JP6268702B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents
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Description
本発明は基板処理装置および基板処理方法に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
半導体素子の製造において、基板等は、干渉計を用いて高精度に位置合わせされる(特許文献1参照)。
[特許文献1]特開2010−147253号公報
In manufacturing a semiconductor element, a substrate or the like is aligned with high accuracy using an interferometer (see Patent Document 1).
[Patent Document 1] JP 2010-147253 A
複数の基板を重ね合わせる場合に、干渉計自体の振動により基板の位置合わせ精度が低下する場合がある。 When superposing a plurality of substrates, the alignment accuracy of the substrates may decrease due to the vibration of the interferometer itself.
本発明の第一態様においては、第1の基板と第2の基板とを互いに重ね合せる基板処理装置であって、第1の基板を保持する第1ステージと、第2の基板を保持し、第1ステージに向かって移動して第1の基板および第2の基板を互いに重ね合わせる第2ステージと、第1ステージに連結され、第2ステージの位置を測定する干渉計と、第2ステージの移動により第1の基板と第2の基板とが互いに接触することにより生じる干渉計の変位を検出する変位検出部と、干渉計による測定結果を変位検出部の検出結果により補正する補正部とを備える基板処理装置が提供される。 In the first aspect of the present invention, a substrate processing apparatus for superimposing a first substrate and a second substrate on each other, a first stage for holding the first substrate, a second substrate, A second stage that moves toward the first stage and overlaps the first substrate and the second substrate; an interferometer that is coupled to the first stage and measures the position of the second stage; and A displacement detector that detects displacement of the interferometer caused by contact between the first substrate and the second substrate due to movement, and a correction unit that corrects the measurement result of the interferometer based on the detection result of the displacement detector. A substrate processing apparatus is provided.
本発明の第二態様においては、第1の基板を保持する第1ステージに向かって、第2の基板を保持した第2ステージを移動させて、第1の基板および第2の基板を重ね合せる基板処理方法であって、第1ステージに連結された干渉計により第2ステージの位置を測定する測定段階と、第1の基板と第2の基板との接触により生じる干渉計の変位を検出する検出段階と、検出段階の検出結果を用いて測定段階の測定結果を補正する補正段階とを備える基板処理方法が提供される。 In the second aspect of the present invention, the second stage holding the second substrate is moved toward the first stage holding the first substrate to overlap the first substrate and the second substrate. A substrate processing method for measuring a position of a second stage with an interferometer coupled to a first stage, and detecting displacement of the interferometer caused by contact between the first substrate and the second substrate. There is provided a substrate processing method including a detection stage and a correction stage for correcting the measurement result of the measurement stage using the detection result of the detection stage.
