JP2007305696A

JP2007305696A - Accuracy measuring method of positioning apparatus

Info

Publication number: JP2007305696A
Application number: JP2006130813A
Authority: JP
Inventors: Tei Goto; 禎後藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-11-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize highly accurate positioning of a movable table for moving a semiconductor wafer by utilizing an alignment mark formed on a semiconductor wafer. <P>SOLUTION: A work stage 34 is positioned with higher accuracy through correction as required by obtaining information about global alignment error and step feed error, on the basis of the result of detection in change of position of the lines L1 and L2 with an alignment unit 50, when a first slider 26 is moved in the X-axis direction under the condition that a wafer 18A for adjustment under the global alignment state using the marks D, E for adjustment of global alignment is held with a wafer chuck 36, and when a second slider 30 is moved in the Y-axis direction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウェハ上に形成されたアライメントマークに光を照射してその反射光を入射してアライメントマークを撮像し、当該撮像による撮像データを画像処理して、アライメントマークを算出し、この算出結果を基に半導体ウェハ搬送用移動テーブルの位置を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 on an alignment mark formed on a semiconductor wafer, enters the reflected light to image the alignment mark, performs image processing on imaging data obtained by the imaging, calculates an alignment mark, The present invention relates to a positioning device for controlling the position of a semiconductor wafer transfer table based on a calculation result.

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施し、作業するようになっている。 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, an ion implantation apparatus, and the like, a semiconductor wafer which is a positioning object is subjected to a mask having a predetermined pattern for each section (one chip).

このような場合、従来、半導体ウェハを搬送するために真空チャンバ内に配置されたウェハテーブルにミラーをセットし、真空チャンバ外にはレーザー干渉計などを配置し、レーザー干渉計でウェハテーブルの直角度や位置決め精度を測定したり、直角定規とダイヤルゲージを用いてウェハテーブルの直角度を測定したりする方法が採用されていた。 In such a case, conventionally, a mirror is set on a wafer table arranged in a vacuum chamber to transport a semiconductor wafer, a laser interferometer or the like is arranged outside the vacuum chamber, and the wafer interferometer is directly connected to the wafer table. A method of measuring the angle and positioning accuracy, or measuring the perpendicularity of the wafer table using a right angle ruler and a dial gauge has been adopted.

ウェハテーブルの直角度や位置決め精度を測定するのに、レーザー干渉計などを用いる方法では、装置によっては、ミラーや直角定規を真空チャンバ内に設置できないことがある。また、カメラテーブルをウェハテーブルの移動に合わせることが困難な場合もある。 In a method using a laser interferometer or the like to measure the perpendicularity and positioning accuracy of the wafer table, a mirror and a right angle ruler may not be installed in the vacuum chamber depending on the apparatus. Further, it may be difficult to adjust the camera table to the movement of the wafer table.

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、調整用ウェハに形成された調整用マークを利用して、半導体ウェハを移動させるための移動テーブルを高精度に位置決めすることにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a high-precision moving table for moving a semiconductor wafer by using an adjustment mark formed on the adjustment wafer. There is in positioning.

前記目的を達成するために、本発明は、半導体ウェハを搭載して二次元方向に移動する移動テーブルと、前記半導体ウェハのファインアライメントマークに向け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のファインアライメントマー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前記ファインアライメント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アライメントマークの二次元座標系における位置を算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果を基に前記移動テーブルの位置を制御する位置制御手段と、を備えてなる位置決め装置の精度測定方法において、前記半導体ウェハと同サイズで、表面に直線状のパターンが所定間隔毎に設けられた調整用ウェハを前記移動テーブルにより移動させ前記撮像手段により、前記調整用ウェハの各直線状パターンを撮像しその結果に基づき、前記位置決め装置の精度を測定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a moving table on which a semiconductor wafer is mounted and moved in a two-dimensional direction, illumination means for irradiating light toward a fine alignment mark on the semiconductor wafer, and the illumination means. Imaging means for imaging the fine alignment mark formed on the semiconductor wafer by incident reflected light of the light irradiated on the fine alignment mark of the semiconductor wafer, and image processing of imaging data by the imaging means Then, an accuracy measurement of a positioning apparatus comprising: a calculation unit that calculates a position of the alignment mark in a two-dimensional coordinate system; and a position control unit that controls the position of the moving table based on a calculation result of the calculation unit. In the method, the same size as the semiconductor wafer and a linear pattern on the surface are provided at predetermined intervals. By the image pickup means use wafer is moved by the moving table, on the basis of the respective linear patterns of the adjustment wafer and the imaging result, and measuring the accuracy of the positioning device.

上記構成によれば、調整用ウェハの各直線状パターンを基準として前記撮像手段を用いて位置決め装置の精度測定が行えるようにしたため、半導体ウェハを収納する容器（真空チャンバ）内に測定器具を配置することなく、移動テーブルの位置決め精度を求めその結果に基づき位置決め装置の調整を行うことにより、位置決め精度を高めることができる。また、装置を組み付けた後でも、移動テーブルの位置決め精度を測定することもできる。 According to the above configuration, since the accuracy of the positioning device can be measured using the imaging means with reference to each linear pattern of the adjustment wafer, the measuring instrument is arranged in the container (vacuum chamber) for storing the semiconductor wafer. The positioning accuracy can be increased by obtaining the positioning accuracy of the moving table without adjusting the position and adjusting the positioning device based on the result. Further, the positioning accuracy of the moving table can be measured even after the apparatus is assembled.

また、本発明においては、記アライメントマークは、グローバルアライメント調整用マークと、前記グローバルアライメント調整用マークよりも位置決め精度の高いファインアライメントマークと、フォーカス調整用マークを含んで構成することができる。さらに、前記ファインアライメントマークは、形状の相異なる複数のマークで構成され、前記複数のファインアライメントマークは、前記半導体ウェハのうち前記撮像手段の撮像領域の周囲に分散して配置されてなる構成とすることができる。 In the present invention, the alignment mark can include a global alignment adjustment mark, a fine alignment mark with higher positioning accuracy than the global alignment adjustment mark, and a focus adjustment mark. Further, the fine alignment mark is composed of a plurality of marks having different shapes, and the plurality of fine alignment marks are arranged in a distributed manner around the imaging region of the imaging means in the semiconductor wafer. can do.

