JPH0350752A - ウェハアライメント方法、及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式ウェハアライメントに係り、より高精度
なウェハアライメントの方法に関する。

また、光学式ウェハエツジ検出に係り、より簡素な構成
のウェハエツジ位置検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のウェハアライメント法では特開昭６０−８１６１
３号公報に示すように、回転中心からつエバの端部まで
の長さをウェハ全周にわたり測定し、回転中心からウェ
ハ端部までの長さの変化の特徴からオリエンテーシ目ン
フラット（以下オリフラとする）の位置を求めている。

また、上記エツジ位置検出器としては、特開昭６２−１
２８１４０号公報に記載されるようにウェハ部の光学像
をイメージセンサ上に結像させるための対物レンズを用
いた構造となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、ｘＹθテーブルの回転中心からウェ
ハ端部までの長さの変化によってオリフラの位置を求め
ていた。しかし、この方法ではオリフラがエツジ位置検
出器に直角になる位置では。

ウェハの回転に対するウェハ端部までの長さの変化が少
なく、高い精度を持つエツジ位置検出器を必要とした。

また、エツジ位置検出については、上記エツジ位置検出
器上にウェハ端部を結像させるための対物レンズを必要
とし、光学系が複雑になるという問題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するためには、まず従来どうりエツジ位
置検出器にオリフラがくる位置にウェハを回転させる。

しかる後、ウェハアライメント後の処理に用いられてい
たＸＹθテーブルのＸＹ移動機構を用いて、ウェハをエ
ツジ位置検出器の検出方向と直角な方向に移動させ、ウ
ェハの移動量は、ウェハを移動したときのエツジ位置検
出器で求められるウェハ端部までの長さの変化を求める
。

また、光学式のエツジ位置検出器において、ウェハ端部
を照明する光源に適当な照度の平行なレーザ光を用いて
、直接ウェハ端部を照明することにより上記エツジ位置
検出器の学兄系を省略することができる。

〔作用〕

オリフラの傾きを求めるにあたっては、エツジ位置検出
器上にオリフラがくる位置にテーブルを回転させる。し
かる後に、ウェハをエツジ位置検出器に直角な方向に移
動させる。このときにエツジ位置検出器を用いてウェハ
端部までの長さの変化を求める。オリフラがエツジ位置
検出器に対して直角でない場合、ウェハをエツジ位置検
出器に直角な方向に移動させると、エツジ位置検出器で
検出されるエツジの位置はウェハ移動前後では異なる。

オリフラの傾きΔθは、ウェハの移動量をΔＸ、移動前
後で測定されるエツジ位置の差をΔＹとすれば、 Δθ＝　　ｊａｎ−１（ΔＹ／ΔＸ） ＼ として求めることができる。ウェハの移動量を大きくす
ると、検出されるエツジ位置の差は大きくなるので、高
い精度のエツジ位置検出器を用いずとも、オリフラの微
小な傾きを測定することができる。

このようなアライメント法では、ウェハ端部の位置検出
用センサの照明に適切な強度の平行なレーザ光を用い、
対物レンズを用いない簡素な構成としたエツジ位置検出
装置を用いることができる。

〔実施例〕

以下、不発明第１の実施例を第１図、第２図を用いて説
明する。

第１図はウェハアライメントの手順を説明する図、第２
図はオリフラ検出の一方法を説明する図である。

第１図（ａ）は、従来どうりオリフラ５の粗位置決めの
ためウェハを回転させている状態を示す図、（ｂ）は、
本発明であるところの、ウェハの移動によりオリフラ５
の傾きを測定しているところを示す図である。（Ｇ）、
（ｄ）は、本発明のアライメント法を用いてアライメン
トを行った後、ウェハの描画などの次の処理の供すため
、ＸＹθテーブルの回転中心１と、ウェハの中心２との
ズレ量を測定する説明図である。（ｃ）は、ウェハの中
心２と、ＸＹθテーブルの回転中心１とのＹ軸方向のズ
レ量の測定を示す図、（ｄ）は、ウェハの中心２と、Ｘ
Ｙθテーブルの回転中心１とのＸ軸方向のズレ量の測定
を示す図である。

第１図に従い本ウェハアライメントの手順を説明する。

第１図（ａ）に示すように、ウェハ４を１回転させ、同
時に回転中心１からウェハ端部までの長さを全周にわた
り測定し１回転角度と測定した長さの変化からオリフラ
５の位置を大まかに求め。

