KR20110030293A

KR20110030293A - 워크 얼라인먼트 마크의 검출 방법 및 노광 장치

Info

Publication number: KR20110030293A
Application number: KR1020100068484A
Authority: KR
Inventors: 신이치 나가모리
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2011-03-23
Also published as: CN102023493A; TW201111921A; JP2011066185A; US20110075123A1

Abstract

워크에 형성된 패턴의 화상의 콘트라스트가 낮은 경우에도, 워크 마크를 오검출없이 확실하게 검출할 수 있도록 하는 것으로서, 얼라인먼트 현미경(10)은 예를 들면, 3배의 배율과 10배의 배율로 전환 가능하고, 워크(W) 상에는, 워크 마크(WAM)와, 워크 마크(WAM)보다 콘트라스트가 높아 잘 보이는 워크 마크(WAM)에 대해서 소정의 상대 위치에 있는 탐색 마크가 설치되어 있다. 우선, 얼라인먼트 현미경을 3배의 배율로 하고, 워크 상에 형성된 상기 탐색 마크를 검출한다. 탐색 마크가 검출되면, 워크 마크(WAM)가 10배의 배율의 얼라인먼트 현미경(10)의 시야에 들어가도록 워크 스테이지(WS)를 이동시키고, 10배의 배율로 워크 마크(WAM)를 검출한다. 이에 따라, 워크 마크를 확실하게 검출할 수 있고, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행할 수 있다.

Description

워크 얼라인먼트 마크의 검출 방법 및 노광 장치{METHOD FOR DETECTING WORK ALIGNMENT MARK AND EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은, 마스크에 형성된 마스크·얼라인먼트 마크와, 워크에 형성된 워크·얼라인먼트 마크를 검출하고, 양자가, 미리 설정한 위치 관계가 되도록 위치 맞춤(얼라인먼트)을 행하는 위치 맞춤 방법에 있어서의 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법, 및, 그 워크·얼라인먼트 마크 검출 방법을 사용한 노광 장치에 관한 것으로, 특히, 투명한 워크에 형성되는 투명한 패턴을 워크·얼라인먼트 마크로서 사용하는 경우에 적용하는데 적합한 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법, 및, 노광 장치에 관한 것이다.

반도체 소자, 프린트 기판, 액정 기판 등의 패턴을 포토리소그래피에 의해 제조하는 공정에 있어서, 노광 장치가 사용된다. 노광 장치는, 패턴을 형성한 마스크와, 그 패턴이 전사되는 워크를 소정의 위치 관계로 위치 맞춤하고, 그 후, 워크에 대해 마스크를 통하여 노광광을 포함하는 광을 조사한다. 이에 따라, 마스크의 패턴이 워크에 전사(노광)된다.

노광 장치에 있어서의 마스크와 워크의 위치 맞춤은, 일반적으로 다음과 같이 하여 행해진다.

마스크에 형성된 마스크·얼라인먼트 마크(이하 마스크 마크)와, 워크에 형성된 워크·얼라인먼트 마크(이하 워크 마크)를, 얼라인먼트 현미경에 의해 검출한다. 검출한 마스크 마크와 워크 마크의 데이터를 화상 처리하고, 각각의 위치 좌표를 구하여, 양자의 위치가 미리 설정된 위치 관계가 되도록, 마스크 또는 워크를 이동시켜 행한다. 마스크와 워크는, 평면 내의 2방향(X방향과 Y방향) 및 회전 방향(θ방향)의 위치 맞춤을 행하지 않으면 안된다. 따라서, 마스크 마크와 워크 마크는, 각각 2개소 이상 형성된다.

도 5에, 워크 마크를 검출하는 얼라인먼트 현미경(10)의 개략 구성을 나타낸다. 또한, 상기한 것처럼, 마스크 마크와 워크 마크는 각각 2개소 이상 형성되어 있고, 따라서, 얼라인먼트 현미경(10)도 그에 따라 2개소 이상 설치되는데, 동 도면에서는, 1개(1개소)만 도시한다.

얼라인먼트 현미경(10)은, 3배의 배율로 화상을 검출하는 제1의 CCD 카메라(13)와, 10배의 배율로 화상을 검출하는 제2의 CCD 카메라(14)와, 렌즈(L1∼L4), 하프 미러(10a, 10b, 10c)를 구비하고 있다. 11은 제어부, 12는 모니터, W는 워크 마크(WAM)가 형성된 워크이다.

제어부(11)는 상기 CCD 카메라(13, 14)로 수상된 화상을 처리하고, 마스크 마크(MAM)의 위치 정보를 구하여 기억하고, 또한, 워크 마크(WAM)의 위치 정보를 구하여, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)의 위치가 일치하도록 워크 스테이지(WS)를 이동시킨다.

모니터(12)는, 작업자가 제어부(11)에, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)를 등록 기억할 때에 사용한다. 또한, 마스크 마크(MAM)와 워크 마크(WAM)에 의한 위치 맞춤의 상황을, 작업자가 시각 관찰로 확인할 수도 있다.

도 5에 도시하는 것과 같은, 배율이 다른 2개의 검출기를 구비한 얼라인먼트 현미경에 관한 선행 문헌으로서, 특허 문헌 1이 있다.

