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JP2014175330A - Alignment method for substrate - Google Patents

Alignment method for substrate Download PDF

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JP2014175330A
JP2014175330A JP2013043763A JP2013043763A JP2014175330A JP 2014175330 A JP2014175330 A JP 2014175330A JP 2013043763 A JP2013043763 A JP 2013043763A JP 2013043763 A JP2013043763 A JP 2013043763A JP 2014175330 A JP2014175330 A JP 2014175330A
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JP
Japan
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alignment
alignment marks
pair
coordinate system
scope
Prior art date
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Pending
Application number
JP2013043763A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isao Okazaki
伊佐央 岡崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEIWA OPTICAL CO Ltd
Original Assignee
SEIWA OPTICAL CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SEIWA OPTICAL CO Ltd filed Critical SEIWA OPTICAL CO Ltd
Priority to JP2013043763A priority Critical patent/JP2014175330A/en
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alignment method which, even when alignment marks of two flat substrates cannot be simultaneously imaged within the same screen with the same alignment scope, can correctly align the two flat substrates in a plane direction.SOLUTION: An alignment method includes: preparing a calibration substrate in which reference alignment marks corresponding to a correct position relationship of two substrates are drawn so as to form a pair between on the top surface and on the rear surface; imaging the reference alignment marks on the top surface and the rear surface of the calibration substrate with an alignment scope; setting a virtual reference coordinate system to determine positions of the pair of reference alignment marks on the reference coordinate system; imaging a pair of real alignment marks on the two substrates with the same alignment scope; and determining positions in a plane direction of the two substrates so as to match the positions of the pair of real alignment marks with the positions of the pair of reference alignment marks, respectively.

Description

本発明は、2枚の平坦な基板、例えばウエハとマスク、または、2枚のウエハの平面方向の位置決めのための調整(アライメント方法)に関する。   The present invention relates to an adjustment (alignment method) for positioning two flat substrates, for example, a wafer and a mask, or two wafers in a planar direction.

半導体素子の製造において、マスクとウエハ(2枚の基板)は、マスクを介してウエハに露光される前に、平面方向の位置決めをしなければならない。マスクおよびウエハには、双方にアライメントマークが形成されており、双方のアライメントマークが基板の平面方向と直交する一直線上に正しく位置するように、基板の平面方向の位置を定める作業がアライメントである。本発明は、2枚の基板の平面方向の位置を定めるアライメント方法を対象とする。   In the manufacture of semiconductor devices, the mask and wafer (two substrates) must be positioned in the planar direction before being exposed to the wafer through the mask. Alignment marks are formed on both the mask and the wafer, and alignment is the operation of determining the position in the plane direction of the substrate so that both alignment marks are correctly positioned on a straight line perpendicular to the plane direction of the substrate. . The present invention is directed to an alignment method for determining the position of two substrates in the planar direction.

このようなアライメントは従来、所定位置に運ばれたマスクとウエハのアライメントマークを単一のアライメントスコープの同一画面内に入れて同時に撮影し、両アライメントマークの位置が合致するようにマスクと基板の少なくとも一方を移動させて行っていた(特許文献1)。   Conventionally, such alignment is performed by placing the mask and the wafer alignment mark, which have been moved to a predetermined position, on the same screen of a single alignment scope and photographing them at the same time. At least one of them was moved (Patent Document 1).

特開2007−512694号公報JP 2007-512694 A

この従来方法は、2つのアライメントマークを同時に撮影できるという前提で成立するアライメント方法である。しかし、2つのアライメントマークが同時に撮影できない場合もある。例えば、ウエハのアライメントマークがマスク対向面とは反対側の面に付されている場合や、2つの基板が不透明の場合等である。この場合従来は、それぞれに対応するアライメントスコープを別々に光軸に沿って移動し、対応するアライメントマークに合焦させて、アライメントマークの画像を取り込んでいた。しかしこの場合は、アライメントスコープを光軸に沿って移動させるため、アライメントマークの位置の読み込みに誤差が生じていた。   This conventional method is an alignment method established on the premise that two alignment marks can be photographed simultaneously. However, there are cases where two alignment marks cannot be photographed simultaneously. For example, the alignment mark of the wafer is attached to the surface opposite to the mask facing surface, or the two substrates are opaque. In this case, conventionally, the alignment scope corresponding to each of the alignment scopes is separately moved along the optical axis and focused on the corresponding alignment mark to capture the image of the alignment mark. However, in this case, since the alignment scope is moved along the optical axis, an error has occurred in reading the position of the alignment mark.

そこで、本発明は、2枚の平坦な基板のアライメントマークを、同一のアライメントスコープで同一画面内に同時に撮影できない場合であっても、2枚の平坦な基板の平面方向の位置を正しく揃える(アライメントする)ことのできるアライメント方法を得ることを目的とする。また、本発明は、アライメント工程中にアライメントスコープを移動させることなく高精度でアライメントを行うことができる方法を得ることを目的とする。   Therefore, the present invention correctly aligns the positions of the two flat substrates in the planar direction even when the alignment marks on the two flat substrates cannot be photographed simultaneously on the same screen with the same alignment scope ( An object is to obtain an alignment method capable of aligning). Another object of the present invention is to obtain a method capable of performing alignment with high accuracy without moving the alignment scope during the alignment step.

本発明は、表裏に、2枚の基板の正しい位置関係の対をなすアライメントマークを描いた較正基板を準備し、その較正基板の表裏の対をなすアライメントマークをアライメントスコープで撮影して基準座標系を作ることによって、対をなすアライメントマークの基準座標系上での位置を定め、次いで2枚の基板の対をなすアライメントマークを同じアライメントスコープで撮影して基準座標系上の対をなすアライメントマークに合致させれば、2枚の基板のアライメントマークを同時に撮影できなくても正しくアライメントができるとの着眼に基づいて完成されたものである。   The present invention prepares a calibration board on which an alignment mark that forms a pair of correct positional relations between two boards is prepared on the front and back, and images the alignment mark that forms the pair of the calibration board on the front and back with an alignment scope to obtain reference coordinates. By creating a system, the position of a pair of alignment marks on the reference coordinate system is determined, and then the alignment marks forming a pair of two substrates are photographed with the same alignment scope to form a pair on the reference coordinate system If it matches the mark, it has been completed based on the viewpoint that alignment can be performed correctly even if the alignment marks on the two substrates cannot be photographed simultaneously.

すなわち本発明は、相互アライメントのための少なくとも1つのアライメントマークをそれぞれ有し、互いに平行に配置される2枚の平坦な基板の平面方向の位置を定める基板のアライメント方法であって、表裏に、上記2枚の基板の正しい位置関係の対をなす基準アライメントマークを描いた較正基板を準備するステップと;上記較正基板の表裏の対をなす基準アライメントマークをアライメントスコープで撮影して基準座標系を作り、対をなす基準アライメントマークの基準座標系上での位置を定めるステップと;上記較正基板を除去するステップと;上記2枚の基板の対をなす実アライメントマークを同じアライメントスコープで撮影し、該対をなす実アライメントマークの位置が基準座標系上の対をなす基準アライメントマークの位置に合致するように2枚の基板の平面方向の位置を定めるステップと;を有することを特徴としている。   That is, the present invention is a substrate alignment method for determining the position in the planar direction of two flat substrates each having at least one alignment mark for mutual alignment and arranged in parallel to each other. Preparing a calibration substrate having a reference alignment mark that forms a pair of correct positional relationship between the two substrates; photographing a reference alignment mark that forms a pair of front and back surfaces of the calibration substrate with an alignment scope to obtain a reference coordinate system; Making a pair of reference alignment marks on the reference coordinate system; removing the calibration substrate; photographing the actual alignment mark forming the pair of the two substrates with the same alignment scope; The position of the paired actual alignment mark is the position of the paired reference alignment mark on the reference coordinate system. It is characterized by having; a step determining the position of the plane direction of the two substrates to match.

本発明の好ましい一態様では、上記較正基板は透明基板であり、上記アライメントスコープは上記較正基板の表裏の一方の側に位置して上記表裏の基準アライメントマークに同時に焦点が合致する2焦点アライメントスコープから構成する。   In a preferred aspect of the present invention, the calibration substrate is a transparent substrate, and the alignment scope is located on one side of the front and back of the calibration substrate and simultaneously focuses on the front and back reference alignment marks. Consists of.

