JP2016152284A - 位置決め装置、リソグラフィー装置、および基板位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の切欠き部の計測位置に異物がある場合でも、露光装置の生産性の低下を最小限に抑えることができる位置決め装置を提供する。【解決手段】外周部に切欠きＷｎを有する円形の基板Ｗを位置決めする位置決め装置であって、基板Ｗの半径方向において基板Ｗを移動させる移動手段１と、基板Ｗの半径方向における基板Ｗの位置を計測する第１計測手段Ｃｂ、Ｃｃと、第１計測手段Ｃｂ、Ｃｃにより計測された基板Ｗの位置に基づいて、切欠きＷｎの幅に関する所定範囲を算出する算出手段と、基板Ｗの切欠きＷｎの幅を計測する第２計測手段Ｃａと、を備え、第２計測手段Ｃａにより計測された切欠きＷｎの幅が所定範囲内にあるとき、基板Ｗの円周方向における基板Ｗの位置決めを行い、第２計測手段Ｃａにより計測された切欠きＷｎの幅が所定範囲内にないとき、移動手段１によって基板Ｗの半径方向において基板Ｗを移動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、位置決め装置、リソグラフィー装置、および基板位置決め方法に関し、特に、切欠き部を有する半導体ウェハ等の円形板状物体の位置決めを行う露光装置および位置決め方法に関する。

従来、露光装置のウェハ等の基板位置決め方法として、リニアイメージセンサを使用して、基板の外周形状を検出し、位置決めを行う方法が提案されている。（特許文献１）

特開昭６２−４５０３９号公報

特許文献１のリニアイメージセンサを使用した基板位置決め方法は、基板の外周計測用のリニアイメージセンサにより基板の平面方向の位置ズレを補正し、基板の切欠き部計測用のリニアイメージセンサにより基板の回転方向の位置ズレを補正する。

しかしながら、この時、基板の切欠き部の計測位置に異物（ゴミやレジストのはみ出し、欠け等）がある場合、切欠き部の計測値が本来の計測値とならないため、回転方向の位置ズレを要求される精度で補正できない。そのため、次の工程での基板位置決め時に、基板の位置が規定値内に入らず、基板位置決めのやり直しが発生する場合がある。これにより、装置のスループット（生産性）の低下や装置停止の要因となり、装置の生産性が低下する恐れがある。

本発明は、上記の問題に鑑みて、基板の切欠き部の計測位置に異物がある場合でも、露光装置の生産性の低下を最小限に抑えることができる位置決め装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の位置決め装置は、外周部に切欠きを有する円形の基板を位置決めする位置決め装置であって、前記基板の半径方向において前記基板を移動させる移動手段と、前記基板の半径方向における前記基板の位置を計測する第１計測手段と、前記第１計測手段により計測された前記基板の位置に基づいて、前記切欠きの幅に関する所定範囲を算出する算出手段と、前記基板の前記切欠きの幅を計測する第２計測手段と、を備え、前記第２計測手段により計測された前記切欠きの幅が前記所定範囲内にあるとき、前記基板の円周方向における前記基板の位置決めを行い、前記第２計測手段により計測された前記切欠きの幅が前記所定範囲内にないとき、前記移動手段によって前記基板の半径方向において前記基板を移動させることを特徴とする。

本発明によれば、基板の切欠き部の計測位置に異物がある場合でも、露光装置の生産性の低下を最小限に抑えることができる位置決め装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る基板位置決め装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る基板位置決めを示す図である。 本発明の一実施形態に係る露光装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る基板位置決め方法のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る基板決め装置の一例を示す図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る基板位置決め装置は、移動手段である載置ステージ１と、リニアイメージセンサＣａ、Ｃｂ、Ｃｃと、光源Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃと、を備える。載置ステージ１は、Ｘステージ１１と、Ｙステージ１２と、載置台１４と、回転台１３と、を含む。また、基板位置決め装置は、計測部２１と、演算部２２と、制御部２３を備える。なお、本実施形態における基板（ウェハＷ）は、外周部に切欠きを有する円形の基板である。

