JP2007299805A - Calibration method of detected gap value - Google Patents
Calibration method of detected gap value Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007299805A JP2007299805A JP2006124285A JP2006124285A JP2007299805A JP 2007299805 A JP2007299805 A JP 2007299805A JP 2006124285 A JP2006124285 A JP 2006124285A JP 2006124285 A JP2006124285 A JP 2006124285A JP 2007299805 A JP2007299805 A JP 2007299805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- wafer
- mark
- adjustment
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハ上に設けた位置決め用のウェハマークと半導体ウェハに重ねるように配置されたマスクに形成したマスクマークに光を照射してその反射光を入射してウェハマークとマスクマークを撮像し、当該撮像による撮像データを画像処理して、ウェハマークとマスクマークとの相対位置を認識し、この認識結果を基にウェハマークとマスクマークとのギャップを設定値に制御するための位置決め装置に関するものである。 The present invention irradiates light to a wafer mark for positioning provided on a semiconductor wafer and a mask mark formed on a mask arranged so as to overlap the semiconductor wafer, and enters the reflected light so that the wafer mark and the mask mark are Image capturing, image processing of captured image data is performed, the relative position between the wafer mark and the mask mark is recognized, and positioning for controlling the gap between the wafer mark and the mask mark to a set value based on the recognition result It relates to the device.
従来、例えば、半導体露光装置、イオン注入装置、組立・検査装置、精密工作機械等に用いられる位置決め装置としては、高精度に位置決め可能なテーブルに位置決め対象物を載置(保持)し、位置決めが行われる。半導体露光装置、イオン注入装置等では、位置決め対象物である半導体ウェハを1区画(1チップ)毎に所定のパターンのマスクをウェハに対し、所定の微小隙間(ギャップ)を介して対向させて状態で露光、イオン注入等、所定の作業を行う場合がある。 Conventionally, as a positioning device used in, for example, a semiconductor exposure apparatus, an ion implantation apparatus, an assembly / inspection apparatus, a precision machine tool, etc., a positioning object is placed (held) on a table that can be positioned with high accuracy. Done. In a semiconductor exposure apparatus, ion implantation apparatus, etc., a semiconductor wafer as a positioning target is in a state in which a mask having a predetermined pattern is opposed to the wafer through a predetermined minute gap (gap) for each section (one chip). In some cases, predetermined operations such as exposure and ion implantation may be performed.
このような場合、通常、半導体ウェハに各区画毎に設けられた位置決めマーク(ウェハマーク)とウェハマークに対応してマスクに設けられたマスクマークとを光源からの光で照明するとともに、光学的に検出し、その結果に基づき、半導体ウェハとマスクとの精密なパターン面内の位置合わせ及びギャップ調整が行われている。(例えば特許文献1)
このように、位置決めマークを光学的に検出した結果に基づき位置調整を行うため、検出結果から求められる測定値が実際の位置ずれ量やギャップの値(真値)とできるだけ一致するようにするため、校正(キャリブレーション)を予め行うことが望ましい。例えば、マスクと半導体ウェハとのギャップ検出のための校正作業としては、静電容量型の変位計やレーザ変位計等の高精度な計測器を使用してギャップの値を実測し、その結果を基準として光学的検出結果を校正することが考えられる。しかしながら、半導体ウェハとウェハマークとのギャップを実測するのに、静電容量型の変位計(ADE)やレーザー変位計等を用いたのでは、スペースや材質によっては半導体露光装置、イオン注入装置等に組み込むことが困難な場合がある。また、変位計として、高分解能センサを用いるときには、半導体ウェハやマスクに近づける必要があり、スペースの問題で高分解能センサを半導体ウェハやマスクから離れた位置に配置したのでは分解能が低下することになる。 In this way, the position adjustment is performed based on the result of optically detecting the positioning mark, so that the measured value obtained from the detection result matches the actual positional deviation amount and the gap value (true value) as much as possible. It is desirable to perform calibration in advance. For example, as a calibration operation for detecting a gap between a mask and a semiconductor wafer, an accurate measurement device such as a capacitance displacement meter or a laser displacement meter is used to measure the gap value, and the result is obtained. It is conceivable to calibrate the optical detection result as a reference. However, if a capacitance-type displacement meter (ADE), laser displacement meter, or the like is used to actually measure the gap between the semiconductor wafer and the wafer mark, depending on the space and material, a semiconductor exposure device, an ion implantation device, etc. May be difficult to incorporate into Also, when using a high-resolution sensor as a displacement meter, it is necessary to bring it close to the semiconductor wafer or mask, and if the high-resolution sensor is placed away from the semiconductor wafer or mask due to space problems, the resolution will be reduced. Become.
また、高分解能センサを半導体ウェハやマスクに単に近づけると、高分解能センサが半導体ウェハまたはマスクに衝突する恐れがある。さらに、実測値を校正しないときには、半導体ウェハとマスクとのギャップを異なり、イオン注入位置に歪みが生じる恐れがある。 Further, if the high resolution sensor is simply brought close to the semiconductor wafer or mask, the high resolution sensor may collide with the semiconductor wafer or mask. Furthermore, when the actual measurement value is not calibrated, the gap between the semiconductor wafer and the mask is different, and there is a risk of distortion occurring at the ion implantation position.
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、別途専用の測定器を使用することなく校正が行え、半導体ウェハとマスクとのギャップが設定値になるように位置決めすることにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its purpose is to perform calibration without using a separate dedicated measuring instrument so that the gap between the semiconductor wafer and the mask becomes a set value. There is in positioning.