上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。 The above summary of the present invention does not enumerate all necessary features of the present invention. A sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、基板貼合装置10の模式的平面図である。一対の基板210を貼り合わせて積層基板230を製造する。貼り合わされる基板210としては、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等を例示できる。また、貼り合わされる基板210は、それ自体が貼り合わせにより製造された積層構造を有する基板であってもよい。
FIG. 1 is a schematic plan view of the
基板貼合装置10は、大気環境部100および真空環境部300を備える。大気環境部100は、環境チャンバ110の内部に収容された搬送ロボット130、160、180、プリアライナ140、アライナ150、分離部170およびホルダラック190を有する。環境チャンバ110の内部については、清浄な雰囲気の温度、湿度等が管理されている。
The
環境チャンバ110の外側には、制御部112および基板カセット120が配される。制御部112は、基板貼合装置10全体の動作を制御すると共に、搬送ロボット130、160、180、プリアライナ140、アライナ150、分離部170等の個別の動作も制御する。このため、例えば、アライナ150の一部として動作する補正部114も、制御部に含まれる。
A
基板カセット120は、貼り合わされる基板210と、貼り合わせにより製造された積層基板230とを収容する。基板カセット120は、基板貼合装置10から取り外して、基板210または積層基板230を運搬する場合の容器として使用することもできる。
The
大気環境部100において、プリアライナ140は、基板カセット120から取り出された基板210を、基板ホルダ220に保持させる。アライナ150は、互いに対向する固定ステージ151および移動ステージ152を有し、それぞれが基板ホルダ220に保持された一対の基板210を位置合わせして重ね合わせる。ホルダラック190は、使用していない基板ホルダ220を収容する。
In the
分離部170は、基板210を貼り合わせて製造された積層基板230を基板ホルダ220から分離する。積層基板230から分離された基板ホルダ220は、ホルダラック190に格納して待機させてもよいし、プリアライナ140に搬送して次の基板210を保持させてもよい。
The
搬送ロボット130、160、180のそれぞれは、フィンガ132、162、182と、アーム134、164、184とを有する。フィンガ132、162、182は、基板210、基板ホルダ220および積層基板230のうちの少なくともひとつを保持する。アーム134、164、184は、フィンガ132、162、182を支持して移動させる。
Each of the
基板カセット120の直近に配され、プリアライナ140、アライナ150およびホルダラック190に包囲された搬送ロボット130は、プリアライナ140に、基板ホルダ220および基板210を順次搬入する。また、搬送ロボット130は、プリアライナ140において基板210を保持した基板ホルダ220をアライナ150に搬入する。更に、搬送ロボット130は、分離部170において基板ホルダ220から分離された積層基板230を基板カセット120に搬入する。
The
アライナ150に対して搬送ロボット130と反対側に配された搬送ロボット160は、アライナ150において基板210を保持した基板ホルダ220を重ね合わせることにより形成された積層体201を、真空環境部300に搬送する。また、搬送ロボット160は、真空環境部300において処理された積層体201を、再び大気環境部100に搬出する。
The
アライナ150の図中側部に沿って配された搬送ロボット180は、搬送ロボット160により搬出された積層体201から分離部170において分離された基板ホルダ220および積層基板230を、基板カセット120側に向かって搬送する。
The
基板貼合装置10における真空環境部300は、ロードロック310、ロボットチャンバ320、加熱加圧部340および冷却室360を有する。ロードロック310は、大気環境部100における環境チャンバ110の内部と、真空環境部300のロボットチャンバ320の内部とを連通させる。
The
ロードロック310は、個別に開閉するアクセスドア312およびゲートバルブ314を有する。よって、アクセスドア312およびゲートバルブ314の両方を閉じた状態で給気または排気することにより、ロードロック310の内部を大気環境にすることも真空環境にすることもできる。
The
ロードロック310の内部が大気環境の場合、ゲートバルブ314を閉じたままアクセスドア312を開くことにより、ロードロック310と大気環境部100と連通させることができる。これにより、搬送ロボット160は、大気環境部100の環境を維持したまま、ロードロック310に積層体201を搬入または搬出できる。
When the interior of the
また、ロードロック310の内部が真空環境の場合、アクセスドア312を閉じたままゲートバルブ314を開くことにより、ロードロック310を真空環境部300に連通させることができる。これにより、搬送ロボット330、350により、真空環境部300の環境を維持したまま、真空環境部300側からロードロック310に積層体201を搬入または搬出できる。
Further, when the inside of the
ロボットチャンバ320は、個別に制御される一対の搬送ロボット330、350を有する。搬送ロボット330、350の各々は、積層体201を保持するフィンガ332、352と、フィンガ332、352を支持すると共に移動させるアーム334、354とを有する。
The
複数の加熱加圧部340と単一の冷却室360は、それぞれが断熱容器349、369を有して、個別にロボットチャンバ320に連通する。加熱加圧部340および冷却室360の各々とロボットチャンバ320との間は、個別に開閉できるゲートバルブ342、362により気密に遮断できる。これにより、加熱加圧部340および冷却室360は、個別の温度環境を独立して維持できる。
The plurality of heating and pressurizing