本発明によれば、半導体ウェハを収納する容器（真空チャンバ）内に測定器具を配置することなく、移動テーブルの位置決め精度を高めることができる。また、装置を組み付けた後でも、移動テーブルの位置決め精度を測定することもできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positioning accuracy of a moving table can be improved, without arrange | positioning a measuring instrument in the container (vacuum chamber) which accommodates a semiconductor wafer. Further, the positioning accuracy of the moving table can be measured even after the apparatus is assembled.

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。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。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。また、本実施の形態の半導体ウェハは、およそ３０ｍｍ×３０ｍｍのパターンの領域がマトリクス状に配されてなるものとする。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。 FIG. 1 shows a semiconductor positioning device (hereinafter simply referred to as a positioning device) 10 according to the present embodiment. In the positioning device 10, a support column 14 is erected with respect to the surface plate 12, and a top plate 16 is attached to the upper end of the support column 14 to constitute a housing of the positioning device 10. The positioning device 10 serves to position the semiconductor wafer 18 with respect to the semiconductor wafer 18. In addition, the semiconductor wafer according to the present embodiment is assumed to have a pattern area of approximately 30 mm × 30 mm arranged in a matrix. A workpiece positioning stage unit 20 and a mask stage unit 22 are installed on the surface plate 12 of the positioning apparatus 10.

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。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。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。 The workpiece positioning stage unit 20 includes a base 24, an X-axis direction sliding device 28 provided on the base 24 and supporting the first slider 26 so as to be slidable in the X-axis direction, and the first slider 26 as the X-axis. And an X-axis direction driving device 29 for driving in the direction. A second slider 30 is provided on the first slider 26, and the second slider 30 is supported by a Y-axis direction sliding device 32 so as to be slidable in the Y-axis direction. Driven in the Y-axis direction by an axial drive device. Further, the second slider 30 supports a work stage 34 as a sample base such as the semiconductor wafer 18 positioned in the X-axis direction and the Y-axis direction. A wafer chuck 36 that holds the semiconductor wafer 18 is attached to the work stage 34.

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、ワークステージ３４に設けられ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（位置制御手段）を有している。
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。 The semiconductor wafer 18 is fixed while being supported by the wafer chuck 36. The wafer chuck 36 is a mechanism (position control means) that can finely adjust the six degrees of freedom (the X, Y, and Z axis directions and rotation around each axis) of the semiconductor wafer 18 that is provided on the work stage 34 and is chucked. have.
With the workpiece positioning stage unit 20 having the above-described configuration, the wafer chuck 36 can perform step feed in the XY plane and fine position and posture adjustment with six degrees of freedom.

すなわち、ワーク位置決めステージ部２０は、ワークステージ３４を二次元方向（Ｘ、Ｙ方向）にステップ送り移動させる手段として、第１のスライダ２６、Ｘ軸方向摺動装置２８、Ｘ軸方向駆動装置２９、第２のスライダ３０、Ｙ軸方向摺動装置３２およびＹ軸方向駆動装置を備えるとともに、ウェハチャック３６の６自由度での微調整を行う位置制御手段を備えて構成されている。 That is, the workpiece positioning stage unit 20 is a first slider 26, an X-axis direction sliding device 28, and an X-axis direction driving device 29 as means for moving the work stage 34 stepwise in the two-dimensional direction (X, Y direction). The second slider 30, the Y-axis direction sliding device 32, and the Y-axis direction driving device are provided, and a position control means for finely adjusting the wafer chuck 36 with six degrees of freedom is configured.

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軸方向の（ＸＹ平面内の回転方向）の調整が可能となっている。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。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。 Above the work stage 34, a mask chuck 38 that constitutes a part of the mask stage unit 22 is disposed opposite to the second stage 30. The mask chuck 38 holds the mask 40 on the surface facing the wafer chuck 36. The mask chuck 38 is supported by the mask θ-axis base 42 and can be adjusted in the θ-axis direction (rotation direction in the XY plane). The mask θ-axis base 42 is supported by the mask Z-axis direction moving mechanism 44. Further, the mask Z-axis direction moving mechanism 44 is supported by the mask XY table 46. The mask XY table 46 has the same configuration as that of the workpiece positioning stage unit 20, and thus the description of the configuration is omitted. With this mask stage portion 22, the mask 40 can be adjusted in the respective axial directions of XYZ-θ.

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に設けたファインアライメントマーク（図５参照）などを検出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、それぞれのファインアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃ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。また、本実施の形態では、アライメントユニット５０は位置決め装置１０の位置決め精度の測定の際にも利用される。 The top plate 16 constituting the casing of the positioning device 10 is provided with an opening 16A at the center (around the reference axis on which the semiconductor wafer 18 is positioned). An alignment unit 50 for detecting fine alignment marks (see FIG. 5) provided on the semiconductor wafer 18 is attached to the top plate 16. Although only one set is shown in FIG. 1, three sets of alignment units 50 are arranged corresponding to the fine alignment marks A, B, and C, one set each. In the present embodiment, the alignment unit 50 is also used for measuring the positioning accuracy of the positioning device 10.

また、天板１６上の開口部１６Ａとは離間した位置にはグローバルアライメントを行うための図示しないグローバルアライメントカメラが２台設けられている。これらを用いて、それぞれ検出用マークを備えてなる半導体ウェハ１８及びマスク４０のマーク検出が別々に行われる。検出結果に基づき、半導体ウェハ１８の場合は前記位置決め制御手段により、マスク４０の場合はＸ−Ｙテーブル４６及びマスクθ軸ベース４２のθ軸方向調整機構により、グローバルアライメントが行われる。本実施の形態では、位置決め装置１０の精度測定等を行うために専用の調整用ウェハを使用する。図２にはこの調整用ウェハ１８Ａを示す。なお、調整用ウェハ１８Ａの材質や寸法は被処理ウェハである半導体ウェハ１８と同じである。但し、調整用ウェハ１８Ａの表面には位置決め装置１０の精度測定等のための基準として使用するパターンが形成されている。これらのパターンは図示しない高精度描画機により作成されたもので、後述のような、各種測定を行うのに十分な精度で描かれたものである。以下、具体的に調整用ウェハ１８Ａのパターンについて説明する。 In addition, two global alignment cameras (not shown) for performing global alignment are provided at positions apart from the opening 16A on the top plate 16. Using these, mark detection is separately performed on the semiconductor wafer 18 and the mask 40 each having a detection mark. Based on the detection result, global alignment is performed by the positioning control means in the case of the semiconductor wafer 18 and by the θ-axis direction adjusting mechanism of the XY table 46 and the mask θ-axis base 42 in the case of the mask 40. In the present embodiment, a dedicated adjustment wafer is used to measure the accuracy of the positioning device 10 and the like. FIG. 2 shows this adjustment wafer 18A. The material and dimensions of the adjustment wafer 18A are the same as those of the semiconductor wafer 18 that is the wafer to be processed. However, a pattern used as a reference for the accuracy measurement of the positioning device 10 is formed on the surface of the adjustment wafer 18A. These patterns are created by a high-precision drawing machine (not shown) and are drawn with sufficient accuracy to perform various measurements as described later. Hereinafter, the pattern of the adjustment wafer 18A will be specifically described.