前記目的を達成するために、本発明は、半導体ウェハと前記半導体ウェハに重ねるように配置されたマスクの撮像領域に対して光を照射する照明手段と、前記照明手段から前記半導体ウェハと前記マスクに照射された光の反射光を入射して、前記半導体ウェハ上に形成された位置決め用のウェハマークと前記マスクに形成したマスクマークを撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像による撮像データを画像処理して前記ウェハマークの前記マスクマークに対する相対位置を認識する認識手段と、前記認識手段の認識結果を基に前記ウェハマークと前記マスクマークとの相対位置を制御する位置制御手段とを備え、前記マスクとの相対位置合わせをしたときに、前記調整用マークが、前記マスクマークの基準位置に対して、前記照明手段による前記マスクマークの影が伸びる方向に前記マスク上面に直交する方向から見て所定距離Lだけ離間する部位を有するように設計されてなる調整用ウェハを用意し、前記撮像手段からみた前記マスクマークの前記基準位置と前記調整用ウェハの前記部位との距離から定まる前記マスクと前記調整用ウェハとのギャップ値を真値として前記認識手段による認識結果に基づく前記ギャップ検出値の校正を行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor wafer, an illuminating means for irradiating light to an imaging region of a mask arranged to overlap the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer and the mask from the illuminating means. An imaging means for imaging a positioning wafer mark formed on the semiconductor wafer and a mask mark formed on the mask by inputting reflected light of the irradiated light on the semiconductor wafer, and imaging data obtained by imaging by the imaging means Recognition means for performing image processing to recognize a relative position of the wafer mark to the mask mark, and position control means for controlling a relative position between the wafer mark and the mask mark based on a recognition result of the recognition means. When the relative position with respect to the mask is aligned, the adjustment mark is moved by the illumination means with respect to a reference position of the mask mark. An adjustment wafer is prepared that is designed to have a portion that is separated by a predetermined distance L when viewed from a direction orthogonal to the mask upper surface in the direction in which the shadow of the mask mark extends, and the mask mark viewed from the imaging means The gap detection value is calibrated based on a recognition result by the recognition means, with a gap value between the mask and the adjustment wafer determined from a distance between the reference position and the portion of the adjustment wafer as a true value. And
上記構成によれば、認識手段の認識による画像のうち調整用マークの画像とマスクマークの画像との位置とが画像上で所定の関係となるように、調整用マークとマスクマークとの相対位置を制御し、マスクマークと調整用マークとにより得られるギャップ値を基準としてマスクマークとその影とより得られるギャップ値の校正を行うことで別途専用の測定器を用いることなく半導体ウェハとマスクとのギャップを設定値に維持することができる。例えば、撮像手段の角度を30度とし、マスクマークと調整用マークとの位置関係を86.603μmにして両者を配置すると、画像上で両者の間隔が100μmのときには、調整用ウェハ(調整用マーク)とマスク(マスクマーク)とのギャップは設定値=50μmになる(86.603μmが直角三角形の底辺、100μmが直角三角形の斜辺、ギャップが角度30度の対辺となり、ギャップ=100/2μm=50μm)。従って、半導体ウェハとマスクとのギャップの絶対位置精度の向上を図ることができる。 According to the above configuration, the relative position between the adjustment mark and the mask mark so that the position of the image of the adjustment mark and the image of the mask mark in the image recognized by the recognition unit has a predetermined relationship on the image. By adjusting the gap value obtained from the mask mark and its shadow and the gap value obtained from the mask mark and the adjustment mark as a reference, the semiconductor wafer and the mask can be controlled without using a separate measuring instrument. Can be maintained at the set value. For example, when the angle of the image pickup means is 30 degrees and the positional relationship between the mask mark and the adjustment mark is 86.603 μm and both are arranged, when the distance between both is 100 μm on the image, the adjustment wafer (adjustment mark) ) And the mask (mask mark) has a set value = 50 μm (86.603 μm is the base of the right triangle, 100 μm is the hypotenuse of the right triangle, and the gap is the opposite side with an angle of 30 degrees, and the gap = 100/2 μm = 50 μm. ). Accordingly, it is possible to improve the absolute position accuracy of the gap between the semiconductor wafer and the mask.
また、本発明においては、前記位置制御手段は、ピエゾ基準で前記ウェハマークと前記マスクマークとのギャップ方向の画素分解能を算出し、この算出結果から前記ウェハマークと前記マスクマークとのギャップを算出してなる構成とすることができる。また、前記マスクは、露光機またはイオン注入機に用いられるステンシルマスクで構成することができる。 In the present invention, the position control means calculates a pixel resolution in a gap direction between the wafer mark and the mask mark on a piezo basis, and calculates a gap between the wafer mark and the mask mark from the calculation result. It can be set as the structure formed. The mask may be a stencil mask used for an exposure machine or an ion implanter.
本発明によれば、半導体ウェハとマスクとのギャップの絶対位置精度の向上に寄与することができるとともに、半導体ウェハとマスクとの衝突を防止することで、不良品の発生を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to contribute to the improvement of the absolute position accuracy of the gap of a semiconductor wafer and a mask, generation | occurrence | production of inferior goods can be reduced by preventing the collision with a semiconductor wafer and a mask. .