加熱加圧部340は、加熱部と加圧部とを有し、搬入された積層体201を加熱すると共に加圧する。これにより、積層体201において重ね合わされていた基板210は、互いに貼り合わされて単一の積層基板230となる。なお、加熱加圧部340は、加熱加圧後の積層体201をある程度冷却する機能を有してもよい。これにより、加熱加圧部340から搬出される積層体201と、加熱加圧部340に搬入される積層体201とのそれぞれ生じる温度変化を抑制できる。
The heating and
冷却室360は、加熱加圧部340から搬出された積層体201の温度を、大気環境部100の環境温度と略等しい温度まで冷却する。これにより、大気環境部100の熱負荷の増加を防止すると共に、真空環境部300から大気環境部100に搬入された積層体201の温度変化を抑制できる。
The cooling
真空環境部300においては、搬送ロボット330、350の一方が加熱加圧部340のひとつから積層体201を搬出した場合に、搬送ロボット330、350の他方が、他の積層体201を当該加熱加圧部340に即座に搬入できる。これにより、加熱加圧部340の待機時間を短縮して、基板貼合装置10のスループットを向上させることができる。
In the
図2は、基板貼合装置10において貼り合わせる一対の基板210の概念的な斜視図である。基板210の各々は、ノッチ214により一部が欠けた円板型の形状を有する。基板210の各々は、複数の素子領域216および複数のアライメントマーク218を有する。
FIG. 2 is a conceptual perspective view of a pair of
ノッチ214は、基板210の結晶配向性等を示す指標として設けられる。よって、プリアライナ140においては、ノッチ214の位置を検出することにより、基板210に形成された素子領域216の方向を検知する。
The
素子領域216は、基板210の表面に周期的に配される。素子領域216の各々には、フォトリソグラフィ技術等により形成された半導体素子が配される。また、素子領域216の各々には、基板210を他の基板210に貼り合わせる場合に接続端子となるパッド、バンプ等も含まれる。
The
基板210において、複数の素子領域216相互の間には、素子、回路等の機能的要素が配されていないブランク領域がある。ブランク領域には、基板210を素子領域216毎に切り分ける場合に切断するスクライブライン212が配される。
In the
更に、スクライブライン212上には、貼り合わせる基板210を位置合わせする場合の指標となるアライメントマーク218が配される。スクライブライン212は、基板210を切断してダイにする過程で鋸代となって消滅するので、アライメントマーク218を設けることにより、基板210の実効的な面積が圧迫されることはない。
Furthermore, on the
なお、図中では素子領域216およびアライメントマーク218を大きく描いているが、例えば直径300mmの基板210に形成される素子領域216の数は数百以上にも及ぶ場合がある。また、素子領域216に形成された配線パターン等をアライメントマーク218として利用する場合もある。
Although the
図3は、基板貼合装置10の内部で一対の基板210を貼り合わせる場合に用いられる一組の基板ホルダ220の斜視図である。アライナ150は、基板処理装置の一例である。
FIG. 3 is a perspective view of a pair of
基板ホルダ220は、アルミナセラミックス等の硬質材料で形成される。基板ホルダ220の各々は、保持する基板210に接する円形の保持面227、228と、保持面227、228の径方向外側に延在する縁部221、222と有する。
The
基板ホルダ220の各々において、保持面227、228には、基板210を吸着する静電チャック電極225、226が埋設される。これにより、基板ホルダ220は、それぞれ基板210を吸着して保持する。
In each of the
また、一組の基板ホルダ220において、一方は縁部221に配された磁石片223を有し、他方は縁部222に配された磁性体片224を有する。これにより、一組の基板ホルダ220は、間に基板210を挟んで、相互に結合された状態を自律的に維持できる。
In the set of
図4、図5、図6および図7は、基板貼合装置10における基板210の積層基板230への変遷を、段階を追って示す図である。これらの図面を参照しつつ、基板貼合装置10の動作を説明する。
4, FIG. 5, FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams showing the transition of the
図4に示すように、貼り合わせる基板210の各々は、プリアライナ140において、1枚ずつ基板ホルダ220に搭載される。この段階では、基板210は、静電チャックの静電力により基板ホルダ220に保持される。
As shown in FIG. 4, each of the
プリアライナ140において基板210を保持した基板ホルダ220は、搬送ロボット130によりアライナ150に搬入される。アライナ150においては、固定ステージ151に保持された基板ホルダ220と、移動ステージに保持された基板ホルダ220とが、図5に示すように互いに対向する。これにより、貼り合わされる一対の基板210も互いに対向する。
The
引き続きアライナ150においては、一対の基板210が、位置合わせされた上で重ね合わされる。これにより、図6に示すように、一対の基板210および一対の基板ホルダ220により積層体201が形成される。
Subsequently, in the
積層体201において、一対の基板ホルダ220は、互いに吸着する磁石片223および磁性体片224により結合され、重ね合わされた一対の基板210の相対位置を維持する。ただし、アライナ150から搬出された段階の積層体201において、一対の基板210は重ね合わされているに過ぎず、貼り合わされてはいない。
In the
このような積層体201は、加熱加圧部340において加熱加圧される。これにより、積層体201に含まれる一対の基板210は相互に貼り合わされて積層基板230を形成する。積層基板230となった基板210は、図7に示すように、分離部170において基板ホルダ220から分離され、基板カセット120に収納される。
