(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上のパターンを撮像手段によって撮像し、該撮像して得られた画像データに基づいて所定のターゲットパターンの位置を検出すると共に、前記対象物と前記撮像手段とを相対的に移動させて前記ターゲットパターンの位置を複数の位置で検出し、該検出した複数のターゲットパターンの位置に基づいて前記対象物をアライメントする対象物のアライメント方法において、
前記対象物と前記撮像手段とを直線上で相対的に移動させて前記画像データを複数の位置で取得すると共に、各画像データの範囲内で前記ターゲットパターンの位置を検出するターゲットパターン位置検出工程と、
前記ターゲットパターン位置検出工程において検出した複数のターゲットパターンの位置に基づいて前記対象物の補正角度を算出する補正角度算出工程と、
前記補正角度算出工程において算出した補正角度の回転により前記対象物を角度補正する角度補正工程と
から成り、
前記角度補正工程は、
前記撮像手段が最後に取得した画像データ上において、前記対象物の角度補正によって前記ターゲットパターンが移動すべき位置を算出する角度補正後ターゲットパターン位置算出工程と、
前記撮像手段が最後に画像データを取得した位置において、前記撮像手段によって前記対象物の角度補正後の画像データを取得し、該画像データ上で前記ターゲットパターンの位置を検出する角度補正後ターゲットパターン位置検出工程と、
前記角度補正後ターゲットパターン位置算出工程によって算出したターゲットパターン位置と前記角度補正後ターゲットパターン位置検出工程によって検出したターゲットパターン位置とが不一致の場合には、これらのターゲットパターン位置が一致するまで、前記対象物の角度補正を繰り返す確認工程と、
を含むことを特徴とする対象物のアライメント方法。
【請求項２】
対象物上のパターンを撮像手段によって撮像し、該撮像して得られた画像データに基づいて所定のターゲットパターンの位置を検出すると共に、前記対象物と前記撮像手段とを相対的に移動させて前記ターゲットパターンの位置を複数の位置で検出し、該検出した複数のターゲットパターンの位置に基づいて前記対象物をアライメントする対象物のアライメント方法であって、
粗アライメント工程と精密アライメント工程とを含み、
前記粗アライメント工程は、
前記対象物の中央付近の１点目のサーチ位置Ｐ１において、低倍率の撮像装置でパターンを撮像し、低倍率用のターゲットパターンと比較して両パターンが一致する位置を検出し、前記位置Ｐ１におけるターゲットパターンを検出する工程（ステップＳ１０）と、
前記位置Ｐ１から１チップの整数倍離れた２点目のサーチ位置Ｐ２において、前記低倍率の撮像装置でパターンを撮像し、ターゲットパターンを検出して当該ターゲットパターンの位置の座標値を検出する工程（ステップＳ１２）と、
前記位置Ｐ１と前記位置Ｐ２において検出されたターゲットバターンのＸ座標及びＹ座標から前記対象物の傾き角度(補正角)Θを求めて、前記対象物を回転させて、該対象物の角度補正を行い、前記位置Ｐ１と前記位置Ｐ２におけるターゲットパターンの座標値を角度Θだけ回転変換する工程（ステップＳ１４）と、
３点目のサーチ位置Ｐ３において、ターゲットパターンを検出し、前記位置Ｐ１および前記位置Ｐ２の座標値に基づいて、前記位置Ｐ２から前記位置Ｐ３までの距離を算出する工程（ステップＳ１６）と、
前記位置Ｐ１と前記位置Ｐ３の座標値から補正角Θを求めて、前記対象物を回転させて、前記対象物の角度補正を行うと共に、前記位置Ｐ１におけるターゲットパターンの座標値を回転変換する工程（ステップＳ１８）と、
前記位置Ｐ３が前記対象物上のパターンのエッジ位置か否かを判定する工程（ステップＳ２０）と
を含み、
前記位置Ｐ３が前記対象物上のパターンのエッジ位置でない場合は、前記ステップＳ１６から前記テップＳ２０を繰り返し、
前記位置Ｐ３が前記対象物上のパターンのエッジ位置である場合は、前記粗アライメント工程を終了し、
前記精密アライメント工程は、前記粗アライメント工程に引き続いて、
