JP2011066185A - ワークアライメントマークの検出方法および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに形成されたパターンの画像のコントラストが低い場合であっても、ワークマークを誤検出なく確実に検出できるようにすること。
【解決手段】アライメント顕微鏡１０は例えば３倍の倍率と１０倍の倍率に切り替えが可能であり、ワークＷ上には、ワークマークＷＡＭと、ワークマークＷＡＭよりコントラストが高く見えやすいワークマークＷＡＭに対して所定の相対位置にある探索マークが設けられている。まず、アライメント顕微鏡を３倍の倍率にして、ワーク上に形成された上記探索マークを検出する。探索マークが検出されたら、ワークマークＷＡＭが１０倍の倍率のアライメント顕微鏡１０の視野に入るようにワークステージＷＳを移動させ、１０倍の倍率でワークマークＷＡＭを検出する。これにより、ワークマークを確実に検出することができ、マスクとワークの位置合わせを行なうことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マスクに形成されたマスク・アライメントマークと、ワークに形成されたワーク・アライメントマークとを検出して、両者が、あらかじめ設定した位置関係になるように位置合せ（アライメント）を行う位置合せ方法におけるワーク・アライメントマークの検出方法、および、そのワーク・アライメントマーク検出方法を使った露光装置に関し、特に、透明なワークに形成される透明なパターンをワーク・アライメントマークとして使用する場合に適用するのに好適なワーク・アライメントマークの検出方法、および、露光装置に関するものである。

半導体素子、プリント基板、液晶基板等のパターンをフォトリソグラフィにより製造する工程において、露光装置が使用される。露光装置は、パターンを形成したマスクと、そのパターンが転写されるワークを所定の位置関係に位置合わせし、その後、ワークに対しマスクを介して露光光を含む光を照射する。これにより、マスクのパターンがワークに転写（露光）される。
露光装置におけるマスクとワークの位置合せは、一般に次のようにして行なわれる。
マスクに形成されたマスク・アライメントマーク（以下マスクマーク）と、ワークに形成されたワーク・アライメントマーク（以下ワークマーク）とを、アライメント顕微鏡によって検出する。検出したマスクマークとワークマークのデータを画像処理し、それぞれの位置座標を求め、両者の位置があらかじめ設定された位置関係になるように、マスクまたはワークを移動させて行なう。マスクとワークは、平面内の２方向（Ｘ方向とＹ方向）及び回転方向（θ方向）の位置合せを行わねばならない。したがって、マスクマークとワークマークは、それぞれ２ヶ所以上形成される。

図５に、ワークマークを検出するアライメント顕微鏡１０の概略構成を示す。なお、上記したように、マスクマークとワークマークはそれぞれ２ヶ所以上形成されており、したがって、アライメント顕微鏡１０もそれに応じて２ヶ所以上設けられるが、同図では、１個（１ヶ所）のみ示している。
アライメント顕微鏡１０は、３倍の倍率で画像を検出する第１のＣＣＤカメラ１３と、１０倍の倍率で画像を検出する第２のＣＣＤカメラ１４と、レンズＬ１〜Ｌ４、ハーフミラー１０ａ、１０ｂ，１０ｃを備えている。１１は制御部、１２はモニタ、ＷはワークマークＷＡＭが形成されたワークである。
制御部１１は上記ＣＣＤカメラ１３，１４で受像された画像を処理して、マスクマークＭＡＭの位置情報を求めて記憶し、また、ワークマークＷＡＭの位置情報を求めて、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭの位置が一致するようにワークステージＷＳを移動させる。
モニタ１２は、作業者が制御部１１に、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭを登録記憶する際に使用する。また、マスクマークＭＡＭとワークマークＷＡＭによる位置合せの状況を、作業者が目視で確認することもできる。
図５に示すような、倍率の異なる２つの検出器を備えたアライメント顕微鏡に関する先行文献として、特許文献１がある。