Such a laminate 201 is heated and pressurized in the heating and
なお、上記の例では、磁石片223を有する基板ホルダ220を上側に、磁性体片224を有する基板ホルダ220を下側に描いている。しかしながら、基板ホルダ220の配置はこれに限られない。また、一対の基板ホルダ220を結合する部材は、磁石片223および磁性体片224の組み合わせに限られるわけではなく、一対の基板ホルダ220を弾性的に挟んで保持するクリップ等を用いることもできる。
In the above example, the
更に、上記の基板貼合装置10においては、アライナ150において重ね合わせた基板210を加熱加圧部340において貼り合わせることにより積層基板230とした。しかしながら、例えば、基板210を高度に鏡面研磨しておくことにより、加熱加圧なしにアライナ150における重ね合わせで積層基板230とすることもできる。また、接着剤を用いて基板210を貼り合わせて積層基板230を形成することもできる。
Further, in the above-described
図8は、上記基板貼合装置10に含まれるアライナ150の模式的縦断面図である。アライナ150は、枠体159、固定ステージ151、移動ステージ152および上部干渉計ユニット410を有する。また、制御部112に設けられた補正部114も、アライナ150の一部をなす。
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view of an
枠体159は、他の部材を収容する直方体の空間を形成する。固定ステージ151は、ロードセル259を介して、枠体159の天井面に対して、図中下向きに固定される。また、固定ステージ151の側部には、顕微鏡255および反射鏡412が固定される。
The
固定ステージ151は、静電チャック、真空チャック等の吸着装置を有し、基板210を保持した基板ホルダ220を吸着して保持する。これにより、アライナ150において、固定ステージ151には基板210が下向きに保持される。
The fixed
ロードセル259は、固定ステージ151に保持された基板210に対して下方から負荷がかかった場合に起歪体に生じる変形を検出して、負荷の大きさを検出する。顕微鏡255は、固定ステージ151の下方を通過する基板210のアライメントマーク218を観察する。
The
移動ステージ152は、枠体159の底面から順次積層された粗動部251、微動部252、昇降部253および揺動部254により支持される。粗動部251および微動部252は、それぞれ、移動ステージ152を図中に矢印で示すX方向およびY方向に移動させる。これにより、移動ステージ152は、アライナ150において二次元的に移動できる。なお、粗動部251および微動部252は、移動ステージ152に対して水平駆動力を伝達する水平駆動位置を、移動ステージ152の重心と同じ高さとすることが好ましい。
The moving
昇降部253は、移動ステージ152を図中に矢印で示すZ方向に移動させる。更に、揺動部254は、移動ステージ152の水平面に対する傾きを変化させる。これら粗動部251、微動部252、昇降部253および揺動部254を制御対象として制御することにより、移動ステージ152に搭載した基板210を目標位置に向かって移動させることができる。
The elevating
移動ステージ152の側部には、顕微鏡255が上向きに固定される。顕微鏡255は、移動ステージ152に対向する位置にある基板210のアライメントマーク218を観察できる。また、移動ステージ152の側部には反射鏡414も固定される。
A
移動ステージ152に固定された反射鏡414は、上部干渉計ユニット410が発生する測長ビームを反射して再び上部干渉計ユニット410に返す。また、上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151の反射鏡412にも測長ビームを照射して反射光を受ける。これにより、上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151および移動ステージ152の相対位置を高精度に検出できる。
The reflecting
なお、反射鏡414は、移動ステージ152の移動量をカバーする高さを有する。よって、移動ステージ152が昇降しても、上部干渉計ユニット410は、反射鏡414により反射された測長ビームを受光できる。
The reflecting
移動ステージ152は、静電チャック、真空チャック等の吸着装置を有し、基板210を保持した基板ホルダ220を吸着して保持する。これにより、アライナ150において、移動ステージ152には基板210が上向きに保持される。
The moving
基板貼合装置10において、制御部112は、上部干渉計ユニット410による測長値を参照して、微動部252の移動量を高精度に制御する。ただし、微動部252の移動速度は、粗動部251の移動速度よりも低い。
In the board |
なお、移動ステージ152は、球面座を介して昇降部253から支持される。よって、移動ステージ152は、図中に矢印で示すX方向、Y方向およびZ方向への並進運動の他に、X軸、Y軸およびZ軸の廻りに回転運動させることもできる。
The moving
図9は、アライナ150において、移動ステージ152が、固定ステージ151に対向する位置まで移動した状態を示す。即ち、基板貼合装置10において、制御部112は、まず粗動部251を用いて、移動ステージ152を固定ステージ151に対向する位置まで移動させる。また、制御部112は、移動ステージ152の移動の過程で、顕微鏡255、255を用いて、固定ステージ151に保持された基板210と、移動ステージ152に保持された基板210との位置ずれを検出する。
FIG. 9 shows a state where the moving
上側の顕微鏡255の固定ステージ151に対する相対位置は予め判っており、且つ、アライナ150の動作により変化することがない。よって、制御部112は、移動ステージ152に保持された基板210のアライメントマーク218を顕微鏡255で観察することにより、当該基板210と固定ステージ151との相対位置を精度よく検知できる。