図1には、本実施の形態に係る半導体位置決め装置(以下、単に位置決め装置という)10が示されている。 FIG. 1 shows a semiconductor positioning device (hereinafter simply referred to as a positioning device) 10 according to the present embodiment.
位置決め装置10は、定盤12に対して支柱14が立設され、支柱14の上端には、天板16が取付けられ、位置決め装置10の筐体を構成している。
In the
位置決め装置10は、半導体ウェハ18を対象として、当該半導体ウェハ18を位置決めする役目を有している。
The
位置決め装置10の定盤12上には、ワーク位置決めステージ部20と、マスクステージ部22と、が設置されている。
A workpiece
ワーク位置決めステージ部20は、ベース24と、ベース24上に設けられて第1のスライダ26をX軸方向に摺動可能に支持するX軸方向摺動装置28及び第1のスライダ26をX軸方向に駆動するX軸方向駆動装置29とを備えている。また、第1のスライダ26上には第2のスライダ30が設けられ、この第2のスライダ30は、Y軸方向摺動装置32により、Y軸方向に摺動可能に支持され、図示しないY軸方向駆動装置によりY軸方向に駆動される。
The workpiece
また、第2のスライダ30には、X軸方向及びY軸方向に位置決めされる半導体ウェハ18等の試料ベースとしてのワークステージ34が支持されている。
Further, the
ワークステージ34には、半導体ウェハ18を保持するウェハチャック36が取付けられている。
A
半導体ウェハ18は、このウェハチャック36に支持された状態で固定されるようになっている。なお、ウェハチャック36は、チャックした半導体ウェハ18の6自由度(X、Y、Z軸方向及び各軸周りの回動)の微調整が可能な機構を有している。
The
上記構成のワーク位置決めステージ部20により、ウェハチャック36は、XY平面内のステップ送り及び6自由度の微小な位置及び姿勢の調整が可能となる。
With the workpiece
ワークステージ34よりも上方には、マスクステージ部22の一部を構成するマスクチャック38が、第2のステージ30に対向配置されている。マスクチャック38は、ウェハチャック36との対向面にマスク40を保持している。また、マスクチャック38は、マスクθ軸ベース42に支持されており、θ軸方向(XY平面内の回転方向)の調整が可能となっている。
Above the
また、マスクθ軸ベース42は、マスクZ軸方向移動機構44に支持されている。さらに、マスクZ軸方向移動機構44は、マスク用X−Yテーブル46に支持されている。なお、マスク用X−Yテーブル46は、ワーク位置決めステージ部20と同様の構成であるため、構成の説明は省略する。
The mask θ-
このマスクステージ部22により、マスク40は、X−Y−Z−θの各軸方向への調整が可能となっている。
With this
位置決め装置10の筐体を構成する天板16は、その中央部(半導体ウェハ18が位置決めされる基準となる軸周り)に開口部16Aが設けられている。天板16には、半導体ウェハ18に設けた位置決め用のウェハマークW1乃至W3(図2参照)を検出し、半導体ウェハ18のワークステージ34上の位置を調整するためのアライメントユニット50が取付けられている。図1では1組のみ示しているが、それぞれのウェハマークW1乃至W3に対応し、1組ずつ、計3組のアライメントユニット50が配されている。
The
図2に示される如く、シリコン基板である半導体ウェハ18の表面には、例えば、30mm×30mm程度のパターン領域18Aがマトリクス状に多数配置されている。各パターン領域18A間には後のチップ切り出しのための、例えば、数十ミクロン幅の隔離領域18Bが格子状に形成されている。この隔離領域18B内の適当な場所に1つの領域につき3つのウェハマークW1〜W3がシリコン酸化膜によって予め形成されている。図示の例では、ウェハマークW1、W2がY軸方向に沿う線状のパターン、ウェハマークW3がX軸方向に沿う線状のパターンに生成されている。アライメントユニット50の設置される向きはこれらのパターンの向きに応じて決定される。なお、図2では、ハッチングを施した中央のパターン領域18Aに対応するウェハマークW1〜W3のみを示しているが、全てのパターンの周囲に同様にウェハマークW1〜W3が配されている。
As shown in FIG. 2, on the surface of a
シリコン酸化膜の部分は、周囲のシリコンの部分と比べて反射率が低く、暗いため、ウェハマークW1〜W3は観測可能である。また、ウェハマークW1〜W3のパターンは、上記に限らず、ウェハマークW1〜W3に基づき、マスク40と半導体ウェハ18との位置合わせが可能なものであればよい。例えば、上記と同様の線状のパターンを用いる場合、1つをX軸方向に沿う直線状のパターン、1つをY軸方向に沿う直線状のパターン、残りをX軸方向及びY軸方向に対して45度傾いた方向となるように設定してもよい。
Since the silicon oxide film portion has a lower reflectivity than the surrounding silicon portion and is dark, the wafer marks W1 to W3 can be observed. Further, the pattern of the wafer marks W1 to W3 is not limited to the above, and any pattern may be used as long as the
なお、ウェハマークW1、W2、W3はパターン部のシリコン酸化膜を周囲の部分と面一あるいは僅かに隆起した状態とすることで得ることができるが、この代わりに、半導体ウェハ18上にシリコン酸化膜の直線状のパターンを突出させる直線状パターンとしてもよい。あるいは逆にウェハマークW1、W2、W3をシリコンとしてその周囲をシリコン酸化膜で囲むようにしてもよい。
The wafer marks W1, W2, and W3 can be obtained by making the silicon oxide film of the pattern portion flush with the surrounding portion or slightly raised, but instead, the silicon oxide film on the
アライメントユニット50では、このウェハマークW1、W2、W3を検出することで、半導体ウェハ18の位置を認識し、位置決め補正を実行するデータを生成することになる。
