JP2013505592A - ２つの基板を位置合わせするための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１のプラットフォーム（１０）の上に受け入れることができる第１の基板（１）の第１の接触面（１ｋ）を、第２のプラットフォーム（２０）の上に受け入れることができる第２の基板（２）の第２の接触面（２ｋ）と位置合わせするための装置及び方法に関し、それらは、第１の接触面（１ｋ）に沿って配置された第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ）の第１のＸ−Ｙ位置を、第１の検知手段（７、７’）によって、第１の基板（１）の動きから独立した第１のＸ−Ｙ座標系において第１のＸ−Ｙ平面（５）内で検知することができる、第２の接触面（２ｋ）に沿って配置され、かつ第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ）に対応する第２の位置合わせキー（４．１〜４．ｎ）の第２のＸ−Ｙ位置を、第２の検知手段（８、８’）によって、第２の基板（２）の動きから独立した第２のＸ−Ｙ座標系において第１のＸ−Ｙ平面（５）に平行な第２のＸ−Ｙ平面（６）内で検知することができる、第１の接触面（１ｋ）を、第１のＸ−Ｙ位置に基づいて第１の位置合わせ位置に位置合わせすることができ、前記第２の接触面（２ｋ）を、第２のＸ−Ｙ位置に基づいて第２の位置合わせ位置に位置合わせすることができるという特徴を有する。

Description

本発明は、請求項１に記載の、第１の基板の第１の接触面を第２の基板の第２の接触面と位置合わせするための装置、及び請求項１０に記載の対応する方法に関する。

２つの基板、例えばウェハ、特に不透明なウェハの接触面を相互に配置及び位置合わせするために、様々な手順が知られている。

知られている手順の１つは、ある特定の視点に対してそれぞれ較正された２対の顕微鏡を使用するものである。位置合わせのために、まず下側のウェハを上側の顕微鏡の下に移動させ、その顕微鏡を下側のウェハに対して位置合わせし、位置を固定し、ウェハの２つの位置合わせキーを記憶する。次いで、下側の顕微鏡を用いて、上側のウェハを記憶された位置合わせキーに対して位置合わせする。次いで、下側のウェハをその元の位置に移動させ、ウェハを接触させる。上述の方法により、位置決めにおいて高い精度を得ることができる。しかしながら、このシステムは、両ウェハ上で相互に検知された２つの位置合わせキーの相対位置に基づいて機能するだけであり、したがって、顕微鏡の相互の較正及び位置合わせ時のウェハの移動によって、位置合わせに誤差が生じる可能性がある。さらに、ウェハ上の測定点の数が制限される。上述の方法は、特許文献１に記載されている。

他の手法は、２つの位置合わせキーを互いに対向して位置合わせするために、接触させるウェハ間に２対の顕微鏡を配置し、次いで顕微鏡を移動させて外し、最後にウェハを厳密に互いに上下するように移動させるものである。これに関連して、ウェハ相互の相対的な動き及び位置合わせキーの相対的な検知によって、対応する誤差が生じる可能性がある。

知られている位置合わせ技術の位置合わせ精度は、０．５μｍの範囲内であり、例えばチップなど、ウェハ上に置かれ、相互に位置合わせすることができる構造体の配置、及びウェハ上の所与の位置又は公称位置からの起こり得るチップの偏位は、今までのところ考慮されていない。３Ｄ集積化への関心の高まりによって穿孔部の間隔及び大きさが減少しており、したがって、より正確な位置合わせには多くの要求が存在する。今まで可能であった調整精度がこうした偏位の１０倍をはるかに超えていたため、位置合わせ構造体の公称位置からの偏位は今まで無視されてきた。偏位は一般に１００ｎｍ未満である。

既存の手法の主な問題の１つは、構成要素の互いに対する移動の機械的な精度である。

他の問題は、光学系機器の、ウェハからの必要な作動距離に基づく光学的な検知の精度にある。典型的な位置合わせ装置（例えば特許文献１）では、作動距離は、基板用の保持装置を光学系機器の間で移動させることができるように十分大きくしなければならない。この距離の必要性によって、これら顕微鏡の使用可能な最大倍率、したがって、位置合わせキーに対して達成可能な最大の検知精度、及びその結果生じる位置合わせ精度が制限される。

ウェハ間での光学系機器の配置においては、光学系機器をウェハの接触面に対して垂直に位置合わせすることが別の態様であり、この態様は、ミクロン又はナノメートルの範囲の誤りが生じる。

米国特許第６，２１４，６９２号明細書

したがって、本発明の目的は、特にウェハの表面全体に関するより高い位置合わせ精度が得られ、かつ位置合わせ精度に関連して不良要因が最小限に抑えられるように、一般的な装置又は一般的な方法を改善することである。さらに、本発明の目的は、ウェハの位置合わせにおけるスループットを高めることである。