The relative position of the
同様に、下側の顕微鏡255の移動ステージ152に対する相対位置は予め判っており、且つ、アライナ150の動作により変化することがない。よって、制御部112は、固定ステージ151に保持された基板210のアライメントマーク218を顕微鏡255で観察することにより、当該基板210と移動ステージ152との相対位置を検知できる。
Similarly, the relative position of the
更に、制御部112は、一対の顕微鏡255、255を互いに対向させることにより、顕微鏡255、255の相対位置を初期化できる。よって、制御部112は、初期化された相対位置を基準にして一対の基板210の位置ずれ量を算出できる。更に、制御部112は、検出された位置ずれ量を補償すべく微動部252および揺動部254により移動ステージ152を移動および揺動させて、固定ステージ151に保持された基板210と、移動ステージ152に保持された基板210とを位置合わせする。
Furthermore, the
図10は、アライナ150の模式的断面図である。アライナ150において、昇降部253は、図中に矢印で示すZ方向に移動ステージ152を昇降させる。対向する一対の基板210が位置合わされると、制御部112は、昇降部253により移動ステージ152を上昇させ、一対の基板210を密着させて相互に重ね合わせる。こうして、重ね合わされた一対の基板210と、それを挟む一対の基板ホルダ220により、積層体201が形成される。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the
積層体201の形成においては、固定ステージ151に保持された基板210に向かって、移動ステージ152に搭載された基板210を昇降部253が上昇させる。これにより、一対の基板が重ね合わされる。よって、アライナ150においては、固定ステージ151に保持された基板210の下面が基板210の重ね合わせ面に一致する。
In the formation of the
アライナ150において基板210が重ね合わされると、制御部112は、固定ステージ151による基板ホルダ220の吸着を解除した後、移動ステージ152を下降させる。これにより、積層体201が固定ステージ151から離間するので、搬送ロボット160によりアライナ150から搬出することができる。搬出された積層体201は、搬送ロボット160によりロードロック310に搬入される。
When the
なお、制御部112は、移動ステージ152が固定ステージ151に向かって上昇する間も、上部干渉計ユニット410を用いた測長による移動ステージ152の位置検出と、検出した位置に基づく移動ステージ152のフィードバック制御とを継続する。このため、基板210を重ね合わせる過程においては、固定ステージ151に保持された基板210と移動ステージ152に保持された基板210とが接触した状態で、移動ステージ152が移動する場合がある。このような場合、移動ステージ152の変位によりロードセル259の起歪体が弾性変形を生じ、固定ステージ151が振動する。
Note that the
固定ステージ151の振動は、枠体159を通じて上部干渉計ユニット410にも伝達される。上部干渉計ユニット410が振動すると、上部干渉計ユニット410による移動ステージ152の位置検出の精度が低下し、基板210の位置合わせ精度も低下する。また、上上部干渉計ユニット410の検出精度低下を回避する目的で、固定ステージ151の振動の減衰を待つ場合は、アライナ150における処理時間が増加し、基板貼合装置10全体のスループットが低下する。しかしながら、補正部114により、上部干渉計ユニット410の測長値を補正することにより、検出精度低下を防止できる。
The vibration of the fixed
図11は、補正部114による補正の方法を説明する模式図である。アライナ150において、上部干渉計ユニット410は、少なくとも4本の測長ビームUTYR、UYR、WYR、WTYRを被検体としての反射鏡412、414に向かって照射する複数の干渉計を有する。
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a correction method by the
4本の測長ビームUTYR、UYR、WYR、WTYRは、共通の垂直面内において平行に反射鏡412、414に向かって照射される。また、2本の測長ビームUTYR、UYRは、固定ステージ151に固定された反射鏡412に照射され、他の2本の測長ビームWYR、WTYRは、移動ステージ152に固定された反射鏡414に向かって照射される。
The four measurement beams UTYR, UYR, WYR, and WTYR are irradiated toward the reflecting
ここで、図中最上段に光路を有する測長ビームUTYRに対して、2番目の測長ビームUYRは、垂直間隔Δh1を有する。同様に、3番目の測長ビームWYRは、測長ビームUTYRに対して垂直間隔Δh2を有する。更に、最下段の測長ビームWTYRは、測長ビームUTYRに対して垂直間隔Δh3を有する。 Here, the second measuring beam UYR has a vertical interval Δh 1 with respect to the measuring beam UTYR having the optical path at the top in the drawing. Similarly, the third length measuring beam WYR has a vertical interval Δh 2 with respect to the length measuring beam UTYR. Further, the bottom measurement beam WTYR has a vertical interval Δh 3 with respect to the measurement beam UTYR.
