JP2003065745A - Device and method for positioning - Google Patents
Device and method for positioningInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、位置合わせ装置及
び位置合わせ方法に関し、特に微小間隙（プロキシミテ
ィギャップ）を隔てて対向面同士を対向させた２つの対
象物の対向面に平行な方向に関して、両者の位置合わせ
を行う装置及び方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning device and a positioning method, and more particularly, to a direction parallel to the facing surfaces of two objects with facing surfaces facing each other with a small gap (proximity gap) therebetween. , And an apparatus and method for aligning the two.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造に用いられる近接露光
装置において、マスクとウエハとの高精度な位置合わせ
を行う前に、粗い位置合わせが行われる。図３を参照し
て、この粗い位置合わせ手順について説明する。2. Description of the Related Art In a proximity exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, rough alignment is performed before highly accurate alignment between a mask and a wafer. This rough alignment procedure will be described with reference to FIG.
【０００３】図３は、従来の近接露光装置の概略断面図
を示す。ＸＹ面に平行な上面を画定する基台１００の上
に配置された直動機構１０１が、回転駆動機構１０２を
Ｘ軸方向に並進移動させる。回転駆動機構１０２は、θ
Zテーブル１０３をＺ軸に平行な軸を中心として回転移
動させる。ＸＹ駆動テーブル１０４が、３個のリニアア
クチュエータ１０５を介してθZテーブル１０３に取り
付けられている。リニアアクチュエータ１０５とＸＹ駆
動テーブル１０４とは、弾性ヒンジを介して接続されて
いる。FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional proximity exposure apparatus. A linear motion mechanism 101 arranged on a base 100 defining an upper surface parallel to the XY plane translates the rotary drive mechanism 102 in the X-axis direction. The rotation drive mechanism 102 has a θ
The Z table 103 is rotationally moved about an axis parallel to the Z axis. The XY drive table 104 is attached to the θ Z table 103 via the three linear actuators 105. The linear actuator 105 and the XY drive table 104 are connected via an elastic hinge.
【０００４】ＸＹ駆動テーブル１０４は、ウエハチャッ
ク１０６をＸＹ面内方向に並進移動させる。ウエハチャ
ック１０６は、その上面にウエハ１０７を吸着し、固定
する。リニアアクチュエータ１０５を駆動することによ
り、ウエハ１０７をＺ軸方向に並進移動させるととも
に、ウエハ１０７の傾き角を調節することができる。The XY drive table 104 translates the wafer chuck 106 in the XY plane. The wafer chuck 106 attracts and fixes the wafer 107 on its upper surface. By driving the linear actuator 105, the wafer 107 can be translated in the Z-axis direction and the tilt angle of the wafer 107 can be adjusted.
【０００５】マスクチャック１１０が、その下面にマス
ク１１１を吸着し、固定する。マスク１１１とウエハ１
０７とは、微少間隙を隔てて対向する。リニアガイド１
２０が、カメラ１２１をマスクチャック１１０の上方
に、Ｘ軸方向に移動可能に保持する。カメラ１２１は、
Ｘ軸方向に移動することにより、マスク１１１に設けら
れたマスクマークを観測することができる。さらに、ウ
エハ１０７に設けられたウエハマークを、マスク１１１
の支持枠に設けられた窓を通して観測することができ
る。The mask chuck 110 adsorbs and fixes the mask 111 on its lower surface. Mask 111 and wafer 1
07 are opposed to each other with a minute gap. Linear guide 1
A camera 20 holds the camera 121 above the mask chuck 110 so as to be movable in the X-axis direction. The camera 121
By moving in the X-axis direction, the mask mark provided on the mask 111 can be observed. Further, the wafer mark provided on the wafer 107 is removed from the mask 111
It can be observed through the window provided on the support frame of the.
【０００６】エネルギビーム源１２５から放射されたエ
ネルギビームが、マスク１１１を通してウエハ１０７の
表面を露光する。エネルギビームとして、例えば可視
光、紫外光、Ｘ線、及び電子ビーム等が使用される。The energy beam emitted from the energy beam source 125 exposes the surface of the wafer 107 through the mask 111. As the energy beam, for example, visible light, ultraviolet light, X-ray, electron beam or the like is used.
【０００７】露光前の高精度な位置合わせに先立ち、マ
スク１１１とウエハ１０７との粗い位置合わせを行う必
要がある。以下、粗い位置合わせ方法について説明す
る。Prior to highly accurate alignment before exposure, it is necessary to roughly align the mask 111 and the wafer 107. The rough alignment method will be described below.
【０００８】カメラ１２１をＸ軸方向に移動させながら
マスク１１１に形成されている２つのマスクマークを観
測する。２つのマスクマークを通過する仮想直線がＸ軸
に平行になるように、マスク１１１を回転移動させる。
カメラ１２１に観測座標系が関連づけられており、マス
ク１１１の位置が、カメラ１２１の観測座標系における
位置座標で表される。The two mask marks formed on the mask 111 are observed while moving the camera 121 in the X-axis direction. The mask 111 is rotated so that the virtual straight line passing through the two mask marks is parallel to the X axis.
An observation coordinate system is associated with the camera 121, and the position of the mask 111 is represented by position coordinates of the camera 121 in the observation coordinate system.