調整用ウェハ１８Ａの表面には、例えば、６０ｍｍ×６０ｍｍ程度の単位となる同一のパターン領域１８ａ〜１８ｅが形成されている。各パターン領域１８ａ〜１８ｅには、ラインＬ１がＸ軸方向（水平方向）に１５ｍｍピッチで形成され、ラインＬ２がＹ軸方向（鉛直方向）に１５ｍｍピッチで形成され、各ラインＬ１、Ｌ２の交点を結ぶ斜め方向のラインＬ３が等ピッチで形成されているとともに、３個のファインアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃ、２個のグローバルアライメント調整マークＤ、Ｅと８組のフォーカス調整用マークＦ、Ｇ、Ｈがシリコン酸化膜によって形成されている。各ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３のうち、それぞれ、１本ずつは調整用ウェハ１８Ａの中心(パターン１８ｃの中心Ｏ)を通るように設定されている。調整用ウェハ１８Ａの中心を通るラインＬ１を挟む最寄の２本のラインＬ１、及び、調整用ウェハ１８Ａの中心を通るラインＬ２を挟む最寄の２本のラインＬ２は、向きを合わせて重ねたときに、それぞれ半導体ウェハ１８上の各パターン領域の境界線と一致するように設定されており、したがって、これらを基準に１本置き(３０ｍｍピッチ)のラインＬ１、Ｌ２も同様となる。 On the surface of the adjustment wafer 18A, for example, the same pattern regions 18a to 18e which are units of about 60 mm × 60 mm are formed. In each pattern area 18a-18e, lines L1 are formed at a pitch of 15 mm in the X-axis direction (horizontal direction), lines L2 are formed at a pitch of 15 mm in the Y-axis direction (vertical direction), and the intersections of the lines L1, L2 Are formed at an equal pitch, and three fine alignment marks A, B, C, two global alignment adjustment marks D, E and eight sets of focus adjustment marks F, G , H are formed of a silicon oxide film. One of the lines L1, L2, and L3 is set so as to pass through the center of the adjustment wafer 18A (the center O of the pattern 18c). The two nearest lines L1 that sandwich the line L1 that passes through the center of the adjustment wafer 18A and the two nearest lines L2 that sandwich the line L2 that passes through the center of the adjustment wafer 18A are overlapped in the same direction. Are set so as to coincide with the boundary lines of the respective pattern regions on the semiconductor wafer 18, and therefore, the lines L1 and L2 every other line (30 mm pitch) are the same on the basis of these.

２個のグローバルアライメント調整マークＤ、Ｅは、図３に示すように、２ｍｍ×２ｍｍ程度の領域に形成されて複数の四角形のマークなどで構成され、Ｙ軸方向に沿って４０ｍｍピッチで形成されている。ファインアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃは、図４に示すように、各パターン領域１８ａ〜１８ｅの中心（注入中心）Ｏから一定の距離の部位であって、ファインアライメントマークＡは、中心Ｏを通るラインＬ２と重なり、かつ、中心Ｏに対して１５ｍｍ離間したラインＬ１と交差し、ファインアライメントマークＢは、中心Ｏを通るラインＬ１と重なり、かつ、中心Ｏに対して１５ｍｍ離間したラインＬ２と交差し、ファインアライメントマークＣは中心Ｏを通るラインＬ３と重なり、かつ中心Ｏに対して１５ｍｍ離間したラインＬ１、Ｌ２、が互いに交差する点でこれらと交差するように形成されている。 As shown in FIG. 3, the two global alignment adjustment marks D and E are formed in a region of about 2 mm × 2 mm and are composed of a plurality of square marks or the like, and are formed at a pitch of 40 mm along the Y-axis direction. ing. As shown in FIG. 4, the fine alignment marks A, B, and C are portions at a fixed distance from the centers (implantation centers) O of the pattern regions 18 a to 18 e, and the fine alignment marks A pass through the center O. The fine alignment mark B overlaps the line L1 that overlaps the line L2 and is 15 mm away from the center O, and the fine alignment mark B overlaps the line L1 that passes through the center O and 15 mm away from the center O. The fine alignment mark C overlaps with the line L3 passing through the center O, and is formed so as to intersect with the lines L1 and L2 separated from each other by 15 mm with respect to the center O.

これらファインアライメントマークＡ，Ｂ，Ｃは、半導体ウェハ18のファインアライメントマークＡ'、Ｂ‘、Ｃ'と対応するように設けられている。すなわち、ファインアライメントマークＡと交差するラインＬ１、ファインアライメントマークＢと交差するラインＬ２、及びファインアライメントマークＬ３と交差するラインＬ１、Ｌ２で囲まれる正方形の領域の中心に半導体ウェハ１８のひとつのパターン領域の中心が一致し、かっ、向きが合うように重ねた場合に、ファインアライメントマークＡとＡ'、ＢとＢ’、ＣとＣ'がそれぞれちょうど重なるように設定されている。図５(a)〜(c)に半導体ウェハ１８のファインアライメントマークＡ'、Ｂ‘、Ｃ'を示す。 These fine alignment marks A, B, and C are provided so as to correspond to the fine alignment marks A ′, B ′, and C ′ of the semiconductor wafer 18. That is, one pattern of the semiconductor wafer 18 is formed at the center of a square region surrounded by the line L1 intersecting with the fine alignment mark A, the line L2 intersecting with the fine alignment mark B, and the lines L1 and L2 intersecting with the fine alignment mark L3. The fine alignment marks A and A ′, B and B ′, and C and C ′ are set so as to overlap each other when the centers of the regions coincide with each other and are superposed so as to be in the same direction. 5A to 5C show fine alignment marks A ′, B ′, and C ′ of the semiconductor wafer 18.