The
図3は、マスク40を説明する説明図である。図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)のA−A方向における断面図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the
マスク40は、例えば、露光機やイオン注入機等に用いられるステンシルマスクであり、外形が円形状で相対的に厚手の周縁部40A、この内側の領域の相対的に薄手のメンブレン部40B、メンブレン部40Bの中央部の形成すべきパターンに対応したパターンを有するマスクパターン部40C、マスクパターン部40Cの周囲の半導体ウェハ18のウェハマークW1乃至W3に対応する位置にそれぞれ形成されたマスクマーク(貫通孔)M1乃至M3、周縁部40Aに形成されたプリアライメント用の切欠部40D、並びに粗調整用のグローバルアライメントマーク40Eを有している。
The
マスク40は、例えば、シリコンであり、直径4インチ、周縁部40Aの厚さ0.5mm、この中央領域のメンブレン部40Bの厚さ10μmである。
The
また、本実施の形態のマスク40のマスクマークM1乃至M3は、図4に示される如く、複数の貫通孔の集合体で構成されている。各マスクマークM1〜M3は対応するウェハマークW1〜W3のパターンが後述の仕切り部70、71と略平行となるような向きに設けられている。また、アライメントユニット50を設置する向きは、光軸を含む平面が仕切り部70、71と設計上、平行となるように設定されている。
Further, the mask marks M1 to M3 of the
図4は、CCDカメラ54(図1参照)を構成する多数の画素がマトリックス状に配置されてなる視野領域(図4外側の四角形で囲まれた領域)54Aに対する1つのマスクマーク(ここでは、マスクマークM1とする)の拡大図が示されている。 FIG. 4 shows one mask mark (here, a mask mark for a visual field area (area surrounded by a square outside FIG. 4) 54A in which a large number of pixels constituting the CCD camera 54 (see FIG. 1) are arranged in a matrix. An enlarged view of the mask mark M1 is shown.
なお、CCDカメラ54の視野領域54Aは、照明光源ユニット52からの照明により、均一な光が照射されている。
The
第1の貫通孔60は、ウェハマークW1が粗調整によって位置決めされる領域であり、この第1の貫通孔60の左辺に沿って、かつ当該左辺の寸法(縦寸法)と同一の長手方向寸法を持つ、縦長の第2の貫通孔62が設けられている。
The first through
さらに、第1の貫通孔60の右辺側には、第3と第4の貫通孔64、66が設けられ、これらは縦列配置されている。この第3と第4の貫通孔64、66の縦方向寸法及びこれらの隙間の寸法を足した寸法が、第1の右辺の寸法(縦寸法)と同一の寸法となっている。
Further, third and fourth through
これにより、第1乃至第4の貫通孔60、62、64、66を囲む領域は矩形状となる(図4の一点鎖線領域M1(M2、M3)参照)。
Thereby, the area | region surrounding the 1st thru | or 4th through-
ここで、第2乃至第4の貫通孔62、64、66は、それぞれ隣接する貫通孔との間に線幅の仕切り部が形成されることになる。
Here, the second to fourth through
貫通孔64と66との間の仕切り部72は、図4に示す如く、CCDカメラ54から見て半導体ウェハ18の露出部分のうち、マスク40による影Sの部分と重なるように設定される。
As shown in FIG. 4, the
第1の貫通孔60と第2の貫通孔62との間の仕切り部70及び第1の貫通孔60と第3の貫通孔64との間の仕切り部71はマスクマークM1に対するウェハマークW1の図4で横方向のずれ量を求めるのに用いられる。一方、マスク40上面と半導体ウェハ18上面とのギャップは、マスクマークM1の影の長さ(図4の距離G)から求められる。すなわちギャップをg、CCDカメラ54及び照明光源部52の取り付け角度α(後述の図5参照)とした場合、影の長さGとの間にG=2g・sinαなる関係がある。例えば取り付け角度αが30度の場合、g=Gとなる。
The
また、図4の寸法A及び寸法Bを検出することで、CCDカメラ54の視野領域54Aと、マスクマークM1との相対位置関係を認識することができ、予め定めた基準寸法との差分に応じて、微調整を行うことで、相対位置関係を常に一定に維持することが可能となっている。
Further, by detecting the dimension A and the dimension B in FIG. 4, the relative positional relationship between the
なお、この相対位置関係の位置調整は、CCDカメラ54を移動することで実行される。このため、図1に示される如く、天板16上の撮像部56は、カメラ用X−Yテーブル74に支持されている。なお、カメラ用X−Yテーブル74は、前述した位置決めステージ部20(図1参照)と同様の構成であるため、構成の説明は省略する。
Note that this relative positional adjustment is performed by moving the
図1に示される如く、アライメントユニット50は、発光ダイオード(LED)LDを光源とする照明光源部52と、複数のレンズからなる結像光学系53、CCDカメラ54を備えた撮像部56とによって構成される。
As shown in FIG. 1, the
なお、センサとしてはCCDに限らず、公知の画像処理を行える撮像データの得られるセンサを備えたカメラであれば、これに代えてもよい。照明光源部52の光軸と、撮像部56のCCDカメラ54の光軸とをウェハマークW1の面の法線に対して左右対称となるように配置し、照明光源部52から出射した照明光がウェハマークW1で反射して撮像部56のCCDカメラ54の入射光となるようにしている。なお、ウェハマークW2及びW3については、上記と同様の構成(すなわち、計3組のアライメントユニット50が天板16上に配置されている。)であるので、構成の説明は省略する。