本発明の基板のアライメント方法は、上記2焦点アライメントスコープにより上記表裏の基準アライメントマークを同時に撮影し、2つの対をなす基準アライメントマークの基準座標系上での位置を記憶手段に記憶するステップと、上記2枚の基板の対をなす実アライメントマークを順次上記2焦点アライメントスコープにより撮影し、実アライメントマークの基準座標系上での位置を上記記憶手段に記憶するステップと、上記対をなす実アライメントマークの上記基準座標系上の位置が上記記憶手段に記憶した上記基準座標系上の対をなす基準アライメントマークの位置にそれぞれ合致するように2枚の基板の平面方向の位置を定めるステップを含むことが実際的である。   In the substrate alignment method of the present invention, the front and back reference alignment marks are simultaneously photographed by the bifocal alignment scope, and the positions of the two pairs of reference alignment marks on the reference coordinate system are stored in a storage means; Photographing the actual alignment marks forming a pair of the two substrates sequentially with the bifocal alignment scope and storing the positions of the actual alignment marks on the reference coordinate system in the storage means; Determining the position in the planar direction of the two substrates so that the positions of the alignment marks on the reference coordinate system respectively match the positions of the paired reference alignment marks stored in the storage means on the reference coordinate system; It is practical to include.

本発明の別の態様では、上記アライメントスコープは上記較正基板の表裏の双方の側に位置して上記表裏の基準アライメントマークをそれぞれ撮影する一対の固定アライメントスコープから構成することができる。この態様では、上記較正基板は透明でも不透明でもよい。   In another aspect of the present invention, the alignment scope may be composed of a pair of fixed alignment scopes that are located on both sides of the calibration board and that respectively photograph the front and back reference alignment marks. In this embodiment, the calibration substrate may be transparent or opaque.

さらに本発明の別の態様では、上記一対の固定アライメントスコープにより上記表裏の基準アライメントマークをそれぞれ撮影し、上記2つの対をなす基準アライメントマークの基準座標系上での位置を記憶手段に記憶するステップと、上記2枚の基板の対をなす実アライメントマークを上記一対の固定アライメントスコープによりそれぞれ撮影し、上記対をなす実アライメントマークの上記基準座標系上の位置が上記記憶手段に記憶した上記基準座標系上の対をなす基準アライメントマークの位置にそれぞれ合致するように2枚の基板の平面方向の位置を定めるステップを含む。   Further, in another aspect of the present invention, the reference alignment marks on the front and back sides are respectively photographed by the pair of fixed alignment scopes, and the positions of the two pairs of reference alignment marks on the reference coordinate system are stored in the storage means. The actual alignment mark forming the pair of the two substrates is photographed by the pair of fixed alignment scopes, and the position of the actual alignment mark forming the pair on the reference coordinate system is stored in the storage means. Determining a position in the plane direction of the two substrates so as to respectively match the positions of the paired reference alignment marks on the reference coordinate system.

本発明は、半導体素子の製造において、表裏に2枚の基板の正しい位置関係の基準アライメントマークを描いた較正基板を準備し、この較正基板の表裏の基準アライメントマークを固定のアライメントスコープで撮影し、基準座標系を設定して2つの基準アライメントマークの基準座標系上での位置を定め、その上で、2枚の基板に形成されている実アライメントマークを同じ固定のアライメントスコープで撮影して、該2つの実アライメントマークの位置が上記基準座標系上の2つの基準アライメントマークの位置に合致するように2枚の基板の平面方向の位置を定めるので、2枚の基板のアライメントマークを同時に撮影できなくても2枚の基板をその平面方向に正しく位置決めすることができる。   According to the present invention, in manufacturing a semiconductor device, a calibration substrate is prepared by drawing a reference alignment mark having a correct positional relationship between two substrates on the front and back, and the reference alignment mark on the front and back of the calibration substrate is photographed with a fixed alignment scope. Then, set the reference coordinate system to determine the position of the two reference alignment marks on the reference coordinate system, and then photograph the actual alignment marks formed on the two substrates with the same fixed alignment scope. The positions of the two substrates in the plane direction are determined so that the positions of the two actual alignment marks coincide with the positions of the two reference alignment marks on the reference coordinate system. Even if the image cannot be taken, the two substrates can be correctly positioned in the plane direction.

また本発明方法によると、較正基板をアライメントスコープの視野内に入れて対をなすアライメントマークを撮影した後に除去し、次いで、2枚の基板をアライメントスコープの視野内に入れてアライメントし相互位置を固定するまで、アライメントスコープを移動させる必要がなく、アライメントスコープの移動に起因するアライメント誤差も発生しない。   In addition, according to the method of the present invention, the calibration substrate is placed in the field of alignment scope, and the paired alignment marks are photographed and removed. Then, the two substrates are placed in the field of alignment scope and aligned to align each other. There is no need to move the alignment scope until it is fixed, and alignment errors due to the movement of the alignment scope do not occur.

本発明方法に用いる較正基板の一実施形態を示す、(A)は平面図、(B)は断面図である。One Embodiment of the calibration board | substrate used for the method of this invention is shown, (A) is a top view, (B) is sectional drawing. 本発明方法を適用する2枚の基板のアライメントマークを示す、(A)は平面図、(B)は断面図である。The alignment mark of the two board | substrates to which this invention method is applied is shown, (A) is a top view, (B) is sectional drawing. 本発明によるアライメント方法の第一の実施形態における異なる工程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the different process in 1st embodiment of the alignment method by this invention. 同第一の実施形態で使用する2焦点アライメントスコープの構成を示す撮影光軸を通る面で切断した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view cut | disconnected by the surface which passes along the imaging | photography optical axis which shows the structure of the bifocal alignment scope used in the 1st embodiment. 同第一実施形態の2焦点アライメントスコープの光学系構成図である。It is an optical system block diagram of the bifocal alignment scope of the first embodiment. 本発明方法を適用した較正基板、2枚の基板の、(A)はアライメントマークの実施例を示す図、(B)乃至(E)は二焦点アライメントスコープで撮影したアライメントマーク像の様子を示す図である。(A) is a figure which shows the Example of an alignment mark of a calibration board | substrate with which this invention method is applied, and two board | substrates, (B) thru | or (E) show the mode of the alignment mark image image | photographed with the bifocal alignment scope. FIG. 本発明によるアライメント方法の第二の実施形態における異なる工程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the different process in 2nd embodiment of the alignment method by this invention.

図1は、本発明方法に用いる較正基板10の一実施形態の模式図である。この較正基板10は、アライメントされる2枚の基板が基板平面と直交する方向に所定長離して露光されるギャップ露光用である。較正基板10は、精密な平行平面からなる透明板(平行平面ガラス基板)であり、その表裏に対をなす基準アライメントマーク11、12が例えば蒸着によって描かれている。この実施形態では、基準アライメントマーク11は円(中空円)からなり、基準アライメントマーク12は、較正基板10をその表裏面と平行な平面に垂直投影したとき、基準アライメントマーク11の内径より小径でその正しい中心に中心が位置するスポット(中実円)からなっている。基準アライメントマーク11、12は蒸着により描いているので、その厚さは無視できる(アライメントスコープの被写界深度内に位置する)。基準アライメントマーク11、12は、同一画面上に表示したときに明確に区別できる形状、大きさのものであって、中心など、基準となる点が高精度に正確に特定できればよく、+、X形状など、円、中実円、小径のスポットに限定されない。   FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a calibration substrate 10 used in the method of the present invention. The calibration substrate 10 is for gap exposure in which two aligned substrates are exposed with a predetermined distance in a direction orthogonal to the substrate plane. The calibration substrate 10 is a transparent plate (parallel plane glass substrate) composed of a precise parallel plane, and reference alignment marks 11 and 12 that are paired on the front and back are drawn by, for example, vapor deposition. In this embodiment, the reference alignment mark 11 is a circle (hollow circle), and the reference alignment mark 12 has a smaller diameter than the inner diameter of the reference alignment mark 11 when the calibration substrate 10 is vertically projected onto a plane parallel to the front and back surfaces. It consists of a spot (solid circle) whose center is located at its correct center. Since the reference alignment marks 11 and 12 are drawn by vapor deposition, the thickness thereof can be ignored (positioned within the depth of field of the alignment scope). The reference alignment marks 11 and 12 have shapes and sizes that can be clearly distinguished when displayed on the same screen, and it is sufficient that the reference point such as the center can be accurately identified with high accuracy. The shape is not limited to circles, solid circles, and small-diameter spots.