【０００９】次に、カメラ１２１を固定し、マスク１１
１の支持枠に設けられた窓を通してウエハ１０７を観測
しながらウエハ１０７をＸ軸方向に移動させる。ウエハ
１０７の表面上に形成された２つのウエハマークを結ぶ
直線がＸ軸に平行になるように、ウエハ１０７を回転移
動させる。これにより、ウエハ１０７の位置が、カメラ
１２１の観測座標系における位置座標で表される。マス
ク１１１及びウエハ１０７の位置が、ともにカメラ１２
１の観測座標系で表されるため、両者の位置合わせを行
うことができる。Next, the camera 121 is fixed and the mask 11
The wafer 107 is moved in the X-axis direction while observing the wafer 107 through the window provided in the first support frame. The wafer 107 is rotationally moved so that the straight line connecting the two wafer marks formed on the surface of the wafer 107 is parallel to the X axis. As a result, the position of the wafer 107 is represented by the position coordinates of the camera 121 in the observation coordinate system. The positions of the mask 111 and the wafer 107 are both set in the camera 12
Since it is represented by one observation coordinate system, both can be aligned.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来例で
は、エネルギビームの通路内に、カメラ１２１を移動さ
せるための空間が必要とされる。このため、エネルギビ
ーム源１２５をマスク１１１からある程度離す必要が生
じる。エネルギビーム源１２５をマスク１１１から離す
と、ウエハ１０７の露光面上におけるエネルギ密度が低
下してしまう。In the conventional example shown in FIG. 3, a space for moving the camera 121 is required in the passage of the energy beam. Therefore, it is necessary to separate the energy beam source 125 from the mask 111 to some extent. When the energy beam source 125 is separated from the mask 111, the energy density on the exposure surface of the wafer 107 is reduced.
【００１１】また、マスクマークを観測した後、ウエハ
マークを観測するためにカメラ１２１をリニアガイド１
２０に沿って移動させなければならない。このため、リ
ニアガイド１２０の精度が低いと、マスクマーク及びウ
エハマークの位置の相対的な位置検出精度が低下してし
まう。After observing the mask mark, the camera 121 is moved to the linear guide 1 to observe the wafer mark.
You have to move along 20. Therefore, if the accuracy of the linear guide 120 is low, the relative position detection accuracy of the positions of the mask mark and the wafer mark will be reduced.
【００１２】また、一般的にマスクマークは、マスク１
１１の対向面側に形成されている。このため、マスクマ
ークは、マスクのメンブレンを通して観測される。メン
ブレン透過時の屈折等により、マスクマークの検出位置
に誤差が生ずる場合がある。Generally, the mask mark is the mask 1.
It is formed on the facing surface side of 11. Therefore, the mask mark is observed through the mask membrane. An error may occur in the detection position of the mask mark due to refraction and the like when passing through the membrane.
【００１３】本発明の目的は、２つの対象物の位置合わ
せ時に、観測装置自体の位置のぶれに起因する精度の低
下を防止することが可能な位置合わせ装置、及びそれを
用いた位置合わせ方法を提供することである。An object of the present invention is to provide a position aligning device capable of preventing a decrease in accuracy due to a position shift of the observation device itself when aligning two objects, and a position aligning method using the same. Is to provide.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、ＸＹＺ直交座標系を考えたとき、可動部をＸ軸方向
に並進移動可能に保持する直動機構と、前記直動機構の
可動部に取り付けられ、第1の対象物を保持する第1の保
持手段と、前記直動機構の可動部に取り付けられ、ＸＹ
面に平行な第１の観測座標系における観測対象物の位置
座標を検出する第1の位置検出手段と、前記第1の保持手
段に保持された第1の対象物からＺ軸方向に微少間隙を
隔てて、対向面同士を相互に対向させるように第２の対
象物を保持する第２の保持手段と、前記第２の保持手段
に対する相対位置が拘束され、ＸＹ面に平行な第２の観
測座標系における観測対象物の位置座標を検出する第２
の位置検出手段であって、前記直動機構の可動部をＸ軸
方向に移動させることによって前記第1の保持手段に保
持された第1の対象物を観測可能な前記第２の位置検出
手段と、前記第１の観測座標系と第２の観測座標系とを
関連づける座標関連づけ手段とを有し、前記直動機構の
可動部をＸ軸方向に移動させることによって、前記第1
の位置検出手段が、前記第２の保持手段に保持された第
２の対象物を観測することができる位置合わせ装置が提
供される。According to one aspect of the present invention, when an XYZ rectangular coordinate system is considered, a linear moving mechanism that holds a movable portion so that it can translate in the X-axis direction, and a movable portion of the linear moving mechanism. A first holding means for holding a first object and a movable portion of the linear motion mechanism.
First position detecting means for detecting the position coordinates of the observation object in the first observation coordinate system parallel to the plane, and a minute gap in the Z-axis direction from the first object held by the first holding means. And a second holding means for holding the second object so as to make the facing surfaces face each other, and a second holding means for restraining the relative position to the second holding means and parallel to the XY plane. The second for detecting the position coordinates of the observation target in the observation coordinate system
The second position detecting means capable of observing the first object held by the first holding means by moving the movable part of the linear motion mechanism in the X-axis direction. And a coordinate associating means for associating the first observation coordinate system with the second observation coordinate system, and moving the movable part of the linear motion mechanism in the X-axis direction,
There is provided a position aligning device capable of observing the second object held by the second holding means.