ファインアライメントマークＡ'は、図５（ａ）に示すように、基準点Ｏ１を基準に、Ｙ軸方向（鉛直方向）に沿って上下に６０μｍずつ直線状に形成されている。ファインアライメントマークＢ'は、図５（ｂ）に示すように、基準点Ｏ２を基準に、Ｘ軸方向（水平方向）に沿って左右に６０μｍずつ直線状に形成されている。ファインアライメントマークＣ'は、図５（ｃ）に示すように、基準点Ｏ３を基準に、Ｘ軸に対して４５度傾斜した方向に沿って、６０μｍずつ直線状に形成されている。 As shown in FIG. 5A, the fine alignment mark A ′ is linearly formed 60 μm up and down along the Y-axis direction (vertical direction) with reference to the reference point O1. As shown in FIG. 5B, the fine alignment mark B ′ is linearly formed 60 μm left and right along the X-axis direction (horizontal direction) with reference to the reference point O2. As shown in FIG. 5C, the fine alignment mark C ′ is linearly formed by 60 μm along a direction inclined by 45 degrees with respect to the X axis with respect to the reference point O3.

さらに、調整用ウェハ１８ＡのファインアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃには、図６に示すように、ＣＣＤカメラ５４をＸＹ方向に移動させるためのカメラ用Ｘ−Ｙテーブル７４の位置決め精度を規定するための補助ファインアライメントマークＡ１（Ｂ１、Ｃ１）が０．１μｍピッチで形成されている。 Further, as shown in FIG. 6, fine alignment marks A, B, and C on the adjustment wafer 18A are used to define the positioning accuracy of the camera XY table 74 for moving the CCD camera 54 in the XY direction. The auxiliary fine alignment marks A1 (B1, C1) are formed at a pitch of 0.1 μm.

一方、フォーカス用アライメントマークＦ、Ｇ、Ｈは、各パターン領域１８ａ〜１８ｅのうちラインＬ１とラインＬ２で囲まれた格子状の領域（１５ｍｍ×１５ｍｍ）内に形成されている。フォーカス用アライメントマークＦは、図７に示すように、格子状の領域（１５ｍｍ×１５ｍｍ）のうち５ｍｍ×５ｍｍ程度の領域に５μｍ幅の長方形パターンが５個Ｙ軸方向に沿って形成されたマークとして構成され、フォーカス用アライメントマークＧは、格子状の領域（１５ｍｍ×１５ｍｍ）のうち５ｍｍ×５ｍｍ程度の領域に５μｍ幅の長方形パターンが５個Ｘ軸方向に沿って形成されたマークとして構成され、フォーカス用アライメントマークＨは、格子状の領域（１５ｍｍ×１５ｍｍ）のうち５ｍｍ×５ｍｍ程度の領域に５μｍ幅の台形パターンが６個、Ｙ軸またはＸ軸に対して４５度傾斜した方向に沿って形成されたマークとして構成されている。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、各アライメントマークＡ〜Ｈは観測可能である。 On the other hand, the focus alignment marks F, G, and H are formed in a lattice-shaped region (15 mm × 15 mm) surrounded by the lines L1 and L2 among the pattern regions 18a to 18e. As shown in FIG. 7, the focus alignment mark F is a mark in which five rectangular patterns with a width of 5 μm are formed along the Y-axis direction in a region of about 5 mm × 5 mm in a lattice-shaped region (15 mm × 15 mm). The focus alignment mark G is configured as a mark in which five rectangular patterns each having a width of 5 μm are formed along the X-axis direction in a region of about 5 mm × 5 mm in a lattice-shaped region (15 mm × 15 mm). The alignment mark H for focusing is along a direction inclined by 45 degrees with respect to the Y axis or the X axis, with six trapezoidal patterns each having a width of 5 mm × 5 mm in a grid-like region (15 mm × 15 mm) having a size of about 5 mm × 5 mm. It is comprised as a mark formed in this way. Since the silicon oxide film portion is darker than the surrounding silicon portion and dark, the alignment marks A to H can be observed.

なお、各アライメントマークＡ〜Ｈは、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パターンを突出させるパターンとしてもよい。あるいは逆に各アライメントマークＡ〜Ｈ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。 Each of the alignment marks A to H can be obtained by making the silicon oxide film flush with the surrounding portion or slightly raised, but instead, the pattern of the silicon oxide film on the semiconductor wafer 18 is obtained. It is good also as a pattern which makes it protrude. Alternatively, each alignment mark A to H may be made of silicon and surrounded by a silicon oxide film.

アライメントユニット５０では、後述のように調整用ウェハ１８ＡのラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３や各アライメントマークＡ〜Ｈの検出結果に基づき位置決め補正を実行するデータを生成したりグローバルアライメントで調整の基準位置の調整やＣＣＤカメラ５４の位置調整等を行ったりする。 The alignment unit 50 generates data for performing positioning correction based on the detection results of the lines L1, L2, and L3 of the adjustment wafer 18A and the alignment marks A to H as described later, and sets the reference position for adjustment in global alignment. Adjustment and position adjustment of the CCD camera 54 are performed.

なお、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。 As shown in FIG. 1, the imaging unit 56 on the top plate 16 is supported by a camera XY table 74. The camera XY table 74 has the same configuration as that of the positioning stage unit 20 (see FIG. 1) described above, and a description of the configuration is omitted.

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。３台のアライメントユニット５０は、それぞれの照明光源部５２の光軸及びＣＣＤカメラ５４の光軸を含む平面が、対応するファインアライメントマークの延伸する方向と平行になるような向きに設置されている。すなわち、ファインアライメントマークＡに対応するアライメントユニット５０は照明光源部５２の光軸及びＣＣＤカメラ５４の光軸を含む平面がＹ軸方向と平行になる向きに、ファインアライメントマークＢに対応するアライメントユニット５０は照明光源部５２の光軸及びＣＣＤカメラ５４の光軸を含む平面がＸ軸方向と平行になる向きに、ファインアライメントマークＣに対応するアライメントユニット５０は照明光源部５２の光軸及びＣＣＤカメラ５４の光軸を含む平面がＸ軸方向及びＹ軸方向に対して４５度傾いた向きに、設置されている。 As shown in FIG. 1, the alignment unit 50 includes an illumination light source unit 52 using a light emitting diode (LED) LD as a light source, an imaging optical system 53 including a plurality of lenses, and an imaging unit 56 including a CCD camera 54. Composed. The three alignment units 50 are installed in such a direction that the plane including the optical axis of each illumination light source 52 and the optical axis of the CCD camera 54 is parallel to the extending direction of the corresponding fine alignment mark. . That is, the alignment unit 50 corresponding to the fine alignment mark A corresponds to the fine alignment mark B in a direction in which the plane including the optical axis of the illumination light source 52 and the optical axis of the CCD camera 54 is parallel to the Y-axis direction. The alignment unit 50 corresponding to the fine alignment mark C is arranged so that the plane including the optical axis of the illumination light source 52 and the optical axis of the CCD camera 54 is parallel to the X-axis direction. A plane including the optical axis of the camera 54 is installed in a direction inclined 45 degrees with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction.