一方、図2に示すように、アライメントされる2枚の基板、例えばマスク20とウエハ30には、表裏の一方(同じ側)、図示実施形態では裏面に、基準アライメントマーク11、12と同一形状の実アライメントマーク11X、12Xが描かれている。マスク20とウエハ30は、露光されるときには、実アライメントマーク11Xと12Xの距離(基板と直交する方向の距離)が予め定めた値となるように配置される。較正基板10の厚さt(すなわち基準アライメントマーク11と12の基板と直交する方向の距離)は、露光されるときのマスク20の実アライメントマーク11Xとウエハ30の実アライメントマーク12Xの距離(基板と直交する方向の距離d)に等しく設定されている。較正基板10は、ガラス、シリコン素材で形成してもよい。ウエハ30の厚さは、425μm〜750μm程度が一般的である。   On the other hand, as shown in FIG. 2, two substrates to be aligned, for example, the mask 20 and the wafer 30, have the same shape as the reference alignment marks 11 and 12 on one side (the same side), in the illustrated embodiment, on the back side. Real alignment marks 11X and 12X are drawn. When exposed, the mask 20 and the wafer 30 are arranged such that the distance between the actual alignment marks 11X and 12X (the distance in the direction orthogonal to the substrate) becomes a predetermined value. The thickness t of the calibration substrate 10 (that is, the distance in the direction perpendicular to the reference alignment marks 11 and 12) is the distance between the actual alignment mark 11X of the mask 20 and the actual alignment mark 12X of the wafer 30 (substrate) when exposed. Is set equal to the distance d) in the direction orthogonal to The calibration substrate 10 may be formed of glass or silicon material. The thickness of the wafer 30 is generally about 425 μm to 750 μm.

実アライメントマーク11X、12Xはそれぞれ、一枚のマスク20とウエハ30に少なくとも2組設けられているので、基準アライメントマーク11、12は、較正基板10に、少なくとも各実アライメントマーク11X、12Xに対応させて2組設けられている。基準アライメントマーク11、12は、実アライメントマーク11X、12Xと同一形状(合同)であることが好ましいが、基板と直交する方向の位置関係が正確に一致すれば、異なってもよい。   Since at least two sets of actual alignment marks 11X and 12X are provided on one mask 20 and wafer 30, the reference alignment marks 11 and 12 correspond to at least the actual alignment marks 11X and 12X on the calibration substrate 10, respectively. Two sets are provided. The reference alignment marks 11 and 12 are preferably the same shape (congruent) as the actual alignment marks 11X and 12X, but may be different if the positional relationship in the direction orthogonal to the substrate is exactly the same.

図3は、本発明によるアライメント方法の第一の実施形態を示している。アライメントスコープ40は、透明な較正基板10の表裏の一方の側に位置して、基準アライメントマーク11と12を同時に撮影することができる2焦点(二重焦点)光学系40Aからなっている。2焦点アライメントスコープ40Aは通常、2台用意され、較正基板10の表裏の同一側に、アライメント対象のマスク20、ウエハ30の各実アライメントマーク11X、12Xを撮影できる位置に配置されている。   FIG. 3 shows a first embodiment of the alignment method according to the present invention. The alignment scope 40 is located on one of the front and back sides of the transparent calibration substrate 10 and includes a bifocal (double focus) optical system 40A that can photograph the reference alignment marks 11 and 12 simultaneously. Usually, two bifocal alignment scopes 40A are prepared and arranged on the same side of the front and back of the calibration substrate 10 at positions where the actual alignment marks 11X and 12X of the alignment target mask 20 and the wafer 30 can be photographed.

図4は、2焦点アライメントスコープ40Aの具体的な構成例を示しており、図5は2焦点アライメントスコープ40Aの焦点の異なる2つの撮影光学系のレンズ構成を示している。2焦点アライメントスコープ40Aは、鏡筒41内に、物体側焦点位置(合焦位置)が異なる2つの撮影光学系を備えている。すなわち、測定対象(マスク20、ウエハ30)側から順に、第1撮影光学系として、対物レンズ群L1、第1ビームスプリッタBS1、第2ビームスプリッタBS2、第2レンズ群L2、焦点調節レンズ群L3、第3ビームスプリッタBS3及び撮像素子42を備え、第2撮影光学系として、対物レンズ群L1、第1ビームスプリッタBS1、第1ミラーM1、第2レンズ群L4、第2ミラーM2、第3ビームスプリッタBS3及び撮像素子42を備えており、第1、第2撮影光学系により、較正基板10上の基準アライメントマーク11と12の像を同時に撮像素子42の撮像面42A上に結像させることができる。第1及び第2撮影光学系は、対物レンズ群L1、第1ビームスプリッタBS1、第3ビームスプリッタBS3及び撮像素子42を共用している。図5(A)は第1撮影光学系のレンズ構成であり、図5(B)は、第2撮影光学系の第1、第2ミラーM1、M2を省略したレンズ構成である。第1撮影光学系は焦点調節レンズ群L3を光軸方向に移動させて測定対象物に合焦させる焦点調節機構を備えたインナーフォーカスレンズであり、第2撮影光学系は、2焦点アライメントスコープ40A全体を対物レンズ群L1の光軸方向に移動させて焦点調節する固定焦点レンズである。第2ビームスプリッタBS2には、第1撮影光学系外から照明光が入れられる。照明光は、第2ビームスプリッタBS2で第1ビームスプリッタBS1方向に反射され、第1ビームスプリッタBS1で対物レンズ群L1方向に反射され、対物レンズ群L1によって収束されて、較正基板10、マスク20、ウエハ30などの測定対象物を照明する。   FIG. 4 shows a specific configuration example of the bifocal alignment scope 40A, and FIG. 5 shows a lens configuration of two photographing optical systems having different focal points of the bifocal alignment scope 40A. The bifocal alignment scope 40 </ b> A includes two imaging optical systems with different object-side focal positions (focus positions) in the lens barrel 41. That is, the objective lens group L1, the first beam splitter BS1, the second beam splitter BS2, the second lens group L2, and the focus adjustment lens group L3 as the first imaging optical system in order from the measurement target (mask 20 and wafer 30) side. , A third beam splitter BS3 and an image sensor 42, and as a second imaging optical system, an objective lens group L1, a first beam splitter BS1, a first mirror M1, a second lens group L4, a second mirror M2, a third beam A splitter BS3 and an image sensor 42 are provided, and the images of the reference alignment marks 11 and 12 on the calibration substrate 10 are simultaneously formed on the image pickup surface 42A of the image sensor 42 by the first and second imaging optical systems. it can. The first and second imaging optical systems share the objective lens group L1, the first beam splitter BS1, the third beam splitter BS3, and the image sensor 42. FIG. 5A shows the lens configuration of the first imaging optical system, and FIG. 5B shows the lens configuration in which the first and second mirrors M1 and M2 of the second imaging optical system are omitted. The first photographing optical system is an inner focus lens provided with a focus adjusting mechanism that moves the focus adjusting lens group L3 in the optical axis direction and focuses the object to be measured. The second photographing optical system is a two-focus alignment scope 40A. This is a fixed focus lens that adjusts the focus by moving the entire lens in the optical axis direction of the objective lens unit L1. Illumination light enters the second beam splitter BS2 from outside the first imaging optical system. The illumination light is reflected by the second beam splitter BS2 in the direction of the first beam splitter BS1, reflected by the first beam splitter BS1 in the direction of the objective lens group L1, converged by the objective lens group L1, and then the calibration substrate 10 and the mask 20 The object to be measured such as the wafer 30 is illuminated.