다음에, 도 5와 도 6을 사용하여, 얼라인먼트 현미경(10)에 의해, 워크 마크(WAM)를 검출하는 동작에 대해서 설명한다.

미리, 제어부(11)에, 검출해야할 워크 마크(WAM)의 패턴상을 기억(등록)한다. 등록하는 워크 마크(WAM)의 패턴상은, 얼라인먼트 현미경(10)의 배율에 맞추어, 3배로 검출한 패턴상과, 10배로 검출한 패턴상의 2종류를 등록한다.

구체적으로는, 3배의 배율로 모니터(12)에 비추어진 워크(W)의 화상으로부터, 작업자가 시각 관찰로 워크 마크(WAM)를 찾아내고, 그 패턴상을 3배의 배율로 검출하는 패턴상으로서 등록한다. 다음에, 10배의 배율로 모니터(12)에 비추어진 워크(W)의 화상으로부터, 작업자가 시각 관찰로 워크 마크(WAM)를 찾아내고, 그 패턴상을 10배의 배율로 검출하는 패턴상으로서 등록한다.

또한, 당연한 것이지만, 3배의 배율에서의 시야는, 10배의 배율에서의 시야보다도 넓다.

실제로 노광 처리를 행하는 워크(W)가, 워크 스테이지(WS)에 반송되면, 워크(W)의, 워크 마크(WAM)와 그 주변부의 영역(워크 마크가 존재할 것인 영역)(R)에, 워크 마크(WAM)를 검출하기 위한 조명광이 조사된다. 이 조명광은, 얼라인먼트 현미경(10)의 하프 미러(10a)를 통과하여 조명된다.

영역(R)을 조명한 상기 광은, 워크(W)의 표면에서 반사하여, 얼라인먼트 현미경(10)에 입사하고, 하프 미러(10a)에 의해 반사되어, 렌즈(L1)를 통과하고, 하프 미러(10b)에 의해 분기된다.

하프 미러(10b)에서 분기한 광 중, 일부의 광은 렌즈(L2)를 통과하여, 제1의 CCD 카메라(13)에 입사한다. 그 결과, 제1의 CCD 카메라(13)에는, 상기 영역(R)의 3배의 화상이 수상된다.

한편, 하프 미러(12a)에서 분기한 광 중, 다른 일부의 광은, 렌즈(L3)를 통과하고, 하프 미러(10c)에서 반사되어, 렌즈(L4)를 통과하고, 제2의 CCD 카메라(14)에 입사한다. 그 결과, 제2의 CCD 카메라(14)에는, 상기 영역(R)의 10배의 화상이 수상된다.

상기와 같이 하여 제1의 CCD 카메라(13), 제2의 CCD 카메라(14)에서 수상된 영역(R)의 화상은, 제어부(11)로 보내진다.

제어부(11)는, 우선, 제1의 CCD 카메라(13)가 수상한 영역(R)의 3배의 화상 중에서, 등록해 둔 3배의 워크 마크(WAM)의 패턴상에 일치하는 패턴, 즉 워크 마크(WAM)를 검색한다(도 6(a) 참조).

우선 3배의 화상을 사용하여 워크 마크(WAM)를 검색하는 이유는, 3배의 화상은 시야가 넓으므로, 워크(W)가 반송 장치에 의해 워크 스테이지 상에 반송되어 올 때에, 다소 위치 어긋남이 발생해도, 워크 마크(WAM)의 검색을 할 수 있기 때문이다.

3배의 화상으로 워크 마크(WAM)가 검출되면, 검출한 워크 마크(WAM)의 위치가, 얼라인먼트 현미경(10)의 시야의 중심이 되도록, 제어부(11)는, 워크(W)(워크 스테이지)를 이동한다(도 6(b) 참조).

이어서, 제어부(11)는, 얼라인먼트 현미경(10)이 수상하는 영역(R)의 화상을, 제2의 CCD 카메라(14)가 수상하는 10배의 화상으로 전환한다. 화상은 영역(R)의 중심 부분을 10배로 확대한 것이 된다(도 6(c) 참조).

상기한 것처럼 워크 마크(WAM)는 얼라인먼트 현미경의 시야의 중심으로 이동하고 있으므로, 실제로는, 워크 마크(WAM)와 그 주변 영역이 확대된다. 제어부(11)는, 이 10배의 영역(R)의 화상 중에서, 등록해 둔 10배의 워크 마크(WAM)의 패턴상에 일치하는 패턴, 즉 워크 마크(WAM)를 검색한다.

워크 마크(WAM)가 검출되면, 그 10배의 워크 마크(WAM)의 위치 정보에 의거하여, 마스크 마크(MAM)와의 위치 맞춤이 행해진다.

또한, 마스크 마크의 검출에 대해서는, 예를 들면 특허 문헌 2등에 나타나는 바와같이 다양한 방법이 제안되어 있다.