Note that the sensor is not limited to the CCD, and may be replaced by any camera provided with a sensor that can obtain imaging data capable of performing known image processing. Illumination light emitted from the illumination
マスク40の位置は、予めグローバルアライメント用マーク40E(図3参照)を観測することによって粗調整されており、更に半導体ウェハ18上の所定の基準を用いてワークステージ34の位置を粗調整する。これにより、ステップ送りにより半導体ウェハ18のパターンを転写する位置にマスクパターン部40Cが対向するように位置決めされた際に、半導体ウェハ18のウェハマークW1がマスクパターンM1の貫通孔60内に位置するように調整する。更に、半導体ウェハ18上の1つのパターン領域18Aにマスク40のパターン部40Cが対向された状態で、CCDカメラ54によってマスク40のマスクマークM1とウェハマークW1との画像データが同時に取り込まれる。他の2箇所についても同様にマスクークM2(M3)とウェハマークW2(W3)との画像データが同時に取得される。得られた3箇所の画像データに基づき、マスク40と半導体ウェハ18との位置合わせ(マスク40と半導体ウェハ18とのギャップ調整及びXY平面内の位置合わせ)が前記6自由度微動機構により行われる。
The position of the
図1に示される如く、アライメントユニット50の一部を構成する照明光源部52は、筐体76に収容されて、天板16上に固定配置されている。筐体76には、発光ダイオードLDを保持する図示しない保持体が設けられており、前述したように、マスク40への光軸を一定に維持している。
As shown in FIG. 1, the illumination
図1及び図5に示される如く、発光ダイオードLDから照射される光(通常は拡散光)は、照射光として、当該照射方向に配設された複数のレンズや、均一な明るさでより広い範囲を照明するためのガラス製のロッドなどからなる照明光学系78を経由し、マスクマークM1を含む領域(図4の照明エリア)をほぼ均一に照明する。
As shown in FIGS. 1 and 5, light (usually diffused light) emitted from the light emitting diode LD is wider as a plurality of lenses arranged in the irradiation direction or with uniform brightness. An area including the mask mark M1 (illumination area in FIG. 4) is illuminated almost uniformly via an illumination
また、本実施の形態では、マスク40と半導体ウェハ18とのギャップ検出の校正を行うための専用の調整用ウェハを使用する。この調整用ウェハは、材質やサイズは、被処理半導体ウェハ18と同じもので、半導体ウェハ18のウェハマークW1、W2、W3に対応する位置に専用の調整用マークWC1、WC2、WC3を備えるものである。この調整用マークWC1(WC2、WC3)は十字状のパターンからなるものである。十字状パターンのうちCCDカメラ54の視野内において、図6で、略垂直方向の第1の線状パターンWC1v(WC2v、WC3v)は半導体ウェハ18のウェハマークW1(W2、W3)に相当するもので、調整用ウェハとマスク40とのXY平面内の位置合わせのために用いられる。第1の線状パターンWC1v(WC2v、WC3v)を用いて、半導体ウェハ18の場合と同じ要領でマスク40に対して調整用ウェハをXY平面内で位置合わせする。本実施の形態では、3箇所の第1の線状パターンWC1v(WC2v、WC3v)がそれぞれ対応するマスクマークM1、M2、M3の仕切り部70及び71のちょうど中央に位置するように調整すると、マスク40と調整用ウェハとが位置合わせされた状態となるように設定されている。なお、この位置合わせ状態で、第1の線状パターンWC1v(WC2v、WC3v)は、設計上、照明光源部52の光軸及びCCDカメラ54の光軸を含む平面に平行となり、したがって、図6に示すとおりマスクマークの仕切り部70及び71にも平行となるように設定されている。
Further, in the present embodiment, a dedicated adjustment wafer for calibrating gap detection between the
十字状パターンのうち第1の線状パターンWC1v(WC2v、WC3v)と直交する第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)がギャップ検出値の校正に用いられる。マスク40と調整用ウェハとが上記のように位置合わせされた状態のときに、第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)がそれぞれ対応するマスクマークM1、M2、M3に対して所定の位置関係となるように設定されている。具体的には、本実施の形態では、マスク40と調整用ウェハとがXY平面内で位置合わせ状態にあるとき、第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)が、第1の貫通孔60、第2の貫通孔62、及び第4の貫通孔66内に位置し、かつ、マスク40の面に垂直な方向から見た場合の、仕切り部72との中心間距離(所定距離L)が、マスク40の上面と半導体ウェハ18の上面とのギャップの設定値gとの間にg=L・tanαなる関係を満たすように設定している(図7参照)。本実施の形態ではギャップの設定値gを50μm、αを30度と設定しており、したがって、Lはおよそ86.603μmとしている。このような条件では、CCDカメラ54の方向から見た場合での第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)と仕切り部72との距離(中心間距離)が100μmのとき、マスク40の上面と調整用ウェハ上面とのギャップは、設定値である50μmとなる。なお、調整用マークWC1(WC2、WC3)はすべてのパターン領域18Aに対応して設けるようにしてもよく、1箇所あるいは一部のパターン領域18Aに対応して設けるようにしてもよい。以下に、本実施の形態におけるギャップ検出値の校正作業の手順及び作用を説明する。
Of the cross-shaped patterns, the second linear pattern WC1h (WC2h, WC3h) orthogonal to the first linear pattern WC1v (WC2v, WC3v) is used for calibration of the gap detection value. When the