2焦点アライメントスコープ40Aは、パーソナルコンピュータなどの画像処理装置43に接続されている(図4)。画像処理装置43は、2焦点アライメントスコープ40Aの撮像素子42が撮像し、出力した画像信号に所定の画像信号処理を施し、所定の信号に変換する画像信号処理回路44と、画像信号処理回路44により映像信号化された映像信号により映像を表示するモニタ45と、画像信号処理回路44により画像データ化された画像データを記憶するメモリ(記憶手段)46と、画像データを基準座標系のデータに変換し、画像データ中の特定画像のずれ、相対位置関係、アライメント調整量などを演算する演算回路47を備えている。2焦点アライメントスコープ40Aは、動画撮影と静止画撮影が可能である。画像処理装置43は、2焦点アライメントスコープ40Aが撮影した動画をモニタ45に表示し、図示しないスイッチ手段が操作されたときに、静止画を撮影(画像データをメモリ46に記憶)することができる。   The bifocal alignment scope 40A is connected to an image processing device 43 such as a personal computer (FIG. 4). The image processing device 43 includes an image signal processing circuit 44 that performs a predetermined image signal processing on the image signal that has been imaged and output by the imaging element 42 of the bifocal alignment scope 40A, and converts the image signal into a predetermined signal. The monitor 45 for displaying the video by the video signal converted into the video signal by the above, the memory (storage means) 46 for storing the image data converted into the image data by the image signal processing circuit 44, and the image data as the data of the reference coordinate system An arithmetic circuit 47 that converts and calculates a shift of a specific image in the image data, a relative positional relationship, an alignment adjustment amount, and the like is provided. The bifocal alignment scope 40A can perform moving image shooting and still image shooting. The image processing device 43 can display a moving image captured by the bifocal alignment scope 40A on the monitor 45, and can capture a still image (store the image data in the memory 46) when switch means (not shown) is operated. .

図6(A)は、較正基板10上に描かれた基準アライメントマーク11と12の形状例を示し、同(B)は、2焦点アライメントスコープ40Aによって撮影された基準アライメントマーク11の像11Pと基準アライメントマーク12の像12Pの撮像面42A上の形状(相対位置)例を示している。較正基板10上に描かれた基準アライメントマーク11は、基準アライメントマーク12の中心を中心とする正しい円である。2焦点アライメントスコープ40Aが理想的な光学系であれば、像11Pは、像12Pの中心を中心とする正しい円像となる(図6(B))。これに対し、実際の2焦点アライメントスコープ40Aによって撮影された基準アライメントマーク11の像11Pの中心と基準アライメントマーク12の像12Pの中心は一致しているとは限らない。むしろ、2焦点アライメントスコープ40Aの誤差により、像11Pの中心位置と像12Pの中心位置には、必ず基板の平面方向の誤差Eが存在する(図6(C))。従来方法は、この誤差を考慮せずにマスク20の実アライメントマーク11Xとウエハ30の実アライメントマーク12Xの位置を合わせていたためにアライメント誤差が生じていた。   6A shows an example of the shape of the reference alignment marks 11 and 12 drawn on the calibration substrate 10, and FIG. 6B shows an image 11P of the reference alignment mark 11 photographed by the two-focus alignment scope 40A. An example of the shape (relative position) of the image 12P of the reference alignment mark 12 on the imaging surface 42A is shown. The reference alignment mark 11 drawn on the calibration substrate 10 is a correct circle centered on the center of the reference alignment mark 12. If the bifocal alignment scope 40A is an ideal optical system, the image 11P is a correct circular image centered on the center of the image 12P (FIG. 6B). On the other hand, the center of the image 11P of the reference alignment mark 11 and the center of the image 12P of the reference alignment mark 12 taken by the actual bifocal alignment scope 40A do not always coincide with each other. Rather, due to the error of the bifocal alignment scope 40A, there is always an error E in the plane direction of the substrate at the center position of the image 11P and the center position of the image 12P (FIG. 6C). In the conventional method, the alignment error occurs because the actual alignment mark 11X of the mask 20 and the actual alignment mark 12X of the wafer 30 are aligned without considering this error.

これに対し、本実施形態は、マスク20上の実アライメントマーク11Xとウエハ30上の実アライメントマーク12Xの位置合わせを行うに際し、上記誤差Eを考慮する。すなわち、2焦点アライメントスコープ40Aにより、マスク20上の実アライメントマーク11Xを撮影したときの像11XPの中心位置と、ウエハ30上の実アライメントマーク12Xを撮影したときの像12XPの中心位置とが、上記誤差Eを含む(相殺する)ように、マスク20に対するウエハ30の位置を定めるのである。   In contrast, in the present embodiment, the error E is taken into account when the actual alignment mark 11X on the mask 20 and the actual alignment mark 12X on the wafer 30 are aligned. That is, the center position of the image 11XP when the real alignment mark 11X on the mask 20 is photographed by the bifocal alignment scope 40A and the center position of the image 12XP when the real alignment mark 12X on the wafer 30 is photographed are The position of the wafer 30 relative to the mask 20 is determined so as to include (cancel) the error E.

本実施形態では、撮像面42Aの短辺と長辺の交点を原点とし、長辺をX軸、短辺をY軸とする仮想のX-Y直交座標系を基準座標系として設定し、誤差Eを、像11Pの中心位置(理想中心)と像12Pの中心位置(実中心)のずれ量Eとして、基準座標系上の座標差を求める。この実施形態では、X軸方向にΔx、y軸方向にΔyずれているものとする(図6(C))。このΔx、Δyは較正データを構成する。   In the present embodiment, a virtual XY orthogonal coordinate system having the intersection of the short side and the long side of the imaging surface 42A as the origin, the long side as the X axis, and the short side as the Y axis is set as the reference coordinate system, and the error is determined. A coordinate difference on the reference coordinate system is obtained by using E as a shift amount E between the center position (ideal center) of the image 11P and the center position (real center) of the image 12P. In this embodiment, it is assumed that Δx is shifted in the X-axis direction and Δy is shifted in the y-axis direction (FIG. 6C). These Δx and Δy constitute calibration data.

次に、2焦点アライメントスコープ40Aによって実アライメントマーク11X、12Xを撮影する。実アライメントマーク11X、12Xの像11XP、12XPの撮像面42A上の位置を図6(D)に示した。像12XPの中心位置は、像11XPの見かけ上の中心位置から、Δx1、Δy1ずれている。ここで、2焦点アライメントスコープ40Aの誤差を考慮すると、像11XPの真の中心位置は、見かけ上の中心位置から較正データΔx、Δyだけずれている。そこで、像11XPの見かけ上の中心位置から、較正データΔx、Δyだけずれた位置に像12XPの中心位置が合致するように、ウエハ30の位置を調整(アライメント)する((図6E))。   Next, the real alignment marks 11X and 12X are photographed by the bifocal alignment scope 40A. FIG. 6D shows the positions of the images 11XP and 12XP of the actual alignment marks 11X and 12X on the imaging surface 42A. The center position of the image 12XP is shifted by Δx1 and Δy1 from the apparent center position of the image 11XP. Here, considering the error of the bifocal alignment scope 40A, the true center position of the image 11XP is shifted from the apparent center position by calibration data Δx and Δy. Therefore, the position of the wafer 30 is adjusted (aligned) so that the center position of the image 12XP matches the position shifted by the calibration data Δx and Δy from the apparent center position of the image 11XP ((FIG. 6E)).

基準座標系の設定はこの実施形態に限定されず、例えば像11Pの中心位置を原点とし、撮像面42Aの長手方向と平行にX′軸、短手方向と平行にY′軸を設定してもよく、極座標系でもよく、任意の座標系を用いることができる。   The setting of the reference coordinate system is not limited to this embodiment. For example, the center position of the image 11P is set as the origin, the X ′ axis is set in parallel with the longitudinal direction of the imaging surface 42A, and the Y ′ axis is set in parallel with the short side direction. Or a polar coordinate system, and an arbitrary coordinate system can be used.

この実施形態のアライメント方法について、さらに図3を参照して説明する。以下の撮像素子42が撮像した画像信号の処理及び制御は、画像処理装置43(主に演算回路47)が実行する。この実施形態を適用する図示しない露光装置(アライメント装置)は、較正基板10、マスク20、ウエハ30を所定位置に出し入れ自在に保持する保持機構と、少なくともウエハ30を基板平面と平行な方向に精密に平行移動できる精密ステージを備えた公知の装置である。   The alignment method of this embodiment will be further described with reference to FIG. The image processing device 43 (mainly the arithmetic circuit 47) executes processing and control of the image signal captured by the image sensor 42 below. An exposure apparatus (alignment apparatus) (not shown) to which this embodiment is applied includes a holding mechanism that holds the calibration substrate 10, the mask 20, and the wafer 30 in and out of a predetermined position, and at least the wafer 30 in a direction parallel to the substrate plane. It is a known apparatus provided with a precision stage that can be translated in parallel.