이와 같이, 얼라인먼트 현미경(10)의 배율을, 낮은 배율(3배)로부터 높은 배율(10배)로 전환하고, 워크 마크(WAM)의 검출을 행하는 것은, 높은 정밀도로 얼라인먼트(위치 맞춤)를 행하기 위해서는, 얼라인먼트 현미경의 배율은 고배율인 것이 필요한데, 고배율만으로는, 워크를 워크 스테이지에 반송할 때의 반송 오차나, 전(前) 공정의 워크 마크 형성시의 오차에 의해, 워크 마크가 현미경의 시야로부터 벗어나, 얼라인먼트할 수 없게 되는 경우가 있기 때문이다.

여기서, 상기 오차가 일어나도 시야로부터 벗어나지 않는 저배율의 넓은 시야에 의해, 워크 마크를 고배율의 시야 내에 집어넣는 제1의 얼라인먼트와, 고배율의 제2의 얼라인먼트라고 하는 2단계의 얼라인먼트를 행한다.

일본국 특허공개 2000－147795호 공보 일본국 특허공개 평 9－82615호 공보

상기와 같이, 얼라인먼트 현미경에 의한 워크 마크의 검출은, 현미경의 배율을 전환하여 2단계로 행한다. 이는, 단적으로 말하면, 도 7(a)에 나타내는 바와같이 저배율(3배)로 워크 마크가 있을것인 영역으로부터 워크 마크를 찾아내고, 도 7(b)에 나타내는 바와같이 고배율(10배)로 고정밀도의 위치 맞춤을 행하는 것이다.

그런데, 워크 마크는, 본래, 고배율(10배)로 검출되었을 때에, 고정밀도의 위치 맞춤이 가능하도록 형성되어 있는 것이므로, 저배율(3배)에서는, 워크 마크는 작게 보이고, 화상으로서의 정보량이 적다.

이에 따라, 다음과 같은 문제가 생긴다.

예를 들면, 워크의 패턴 위에 조명광이 통과하기 어려운 레지스트가 두껍게 도포되거나, 패턴이 투명한 유리 기판 상에 형성된 투명 전극의 패턴이고, 워크 마크(WAM)도 패턴과 동일하게 투명한 경우 등, 워크 마크(WAM)를 매우 찾아내기 어려운 경우에는, 워크 마크(WAM)의 화상으로서의 정보량은 더욱 적어진다.

도 8(a)는 패턴의 콘트라스트가 낮은 화상을 모식적으로 나타낸 것이고, 동 도면에서는, 잘 보이지 않는 패턴을 점선으로 표시하고 있고, 동 도면 중의 점선으로 둘러싸인 십자형이 워크 마크(WAM)이다.

워크 마크(WAM)의 검출은, 상기와 같이 실제의 웨이퍼의 화상 중에서, 기억하고 있는 패턴과 일치하는 패턴을 찾아내 행한다. 여기서, 기억하고 있는 패턴과 화상 중의 패턴이 일치하고 있는지 여부는, 제어부가, 양자의 화상 정보의 일치도로부터 판정한다. 예를 들면, 「워크의 화상 중에 기억하고 있는 패턴의 화상 정보와 80% 이상 일치하는 패턴이 있으면, 이를 워크 마크로서 검출한다」와 같이 제어부에 설정한다.

워크의 화상에 있어서의 워크 마크(WAM)의, 화상으로서의 정보량이 적으면, 비록 그 화상 중에 워크 마크(WAM)가 있다고 해도, 기억하고 있는 패턴상과, 예를 들면 80% 이상과 같은 높은 일치도를 얻을 수 없고, 이 때문에, 워크 마크(WAM)를 검출하는 것은 불가능하다.

이 문제를 회피하기 위해서, 예를 들면, 「일치도가 40%이면, 워크 마크로서 검출한다」와 같이, 일치도의 기준을 낮추면, 도 8(b)에 나타내는 바와같이, 등록하고 있는 워크 마크의 패턴상과 유사한 다른 패턴(동 도면의 점선으로 둘러싼 패턴)을, 워크 마크로서 오검출하는 경우가 있다.

또한, 도 8(c)에 도시하는 바와같이, 워크에 생긴 손상이나 부착된 먼지가, 때마침 그 아래의 패턴과 겹쳐 워크 마크와 닮은 형태로 되면(동 도면의 점선으로 둘러싼 부분 참조), 이를 워크 마크로서 오검출하는 경우도 있다.

이들 문제를 해결하는 방법으로서, 워크 마크를 크게 하여 화상의 정보량을 늘린다고 하는 것을 생각할 수 있는데, 그와같이 하면, 고배율(10배)로 워크 마크를 검출할 때에, 워크 마크가 현미경의 10배의 시야 내에 들어가지 않는 경우가 있고, 그러한 경우, 워크 마크의 검출을 할 수 없게 된다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 얼라인먼트 현미경에 의해, 저배율로 워크 마크를 찾아내고, 고배율로 고정밀도의 위치 맞춤을 행하는 워크 마크를 검출하는 경우에 있어서, 워크에 형성된 패턴의 화상의 콘트라스트가 낮은 경우라도, 워크 마크를 오검출없이 확실하게 검출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서는 상기 과제를 해결하기 위해, 저배율일 때에 검출하는 패턴을, 고배율일 때에 검출하는 워크 마크와는 별도의 것으로 한다. 제어부에는, 저배율로 검출하는 패턴과 고배율로 검출하는 패턴의, 2개의 패턴을 기억할 수 있도록 해 둔다.