この目的は、請求項１及び１０の特徴によって達成される。本発明の有利な展開は、従属請求項に示される。本発明の構成は、明細書、特許請求の範囲及び／又は図面に示される少なくとも２つの特徴の組み合わせもすべて含む。示される値の範囲については、示される範囲内にある値は境界値として開示され、任意の組み合わせとして請求され得る。

本発明の目的は、位置合わせされる２つの基板の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置を、基板の動きから独立した少なくとも１つのＸ−Ｙ座標系において検知又は測定することが可能であり、したがって、第１の基板の位置合わせキーを、第２の基板の関連する位置合わせキーの相関によって対応する位置合わせ位置に位置合わせすることができる、装置及び方法を考案することである。この装置及び方法では、＜０．２５μｍ、特に＜０．１５μｍ、好ましくは＜０．１μｍの位置合わせ精度を実現することができる。

換言すれば、この装置は、特に専らＸ及びＹ方向における基板の移動を検知するための手段を利用可能とし、少なくとも１つの固定された、特に静止した参照点に対して参照され、したがって、少なくともＸ及びＹ方向における対応する位置合わせキーの厳密な位置合わせを可能にする。

これは特に、位置合わせキーのＸ−Ｙ位置を検知するための検知手段に加えて、基板の位置、特に固定された基板を保持するプラットフォームの位置を検知するための別の位置検知手段が存在することによって可能になる。Ｘ及びＹ方向におけるプラットフォームの移動に対しては、位置検知手段は、レーザ干渉計及び／又はリニアモータとすることができる。

第１の基板上の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置が、割り当てられた第１のＸ−Ｙ座標系に第１の検知手段によって伝えられ、また特に同時に、第２の基板上の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置が、割り当てられた、特に第１のＸ−Ｙ座標系と同一の第２のＸ−Ｙ座標系に第２の検知手段によって伝えられる。この検知位置では、特に第１の基板の位置の間接的な検知のために、第１の基板のＸ−Ｙ位置が位置検知手段によって検知されるとともに、特に第２の基板の位置の間接的な検知のために、第２の基板のＸ−Ｙ位置が、特に同時に位置検知手段によって検知される。

例えば位置合わせ又は位置決めのために基板のうちの１つの移動が必要である限り、移動は、例えばリニアモータによって達成可能な位置合わせ精度より少なくとも５倍、特に１０倍、好ましくは５０倍正確である、本質的に知られている駆動装置によって実施される。駆動手段は同時に、位置検知手段として用いることができる。このように基板のＸ−Ｙ位置が認識される。位置決め時の誤差をさらに最小限に抑えるために、受け取り手段及び／又は固定された基板を保持するプラットフォームの位置が、少なくとも１０倍、特に５０倍、好ましくは１００倍正確である位置検知手段、例えばレーザ干渉計によって検知可能であることがさらに好ましい。

それぞれの検知手段のそれぞれの受け取り手段もしくはプラットフォームに対する位置、又はそれぞれの受け取り手段もしくはプラットフォーム上での位置は固定されるか、あるいは少なくとも正確に、特に位置合わせ精度より少なくとも１０倍、特に２０倍、好ましくは５０倍高い精度で測定することができる。

較正マークの検知にこれまで必要とされていた作動距離に基づくこの方法による位置合わせの結果の改善が不十分であったために、当業者が２つより多い位置合わせマークの使用を考えてこなかったことから、ここでは、２つより多い位置合わせキーを各基板上で測定できることが特に有利である。ウェハの位置合わせのために少なくとも３つの位置合わせキーを測定することは、特に本発明の任意の特徴の組み合わせとして、独立した発明思想と考えることができる。

さらに前述の構成によって、位置合わせキーとして基板上に配置された構造体、特にチップの使用が可能になり、その結果、これまで位置合わせに必要であった別個に適用される較正マークを省くことができる。本発明により、高い検知精度及び位置合わせキーの選択の柔軟性に基づいて、例えばリソグラフィによる既存のマーク、特に露光領域の角部に位置するステッパの位置合わせマークを使用することも可能になる。

さらに、本発明による装置及び本発明による方法は、位置合わせの結果の測定、及び計算された又は公称結果との比較によって、次の基板の組み合わせの較正又は位置合わせの最適化によって、適応性のあるもの又は自己学習式のものとすることができる。また、この特徴は、特に本発明の任意の特徴の組み合わせとして、独立した発明思想と考えることができる。

本発明の目的に対する座標の原点は、それぞれの座標系の任意の決められた点とすることができる。本発明の目的に対する基板は、非常に薄く、それに対して大面積の基板、特にウェハである。

接触面とは、互いに対応する、位置合わせして接触させる基板の表面であり、また接触面は必ずしも閉じた表面を形成せず、対応する構造体、特にチップ、又はトポグラフィーによって形成することもできる。

