(57)【要約】【課題】アライメントマーク検出について、マークのキズや汚れ、描画不良などにより、生じる検出エラーを防止する。【解決手段】試料表面を部分的に撮像する撮像部と、試料と撮像部とを相対移動させて撮像領域を変更する移動部と、撮像された画像からアライメントマークを検出する検出部と、３つ以上のアライメントマークの存在予定位置を予め登録する登録部と、一対のアライメントマークが検出されるまで、撮像部と移動部を駆動して、登録された存在予定位置を順次撮像させる撮像制御部を備えたアライメントマーク探索装置。【選択図】図１
2005340645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面を部分的に撮像する撮像部と、試料と撮像部とを相対移動させて撮像領域を変更する移動部と、撮像された画像からアライメントマークを検出する検出部と、３つ以上のアライメントマークの存在予定位置を予め登録する登録部と、一対のアライメントマークが検出されるまで、撮像部と移動部を駆動して、登録された存在予定位置を順次撮像させる撮像制御部を備えたアライメントマーク探索装置。
【請求項２】
一対の存在予定位置についてアライメントマーク検出の成功回数を累計する演算部をさらに備え、撮像制御部は、累計された成功回数の高い対の存在予定位置を優先的に撮像させる請求項１記載のアライメントマーク探索装置。
【請求項３】
各存在予定位置についてアライメントマーク検出の成功回数を累計する演算部をさらに備え、撮像制御部は、累計された成功回数の高い存在予定位置を優先的に撮像させる請求項１記載のアライメントマーク探索方法。
【請求項４】
試料表面を部分的に撮像する撮像部と、試料と撮像部とを相対移動させて撮像領域を変更する移動部と、撮像された画像からアライメントマークを検出する検出部と、アライメントマークの存在予定位置を登録する登録部を備えたアライメントマーク探索装置において、３つ以上のアライメントマーク存在予定位置を予め登録部に登録し、一対のアライメントマークが検出されるまで、撮像部と移動部を駆動して、登録された存在予定位置を順次撮像させるアライメントマーク探索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶ディスプレイの製造において、ウエハやガラス基板のような試料上のアライメントマークを検出するための探索装置及び探索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体や液晶ディスプレイ等の製造においては、基板上の２個所にアライメントマークを描画し、各工程処理時にそのアライメントマークを利用して基板のアライメント（位置決め）を行っている。アライメントマークを検出するにあたり、エリアセンサカメラやラインセンサカメラ等、決まった領域を撮像することができる撮像装置を利用するが、撮像エリアはアライメントマークを検出するための分解能によって制限され、高精度化が進む昨今では撮像エリアが狭小化される傾向にある。
これに対して、基板上の２個のアライメントマークを、２台のアライメント顕微鏡によりそれぞれ検出しマスクと基板の位置合わせを行い、２個のアライメント顕微鏡のうちいずれかの顕微鏡の視野内にもアライメントマークが入らないとき、基板を渦巻き状に移動させ、まず１個のアライメントマークを一方の顕微鏡で検出し、次に、他方の顕微鏡の視野内に他方のアライメントマークが入るように基板を回転・移動させ、アライメントマークの位置のばらつきが大きい基板であっても、基板の２個所のアライメントマークを検出できるようにした露光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３０５２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、実際には基板の搬送途中でアライメントマークにキズがつけられたり、マークを描画する工程での描画不良によりマークの形状が変形したり、マークが描画されなかったりして、アライメントマーク検出が正常に行われない場合がある。その場合、アライメント処理エラー発生として装置を停止し、作業者により手動でアライメントを実施して工程を進めたり、あるいは、その基板をアライメント処理不能な基板とみなして、排除するようにしている。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、アライメントマークの探索において一対（２個所）のアライメントマーク検出ができなかった場合に、さらに他のマークの探索を行うことによって、マーク検出不可によるアライメント処理エラーを軽減し、装置停止による処理時間の長期化を無くし、手動によるアライメント作業を減らすことによって手動アライメントの精度不良から生じる歩留りの低下を防ぐことが可能な、アライメント探索装置と方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、試料表面を部分的に撮像する撮像部と、試料と撮像部とを相対移動させて撮像領域を変更する移動部と、撮像された画像からアライメントマークを検出する検出部と、３つ以上のアライメントマークの存在予定位置を予め登録する登録部と、一対のアライメントマークが検出されるまで、撮像部と移動部を駆動して、登録された存在予定位置を順次撮像させる撮像制御部を備えたアライメントマーク探索装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