前記対象物の左側のサーチ位置Ｐ４において、高倍率の撮像装置で前記対象物上のパターンを撮像し、高倍率用のターゲットパターンと比較して両パターンが一致する位置を検出し、前記位置Ｐ４におけるターゲットパターン位置の座標値を求める工程（ステップＳ３０）と、
前記対象物の右側のサーチ位置Ｐ５において、前記高倍率の撮像装置で前記対象物上のパターンを撮像し、ターゲットパターンを検出して当該ターゲットパターン位置の座標値を検出する工程（ステップＳ３２）と、
前記位置Ｐ４及び前記位置Ｐ５におけるターゲットパターンの座標値から前記対象物の回転角度（補正角Θ）を算出し、角度補正後の位置Ｐ４及び位置Ｐ５におけるターゲットパターンの座標値を算出する工程（ステップＳ３４）と、
前記角度補正後の位置Ｐ５におけるターゲットパターンの座標値に基づいて該座標値に対応する画像データ上での位置を求める工程（ステップＳ３６）と、
前記ステップＳ３４で算出された補正角Θだけ前記対象物を回転させて、該対象物の角度補正を行なう工程(ステップＳ３８)と、
前記サーチ位置Ｐ５において、再度前記対象物上のパターンを撮像し、この撮像データに基づいてターゲットパターン位置を検出する工程（ステップＳ４０）と、
前記ステップＳ４０で検出したターゲットパターン位置が、前記ステップＳ３６で求めた角度補正後のターゲットパターン位置に許容範囲内で一致するか否かを判定する工程（ステップＳ４２）と
を含み、
許容範囲内で一致する場合は、前記精密アライメント工程を終了させ、許容範囲内で一致しない場合は、前記サーチ位置Ｐ５の位置に基づいて補正角を算出し、前記ステップＳ３８から前記ステップＳ４２を繰り返し、前記サーチ位置Ｐ５の位置のターゲットパターン位置が前記ステップＳ３６で求めた角度補正後のターゲットパターン位置に許容範囲内で一致したことが確認された段階で、前記精密アライメント工程を終了する
ことを特徴とする対象物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】
本発明はウェーハやチップをパターンマッチングによりアライメントする対象物のアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイシング装置やプロービング装置等においてウェーハやチップ等のアライメントに対する高速化が望まれている。特にアライメントの確認工程である精密アライメントの作業時間の短縮が望まれている。ここで、従来の精密アライメントのプロセスについてウェーハをアライメントする場合を例に説明する。
【０００３】
図１２に示すように、従来の精密アライメントでは、ウェーハの左側の所定位置へ撮像装置を移動させ、予め登録してあるターゲットパターンをその位置の近傍で検出する。即ち、このターゲットパターンの検出は、例えば、撮影画像の中央で得られるパターンと予め登録されたターゲットパターンとを比較しながら、カメラを上記左側の所定位置の近傍で前後左右（尚、前後方向をＹ軸方向、左右方向をＸ軸方向とする。）に移動させて（または、ウェーハを前後左右に移動させて）、これらのパターンが一致する位置にカメラを移動させる。即ち、パターンマッチングによりターゲットパターンを検出する。尚、ターゲットパターンは例えばストリートのパターンや各チップ上の配線パターンのようなウェーハ上に周期的に現れる模様を記憶したものである。そして、ウェーハ上にターゲットパターンを検出した場合には、そのターゲットパターン位置の座標値を求める（ステップＳ１００）。
【０００４】
次に、撮像装置をウェーハの右側の所定位置へ移動させ、上述したのと同様に、その位置の近傍でターゲットパターンを検出し、その座標値を求める（ステップＳ１０２）。
以上のようにして左側と右側のターゲットパターンの座標値を検出した後、これらの座標値から補正すべきウェーハの回転角度（補正角Θ）を算出し、角度補正後の左側と右側側のターゲットパターンの座標値を算出する（ステップＳ１０４）。尚、角度補正後の左右のターゲットパターン位置は同一のＹ座標値となる。そして、角度補正後の右側のターゲットパターン位置（角度補正後に右側のターゲットパターンが撮影画像の中央で検出される位置）へ撮像装置を移動させる（ステップＳ１０６）。
【０００５】