第１図（ａ）において白抜きの矢印６はウェハ４の回転
を示している。エツジ位置検出器３はＸＹθテーブルの
回転中心１を通り、Ｙ軸に平行となるように配置されて
いる。ウェハ４を回転させ。

ＸＹθテーブルの回転中心１からウェハ端部までの長さ
をウェハ全周にわたり測定する。ウェハ４の回転角度に
対する回転中心１からの長さの変化からオリフラ５の大
まかな位置を求め、エツジ位置検出器３上にウェハ４の
オリフラ５がくるようにウェハ４を回転させる。オリフ
ラ検出の方法については第２図を用いて説明する。

次に第１図（ｂ）に示す用にウェハ４をＸ方向にΔＸだ
け移動させる。第１図（ｂ）において白抜矢印８はウェ
ハ４のＸ軸方向の移動を示す。７はウェハ移動前のウェ
ハ中心を示す。ウェハ移動層と、ウェハ移動後のエツジ
位置検出器３によっ鷲゛） て検出されるエツジ位置の差ΔＬｓと、ウェハ移動量Δ
Ｘとからオリフラ５の傾きΔθはΔ　θ＝　　ｔａｎ−
’　（ΔＬｓ／Δス）として求められる。

このようにして求めた傾きΔθを用い、ウェハ４のオリ
フラ５をエツジ位置検出器３に対し、直角になるよう補
正した後、第１図（ｃ）に示すようにウェハ４の中心２
と回転中心１とのＸ方向のズレ量Ｏｙを測定する。

ウェハ４の中心２からオリフラ５までの長さｏｆはウェ
ハの仕様で決定されている。エツジ位置検出器３によっ
て検出される回転中心１からエツジ端部までの長さＬｓ
と、前述のオリフラ５までの長さＯｆよりウェハ４の中
心２と回転中心１とのズレ量Ｏｙは ０ｙ＝Ｌｓ−Ｏｆ として求められる。

次に、第１図（ｄ）に示すようにウェハ４の中心２と回
転中心１とのＸ方向のズレ量○Ｘを測定する。

ＸＹθテーブルを９０＠回転させ、Ｘ方向のズレ量Ｏｘ
を測定するときには、ウェハ４をＸ方向にＯｙだけ移動
させ、ウェハ４の中心２がエツジ位置検出器３の延長線
上にくるように補正する。

ウェハ４の中心２から端部までの長さＲａもウェハの仕
様で決定される値であり、既植である。

エツジ位置検出器３によって検出される回転中心１から
ウェハ端部までの長さＬｓと、ウェハ４の中心２と回転
中心１とのＸ方向のズレ量Ｏｘは０ｘ＝Ｌｓ−Ｒａ として求められる。

第２図を用いウェハ４を回転させ、オリフラ５の位置を
大まかに求める方法について説−明する。

き７２図はウェハ４を１回転させ、ウェハ全周にわたり
回転中心１からウェハ端部までの長さを測定したときに
、各測定点においてエツジ位置検出器３で検出されるウ
ェハ４のエツジ位置とウェハ４の回転角とを示す図であ
る。

第２図中、各点はそれぞれのウェハ４の回転角度におけ
る回転中心１からウェハ端部までの長さを示す。また２
１点鎖線は各測定点の包絡線である。

オリフラ５以外のウェハ端部ではウェハ４の回転による
隣り合う測定点でのエツジ位置の変化は正弦波状である
。しかし、オリフラ５ではエツジ位置の変化が正弦波状
の変化からはずれ急となり、変化が不連続となる。よっ
て、オリフラ５がエツジ位置検出器３に大まかに直角と
なるウェハ４の回転角は、２つの不連続点の中間にとれ
ばよい。

以上述べたように、ウェハ４を回転に対する回転中心１
からウェハ端部までの長さの変化から大まかにオリフラ
５を求め、ウェハ４をエツジ位置検出器３に直角に移動
させ、オリフラ５の傾きを求め補正した後、回転中心１
とウェハ４の中心２とのズレ量を測定し補正すれば、高
精度にウェハをアライメントすることができる。

不発明第２の実施例を第３図、第４図を用いて説明する
。第３図はエツジ位置検出装置の構成を示す図、第４図
はエツジ位置検出装置に用いている１次ＣＯＤイメージ
センサの出力信号波形図である。