【００１５】第１の位置検出手段が第２の対象物を観測
することにより、第１の観測座標系における第２の対象
物の位置座標を得ることができる。第２の位置検出手段
が第１の対象物を観測することにより、第２の観測座標
系における第１の対象物の位置座標を得ることができ
る。第１の観測座標系と第２の観測座標系とを関連づけ
ることにより、第１の対象物と第２の対象物との位置関
係を知ることができる。これにより、両者の位置合わせ
を行うことが可能になる。The position coordinates of the second object in the first observation coordinate system can be obtained by observing the second object by the first position detecting means. By the second position detecting means observing the first object, the position coordinates of the first object in the second observation coordinate system can be obtained. By associating the first observation coordinate system and the second observation coordinate system, it is possible to know the positional relationship between the first object and the second object. This makes it possible to align the two.
【００１６】本発明の他の観点によると、第１の対象物
を第１の保持手段で保持し、第２の対象物を、該第１の
対象物からある間隙を隔てて第２の保持手段で保持する
工程と、第１の位置検出手段が前記第２の対象物を観測
し、第１の観測座標系における該第２の対象物の位置座
標を得る工程と、前記第１の観測座標系と関連づけられ
た第２の観測座標系における観測対象物の位置座標を検
出することができる第２の位置検出手段が、前記第１の
対象物を観測し、第２の観測座標系における該第１の対
象物の位置座標を得る工程と、前記第１の観測座標系に
おける前記第２の対象物の位置座標と、前記第２の観測
座標系における前記第１の対象物の位置座標とを、共通
の基準座標系における位置座標に変換する工程と、前記
基準座標系における前記第１の対象物の位置座標と前記
第２の対象物の位置座標とに基づいて、前記第１の対象
物及び第２の対象物の少なくとも一方を移動させて位置
合わせを行う工程とを有する位置合わせ方法が提供され
る。According to another aspect of the present invention, the first object is held by the first holding means, and the second object is held by the second object with a gap from the first object. Holding means, the first position detecting means observes the second object, and obtains the position coordinates of the second object in the first observation coordinate system; and the first observation. A second position detecting means capable of detecting the position coordinates of the observation target in the second observation coordinate system associated with the coordinate system observes the first target, and in the second observation coordinate system. Obtaining the position coordinates of the first object, the position coordinates of the second object in the first observation coordinate system, and the position coordinates of the first object in the second observation coordinate system. And the position coordinate in a common reference coordinate system, and Moving at least one of the first object and the second object based on the position coordinates of the first object and the position coordinates of the second object to perform alignment. An alignment method having is provided.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施例による位
置合わせ装置の概略断面図を示す。基台１が、ＸＹ面に
平行な上面を画定する。ＸＹ面に垂直な方向をＺ軸と定
義する。基台１の上面に、直動機構２が取り付けられて
いる。直動機構２は、移動テーブル３をＸ軸に平行な方
向に移動させる。移動テーブル３に、回転駆動機構４及
びマスク用カメラ５が取り付けられている。回転駆動機
構４は、θZテーブル９を支持するとともに、Ｚ軸に平
行な軸を中心として回転させる。直動機構２及び回転駆
動機構４は、制御装置７により制御される。1 is a schematic sectional view of an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention. The base 1 defines an upper surface parallel to the XY plane. The direction perpendicular to the XY plane is defined as the Z axis. The linear motion mechanism 2 is attached to the upper surface of the base 1. The linear motion mechanism 2 moves the moving table 3 in a direction parallel to the X axis. The rotary drive mechanism 4 and the mask camera 5 are attached to the moving table 3. The rotation drive mechanism 4 supports the θ Z table 9 and rotates it about an axis parallel to the Z axis. The linear motion mechanism 2 and the rotation drive mechanism 4 are controlled by the controller 7.
【００１８】θZテーブル９に、３個のリニアアクチュ
エータ１１が取り付けられている。各リニアアクチュエ
ータ１１は、その作用点をＺ軸方向に変位させる。ＸＹ
駆動機構１３が、弾性ヒンジ１２を介して各リニアアク
チュエータ１１に取り付けられている。ＸＹ駆動機構１
３が、ウエハチャック１５をＸＹ面に平行な方向に移動
させる。ウエハチャック１５が、その上面に露光すべき
ウエハ１６を吸着し固定する。リニアアクチュエータ１
１及びＸＹ駆動機構１３は、制御装置７により制御され
る。Three linear actuators 11 are attached to the θ Z table 9. Each linear actuator 11 displaces its action point in the Z-axis direction. XY
A drive mechanism 13 is attached to each linear actuator 11 via an elastic hinge 12. XY drive mechanism 1
3 moves the wafer chuck 15 in a direction parallel to the XY plane. The wafer chuck 15 adsorbs and fixes the wafer 16 to be exposed on its upper surface. Linear actuator 1
The 1 and XY drive mechanisms 13 are controlled by the controller 7.