次に、ウェーハを上記ステップＳ１０４で求めた補正角Θだけ回転させる（ステップＳ１０８）。理論的には、この作業でウェーハが所望角度にアライメントされるが、上記ターゲットパターンの検出作業においてカメラを上下方向（Ｙ軸方向）に移動させたことに起因して装置の有するＹ軸の精度とウェーハの回転による回転角度Θの精度が問題となるため、上記ウェーハの角度補正後に確認作業を行う。
【０００６】
確認作業において、まず右側のターゲットパターン位置を検出する（ステップＳ１１０）。この作業は上述したパターンマッチングの作業である。そして、検出したターゲットパターンが上記ステップＳ１０４で求めた角度補正後のターゲットパターン位置に許容範囲内で検出されたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。ここで、ＮＯと判定した場合には、再度、上記角度補正後のターゲットパターン位置までの回転角度（補正角）を求め、右側のターゲットパターンが上記ステップＳ１０４で求めた角度補正後のターゲットパターン位置に許容範囲内で一致するまで上記ステップＳ１０８からの処理を繰り返し実行する。
【０００７】
このようにして、右側のターゲットパターン位置をステップＳ１０４で求めた角度補正後のターゲットパターン位置に一致させた後、続いて左側のターゲットパターンについても同様にステップＳ１０４で求めた角度補正後のターゲットパターン位置に許容範囲内で一致しているかを確認する。そこで、まず、撮像装置を上記角度補正後の左側のターゲットパターン位置に移動させ、パターンマッチングにより左側のターゲットパターン位置を検出する（ステップＳ１１４）。そして、許容範囲内で左側のターゲットパターン位置が上記角度補正後のターゲットパターン位置に一致しているか否かを判断する（ステップＳ１１６）。これにより、一致していると判断すれば、精密アライメントのプロセスを終了する。一方、一致していないと判断した場合には、現在の左側と右側のターゲットパターン位置の座標値に基づいてウェーハの補正角Θを再度求め（ステップＳ１０４）、最終的に左側と右側のターゲットパターン位置が同一のＹ座標値となるように上記ステップＳ１０６からの処理を繰り返し実行する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の精密アライメントでは、上述したようにウェーハの補正角Θを求めてウェーハを回転させた後に、補正精度を確認する確認作業と補正角Θの追い込み作業とを繰り返し実行しているため、処理が複雑で処理時間も長くかかるという問題があった。
【０００９】
この問題の大きな要因として、パターンマッチングの際に撮像装置又はウェーハをＹ軸方向に移動させていることが挙げられる。即ち、装置のＹ軸方向の移動によりＹ軸方向の誤差と補正される回転角度Θの誤差が互いに影響し合うため、ウェーハの回転に対する回転精度だけでなくＹ軸の精度も考慮して補正精度の確認作業と補正角Θの追い込み作業とを繰り返し行う必要があるからである。
【００１０】
また、補正精度の確認作業において撮像装置を左右のターゲットパターン位置に移動させていることも処理時間が長くなる要因である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハやチップ等の対象物の精密アライメントにおいて、アライメント精度に影響を及ぼす装置固有のＹ軸精度の影響を除去し、精度確認のプロセスを簡単化して処理時間の短縮を図る対象物のアライメント方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対象物上のパターンを撮像手段によって撮像し、該撮像して得られた画像データに基づいて所定のターゲットパターンの位置を検出すると共に、前記対象物と前記撮像手段とを相対的に移動させて前記ターゲットパターンの位置を複数の位置で検出し、該検出した複数のターゲットパターンの位置に基づいて前記対象物をアライメントする対象物のアライメント方法において、前記対象物と前記撮像手段とを直線上で相対的に移動させて前記画像データを複数の位置で取得すると共に、各画像データの範囲内で前記ターゲットパターンの位置を検出するターゲットパターン位置検出工程と、前記ターゲットパターン位置検出工程において検出した複数のターゲットパターンの位置に基づいて前記対象物の補正角度を算出する補正角度算出工程と、前記補正角度算出工程において算出した補正角度の回転により前記対象物を角度補正する角度補正工程と、から成る。