上記のような上部干渉計ユニット410が振動により傾斜すると、測長ビームUYRにより測長された反射鏡412までの距離は、測長ビームUTYRにより測長された反射鏡412までの距離に対して差分Δx1過大になる。同様に、測長ビームWYRにより測長された反射鏡までの距離は、測長ビームUTYRにより測長された反射鏡412までの距離に対して、差分Δx2過大になる。更に、測長ビームWTYRにより測長された反射鏡までの距離は、測長ビームUTYRにより測長された反射鏡412までの距離に対して、差分Δx3過大になる。
When the
ここで、差分Δx1の値は、測長ビームUYRによる測長値D(UYR)と、測長ビームUTYRによるD(UTYR)との差分に他ならない。よって、測長ビームUYRにより測長された反射鏡412までの距離を、測長ビームUTYRにより測長された反射鏡412までの測定値をとすると、差分Δx1は、下記の式1のように算出できる。
Δx1=D(UYR)−D(UTYR) ・・・式1
Here, the value of the difference [Delta] x 1 includes a length measurement value D (UYR) by measurement beams UYR, nothing but the difference between D (UTYR) by measurement beam UTYR. Therefore, when the distance to the reflecting
Δx 1 = D (UYR) −D (UTYR)
また、差分Δx2は、移動ステージ152の位置により変化する垂直間隔Δh2を考慮して、上記差分Δx1から、下記の式2により算出できる。
Δx2=(Δx1/Δh1)×Δh2 ・・・式2
Further, the difference Δx 2 can be calculated from the difference Δx 1 by the following equation 2 in consideration of the vertical interval Δh 2 that changes depending on the position of the moving
Δx 2 = (Δx 1 / Δh 1 ) × Δh 2 Formula 2
同様に、差分Δx3は、移動ステージ152の位置により変化する垂直間隔Δh3を考慮して、上記差分Δx1から、下記の式3により算出できる。
Δx3=(Δx1/Δh1)×Δh3 ・・・式3
Similarly, the difference Δx 3 can be calculated from the difference Δx 1 by the following expression 3 in consideration of the vertical interval Δh 3 that changes depending on the position of the moving
Δx 3 = (Δx 1 / Δh 1 ) × Δh 3 ...
こうして、上部干渉計ユニット410の振動により測長値に生じる差分Δx1、Δx2、Δx3が算出されると、補正部114は、各干渉計による測長値を補正して、固定ステージ151と移動ステージ152との相対位置を精度よく反映した補正値を算出できる。即ち、測長ビームUYRによる測長値D(UYR)の補正値A(UYR)は、下記の式4により算出できる。
A(UYR)=D(UYR)−Δx1 ・・・式4
Thus, when the differences Δx 1 , Δx 2 , and Δx 3 generated in the length measurement values due to the vibration of the
A (UYR) = D (UYR) −Δx 1.
また、測長ビームWYRによる測長値D(WYR)の補正値A(WYR)は、下記の式5により算出できる。
A(WYR)=D(WYR)−Δx2 ・・・式5
Further, the correction value A (WYR) of the length measurement value D (WYR) by the length measurement beam WYR can be calculated by the following equation (5) .
A (WYR) = D (WYR) −Δx 2 Expression 5
更に、測長ビームWTYRによる測長値D(WTYR)の補正値A(WTYR)は、下記の式6により算出できる。
A(WTYR)=D(WTYR)−Δx3 ・・・式6
Further, the correction value A (WTYR) of the length measurement value D (WTYR) by the length measurement beam WTYR can be calculated by the following equation (6) .
A (WTYR) = D (WTYR) −Δx 3.
制御部112は、上記のようにして算出した補正値A(UYR)、A(WYR)、A(WTYR)を用い、補正値A(WTYR)を基準にして、補正値A(UYR)と補正値A(WYR)とが一致するようにフィードバック制御を実行することにより、上部干渉計ユニット410の振動による精度低下を回避できる。
The
なお、上部干渉計ユニット410が振動により傾斜した場合、測長ビームも傾斜する。しかしながら、振動による上部干渉計ユニット410の傾きは小さく、更に、傾きにより生じる測長値の誤差は、測長値に比べて極めて小さい。よって、上記の例では、測長ビームの傾きを考慮することなく説明した。
When the
なお、上部干渉計ユニット410として、ヘテロダイン干渉計を用いてもよい。ヘテロダイン干渉計は、干渉する一対のビームの間に周波数偏移を与えて光ヘテロダイン検出することにより、干渉縞の位相を電気信号の位相に変換して測定する。これにより、ヘテロダイン干渉計は、光強度の空間的あるいは時間的なゆらぎの影響を抑制して、測長ビームの波長の1/100を越える高い精度が得られる。
Note that a heterodyne interferometer may be used as the
図12は、アライナ150における上部干渉計ユニット410、411、413の平面的なレイアウトを示す模式的平面図である。アライナ150には、既に説明した上部干渉計ユニット410に加えて、他の上部干渉計ユニット411、413が設けられる。
FIG. 12 is a schematic plan view showing a planar layout of the
移動ステージ152に対して図中左方に位置する上部干渉計ユニット411は、上部干渉計ユニット410の測長ビームと平行な測長ビームを、反射鏡414に向かって照射する。これにより、2つの上部干渉計ユニット410、411の測定結果に基づいて、図中に矢印θにより示す、紙面に垂直な回転軸回りの移動ステージ152の回転量を検出できる。
The
また、移動ステージ152に対して図中下方に位置する上部干渉計ユニット413は、上部干渉計ユニット410の測長ビームと直交する方向の測長ビームを、移動ステージ152に固定された他の反射鏡416に向かって照射する。この反射鏡416は、上部干渉計ユニット410、411が測長ビームを照射する反射鏡414に対して、移動ステージ152の面上で直交する反射面を有する。よって、上部干渉計ユニット413は、図中に矢印Yで示す、紙面上下方向の移動ステージ152の変位を検出できる。
In addition, the