したがって、本発明の一般的な一実施形態において、装置は、
−第１の接触面に沿って配置された第１の位置合わせキーの第１のＸ−Ｙ位置を、第１の検知手段によって、第１の基板の動きから独立した第１のＸ−Ｙ座標系において第１のＸ−Ｙ平面内で検知することができ、
−第１の位置合わせキーに対応し、かつ第２の接触面に沿って配置された第２の位置合わせキーの第２のＸ−Ｙ位置を、第２の検知手段によって、第２の基板の動きから独立した第２のＸ−Ｙ座標系において第１のＸ−Ｙ平面に平行な第２のＸ−Ｙ平面内で検知することができ、
−第１の接触面を、第１のＸ−Ｙ位置に基づいて第１の位置合わせ位置に位置合わせすることができ、第２の接触面を、第２のＸ−Ｙ位置に基づいて第２の位置合わせ位置に位置合わせすることができる、
という特徴を有する。

本発明による方法は、一般的な一実施形態において、
−第１の接触面を第１のＸ−Ｙ平面内に、第２の接触面を第１のＸ−Ｙ平面に対して平行な第２のＸ−Ｙ平面内に配置するステップと、
−第１の接触面に沿って配置された第１の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置を、第１の基板の動きから独立した第１のＸ−Ｙ座標系において、第１の検知手段によって検知し、第１の位置合わせキーに対応し、かつ第２の接触面に沿って配置された第２の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置を、第２の基板の動きから独立した第２のＸ−Ｙ座標系において、第２の検知手段よって検知するステップと、
−第１の接触面を、第１のＸ−Ｙ位置に基づいて判定された第１の位置合わせ位置に位置合わせし、第２の接触面を、第２のＸ−Ｙ位置に基づいて判定され、第１の接触面に対向する第２の位置合わせ位置に位置合わせするステップと
を有する。

Ｘ−Ｙ座標系におけるＸ−Ｙ位置の計算を容易にするために、Ｘ、Ｙ、Ｚ平面、又はＸ、Ｙ、Ｚ方向は、有利にはそれぞれ互いに直交するように位置合わせされる。有利には、それらは同一の座標系、特にデカルト座標系であり、好ましくは同じスケーリングを有する。

本発明の有利な一構成では、２つより多い第１の位置合わせキーの第１のＸ−Ｙ位置を検知し、対応する第２の位置合わせキーと位置合わせすることができるようになっている。複数の位置合わせキーの場合、とりわけそれぞれの位置合わせキーのＸ−Ｙ位置が特に既知である場合には、位置合わせ精度がさらに高められ、互いに対するＸ−Ｙ位置が既知である結果として、位置合わせは、特に各位置合わせキーの二次偏位の和である偏位全体が最小になるように行うことができるか、あるいは１つの対応する位置合わせ位置を、各基板について同時に計算することができる。

第１及び第２のＸ−Ｙ位置の検知における第１及び第２のＸ−Ｙ平面が、接触している間、第１及び第２の接触面の接触している平面と同一、特にさらには少なくともほぼ同一、好ましくは同一であることによって、Ｚ方向の接触における欠陥感受性が最小限に抑えられるか、又は排除される。同一とは、最大２０μｍ、特に１０μｍ、好ましくは５μｍの偏位として定義され、それは接触面の相互の平行度及び、それぞれのプラットフォームあるいは受け取り手段に対する平行度の起こり得る偏位にもあてはまる。

第１及び／又は第２のＸ−Ｙ座標系が、有利には静止させた、及び／又は剛性を有する、かつ／又は固体である装置の基部に割り当てられる限り、これによって、周囲の影響から独立した信頼性のあるプロセスが可能になる。

各第１の位置合わせキーの、対応する第２の位置合わせキーに対するオフセットをＸ−Ｙ方向で判定することができるため、接触時に個々の偏位を考慮に入れることが可能になる。こうして、生産スクラップがかなり最小限に抑えられるか、又は歩留まりが著しく高められ、それによって生産コストが低減され、生産速度が高められる。

他の利点は、本発明の一構成において、検知、及び／又は位置合わせ、及び／又は接触の間、第１及び／又は第２の検知手段を、特に機械的に、好ましくは基部上で固定することが可能であることに起因する。これは、割り当てられたＸ−Ｙ座標系に対する検知手段の動きを排除することによって、他の誤差の原因が解消されるためである。

本発明による装置では、有利には、装置を、接触した基板の位置合わせを検査するための試験手段によって較正することができるように構成されている。試験手段は、位置合わせの質及び計算された位置合わせに対する違いに関して結論づけることを可能にする。したがって、装置を適応性のあるものにすること、及び自己較正式にすることが可能である。試験は外部の測定手段で行うことも可能であるが、装置内の試験手段は、起こり得る問題を早く検知することができ、かつ対応する測定を行うことができるという利点をもたらす。