[ステップ1]
まず、較正基板10を露光装置内に挿入し、2焦点アライメントスコープ40Aにより、較正基板10上の基準アライメントマーク11と12に合焦させて、基準アライメントマーク11と12の像11Pと12Pを同時に撮像素子42上に結像させ、撮影して像11Pと12Pをモニタ45に表示するとともに、基準座標系上の画像データ(座標データ)に変換してメモリ46に記憶する(図3(A))。
[Step 1]
First, the calibration substrate 10 is inserted into the exposure apparatus, and the reference alignment marks 11 and 12 on the calibration substrate 10 are focused by the two-focus alignment scope 40A, and the images 11P and 12P of the reference alignment marks 11 and 12 are simultaneously obtained. An image is formed on the image sensor 42, and the images 11P and 12P are captured and displayed on the monitor 45, and converted into image data (coordinate data) on the reference coordinate system and stored in the memory 46 (FIG. 3A). ).

[ステップ2]
次に、2焦点アライメントスコープ40Aを動かすことなく、較正基板10を除去し、その後にマスク20を搬入し、モニタ45で確認しながら実アライメントマーク11Xを2焦点アライメントスコープ40Aの視野(撮影画面内)に入れる。そして、実アライメントマーク11Xを2焦点アライメントスコープ40Aで撮影し、実アライメントマーク11Xの像11XPの画像データをメモリ46に記憶し、演算回路47が基準座標系上における像11XPの中心位置を演算してメモリ46に記憶する(図3(B))。
[Step 2]
Next, the calibration substrate 10 is removed without moving the bifocal alignment scope 40A, and then the mask 20 is carried in, and the actual alignment mark 11X is viewed on the monitor 45 while checking the actual alignment mark 11X (in the imaging screen). ). Then, the actual alignment mark 11X is photographed by the bifocal alignment scope 40A, the image data of the image 11XP of the actual alignment mark 11X is stored in the memory 46, and the arithmetic circuit 47 calculates the center position of the image 11XP on the reference coordinate system. And stored in the memory 46 (FIG. 3B).

[ステップ3]
次に、2焦点アライメントスコープ40Aとマスク20を移動させることなくウエハ30を搬入し、モニタ45で確認しながら実アライメントマーク12Xを2焦点アライメントスコープ40Aの視野(撮影画面内)に入れる。そして、2焦点アライメントスコープ40Aで実アライメントマーク12Xを撮影し、実アライメントマーク12Xの像12XPの画像データをメモリ46に記憶し、演算回路47が基準座標系上における像12XPの中心位置を演算してメモリ46に記憶する(図3(C))。
[Step 3]
Next, the wafer 30 is loaded without moving the bifocal alignment scope 40A and the mask 20, and the actual alignment mark 12X is placed in the field of view (in the imaging screen) of the bifocal alignment scope 40A while being confirmed by the monitor 45. Then, the real alignment mark 12X is photographed by the two-focus alignment scope 40A, the image data of the image 12XP of the real alignment mark 12X is stored in the memory 46, and the arithmetic circuit 47 calculates the center position of the image 12XP on the reference coordinate system. And stored in the memory 46 (FIG. 3C).

そして、先に記憶した実アライメントマーク11Xの像11XPの中心位置をメモリ46から読み込んで、基準座標系上における、像11XPの中心位置に対する実アライメントマーク12Xの像12XPの中心位置のずれ量を演算し、このずれ量をステップ1で求めた較正データで補正して、マスク20の実アライメントマーク11Xの像11XPの中心位置を基準にウエハ30の実アライメントマーク12Xの像12XPの中心位置の基板平面方向のアライメント調整量を演算する。   Then, the center position of the image 11XP of the actual alignment mark 11X previously stored is read from the memory 46, and the deviation amount of the center position of the image 12XP of the actual alignment mark 12X with respect to the center position of the image 11XP on the reference coordinate system is calculated. Then, the shift amount is corrected by the calibration data obtained in step 1, and the substrate plane at the center position of the image 12 XP of the actual alignment mark 12 X of the wafer 30 with reference to the center position of the image 11 XP of the actual alignment mark 11 X of the mask 20. The direction alignment adjustment amount is calculated.

2焦点アライメントスコープ40Aで撮影した実アライメントマーク11X、12Xの像11XP、12XPと、ステップ2で撮影し、メモリ46に記憶した基準アライメントマーク11、12の像11P、12Pを同一基準座標系上の画像として重ねた状態でモニタ45に表示してもよい。この表示により、マスク20とウエハ30のずれ状態を使用者が視認できる。その際、像11XP、12XPと像11P、12Pは、区別できるように色または明度を異ならせて表示してもよい。   Images 11XP and 12XP of actual alignment marks 11X and 12X taken with the bifocal alignment scope 40A and images 11P and 12P of reference alignment marks 11 and 12 taken in step 2 and stored in the memory 46 are on the same reference coordinate system. You may display on the monitor 45 in the state piled up as an image. By this display, the user can visually recognize the shift state between the mask 20 and the wafer 30. At this time, the images 11XP and 12XP and the images 11P and 12P may be displayed with different colors or brightness so that they can be distinguished.

[ステップ4]
そして、演算したアライメント調整量に基づき、精密ステージを駆動してウエハ30のアライメント調整を実行する(図3(D))。
[Step 4]
Then, based on the calculated alignment adjustment amount, the precision stage is driven to perform alignment adjustment of the wafer 30 (FIG. 3D).

ステップ4のアライメント調整が終了したら、再びステップ3により、2焦点アライメントスコープ40Aにより実アライメントマーク12Xを撮影し、基準座標系上における、像11XPの中心位置に対する像12XPの中心位置のずれ量を演算し、これを較正データで較正して、アライメント調整量を演算する。そしてアライメント調整量が、0または許容誤差範囲内になればアライメント調整を終了し、0または許容誤差範囲内にならなければ、上記ステップ3及びステップ4の処理を、所定回数以内で繰り返す。   When the alignment adjustment in step 4 is completed, the actual alignment mark 12X is imaged by the bifocal alignment scope 40A again in step 3, and the shift amount of the center position of the image 12XP relative to the center position of the image 11XP on the reference coordinate system is calculated. Then, this is calibrated with the calibration data, and the alignment adjustment amount is calculated. If the alignment adjustment amount is 0 or within the allowable error range, the alignment adjustment is terminated. If the alignment adjustment amount is not 0 or within the allowable error range, the processes in steps 3 and 4 are repeated within a predetermined number of times.

以上のステップ1乃至4が全て終了したら、2焦点アライメントスコープ40Aを除去して、図示しない公知の露光装置によりウエハ30を露光する。2焦点アライメントスコープ40Aは、露光の妨げにならなければ除去しなくてもよい。   When all of the above steps 1 to 4 are completed, the bifocal alignment scope 40A is removed, and the wafer 30 is exposed by a known exposure apparatus (not shown). The bifocal alignment scope 40A may not be removed unless it interferes with exposure.