【００１２】
また、前記角度補正工程は、前記撮像手段が最後に取得した画像データ上において、前記対象物の角度補正によって前記ターゲットパターンが移動すべき位置を算出する角度補正後ターゲットパターン位置算出工程と、前記撮像手段が最後に画像データを取得した位置において、前記撮像手段によって前記対象物の角度補正後の画像データを取得し、該画像データ上で前記ターゲットパターンの位置を検出する角度補正後ターゲットパターン位置検出工程と、前記角度補正後ターゲットパターン位置算出工程によって算出したターゲットパターン位置と前記角度補正後ターゲットパターン位置検出工程によって検出したターゲットパターン位置とが不一致の場合には、これらのターゲットパターン位置が一致するまで、前記対象物の角度補正を繰り返す確認工程と、を含む。
【００１３】
具体的には、精密アライメントは、(1)ウェーハの左側及び右側の位置でターゲットパターンを検出し、当該ウェーハの傾き（補正角）と平面座標値を求める、(2)検出された左右のターゲットパターンの座標値より補正角を求め、検出された左右のターゲットパターンの座標値を回転補正してアライメントの完了する座標値を算出する、(3)アライメント完了座標の位置で回転補正角度の精度を確認する、という３つのサブプロセスを実施する必要がある。
【００１４】
画像処理をする場合、ウェーハのアライメントでは「低倍率顕微鏡による粗アライメントが完了していること」を、１チップのアライメントでは「メカ的なアライメントが実施されること」を条件に、測定対象の位置だけでなく、その周辺の領域も観測可能なように光学系が設計されるため、上記(3)のサブプロセスにおけるアライメント完了位置へ移動しなくても、アライメントの完了座標値として算出される位置は、上記(1)のサブプロセスで最後に検出したターゲットパターンの位置における画像データの範囲内に十分に収まる。上記(1)のサブプロセスで最後に検出したターゲットパターンの位置で、角度補正した後で、再度画像データを取得し、その画像データ上で、上記(2)のサブプロセスで求めたアライメントの完了位置に対応した画像データ上での位置でターゲットパターンを検出するようにすることで、上記(3)の位置に移動することなく、回転角度の補正精度を確認することが出来る。上記(3)の位置へ移動しないことは、Ｙ軸の移動精度をアライメントの角度補正において分離することを意味するので大変重要な解決手段を提供する。１つのチップのアライメントについても全く同一の手法が採れる。
【００１５】
［本発明の作用］
本発明の作用について説明すると、最終精度に数μｍ程度の精度を要求されるウェーハアライメントの粗アライメントは、低倍率の顕微鏡を使用して２０〜４０μｍの精度に位置決めされる。精密アライメントでは、１画素が１μｍ程度になる高倍率の顕微鏡を使用し、４００μｍ×５００μｍ程度の領域を、画像処理でターゲットパターンをサーチする。精密アライメントでウェーハの左側と右側のターゲットパターンを検出する時、左側と右側のターゲットパターンのＹ座標の違いは、すでに粗アライメントが終了しているので２０〜４０μｍである。高倍率の顕微鏡を使用して、左側及び右側のターゲットパターンを検出する時、Ｙ軸方向の座標の違いは処理可能な画像データの範囲内となるため、Ｙ軸方向に顕微鏡とウェーハを相対的に移動させることなくサーチできる。Ｘ軸方向の精度は、装置の精度により異なるが、検出された回転角度方向の補正角は、Ｘ軸方向において、３０〜５０μｍの誤差を含んでも、Ｘ軸方向の移動距離はウェーハの直径に近い値となり、補正角に対して大変大きいため、求められる補正角の精度は十分である。半導体製造装置等は、各々装置固有の回転軸の精度を持つため、検出された角度補正値の補正を実行した後で、補正角が正しく補正されたか確認する必要がある。
【００１６】