試験のために、特に基板上に設けられ、基板の偏位について高精度の判定を可能にするＩＲ透過性の試験マーキングを用いることが可能である。

本発明の有利な一実施形態における、第１の検知手段が単一の第１の位置合わせキー検知器によって形成され、及び／又は第２の検知手段が単一の第２の位置合わせキー検知器によって形成されるということは、誤差のさらなる最小化に寄与する。

接触面を互いに厳密に平行に位置合わせすることは、第１及び第２の接触面の平行な位置合わせのために設けられた、第１及び第２の距離測定手段、ならびに特に接触することなく基板をＸ−Ｙ平面に対して横方向に移動させるように働くアクチュエータによって可能になる。さらに、距離測定手段を設けることによって、基板の反りの検知が可能になる。

位置合わせキーの厳密な位置情報を用いて基板を位置合わせすることにより、用途に特有の基準及び／又はパラメータを考慮した数学的なモデルを用いて、基板の個々の位置合わせを計算することが可能になる。位置合わせの最適化は、特に最大の歩留まりを得るように行うことができる。

本発明の他の利点、特徴及び細部は、好ましい例示的な実施形態に関する以下の記述から、また図面を用いて明らかになるであろう。

基板のローディング及び粗い位置合わせの後の、本発明による装置の上面図の模式図である。 図１の切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。 ウェッジ誤差補償での装置の模式的な上面図である。 ウェッジ誤差補償ステップに対する詳細な模式図である。 ウェッジ誤差補償ステップの開始時における、図２ａの切断線Ａ−Ａによる側面図の模式図である。 ウェッジ誤差補償ステップの終了時における、図２ａの切断線Ａ−Ａによる側面図の模式図である。 位置合わせキー検知ステップにおける、本発明による装置の模式的な上面図である。 位置合わせキー検知に対する模式的な詳細図である。 基板の位置合わせにおける、本発明による装置の模式的な上面図である。 図４ａの切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。 基板の位置合わせにおける、本発明による装置の模式的な上面図である。 位置合わせ後の本発明による装置の模式的な上面図である。 図４ｄの切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。 位置合わせの検査ステップにおける、本発明による装置の模式的な上面図である。 図５ａの切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。 基板のローディング及び粗い位置合わせの後の、本発明による装置の一代替実施形態の上面図である。 図６ａの切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。 ウェッジ誤差補償ステップにおける、一代替実施形態の模式的な上面図である。 図７ａの切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。 ウェッジ誤差補償ステップにおける、本発明による実施形態の模式的な上面図である。 図７ｃの切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。 ウェッジ誤差補償ステップに対する詳細図である。 位置合わせキー検知における代替実施形態の模式的な上面図である。 位置合わせキー検知における代替実施形態の模式的な上面図である。 位置合わせキー検知の模式的な詳細図である。 基板の位置合わせにおける一代替実施形態の模式図である。 図９ａの切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。 Ｚ方向における接触後の代替実施形態の模式的な断面図である。 位置合わせの検査ステップにおける代替実施形態の模式的な上面図である。 図１０ａの切断線Ａ−Ａによる模式的な断面図である。

図１ａ及び１ｂは、第１のプラットフォーム１０及び第２のプラットフォーム２０がその上に、特に空気支持によって移動可能に設けられた基部９を示している。基部９は有利には、静止した、及び／又は固体の、及び／又は剛性を有する材料、特に御影石から形成される。第１及び第２のプラットフォーム１０、２０の移動は、特に専らＸ及びＹ方向において、駆動手段、特に基部９の外輪郭上に配置されたリニアモータによって行うことができる。第１及び第２のプラットフォーム１０、２０のそれぞれに、その独自の駆動ユニットが割り当てられる。

駆動力を誤差なく高精度で伝達するために、駆動ユニットは、それに割り当てられた第１又は第２のプラットフォーム１０、２０に、安定した非柔軟な方法で接続される。駆動ユニットは、＜２５ｎｍ、特に＜１５ｎｍ、好ましくは＜５ｎｍの最大偏位を有する。

第１の基板１、特にウェハは、第１のプラットフォーム１０の上に、特に真空によって保持され、平らに固定される。

第２の基板２、特に同様にウェハは、第２のプラットフォーム２０の上に保持及び固定することができる。

２つの基板１、２は、ローディングステップにおいて、示されていないローディング手段、特にロボットアームによって、２つのプラットフォーム１０、２０の上にロードされる。第１の基板１は、第２のプラットフォーム２０に向かうのとは反対方向を向いた第２の基板２の第２の接触面２ｋの接触のために、第１のプラットフォームに向かうのとは反対方向を向いた第１の接触面１ｋを有する。

基板１、２はそれぞれ、適切な受け取り手段１２、２２、例えばチャックによってプラットフォーム１０、２０上に保持される。適切な固定手段、特に真空によって、基板１、２の一時的な固定が行われる。したがって、基板１、２は、プラットフォーム１０、２０に対して静止した状態になる。