第一の実施形態によれば、表裏に、アライメントするマスク20とウエハ30(二枚の基板)の実アライメントマーク11X、12Xの正しい位置関係に対応する対をなす基準アライメントマーク11、12を描いた較正基板10を準備するステップと、較正基板10の表裏の基準アライメントマーク11、12を、2焦点アライメントスコープ40A(アライメントスコープ)で撮影し、仮想の基準座標系を設定して、2つの対をなす基準アライメントマーク11、12の像11P、12Pの基準座標系上での誤差を較正データとして求めるステップと、較正基板10を除去するステップと、マスク20とウエハ30(2枚の基板)対をなす実アライメントマーク11X、12Xを同じ2焦点アライメントスコープ40A(アライメントスコープ)で撮影し、最初に撮影した実アライメントマーク11X、12Xの像11XP、12XPの中心位置をメモリ46(記憶手段)に記憶し、該記憶した像11XP、12XPの基準座標系上の中心位置と、次に撮影した実アライメントマーク11X、12Xの像11XP、12XPの中心位置が上記基準座標系上の対をなす基準アライメントマーク11、12の像11P、12Pのそれぞれの位置関係と合致するように2枚の基板の少なくとも一方を平面方向に移動させて平面方向の位置を定めるステップとを有するので、2枚の基板の実アライメントマーク11X、12Xを同時に同一のアライメントスコープで撮影できない場合であっても、正確なアライメントが可能になる。しかも、第一の実施形態は、較正基板10の基準アライメントマーク11、12を撮影した第2焦点アライメントスコープ40Aで、その後焦点調節も移動もさせないで、マスク20とウエハ30の実アライメントマーク11X、12Xを撮影するので、アライメントスコープの焦点調節、移動による誤差が発生しない。   According to the first embodiment, the reference alignment marks 11 and 12 forming a pair corresponding to the correct positional relationship between the mask 20 to be aligned and the actual alignment marks 11X and 12X of the wafer 30 (two substrates) are drawn on the front and back sides. The calibration substrate 10 is prepared, and the reference alignment marks 11 and 12 on the front and back of the calibration substrate 10 are photographed with a two-focus alignment scope 40A (alignment scope), and a virtual reference coordinate system is set to establish two pairs. An error of the images 11P and 12P of the reference alignment marks 11 and 12 forming the reference coordinate system on the reference coordinate system, a step of removing the calibration substrate 10, a mask 20 and a wafer 30 (two substrates) pair The actual alignment marks 11X and 12X forming the same bifocal alignment scope 40A (alignment scanner) The center positions of the images 11XP and 12XP of the actual alignment marks 11X and 12X that were photographed first are stored in the memory 46 (storage means), and the centers of the stored images 11XP and 12XP on the reference coordinate system are stored. The position and the center position of the image 11XP, 12XP of the next photographed actual alignment mark 11X, 12X match the positional relationship of the images 11P, 12P of the reference alignment mark 11, 12 that make a pair on the reference coordinate system. As described above, the step of moving at least one of the two substrates in the plane direction to determine the position in the plane direction is used, so that the actual alignment marks 11X and 12X on the two substrates cannot be photographed simultaneously with the same alignment scope. Even if it exists, accurate alignment becomes possible. In addition, the first embodiment is a second focus alignment scope 40A obtained by photographing the reference alignment marks 11 and 12 on the calibration substrate 10, and thereafter the actual alignment marks 11X on the mask 20 and the wafer 30 are not adjusted and moved. Since 12X is photographed, no error occurs due to the focus adjustment and movement of the alignment scope.

以上は1台の2焦点アライメントスコープ40Aによるアライメント順であるが、実際は、2台の2焦点アライメントスコープ40Aによって、互いに離反した2組の基準アライメントマーク11、12と実アライメントマーク11X、12Xを撮影し、2組の較正データを演算して、ウエハ30のX軸、Y軸方向に平行なずれ量だけでなく、ウエハ30の基板平面に対して垂直な軸周りの回転方向ずれも求めて、ウエハ30をアライメントする。   The above is the order of alignment by one two-focus alignment scope 40A. Actually, two sets of reference alignment marks 11, 12 and actual alignment marks 11X, 12X separated from each other are photographed by two two-focus alignment scopes 40A. Then, by calculating two sets of calibration data, not only the amount of deviation parallel to the X-axis and Y-axis directions of the wafer 30 but also the rotational direction deviation about the axis perpendicular to the substrate plane of the wafer 30 is obtained. The wafer 30 is aligned.

図7は、本発明によるアライメント方法の第二の実施形態を示している。この実施形態は、特に、較正基板10を不透明材料から構成する場合に好適である。この実施形態のアライメントスコープ40は、較正基板10の表裏の双方に位置して、基準アライメントマーク11と12を上下から同時に撮影する一対の固定アライメントスコープ40B、40Cからなっている。一方の固定アライメントスコープ40Bは、屈曲光学系(プリズム)を有さない公知のストレート光学系を有するアライメントスコープであり、他方の固定アライメントスコープ40Cは屈曲光学系(プリズム)を有する公知の屈曲光学系を有する、例えば第一の実施形態の第1撮影光学系を備えたアライメントスコープであり、いずれのアライメントスコープも公知である。固定アライメントスコープ40Bと40Cは、同一の画像処理装置43に接続されている。固定アライメントスコープ40Bと40Cは、第一の実施例同様に、少なくとも二組設置されていて、それぞれが同一の画像処理装置43に接続されている。第二の実施形態のアライメント方法の工程について、図7を参照して説明する。実際には2組の固定アライメントスコープ40Bと40Cを使用してアライメントするが、説明を簡単にするために1組の固定アライメントスコープ40Bと40Cについて説明する。   FIG. 7 shows a second embodiment of the alignment method according to the present invention. This embodiment is particularly suitable when the calibration substrate 10 is made of an opaque material. The alignment scope 40 according to this embodiment includes a pair of fixed alignment scopes 40B and 40C that are positioned on both the front and back sides of the calibration substrate 10 and photograph the reference alignment marks 11 and 12 simultaneously from above and below. One fixed alignment scope 40B is an alignment scope having a known straight optical system that does not have a bending optical system (prism), and the other fixed alignment scope 40C is a known bending optical system having a bending optical system (prism). For example, the alignment scope includes the first imaging optical system of the first embodiment, and any alignment scope is known. The fixed alignment scopes 40B and 40C are connected to the same image processing apparatus 43. As with the first embodiment, at least two sets of fixed alignment scopes 40B and 40C are installed, and each is connected to the same image processing apparatus 43. The steps of the alignment method of the second embodiment will be described with reference to FIG. In practice, the two sets of fixed alignment scopes 40B and 40C are used for alignment. However, in order to simplify the description, one set of fixed alignment scopes 40B and 40C will be described.

[ステップ2-1]
第二の実施形態では、まず、較正基板10を露光装置内に挿入し、固定アライメントスコープ40B、40Cにより、較正基板10上の基準アライメントマーク11と12の像11Pと像12Pをそれぞれ撮像素子42上に結像させ、撮影して像11Pと像12Pを画像データに変換してメモリ46に記憶する(図7(A))。基準座標系は、第一の実施形態と同様に、撮像素子42の撮像面上の特定の点(画素)を原点とし、撮像面の直交2辺と平行な直交軸をXY軸とする直交座標系とする。そして演算回路47は、像11Pと12Pの画像データから、基準座標系上における像12Pの中心位置に対する像11Pの中心位置のずれ量を演算し、基準座標系上の較正データとしてメモリ46に記憶する。
[Step 2-1]
In the second embodiment, first, the calibration substrate 10 is inserted into the exposure apparatus, and the images 11P and 12P of the reference alignment marks 11 and 12 on the calibration substrate 10 are respectively captured by the fixed alignment scopes 40B and 40C. The image 11P and the image 12P are converted into image data and stored in the memory 46 (FIG. 7A). As in the first embodiment, the reference coordinate system is an orthogonal coordinate having a specific point (pixel) on the imaging surface of the image sensor 42 as an origin and an orthogonal axis parallel to two orthogonal sides of the imaging surface as an XY axis. System. Then, the arithmetic circuit 47 calculates the shift amount of the center position of the image 11P with respect to the center position of the image 12P on the reference coordinate system from the image data of the images 11P and 12P, and stores it in the memory 46 as calibration data on the reference coordinate system. To do.

[ステップ2-2]
次に、固定アライメントスコープ40B、40Cを動かすことなく、較正基板10を除去し、マスク20及びウエハ30を搬入し、モニタ45で確認しながら、実アライメントマーク11Xを固定アライメントスコープ40Bの視野に、実アライメントマーク12Xを固定アライメントスコープ40Cの視野に入れる。そして、固定アライメントスコープ40B、40Cで実アライメントマーク11Xと12Xを撮影し(図7(B))、演算回路47が、実アライメントマーク11X、12Xの像11XP、12XPの画像データから、基準座標系上における像11XP、12XPの中心位置を演算する。さらに演算回路47は、像11XPの中心位置に対する像12XPの中心位置のずれ量を演算し、このずれ量を、メモリ46から読み込んだ較正データで較正し、較正したずれ量に基づいてウエハ30の基板平面方向のアライメント調整量を演算する。
[Step 2-2]
Next, without moving the fixed alignment scopes 40B and 40C, the calibration substrate 10 is removed, the mask 20 and the wafer 30 are carried in, and the actual alignment mark 11X is placed in the field of view of the fixed alignment scope 40B while checking with the monitor 45. The actual alignment mark 12X is placed in the field of view of the fixed alignment scope 40C. Then, the real alignment marks 11X and 12X are photographed with the fixed alignment scopes 40B and 40C (FIG. 7B), and the arithmetic circuit 47 calculates the reference coordinate system from the image data of the real alignment marks 11X and 12X and the image data 11XP and 12XP. The center positions of the upper images 11XP and 12XP are calculated. Further, the arithmetic circuit 47 calculates a deviation amount of the center position of the image 12XP with respect to the center position of the image 11XP, calibrates this deviation amount with the calibration data read from the memory 46, and based on the calibrated deviation amount of the wafer 30. An alignment adjustment amount in the substrate plane direction is calculated.