登録部には予め３つ以上のアライメントマークの存在予定位置が登録され、一対のアライメントマークが検討されるまで３つ以上のアライメントマークの存在予定位置においてアライメントマークの検出が行われる。
従って、試料に３つ以上のアライメントマークを描画することにより、アライメントマーク検出の成功確率が向上し、アライメントマーク検出不能基板、つまりアライメント不能基板を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明のアライメントマーク探索装置は、試料表面を部分的に撮像する撮像部と、試料と撮像部とを相対移動させて撮像領域を変更する移動部と、撮像された画像からアライメントマークを検出する検出部と、３つ以上のアライメントマークの存在予定位置を予め登録する登録部と、一対のアライメントマークが検出されるまで、撮像部と移動部を駆動して、登録された存在予定位置を順次撮像させる撮像制御部を備えたアライメントマーク探索装置を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明における試料には、例えば、半導体製造用シリコン基板や液晶ディスプレイ用ガラス基板が含まれるが、これに限定されない。なお、試料は表面３個所以上の位置に予めアライメントマークを備えることが好ましい。撮像部は、例えば、対象物を所定倍率で２次元撮像して電気信号に変換する装置であり、それにはレンズとＣＣＤカメラと照明用光源などの組合せが好適に用いられる。撮像部は１つでもよいが、複数あってもよい。
【０００８】
また、移動部は、試料と撮像部とを相対的に２次元（Ｘ−Ｙ方向）に移動させるものであり、これには、例えば、撮像部を固定する固定具と、試料をテーブルに搭載して２次元方向に移動させるモータ駆動のＸＹテーブルとの組合せが、簡便に用いられる。
また、撮像制御部、検出部、および登録部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭからなるマイクロコンピュータ又はパーソナルコンピュータによって、一体的に構成することができる。
【０００９】
この発明は、一対の存在予定位置についてアライメントマーク検出の成功回数を累計する演算部をさらに備え、撮像制御部は、累計された成功回数の高い対の存在予定位置を優先的に撮像させるようにしてもよい。
【００１０】
この発明は、各存在予定位置についてアライメントマーク検出の成功回数を累計する演算部をさらに備え、撮像制御部は、累計された成功回数の高い存在予定位置を優先的に撮像させるようにしてもよい。
この発明は、他の観点から、試料表面を部分的に撮像する撮像部と、試料と撮像部とを相対移動させて撮像領域を変更する移動部と、撮像された画像からアライメントマークを検出する検出部と、アライメントマークの存在予定位置を登録する登録部を備えたアライメントマーク探索装置において、３つ以上のアライメントマーク存在予定位置を予め登録部に登録し、一対のアライメントマークが検出されるまで、撮像部と移動部を駆動して、登録された存在予定位置を順次撮像させるアライメントマーク探索方法を提供するものである。
【実施例】
【００１１】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによって、この発明が限定されるものではない。
【００１２】
図１に示すように、アライメントマーク探索装置は、基板１を搭載するＸＹテーブル（以下、ステージという）２と、基板１上の所定面積の領域の画像を撮像する、つまり、試料表面を部分的に撮像する撮像部３と、制御部１０を備える。さらに、制御部１０は、基板１のアライメントマークの存在予定位置とそれらの撮像順序を予め登録する登録部４と、ステージ２と撮像部３とを駆動して登録部４に登録された撮像順序で基板１を撮像させる撮像制御部５と、撮像された画像からアライメントマークを検出する検出部６と、アライメントマークの検出済みの領域（座標）を記憶する記憶部７と、複数枚の基板１についてアライメントマークの検出を行った後に、記憶部７の記憶内容から各アライメントマークの検出頻度（検出成功回数）を算出する演算部８と、算出結果に基づいて新しい撮像順序を決定し、登録部４の撮像順序を新しい撮像順序に更新する撮像順序決定部９を備える。
【００１３】
次に、図３のフローチャートを用いて本発明のアライメントマーク探索装置の動作について説明する。
この実施例では、基板１として図２に示すように、四隅にそれぞれアライメントマークＭ１〜Ｍ４が描画された基板を対象とする。マーク位置は基板内のどこでもよく、また、図２ではマーク形状は十字のものを利用しているが、丸型や四角、トンボマークなど、どの様な形状でもよい。また、アライメントは、これらの中から２つを検出することにより行われる。