受け取り手段１２、２２をＺ方向に移動させるために、特にウェッジ（ｗｅｄｇｅ）誤差をも補償するために、受け取り手段１２の第１の基板に向かうのとは反対方向を向いた側に３つのアクチュエータ１１が配置され、受け取り手段１２の表面上に分散される。これは、受け取り手段２２のＺ方向の移動について、特に以下に記載されるウェッジ誤差補償ステップについて、アクチュエータ２１にも同様にあてはまる。

基板１、２が受け取り手段１２、２２の上に配置されると、基板１、２が、受け取り手段１２、２２の上でＸ及びＹ方向あるいは回転方向に予め位置決めされて保持されるように、第１及び第２の顕微鏡１００１、２００１によって粗い位置合わせが行われる。

第１の接触面１ｋは第１のＸ−Ｙ平面５を形成し、第２の接触面２ｋは第２のＸ−Ｙ平面６を形成し、これらは、この実施形態では少なくとも位置合わせキー検知の際にほぼ同じ空間を占める。平面の最大偏位は、それらの平行度に関しても２０μｍ未満、特に１０μｍ、好ましくは５μｍとすべきである。さらに第１のＸ−Ｙ平面５及び第２のＸ−Ｙ平面６は、特に前述の最大偏位では、基部９の支持面に対してそれぞれ平行になる。これによって、例えば基板の接触における基板１、２のＺ方向の移動の誤差が最小限に抑えられるか、又は防止される。

第１のプラットフォーム１０に割り当てられた第１の検知手段７は、顕微鏡１００１、位置合わせキー検知器１０００、距離測定手段１００２及び試験検知器１００３を備えている。試験検知器１００３は、基板１及び２の接触後、本発明による装置の検査及び場合によっては自己較正に用いられる。

第２の検知手段８が第２のプラットフォーム２０に割り当てられ、第２の基板２のための位置合わせ手段検知器２０００、光学的検知手段２００１及び距離測定手段２００２を備えている。

基部９の周縁上又は外輪郭の領域内に、位置検知手段３０、３１、３２、３３、３４、３５、特にレーザ干渉計が配置され固定されており、これらは、第１のプラットフォーム１０及び／又は第２のプラットフォーム２０の位置の厳密な判定を意図されている。

位置検知手段３０、３１、３２、３３、３４、３５は、＜２５ｎｍ、特に＜５ｎｍ、好ましくは＜１ｎｍの検知精度を有し、したがって、特にシステムを自己較正式にすることができるため、起こり得る位置検知の誤差が位置合わせ精度に影響を及ぼすことはほとんどない。

図２ａから２ｄは、ウェッジ誤差補償手段によるウェッジ誤差補償のステップを示しており、そのステップは、基板１、２の事前の位置決めに続いて行われることが好ましい。第１の基板１の第１の接触面１ｋの垂直方向の位置を検知するには、起こり得るウェッジ誤差を検知して補償するために、図２ａに示されるように第１のプラットフォーム１０が距離検知器１００２の下まで移動され、そこで第１の基板の表面全体に分散した複数の測定点（図２ｂ参照）の距離が測定される。このプロセスは、第２の基板２及び対応する距離検知器２００２に対しても同様である。

次いで、図２ｃに示される第１の基板用のアクチュエータ１１、及び図２ｄに示される第２の基板２の平行な位置合わせのためのアクチュエータ２１の対応する移動によって、ウェッジ誤差が補償される。次いで、接触面１ｋ及び２ｋが平行になり、また同様にＸ−Ｙ平面５及び６も平行とされ、単一の平面を形成することが好ましい（図２ｄ参照）。平行度は前述の精度を有するべきである。

特にウェッジ誤差の補償に続いて、図３ｂに示される複数の第１の位置合わせキー３．１〜３．ｎが、第１及び第２のプラットフォーム１０、２０に割り当てられた、具体的には第１の位置合わせキー３．１〜３．ｎに対する第１のプラットフォーム１０の第１のＸ−Ｙ座標系、ならびに第２の位置合わせキー４．１〜４．ｎに対する第２のプラットフォーム２０の第２のＸ−Ｙ座標系におけるプラットフォームのＸ及びＹ座標に割り当てられた、位置合わせキー検知器１０００、２０００によって検知される。

第１のＸ−Ｙ座標系は第１のプラットフォーム１０、したがって、その上に固定された第１の基板１に割り当てられ、第２のＸ−Ｙ座標系は、第２のプラットフォーム２０、したがってその上に固定された第２の基板２に割り当てられ、その結果、Ｘ−Ｙ座標系が基板１、２の動きから独立しているため、第１及び第２の基板１、２をそれぞれのＸ−Ｙ座標系で移動させることによって、第１及び第２の位置合わせキー３．１〜３．ｎ、４．１〜４．ｎのＸ−Ｙ位置を検知することができる。有利には、その２つは同じスケーリングを有するデカルト座標系である。