저배율일 때에 검출하는 패턴은, 워크 마크보다 크거나, 또는 콘트라스트가 높고, 저배율에서도 크고, 또는 뚜렷하게 보이는, 즉 화상 정보가 많은 것이고, 특이적 형상을 하고 있어, 워크 마크에 대해서 그 위치 관계가 정해져 있는 것을 이용한다. 이하, 이 패턴을 탐색 마크라고도 한다.

제어부는, 우선, 저배율로, 워크 마크에 대해서 위치 관계가 정해져 있다(예를 들면 상호의 위치 관계가 정해져 있는, 혹은, 미리 위치 관계가 구해져 있는 등), 워크 마크보다 크고 또는 콘트라스트가 높은 정보량이 큰 패턴(탐색 마크)을 찾아낸다. 그리고, 현미경의 배율을 고배율로 전환할 때, 상기의 위치 관계에 따라서, 워크를, 워크 마크가 현미경의 시야 내에 들어가는 위치로 이동한다. 그리고, 고배율로 워크 마크의 위치를 검출한다.

즉, 본 발명에 있어서는, 이하와 같이 하여 상기 과제를 해결한다.

(1) 얼라인먼트 현미경을, 제1의 배율과, 제1의 배율보다 높은 배율인 제2의 배율로 전환이 가능하게 하고, 상기 얼라인먼트 현미경에 의한 워크·얼라인먼트 마크의 검출을, 제1의 배율로 워크 상에 형성된 탐색 마크를 검출하는 공정과, 검출된 탐색 마크의 위치에 대해서 소정의 상대 위치에 있는 워크·얼라인먼트 마크가 상기 제2의 배율의 얼라인먼트 현미경의 시야에 들어가도록 워크 스테이지를 이동시키는 공정과, 제2의 배율로 상기 워크·얼라인먼트 마크를 검출하는 공정에 의해 실시한다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 워크 상의 상기 탐색 마크의 패턴의 크기를, 워크 상의 상기 워크·얼라인먼트 마크의 패턴의 크기보다도 큰 것으로 한다.

(3) 상기 (1)(2)에 있어서, 상기 워크 상의 상기 탐색 마크를 형성하는 것의 재질을, 상기 워크 상의 워크·얼라인먼트 마크를 형성하는 것의 재질과는 다른 것으로 한다.

(4) 상기 (3)에 있어서, 워크는 가시광에 대해서 투명한 워크이고, 상기 탐색 마크는 상기 투명한 워크 상에 형성된 불투명한 패턴이며, 상기 워크·얼라인먼트 마크는 상기 투명한 워크 상에 형성된 투명한 패턴이다.

(5) 노광광을 출사하는 광 조사부와, 패턴이 형성된 마스크와, 상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와, 상기 마스크를 통하여 상기 광 조사부로부터의 노광광이 조사되는 워크와, 워크를 유지하는 워크 스테이지와, 상기 마스크에 형성되어 있는 마스크·얼라인먼트 마크 및 상기 워크에 형성되어 있는 워크·얼라인먼트 마크를 검출하는 얼라인먼트 현미경과, 상기 얼라인먼트 현미경에 의해 검출한 마스크·얼라인먼트 마크와 워크·얼라인먼트 마크의 위치 정보에 의거하여 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행하는 제어부를 구비한 노광 장치에 있어서, 상기 얼라인먼트 현미경을, 제1의 배율과, 제1의 배율보다 높은 배율인 제2의 배율로 전환이 가능하게 하고, 제어부에, 워크 상에 형성된 탐색 마크의 패턴과, 워크·얼라인먼트 마크의 패턴을 기억하는 기억부와, 상기 얼라인먼트 현미경에 의해 관찰되는 상기 워크 상의 탐색 마크 및 워크·얼라인먼트 마크의 패턴과, 상기 기억부에 기억된 탐색 마크 및 워크·얼라인먼트 마크의 패턴을 대조함으로써, 워크 상의 탐색 마크 및 워크·얼라인먼트 마크를 검출하는 화상 처리부를 설치한다.

상기 제어부는, 상기 얼라인먼트 현미경을 제1의 배율로 전환하여, 상기 워크 상에 형성된 탐색 마크를 검출하고, 상기 검출된 탐색 마크의 위치에 대해서 소정의 상대 위치에 있는 워크·얼라인먼트 마크가, 상기 제2의 배율의 얼라인먼트 현미경의 시야에 들어가도록 워크 스테이지를 이동시켜, 상기 얼라인먼트 현미경을 제2의 배율로 전환하고, 제2의 배율로 상기 워크·얼라인먼트 마크를 검출한다.

여기서, 본 발명에 있어서, 상기 검출이란, 워크·얼라인먼트 마크를 찾아내어, 그 위치 좌표를 구하는 것을 말한다.