【００１９】３個のリニアアクチュエータ１１の作用点
を同一方向に同じ量だけ変位させることにより、ウエハ
１６をＺ軸方向に平行移動させることができる。３個の
リニアアクチュエータ１１の各々の作用点の変位量を調
節することにより、ウエハ１６をＸ軸に平行な軸、及び
Ｙ軸に平行な軸を中心として微少角度回転させ、傾き角
を調節することができる。By displacing the action points of the three linear actuators 11 in the same direction by the same amount, the wafer 16 can be translated in the Z-axis direction. By adjusting the displacement amount of each of the action points of the three linear actuators 11, the wafer 16 is rotated by a small angle about the axis parallel to the X axis and the axis parallel to the Y axis, and the tilt angle is adjusted. be able to.
【００２０】ＸＹ駆動機構１３に取り付けられた昇降機
構２１が、ターゲット板２０をＺ軸方向に移動可能に保
持する。昇降機構２１は、制御装置７により制御され
る。ターゲット板２０は、Ｚ軸にほぼ垂直に支持されて
おり、貫通孔２０Ａがターゲット板２０をＺ軸方向に貫
通する。貫通孔２０Ａは、マスク用カメラ５で観測可能
な位置に配置される。ターゲット板２０として、ターゲ
ットマークの形成された透明板を用いてもよい。その外
に、ターゲットとして、発光ダイオード等の発光体を用
いてもよい。An elevating mechanism 21 attached to the XY drive mechanism 13 holds the target plate 20 movably in the Z-axis direction. The elevating mechanism 21 is controlled by the control device 7. The target plate 20 is supported almost vertically to the Z axis, and the through hole 20A penetrates the target plate 20 in the Z axis direction. The through hole 20A is arranged at a position where it can be observed by the mask camera 5. As the target plate 20, a transparent plate having a target mark may be used. In addition, a light emitting body such as a light emitting diode may be used as the target.
【００２１】マスクチャック３０が、その下面にマスク
３１を吸着し、固定する。マスク３１の下面と、ウエハ
１６の露光面とが、微少な間隙（プロキシミティギャッ
プ）を隔てて対向配置される。The mask chuck 30 adsorbs and fixes the mask 31 on its lower surface. The lower surface of the mask 31 and the exposure surface of the wafer 16 are opposed to each other with a minute gap (proximity gap) therebetween.
【００２２】エネルギビーム源４０が、マスク３１を通
してウエハ１６の露光面にエネルギビームを照射する。
エネルギビームの通過する経路の脇に、ウエハ用カメラ
３６が取り付けられている。後に説明するウエハ１６と
マスク３１との位置合わせを行う期間、ウエハ用カメラ
３６の位置は、マスクチャック３０に対して相対的に固
定される。The energy beam source 40 irradiates the exposed surface of the wafer 16 with an energy beam through the mask 31.
A wafer camera 36 is attached to the side of the path through which the energy beam passes. The position of the wafer camera 36 is fixed relative to the mask chuck 30 during a period in which the wafer 16 and the mask 31 are aligned, which will be described later.
【００２３】マスク用カメラ５に、マスク観測座標系が
関連づけられている。マスク用カメラ５をＸ軸上の基準
位置まで移動させて対象物を観測することにより、マス
ク観測座標系における対象物の位置座標を特定すること
ができる。マスク用カメラ５が基準位置にあるときに、
対象物が観測可能範囲内に収まらない場合には、マスク
用カメラ５をＸ軸方向に移動させて観測を行うことがで
きる。マスク用カメラ５を移動させて観測した時の観測
結果、及びマスク用カメラ５の基準位置からの移動距離
に基づいて、マスク観測座標系における対象物の位置座
標を特定することができる。マスク用カメラ５の焦点距
離は、マスクチャック３０に固定されたマスク３１の下
面に形成されたマスクマークを観測できるように調節さ
れている。A mask observation coordinate system is associated with the mask camera 5. By moving the mask camera 5 to the reference position on the X axis and observing the object, the position coordinates of the object in the mask observation coordinate system can be specified. When the mask camera 5 is at the reference position,
If the object does not fit within the observable range, the mask camera 5 can be moved in the X-axis direction for observation. The position coordinates of the object in the mask observation coordinate system can be specified based on the observation result when the mask camera 5 is moved and observed, and the movement distance of the mask camera 5 from the reference position. The focal length of the mask camera 5 is adjusted so that the mask mark formed on the lower surface of the mask 31 fixed to the mask chuck 30 can be observed.
【００２４】ウエハ用カメラ３６に、ウエハ観測座標系
が関連づけられている。ウエハ用カメラ３６で対象物を
観測することにより、ウエハ観測座標系における対象物
の位置座標を特定することができる。ウエハ用カメラ３
６の焦点距離は、ウエハチャック１５に固定されたウエ
ハ１６の露光面上に形成されたウエハマークを観測でき
るように調節されている。A wafer observation coordinate system is associated with the wafer camera 36. By observing the object with the wafer camera 36, the position coordinates of the object in the wafer observation coordinate system can be specified. Wafer camera 3
The focal length of 6 is adjusted so that the wafer mark formed on the exposure surface of the wafer 16 fixed to the wafer chuck 15 can be observed.
【００２５】なお、マスク観測座標系のＸ軸及びウエハ
観測座標系のＸ軸とは、ともに直動機構２の駆動方向に
平行になるように、予め設定されている。The X-axis of the mask observation coordinate system and the X-axis of the wafer observation coordinate system are set in advance so that they are both parallel to the driving direction of the linear motion mechanism 2.