位置合わせキー検知のステップの後、それに応じて、基部９に対して参照される第１及び第２の位置合わせキー３．１〜３．ｎ、４．１〜４．ｎのＸ−Ｙ位置が、装置内の絶対位置として認識され、プロセスの間、プラットフォーム１０、２０に対してはもはや変化しなくなる。

図４ａから４ｅは、位置合わせキー３．１〜３．ｎ及び４．１〜４．ｎの検知に続く厳密な位置合わせのステップを示し、図４ｅは、２つの基板１、２の接触のステップを示す。図４ａから４ｄに示されるように、第１及び第２のプラットフォーム１０、２０はそれぞれ、予め決められた第１及び第２の位置合わせキー３．１〜３．ｎ、４．１〜４．ｎのＸ−Ｙ位置に基づいて計算された、それぞれの第１及び第２の位置合わせ位置に移動されるが、これは、第１及び第２のプラットフォーム１０、２０の既知のＸ−Ｙ位置に基づいて可能になる。

位置合わせ位置の計算では、位置合わせキー３．１〜３．ｎ及び４．１〜４．ｎの数学的な調節計算によって、１つの位置合わせ位置を、それぞれ対応する第１の位置合わせキー３．１〜３．ｎから、それぞれ対応する第２の位置合わせキー４．１〜４．ｎまでの実現可能な最小距離と共に一度に計算することができる。例えば、距離の和もしくは距離の自乗和を最小にすること、又は他の周知の数学モデルを用いることが可能である。特に位置合わせは、位置合わせ精度に応じてできるだけ高い歩留まりが可能になるように行うことができる。

基板１、２を図４ｄに示される位置に移動させる前に、２つの基板１、２の少なくとも一方、好ましくは基板２のＺ方向への他方から離れるできるだけ小さな移動が、必要であり、この移動はアクチュエータ２１、特にアクチュエータ２１の均一な動きによって行われるに。図４ｃに示されるように、反対方向の同じ動きが接触のために行われるので、Ｚ方向における基板の移動での起こり得る誤差が相殺される。これは、図３ａ及び３ｂに示される位置合わせキー３．１〜３．ｎ、４．１〜４．ｎの検知によって、及び／又は第１及び第２のＸ−Ｙ平面５、６、したがって、第１及び第２の接触面１ｋ、２ｋが同じ平面内に位置するように行われる図２ａから２ｄに示されるウェッジ誤差補償のステップによって可能になる。

図４ｅに示される接触の後、基板１及び２は、例えば周知のクランプ機構又は結合によって固定される。

基板１、２の接触及び固定に続いて、任意に、接触の質、すなわち基板１、２の互いに対する位置合わせが、試験検知器１００３によって、好ましくは対応する試験キー又は位置合わせキー３．１〜３．ｎ、４．１〜４．ｎの、第１の基板１及び第２の基板２に対する相対位置を検査する赤外測定の形で検査される。結果は予め計算された位置合わせと比較することができ、その比較に基づいて基板の対を場合によってはスクラップとみなすこと、及び／又は判定された情報に基づいて適切な再加工に供給することが可能である。さらに、補正又は較正される第１及び第２のＸ−Ｙ座標系の関係によって、装置を自己学習式に実行することが可能である。

次いで、第１の基板１及び第２の基板２からなる接触及び固定された基板の対を、位置合わせ装置から、特に図示されていないローディング手段によってアンロードすることができる。

ウェッジ誤差補償手段は、一代替実施形態において、基板１、２の接触面１ｋ、２ｋの均一性のマップが計算されるようにすることができる。同時に、又はそれに対する別法では、接触面１ｋ、２ｋの均一性、特に平坦度が、受け取り手段１２、２２に設けられた可撓性のある表面によって、複数のアクチュエータ１１、２１による影響を受ける可能性がある。

本発明による装置の他の利点は、所定の基板の対を処理する間に、次に処理される基板の対に取りかかることができ、したがって、並列処理が可能になることにある。これによってスループットが著しく増加する。

図６ａから１０ｂは、前述の実施形態とは異なり、２つのプラットフォーム１０’、２０’の一方のみ、具体的に示されるケースでは、プラットフォーム１０’が移動可能とされる一代替実施形態に関するものである。この実施形態の利点は、実施が簡単になること、床面積が小さくなること、及び生産コストが少なくなることにある。これは、前述の実施形態における移動に５つではなく３つの駆動モータ、具体的には、Ｘ方向の移動に１つ、Ｙ方向の移動に１つ、及び回転に１つの駆動モータしか必要としないためである。前述の実施形態では、２つの駆動モータ、具体的には第２のプラットフォーム２０のＸ方向の移動に１つ、及び第２のプラットフォーム２０のＹ方向の移動に１つの駆動モータがさらに必要である。

