JP2009054962A

JP2009054962A - 位置決め検出装置

Info

Publication number: JP2009054962A
Application number: JP2007222875A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sanada; 覚真田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】従来に比べて安価で、高い位置決め精度を達成できる位置決め装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも２つの基準マーク３ａ、３ｂを有するウェハ３と、前記ウェハを載置し、当該ウェハを移動するステージ４と、前記基準マークを検出する検出装置６と、前記検出装置を支持するアーム部材７と、前記ステージを前記アーム部材の長軸に略平行に移動して前記基準マークを前記検出手段を介して検出し、この結果に基づき前記ウェハの位置ずれ補正値を算出する制御部８と、を有する位置決め装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物上の２点の基準マークを検出することにより対象物の位置を特定しそのずれ量を計測し、そのずれ量に基づきウェハの位置決めをする位置決め装置に関する。

ウェハの位置決め処理は、半導体製造装置全般に使われる。特に高精度で位置決めが必要な露光装置では、ＥＧＡと呼ばれるグローバルアライメント処理を行っているが、通常の装置ではウェハ上に形成されたアライメントマークと呼ばれる基準マーク２点で決定される座標からウェハ位置を特定し、ウェハの位置決めを行う位置決め装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３１７４１１号公報

位置決め処理には、撮像装置により基準マークを画像処理にて検出する必要がある。ウェハ表面を上方から検出する位置決め装置では、ウェハを保持するステージの上方に、アームにより支持された撮像装置を配置し、ステージを水平方向に駆動することによりウェハ表面の各基準マークを検出し、撮像視野内の座標とステージ座標からウェハ位置を特定している。

しかしながら、１本のアームで支持するような簡単な支持機構で撮像装置をステージの上方に支持した場合、温度や微振動によってアームの長軸方向の撮像装置位置が変化し、その影響によりウェハの位置決め誤差が発生する。これは、
１）撮像装置支持アーム材料の温度膨張による伸縮
２）撮像装置の光軸のゆれ
などの影響によるものである。

一方、ウェハの位置ずれ量は水平方向のずれ量（ＸＹシフトと呼ぶ）と回転成分のずれ量（θ成分と呼ぶ）の２つの要素で求まるが、位置決め装置によってはＸＹシフトよりもθ成分の検出誤差の影響が大きい場合がある。２点の基準マーク計測は、あまり時間を空けないで実施されるので長時間かけてドリフトするような誤差のθ成分誤差への影響は少ないが、ランダムに発生する誤差はθ成分計測誤差の影響が大きい。

そして、このような位置決め装置は、防振台上に位置決め装置を載置したり、局所空調を施すなどの高額な対策を行うこと必要で、位置決め装置が高価になるという問題がある。

上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも２つの基準マークを有するウェハと、前記ウェハを載置し、当該ウェハを移動するステージと、前記基準マークを検出する検出装置と、前記検出装置を支持するアーム部材と、前記ステージを前記アーム部材の長軸に略平行に移動して前記基準マークを前記検出手段を介して検出し、この結果に基づきウェハの位置ずれ補正値を算出する制御部と、を有することを特徴とする位置決め装置を提供する。

本発明によれば、従来に比べて安価で、高い位置決め精度を達成でき得る位置決め装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態にかかる位置決め装置について図面を参照しつつ説明する。図１は、実施の形態にかかる位置決め装置の概略構成を示し、（ａ）は位置決め装置の側面図を、（ｂ）は図１の装置上方から見た平面図をそれぞれ示す。

図１（ａ）、（ｂ）において、位置決め装置１は、本体ベース２上に固定され、ウェハ３を載置しＸＹθ方向に駆動可能なステージ４と、本体ベース２に固定された支持部材５からステージ４の上方に配設され、ウェハ３に形成されている基準マーク３ａ、３ｂを検出する撮像装置６を支持するアーム部材７と、基準マーク３ａ、３ｂの計測を制御する制御部８から構成されている。ここで、アーム部材７の長軸は、ステージ４のＸ軸に略平行に配設されている。

次に、位置決め装置１においてウェハ３に形成された基準マーク３ａ、３ｂの検出処理について説明する。

不図示のロボット或いは人手によりステージ４上にウェハ３を載置する。ステージ４は静電吸着や真空吸着によりウェハ３を吸着固定する。なお、基準マーク３ａ、３ｂの位置はウェハ３のノッチ位置やオリフラ位置を基準にしてあらかじめ設定され、この位置は位置決め装置１の制御部８に登録されている。

ウェハ３をステージ４に載置した際、基準マーク３ａ、３ｂがほぼＸ軸方向に載置されるようにロボットが制御される。そして基準マーク３ａ、３ｂがステージ４をＸ軸方向に駆動することで撮像装置６の視野内に入る場合、すなわち、ステージ４をＸ軸方向に往復移動することで基準マーク３ａ、３ｂが撮像装置６で撮像される場合、ステージ４を＋Ｘ軸方向に移動して基準マーク３ａが撮像装置６の直下にくるようにし、撮像装置６の視野内に基準マーク３ａが位置付けされたときのステージ４のＸ座標と撮像装置６の画像を制御部８の不図示のメモリに記憶する。