【００２６】次に、図２を参照して、図１に示した位置
合わせ装置を用いた位置合わせ方法について説明する。Next, with reference to FIG. 2, a positioning method using the positioning device shown in FIG. 1 will be described.
【００２７】ウエハ１６をウエハチャック１５に固定
し、マスク３１をマスクチャック３０に固定する。ステ
ップＳＴ１に進み、ターゲット板２０のＺ軸方向の位置
（高さ）が、ウエハ１６の露光面とマスク３１の下面と
の間になるように、昇降機構２１を駆動する。The wafer 16 is fixed to the wafer chuck 15, and the mask 31 is fixed to the mask chuck 30. In step ST1, the elevating mechanism 21 is driven so that the position (height) of the target plate 20 in the Z-axis direction is between the exposure surface of the wafer 16 and the lower surface of the mask 31.
【００２８】ステップＳＴ２に進み、直動機構２を駆動
し、ウエハ用カメラ３６でターゲット板２０の貫通孔２
０Ａを観測する。同時に、マスク用カメラ５でも貫通孔
２０Ａを観測する。マスク用カメラ５の焦点（ピント）
はマスク３１の下面に合い、ウエハ用カメラ３６の焦点
はウエハ１６の露光面に合っているが、両者の焦点深度
の重なった領域内にターゲット板２０を配置することに
より、マスク用カメラ５とウエハ用カメラ３６で、同時
に貫通孔２０Ａを観測することができる。In step ST2, the linear motion mechanism 2 is driven, and the through hole 2 of the target plate 20 is moved by the wafer camera 36.
Observe 0A. At the same time, the mask camera 5 also observes the through hole 20A. Focus of camera 5 for mask
Is on the lower surface of the mask 31, and the focus of the wafer camera 36 is on the exposure surface of the wafer 16. However, by arranging the target plate 20 in the region where the depths of focus of the both overlap, the mask camera 5 and The through hole 20A can be simultaneously observed by the wafer camera 36.
【００２９】マスク観測座標系における貫通孔２０Ａの
位置座標、ウエハ観測座標系における貫通孔２０Ａの位
置座標、及び基準位置からＸ軸方向へのマスク用カメラ
５の移動量に基づいて、マスク観測座標系とウエハ観測
座標系とを、相互に座標変換可能に関連づけることがで
きる。この２つの座標系の関連づけは、制御装置７で行
われる。これにより、一方の座標系で表された位置座標
を、他方の座標系の位置座標に変換することが可能にな
る。Based on the position coordinates of the through hole 20A in the mask observation coordinate system, the position coordinates of the through hole 20A in the wafer observation coordinate system, and the movement amount of the mask camera 5 in the X-axis direction from the reference position, the mask observation coordinates. The system and the wafer observation coordinate system can be associated with each other in a coordinate-convertible manner. The control device 7 associates these two coordinate systems. This makes it possible to convert the position coordinates expressed in one coordinate system into the position coordinates in the other coordinate system.
【００３０】ステップＳＴ３に進み、ターゲット板２０
を下降させる（マスク用カメラ５に近づける）。In step ST3, the target plate 20
Is lowered (close to the mask camera 5).
【００３１】ステップＳＴ４に進み、直動機構２を駆動
して、マスク用カメラ５をマスク３１の下方まで移動さ
せ、マスクマークを観測する。このとき、ターゲット板
２０がマスク用カメラ５に近づいているため、マスク用
カメラ５は貫通孔２０Ａを通してマスクマークを観測す
ることができる。マスクマークの観測された位置、及び
基準位置からのマスク用カメラ５の移動量に基づいて、
マスク観測座標系におけるマスクマークの位置座標が得
られる。In step ST4, the linear motion mechanism 2 is driven to move the mask camera 5 to a position below the mask 31, and the mask mark is observed. At this time, since the target plate 20 is close to the mask camera 5, the mask camera 5 can observe the mask mark through the through hole 20A. Based on the observed position of the mask mark and the movement amount of the mask camera 5 from the reference position,
The position coordinates of the mask mark in the mask observation coordinate system are obtained.
【００３２】ステップＳＴ５に進み、直動機構２を駆動
して、ウエハ１６をウエハ用カメラ３６の下方まで移動
させ、ウエハマークを観測する。ウエハマークの観測さ
れた位置、及び基準位置からＸ軸方向への移動テーブル
３の移動量に基づいて、移動テーブル３が基準位置にあ
るときの、ウエハ観測座標系におけるウエハマークの位
置座標が得られる。In step ST5, the linear motion mechanism 2 is driven to move the wafer 16 below the wafer camera 36, and the wafer mark is observed. The position coordinates of the wafer mark in the wafer observation coordinate system when the moving table 3 is at the reference position are obtained based on the observed position of the wafer mark and the movement amount of the moving table 3 in the X-axis direction from the reference position. To be
【００３３】ステップＳＴ６に進み、マスク観測座標系
で表されたマスクマークの位置座標を、ウエハ観測座標
系における位置座標に変換する。マスクマークとウエハ
マークとの位置が、ウエハ観測座標系で表されるため、
両者の相対的な位置関係が確定される。ステップＳＴ７
に進み、両者の位置関係に基づいて、直動機構２、回転
駆動機構４、及びＸＹ駆動機構１３を駆動することによ
り、ウエハ１６とマスク３１との粗い位置合わせを行
う。なお、マスクマークとウエハマークとの位置を、マ
スク観測座標系で表してもよいし、いずれかの座標系と
の対応関係が既知の基準座標系で表してもよい。In step ST6, the position coordinates of the mask mark represented in the mask observation coordinate system are converted into position coordinates in the wafer observation coordinate system. Since the positions of the mask mark and the wafer mark are represented in the wafer observation coordinate system,
The relative positional relationship between the two is established. Step ST7
Then, the linear movement mechanism 2, the rotation drive mechanism 4, and the XY drive mechanism 13 are driven based on the positional relationship between the two to perform rough alignment between the wafer 16 and the mask 31. The positions of the mask mark and the wafer mark may be represented by a mask observation coordinate system, or may be represented by a reference coordinate system whose correspondence with any coordinate system is known.