それに応じて、前述の実施形態では、６つではなく３つの位置検知手段３１’、３３’及び３５’だけが必要とされる。

方法の経過は前述の実施形態と同様であり、剛性を有する第２のプラットフォーム２０’を有する代替実施形態では、第２のプラットフォーム２０の移動は補償されるか、又は第２の検知手段８’、具体的には第１のプラットフォーム１０’と共に位置合わせキー検知器２０００’及び光学的検知手段２００１’の移動によって置き換えられる。

図６ａから１０ｂに記載される個々の構成要素の機能が明示的に記載されない限り、機能は図１ａから５ｂに示される前述の実施形態に従い、逆もまた同様である。

図６ａでは、第１の基板１が第１のプラットフォーム１０’の上に、第２の基板２が第２のプラットフォーム２０’の上に、具体的には受け取り手段１２、２２の上に保持されている。第１及び第２の位置合わせキー３．１〜３．ｎ及び４．１〜４．ｎの位置は、それに応じて低解像度の光学的検知手段１００１’、２００１’によって大まかに予め位置合わせされている。

位置合わせ手段検知器２０００’、光学的検知手段２００１’及び距離測定手段２００２’からなる第２の検知手段８’は、第１のプラットフォーム１０’上の決められた位置に固定して配置され、位置合わせキー検知器１０００’、光学的検知手段１００１’、距離測定手段１００２’及び試験検知器１００３’からなる第１の検知手段７’は、第２のプラットフォーム２０’上に配置され、したがって、検知手段７’、８’はそれぞれ、その時点で測定される基板１、２の反対側に配置することができる。

図７ａから７ｅに示されるウェッジ誤差の補正では、第１のプラットフォーム１０’を、第２のプラットフォーム２０’上に固定して配置された距離測定手段１００２’まで移動させることによって、第１の接触面１ｋが図７ｅに示される様々な位置で移動及び測定される。次いで、第２の接触面２ｋ上の測定点からの距離が、第１のプラットフォーム１０’上に配置された距離測定手段２００２’の移動によって測定される。

測定された分布に基づき、第１の接触面１ｋ及び第２の接触面２ｋを、アクチュエータ１１及び２１の対応する移動によって互いに平行に位置合わせすることができる。

平行な第１及び第２のＸ−Ｙ平面５、６の距離はわずかであるが、この実施形態では第１及び第２のＸ−Ｙ平面５、６は同じ平面内にはない。

次いで、第１の基板の第１の位置合わせキー３．１〜３．ｎ、具体的には第１のＸ−Ｙ座標系におけるそれらの絶対位置が、第２のプラットフォーム２０’に取り付けられた位置合わせキー検知器１０００’によって検知される。図１ａから５ｂに示される実施形態のように、検知された座標から、線形もしくは非線形の数学的な分布モデル、及び／又は対応するモデルパラメータが計算される。

次いで、第２の基板２の第２の位置合わせキー４．１〜４．ｎが、第１のプラットフォーム１０’上に固定された位置合わせキー検知器２０００’によって検知され、それらの座標が第２のＸ−Ｙ座標系において検知される。検知された座標から、線形もしくは非線形の数学的な分布モデル及び／又はモデルパラメータが計算されるか、あるいはそれに応じて処理される。

第１のプラットフォーム１０’の位置合わせ位置を計算し、それに応じてモデルパラメータ、又は第１及び第２の位置合わせキー３．１〜３．ｎ及び４．１〜４．ｎの数学的な分布モデル、位置検知手段３１’、３３’及び３５’、特にレーザ干渉計によって認識された位置、第１のプラットフォーム１０’の第２のプラットフォーム２０’に対する関係、ならびに位置合わせキー検知器１０００’及び２０００’のそれぞれのＸ−Ｙ座標系における既知の位置から、基板１と基板２とを位置合わせすることができる。

位置合わせ後、基板１が基板２に接触するように、アクチュエータ１１によってＺ方向に移動される。

図１０ａ及び図１０ｂに従って、基板の対の位置合わせ及び接触の質が、第２のプラットフォーム２０’に取り付けられた試験検知器１００３’によって判定される。

位置合わせキー、特にチップの個々の位置に対して、特に接触面１ｋ、２ｋ全体に分散させた、前述の実施形態により、はるかに高い位置合わせ精度が実現され、したがって、＜２５０ｎｍ、特に＜１５０ｎｍ、好ましくは＜７０ｎｍの位置合わせ精度を実現することが可能である。