本発明は、この確認を実施する位置を従来の方法のようにウェーハの左側と右側に再度移動させるのではなく、上記左側及び右側のターゲットパターンを検出した位置のいずれか一点で角度補正の精度を確認できる方法を提供するものである。すでに説明したように、左右のターゲットパターンのＹ座標は、２０〜４０μｍのずれがあり、Ｘ座標は装置の精度により３０〜５０μｍの誤差があっても、高倍率顕微鏡の画像処理の範囲が５００μｍ×４００μｍならば、左側でターゲットパターンを検出した後、右側のターゲットパターンを検出する位置に移動した時、右側の位置で画像処理できる範囲に、補正前の右側のターゲットパターン位置にも含まれ、更に角度補正して求められたアライメント完了位置も含まれる。従来のアライメントの方法では、左右のターゲットパターンを検出した後、補正角の確認のため、左右のターゲットパターン位置の２点で確認していたが、これは左右のターゲットパターン位置に移動する時にＹ軸方向に移動するため装置がもつ固有のＹ軸移動の精度が加わるために、Ｙ軸移動による影響を除去するため２点で確認する必要があった。
【００１７】
本発明では、Ｙ軸方向の移動を行わないこと及びウェーハは剛体であることのため、補正角の確認を一点においてのみ実施することで十分に精度を確保できる方法を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る対象物のアライメント方法の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係るアライメント方法が適用されるウェーハのアライメント装置の一実施の形態を示した構成図である。尚、アライメント装置は、例えば、ウェーハのダイシング装置やプロービング装置等に使用される。同図に示すようにウェーハＷは回転テーブル１２上に保持され、回転テーブル１２は駆動部１４により回転されるようになっている。回転テーブル１２上には顕微鏡１６Ａを装着した撮像装置１６（ＣＣＤカメラ等）が設けられ、この撮像装置１６は駆動部１８によって前後左右（前後方向をＹ軸方向、左右方向をＸ軸方向とする。）に移動するようになっている。また、撮像装置１６に装着された顕微鏡１６Ａは、制御部２０からの信号によって倍率を低倍率と高倍率とに切り換えるようになっている。尚、この装置では撮像装置１６を前後左右に移動させるようにしているが、ウェーハＷを前後左右に移動させる駆動機構を設け、撮像装置１６の替わりにウェーハＷを前後左右に移動させてもよい。また、顕微鏡１６Ａの倍率を切り換えるのではなく、高倍率と低倍率の２つの顕微鏡を切り換えて使用するようにしてもよい。
【００１９】
上記撮像装置１６によって得られた画像信号は、画像処理部２２に入力され、画像処理部２２によってＡ／Ｄ変換等の所定の画像処理が施されて画像データとして制御部２０に入力される。
制御部２０は、後述するアライメントの手順に従って上記駆動部１４、駆動部１８に制御信号を出力してウェーハＷの回転、撮像装置１６の前後左右への移動等を制御する。また、制御部２０は撮像装置１６から画像処理部２２を介して入力される画像データと画像メモリ２４に予め登録されたターゲットパターンとのパターンマッチングの処理により画像データ上でターゲットパターンの検出及びターゲットパターンの位置の検出等を行う。
【００２０】
尚、ウェーハＷ上には複数のチップＴ、Ｔ、…が等間隔で形成され、ウェーハＷ上に描かれた格子状の縞は各チップＴ間のストリートＳを示している。上記アライメント装置は、ウェーハＷを回転させてウェーハＷを装置に対して所定の方向に位置合わせする装置であり、例えば、図１に示すようにストリートＳが直交している場合に、ウェーハＷのストリートＤを装置のＸ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）に精度良く一致させる。
【００２１】