リニアイメージセンサＣｂ、Ｃｃと、光源Ｌｂ、Ｌｃは、第１計測手段であり、載置ステージ１に固定されたウェハＷの外周近傍で、ウェハＷの接線方向に垂直に基板を挟んで配置されてウェハＷのＸＹ位置を検出する。リニアイメージセンサＣａと光源Ｌａは、第２計測手段であり、同じくウェハＷの外周近傍で、ウェハＷの接線方向に平行に配置されて切欠きＷｎを検出して、切欠きＷｎの幅を計測する。

計測部２１は、リニアイメージセンサＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの検出結果から、ウェハＷの偏心量およびウェハＷの外周部の一部にある切欠きＷｎの位置を計測する。演算部２２は、計測部２１の計測結果から、リニアイメージセンサＣａで計測される切欠き幅に関する所定範囲を算出（予測）する算出手段である。制御部２３は、演算部２２の算出結果（演算結果）に基づいて載置ステージ１によりウェハＷを移動させる。載置台１４は、図示しない吸着溝を有し、回転台１３は、載置台１４をθ方向（ウェハＷの円周方向）に回転移動する。Ｘステージ１１とＹステージ１２は、回転台１３をＸ方向とＹ方向に移動可能にする。

Ｖ字型の微小切欠きＷｎを有するウェハＷは、載置台１４に吸着支持されるようになっており、載置台１４は、回転台１３に固定されている。また、回転台１３は、ＸＹ方向（半径方向）に移動可能なＸステージ１１およびＹステージ１２上に載置されている。また、載置台１３の回転中心に対するウェハＷの偏心を検出するリニアイメージセンサＣｂ、Ｃｃは、図１（ｂ）に示すようにウェハＷの中心に対して放射状に配置される。また、切欠き部Ｗｎを検出するリニアイメージセンサＣａは、ウェハＷの接線方向と平行な方向に配置される。そして、これらリニアイメージセンサＣａ、Ｃｂ、Ｃｃを照射する光源Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、図１（ａ）に示すように、ウェハＷの下側に配置される。

次に、図２を参照して、リニアイメージセンサＣａで計測される切欠きＷｎの幅に関する所定範囲（計測予測値）を算出する演算部２２の演算方法について説明する。一般的に、露光装置で使用されるウェハのＶ字型微小切欠き（ノッチ）の形状および大きさは（形状情報）、ＳＥＭＩ規格で規定されており、ウェハのサイズには依存しない。また、リニアイメージセンサＣａで計測されるウェハＷのＶ字型微小切欠きＷｎの幅は、リニアイメージセンサＣａとウェハ外周の距離と比例して、ウェハの半径方向に沿ってウェハ外周がリニアイメージセンサＣａから離れるにつれ減少する。

従って、ウェハＷの外周を検出するリニアイメージセンサＣｂまたはＣｃと、切欠きＷｎを検出するリニアイメージセンサＣａの相対的な取り付け位置（相対位置情報）が分かっている場合、図２（ｂ）に示す比例直線で表すことができる。具体的には、リニアイメージセンサＣｂまたはＣｃの検出結果から計測したウェハＹ位置と、リニアイメージセンサＣａにより計測される切欠き幅計測予測値Ｍｔの関係は、図２（ｂ）のＦｍｔのような比例直線で表すことができる。図２（ｃ）は、比例直線Ｆｍｔに対して、複数の閾値直線Ｆｍｔ１１、Ｆｍｔ１２、Ｆｍｔ２１、Ｆｍｔ２２を示す図であり、詳細は後述する。

図２（ｂ）のＦｍｔのような比例直線により、演算部２２は、リニアイメージセンサＣｂ、Ｃｃの検出結果Ｍｂ、Ｍｃから計測したウェハＹ位置Ｍｙから、リニアイメージセンサＣａが検出する切欠き幅計測予測値Ｍｔを算出することができる。なお、本実施形態では、リニアイメージセンサＣｂ、Ｃｃの検出結果Ｍｂ、Ｍｃを使用している。しかしながら、ウェハのＶ字型微小切欠きの形状および大きさは、ＳＥＭＩ規格で規定されているため、検出結果Ｍｂ、Ｍｃのいずれか一方で切欠き幅計測予測値Ｍｔを算出してもよい。