【００３４】上述のマスク観測座標系とウエハ観測座標
系との対応関係、及びマスクマークやウエハマークの位
置座標は、制御装置７に記憶され、座標変換は、制御装
置７で行われる。The above-mentioned correspondence between the mask observation coordinate system and the wafer observation coordinate system and the position coordinates of the mask mark and the wafer mark are stored in the control device 7, and the coordinate conversion is performed by the control device 7.
【００３５】粗い位置合わせが終了すると、例えば特願
平７−２２５１６５号公報に開示された位置検出方法を
用いてウエハ１６とマスク３１との高精度の打ち合わせ
を行う。その後、マスク３１を介してウエハ１６の露光
を行う。When the rough alignment is completed, a highly accurate alignment between the wafer 16 and the mask 31 is performed using the position detection method disclosed in Japanese Patent Application No. 7-225165. Then, the wafer 16 is exposed through the mask 31.
【００３６】上記実施例では、ウエハ用カメラ３６が固
定され、マスク用カメラ５は、ウエハチャック１５を移
動させるための直動機構２により、ウエハチャック１５
とともに移動する。図３に示したカメラ用のリニアガイ
ド１２０を設ける必要がないため、カメラの移動装置に
起因する位置測定誤差の発生を防止することができる。In the above embodiment, the wafer camera 36 is fixed, and the mask camera 5 is moved by the linear movement mechanism 2 for moving the wafer chuck 15.
Move with. Since it is not necessary to provide the linear guide 120 for the camera shown in FIG. 3, it is possible to prevent the occurrence of the position measurement error due to the moving device of the camera.
【００３７】また、上記実施例では、マスク３１のマス
クマークを、マスク３１の下面（ウエハ側の面）に配置
されたマスク用カメラ５で観測する。Ｘ線露光用のマス
クにおいては、ＳｉＣやダイヤモンドからなるメンブレ
ンの表面に転写すべきパターンが形成されている。一般
的に、マスクマークはマスク３１のメンブレンの下面に
形成されている。このため、メンブレンを介することな
く、直接マスクマークを観測することができる。これに
より、観測光がメンブレンを透過することに起因する観
測誤差の発生を防止することができる。In the above embodiment, the mask mark of the mask 31 is observed by the mask camera 5 arranged on the lower surface of the mask 31 (surface on the wafer side). In the X-ray exposure mask, a pattern to be transferred is formed on the surface of a membrane made of SiC or diamond. Generally, the mask mark is formed on the lower surface of the membrane of the mask 31. Therefore, the mask mark can be directly observed without passing through the membrane. As a result, it is possible to prevent the occurrence of an observation error due to the observation light passing through the membrane.
【００３８】さらに、上記実施例では、ウエハ用カメラ
３６がエネルギビームの通過する経路の脇に配置され
る。このため、エネルギビームの経路内に、ウエハ用カ
メラ３６が移動するための空間を確保する必要がない。
これにより、図３に示した従来例の場合に比べて、エネ
ルギビーム源４０をマスクチャック３０に近づけること
ができる。Further, in the above embodiment, the wafer camera 36 is arranged beside the path through which the energy beam passes. Therefore, it is not necessary to secure a space for moving the wafer camera 36 in the path of the energy beam.
As a result, the energy beam source 40 can be brought closer to the mask chuck 30 as compared with the case of the conventional example shown in FIG.
【００３９】図４に、本発明の他の実施例による位置合
わせ装置の概略断面図を示す。図１に示した実施例で
は、ターゲット板２０がマスク用カメラ５側に取り付け
られ、マスク用カメラ５とともにＸ軸方向に移動した
が、図４に示した実施例では、ターゲット板２５が昇降
機構２６を介してウエハ用カメラ３６側に取り付けられ
ている。その他の構成は、図１に示した実施例の構成と
同様である。ターゲット板２５には、貫通孔２５Ａが形
成されている。FIG. 4 shows a schematic sectional view of an alignment apparatus according to another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, the target plate 20 is attached to the mask camera 5 side and moved in the X-axis direction together with the mask camera 5, but in the embodiment shown in FIG. It is attached to the wafer camera 36 side via 26. Other configurations are similar to those of the embodiment shown in FIG. A through hole 25A is formed in the target plate 25.