固定アライメントスコープ40B、40Cで撮影した実アライメントマーク11X、12Xの像11XP、12XPと、ステップ2-1で撮影し、記憶した基準アライメントマーク11、12の像11P、12Pを、同一の基準座標系上の画像として重ねた状態で、モニタ45に表示することができる。この表示により、マスク20とウエハ30のアライメント状態を視認できる。その際、像11XP、12XPと像11P、12Pは、区別できるように色または明度を異ならせて表示してもよい。   Images 11XP and 12XP of the actual alignment marks 11X and 12X photographed by the fixed alignment scopes 40B and 40C and the images 11P and 12P of the reference alignment marks 11 and 12 photographed and stored in Step 2-1 are used in the same reference coordinate system. The image can be displayed on the monitor 45 in a state of being overlaid as the upper image. By this display, the alignment state of the mask 20 and the wafer 30 can be visually recognized. At this time, the images 11XP and 12XP and the images 11P and 12P may be displayed with different colors or brightness so that they can be distinguished.

[ステップ2-3]
そしてメモリ46は、演算したアライメント調整量に基づき、精密ステージを駆動制御してウエハ30のアライメント調整を実行する(図7(C))。
[Step 2-3]
Based on the calculated alignment adjustment amount, the memory 46 drives and controls the precision stage to execute alignment adjustment of the wafer 30 (FIG. 7C).

ステップ2-3のアライメント調整が終了したら、再びステップ2-2の処理により、固定アライメントスコープ40B、40Cで実アライメントマーク11X、12Xを撮影し、像11XP、12XPの基準座標系上の中心位置を演算し、像11XP、12XPの中心位置が像11P、像12Pの中心位置からずれているずれ量を演算し、このずれ量に基づいて、ウエハ30の基板平面と平行な方向のアライメント調整量を演算する。以上のステップ2-2、2-3の処理を、アライメント調整量が、0または許容誤差範囲内になるまで、所定回数以内で繰り返す。   When the alignment adjustment in step 2-3 is completed, the real alignment marks 11X and 12X are photographed with the fixed alignment scopes 40B and 40C again by the processing in step 2-2, and the center positions of the images 11XP and 12XP on the reference coordinate system are determined. A calculation is performed to calculate a shift amount in which the center positions of the images 11XP and 12XP are shifted from the center positions of the images 11P and 12P. Based on the shift amount, an alignment adjustment amount in a direction parallel to the substrate plane of the wafer 30 is calculated. Calculate. The processes in steps 2-2 and 2-3 are repeated within a predetermined number of times until the alignment adjustment amount is 0 or within an allowable error range.

以上のアライメント調整が終了したら、固定アライメントスコープ40B及び必要な場合は固定アライメントスコープ40Cを退避させて、露光装置により露光する。   When the above alignment adjustment is completed, the fixed alignment scope 40B and, if necessary, the fixed alignment scope 40C are retracted and exposed by the exposure apparatus.

第二の実施形態によれば、表裏に、アライメントするマスク20とウエハ30(二枚の基板)の実アライメントマーク11X、12Xの正しい位置関係に対応する対をなす基準アライメントマーク11、12を描いた較正基板10を準備するステップと、較正基板10の表裏の基準アライメントマーク11、12を固定アライメントスコープ40B、40C(アライメントスコープ)で撮影し、仮想の基準座標系を設定して、2つの対をなす基準アライメントマーク11、12の像11P、像12Pの中心位置の基準座標系上での位置を定めるステップと、較正基板10を除去するステップと、マスク20とウエハ30(二枚の基板)の対をなす実アライメントマーク11X、12Xを同じ固定アライメントスコープ40B、40C(アライメントスコープ)で撮影し、該対をなす実アライメントマーク11X、12Xの像11XP、12XPの中心位置の位置関係が上記基準座標系上の対をなす基準アライメントマーク11、12の像11P、12Pの中心位置の位置関係に合致するようにマスク20とウエハ30(2枚の基板)の少なくとも一方を平面方向に移動させて平面方向の位置を定めるステップとを有するので、マスク20、ウエハ30(2枚の基板)の実アライメントマーク11X、12Xを同時に同一のアライメントスコープで撮影できない場合であっても、正確なアライメントが可能になる。   According to the second embodiment, the reference alignment marks 11 and 12 forming a pair corresponding to the correct positional relationship between the mask 20 to be aligned and the actual alignment marks 11X and 12X of the wafer 30 (two substrates) are drawn on the front and back sides. The prepared calibration substrate 10, and the reference alignment marks 11 and 12 on the front and back of the calibration substrate 10 are photographed with the fixed alignment scopes 40B and 40C (alignment scope), and a virtual reference coordinate system is set, so that two pairs The positions of the center positions of the image 11P and the image 12P of the reference alignment marks 11 and 12 forming the reference coordinate system, the step of removing the calibration substrate 10, the mask 20 and the wafer 30 (two substrates) The real alignment marks 11X and 12X forming a pair of the same fixed alignment scopes 40B and 40C Image), and the positional relationship of the center positions of the images 11XP and 12XP of the real alignment marks 11X and 12X forming a pair of the images 11P and 12P of the reference alignment marks 11 and 12 forming a pair on the reference coordinate system. Since there is a step of moving the at least one of the mask 20 and the wafer 30 (two substrates) in the plane direction so as to match the positional relationship of the center position, the position in the plane direction is determined. Even when the actual alignment marks 11X and 12X on the substrate) cannot be photographed simultaneously with the same alignment scope, accurate alignment is possible.

以上の実施形態はアライメント調整を自動調整としたが、手動で調整することもできる。手動で調整する場合は、演算したアライメント調整量をモニタ45に表示し、作業者がそのアライメント調整量を見て手動で精密ステージを操作する方法がある。さらに別の手動調整方法として、メモリ46に記憶した像11Pと12Pの画像をモニタ45に表示し、撮影した像11XPと12XPの画像を、像11XPが像11Pと一致するように、像11XPと12XPを移動させてモニタ45に表示し、使用者が、このモニタ45の表示を見ながら、像12XPの映像が像12Pの映像と一致するように精密ステージを操作する方法がある。モニタ45に表示する像11Pと12Pの画像と像11XPと12XPの画像とは、モニタ45の画面上で識別できるように色または輝度を異ならせて表示することが好ましい。   In the above embodiment, the alignment adjustment is automatic adjustment, but it can be manually adjusted. In the case of manual adjustment, there is a method in which the calculated alignment adjustment amount is displayed on the monitor 45 and the operator manually operates the precision stage while viewing the alignment adjustment amount. As yet another manual adjustment method, the images 11P and 12P stored in the memory 46 are displayed on the monitor 45, and the captured images 11XP and 12XP are converted into the image 11XP and the image 11XP so that the image 11XP matches the image 11P. There is a method in which the 12XP is moved and displayed on the monitor 45, and the user operates the precision stage so that the image of the image 12XP matches the image of the image 12P while viewing the display on the monitor 45. The images 11P and 12P and the images 11XP and 12XP displayed on the monitor 45 are preferably displayed with different colors or brightness so that they can be identified on the screen of the monitor 45.

以上の実施形態は、半導体素子の製造に使用する露光装置に適用したが、本発明は、ウエハ、液晶パネル、タッチパネル、平面を有する電子部品の製造、組み立て、検査などにおいて面と面の位置合わせが必要な装置に適用できる。位置合わせする2枚の部材の組み合わせとしては、基板とマスク、ガラスとガラス、ウエハとウエハ、ウエハとガラス、ウエハとマスク、ガラスとマスクなどがある。   The above embodiment is applied to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element. However, the present invention relates to alignment of a surface in manufacturing, assembly, inspection, etc. of a wafer, a liquid crystal panel, a touch panel, and a flat electronic component. Can be applied to devices that require As a combination of two members to be aligned, there are a substrate and a mask, glass and glass, a wafer and wafer, a wafer and glass, a wafer and mask, a glass and mask, and the like.