본 발명에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 저배율일 때에 검출하는 패턴으로서, 워크 마크(워크·얼라인먼트 마크)에 대해서 위치 관계가 알려져 있는 저배율에서도 크고 또는 콘트라스트가 높은 패턴을 사용한다. 저배율에서도 크고 또는 뚜렷하게 보이는 패턴이므로, 화상의 정보량이 많아지고, 기억하고 있는 패턴과 화상 중의 패턴의 사이에 높은 일치도를 얻을 수 있어, 그 패턴을 오검출없이 확실하게 검출할 수 있다.

그리고, 그 패턴은, 워크 마크에 대해서 위치 관계를 알고 있으므로, 고배율로 전환할 때, 워크를, 워크 마크가 현미경의 시야 내로 들어가는 위치로 이동할 수 있고, 고배율로 워크 마크의 위치를 검출할 수 있다. 고배율로 하면, 워크 마크는 크게 보이므로, 다소 콘트라스트가 낮아도, 저배율일 때보다도 화상으로서의 정보량이 증가한다.

이 때문에, 워크 마크를 확실하게 검출하여 위치 맞춤을 개시할 수 있고, 워크에 형성된 패턴의 화상의 콘트라스트가 낮은 경우라도, 워크 마크를 오검출없이 확실하게 검출할 수 있다.

(2) 상기 탐색 마크의 패턴의 크기를, 워크 상의 상기 워크 마크의 패턴의 크기보다도 큰 것으로 하고, 또한, 탐색 마크를 형성하는 것의 재질을, 상기 워크 상의 워크 마크를 형성하는 것의 재질과는 다른 것으로 함으로써, 워크 마크를 찾기 어려운 경우라도, 탐색 마크를 확실하게 검출할 수 있어, 워크 마크가 현미경의 시야 내에 들어가도록 워크를 이동시킬 수 있다.

(3) 워크가 가시광에 대해서 투명한 워크로서, 워크 마크는 상기 투명한 워크 상에 형성된 투명한 패턴인 경우, 상기 탐색 마크를 상기 투명한 워크 상에 형성된 불투명한 패턴으로 함으로써, 워크 마크가 투명한 기판 상에 형성된 투명한 패턴이어도, 탐색 마크를 확실하게 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 적용 대상의 하나인 투영 노광 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 얼라인먼트 현미경(10)에 의해 모니터(12)에 비추어지는 화상의 일예를 나타내는 도면이다.
도 3은 화상 중에 워크 마크(WAM)가 들어가도록 워크 스테이지(WS)를 이동시키는 경우의 이동량을 설명하는 도면이다.
도 4는 투명한 유리 기판 상에 형성된 투명 전극을, 얼라인먼트 현미경에 의해 검출한 경우의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5는 워크 마크를 검출하는 얼라인먼트 현미경의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 얼라인먼트 현미경의 배율을 전환하여 워크 마크를 검출하는 순서를 설명하는 도면이다.
도 7은 3배의 배율로 검출했을 때의 워크 마크상과 10배의 배율로 검출했을 때의 워크 마크상의 일예를 나타내는 도면이다.
도 8은 저배율의 얼라인먼트 현미경으로 워크 마크를 검출하는 경우의 문제를 설명하는 도면이다.

도 1은, 본 발명의 적용 대상의 하나인 투영 노광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

동 도면에 있어서, MS는 마스크 스테이지이다. 마스크 스테이지(MS)에는, 마스크 마크(MAM)와 마스크 패턴(MP)이 형성된 마스크(M)가 놓여져 유지된다.

광 조사 장치(1)로부터 노광광이 출사한다. 출사한 노광광은, 마스크(M), 투영 렌즈(2)를 통하여, 워크 스테이지(WS) 상에 재치된 워크(W) 상에 조사되고, 마스크 패턴(MP)이 워크(W) 상에 투영되어 노광된다.

투영 렌즈(2)와 워크(W)의 사이에는, 동 도면의 화살표 방향으로 이동 가능한 얼라인먼트 현미경(10)이 2개소에 설치되어 있다. 마스크 패턴(MP)을 워크(W) 상에 노광하기 전에, 얼라인먼트 현미경(10)을 도시하는 위치에 삽입하고, 마스크 마크(MAM)와 워크에 형성되어 있는 워크 마크(WAM)를 검출하고, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행한다.

위치 맞춤 후, 얼라인먼트 현미경(10)은, 워크(W) 상으로부터 퇴피한다. 또한, 도 1에 있어서는, 2개소에 설치되어 있는 중의 한쪽의 얼라인먼트 현미경만을 나타낸다.

얼라인먼트 현미경(10)은, 상기한 것처럼, 하프 미러(10a, 10b), 렌즈(L1∼L4), 미러(10c), 3배의 CCD 카메라(13), 10배의 CCD 카메라(14)로 구성되어 있다.

도 1에 있어서, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤은, 다음과 같이 행해진다.

광 조사 장치(1) 혹은 도시하지 않은 얼라인먼트 광원으로부터 조명광을 마스크(M)에 조사하고, 마스크 마크(MAM)상을 얼라인먼트 현미경(10)의 CCD 카메라(13, 14)에 의해 수상하고, 제어부(11)에 보낸다. 제어부(11)의 화상 처리부(11a)는 상기 마스크 마크(MAM)상을 위치 좌표로 변환하여 기억부(11b)에 기억한다. 또한, 마스크 마크의 검출 방법에 대해서는, 예를 들면 특허 문헌 2 등을 참조하기 바란다.