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の光軸とを半導体ウェハ１８のファインアライメントマークＡ、グローバルアライメント調整用マークＤ、Ｅやフォーカス用アライメントマークＦ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ファインアライメントマークＡ、グローバルアライメント調整用マークＤ、Ｅやフォーカス用アライメントマークＦ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、ファインアライメントマークＢ、Ｃ、フォーカス用アライメントマークＨ、Ｇ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がファインアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃに対応して、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. The optical axis of the illumination light source unit 52 and the optical axis of the CCD camera 54 of the imaging unit 56 are set to the normal lines of the fine alignment mark A, the global alignment adjustment marks D and E, and the focus alignment mark F on the semiconductor wafer 18. The illumination light emitted from the illumination light source unit 52 is reflected by the fine alignment mark A, the global alignment adjustment marks D and E, and the focus alignment mark F to be CCD camera of the imaging unit 56. 54 incident light. The fine alignment marks B and C and the focus alignment marks H and G have the same configuration as above (that is, a total of three alignment units 50 correspond to the fine alignment marks A, B, and C, and the top plate Therefore, the description of the configuration is omitted.

図１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、各パターン領域１８ａ〜１８ｅを含む領域をほぼ均一に照明する。 As shown in FIG. 1, the light (usually diffused light) emitted from the light emitting diode LD illuminates a wider range with a plurality of lenses arranged in the irradiation direction and uniform brightness. The area including the pattern areas 18a to 18e is illuminated almost uniformly through an illumination optical system 78 made of a glass rod or the like.

以下に、本実施の形態の作用を説明する。調整用ウェハ１８Ａによる位置決め装置１０の評価について説明する。仮にグローバルアライメントが正しく行われ、かつ、ワークステージ３４をステップ送りする手段の位置決め精度が理想的(誤差なし)であるとする。この場合、調整用ウェハ１８Ａを被処理半導体ウェハ１８の場合と同じ要領でウェハチャック３６に保持させてグローバルアライメントを行い、ワークステージ３４を開口部１６Ａと対向する位置に移動させたとき、調整用ウェハ１８ＡのラインＬ１はＸ軸方向に平行となり、ラインＬ２はＹ軸方向と平行になるはずである。さらに、例えば、ファインアライメントマークＡを撮像するＣＣＤカメラ５４の視野内にラインＬ１が位置する状態で、ワークステージ３４をＸ軸方向に移動させた場合、移動中、ラインＬ１の上下方向位置は視野内で変化しないはずである。同様に、ファインアライメントマークＢを撮像するＣＣＤカメラ５４の視野内にラインＬ２が位置する状態で、ワークステージ３４をＹ軸方向に移動さ:せた場合、移動中、ラインＬ２の上下方向位置は視野内で変化しないはずである。一方、グローバルアライメントが完全でない場合、または、ワークステージ３４の移動に真直度等の誤差が含まれる場合では、これらのラインの上下方向位置が変動する。 The operation of the present embodiment will be described below. The evaluation of the positioning device 10 using the adjustment wafer 18A will be described. Assume that global alignment is performed correctly and that the positioning accuracy of the means for step-feeding the work stage 34 is ideal (no error). In this case, when the alignment wafer 18A is held on the wafer chuck 36 in the same manner as in the case of the semiconductor wafer 18 to be processed, global alignment is performed, and the work stage 34 is moved to a position facing the opening 16A. The line L1 of the wafer 18A should be parallel to the X axis direction, and the line L2 should be parallel to the Y axis direction. Further, for example, when the work stage 34 is moved in the X-axis direction in a state where the line L1 is located within the field of view of the CCD camera 54 that images the fine alignment mark A, the vertical position of the line L1 is in the field of view during the movement. Should not change within. Similarly, if the work stage 34 is moved in the Y-axis direction while the line L2 is positioned within the field of view of the CCD camera 54 that images the fine alignment mark B, the vertical position of the line L2 during the movement is Should not change within the field of view. On the other hand, when the global alignment is not complete, or when the movement of the work stage 34 includes an error such as straightness, the vertical positions of these lines vary.

また、例えば、ファインアライメントマークＡを撮像するＣＣＤカメラ５４の視野内にＬ２が視野の水平方向中央に位置する状態（図８参照）から、ワークステージ３４をＸ軸方向に１５ｍｍステップ送りした場合、隣接するラインＬ２が視野の水平方向中央に位置する状態となるはずである。水平方向中央に来ない場合は、ステップ送り方向のＸ軸方向送り量が誤差を含んでいることになる。同じ要領で、ラインＬ１を用いて、Ｙ軸方向のステップ送り量の誤差も知ることができる。以上を踏まえ、グローバルアライメントの誤差及びステップ送り誤差の評価を行い、必要に応じて修正を施す。具体的には、例えば、ワークステージ３４をＸ軸方向に移動させてラインＬ１の上下方向位置の変動のデータを得て、その結果から例えば最小二乗法等の利用によりグローバルアライメント誤差(ＸＹ平面内の傾き誤差)、ワークステージ３４のＸ軸方向駆動装置２９による移動時の真直度等の誤差及び１５ｍｍ毎のステップ送り量の誤差を得る。 Further, for example, when the work stage 34 is fed by 15 mm in the X-axis direction from a state where the L2 is positioned in the horizontal center of the visual field in the visual field of the CCD camera 54 that images the fine alignment mark A (see FIG. 8), The adjacent line L2 should be located in the horizontal center of the field of view. If it does not come to the center in the horizontal direction, the X-axis direction feed amount in the step feed direction includes an error. In the same manner, the error in the step feed amount in the Y-axis direction can also be known using the line L1. Based on the above, evaluate global alignment errors and step feed errors, and make corrections as necessary. Specifically, for example, by moving the work stage 34 in the X-axis direction and obtaining data of fluctuations in the vertical position of the line L1, the global alignment error (in the XY plane) is obtained from the result by using, for example, the least square method. Tilt error), errors such as straightness when the work stage 34 is moved by the X-axis direction driving device 29, and errors in the step feed amount every 15 mm.