(調整用ウェハの位置決め)
まず、露光やイオン注入を施す半導体ウェハ18の場合と同様に、調整用ウェハをウェハチャック36に保持し、X軸方向駆動装置29及び図示しないY軸方向駆動装置により調整用マークWC1、WC2、WC3がCCDカメラ54の視野内に位置するように調整用ウェハを粗位置決めする。
(Positioning of adjustment wafer)
First, as in the case of the
次いで、やはり半導体ウェハ18の場合と同様に調整用ウェハのXY平面内の位置合わせを行う。すなわち、CCDカメラ54により撮像されるマスクマークM1(M2、M3)及び対応する調整用マークW1(W2、W3)の画像データを取込み、その結果に基づき、3箇所の第1の線状パターンWC1v(WC2v、WC3v)がいずれも、図6に示すように、仕切り部70及び71のちょうど中央に位置するように6自由度微動機構によりウェハチャック36の位置調整を行う。このように位置調整された状態において、マスク40の面に垂直な方向から見た場合の、仕切り部72と第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)との距離(中心間距離)が、本実施の形態では図7に示すように前記所定距離Lである86.603μmとなる。
Next, as in the case of the
(画素分解能の算出)
CCDカメラ54を構成する画素分解能を予め求めておく。具体的には、6自由度微動機構により、Z軸方向にウェハチャック36を所定量、例えば1μm、遠ざけた(あるいは近づけた)場合にCCDカメラ54の視野において第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)が図6で上下方向に何画素分移動したかを調べる。これにより、CCDカメラ54の方向から見た場合の1画素当りの距離が求められる。前提として、6自由度微動機構によるZ軸方向移動量が正確であることが保証されている必要がある。一例として、Z軸方向のアクチュエータとしてピエゾアクチュエ一夕を使用している場合に、ピエゾアクチュエ一タの伸縮量(=実際のウェハチャック36のZ軸方向移動量)を、例えば高分解能の歪ゲージにより検出し、その測定値により保証する方法が挙げられる。
(Calculation of pixel resolution)
The pixel resolution constituting the
(ギャップ検出値の校正)
画素分解能が求められれば、CCDカメラ54の方向から見た場合の仕切り部72と第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)との正確な距離がわかる。例えば、本実施の形態では、CCDカメラ54及び照明光源部52の取り付け角度αが30度であるから、図7に示すとおり、CCDカメラの方向から見た揚合の仕切り部72と第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)との距離が100μmである場合、マスク40の上面と調整用ウェハの上面との距離は設定値である50μmとなる。このときのCCDカメラ54の方向から見た場合の影Sの長さ(図4のG)は、前記のとおり、取り付け角αが30度であれば、マスク40の上面と半導体ウェハ18とのギャップの設定値gと等しいはずである。したがって、6自由度微動機構により、CCDカメラ54の方向から見た場合の仕切り部72と第2の線状パターンWC1h(WC2h、WC3h)との距離が100μmとなるようにウェハチャック36のZ軸方向位置を調整し、このときの、画像データから求められる影Sの長さが50μmであれば、影Sを利用したギャップ測定値が正確であることになる。画像データから求められる影Sの長さが50μmに一致しない場合は、このときのギャップgの真値は50μmとしてこれを基準として校正する。上記のようにギャップgの検出値の校正を行うようにしたので、校正のために例えば静電容量型変位計等専用の測定器やこれを設置するための余計なスペースを必要としない。また、半導体ウェハ18の代わりに専用の調整用ウェハを半導体ウェハ18の場合と全く同様にウェハチャック36に保持させるだけで校正が可能なので、校正の際にも装置全体の真空状態を維持すること;ができる。したがって、必要な場合にいつでも容易に校正を行うことができる。
(Calibration of gap detection value)
If the pixel resolution is obtained, the exact distance between the
以下に、本実施の形態の位置決め装置10の作用を説明する。
Below, the effect | action of the
(半導体ウェハ18の位置決め)
試料としての半導体ウェハ18に露光やイオン注入などの処理を施す際は、塵埃を嫌うなどのため、真空中での作業が多い。このため、本実施の形態の位置決め装置10も真空中での作業を前提としている。
(Positioning of semiconductor wafer 18)
When the
まず、半導体ウェハ18をウェハチャック36により保持した状態でワークステージ34に載置される。ワークステージ34は、第1のスライダ26をX軸方向へ移動し、第2のスライダ30をY軸方向へ移動することで、半導体ウェハ18の平面的な位置決めを行う。
First, the
次に、ウェハチャック36自体が6自由度で微調整が可能であるため、半導体ウェハ18は、精度よく位置決めが可能となる。
Next, since the
半導体ウェハ18への処理を施す場合、マスク40を必要とする。このため、ワークステージ34よりも上方には、マスクチャック38が、当該ワークステージ34に対向配置されている。
When processing the
このマスクチャック38にマスク40を保持することで、半導体ウェハ18に対してマスク40を施すことができる。
The
マスクチャック38は、マスクθ軸ベース42に支持されており、θ軸方向の調整が可能であり、マスクZ軸方向移動機構44に支持されているため、Z軸方向へマスク40を移動させることができる。
Since the
さらに、マスクZ軸方向移動機構44は、マスク用X−Yテーブル46に支持されているため、マスク40は、X−Y軸方向への調整が可能である。
Further, since the mask Z-axis
すなわち、マスク40は、X−Y−Z−θの各軸方向へ調整が可能であり、これらを用いて予め前記のグローバルアライメントが行われた状態となっている。
That is, the