図２ではアライメントマークは４つであるが、３つ以上であれば、いくつでもよい。
【００１４】
ステップＳ１では、外部搬送装置（図示しない）によりステージ２に基板１を搬入する。
ステップＳ２では、図４に示すように登録部４に予め登録されている６つのアライメントマークの組合せから第１候補の組合せ（第１と第２のマークＭ１、Ｍ２）の存在予定位置データを読込む。
ステップＳ３では第１のアライメントマークがすでに検出済みか否かが判定される。検出済みでない場合、ステップＳ４で、ステップＳ２で読込んだ位置データに従って、撮像制御部５が、第１のマークの撮像位置にステージ２を移動させる。
【００１５】
ステップＳ５では、撮像部３により画像の撮像を行う。
ステップＳ６では、アライメントマーク検出を実施する。
ステップＳ７では、第１のアライメントマークの検出位置を記憶部７に記憶する。
ステップＳ８では、第２のアライメントマークがすでに検出済みか否かが判定される。
検出済みでない場合、ステップＳ９において、ステップＳ２で読込んだ位置データに従って撮像制御部５が第２のマークの撮像位置にステージ２を移動させる。
【００１６】
ステップ１０では撮像部３により画像の撮像を行う。ステップＳ１１ではアライメントマーク検出を実施する。ステップＳ１２では、第２のアライメントマークの検出位置を記憶部７に記憶する。ステップＳ１３で、第１および第２のマークが両方共検出されたか否かが判定され、両方が検出されているとステップＳ１４へ進む。
ステップＳ１４では、検出した２つのアライメントマークを利用して、基板１のアライメント処理を実施する。
ステップＳ１５では、基板１に対して必要な工程処理を実施する。
ステップＳ１６では、外部搬送装置（図示しない）により、ステージ２から基板１を搬出する。
また、ステップＳ１３で第１と第２のマークの両方が検出されない場合には、ステップＳ２０において、他の組合せの候補が残っているか否かが判定され、残っている場合には、ステップＳ２１において組合せが変更されステップＳ３へ進む。残っていない場合には、アライメント処理エラーと判断されステップＳ１６へ進む。
【００１７】
ステップＳ１７では、演算部８が、記憶部７に記憶されたアライメントマーク検出データを読込み、各対のマークの検出頻度を図５のように集計する。図５には、アライメントマークの組合せと、過去におけるアライメントマーク検出の成功回数（検出頻度）を示している。
ステップＳ１８では、演算部８により算出されたアライメントマーク検出頻度から、撮像順序決定部９がマークの組合せ順位を図６のように決定する。決定したマーク組合せ順位（図６）が初期の組合せ順位（図４）と異なっている場合、ステップＳ１９へ進み、新しい組合せ順位が登録部４に登録される。現在の組合せと同じであれば、処理を終了する。
【００１８】
図３のステップＳ６とＳ１１でアライメントマーク検出を行った際、アライメントエラーが発生した場合に、マークが２つとも検出されなかった場合と、１つは検出できたが、もう１つが検出されなかった場合がある。例えば、図４の第１候補の組合せでマーク検出を行った結果、ステップＳ１３で２つとも検出されなかったとする。図３のステップＳ２０、Ｓ２１で指示する次の使用マークの組合せでは、図４の第２、第３候補はマークＭ１を含み、第４、第５候補はマークＭ２を含むため、検出マークの組合せとして指示しても、再度アライメント処理エラーが発生する。この場合は、第２候補から第５候補までをスキップして、第６候補のマークＭ３とマークＭ４の組合せを指示する。第６候補の組合せでも検出できない場合には、４つのアライメントマークのうち３つが検出不可能な状態であり、ステップＳ２０からステップＳ１６へ進み、アライメントエラー処理が行われる。
【００１９】
また、第１候補の組合せで検出を行った結果、マークＭ１が検出されずにマークＭ２が検出できた場合、図４の第２候補を次の組合せとして指示しても、マークＭ１が検出できないことは分かっているので、第２、第３候補をスキップして、第４候補の組合せであるマークＭ２とマークＭ３に変更する。ここで、前回の結果からマークＭ２は検出できるはずなので、マークＭ３が検出できれば図３のステップＳ１３からＳ１４へ処理を進め、アライメント処理を行うことができる。マークＭ３が検出できなければ、続いて第５候補の組合せでマーク検出を行う。ここでもマークＭ２は検出できるはずなので、マークＭ４が検出できれば処理を進め、マークＭ４が検出できなければアライメント処理エラーとなる。次の第６候補の組合せであるマークＭ３とマークＭ４は、これまでの検出処理で検出不可であったため、第６候補の組合せで検出を行ってもエラーになるため、第６候補の組合せは指示せず、アライメントエラー処理を進める。
【００２０】