このように、アライナ150において制御部112は、複数の上部干渉計ユニット410、411、413を設けることにより、X−Y平面における移動ステージ152の並進運動および回転運動を検出して、フィードバック制御を実行できる。これら複数の上部干渉計ユニット410、411、413の各々において、図11に示した方法で、測長結果を補正することにより、フィードバック制御を高精度に実行できる。
As described above, in the
図13は、他の構造を有するアライナ401の模式的断面図である。アライナ401は、移動ステージ152の位置を計測する上部干渉計ユニット410とは別に、下部干渉計ユニット420を有する。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an
下部干渉計ユニット420は、枠体159の底面に対して固定され、上部干渉計ユニット410に対して測長ビームを照射する干渉計を有する。これにより、下部干渉計ユニット420は、枠体159に対する上部干渉計ユニット410の変位を検出する。
The
よって、下部干渉計ユニット420の測定結果を参照して、補正部114が上部干渉計ユニット410の測定結果を補正することにより、上部干渉計ユニット410の振動の影響を排除して、移動ステージ152を精度よくフィードバック制御できる。このように、移動ステージ152の位置を測定する上部干渉計ユニット410とは別に、上部干渉計ユニット410自体の振動による変位を検出する下部干渉計ユニット420を設けて、上部干渉計ユニット410の変位を計測してもよい。
Therefore, the
図14は、他の構造を有するアライナ402の模式的断面図である。アライナ402は、移動ステージ152の位置を計測する上部干渉計ユニット410と共に、加速度センサ430を備える。加速度センサ430は、上部干渉計ユニット410に対して一体的に固定され、上部干渉計ユニット410が振動した場合の、上部干渉計ユニット410自体の加速度を検出する。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of an
よって、アライナ402において補正部114は、加速度センサ430が検出した上部干渉計ユニット410の加速度に基づいて、上部干渉計ユニット410の変位を算出し、算出結果を用いて上部干渉計ユニット410の測定結果を補正する。これにより、上部干渉計ユニット410の振動の影響を排除して、移動ステージ152を精度よくフィードバック制御できる。このように、移動ステージ152の位置を測定する上部干渉計ユニット410とは別に、上部干渉計ユニット410自体の振動による変位を検出する下部干渉計ユニット420を設けて、上部干渉計ユニット410の変位を計測してもよい。
Therefore, the
図15は、また他の構造を有するアライナ403の模式的断面図である。アライナ403は、反射鏡418を備える点において、他のアライナ150、401、402と異なる。反射鏡418は、上部干渉計ユニット410に対向した向きに、枠体159の天板に固定される。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of an
上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151に固定された反射鏡412と、移動ステージ152に固定された反射鏡414と、枠体159に固定された反射鏡418との3つの反射鏡412、414、418を被検体として測長ビームを投射する。これにより、上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151の位置を、反射鏡418に対する固定ステージ151の相対位置として計測する。また、上部干渉計ユニット410は、移動ステージ152の位置を、反射鏡418に対する移動ステージ152の相対位置として計測する。
The
このように、アライナ403において、上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151および移動ステージ152の位置を、共通の基準である反射鏡418に対して計測する。よって、上部干渉計ユニット410の計測値を補正する場合は、反射鏡418に向かって投射される測長ビームも併せて補正する。これにより、上部干渉計ユニット410の振動の影響を排除して、移動ステージ152を精度よくフィードバック制御できる。
Thus, in the
上記のように、上部干渉計ユニット410の振動を検出して上部干渉計ユニット410の測定結果を補正する補正部114を設けることにより、固定ステージ151の振動を抑制し、減衰させ、更に伝播を防止できる。しかしながら、移動ステージ152の移動を制御する制御系が振動または発振した場合には、たとえ上部干渉計ユニット410の振動を抑制または防止しても、基板210の位置合わせを完遂することができない。よって、制御系の振動または発振が検知または予測される場合は、基板210の位置合わせを中止することが好ましい。
As described above, by providing the
このような場合、制御部112は、昇降部253により移動ステージ152を下降させ、移動ステージ152が保持する基板210と固定ステージ151が保持する基板210とをいったん離間させる。次いで、再び移動ステージ152を上昇させて、位置合わせおよび重ね合わせを再試行してもよい。
In such a case, the
また、発振を生じた場合は、当該貼り合わせに関与した基板210をいったん格納し、例えば、他の基板ホルダ220または他の基板210との組み合わせで、貼り合わせを再試行してもよい。
When oscillation occurs, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output of the previous process may be realized in any order unless used in a subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10 基板貼合装置、100 大気環境部、110 環境チャンバ、112 制御部、114 補正部、120 基板カセット、130、160、180、330、350 搬送ロボット、132、162、182、332、352 フィンガ、134、164、184、334、354 アーム、140 プリアライナ、150、401、402、403 アライナ、151 固定ステージ、152 移動ステージ、159 枠体、170 分離部、190 ホルダラック、201 積層体、210 基板、212 スクライブライン、214 ノッチ、216 素子領域、218 アライメントマーク、220 基板ホルダ、221、222 縁部、223 磁石片、224 磁性体片、225、226 静電チャック電極、227、228 保持面、230 積層基板、251 粗動部、252 微動部、253 昇降部、254 揺動部、255 顕微鏡、259 ロードセル、300 真空環境部、310 ロードロック、312 アクセスドア、314、342、362 ゲートバルブ、320 ロボットチャンバ、340 加熱加圧部、349、369 断熱容器、360 冷却室、410、411、413 上部干渉計ユニット、412、414、416、418 反射鏡、420 下部干渉計ユニット、430 加速度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1の基板を保持する第1ステージと、
前記第2の基板を保持し、前記第1ステージに向けて移動して前記第1の基板および前記第2の基板を互いに重ね合わせる第2ステージと、
前記第1ステージおよび前記第2ステージとは別に設けられた参照用被検体と、