図示しないグローバルアライメントカメラはY軸方向に４０ｍｍ離間して２台設けられており、それぞれのグローバルアライメントの基準位置(例えば、各々のグローバルアライメントカメラの視野の中心位置)同士を結ぶ直線はＹ軸方向と平行でなければならない。グローバルアライメントに誤差があるということは、実際は、Ｙ軸方向に対して、２箇所あるグローバルアライメントの基準位置同士を結ぶ直線の方向が傾いていることを意味する。そこで、得られた結果に基づき、グローバルアライメントカメラの位置調整を行うことにより、グローバルアライメント誤差の解消を図る。ワークステージ３４の移動時の真直度等の誤差やステップ送り誤差は、半導体ウェハ１８のファインアライメントが不可能になるような極端な場合等、必要に応じ、ワークステージ３４のＸ軸方向駆動装置、Ｙ軸方向駆動装置による補正動作、または、ウェハチャック３６の６軸微動機構による補正動作を行うことにより対応する。ファインアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃはアライメント動作の確認のために利用できる。すなわち、半導体ウェハ１８の場合と同様に、アライメント調整を行い正常に行えるかどうかを調べる。 Two global alignment cameras (not shown) are provided 40 mm apart in the Y-axis direction, and the straight line connecting the respective global alignment reference positions (for example, the center position of the field of view of each global alignment camera) is the Y-axis direction. Must be parallel to The fact that there is an error in the global alignment actually means that the direction of the straight line connecting the two global alignment reference positions is inclined with respect to the Y-axis direction. Therefore, global alignment errors are eliminated by adjusting the position of the global alignment camera based on the obtained results. Errors such as straightness during the movement of the work stage 34 and step feed errors may be caused by an X-axis direction drive device for the work stage 34, if necessary, such as in extreme cases where fine alignment of the semiconductor wafer 18 becomes impossible. This can be dealt with by performing a correction operation by the Y-axis direction drive device or a correction operation by the 6-axis fine movement mechanism of the wafer chuck 36. Fine alignment marks A, B, and C can be used for confirming the alignment operation. That is, as in the case of the semiconductor wafer 18, the alignment adjustment is performed to check whether or not it can be normally performed.

ファインアライメントマ一クＡ、Ｂ、Ｃと対応するマスク４０の図示しないマスクマークとの相対的な位置ずれ(視野内の水平方向のずれ)をアライメントユニット５０により検出し、その結果に基づきＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ平面内の回動方向のアライメント補正量を算出し、ウェハチャック３６を６自由度微動機構によりアライメント補正を実行する。補正後、再度アライメントユニット５０によりファインアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃと対応するマスク４０の図示しないマスクマークとの相対的な位置ずれ量を測定することによりファインアライメントが正常に行われているかどうかをチェックする。 A relative positional shift (a horizontal shift in the field of view) between the fine alignment marks A, B, and C and the corresponding mask mark (not shown) of the mask 40 is detected by the alignment unit 50, and based on the result, the X axis The alignment correction amount in the direction, the Y-axis direction, and the rotation direction in the XY plane is calculated, and the wafer chuck 36 is subjected to alignment correction by a 6-degree-of-freedom fine movement mechanism. After the correction, the alignment unit 50 again measures the relative positional deviation amount between the fine alignment marks A, B, and C and the mask mark (not shown) of the corresponding mask 40 to determine whether fine alignment is normally performed. To check.

補正動作後でも位置ずれが十分に解消されない場合は、アライメントユニット５０による検出誤差、あるいは６自由度微動機構の位置決め精度等に問題がある可能性があるので確認する。また、補助ファインアライメントマークＡ１(Ｂ１、Ｃ１)は、ＣＣＤカメラ５４の画素分解能の算出や画面上の寸法の校正等に利用することができる。フォーカス用アライメントマークＦ、Ｇ、Ｈは、例えば、ＣＣＤカメラ５４の合焦位置調整や回転方向位置合わせ、レンズの歪みチェック等に利用できる。これを使用したチェック時は、マスク４０は邪魔になるのでマスク４０をはずした状態とするか、あるいはマスクステージ部２２を開口部１６Ａと対向しない位置に退避した状態で行う。 If the positional deviation is not sufficiently eliminated even after the correction operation, there is a possibility that there is a problem in the detection error by the alignment unit 50 or the positioning accuracy of the 6-degree-of-freedom fine movement mechanism. Further, the auxiliary fine alignment mark A1 (B1, C1) can be used for calculation of pixel resolution of the CCD camera 54, calibration of dimensions on the screen, and the like. The alignment marks F, G, and H for focus can be used for, for example, adjusting the in-focus position of the CCD camera 54, aligning the rotation direction, and checking lens distortion. At the time of checking using this, the mask 40 is in the way so that the mask 40 is removed, or the mask stage 22 is retracted to a position not facing the opening 16A.

ファインアライメントマークＡ用のＣＣＤカメラ５４のチェックはフォーカス用アライメントマークＦを使用し、ファインアライメントマークＢ用のＣＣＤカメラ５４のチェックはフォーカス用アライメントマークＧを使用し、ファインアライメントマークＣ用のＣＣＤカメラ５４のチェックはフォーカス用アライメントマークＨを使用する。回転方向位置合わせについては、パターンの方向とＣＣＤカメラ５４の視野の上下方向ができるだけ平行になるようにＣＣＤカメラ５４の向きをパターンの検出結果に基づき調整する。 The CCD camera 54 for the fine alignment mark A uses the focus alignment mark F for checking the CCD camera 54 for the fine alignment mark A, and the CCD camera 54 for the fine alignment mark B uses the alignment mark G for focusing. For the check 54, the alignment mark H for focus is used. Regarding the rotational direction alignment, the direction of the CCD camera 54 is adjusted based on the pattern detection result so that the pattern direction and the vertical direction of the visual field of the CCD camera 54 are as parallel as possible.