次に、上記アライメント装置のアライメント方法について説明する。上記アライメント装置は、ウェーハＷ上のパターンを撮像装置１６により撮像し、撮像した画像を用いてパターンマッチングによりウェーハＷのアライメントを行う。アライメントは、粗アライメントと精密アライメントの２つのプロセスに分けられ、粗アライメントは、顕微鏡１６Ａを低倍率にして比較的広い範囲でターゲットパターンをサーチしてウェーハＷをアライメントするプロセスであり、精密アライメントは、顕微鏡１６Ａを高倍率にしてアライメントの精度が許容範囲に入っているかを確認するプロセスである。上記アライメント装置は、まず粗アライメントを実行し、その後に精密アライメントを実行する。
【００２２】
まず、粗アライメントの処理手順について図２のフローチャートを用いて説明する。尚、図３は、ターゲットパターンのサーチ位置と順番を示した説明図である。制御部２０は、まず顕微鏡１６Ａを低倍率に設定し、撮像装置１６をウェーハの中央付近の１点目のサーチ位置Ｐ１（図３参照）に移動させ、ウェーハＷ上のパターンを撮像する。そして画像処理部２２から入力される画像データと画像メモリ２４に予め登録してある低倍率用のターゲットパターンとを比較し、これらのパターンが一致する位置を撮像装置１６を中央付近で前後左右に移動させて検出する。即ち、パターンマッチングによりウェーハＷの中央付近でターゲットパターンを検出する（ステップＳ１０）。
【００２３】
中央付近の１点目のサーチ位置Ｐ１でターゲットパターンを検出すると、続いて１点目のサーチ位置Ｐ１から１チップの整数倍離れた２点目のサーチ位置Ｐ２（図３参照）でターゲットパターンをパターンマッチングにより検出する（ステップＳ１２）。１点目から２点目までの距離はチップの大きさと装置の持つウェーハ搬送系の精度により決められる。尚、２点目以降について、左方向だけでなく右方向、上下方向にサーチすることも可能である。
【００２４】
２点目の位置Ｐ２でターゲットパターンを検出すると、これらの２点で検出されたターゲットパターンのＸ、Ｙ座標値からウェーハの傾き角度（補正角）Θを求め、テーブル１２を回転させてウェーハＷの角度補正を行う（ステップＳ１４）。また、同時に１点目と２点目のターゲットパターンの座標値を角度Θだけ回転変換する。
【００２５】
続いて撮像装置１６を３点目のサーチ位置Ｐ３に移動させて３点目のターゲットパターンのサーチを行う。２点目の位置Ｐ２から３点目の位置Ｐ３までの距離は、１点目と２点目から得られた座標値と低倍率での画像処理のパターンマッチングの精度をもとに算出する（ステップＳ１６）。そして、１点目と３点目のターゲットパターンの座標値から補正角Θを求め、テーブル１２を回転させてウェーハＷの角度補正を行う（ステップＳ１８）。また、同時に１点目のターゲットパターンの座標値を回転変換する。
【００２６】
以上、３点目のターゲットパターンの位置を検出した後、この３点目のターゲットパターンがウェーハＷのエッジの点か否かを判定する（ステップＳ２０）。ＹＥＳと判定した場合には、粗アライメントを終了する。逆にＮＯと判定した場合には、ステップＳ１６からステップＳ２０までの処理を繰り返し実行し、３点目以降（４点目、５点目、…）のターゲットパターンのサーチを３点目のターゲットパターンのサーチと同様に行ってウェーハＷの角度補正を行う。そして、最後に検出した点がウェーハＷのエッジの点と判定した時点で粗アライメントを終了する。
【００２７】
尚、実際には何点のサーチを必要とするかは、ウェーハＷの大きさとチップの縦及び横のサイズにより決定されるアルゴリズムが組み込まれているので自動的に算出される。通常６インチのウェーハで、縦及び横のサイズが５〜１０ｍｍのチップでは、３点目までのサーチでウェーハの端に到達する。このようなプロセスで粗アライメントは完了し、中央付近の１点目のターゲットパターンとウェーハのエッジの３点目のターゲットパターンでＹ座標の誤差は１０〜２０μｍである。
【００２８】
次に精密アライメントの処理手順について図４のフローチャートを用いて説明する。尚、精密アライメントでは、装置が持つ固有の精度が問題となる。一例として、Ｘ軸方向の移動により発生する精度を５μｍ程度、Ｙ軸方向の移動により発生する精度を５μｍ程度、回転方向θの精度を６インチウェーハの外周部で３μｍ程度として以下の実施の形態について説明する。また、顕微鏡１６Ａを高倍率にしたときに画像処理できる領域は５００μｍ×４００μｍとする。
【００２９】