【００４０】貫通孔２５Ａは、ウエハ用カメラ３６によ
り観測可能であり、かつ移動テーブル３を移動させるこ
とにより、マスク用カメラ５によっても観測される。こ
のように、ターゲット板２５をマスク用カメラ３６側に
取り付けても、図１に示した実施例の場合と同様の方法
により、マスク観測座標系とウエハ観測座標系との相対
位置関係を特定することができる。従って、図４に示し
た実施例も、図１に示した実施例と同様の効果を得るこ
とができる。The through hole 25A can be observed by the wafer camera 36, and can also be observed by the mask camera 5 by moving the moving table 3. As described above, even when the target plate 25 is attached to the mask camera 36 side, the relative positional relationship between the mask observation coordinate system and the wafer observation coordinate system is specified by the same method as in the embodiment shown in FIG. be able to. Therefore, the embodiment shown in FIG. 4 can also obtain the same effect as that of the embodiment shown in FIG.
【００４１】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
観測装置自体を移動させることによる位置精度の低下を
防止し、２つの対象物の位置合わせを行うことができ
る。As described above, according to the present invention,
It is possible to prevent the position accuracy from deteriorating due to the movement of the observation device itself, and to align the two objects.
【図１】 本発明の実施例による位置合わせ装置の概略
断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施例による位置合わせ方法を示し
たフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a registration method according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図３】 従来の位置合わせ装置の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional alignment device.
【図４】 本発明の他の実施例による位置合わせ装置の
概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an alignment device according to another embodiment of the present invention.
１ 基台 ２ 直動機構 ３ 移動テーブル ４ 回転駆動機構 ５ マスク用カメラ ７ 制御装置 ９ θZテーブル １１ リニアアクチュエータ １２ 弾性ヒンジ １３ ＸＹ駆動機構 １５ ウエハチャック １６ ウエハ ２０、２５ ターゲット板 ２１、２６ 昇降機構 ３０ マスクチャック ３１ マスク ３６ ウエハ用カメラ ４０ エネルギビーム源1 Base 2 Linear Motion Mechanism 3 Moving Table 4 Rotational Drive Mechanism 5 Mask Camera 7 Control Device 9 θ Z Table 11 Linear Actuator 12 Elastic Hinge 13 XY Drive Mechanism 15 Wafer Chuck 16 Wafer 20, 25 Target Plate 21, 26 Lifting Mechanism 30 mask chuck 31 mask 36 wafer camera 40 energy beam source
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｈ // Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ｊ ５１０ Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 BB01 BB02 BB27 CC20 FF04 PP12 PP13 2F069 AA03 BB15 DD12 EE04 EE26 GG04 GG07 GG45 HH30 MM03 MM24 MM34 PP02 5F031 CA02 CA07 HA13 HA53 HA57 HA58 JA04 JA13 JA14 JA22 JA32 JA38 JA51 KA06 KA07 KA08 KA11 KA12 MA27 5F046 BA02 FA09 FB19 FC05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/68 G01B 11/00 H // G01B 11/00 H01L 21/30 531J 510 F term (reference) 2F065 AA03 AA07 BB01 BB02 BB27 CC20 FF04 PP12 PP13 2F069 AA03 BB15 DD12 EE04 EE26 GG04 GG07 GG45 HH30 MM03 MM24 MM34 PP02 5F031 CA02 CA07 HA13 HA53 HA57 HA07 HA07 HA07 HA07 HA07 HA07 HA07 HA51 HA58 JA04 JA13 JA14 JA22 KA27 FA11 KA07
Claims (10)
をＸ軸方向に並進移動可能に保持する直動機構と、 前記直動機構の可動部に取り付けられ、第1の対象物を
保持する第1の保持手段と、 前記直動機構の可動部に取り付けられ、ＸＹ面に平行な
第１の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出
する第1の位置検出手段と、 前記第1の保持手段に保持された第1の対象物からＺ軸方
向に微少間隙を隔てて、対向面同士を相互に対向させる
ように第２の対象物を保持する第２の保持手段と、 前記第２の保持手段に対する相対位置が拘束され、ＸＹ
面に平行な第２の観測座標系における観測対象物の位置
座標を検出する第２の位置検出手段であって、前記直動
機構の可動部をＸ軸方向に移動させることによって前記
第1の保持手段に保持された第1の対象物を観測可能な前
記第２の位置検出手段と、 前記第１の観測座標系と第２の観測座標系とを関連づけ
る座標関連づけ手段とを有し、 前記直動機構の可動部をＸ軸方向に移動させることによ
って、前記第1の位置検出手段が、前記第２の保持手段
に保持された第２の対象物を観測することができる位置
合わせ装置。1. Considering an XYZ orthogonal coordinate system, a linear motion mechanism that holds a movable part so that it can translate in the X-axis direction, and a linear motion mechanism that is attached to the movable part of the linear motion mechanism and holds a first object. A first holding means for detecting the position coordinates of the observation target in a first observation coordinate system parallel to the XY plane, the first position detecting means being attached to the movable part of the linear motion mechanism; Second holding means for holding the second object such that the facing surfaces face each other with a minute gap in the Z-axis direction from the first object held by the first holding means; The relative position with respect to the second holding means is restricted, and XY
It is a second position detecting means for detecting the position coordinate of the observation object in the second observation coordinate system parallel to the surface, and the first moving unit of the linear motion mechanism is moved in the X-axis direction. The second position detecting means capable of observing the first object held by the holding means, and the coordinate associating means for associating the first observation coordinate system with the second observation coordinate system, A positioning device in which the first position detecting means can observe the second object held by the second holding means by moving the movable part of the linear motion mechanism in the X-axis direction.