図３は、本実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。露光装置１０００は、第１の基板決め装置３００と、第２の基板位置決め装置２００と、搬送部である第１のウェハ搬送装置５０および第２のウェハ搬送装置６０を含む。まず、露光装置１０００と外部とのインターフェース４０に搬入されたウェハＷは、第１のウェハ搬送装置５０により、第１の基板位置決め装置３００に移送される。次に、第１の基板位置決め装置３００により位置決めされたウェハＷは、第２のウェハ搬送装置６０により、第２の基板位置決め装置２００に移送される。

一般的に、第２の基板位置決め装置２００は、ステージ制御部３０と、ウェハステージもしくは露光ステージと呼ばれるステージ駆動部３１と、アライメントスコープ部３２と、画像処理部３３で構成される。そして、ウェハＷ上に露光されたマークＷｍの計測結果から位置決めを行う。最後に、第２の基板位置決め装置２００により位置決めが終了したウェハＷは、露光処理工程に進み、レンズ７０、マスク８０、照明光源９０、ステージ制御部３０、ステージ駆動部３１を使用して、露光処理が行われる。

そして、基板位置決め装置２００は、マークＷｍを利用して狭い視野の中で精密な基板位置決めを行う。従って、第１の基板位置決め装置３００は、第２の基板位置決め装置２００が位置決め可能な範囲のズレ量で位置決めを行う必要がある。

そこで、基板位置決め装置３００は、図２（ｃ）に示すように、比例直線Ｆｍｔに対して、複数の閾値直線Ｆｍｔ１１、Ｆｍｔ１２、Ｆｍｔ２１、Ｆｍｔ２２を有する。閾値直線Ｆｍｔ１１、Ｆｍｔ１２は、基板位置決め装置２００が位置決め可能な範囲から決定する。また、閾値直線Ｆｍｔ２１、Ｆｍｔ２２は、基板位置決め装置３００がウェハ位置を補正可能な範囲から決定する。

切欠き幅許容値Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２は、ウェハＹ位置Ｍｙと、閾値直線Ｆｍｔ１１、Ｆｍｔ１２、Ｆｍｔ２１、Ｆｍｔ２２より算出される。これらの切欠き幅許容値Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２と切欠き幅測定値Ｍａを比較し、Ｍ１１≦Ｍａ≦Ｍ１２（所定範囲内）の場合、Ｙ方向の補正は不要と判断し、θ方向のズレを補正する。さらに、Ｍ２１≦Ｍａ≦Ｍ２２（第２の所定範囲内）の場合、補正可能な大きさの異物があると判断して、ステージをＹ方向に移動し、Ｍｙ’の位置で再計測を行う。さらに、Ｍａ≦Ｍ２１またはＭ２２≦Ｍａの場合、補正不可能な大きさの異物があると判断して、基板位置合わせを終了する。

なお、本実施形態では、閾値直線を４本として説明しているが、例えば、Ｆｍｔ１１とＦｍｔ１２の２本、またはＦｍｔ２１、Ｆｍｔ２２の２本のみを用いてもよく、４本以上の閾値直線を有してもよい。また、演算部２２は、切欠き幅計測値Ｍａと切欠き幅計測予測値Ｍｔとの差に応じて、Ｍｙ’の位置を決定する構成としてもよい。さらに、θ方向のズレ量の補正は、制御部２３によりステージをＹ方向に移動し、切欠き幅計測値Ｍａ≒切欠き幅計測予測値Ｍｔとなる位置を複数計測し、各Ｙ位置で算出したθ方向のズレ量の平均または偏差を用いてもよい。

次に、本実施形態に係る基板位置決め装置の動作について説明する。まず、載置台１４の上面にウェハＷを吸着固定し、ウェハＷを回転台１３により回転させる。微小切欠きＷｎをリニアイメージセンサＣａが検出した位置で回転台１３を停止する。この状態では、ウェハＷは、基板位置決め装置が合わせるべきウェハＷの規定位置（Ｘ、Ｙ、θ）に対して偏心している。そのため、まず、この偏心量をリニアイメージセンサＣｂ、Ｃｃによる検出結果から、計測部２１によりＸ方向、Ｙ方向の位置に変換し、規定位置に対するズレ量を算出する。