その他、例えば、調整用ウェハ１８Ａの中心(パターン１８ｃの中心Ｏ)を通るラインＬ１、Ｌ２、又はＬ３を利用して、ウェハチャック３６に図示しない搬送ロボットにより搬送・保持された状態での半導体ウェハ１８の中心位置と６自由度微動機構によるＸＹ平面内の回動の中心位置とのずれ量を調べることができる。まず、Ｘ軸方向駆動装置２９又はＹ軸方向駆動装置によりワークステージ３４を移動し、いずれかのＣＣＤカメラ５４の視野内に調整用ウェハ１８Ａの中心が位置するように位置決めする。次いで６自由度微動機構によりＸＹ平面内でウェハチャック３６を所定角度回動させた場合の調整用ウェハ18Aの中心位置(ラインL１、Ｌ２、及びＬ３の交点)の位置の変化を調べる。 In addition, for example, a semiconductor wafer in a state of being transferred and held by the transfer robot (not shown) on the wafer chuck 36 using the line L1, L2, or L3 passing through the center of the adjustment wafer 18A (center O of the pattern 18c). The amount of deviation between the center position of 18 and the center position of rotation in the XY plane by the 6-degree-of-freedom fine movement mechanism can be examined. First, the work stage 34 is moved by the X-axis direction driving device 29 or the Y-axis direction driving device and positioned so that the center of the adjustment wafer 18 </ b> A is positioned within the field of view of one of the CCD cameras 54. Next, a change in the position of the center position of the adjustment wafer 18A (intersection of lines L1, L2, and L3) when the wafer chuck 36 is rotated by a predetermined angle in the XY plane by the 6-degree-of-freedom fine movement mechanism is examined.

このとき６自由度微動機構による回動中心と調整用ウェハ１８Aの中心位置とが完全に一致している場合は、ウェハチャック３６の回動により調整用ウェハ１８Aの中心位置は動くことはない。調整用ウェハ１８Ａの中心位置が変化する場合は、その量に応じ、調整用ウェハ１８Ａの中心位置と６自由度微動機構による回動中心とのずれ量を知ることができる。ウェハチャック３６に半導体ウェハが保持された状態での半導体ウェハ１８の中心位置と６自由度微動機構によるＸＹ平面内の回動中心位置とはできるだけ一致させるのが好ましい。したがって、ずれ量の測定結果に基づき、必要に応じ、搬送ロボットによるウェハの搬入位置の微調整を行う。 At this time, if the rotation center by the 6-degree-of-freedom fine movement mechanism and the center position of the adjustment wafer 18A completely coincide with each other, the center position of the adjustment wafer 18A is not moved by the rotation of the wafer chuck 36. When the center position of the adjustment wafer 18A changes, the deviation amount between the center position of the adjustment wafer 18A and the rotation center by the 6-degree-of-freedom fine movement mechanism can be known according to the amount. It is preferable that the center position of the semiconductor wafer 18 in a state where the semiconductor wafer is held on the wafer chuck 36 and the rotation center position in the XY plane by the 6-degree-of-freedom fine movement mechanism be matched as much as possible. Therefore, fine adjustment of the wafer loading position by the transfer robot is performed as necessary based on the measurement result of the deviation amount.

以下に、位置決め装置１０による半導体ウェハ１８の位置決めについて説明する。予め調整用ウェハ１８を、ウェハ１８Ａを用いて上記のような各種誤差の測定及び必要に応じＣＣＤカメラ５４の位置調整や各種補正値取得をしておく。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。 Hereinafter, positioning of the semiconductor wafer 18 by the positioning device 10 will be described. The wafer 18 for adjustment is previously measured for various errors as described above, and the position of the CCD camera 54 is adjusted and various correction values are acquired as necessary. When the semiconductor wafer 18 as a sample is subjected to processing such as exposure and ion implantation, it is often performed in a vacuum because it dislikes dust. For this reason, the positioning device 10 of the present embodiment is also premised on work in a vacuum.

まず、図示しない搬送ロボットにより搬送された位置決め用の半導体ウェハ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。次に図示しないグローバルアライメントカメラにより半導体ウェハ１８のグローバルアライメントを行う。 First, the positioning semiconductor wafer 18 transported by a transport robot (not shown) is placed on the work stage 34 while being held by the wafer chuck 36. Next, global alignment of the semiconductor wafer 18 is performed by a global alignment camera (not shown).

次に、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、例えばイオン注入処理を施すパターン領域の中心が注入中心に対向するように位置決めする。この場合、予め調整用ウェハ１８Ａのグローバルアライメント調整用マークＤ，ＥやラインＬ１、Ｌ２を用いてグローバルアライメント精度向上及びワークステージ３４の位置決めの補正のためのデータが得られてい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, the work stage 34 moves the first slider 26 in the X-axis direction and moves the second slider 30 in the Y-axis direction, for example, so that the center of the pattern region where ion implantation processing is performed becomes the implantation center. Position so that they face each other. In this case, since the data for improving the global alignment accuracy and correcting the positioning of the work stage 34 are obtained in advance using the global alignment adjustment marks D and E and the lines L1 and L2 of the adjustment wafer 18A, the semiconductor wafer 18 is obtained. Can be accurately positioned.

次に、３台のアライメントユニット５０により、ファインアライメントマークＡ'、Ｂ'、Ｃ'及びそれぞれに対応するマスク４０のファインアラメントマークをそれぞれ撮像して撮像データを生成するとともに、各撮像データの画像を処理して、ファインアライメントマークＡ'、Ｂ'、Ｃ'を認識し、この認識結果からファインアライメントマークＡ'、Ｂ'、Ｃ'の位置と基準値とのずれ量を算出する。この後、各ずれ量をゼロに補正するために、６自由度微動機構により半導体ウェハ１８とマスク４０とを高精度にファインアラメントする。この場合、予め調整用ウェハ１８ＡのファインアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃやフォーカス用アライメントマークＦ，Ｇ，Ｈ等による３台のアライメントユニット５０の回転方向位置の微調整や、位置ずれ量等の検出値の校正が行われていることにより、高精度な位置合わせが可能で、ファインアラメントのリトライ回数も削減することができる。 Next, the three alignment units 50 respectively capture the fine alignment marks A ′, B ′, C ′ and the fine alignment marks of the mask 40 corresponding to the respective images to generate imaging data. The image is processed to recognize the fine alignment marks A ′, B ′, and C ′, and the deviation amount between the position of the fine alignment marks A ′, B ′, and C ′ and the reference value is calculated from the recognition result. Thereafter, in order to correct each shift amount to zero, the semiconductor wafer 18 and the mask 40 are finely aligned with high precision by a six-degree-of-freedom fine movement mechanism. In this case, the fine alignment marks A, B, and C of the adjustment wafer 18A and the focus alignment marks F, G, and H are used to finely adjust the rotational position of the three alignment units 50, and detect the amount of displacement. Since the values are calibrated, high-precision alignment is possible, and the number of fine alignment retries can be reduced.