精密アライメントを実行する際に、制御部２０は、顕微鏡１６Ａを高倍率に切り替え、撮像装置１６を図３に示すウェーハＷの左側のサーチ位置Ｐ４へ移動させ、ウェーハＷ上のパターンを撮像する。そして画像処理部２２から入力される画像データと画像メモリ２４に予め登録してある高倍率用のターゲットパターンとを比較し、パターンマッチングによりターゲットパターンの位置を検出する。そして、そのターゲットパターン位置の正確な座標値を求める（ステップＳ３０）。尚、ここで検出したターゲットパターンの位置を図５に示すウェーハＷ上の枠Ｌ１で示す。
【００３０】
続いて、撮像装置１６を図３に示すウェーハＷの右側のサーチ位置Ｐ５に移動させ、その位置で撮像装置１６から画像データを読み込む。そして、この画像データ上でターゲットパターンを検出する。この時検出した右側のターゲットパターン位置を図５の枠Ｒ１で示す。そして、そのターゲットパターン位置の座標値を検出する（ステップＳ３２）。このとき、既に粗アライメントが完了しているので左右のターゲットパターンにおけるＹ座標の違いは２０〜４０μｍである。このため、左側のサーチと右側のサーチで撮像装置１６をＹ方向に移動させることなく、ターゲットパターンを画像データの範囲内で検出することが可能である。尚、ターゲットパターンが画像データの中央付近からずれると撮像装置１６の光学系の歪みが原因となり、画像データ上のターゲットパターン位置から実空間でのターゲットパターンの座標値を求める際に誤差を生じる。そのため、本アライメント装置では予め画像データ上の座標値と実空間での座標値との対応関係についてキャリブレーションを行うようにし、これらの正確な対応付けを行うようにしている。キャリブレーションについての詳細は後述する。
【００３１】
以上のようにして左側と右側のターゲットパターンの座標値を検出した後、これらの座標値から補正すべきウェーハＷの回転角度（補正角Θ）を算出し、角度補正後の左側と右側のターゲットパターンの座標値を算出する（ステップＳ３４）。尚、上記補正角Θを図５に示し、角度補正後の左側と右側のターゲットパターン位置をそれぞれ図６の枠Ｌ２と枠Ｒ２で示す。
【００３２】
そして、角度補正後の右側のターゲットパターンの座標値に基づいてこの座標値に対応する画像データ上での位置を求める（ステップＳ３６）。
次に、ウェーハＷを上記ステップＳ３４で求めた補正角Θだけ回転させ、ウェーハＷの角度補正を行う（ステップＳ３８）。そして、この後、撮像装置１６を移動させることなく、ウェーハＷの角度補正に対する確認作業を行う。
【００３３】
確認作業において、制御部２０は、撮像装置１６を上記右側のサーチ位置Ｐ５で再度画像データを読み込む。そして、この画像データ上でターゲットパターン位置を検出する（ステップＳ４０）。このとき、上記ウェーハの角度補正によってターゲットパターンが移動した距離はＸ方向では５〜３０μｍ程度（最大で３０μｍ程度）であり、Ｙ方向では２０〜４０μｍ程度であり、顕微鏡１６Ａが高倍率の場合に画像処理できる範囲内にある。
【００３４】
そして、このようにして検出したターゲットパターン位置が上記ステップＳ３６で求めた角度補正後のターゲットパターン位置に許容範囲内で一致するか否かを判定する（ステップＳ４２）。これにより、一致していると判断すれば、精密アライメントのプロセスを終了する。一方、一致していないと判断した場合には、現在の右側のターゲットパターン位置に基づいて補正角を算出し、上記ステップＳ３８からの処理を繰り返し実行し、ターゲットパターン位置が上記ステップＳ３６で求めた角度補正後のターゲットパターン位置に許容範囲内で一致したことを確認して精密アライメントを終了する。
【００３５】
以上、本発明は、精密アライメントにおいて、回転角の補正を確認する位置を移動させずに行う方法である。本発明の基本的なところは、回転角度の補正の確認をΘだけで単独に確認するという点に着目してΘ補正の方法を単純化したこと及びアライメントにおけるターゲットパターンを検出するための移動回数を減らし、アライメントに要する時間を短縮することの、２つの特徴を有する。
【００３６】