そして、算出したズレ量を基に、制御部２３によりステージ１１、１２を移動させることにより、Ｘ、Ｙ方向のズレを補正する。次に、θ方向の偏心については、まず、リニアイメージセンサＣａの検出結果から、切欠きＷｎの中心とリニアイメージセンサＣａの画素中心とのズレ量を計測部２１により算出する。そして、このズレ量に応じて回転台１３を回転することにより補正する。以上の基板位置決め方法は、従来技術を利用したものである。

ただし、図２（ａ）に示すように、切欠きＷｎに異物Ｄがある場合、リニアイメージセンサＣａが検出した切欠きＷｎの幅Ｍａは、本来の切欠き幅より狭く計測される。その結果、リニアイメージセンサＣａが検出した切欠きＷｎの幅Ｍａから算出した切欠き中心をリニアイメージセンサＣａの画素中心に合わせる（一致する）ように回転台１３を回転すると、本来の切欠き中心に対してズレが生じてしまう。これに対して、本実施形態では、リニアイメージセンサＣａにより検出した切欠きＷｎの幅Ｍａと、演算部２２により算出した切欠き幅計測予測値Ｍｔとを比較することにより、基板位置決め時にθズレが発生するか否かを判定することができる。

次に、図４を参照して、本実施形態に係る基板位置決め方法について説明する。図４は、本実施形態に係る基板位置決め方法のフローチャートである。まず、回転台上に載置したウェハを回転台により回転する。ウェハの切欠きを検出した位置で回転台を停止する。ウェハのＸ、Ｙ方向の偏心を補正後、ウェハの外周のＹ位置を計測する。そして、演算部２２により、切欠き幅計測予測値、補正可能許容値、補正不要許容値を算出する。次に、切欠き幅を計測し、切欠き幅の計測値が補正不要許容値内か否かを判定する。切欠き幅の計測値が補正不要許容値内（第２の所定範囲内）である場合（Ｙｅｓ）、切欠き幅の計測値が補正可能許容値内であるか否かを判定する。一方、切欠き幅の計測値が補正不要許容値外（第２の所定範囲外）の場合（Ｎｏ）、位置決めを停止する工程１０２に移行し、ウェハを排出する。

切欠き幅の計測値が補正可能許容値内か否かの判定において、切欠き幅の計測値が補正可能許容値内（所定範囲内）でない場合（Ｎｏ）、すなわち（Ｍ１１≦Ｍａ≦Ｍ１２でない場合）、切欠き幅検出位置を変更する工程１０１に移行する。すなわち、補正可能な大きさの異物があると判断して、工程１０１に移行する。そして、ウェハをＹ方向に移動（Ｍｙ’の位置）後、ウェハ外周Ｙ位置計測から再度位置決めを実施する。すなわち、ウェハＷの半径方向における位置を再度計測して、所定範囲である補正可能許容値を再度算出し、リニアイメージセンサＣａにより切欠きＷｎの幅Ｍａを再度計測して位置決めを実施する。一方、切欠き幅の計測値が補正可能許容値内である場合（Ｙｅｓ）、すなわちＭ１１≦Ｍａ≦Ｍ１２の場合、θ方向の偏心補正を実施し、Ｘ、Ｙ、θ位置を確認する。Ｘ、Ｙ、θ位置の確認がＮＧである場合、ウェハのＸ、Ｙ方向の偏心の補正から再度位置決めを実施する。一方、Ｘ、Ｙ、θ位置の確認がＯＫである場合、正常終了として位置決めを終了する。

以上のように、本実施形態によれば、基板の切欠き部の計測位置において異物の有無を推定し、異物があると推定した場合、露光装置の生産性の低下を最小限に抑えることができる位置決め装置を提供することができる。なお、本実施形態では基板の位置決めについては、ノッチを採用しているが、これに限定することなく、例えば、オリフラ（オリエンテーションフラット）の場合に適用してもよい。