前記参照用被検体に対する前記第1ステージおよび前記第2ステージのそれぞれの相対位置を測定する測定部と、
前記参照用被検体に対する前記測定部の相対位置の変位を検出する変位検出部と、
前記測定部により測定された前記第1ステージおよび前記第2ステージの位置を前記変位検出部の検出結果により補正する補正部と、
を備える基板処理装置。 A substrate processing apparatus for overlapping a first substrate and a second substrate,
A first stage for holding the first substrate;
A second stage for holding the second substrate and moving toward the first stage to superimpose the first substrate and the second substrate;
A reference object provided separately from the first stage and the second stage ;
A measurement unit for measuring the relative positions of the first stage and the second stage with respect to the reference object ;
A displacement detection unit that detects a displacement of a relative position of the measurement unit with respect to the reference object ;
A correction unit that corrects the positions of the first stage and the second stage measured by the measurement unit based on the detection result of the displacement detection unit;
A substrate processing apparatus comprising:
前記補正部は、前記干渉計による前記被検体の計測結果に対する前記測定部による測定結果の相対値に基づいて前記測定部の前記測定結果を補正する請求項1または2に記載の基板処理装置。 The displacement detection unit includes an interferometer that irradiates a subject whose position is fixed with respect to the first stage with a length measurement beam,
Wherein the correction unit includes a substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein correcting the measurement result of the measurement section based on the relative values of the measurement result by the measuring unit for the measurement result of the subject by the interferometer.
前記被検体は、前記第1ステージに設けられた反射鏡であり、
前記変位検出部は、前記測定部に設けられており、前記第1ステージに設けられた前記反射鏡までの距離と、前記第2ステージに設けられた前記反射鏡までの距離との差分に基づいて前記変位を算出し、
前記補正部は、前記差分に基づいて前記測定部による測定結果を補正する請求項3に記載の基板処理装置。 The measurement unit is an interferometer that irradiates a measuring beam to a reflecting mirror provided on the second stage,
The subject is a reflecting mirror provided on the first stage;
The displacement detection unit is provided in the measurement unit, and is based on a difference between a distance to the reflecting mirror provided on the first stage and a distance to the reflecting mirror provided on the second stage. To calculate the displacement,
The substrate processing apparatus according to claim 3 , wherein the correction unit corrects a measurement result by the measurement unit based on the difference.
前記第1ステージおよび前記第2ステージとは別に設けられた参照用被検体に対する前記第1ステージおよび前記第2ステージのそれぞれの相対位置を測定部により測定する測定段階と、
前記参照用被検体に対する前記測定部の相対位置の変位を検出する検出段階と、
前記測定部により測定された前記第1ステージおよび前記第2ステージの位置を、前記検出段階の検出結果を用いて補正する補正段階と、
を備える基板処理方法。 A substrate processing method in which a second stage holding a second substrate is moved toward a first stage holding a first substrate to overlap the first substrate and the second substrate,
A measurement stage in which a measurement unit measures a relative position of each of the first stage and the second stage with respect to a reference object provided separately from the first stage and the second stage;
A detection step of detecting a displacement of a relative position of the measurement unit with respect to the reference object ;
A correction step of correcting the positions of the first stage and the second stage measured by the measurement unit using a detection result of the detection step;
A substrate processing method comprising:
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