이어서, 워크(W)에 조명광을 조사하고, 워크(W) 상의 워크 마크(WAM)를 검출하고, 제어부(11)는 그 위치 좌표를 구한다.

제어부(11)는, 기억하고 있는 마스크 마크(MAM)의 위치 좌표와, 검출한 워크 마크(WAM)의 위치 좌표가 소정의 위치 관계가 되도록, 워크 스테이지(WS)(혹은 마스크 스테이지(MS) 혹은 그 양쪽 모두)를 이동시켜, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행한다.

상기의 노광 장치에 있어서, 워크 마크의 검출의 순서에 대해서, 도 1과 도 2를 사용하여 구체적으로 설명한다.

도 2는, 얼라인먼트 현미경(10)에 의해 모니터(12)에 비추어지는 화상의 일예이다. 도 2(a)는 3배로 비춘 경우의 화상이며, 도 2(b)는 10배로 비춘 경우의 화상이다.

우선, 저배율(3배)로 검출하는 패턴과, 고배율(10배)로 검출하는 패턴 즉 워크 마크(WAM)를, 제어부(11)의 기억부(11b)에 등록 기억한다. 이 등록은, 다음과 같이 하여, 작업자가 시각 관찰로 행한다.

실제의 워크(W)를 워크 스테이지(WS) 상에 놓고, 얼라인먼트 현미경(10)의 배율을 3배로 하여, 모니터(12) 상에 워크(W)의 표면(도 2(a) 참조)을 비춘다.

작업자는, 비추어진 워크(W)의 화상을 보고, 워크 마크(동 도면의 십자형)로부터 소정의 위치 관계에 있는, 비교적 크고(400㎛∼500㎛ 정도), 특이적 형상을 한 패턴(도 2(a)에 있어서 점선으로 둘러싼 패턴, 즉 탐색 마크)을 찾아, 저배율(3배)로 검출하는 패턴(제1의 패턴(P1))으로서, 기억부(11b)에 등록 기억한다.

또한, 도 2(a)에서는, 워크 마크 등의 패턴이 명료하게 기록되어 있는데, 전술한 바와같이 워크 마크의 화상으로서의 정보량은 적고, 저배율(3배)에서는, 화상으로서의 패턴이 거의 보이지 않는 경우가 많다. 한편, 저배율로 검출하는 패턴(P1)(탐색 마크)은, 워크 마크보다 크거나, 또는 콘트라스트가 높고, 워크 마크보다 화상으로서의 정보량은 많고, 비교적 뚜렷하게 보인다.

이어서, 얼라인먼트 현미경(10)의 배율을 10배로 하여, 모니터(12) 상에 워크(W)의 표면(도 2(b))을 비춘다.

작업자는, 비추어진 워크(W)의 화상을 보고, 마스크 마크(MAM)와의 위치 맞춤에 사용하는 워크 마크(WAM)를 찾는다. 워크 마크(WAM)의 크기는 100㎛∼150㎛이다. 워크 마크(WAM)(도 2(b)의 점선으로 둘러싼 십자 마크)를 찾아내면, 고배율(10배)로 검출하는 패턴(제2의 패턴(P2))으로서 기억부(11b)에 등록 기억한다.

또한, 기억부(11b)에는, 저배율로 검출하는 패턴(P1)과 고배율로 검출하는 워크 마크(WAM)의 위치 관계를 나타내는 데이터, 즉, 패턴(P1)과 워크 마크(WAM)의 XY 방향의 거리(x1, y1)가 입력되어 있다.

또한, 도 2(b)에서는 워크 마크(WAM)의 패턴이 비교적 명료하게 기록되어 있는데, 워크 마크(WAM)는, 전술한 것처럼 화상으로서의 정보량은 적고, 배율을 10배로 함으로써 찾을 수 있게 된다.

그리고, 실제로 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행하기 위해서, 워크 마크를 검출할 때에는, 다음과 같은 동작 순서로 된다. 도 3도 사용하여 설명한다.

도 1에 있어서, 노광을 행하는 워크(W)가, 도시하지 않은 워크 반송 기구에 의해 워크 스테이지(WS) 상에 반송된다.

얼라인먼트 현미경(10)이 워크(W) 상에 삽입된다. 제어부(11)는, 얼라인먼트 현미경(10)의 배율을 3배로 설정한다. 제어부(11)에는, 3배의 CCD(13)로부터 워크(W)의 표면의 화상 정보가 입력된다. 제어부(11)는 입력된 화상 정보를 화상 처리부(11a)에 의해 화상 처리한다. 모니터(12)에는, 도 2(a)에 도시하는 것과 같은 워크(W)의 표면의 화상이 비추어진다.