(半導体ウェハ18とマスク40との微調整)
図6に示される如く、アライメントユニット50によってマスクマークM1(M2、M3)及びウェハマークW1(W2、W3)の撮像データを得て、その撮像データを画像処理すると、マスクマークM1(M2、M3)のうち第1の貫通孔60内にウェハマークW1(W2、W3)の十字パターンの中心部の画像が写し出され、この画像の影の長さGを基にウェハマークW1(W2、W3)とマスクマークM1(M2、M3)とのギャップ(間隔)gを算出するとともにウェハマークW1(W2、W3)のマスクマークM1(M2、M3)に対する横方向のずれ量を算出する。
(Fine adjustment between the
As shown in FIG. 6, when the imaging data of the mask mark M1 (M2, M3) and the wafer mark W1 (W2, W3) is obtained by the
各測定結果に基づいて6自由度微動機構により、ウェハチャック36の位置を微調整し、マスク40と半導体ウェハ18とのXY平面内の位置合わせとともに半導体ウェハ18とマスク40間の距離を均等な所定値にし、(ギャップ調整)半導体ウェハ18とマスク40のパターン位置を正確に合わせる。このとき、事前に上記のような校正作業を経ており(必要に応じ補正を加え)影Sの長さの測定値から正確なギャップを求められるようにしていることで、半導体ウェハ18とマスク40とのギャップgの絶対位置精度の向上を図ることができる。
Based on each measurement result, the position of the
この後、露光装置を作動させて(感光材料を塗布した)半導体ウェハ18に露光潜像を形成する。ステップ送り、上記のこのような位置合わせ、及び露光を半導体ウェハ18上の全てのパターン領域18Aについて行った後に半導体ウェハ18は露光装置から搬出され、現像、エッチングなどを行って半導体ウェハ18に所望のパターンを形成する。イオン注入の場合にも、同様のプロセスによって半導体ウェハ18とマスク40間のアライメント調整を行うことができる。
Thereafter, the exposure apparatus is operated to form an exposure latent image on the semiconductor wafer 18 (coated with a photosensitive material). After the step feed, the above alignment, and exposure are performed on all the
本実施例によれば、CCDカメラ54の角度を30度としたときに、調整用ウェハの位置合わせを行いマスクマークM1(M2、M3)とウェハマークW1(W2、W3)との位置関係(両者の間隔)を86.603μmにして、画像上で、マスクマークM1(M2、M3)とウェハマークW1(M2、M3)の間隔が100μmになるようにした状態で影Sの長さに基づいて得られるギャップ検査値を校正するようにしたため、半導体ウェハ18のウェハ面18aとマスク40のマスク面40aとのギャップgを設定値=50μmに維持することができ、半導体ウェハ18とマスク40とのギャップgの絶対位置精度の向上に寄与することができる。この結果、イオン注入装置においては、半導体ウェハ18のチップ内ギャップgが均一となり、ギャップばらつきに起因する注入位置歪みを低減することができる。さらに、ギャップgをより小さくすることが可能となり、ビームばらつきに起因する注入位置歪みを低減することができる。
According to the present embodiment, when the angle of the
また、本実施例によれば、半導体ウェハ18とマスク40との衝突事故が無くなるので、不良品の発生を低減できるとともに、衝突に伴うマスク40の破損を防止することができる。
Further, according to the present embodiment, since the collision accident between the
さらに、客先のスケール(ステップ精度)基準でギャップを校正することができる。また、アライメントシステムを利用しているので、特別なセンサを用いる必要が無くなる。 Furthermore, the gap can be calibrated on the basis of the customer's scale (step accuracy). Further, since the alignment system is used, it is not necessary to use a special sensor.
なお、上記実施の形態では、マスクマークM1(M2、M3)の仕切り部72をマスクマ一クの基準位置として、これと第2の線状パターンWC1h(WCh2、WCh3)とを、上記のようなマスク40の上面と半導体ウェハ18の上面とのギャップ検出値の校正のために用いているが、これに限定されるものではない。例えば、これに代えて、貫通孔60の上辺を基準位置とし、これと第2の線状パターンWC1h(WCh2、WCh3)とを、マスク40の上面と半導体ウェハ18の上面とのギャップ検出値の校正のために用いてもよい。
In the above embodiment, the
また、調整用ウェハのWC1h(WCh2、WCh3)を十字状パターンとしたが、これに限定されず、調整用パターンが、半導体ウェハ18のウェハマークW1(W2、W3)に対応する位置に設けられ、マスクとのXY平面内の位置合わせが可能なパターンで、かつ、マスクマークの基準位置との距離に基づいて上記のような校正を行うための基準として使用可能なパターンであれば、これに限定されない。
Further, the WC1h (WCh2, WCh3) of the adjustment wafer is a cross-shaped pattern, but is not limited to this, and the adjustment pattern is provided at a position corresponding to the wafer mark W1 (W2, W3) of the
さらに、上記実施の形態では、CCDカメラ及び照明用光源の取り付け角αを30度としたが、これに限られない。 Furthermore, in the above embodiment, the mounting angle α of the CCD camera and the illumination light source is set to 30 degrees, but is not limited thereto.