次に、図５と図６を使って、アライメント顕微鏡１０により、ワークマークＷＡＭを検出する動作について説明する。
予め、制御部１１に、検出すべきワークマークＷＡＭのパターン像を記憶（登録）する。登録するワークマークＷＡＭのパターン像は、アライメント顕微鏡１０の倍率に合わせて、３倍で検出したパターン像と、１０倍で検出したパターン像の２種類を登録する。
具体的には、３倍の倍率でモニタ１２に映し出されたワークＷの画像から、作業者が目視でワークマークＷＡＭを見つけ出し、そのパターン像を３倍の倍率で検出するパターン像として登緑する。次に、１０倍の倍率でモニタ１２に映し出されたワークＷの画像から、作業者が目視でワークマークＷＡＭを見つけ出し、そのパターン像を１０倍の倍率で検出するパターン像として登緑する。
なお、当然のことではあるが、３倍の倍率での視野は、１０倍の倍率での視野よりも広い。
実際に露光処理を行うワークＷが、ワークステージＷＳに搬送されると、ワークＷの、ワークマークＷＡＭとその周辺部の領域（ワークマークが存在するであろう領域）Ｒに、ワークマークＷＡＭを検出するための照明光が照射される。この照明光は、アライメント顕微鏡１０のハーフミラー１０ａを通過して照明される。

領域Ｒを照明した上記光は、ワークＷの表面で反射して、アライメント顕微鏡１０に入射し、ハーフミラー１０ａによって反射され、レンズＬ１を通過し、ハーフミラー１０ｂによって分岐される。
ハーフミラー１０ｂで分岐した光の内、一部の光はレンズＬ２を通過し、第１のＣＣＤカメラ１３に入射する。その結果、第１のＣＣＤカメラ１３には、上記領域Ｒの３倍の画像が受像される。
一方、ハーフミラー１２ａで分岐した光の内、他の一部の光は、レンズＬ３を通過し、ハーフミラー１０ｃで反射され、レンズＬ４を通過し、第２のＣＣＤカメラ１４に入射する。その結果、第２のＣＣＤカメラ１４には、上記領域Ｒの１０倍の画像が受像される。 上記のようにして第１のＣＣＤカメラ１３、第２のＣＣＤカメラ１４で受像された領域Ｒの画像は、制御部１１に送られる。

制御部１１は、まず、第１のＣＣＤカメラ１３が受像した領域Ｒの３倍の画像の中から、登緑しておいた３倍のワークマークＷＡＭのパターン像に一致するパターン、即ちワークマークＷＡＭを検索する（図６（ａ）参照）。
まず３倍の画像を使ってワークマークＷＡＭを検索する理由は、３倍の画像は視野が広いので、ワークＷが搬送装置によりワークステージ上に搬送されてくる際に、多少位置ずれが生じても、ワークマークＷＡＭの検索ができるからである。
３倍の画像でワークマークＷＡＭが検出されると、検出したワークマークＷＡＭの位置が、アライメント顕微鏡１０の視野の中心になるように、制御部１１は、ワークＷ（ワークステージ）を移動する（図６（ｂ）参照）。
続いて、制御部１１は、アライメント顕微鏡１０受像する領域Ｒの画像を、第２のＣＣＤカメラ１４が受像する１０倍の画像に切り替える。画像は領域Ｒの中心部分を１０倍に拡大したものとなる（図６（ｃ）参照）。

上記したようにワークマークＷＡＭはアライメント顕微鏡の視野の中心に移動しているので、実際には、ワークマークＷＡＭとその周辺領域が拡大される。制御部１１は、この１０倍の領域Ｒの画像の中から、登緑しておいた１０倍のワークマークＷＡＭのパターン像に一致するパターン、即ちワークマークＷＡＭを検索する。
ワークマークＷＡＭが検出されると、その１０倍のワークマークＷＡＭの位置情報に基づいて、マスクマークＭＡＭとの位置合せが行われる。
なお、マスクマークの検出については、例えば特許文献２等に示されるように種々の方法が提案されている。