以上、本発明のアライメント方法によれば、アライメントする2枚の基板が不透明であっても、アライメントスコープの光学的誤差を較正基板により補正できるので、正確なアライメントが可能になる。本発明のアライメント方法は、アライメントスコープにより較正基板を撮影した後、アライメントスコープを移動しないので、移動に伴う誤差が発生せず、再焦点調整が不要なので、アライメント工程時間の短縮を図ることができる。   As described above, according to the alignment method of the present invention, even if the two substrates to be aligned are opaque, the optical error of the alignment scope can be corrected by the calibration substrate, so that accurate alignment is possible. In the alignment method of the present invention, since the alignment scope is not moved after the calibration substrate is photographed by the alignment scope, an error accompanying the movement does not occur, and refocus adjustment is unnecessary, so that the alignment process time can be shortened. .

10 較正基板
11 12 基準アライメントマーク
11P 12P 像
11X 12X 実アライメントマーク
11XP 12XP 像
20 マスク(基板)
30 ウエハ(基板)
40 アライメントスコープ
40A 2焦点アライメントスコープ(アライメントスコープ)
40B 40C 固定アライメントスコープ(アライメントスコープ)
42 撮像素子
42A 撮像面
43 画像処理装置
44 画像信号処理回路
45 モニタ
46 メモリ(記憶手段)
47 演算回路
10 calibration substrate 11 12 reference alignment mark 11P 12P image 11X 12X actual alignment mark 11XP 12XP image 20 mask (substrate)
30 Wafer (substrate)
40 Alignment scope 40A Two-focus alignment scope (alignment scope)
40B 40C Fixed alignment scope (alignment scope)
42 Image sensor 42A Imaging surface 43 Image processing device 44 Image signal processing circuit 45 Monitor 46 Memory (storage means)
47 Arithmetic circuit

Claims (5)

相互アライメントのための少なくとも1つのアライメントマークをそれぞれ有し、互いに平行に配置される2枚の平坦な基板の平面方向の位置を定める基板のアライメント方法であって、
表裏に、上記2枚の基板の正しい位置関係の対をなす基準アライメントマークを描いた較正基板を準備するステップと、
上記較正基板の表裏の基準アライメントマークをアライメントスコープで撮影し、仮想の基準座標系を設定して、2つの対をなす基準アライメントマークの基準座標系上での位置を定めるステップと、
上記較正基板を除去するステップと、
上記2枚の基板の対をなす実アライメントマークを同じアライメントスコープで撮影し、該対をなす実アライメントマークの位置が上記基準座標系上の対をなす基準アライメントマークの位置にそれぞれ合致するように2枚の基板の平面方向の位置を定めるステップと、
を有することを特徴とする基板のアライメント方法。
A substrate alignment method for determining a planar position of two flat substrates each having at least one alignment mark for mutual alignment and arranged parallel to each other,
Preparing a calibration board on which a reference alignment mark that forms a pair of a correct positional relationship between the two boards is drawn on both sides,
Photographing the reference alignment marks on the front and back of the calibration board with an alignment scope, setting a virtual reference coordinate system, and determining the positions of the two pairs of reference alignment marks on the reference coordinate system;
Removing the calibration substrate;
The actual alignment marks forming the pair of the two substrates are photographed with the same alignment scope so that the positions of the actual alignment marks forming the pair coincide with the positions of the paired reference alignment marks on the reference coordinate system. Determining the planar position of the two substrates;
A substrate alignment method characterized by comprising:
請求項1記載のアライメント方法において、上記較正基板は透明基板であり、上記アライメントスコープは上記較正基板の表裏の一方の側に位置して上記表裏の基準アライメントマークに同時に焦点が合致する2焦点アライメントスコープからなっている基板のアライメント方法。 2. The alignment method according to claim 1, wherein the calibration substrate is a transparent substrate, and the alignment scope is positioned on one side of the front and back of the calibration substrate and simultaneously focuses on the front and back reference alignment marks. An alignment method for a substrate made of a scope. 請求項2記載のアライメント方法は、上記2焦点アライメントスコープにより上記表裏の基準アライメントマークを同時に撮影し、2つの対をなす基準アライメントマークの基準座標系上での位置を記憶手段に記憶するステップと、
上記2枚の基板の対をなす実アライメントマークを順次上記2焦点アライメントスコープにより撮影し、実アライメントマークの基準座標系上での位置を上記記憶手段に記憶するステップと、上記対をなす実アライメントマークの上記基準座標系上の位置が上記記憶手段に記憶した上記基準座標系上の対をなす基準アライメントマークの位置にそれぞれ合致するように2枚の基板の平面方向の位置を定めるステップを含むアライメント方法。
The alignment method according to claim 2, wherein the front and back reference alignment marks are simultaneously photographed by the bifocal alignment scope, and the positions of the two pairs of reference alignment marks on the reference coordinate system are stored in a storage means; ,
The actual alignment marks forming the pair of the two substrates are sequentially photographed by the bifocal alignment scope, the position of the actual alignment mark on the reference coordinate system is stored in the storage means, and the actual alignment forming the pair Determining the position of the two substrates in the plane direction so that the position of the mark on the reference coordinate system matches the position of the pair of reference alignment marks on the reference coordinate system stored in the storage means. Alignment method.
請求項1記載のアライメント方法において、上記アライメントスコープは上記較正基板の表裏の双方の側に位置して上記表裏の基準アライメントマークをそれぞれ撮影する一対の固定アライメントスコープからなっている基板のアライメント方法。 2. The alignment method according to claim 1, wherein the alignment scope is located on both sides of the calibration substrate and includes a pair of fixed alignment scopes that respectively photograph the front and back reference alignment marks. 請求項4記載のアライメント方法は、上記一対の固定アライメントスコープにより上記表裏の基準アライメントマークをそれぞれ撮影し、上記2つの対をなす基準アライメントマークの基準座標系上での位置を記憶手段に記憶するステップと、
上記2枚の基板の対をなす実アライメントマークを上記一対の固定アライメントスコープによりそれぞれ撮影し、上記対をなす実アライメントマークの上記基準座標系上の位置が上記記憶手段に記憶した上記基準座標系上の対をなす基準アライメントマークの位置にそれぞれ合致するように2枚の基板の平面方向の位置を定めるステップを含むアライメント方法。
According to a fourth aspect of the present invention, the front and back reference alignment marks are respectively photographed by the pair of fixed alignment scopes, and the positions of the two pairs of reference alignment marks on the reference coordinate system are stored in the storage means. Steps,
The reference coordinate system in which the actual alignment marks forming the pair of the two substrates are photographed by the pair of fixed alignment scopes, and the positions of the actual alignment marks forming the pair on the reference coordinate system are stored in the storage means An alignment method including a step of determining a position in a plane direction of two substrates so as to respectively coincide with the positions of the upper pair of reference alignment marks.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017036974A (en) * 2015-08-07 2017-02-16 オムロン株式会社 Image processing device, calibration method and calibration program

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0729815A (en) * 1993-07-14 1995-01-31 Ushio Inc Method and apparatus for aligning mask and work
JPH10294540A (en) * 1997-04-22 1998-11-04 Sony Corp Device for superposing optical element
JPH10335241A (en) * 1997-06-02 1998-12-18 Canon Inc Position detecting method and device
JPH1116806A (en) * 1997-06-20 1999-01-22 Toshiba Corp Method for alignment comprising pre-alignment search
JP2007208240A (en) * 2005-12-30 2007-08-16 Asml Netherlands Bv Substrate table, method for measuring position of substrate, and lithography device
JP2007300099A (en) * 2006-04-27 2007-11-15 Asml Netherlands Bv Substrate alignment for bonding

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0729815A (en) * 1993-07-14 1995-01-31 Ushio Inc Method and apparatus for aligning mask and work
JPH10294540A (en) * 1997-04-22 1998-11-04 Sony Corp Device for superposing optical element
JPH10335241A (en) * 1997-06-02 1998-12-18 Canon Inc Position detecting method and device
JPH1116806A (en) * 1997-06-20 1999-01-22 Toshiba Corp Method for alignment comprising pre-alignment search
JP2007208240A (en) * 2005-12-30 2007-08-16 Asml Netherlands Bv Substrate table, method for measuring position of substrate, and lithography device
JP2007300099A (en) * 2006-04-27 2007-11-15 Asml Netherlands Bv Substrate alignment for bonding

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017036974A (en) * 2015-08-07 2017-02-16 オムロン株式会社 Image processing device, calibration method and calibration program

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