更に、第１候補の組合せで検出を行った結果、マークＭ２が検出されずにマークＭ１が検出できた場合、図４の第２候補を次の組合せとして指示することになる。第２候補の組合せでは、前回の結果からマークＭ１は検出できるはずなので、マークＭ３が検出できればアライメント処理を進め、マークＭ３が検出できなければ、図４の第３候補の組合せを指示する。同じ様にマークＭ１は検出できるはずなので、マークＭ４が検出できればアライメント処理を進める。マークＭ４が検出できなかった場合、これまでの検出結果から、マークＭ２、Ｍ３、Ｍ４が検出できないことが分かるので、第４、第５、第６候補の組合せでマーク検出を行ってもアライメント処理エラーになるため、それらの組合せは指示せず、アライメントエラー処理を進める。
【００２１】
以上のように、使用するマークの組合せ指定について、検出可否状態を予め考慮することにより、無駄な検出処理を省略できる。
また、アライメント処理を進めていくうちに、ステップＳ１７において図５に示すように処理成功回数が変化した場合、前述のように、ステップＳ１８、Ｓ１９において候補順位を並べ替えて図６のように変更する。こうすることにより、マーク検出が成功する可能性が高い組合せの順に検出処理を行うことになり、無駄な検出処理を省略できる。
【００２２】
図７、図８、図９はこの発明の変形例を示し、それぞれ図４、図５、図６に対応する。
つまり、この変形例では、図４に示す一対のマーク、つまり２つのマークの組合せの代りに図７に示すように４つのマークが個々に検出マークの候補として登録部４に登録される。
そして、図３に示す手順で、４つのマークの中から２つのマークが検出されるまで、図７に示す順位でマーク検出動作がくり返えされ、２つのマークが検出されると、前述の実施例と同様にステップＳ１４のアライメントマーク処理以降の処理が行われる。また、４つのマークの中から２つのマークが検出されない場合は、マーク検出不能として、前述の実施例と同様にアライメントエラー処理が行われる。
そして、アライメントマーク処理を進めていくうちに図８に示すように各マークの検出成功回数が変化した場合、候補順位が図９に示すように検出成功回数に対応するように変更される。
【００２３】
以上述べたように本発明のアライメントマーク探索手法によれば、３つ以上のアライメントマークを利用して、マークの組合せを必要に応じて変更することにより、一部の組合せだけでアライメント処理が失敗した場合でも、他の組合せでマーク検出を行うことにより、アライメント処理エラーの頻度を軽減し、処理エラーによる装置停止時間を削減する効果がある。また、アライメント処理エラー発生時に、作業者による手動アライメントに頼っていた場合、手動であるためにアライメント精度が低下することよる不良発生に対して、作業者による手動アライメントを削減することで、不良発生率を軽減する効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
半導体や液晶ディスプレイの製造において、ウエハやガラス基板のアライメントを行う場合、試料上に予め描画されたアライメントマークを利用し、試料の姿勢調整を行っている。主にフラットパネルディスプレイの分野においては、高精細化が望まれる一方で基板サイズが大型化しており、アライメントマーク探索の必要性が高まり、アライメント処理エラーによる装置停止や、作業者による手動アライメント処理については、出来る限りの時間削減が要求される。従って、この発明は、試料のアライメントを必要とする工程に、効果的に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のアライメントマーク探索装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に用いる基板の上面図である。
【図３】図１の装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施例において登録されたアライメントマークを示す説明図である。
【図５】この発明の実施例において登録されたアライメントマークを示す説明図である。
【図６】この発明の実施例において登録されたアライメントマークを示す説明図である。
【図７】この発明の変形例において登録されたアライメントマークを示す説明図である。
【図８】この発明の変形例において登録されたアライメントマークを示す説明図である。
【図９】この発明の変形例において登録されたアライメントマークを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    基板
２    Ｘ−Ｙテーブル
３    撮像部
４    登録部
５    撮像制御部
６    検出部
７    記憶部
８    演算部
９    撮像順序決定部
１０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005340645.tif 000009
【図８】
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【図９】
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