ワークステージ３４および半導体ウェハ１８を高精度に位置決めした後は、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とワークステージ３４に関する位置決めを実行することができる。 After positioning the work stage 34 and the semiconductor wafer 18 with high accuracy, the exposure apparatus is operated to form an exposure latent image on the semiconductor wafer 18 (coated with a photosensitive material). After performing step feeding, the above alignment, and exposure for all the pattern regions on the semiconductor wafer 18, the semiconductor wafer 18 is unloaded from the exposure apparatus and subjected to development, etching, and the like on the semiconductor wafer 18. Form a pattern. Also in the case of ion implantation, positioning with respect to the semiconductor wafer 18 and the work stage 34 can be performed by a similar process.

本実施例によれば、半導体ウェハ１８を移動させるためのワークステージ３４の位置を制御するに際して、予め調整用ウェハ１８ＡアライメントマークＤ，ＥやラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を用いた上記のような測定結果の利用によりグローバルアライメントやワークステージ３４のステップ送りの高精度化を図った上でワークステージ３４を順次移動して、ワークステージを位置決めするようにしたため、半導体ウェハ１８を収納する容器である真空チャンバ内に測定器具を配置することなく、半導体ウェハ１８とワークステージ３４の位置決め精度を高めることができる。また、装置を組み付けた後でも、半導体ウェハ１８とワークステージ３４の位置決め精度を測定することもできる。 According to the present embodiment, when the position of the work stage 34 for moving the semiconductor wafer 18 is controlled, the above-described measurement using the adjustment wafer 18A alignment marks D and E and the lines L1, L2, and L3 is performed. The results are used to increase the accuracy of the global alignment and the step feed of the work stage 34, and then the work stage 34 is sequentially moved to position the work stage, so that the vacuum that is a container for housing the semiconductor wafer 18 is used. The positioning accuracy of the semiconductor wafer 18 and the work stage 34 can be improved without arranging a measuring instrument in the chamber. Even after the apparatus is assembled, the positioning accuracy of the semiconductor wafer 18 and the work stage 34 can be measured.

また、予め、調整用ウェハ１８ＡのファイアライメントマークＡ、Ｂ、Ｃ、補助ファインアライメントマークＡ１、Ｂ１、Ｃ１及びフォーカス用アライメントマーク、Ｆ、Ｇ、Ｈを用いた測定やその結果に基づくＣＣＤカメラ５４の調整やファインアライメントの校正により、マスク４０と半導体ウェハ１８とのファインアライメントのリトライ回数の削減が可能となる。 Further, the CCD camera 54 based on the measurement using the phi alignment marks A, B, C, auxiliary fine alignment marks A1, B1, C1 and the focus alignment marks F, G, H on the adjustment wafer 18A in advance. Thus, the fine alignment retry count between the mask 40 and the semiconductor wafer 18 can be reduced.

本発明の実施の形態に係る位置決め装置を示す正面図である。It is a front view which shows the positioning device which concerns on embodiment of this invention. 調整用ウェハの平面図である。It is a top view of the wafer for adjustment. グローバルアライメント調整用マークの平面図である。It is a top view of the mark for global alignment adjustment. 調整用ウェハのファインアライメントマークと注入中心との関係を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the relationship between the fine alignment mark of an adjustment wafer, and an injection | pouring center. （ａ）〜（ｃ）は、被処理半導体ウェハの３種類のファインアライメントマークの構成を説明するための平面図である。(A)-(c) is a top view for demonstrating the structure of three types of fine alignment marks of a to-be-processed semiconductor wafer. 調整用ウェハのファインアライメントマークの要部を拡大した状態を示す要部拡大平面図である。It is a principal part enlarged plan view which shows the state which expanded the principal part of the fine alignment mark of the wafer for adjustment. フォーカス用アライメントマークの平面図である。It is a top view of the alignment mark for focus. ＣＣＤカメラの視野領域の平面図である。It is a top view of the visual field area of a CCD camera.

Explanation of symbols

Ａ、Ｂ、Ｃ調整用ウェハのファインアライメントマーク
Ｄ、Ｅグローバルアライメント調整用マーク
Ｆ、Ｇ、Ｈフォーカス用アライメントマーク
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マスクステージ部
２４ベース
２６第１のスライダ
２８Ｘ軸方向摺動装置
３０第２のスライダ
３２Ｙ軸方向摺動装置
３４ワークステージ
３６ウェハチャック
５０アライメントユニット
５２照明光源部
５４ＣＣＤカメラ
５４Ａ視野領域
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 Fine alignment mark D, E Global alignment adjustment mark F, G, H Focus alignment mark LD Light emitting diode 10 Semiconductor positioning device 12 Surface plate 14 Post 16 Top plate 16A Opening 18 Semiconductor wafer DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Moving stage part 22 Mask stage part 24 Base 26 1st slider 28 X-axis direction sliding apparatus 30 2nd slider 32 Y-axis direction sliding apparatus 34 Work stage 36 Wafer chuck 50 Alignment unit 52 Illumination light source part 54 CCD camera 54A Field of View 74 Camera XY Table (Image Sensor Table)
76 Housing 78 Illumination optical system 80 Condensing lens

Claims

A moving table mounted on a semiconductor wafer and moving in a two-dimensional direction, illumination means for irradiating light toward the fine alignment mark of the semiconductor wafer, and light emitted from the illumination means to the fine alignment mark of the semiconductor wafer Imaging means for imaging the fine alignment mark formed on the semiconductor wafer and image processing of imaging data obtained by imaging by the imaging means, and the position of the alignment mark in the two-dimensional coordinate system In a method for measuring the accuracy of a positioning apparatus, comprising: a calculating means for calculating a position of the moving table based on a calculation result of the calculating means; and a surface having the same size as the semiconductor wafer. An adjustment wafer provided with a linear pattern at predetermined intervals is transferred by the moving table. By the image pickup means is, on the basis of the respective linear patterns of the adjustment wafer and the imaging result, accurate measurement method of the positioning device, characterized in that to measure the accuracy of the positioning device.

The adjustment wafer includes a global alignment adjustment mark, a fine alignment adjustment mark having higher positioning accuracy than the global alignment adjustment mark, and a focus adjustment mark. 2. A method for measuring the accuracy of the positioning apparatus according to 1.

The fine alignment adjustment mark is composed of a plurality of marks having different shapes, and the plurality of fine alignment marks are distributed around the imaging region of the imaging means in the semiconductor wafer. The method for measuring the accuracy of the positioning device according to claim 1 or 2, characterized in that: