光線と反射光線とが作る面が、前記基板が円形の場合における径方向と交差する請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２４】
前記基板の複数の領域のそれぞれを照射すべく複数の前記照明部が設けられると共に、前記複数の照明部に対応した複数の前記画像取得部が設けられた請求項２０に記載の検出装置。
【国際調査報告】
2011096239.tif 000017
2011096239.tif 000018
2011096239.tif 000019
2011096239.tif 000020