このように、アライメント顕微鏡１０の倍率を、低い倍率（３倍）から高い倍率（１０倍）に切り替えて、ワークマークＷＡＭの検出を行うのは、高い精度でアライメント（位置合せ）を行うためには、アライメント顕微鏡の倍率は高倍率のものが必要であるが、高倍率のみでは、ワークをワークステージに搬送する際の搬送誤差や、前工程のワークマーク形成時の誤差により、ワークマークが顕微鏡の視野から外れ、アライメントできなくなることがあるからである。
そこで、上記誤差を生じても視野から外れないような低倍率の広い視野により、ワークマークを高倍率の視野内に収める第１のアライメントと、高倍率の第２のアライメントという２段階のアライメントを行う。

特開２０００−１４７７９５号公報 特開平９−８２６１５号公報

上記のように、アライメント顕微鏡によるワークマークの検出は、顕微鏡の倍率を切り替えて２段階で行う。これは、端的に言えば、図７（ａ）に示すように低倍率（３倍）でワークマークがあるはずの領域からワークマークを探し出し、図７（ｂ）に示すように高倍率（１０倍）で高精度の位置合せを行うというものである。
ところが、ワークマークは、本来、高倍率（１０倍）で検出された時に、高精度の位置合せができるように形成されているものであるから、低倍率（３倍）では、ワークマークは小さく見え、画像としての情報量が少ない。
このことにより、次のような問題が生じる。
例えば、ワークのパターンの上に照明光が通りにくいレジストが厚く塗ってあったり、パターンが透明なガラス基板上に形成された透明電極のパターンであり、ワークマークＷＡＭもパターンと同様に透明である場合など、ワークマークＷＡＭを極めて見つけにくい場合には、ワークマークＷＡＭの画像としての情報量はさらに少なくなる。
図８（ａ）はパターンのコントラストが低い画像を模式的に示したものであり、同図では、見えにくいパターンを点線で示しており、同図中の点線で囲まれた十字形がワークマークＷＡＭである。

ワークマークＷＡＭの検出は、上記のように実際のウエハの画像の中から、記憶しているパターンと一致するパターンを探し出して行う。ここで、記憶しているパターンと画像中のパターンが−致しているかどうかは、制御部が、両者の画像情報の一致度から判定する。例えば、「ワークの画像中に記憶しているパターンの画像情報と８０％以上一致するパターンがあれば、それをワークマークとして検出する」というように制御部に設定する。
ワークの画像におけるワークマークＷＡＭの、画像としての情報量が少ないと、たとえその画像の中にワークマークＷＡＭがあったとしても、記憶しているパターン像と、例えば８０％以上といった高い一致度を得ることができず、そのため、ワークマークＷＡＭ検出することができない。
この問題を回避するために、例えば、「一致度が４０％であれば、ワークマークとして検出する」というように、一致度の基準を下げると、図８（ｂ）に示すように、登録しているワークマークのパターン像に類似した他のパターン（同図の点線で囲ったパターン）を、ワークマークとして誤検出することがある。
また、図８（ｃ）に示すように、ワークに生じたキズや付着したゴミが、たまたまその下のパターンと重なりワークマークと似た形になっていると（同図の点線で囲った部分参照）、これをワークマークとして誤検出することもある。

これらの問題を解決する方法として、ワークマークを大きくして画像の情報量を増やすということが考えられるが、そのようにすると、高倍率（１０倍）でワークマークを検出する際に、ワークマークが顕微鏡の１０倍の視野内に入らないことがあり、そのような場合、ワークマークの検出ができなくなる。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、アライメント顕微鏡により、低倍率でワークマークを探し出し、高倍率で高精度の位置合せを行うワークマークの検出する場合において、ワークに形成されたパターンの画像のコントラストが低い場合であっても、ワークマークを誤検出なく確実に検出できるようにすることを目的とする。