제어부(11)는, 기억부(11b)의 제1의 기억부로부터 제1의 패턴(P1)을 호출하고, 이 제1의 패턴(P1)과 일치하는 패턴(Pw1)(탐색 마크)을, 3배의 화상 중에서 찾아낸다. 패턴(Pw1)은, 3배의 배율이어도 충분히 크고 화상으로서의 정보량도 많으므로, 높은 일치도로 검출할 수 있다.

제어부(11)는 검출한 패턴(Pw1)의 위치 좌표(x2, y2)를 연산한다. 즉, 도 3(a)에 나타내는 바와같이, 3배 화면의 시야의 화면의 중심을 원점으로 하여, 검출한 패턴(Pw1)의 위치 좌표(x1, y1)를 구한다.

여기서, 워크 마크(WAM)와 상기 패턴(Pw1)의 XY 방향의 거리는 동 도면에 나타내는 것처럼 x1, y1인 것으로 한다.

제어부(11)는, 얼라인먼트 현미경(10)의 배율을 10배로 전환한다. 이와 함께, 10배로 비추는 화상 내에 워크 마크(WAM)가 들어가도록, 워크 스테이지 이동 기구(4)에 의해 워크 스테이지(WS)를 이동한다.

워크 스테이지(WS)의 이동 거리는, 상기의 3배로 검출한 패턴(Pw1)의 위치 좌표(x2, y2)와, 상기에서 기억한 패턴(Pw1)으로부터 워크 마크(WAM)까지의 XY 방향의 거리(x1, y1)에 의거하여 연산한다. 즉, 도 3(b)에 도시하는 바와같이, 워크 스테이지(WS)를 XY 방향으로(x1＋x2, y1＋y2) 이동시킨다. 이에 따라, 워크 마크(WAM)가 10배의 화면의 시야의 대략 중심에 위치하게 된다.

제어부(11)에는, 10배의 CCD(14)로부터 워크(W)의 표면의 화상 정보가 입력되고, 제어부(11)는, 입력한 화상 정보를 화상 처리부(11a)에 의해 화상 처리한다. 모니터(12)에는, 도 2(b)에 나타내는 것과 같은 워크(W)의 표면의 화상이 비추어진다.

제어부(11)는, 기억부(11b)의 제2의 기억부로부터 제2의 패턴(P2)을 호출하고, 이 패턴(P2)과 일치하는 패턴을 10배의 화상 중에서 검출한다. 즉, 워크 마크(WAM)를 찾아내어, 그 위치 좌표를 연산한다.

그리고, 연산된 워크 마크(WAM)의 위치 좌표와, 기억하고 있는 마스크 마크(MAM)의 위치 좌표에 의거하여, 마스크(M)와 워크(W)의 위치 맞춤을 행한다.

도 4는, 투명한 유리 기판 상에 형성된 투명 전극을, 얼라인먼트 현미경에 의해 검출한 경우의 일예를 나타내는 도면이다.

동 도면(a)(b)(c)에 있어서, 좌측열은 얼라인먼트 현미경(10)에 의해 검출되는 화상이고, 우측열은 그 화상의 콘트라스트를 나타내는 그래프이다. 우측열의 콘트라스트의 그래프는, 좌측열의 화상 중의 파선 A에 따른 라인의 콘트라스트를 나타내고 있다.

또한, 도 4의 좌측열은 화상을 모식적으로 나타낸 것으로서, 좌측열의 화상에서 점선으로 표시한 패턴은, 콘트라스트가 낮은, 잘 보이지 않는 패턴을 나타낸 것이다.

도 4(a)는, 유리 기판 상에 ITO(산화인듐 주석)막에 의해 형성되어 있는 투명 전극의 패턴을 3배의 배율로 검출한 화상과, 그 콘트라스트를 나타내는 그래프이다.

유리 기판 상에는 전극의 패턴이 형성되어 있는데, 이 배율로는 화상으로서 패턴의 유무를 거의 알 수 없다. 또한, 콘트라스트도 도 4(a)의 우측의 그래프에 나타내는 바와같이 노이즈 레벨이며, 패턴을 검출할 수 없다.

투명 전극을 형성하는 유리 기판의 주변부에는, 금속막에 의해 불투명한 패턴이 형성되어 있고, 도 4(b)는, 그 금속의 패턴을 3배의 배율로 검출한 화상과, 그 콘트라스트를 나타내는 그래프이다.

이와 같이, 금속의 불투명한 패턴이면, 화상으로서는 뚜렷하게 패턴의 존재를 확인할 수 있어, 우측의 콘트라스트를 나타내는 그래프에 있어서도, 동 도면 중의 화살표로 나타내는 바와같이 콘트라스트의 차이가 명확하게 나타나 있다. 이와 같이 콘트라스트가 높으면, 패턴을 확실하게 검출할 수 있다.

도 4(c)는, 투명 전극을, 10배의 배율로 검출한 화상과, 그 콘트라스트를 나타내는 그래프이다.

화상에서는 명확하게 확인할 수 없는 경우라도, 우측의 콘트라스트를 나타내는 그래프를 보면, 동 도면의 화살표로 표시되는 바와같이, 콘트라스트에 다소의 차이가 나타나는 것을 검출할 수 있고, 이 레벨이면, 이 위치에 패턴이 존재하는 것을 검출할 수 있다. 즉, 10배의 배율이면, 투명해도 패턴을 검출할 수 있다.