続いて、−Ｘ方向にステージ４を移動して、基準マーク３ｂが撮像装置６の直下にくるようにし、撮像装置６の視野内に基準マーク３ｂが位置付けされたときのステージ４のＸ座標と撮像装置６の画像を制御部８のメモリに記憶する。

制御部８は、メモリに記憶された２つの基準マーク３ａ、３ｂそれぞれのＸ座標とそれぞれの撮像素子６からの基準マークの画像に基づき、基準マーク３ａ、３ｂの位置座標を算出する。位置座標の算出は公知の計算処置を用いて行われるので詳細な説明を省略する。

上記計算で得られた基準マーク３ａ，３ｂから得られる位置座標と、基準マーク３ａ、３ｂの絶対座標との差分が、位置決め装置１の位置検出誤差となるので、この位置検出誤差を制御部８のメモリに記憶する。

以後、ウェハに形成されたマーク３ａ、３ｂを検出してウェハの位置決めを行う際、上記位置検出誤差を補正値として算入することで、正確なウェハの位置決めが可能になる。このように、位置決め装置１の誤差を基準マーク３ａ，３ｂを測定することで取得し、以後のウェハの位置決め時の補正値として用いることにより、ウェハの位置決め精度を向上させることができる。

次に、ウェハ３の仕様などにより基準マーク３ａ、３ｂがＸ軸方向に配置されていない場合の検出処理について図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）から（ｃ）は、検出処理工程順をそれぞれ示している。図２（ａ）にのみ、図１と同じ構成には同じ符号を付して説明し、その他の図の符号を省略する。

このような場合、図２に示す手順の通り、まず基準マーク３ａ、３ｂをＸ軸に平行となるようにθ軸を回転させ（図２（ａ））、Ｘ軸を動かした時に基準マークが視野内に入るようにＹ軸を駆動し（図２（ｂ））、最終的にＸ軸のみを駆動して２つの基準マークの位置計測を行い（図２（ｃ））、この計測結果からウェハのＸＹシフト（センターずれ量）およびθ成分（回転方向のずれ量）を算出する。

また、このような場合、Ｙ軸方向のみ駆動すれば基準マーク３ａ，３ｂが２つとも撮像部の視野に入る場合であっても（基準マーク３ａ、３ｂがＹ軸方向に平行に存在している場合）、θ軸を９０度或いは−９０度回転させたのちＸ軸方向に駆動して基準マーク３ａ，３ｂの検出を行うようにする。その後の処理は上述と同様であり説明を省略する。

このように、常にＸ軸方向のみの駆動で基準マーク３ａ、３ｂを検出することで、回転方向のずれ成分（θ成分）の影響を除去することができ、より正確なウェハの位置決めを行うことが可能になる。これは、基準マーク３ａ，３ｂの検出において、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向での検出を混在して使用すると、θ成分誤差が含まれてしまい高精度の位置決めを行うことが困難になるためである。

以上述べたように、実施の形態にかかる位置決め装置によれば、周辺温度や振動による位置決め装置の誤差成分を補正値としてウェハの位置決め時に算入することで、高価な温調設備や除振設備を使用しなくても高精度の位置決めを達成することができる。また、位置ずれの発生しやすいアーム部材の長軸方向の補正値を用いることにより高精度の位置決めを達成することができる。また、アーム部材の長軸方向であるＸ軸方向のみで位置決めを行うことで回転成分誤差を最小にすることができ、高精度の位置決めを達成することができる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

実施の形態にかかる位置決め装置の概略構成と位置決めの仕方を示し、（ａ）は位置決め装置の側面図を、（ｂ）は図１の装置上方から見た平面図をそれぞれ示す。実施の形態にかかる位置決め装置の他の位置決めの仕方を説明する図。

符号の説明

１位置決め装置
２本体ベース
３ウェハ
４ステージ
５支持部材
６撮像装置
７アーム部材
８制御部

Claims

少なくとも２つの基準マークを有するウェハと、
前記ウェハを載置し、当該ウェハを移動するステージと、
前記基準マークを検出する検出装置と、
前記検出装置を支持するアーム部材と、
前記ステージを前記アーム部材の長軸に略平行に移動して前記基準マークを前記検出手段を介して検出し、この結果に基づきウェハの位置ずれ補正値を算出する制御部と、を有することを特徴とする位置決め装置。
前記ステージは、ＸＹθ方向への駆動が可能であることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記検出手段は、撮像装置を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
前記制御部は、前記基準マークが前記アーム部材の長軸方向からずれている時、前記ステージをθ方向に駆動し、さらに前記アーム部材の長軸に直交する方向に駆動した後、前記検出装置で前記基準マークを検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の位置決め検出装置。
前記制御部は、前記基準マークが前記アーム部材の長軸に直交する方向に存在する時、θ方向に９０度或いは−９０度回転した後、前記検出装置で前記基準マークを検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の位置決め検出装置。