本発明においては上記課題を解決するため、低倍率のときに検出するパターンを、高倍率のときに検出するワークマークとは別のものとする。制御部には、低倍率で検出するパターンと高倍率で検出するパターンの、２つのパターンが記憶できるようにしておく。
低倍率の時に検出するパターンは、ワークマークより大きいか、またはコントラストが高く、低倍率でも大きく、またははっきりと見える、即ち画像情報が多いものであり、特異的な形状をしており、ワークマークに対してその位置関係が決まっているものを利用する。以下、このパターンを探索マークともいう。
制御部は、まず、低倍率で、ワークマークに対して位置関係が決まっている（例えば相互の位置関係が決まっている、あるいは、予め位置関係が求まっている等）、ワークマークより大きくまたはコントラストの高い情報量の大きなパターン（探索マーク）を探し出す。そして、顕微鏡の倍率を高倍率に切り替える時、上記の位置関係に従って、ワークを、ワークマークが顕微鏡の視野内に入る位置に移動する。そして、高倍率でワークマークの位置を検出する。

すなわち、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）アライメント顕微鏡を、第１の倍率と、第１の倍率より高い倍率である第２の倍率に切り替えが可能とし、該アライメント顕微鏡によるワーク・アライメントマークの検出を、第１の倍率でワーク上に形成された探索マークを検出する工程と、検出された探索マークの位置に対して所定の相対位置にあるワーク・アライメントマークが上記第２の倍率のアライメント顕微鏡の視野に入るようにワークステージを移動させる工程と、第２の倍率で上記ワーク・アライメントマークを検出する工程により実施する。
（２）上記（１）において、ワーク上の上記探索マークのパターンの大きさを、ワーク上の上記ワーク・アライメントマークのパターンの大きさよりも大きいものとする。
（３）上記（１）（２）において、上記ワーク上の上記探索マークを形成するものの材質を、該ワーク上のワーク・アライメントマークを形成するものの材質とは異なったものとする。
（４）上記（３）において、ワークは可視光に対して透明なワークであり、上記探索マークは上記透明なワーク上に形成された不透明なパターンであり、上記ワーク・アライメントマークは上記透明なワーク上に形成された透明なパターンである。
（５）露光光を出射する光照射部と、パターンが形成されたマスクと、該マスクを保持するマスクステージと、上記マスクを介して上記光照射部からの露光光が照射されるワークと、ワークを保持するワークステージと、上記マスクに形成されているマスク・アライメントマーク及び上記ワークに形成されているワーク・アライメントマークを検出するアライメント顕微鏡と、該アライメント顕微鏡により検出したマスク・アライメントマークとワーク・アライメントマークの位置情報に基づきマスクとワークの位置合せを行う制御部とを備えた露光装置において、上記アライメント顕微鏡を、第１の倍率と、第１の倍率より高い倍率である第２の倍率に切り替えが可能とし、制御部に、ワーク上に形成された探索マークのパターンと、ワーク・アライメントマークのパターンを記憶する記憶部と、上記アライメント顕微鏡により観察される上記ワーク上の探索マーク及びワーク・アライメントマークのパターンと、上記記憶部に記憶された探索マーク及びワーク・アライメントマークのパターンとを照合することにより、ワーク上の探索マーク及びワーク・アライメントマークを検出する画像処理部を設ける。
上記制御部は、上記アライメント顕微鏡を第１の倍率に切り替えて、上記ワーク上に形成された探索マークを検出し、上記検出された探索マークの位置に対して所定の相対位置にあるワーク・アライメントマークが、上記第２の倍率のアライメント顕微鏡の視野に入るようにワークステージを移動させ、上記アライメント顕微鏡を第２の倍率に切り替えて、第２の倍率で上記ワーク・アライメントマークを検出する。
ここで、本発明において、上記検出とは、ワーク・アライメントマークを見つけて、その位置座標を求めることをいう。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）低倍率の時に検出するパターンとして、ワークマーク（ワーク・アライメントマーク）に対して位置関係が知られている低倍率でも大きくまたはコントラストの高いパターンを使用する。低倍率でも大きくまたははっきりと見えるパターンであるので、画像の情報量が多くなり、記憶しているパターンと画像中のパターンとの間で高い一致度を得ることができ、そのパターンを誤検出なく確実に検出できる。
そして、そのパターンは、ワークマークに対して位置関係が分かっているので、高倍率に切り替える時、ワークを、ワークマークが顕微鏡の視野内に入る位置に移動でき、高倍率でワークマークの位置を検出することができる。高倍率にすると、ワークマークは大きく見えるので、多少コントラストが低くても、低倍率の時よりも画像としての情報量が増える。
このため、ワークマークを確実に検出して位置合せを開始することができ、ワークに形成されたパターンの画像のコントラストが低い場合であっても、ワークマークを誤検出なく確実に検出することができる。
（２）上記探索マークのパターンの大きさを、ワーク上の上記ワークマークのパターンの大きさよりも大きいものとし、また、探索マークを形成するものの材質を、該ワーク上のワークマークを形成するものの材質とは異なったものとすることで、ワークマークが見つけにくい場合でも、探索マークを確実に検出することができ、ワークマークが顕微鏡の視野内に入るようにワークを移動させることができる。
（３）ワークが可視光に対して透明なワークであって、ワークマークは上記透明なワーク上に形成された透明なパターンである場合、上記探索マークを上記透明なワーク上に形成された不透明なパターンとすることで、ワークマークが透明な基板上に形成された透明なパターンであっても、探索マークを確実に検出することができる。

本発明の適用対象の一つである投影露光装置の構成例を示す図である。 アライメント顕微鏡１０によりモニタ１２に映し出される画像の一例を示す図である。 画像の中にワークマークＷＡＭが入るようにワークステージＷＳを移動させる場合の移動量を説明する図である。 透明なガラス基板上に形成された透明電極を、アライメント顕微鏡により検出した場合の１例を示す図である。 ワークマークを検出するアライメント顕微鏡の概略構成を示す図である。 アライメント顕微鏡の倍率を切り換えてワークマークを検出する手順を説明する図である。 ３倍の倍率で検出したときのワークマーク像と１０倍の倍率で検出したときのワークマーク像の一例を示す図である。 低倍率のアライメント顕微鏡でワークマークを検出する場合の不具合を説明する図である。

図１は、本発明の適用対象の一つである投影露光装置の構成を示す図である。
同図において、ＭＳはマスクステージである。マスクステージＭＳには、マスクマークＭＡＭとマスクパターンＭＰが形成されたマスクＭが置かれて保持される。
光照射装置１から露光光が出射する。出射した露光光は、マスクＭ、投影レンズ２を介して、ワークステージＷＳ上に載置されたワークＷ上に照射され、マスクパターンＭＰがワークＷ上に投影され露光される。
投影レンズ２とワークＷの間には、同図の矢印方向に移動可能なアライメント顕微鏡１０が２個所に設けられている。マスクパターンＭＰをワークＷ上に露光する前に、アライメント顕微鏡１０を図示の位置に挿入し、マスクマークＭＡＭとワークに形成されているワークマークＷＡＭとを検出し、マスクＭとワークＷの位置合わせを行う。
位置合せ後、アライメント顕微鏡１０は、ワークＷ上から退避する。なお、図１においては、２個所設けられている内の一方のアライメント顕微鏡のみを示す。
アライメント顕微鏡１０は、前記したように、ハーフミラー１０ａ、１０ｂ、レンズＬ１〜Ｌ４、ミラー１０ｃ、３倍のＣＣＤカメラ１３、１０倍のＣＣＤカメラ１４から構成されている。

図１において、マスクＭとワークＷの位置合わせは、次のように行われる。
光照射装置１もしくは図示しないアライメント光源から照明光をマスクＭに照射して、マスクマークＭＡＭ像をアライメント顕微鏡１０のＣＣＤカメラ１３，１４により受像し、制御部１１に送る。制御部１１の画像処理部１１ａは上記マスクマークＭＡＭ像を位置座標に変換し記憶部１１ｂに記憶する。なお、マスクマークの検出方法については、例えば特許文献２等を参照されたい。
次いで、ワークＷに照明光を照射し、ワークＷ上のワークマークＷＡＭを検出し、制御部１１はその位置座標を求める。
制御部１１は、記憶しているマスクマークＭＡＭの位置座標と、検出したワークマークＷＡＭの位置座標が所定の位置関係になるように、ワークステージＷＳ（もしくはマスクステージＭＳあるいはその両方）を移動し、マスクＭとワークＷの位置合わせを行う。

上記の露光装置において、ワークマークの検出の手順について、図１と図２を使って具体的に説明する。
図２は、アライメント顕微鏡１０によりモニタ１２に映し出される画像の一例である。図２（ａ）は３倍で映し出した場合の画像であり、図２（ｂ）は１０倍で映し出した場合の画像である。
まず、低倍率（３倍）で検出するパターンと、高倍率（１０倍）で検出するパターン即ちワークマークＷＡＭを、制御部１１の記憶部１１ｂに登録記憶する。この登録は、次のようにして、作業者が目視で行う。
実際のワークＷをワークステージＷＳ上に置き、アライメント顕微鏡１０の倍率を３倍にして、モニタ１２上にワークＷの表面（図２（ａ）参照）を映し出す。

作業者は、写し出されたワークＷの画像を見て、ワークマーク（同図の十字型）から所定の位置関係にある、比較的大きく（４００μｍ〜５００μｍ程度）、特異的な形状したパターン（図２（ａ）において点線で囲んだパターン、すなわち探索マーク）を探し、低倍率（３倍）で検出するパターン（第１のパターンＰ１）として、記憶部１１ｂに登録記憶する。
なお、図２（ａ）では、ワークマーク等のパターンが明瞭に記されているが、前述したようにワークマークの画像としての情報量は少なく、低倍率（３倍）では、画像としてのパターンが殆ど見えない場合が多い。一方、低倍率で検出するパターンＰ１（探索マーク）は、ワークマークより大きいか、またはコントラストが高く、ワークマークより画像としての情報量は多く、比較的はっきり見える。

続いて、アライメント顕微鏡１０の倍率を１０倍にして、モニタ１２上にワークＷの表面（図２（ｂ））を映し出す。
作業者は、写し出されたワークＷの画像を見て、マスクマークＭＡＭとの位置合せに使用するワークマークＷＡＭを探す。ワークマークＷＡＭの大きさは１００μｍ〜１５０μｍである。ワークマークＷＡＭ（図２（ｂ）の点線で囲んだ十字マーク）が見つかれば、高倍率（１０倍）で検出するパターン（第２のパターンＰ２）として記憶部１１ｂに登録記憶する。
また、記憶部１１ｂには、低倍率で検出するパターンＰ１と高倍率で検出するワークマークＷＡＭの位置関係を示すデータ、即ち、パターンＰ１とワークマークＷＡＭのＸＹ方向の距離（ｘ１、ｙ１）が入力されている。
なお、図２（ｂ）ではワークマークＷＡＭのパターンが比較的明瞭に記されているが、ワークマークＷＡＭは、前述したように画像としての情報量は少く、倍率を１０倍とすることで見つけ出すことができるようになる。

そして、実際にマスクとワークの位置合せを行うために、ワークマークを検出する際には、次のような動作手順になる。図３も使って説明する。
図１において、露光を行うワークＷが、不図示のワーク搬送機構によりワークステージＷＳ上に搬送される。
アライメント顕微鏡１０がワークＷ上に挿入される。制御部１１は、アライメント顕微鏡１０の倍率を３倍に設定する。制御部１１には、３倍のＣＣＤ１３からワークＷの表面の画像情報が入力する。制御部１１は入力した画像情報を画像処理部１１ａにより画像処理する。モニタ１２には、図２（ａ）に示すようなワークＷの表面の画像が映し出される。
制御部１１は、記憶部１１ｂの第１の記憶部から第１のパターンＰ１を呼び出し、この第１のパターンＰ１と一致するパターンＰｗ１（探索マーク）を、３倍の画像の中から探し出す。パターンＰｗ１は、３倍の倍率であっても十分に大きく画像としての情報量も多いので、高い一致度で検出することができる。
制御部１１は検出したパターンＰｗ１の位置座標（ｘ２、ｙ２）を演算する。すなわち、図３（ａ）に示すように、３倍画面の視野の画面の中心を原点として、検出したパターンＰｗ１の位置座標（ｘ１，ｙ１）を求める。
ここで、ワークマークＷＡＭと上記パターンＰｗ１とのＸＹ方向の距離は同図に示すようｘ１，ｙ１であるとする。

制御部１１は、アライメント顕微鏡１０の倍率を１０倍に切り替える。それとともに、１０倍で映し出す画像の中にワークマークＷＡＭが入るように、ワークステージ移動機構４によりワークステージＷＳを移動する。
ワークステージＷＳの移動距離は、上記の３倍で検出したパターンＰｗ１の位置座標（ｘ２、ｙ２）と、上記で記憶したパターンＰｗ１からワークマークＷＡＭまでのＸＹ方向の距離（ｘ１、ｙ１）に基づいて演算する。すなわち、図３（ｂ）に示すように、ワークステージＷＳをＸＹ方向に（ｘ１＋ｘ２，ｙ１＋ｙ２）移動させる。これにより、ワークマークＷＡＭが１０倍の画面の視野の略中心に位置するようになる。
制御部１１には、１０倍のＣＣＤ１４からワークＷの表面の画像情報が入力され、制御部１１は、入力した画像情報を画像処理部１１ａにより画像処理する。モニタ１２には、図２（ｂ）に示すようなワークＷの表面の画像が映し出される。
制御部１１は、記憶部１１ｂの第２の記憶部から第２のパターンＰ２を呼び出し、このパターンＰ２と一致するパターンを１０倍の画像の中から検出する。すなわち、ワークマークＷＡＭを探し出し、その位置座標を演算する。
そして、演算されたワークマークＷＡＭの位置座標と、記憶しているマスクマークＭＡＭの位置座標に基づき、マスクＭとワークＷの位置合せを行う。

図４は、透明なガラス基板上に形成された透明電極を、アライメント顕微鏡により検出した場合の１例を示す図である。
同図（ａ）（ｂ）（ｃ）において、左列はアライメント顕微鏡１０により検出される画像であり、右列はその画像のコントラストを示すグラフである。右列のコントラストのグラフは、左列の画像中の破線Ａに沿ったラインのコントラストを示している。
なお、図４の左列は画像を模式的に示したものであって、左列の画像で点線で示したパターンは、コントラストの低い、見えにくいパターンを示したものである。
図４（ａ）は、ガラス基板上にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜により形成されている透明電極のパターンを３倍の倍率で検出した画像と、そのコントラストを示すグラフである。
ガラス基板上には電極のパターンが形成されているがこの倍率では画像としてパターンの有無がほとんど分からない。また、コントラストも図４（ａ）の右側のグラフに示すようにノイズレベルであり、パターンを検出することができない。

透明電極を形成するガラス基板の周辺部には、金属膜により不透明なパターンが形成されており、図４（ｂ）は、その金属のパターンを３倍の倍率で検出した画像と、そのコントラストを示すグラフである。
このように、金属の不透明なパターンであれば、画像としてはっきりとパターンの存在を確認することができ、右側のコントラストを示すグラフにおいても、同図中の矢印に示すようにコントラストの違いが明確に現れている。このようにコントラストが高ければ、パターンを確実に検出することができる。
図４（ｃ）は、透明電極を、１０倍の倍率で検出した画像と、そのコントラストを示すグラフである。
画像でははっきりとは確認できない場合であっても、右側のコントラストを示すグラフを見ると、同図の矢印に示すように、コントラストに多少の差がでているのを検出でき、このレベルであれば、この位置にパターンが存在することを検出することができる。即ち、１０倍の倍率であれば、透明ではあってもパターンを検出することができる。

したがって、基板の周辺部に金属で形成されている不透明なパターンを低倍率（３倍）で検出する第１のパターンとし、また、ＩＴＯ膜により形成されている透明な電極のパターンを高倍率（１０倍）で検出するワークマークとし、両者の位置関係をあらかじめ求めておけば、ワークマークが透明電極であってもこれを検出し、マスクとワークの位置合せを行うことができる。

１ 光照射装置
２ 投影レンズ
３ マスクステージ駆動機構
４ ワークステージ駆動機構
１０ アライメント顕微鏡
１０ａ ハーフミラー
１０ｂ ハーフミラー
１０ｃ ミラー
１１ 制御部
１１ａ 画像処理部
１１ｂ 記憶部
１２ モニタ
１３ ＣＣＤカメラ（３倍）
１４ ＣＣＤカメラ（１０倍）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ レンズ
Ｍ マスク
ＭＡＭ マスク・アライメントマーク（マスクマーク）
ＭＳ マスクステージ
ＭＰ マスクパターン
Ｗ ワーク
ＷＡＭ ワーク・アライメントマーク（ワークマーク）
ＷＳ ワークステージ

Claims (5)

1. マスクに形成されているマスク・アライメントマークと、ワークに形成されているワーク・アライメントマークとを、アライメント顕微鏡により検出し、
   該検出したマスク・アライメントマークとワーク・アライメントマークに基づいて、マスクとワークの位置合せを行う、マスクとワークの位置合せ方法におけるワーク・アライメントマークの検出方法であって、
   上記アライメント顕微鏡は、第１の倍率と、第１の倍率より高い倍率である第２の倍率に切り替えが可能であり、該アライメント顕微鏡による上記ワーク・アライメントマークの検出は、
   第１の倍率で、上記ワーク上に形成された探索マークを検出する工程と、
   上記検出された探索マークの位置に対して所定の相対位置にあるワーク・アライメントマークが、上記第２の倍率のアライメント顕微鏡の視野に入るようにワークステージを移動させる工程と、
   第２の倍率で上記ワーク・アライメントマークを検出する工程とを含む
   ことを特徴とするワーク・アライメントマークの検出方法。
2. 上記ワーク上の上記探索マークのパターンの大きさは、該ワーク上の上記ワーク・アライメントマークのパターンの大きさよりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のワーク・アライメントマークの検出方法。
3. 上記ワーク上の上記探索マークを形成するものの材質が、該ワーク上のワーク・アライメントマークを形成するものの材質とは異なる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワーク・アライメントマークの検出方法。
4. 上記ワークは可視光に対して透明なワークであり、
   上記探索マークは上記透明なワーク上に形成された不透明なパターンであり、上記ワーク・アライメントマークは上記透明なワーク上に形成された透明なパターンである
   ことを特徴とする請求項３に記載のワーク・アライメントマークの検出方法。
5. 露光光を出射する光照射部と、パターンが形成されたマスクと、該マスクを保持するマスクステージと、上記マスクを介して上記光照射部からの露光光が照射されるワークと、ワークを保持するワークステージと、上記マスクに形成されているマスク・アライメントマーク及び上記ワークに形成されているワーク・アライメントマークを検出するアライメント顕微鏡と、該アライメント顕微鏡により検出したマスク・アライメントマークとワーク・アライメントマークの位置情報に基づきマスクとワークの位置合せを行う制御部とを備えた露光装置において、
   上記アライメント顕微鏡は、第１の倍率と、第１の倍率より高い倍率である第２の倍率に切り替えが可能であり、
   上記制御部は、
   ワーク上に形成された探索マークのパターンと、ワーク・アライメントマークのパターンを記憶する記憶部と、
   上記アライメント顕微鏡により観察される上記ワーク上の探索マーク及びワーク・アライメントマークのパターンと、上記記憶部に記憶された探索マーク及びワーク・アライメントマークのパターンとを照合することにより、ワーク上の探索マーク及びワーク・アライメントマークを検出する画像処理部とを備え、
   上記制御部は、上記アライメント顕微鏡を第１の倍率に切り替えて、上記ワーク上に形成された探索マークを検出し、
   上記検出された探索マークの位置に対して所定の相対位置にあるワーク・アライメントマークが、上記第２の倍率のアライメント顕微鏡の視野に入るようにワークステージを移動させ、
   上記アライメント顕微鏡を第２の倍率に切り替えて、第２の倍率で上記ワーク・アライメントマークを検出する
   ことを特徴とする露光装置。

Images