双方により、観測可能な位置に配置されたターゲット
と、 前記第１の観測座標系における前記ターゲットの位置座
標と、前記第２の観測座標系における前記ターゲットの
位置座標とから、前記第１の観測座標系と第２の観測座
標系との相対位置関係を特定する制御手段とを含む請求
項１に記載の位置合わせ装置。2. The coordinate associating means includes a target arranged at a position observable by both the first position detecting means and the second position detecting means, and the target in the first observing coordinate system. Control means for specifying a relative positional relationship between the first observation coordinate system and the second observation coordinate system from the position coordinate of the target and the position coordinate of the target in the second observation coordinate system. The alignment device according to Item 1.
象物の対向面に対向するように配置され、前記第２の位
置検出手段が前記第１の対象物の対向面に対向するよう
に配置され、前記ターゲットがＺ軸方向のある位置にあ
るとき、前記第１の位置検出手段が該ターゲット及び該
第２の対象物の対向面上のマークを検出することがで
き、かつ前記第２の位置検出手段が前記ターゲット及び
前記第１の対象物の対向面上のマークを検出することが
できる請求項２に記載の位置合わせ装置。3. The first position detecting means is arranged so as to face the facing surface of the second object, and the second position detecting means faces the facing surface of the first object. When the target is at a certain position in the Z-axis direction, the first position detecting means can detect a mark on the facing surface of the target and the second object, and The alignment device according to claim 2, wherein the second position detecting means can detect a mark on the facing surface of the target and the first object.
た貫通孔または透明部材に形成されたマークを含む請求
項３に記載の位置合わせ装置。4. The alignment apparatus according to claim 3, wherein the target includes a through hole formed in a plate member or a mark formed in a transparent member.
方向に移動させる昇降機構を有する請求項２〜４のいず
れかに記載の位置合わせ装置。5. The alignment device according to claim 2, further comprising an elevating mechanism for moving the target in a direction parallel to the Z axis.
軸、及びＺ軸方向に並進移動させ、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ
軸に平行な軸を中心として回転移動させる微少移動機構
を有する請求項１〜５のいずれかに記載の位置合わせ装
置。6. The first holding means is further provided with an X-axis and a Y-axis.
Translational movement in the directions of the axis and Z axis, and the X axis, Y axis, and Z
The alignment device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a minute movement mechanism that rotates about an axis parallel to the axis.
記第２の対象物の対向面にエネルギビームを照射するビ
ーム源を有する請求項１〜６のいずれかに記載の位置合
わせ装置。7. The alignment apparatus according to claim 1, further comprising a beam source for irradiating an opposing surface of the second object with an energy beam through the first object.
し、第２の対象物を、該第１の対象物からある間隙を隔
てて第２の保持手段で保持する工程と、 第１の位置検出手段が前記第２の対象物を観測し、第１
の観測座標系における該第２の対象物の位置座標を得る
工程と、 前記第１の観測座標系と関連づけられた第２の観測座標
系における観測対象物の位置座標を検出することができ
る第２の位置検出手段が、前記第１の対象物を観測し、
第２の観測座標系における該第１の対象物の位置座標を
得る工程と、 前記第１の観測座標系における前記第２の対象物の位置
座標と、前記第２の観測座標系における前記第１の対象
物の位置座標とを、共通の基準座標系における位置座標
に変換する工程と、 前記基準座標系における前記第１の対象物の位置座標と
前記第２の対象物の位置座標とに基づいて、前記第１の
対象物及び第２の対象物の少なくとも一方を移動させて
位置合わせを行う工程とを有する位置合わせ方法。8. A step of holding a first object by a first holding means and holding a second object by a second holding means with a gap from the first object, The first position detecting means observes the second object,
A step of obtaining position coordinates of the second object in the observation coordinate system, and a position coordinate of the observation object in the second observation coordinate system associated with the first observation coordinate system, 2 position detecting means observes the first object,
Obtaining the position coordinates of the first object in a second observation coordinate system, the position coordinates of the second object in the first observation coordinate system, and the first position in the second observation coordinate system. Converting the position coordinates of the first object into position coordinates in a common reference coordinate system; and the position coordinates of the first object and the second object in the reference coordinate system. Based on the above, the step of moving at least one of the first target object and the second target object to perform positioning is performed.
２の位置検出手段が、１つのターゲットを観測し、前記
第１の観測座標系における該ターゲットの位置座標と、
前記第２の観測座標系における該ターゲットの位置座標
とを得る工程と、 得られたターゲットの位置座標から、前記第１の観測座
標系と第２の観測座標系とを関連づける工程とを有する
請求項８に記載の位置合わせ方法。9. The first position detecting means and the second position detecting means observe one target, and position coordinates of the target in the first observation coordinate system,
A method of obtaining the position coordinate of the target in the second observation coordinate system, and a step of associating the first observation coordinate system and the second observation coordinate system from the obtained position coordinate of the target. Item 8. The alignment method according to Item 8.
標系及び第２の観測座標系の一方である請求項８または
９に記載の位置合わせ方法。10. The alignment method according to claim 8, wherein the reference coordinate system is one of the first observation coordinate system and the second observation coordinate system.
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