１ 第１の基板
１ｋ 第１の接触面
２ 第２の基板
２ｋ 第２の接触面
３．１〜３．ｎ 第１の位置合わせキー
４．１〜４．ｎ 第２の位置合わせキー
５ 第１のＸ−Ｙ平面
６ 第２のＸ−Ｙ平面
７、７’ 第１の検知手段
８、８’ 第２の検知手段
９、９’ 基部
１０、１０’ 第１のプラットフォーム
１１ アクチュエータ
１２ 受け取り手段
２０、２０’ 第２のプラットフォーム
２１ アクチュエータ
２２ 受け取り手段
３０ 位置検知手段
３１、３１’ 位置検知手段
３２ 位置検知手段
３３、３３’ 位置検知手段
３４ 位置検知手段
３５、３５’ 位置検知手段
１０００、１０００’ 位置合わせキー検知器
２０００、２０００’ 位置合わせキー検知器
１００１、１００１’ 光学的検知手段
２００１、２００１’ 光学的検知手段
１００２、１００２’ 距離測定手段
２００２、２００２’ 距離測定手段
１００３、１００３’ 試験検知器

Claims (10)

1. 第１のプラットフォーム（１０）の上に保持することができる第１の基板（１）の第１の接触面（１ｋ）を、第２のプラットフォーム（２０）の上に保持することができる第２の基板（２）の第２の接触面（２ｋ）と位置合わせするための装置であって、
   −前記第１の接触面（１ｋ）に沿って配置された第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ）の第１のＸ−Ｙ位置を、第１の検知手段（７、７’）によって、前記第１の基板（１）の動きから独立した第１のＸ−Ｙ座標系において第１のＸ−Ｙ平面（５）内で検知することができ、
   −前記第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ）に対応し、かつ前記第２の接触面（２ｋ）に沿って配置された第２の位置合わせキー（４．１〜４．ｎ）の第２のＸ−Ｙ位置を、第２の検知手段（８、８’）によって、前記第２の基板（２）の動きから独立した第２のＸ−Ｙ座標系において前記第１のＸ−Ｙ平面（５）に平行な第２のＸ−Ｙ平面（６）内で検知することができ、
   −前記第１の接触面（１ｋ）を、前記第１のＸ−Ｙ位置に基づいて第１の位置合わせ位置に位置合わせすることができ、前記第２の接触面（２ｋ）を、前記第２のＸ−Ｙ位置に基づいて第２の位置合わせ位置に位置合わせすることができる、
   ことを特徴とする装置。
2. ２つより多い第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ）の第１のＸ−Ｙ位置を検知し、対応する第２の位置合わせキー（４．１〜４．ｎ）と位置合わせすることができる請求項１に記載の装置。
3. 前記第１及び第２のＸ−Ｙ位置の検知における前記第１及び第２のＸ−Ｙ平面（５、６）が、接触している間、前記第１及び第２の接触面（１ｋ、２ｋ）の接触する平面と同一、特にさらには少なくともほぼ同一、好ましくは同一である請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第１及び／又は第２のＸ−Ｙ座標系が、前記装置の基部（９）に割り当てられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 検知、及び／又は位置合わせ、及び／又は接触の間、前記第１及び／又は第２の検知手段（７、７’、８、８）を、特に機械的に、好ましくは前記基部（９）上で固定することができる請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記装置を、前記接触した基板（１、２）の位置合わせを検査するための試験手段によって較正することができる請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記第１及び第２のＸ−Ｙ座標系がデカルト座標系であり、及び／又は同じスケーリングを有する、及び／又は同一の空間を占める請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記第１の検知手段（７、７’）が、１つの、特に単一の第１の位置合わせキー検知器（１０００、１０００’）を有し、及び／又は前記第２の検知手段（８、８’）が、１つの、特に単一の第２の位置合わせキー検知器（２０００、２０００’）を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記第１及び第２の接触面（１ｋ、２ｋ）の部分的な位置合わせのために、第１及び第２の距離測定手段（１００２、２００２）、ならびに接触することなく前記基板（１、２）を前記Ｘ−Ｙ平面（５、６）に対して横方向に移動させるように働くアクチュエータ（１１、２１）が特に存在する請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 第１のプラットフォームの上に保持することができる第１の基板の第１の接触面を、第２のプラットフォームの上に保持することができる第２の基板の第２の接触面と位置合わせするための方法であって、
    −前記第１の接触面を第１のＸ−Ｙ平面内に、前記第２の接触面を前記第１のＸ−Ｙ平面に対して平行な第２のＸ−Ｙ平面内に配置するステップと、
    −前記第１の接触面に沿って配置された第１の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置を、前記第１の基板の動きから独立した第１のＸ−Ｙ座標系において第１の検知手段によって検知し、前記第１の位置合わせキーに対応するとともに前記第２の接触面に沿って配置された第２の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置を、前記第２の基板の動きから独立した第２のＸ−Ｙ座標系において、第２の検知手段よって検知するステップと、
    −前記第１の接触面を、前記第１のＸ−Ｙ位置に基づいて判定された第１の位置合わせ位置に位置合わせし、前記第２の接触面を、前記第２のＸ−Ｙ位置に基づいて判定されるとともに前記第１の接触面の反対側にある第２の位置合わせ位置に位置合わせするステップと、
    を有する方法。

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