第３図に示すように、本装置は半導体レーザ素子を用い
た光源２１、レーザ光を平行にするレンズ２２、レーザ
光の強度を調整する減光フィルタ２３．１次元ＣＣＤイ
メージセンサ２４、演算処理装置２５から構成されてい
る。２６はウェハである。また矢印はセンサから演算処
理装置２５に送られる信号である。レーザ光源２１、レ
ンズ２２、フ、イルタ２３を用い、イメージセンサ２４
に適する照度の平行な光を得ている。

ウェハ端部の像をセンサ２４上に結像するための対物レ
ンズは必要とせず、簡素な光学系となっている。センサ
２４の出力信号は演算処理袋て）５内で処理され、セン
サ２４上のエツジ位置が求められる。

半導体レーザには出力２ｏμＷ、波長７８０ｎｍのもの
を使用している。また、センサ２４は感度２ｖ／１ｘ−
８，７ｕｍ／画素のものを使用した。センサ２４とウェ
ハの距離は０．５ｍｍである。

第４図にイメージセンサの出力信号を示す。左側は光の
あたっている画素の信号、右側の部分はウェハの影とな
り光の当らない画素の出力である。

中央の斜めの部分はウェハエツジの半影を検出している
画素の出力である。

第４図に示すようにセンサ２４の照明光に適度な強度の
平行なレーザ光を用いると、半影の部分の変化は直線と
なる。また半影部分の変化の直線性はセンサ受光面のど
の位置でも一定なので、ある閾値電圧を決めその電圧を
切る画素の位置をウェハ端部の位置とする再現性良くエ
ツジ位置を求めることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ウェハのオリフラを大まかに求めた後
、ウェハをエツジ位置検出装置に直角な方向に大きく移
動させ、ウェハのエツジを検出することで、オリフラの
傾きを高精度に求めることができる。

照明光源にレーザ光を用いればウェハ端部の鮮鋭な影を
求めることができ、複雑な結像光学系を必要としない効
果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いたウェハアライメントの手ＩＩＫ
を説明する説明図、第２図はオリフラ検出の一方法を説
明する検出波形図、第３図は本発明に用いたエツジ検出
装置の構成を説明する構成図、第４図はエツジ位置検出
装置の出力信号波形図である。 符号の説明 １・・・ＸＹθテーブルの回転中心、２・・・ウェハの
中心、３・・・エツジ位置検出装置、４・・・ウェハ、
５オリフラ。 不毛 宵 （ａ） Ｃｂ） （Ｃン （ｄ） １、　　ｘｙθテブルのロナ太中心 ２、　ウｄＸ１Ｍ守Ｃ ３、プ＝ッジイ立１１−ヒは４石し 乞つヨ＼ Ｓ、ウーへのオ９２り （ｄ９） ＄３’ＦＡ 半軸し一ブ゛ コ〉ヂざト〉Ｋ ５或光ルイルフ ｌン欠シ〒ｈζン：４ンイメージを乙ンプシン１−１コ
路 ウニ／＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハをＸＹθテーブルに固定し、ＸＹθテーブル
   の回転中心を通りＸＹθテーブルＸ軸、あるいはＹ軸に
   平行となるように配置したウェハエッジ位置検出器で、
   ウェハを少なくとも１回回転させ、同時にＸＹθテーブ
   ルの回転角度に対する回転中心からウェハ端部までの長
   さの変化からオリエンテーションフラットの位置を求め
   、エッジ位置検出器上にオリフラがくるようにテーブル
   を回転させるウェハアライメント法において、ウェハの
   粗位置決めをした後、該エッジ位置検出器の検出方向と
   直角な方向にウェハを移動させ、ウェハの移動量と、ウ
   ェハを移動させた時に前記エッジ位置検出器で求められ
   るウェハ端部までの長さの差から前記エッジ位置検出器
   に対するオリフラの傾きを求め、オリフラが前記エッジ
   位置検出器と直角になるように補正する手順を加えたこ
   とを特徴とするウェハアライメント法。 ２、請求項１に記載のウェハアライメント法を用い、ウ
   ェハの端部を照明する手段と、照明光により形成される
   該ウェハの影の位置を読み取るセンサ手段と、該センサ
   手段から出力される電気信号を演算処理して、ウェハの
   エッジ位置を検出する手段とからなり、該照明手段に適
   度な強度の平行なレーザ光を用いることで、ウェハの影
   をセンサ手段上に結像する光学系を省略したことを特徴
   とするウェハエッジ位置検出装置。