なお、上記説明では、リソグラフィー装置として露光装置を例示したが、リソグラフィー装置は、それに限らない。リソグラフィー装置は、例えば、電子線のような荷電粒子線で基板（上の感光剤）に描画を行う描画装置であってもよい。もしくは、基板上のインプリント材を型（モールド）で成形（成型）して基板上にパターンを形成する形成処理を行うインプリント装置等であってもよい。

（物品の製造方法）
一実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。該製造方法は、物体（例えば、感光剤を表面に有する基板）上に上記のリソグラフィー装置を用いてパターン（例えば潜像パターン）を形成する工程と、該工程でパターンを形成された物体を処理する工程（例えば、現像工程）とを含み得る。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形または変更が可能である。

１ 載置ステージ
２２ 演算部
Ｗ ウェハ
Ｗｎ 切欠き
Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ リニアイメージセンサ

Claims (7)

1. 外周部に切欠きを有する円形の基板を位置決めする位置決め装置であって、
   前記基板の半径方向において前記基板を移動させる移動手段と、
   前記基板の半径方向における前記基板の位置を計測する第１計測手段と、
   前記第１計測手段により計測された前記基板の位置に基づいて、前記切欠きの幅に関する所定範囲を算出する算出手段と、
   前記基板の前記切欠きの幅を計測する第２計測手段と、を備え、
   前記第２計測手段により計測された前記切欠きの幅が前記所定範囲内にあるとき、前記基板の円周方向における前記基板の位置決めを行い、
   前記第２計測手段により計測された前記切欠きの幅が前記所定範囲内にないとき、前記移動手段によって前記基板の半径方向において前記基板を移動させる
   ことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記算出手段は、さらに、前記第１計測手段により計測された前記基板の位置に基づいて、前記切欠きの幅に関する第２の所定範囲を算出し、
   前記第２計測手段により計測された前記切欠きの幅が前記第２の所定範囲内にないとき、前記基板の位置決めを行わない
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記第２計測手段により計測された前記切欠きの幅が前記所定範囲内にないとき、前記移動手段によって前記基板の半径方向において前記基板を移動させた後、
   前記第１計測手段は、前記基板の半径方向における前記基板の位置を再度計測し、前記算出手段は、前記切欠きの幅に関する所定範囲を再度算出し、前記第２計測手段は、前記切欠きの幅を再度計測して、
   前記基板の円周方向における前記基板の位置決めを行う
   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。
4. 前記第２計測手段は、リニアイメージセンサを含み、
   前記切欠きの中心が前記リニアイメージセンサの中心に一致するように、前記基板の円周方向における前記基板の位置決めを行う
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置決め装置。
5. 前記算出手段は、さらに、前記切欠きの形状情報および前記第１計測手段と前記第２計測手段との相対位置情報に基づいて、前記所定範囲を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置決め装置により位置決めが行われた前記基板を搬送する搬送部と、
   前記搬送部により搬送された前記基板上に形成されたマークを計測した結果に基づいて、前記基板の位置決めを行う位置決め部と、
   前記位置決め部により位置決めが行われた前記基板にパターンの形成処理を行う処理部と、を有する
   ことを特徴とするリソグラフィー装置。
7. 外周部に切欠きを有する円形の基板を位置決めする位置決め方法であって、
   前記基板の半径方向における前記基板の位置を計測する第１計測工程と、
   前記第１計測工程で計測された前記基板の位置に基づいて、前記切欠きの幅に関する所定範囲を算出する工程と、
   前記基板の前記切欠きの幅を計測する第２計測工程と、
   前記第２計測工程で計測された前記切欠きの幅が前記所定範囲内にあるとき、前記基板の円周方向における前記基板の位置決めを行う工程と、
   前記第２計測工程で計測された前記切欠きの幅が前記所定範囲内にないとき、前記基板の半径方向において前記基板を移動させる工程と、を有する
   ことを特徴とする位置決め方法。
   
   

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