W1乃至W3 ウェハマーク
WC1乃至WC3 調整用マーク
WC1v乃至WC3v 第1の線状パターン
WC1h乃至WC3h 第2の線状パターン
M1乃至M3 マスクマーク
LD 発光ダイオード
10 半導体位置決め装置
12 定盤
14 支柱
16 天板
16A 開口部
18 半導体ウェハ
20 移動ステージ部
22 作業ステージ部
24 ベース
26 第1のスライダ
28 X軸方向摺動装置
30 第2のスライダ
32 Y軸方向摺動装置
34 ワークステージ
36 ウェハチャック
38 マスクチャック
40 マスク
40A 周縁部
40B メンブレン部
40C マスクパターン部
40D 切欠部
40E グローバルアライメントマーク
42 マスクθ軸ベース
44 マスクZ軸方向移動機構
46 マスク用X−Yテーブル
50 アライメントユニット
52 照明光源部
54 CCDカメラ
54A 視野領域
60 第1の貫通孔(主貫通孔)
62 第2の貫通孔(副貫通孔)
64 第3の貫通孔(副貫通孔)
66 第4の貫通孔(副貫通孔)
70 仕切り部(第1の仕切り部)
72 仕切り部(第2の仕切り部)
74 カメラ用XーYテーブル(撮像素子用テーブル)
76 筐体
78 照明光学系
80 集光レンズ
W1 to W3 Wafer mark WC1 to WC3 Adjustment mark WC1v to WC3v First linear pattern WC1h to WC3h Second linear pattern M1 to M3 Mask mark LD
62 Second through hole (sub through hole)
64 Third through hole (sub through hole)
66 Fourth through hole (sub through hole)
70 partition (first partition)
72 Partition (second partition)
74 XY table for camera (table for image sensor)
76
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006124285A JP2007299805A (en) | 2006-04-27 | 2006-04-27 | Calibration method of detected gap value |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006124285A JP2007299805A (en) | 2006-04-27 | 2006-04-27 | Calibration method of detected gap value |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007299805A true JP2007299805A (en) | 2007-11-15 |
Family
ID=38769084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006124285A Pending JP2007299805A (en) | 2006-04-27 | 2006-04-27 | Calibration method of detected gap value |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007299805A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102706302A (en) * | 2011-07-04 | 2012-10-03 | 东莞市卓安精机自动化设备有限公司 | Automatic detecting device for printing steel mesh |
WO2013137358A1 (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | 株式会社ブイ・テクノロジー | Mask for calibration and method for calibration |
CN112705387A (en) * | 2020-12-23 | 2021-04-27 | 神华铁路装备有限责任公司 | Stripping attachment system and stripping attachment method |
-
2006
- 2006-04-27 JP JP2006124285A patent/JP2007299805A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102706302A (en) * | 2011-07-04 | 2012-10-03 | 东莞市卓安精机自动化设备有限公司 | Automatic detecting device for printing steel mesh |
WO2013137358A1 (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | 株式会社ブイ・テクノロジー | Mask for calibration and method for calibration |
CN104169802A (en) * | 2012-03-15 | 2014-11-26 | 株式会社V技术 | Mask for calibration and method for calibration |
CN104169802B (en) * | 2012-03-15 | 2016-02-03 | 株式会社V技术 | Correction mask and bearing calibration |
CN112705387A (en) * | 2020-12-23 | 2021-04-27 | 神华铁路装备有限责任公司 | Stripping attachment system and stripping attachment method |
CN112705387B (en) * | 2020-12-23 | 2022-05-24 | 神华铁路装备有限责任公司 | Stripping die attaching system and stripping die attaching method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100240371B1 (en) | Surface position detecting method and apparatus and scanning exposure method and apparatus | |
KR100471524B1 (en) | Exposure method | |
JP5112650B2 (en) | Method and system for determining drift of the position of a light beam relative to a chuck | |
TW201530264A (en) | Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method | |
KR20020077515A (en) | Position measuring apparatus and aligner | |
US7528937B1 (en) | Dual-sided substrate measurement apparatus and methods | |
KR20080096433A (en) | Exposure apparatus and device manufacturing method | |
JP2006005197A (en) | Aligner | |
JP2007299805A (en) | Calibration method of detected gap value | |
JPH09223650A (en) | Aligner | |
JP2015018904A (en) | Mark detection method and device, and exposure method and device | |
JP2007305696A (en) | Accuracy measuring method of positioning apparatus | |
US8149383B2 (en) | Method for determining the systematic error in the measurement of positions of edges of structures on a substrate resulting from the substrate topology | |
JP2012133122A (en) | Proximity exposing device and gap measuring method therefor | |
JP2006100590A (en) | Proximity aligner | |
JP2006093604A (en) | Proximity exposure apparatus | |
JP2015023233A (en) | Mark detection method and device, and exposure method and device | |
JP3639231B2 (en) | Alignment apparatus and alignment method | |
JP2005197338A (en) | Aligning method and treatment equipment | |
JP2015207645A (en) | Detection method and device and exposure method and apparatus | |
JP4487688B2 (en) | Step-type proximity exposure system | |
JP2014236163A (en) | Focusing method, focusing device, exposure method, and method for manufacturing device | |
JPH09199573A (en) | Positioning stage apparatus and aligner using the same | |
JP2009177166A (en) | Inspection device | |
JP2006120777A (en) | Wafer-imaging apparatus |