따라서, 기판의 주변부에 금속으로 형성되어 있는 불투명한 패턴을 저배율(3배)로 검출하는 제1의 패턴으로 하고, 또한, ITO막에 의해 형성되어 있는 투명한 전극의 패턴을 고배율(10배)로 검출하는 워크 마크로 하여, 양자의 위치 관계를 미리 구해두면, 워크 마크가 투명 전극이어도 이를 검출하여, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행할 수 있다.

1 : 광 조사 장치 2 : 투영 렌즈
3 : 마스크 스테이지 구동 기구 4 : 워크 스테이지 구동 기구
10 : 얼라인먼트 현미경 10a : 하프 미러
10b : 하프 미러 10c : 미러
11 : 제어부 11a : 화상 처리부
11b : 기억부 12 : 모니터
13 : CCD 카메라(3배) 14 : CCD 카메라(10배)
L1, L2, L3, L4 : 렌즈 M : 마스크
MAM : 마스크·얼라인먼트 마크(마스크 마크)
MS : 마스크 스테이지 MP :마스크 패턴
W : 워크
WAM : 워크·얼라인먼트 마크(워크 마크)
WS : 워크 스테이지

Claims

마스크에 형성되어 있는 마스크·얼라인먼트 마크와, 워크에 형성되어 있는 워크·얼라인먼트 마크를, 얼라인먼트 현미경에 의해 검출하고,
상기 검출한 마스크·얼라인먼트 마크와 워크·얼라인먼트 마크에 의거하여, 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행하는, 마스크와 워크의 위치 맞춤 방법에 있어서의 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법으로서,
상기 얼라인먼트 현미경은, 제1의 배율과, 제1의 배율보다 높은 배율인 제2의 배율로 전환이 가능하고, 상기 얼라인먼트 현미경에 의한 상기 워크·얼라인먼트 마크의 검출은,
제1의 배율로, 상기 워크 상에 형성된 탐색 마크를 검출하는 공정과,
상기 검출된 탐색 마크의 위치에 대해서 소정의 상대 위치에 있는 워크·얼라인먼트 마크가, 상기 제2의 배율의 얼라인먼트 현미경의 시야에 들어가도록 워크 스테이지를 이동시키는 공정과,
제2의 배율로 상기 워크·얼라인먼트 마크를 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 워크 상의 상기 탐색 마크의 패턴의 크기는, 상기 워크 상의 상기 워크·얼라인먼트 마크의 패턴의 크기보다도 큰 것을 특징으로 하는 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 워크 상의 상기 탐색 마크를 형성하는 것의 재질이, 상기 워크 상의 워크·얼라인먼트 마크를 형성하는 것의 재질과는 상이한 것을 특징으로 하는 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 워크는 가시광에 대해서 투명한 워크이고,
상기 탐색 마크는 상기 투명한 워크 상에 형성된 불투명한 패턴이며, 상기 워크·얼라인먼트 마크는 상기 투명한 워크 상에 형성된 투명한 패턴인 것을 특징으로 하는 워크·얼라인먼트 마크의 검출 방법.
노광광을 출사하는 광 조사부와, 패턴이 형성된 마스크와, 상기 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와, 상기 마스크를 통하여 상기 광 조사부로부터의 노광광이 조사되는 워크와, 워크를 유지하는 워크 스테이지와, 상기 마스크에 형성되어 있는 마스크·얼라인먼트 마크 및 상기 워크에 형성되어 있는 워크·얼라인먼트 마크를 검출하는 얼라인먼트 현미경과, 상기 얼라인먼트 현미경에 의해 검출한 마스크·얼라인먼트 마크와 워크·얼라인먼트 마크의 위치 정보에 의거하여 마스크와 워크의 위치 맞춤을 행하는 제어부를 구비한 노광 장치에 있어서,
상기 얼라인먼트 현미경은, 제1의 배율과, 제1의 배율보다 높은 배율인 제2의 배율로 전환이 가능하고,
상기 제어부는,
워크 상에 형성된 탐색 마크의 패턴과, 워크·얼라인먼트 마크의 패턴을 기억하는 기억부와,
상기 얼라인먼트 현미경에 의해 관찰되는 상기 워크 상의 탐색 마크 및 워크·얼라인먼트 마크의 패턴과, 상기 기억부에 기억된 탐색 마크 및 워크·얼라인먼트 마크의 패턴을 대조함으로써, 워크 상의 탐색 마크 및 워크·얼라인먼트 마크를 검출하는 화상 처리부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 얼라인먼트 현미경을 제1의 배율로 전환하여, 상기 워크 상에 형성된 탐색 마크를 검출하고,
상기 검출된 탐색 마크의 위치에 대해서 소정의 상대 위치에 있는 워크·얼라인먼트 마크가, 상기 제2의 배율의 얼라인먼트 현미경의 시야에 들어가도록 워크 스테이지를 이동시키고,
상기 얼라인먼트 현미경을 제2의 배율로 전환하여, 제2의 배율로 상기 워크·얼라인먼트 마크를 검출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.