次に、撮像装置１６のキャリブレーションについて説明する。キャリブレーションは画像上の位置と実空間の位置との対応関係を求め、光学系の歪みを補正するプロセスである。まず、図７に示すように格子間隔の精度の高い格子を撮像する。光学系に歪みがない場合には図８の直線ｌの関係で示すように画像データ上に撮像された格子位置と格子の実長は比例する。しかし、光学系に歪みがあるとこの関係は直線とならず、図８に示すように曲線ｍとなる。この曲線ｍは、例えば図９に示すように上記格子を撮像して得られた画像データ上の格子位置から求めることができる。そして、この曲線ｍを歪みがない場合として示した直線ｌとなるように補正することにより光学系の歪みが補正される。具体的な補正の実施手法としては、図８の曲線データを直接使用する方法（曲線上のデータに対応する直線データの位置を求める。）又は図８の歪みのある曲線を多項式で表し補正する方法がある。
【００３７】
以上、上記実施の形態ではウェーハのアライメント方法について説明したが、これに限らずチップをアライメントする場合も同様に本発明に係るアライメント方法を適用することができる。即ち、図１０に示すようにチップ５０上の枠Ｌ１と枠Ｒ１で示す左側と右側のターゲットパターンを上記精密アライメントと同様に撮像装置をＸ軸方向のみに移動させて画像データの範囲内で検出し、これらのターゲットパターン位置に基づいて補正角Θを算出する。そして、図１１に示すようにチップ５０を角度補正した後、撮像装置を移動させることなく同図の枠Ｌ２又は枠Ｒ２で示すターゲットパターンのいずれか一方の位置を検出し、この検出位置がアライメント完了位置と一致しているかを確認して精密アライメントを終了する。
【００３８】
また、本発明に係るアライメント方法は、対象としてウェーハ及びチップだけに限られることなく、左右のターゲットパターンにおけるＹ軸座標値の差異が画像処理できる範囲内に収まる対象をアライメントする時に応用できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、チップの繰り返しのあるウェーハ等の最終的な精度を確保する精密アライメントのプロセスにおいて、アライメント完了位置へ移動することなく、回転角の精度を回転軸単独で、更に一方の側部だけの確認で実施できるため、角度追い込みのプロセスが単純になり、処理時間もかからない方法となる。
【００４０】
１つのチップのみをアライメントする場合においても、全く同一の方法が採れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るアライメント方法が適用されるアライメント装置の一実施の形態を示した構成図である。
【図２】図２は、粗アライメントの処理手順を示したフローチャートである。
【図３】図３は、ターゲットパターンのサーチ位置とサーチ順番を示した説明図である。
【図４】図４は、精密アライメントの処理手順を示したフローチャートである。
【図５】図５は、精密アライメント前におけるターゲットパターン位置を示した説明図である。
【図６】図６は、精密アライメントにおけるターゲットパターン位置を示した説明図である。
【図７】図７は、撮像装置のキャリブレーションに使用する格子パターンを示した図である。
【図８】図８は、画像上の格子位置と格子実長の関係を示した図である。
【図９】図９は、撮像装置で図７の格子パターンを撮像した場合の画像データの一例を示した図である。
【図１０】図１０は、チップの精密アライメント前におけるターゲットパターン位置を示した説明図である。
【図１１】図１１は、チップの精密アライメント後におけるターゲットパターン位置を示した説明図である。
【図１２】図１２は、従来の精密アライメントの処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１２…回転テーブル
１４、１８…駆動部
１６…撮像装置
２０…制御部
２２…画像処理部
２４…画像メモリ
Ｗ…ウェーハ
Ｔ…チップ
Ｓ…ストリート
【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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