JPS6187327A - 半導体製造装置 - 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】 ［発明の利用分野］ 本発明は、半導体製造装置に関し、さらに訂しくは半導
体ウェハなどの被搬送物をＸＹステージ等によって移動
させながら工程を進める例えばステップアンドリピート
方式の半導体焼付装置などで代表される半導体製造装置
に関する。

［従来の技術］ 半導体製造装置、特にステップアンドリピート方式の半
導体焼付装置においてウェハを搭載して移動するＸＹス
テージの駆動制御は、一般に速度制御と位置制御の２つ
のサーボ方式を組合せて行なわれている。

すなわち、第４図はＸＹステージの速度変化パターンの
一例を示し、横軸は時間、縦軸はステージの移動速度で
ある。第４図に（ｂいて、１１時点でステージをスター
トさせたとすると、時刻ｔ１からｔ４までの区間ＳＳは
速度制御サーボにより高速で比較的粗い停止位置精度の
制御が行なわれ、これに続いて時刻ｔ４からｔ５までの
区間ＰＳでは位置制御サーボにより低速で比較的高い停
止位置精度の制御が行なわれる。

速度制御サーボ区間ＳＳではステージは、一定の加速度
で加速される加速区間ＡＢと、一定速度Ｖ　ｍａｘで運
動する定速区間ＢＣと、一定の減速度で減速される減速
区間ＣＤからなる速度変化パターンを画いて移動し、こ
のパターンの加減速の直線ＡＳ、’ＢＣおよびＣＤは時
刻ｔ１でのステージの現在位置と停止目標位置との差、
すなわち移動距離によって決定される。例えばマイクロ
コンピュータによって移動距離に応じた加減速度および
最高速度をメモリテーブル内から取り出して設定値とし
、これをＸＹステージ駆動用モータに連結したタコジェ
ネレータの出力と比較することによりモータの速度制御
サーボが行なわれる。

またステージの位置座標は例えば光学スケールやレーザ
干渉測長器等の位置制御手段によって計測されている。

速度制御サーボから位置制御サーボへの切換は、位置制
御手段によって計測したステージの位置が停止目標位置
の手前の予め定められた位置Ｐ１、例えば２μｍ以内に
達したときに行なわれる。

位置制御サーボ区間ＰＳに入ると、位置制御手段によっ
て計測されるステージ位置と１９止目標位置との差（距
離）が所定値、例えば０．２μｍ以内に入るように制御
が行なわれ、この所定値をステージの停止位置精度の許
容値（トレランス）と呼んでいる。ステージ位置がトレ
ランス内に入るまで低速で位置制御サーボがかけられト
レランス内に入ったところで制御が完了しく第４図Ｐ２
点）、ステージの移動□が終了する。

このステージの移動の終了までの制御に要する時間のう
ち、位置制御サーボ区間ＰＳの時間はトレランスを小さ
くすればするほど長くなる。

従来のステージの移動制御は、ステージがどこへ向けて
移動する場合にもその停止目標位置への移動を最終的に
位置制御サーボで行なっており、そのトレランスの１直
としては最も高い停止位置゛請度を要求される目標位置
に対して設定された値をもって全ての停止目標位置への
トレランス値としており、従ってステージの移動先によ
っては必要以上の停止位置精度で制御する結果となり、
半導体製造装置のスルーブツ［・の向上に支障を与えて
いた。

例えばステップアンドリピート方式の半導体焼付装置で
は、×Ｙステージに高い停止位置精度を要求されるモー
ドは各露光ショット毎のステップ移動であり、これには
通常０．１μｍ程度の停止位置精度が必要である。一方
、ウェハオートフィーダとのウェハ受渡し位置への移動
や、ＩＴＶまたはＴＴＬ自動アライメントを行なうため
のプリアライメント位置への移動に対しては、ステージ
の停止位置精度はたかだか１０μｍ程度で充分である。

これらの移動の全てに０，１μｍのトレランス値で位置
制御サーボをかけることは、停止目標位置によってはス
テージの停止に要する時間を不必要に長くしていること
になり、ここにスループット向上の余地がある。

［発明の目的と概要］ 本発明は、ステージの停止目標位置別にステージの駆動
制御手段の停止位置精度の許容値を変更するようにして
、高い停止位置精度の要求される停止目標位置への移動
時と、停止位置精度が粗くてもよい停止目標位置への移
動口、１とで、ステージの駆動制御系の位置制御サーボ
のトレランス値を大小に切換え、不必要に高い停止位置
精度での制御を省゛くことにより１、結果的にスループ
ットの向上を果すことのできる半導体製造装置を提供し
ようとするものである。

本発明の半導体制御装置は、このような課題を達成する
ために、ステージの駆動制御手段の位置制御サーボ系の
停止位置精度の許容値を、ステージの停止目標位置に応
じて選択的に変更する停止位置精度変更手段を喝えてい
る。ステージの駆動ａｉｌｌ　ｉ手段は、例えＩＳ光学
スケールやレーザ１ｍ１ｌ長器などのステージの位置を
検出する位置制御手段と、この位置制御手段の出力に基
づいてステージの停止位置を制御する位置制御手段とを
備えており、位置制御サーボ系を含んでいる。

例えばステージがウェハ等の受渡し位置あるいはプリア
ライメント位置などへ向けて移動する場合は比較的大き
いトレランス値でステージの移動停止が制御され、例え
ば５〜６μｍ程度の比較的粗い停止位置精度で目標位置
にステージが停止させられる。一方、ステージがステッ
プ移動して露光位置に移動するときは先ず速度制御サー
ボで目標位置の手前の所定距離、例えば２μｍ手前まで
ステージが移動され、次いで比較的小さいトレランス１
ｉ真に変更された位置制御サーボによって目標位置へ比
較的低速で移動され、例えば０．１μｍｇ。

内の高い停止位置精度で目標位置に停止される。

本発明の実施例を示せば以下の通りである。

し実施例の説明］ 第１図は、本発明を適用したステップアンドリピート方
式の半導体焼付装置の外観を示す斜視図であり、焼付光
源１０からの光で照明されるレチクル１は、×Ｙ直直角
座標的内移動可能で且つ垂直軸θの周りに回動可能なレ
チクルステージ２に保持され、レチクルパターンを焼付
レンズ３を介してウェハステージ６上のウェハ４に投影
するようになされている。この投影光学系にはＴＴＬア
ライメントおよび観察用のアライメン１−スコープ５が
粗合わされ、９はそのための１最像管である。さらにま
たこの投影光学系にはオフアクシスの１ＴＶプリアライ
メント系も付設されており、７はその対物レンズ、８は
そのｇａ管である。１１ａ。

１１ｂはウェハをステージ６へ送給するウェハ供給用キ
ャリア、１２ａ、　１２ｂはステージ６からウェハを引
きとるウェハ回収用キャリアであり、これらキャリアと
ステージとの間のウェハの受渡しは、それぞれ定められ
たステージ位置（受渡し位置）でハンド装置１６により
行なわれる。１３は前記撮像管７および８によって撮像
した映像を選択的にモニタ表示するＣＲＴ表示装置、１
４はジョイスティックやスイッチ類を有する操作パネル
、１５はシステムを制御するコンソールである。

第２図は以上に述べた構成を有する半導体焼付装置に本
発明を適用した場合のステップアントリピー１０１作の
ステージ駆動制御回路の溝成例を示すブロック図であり
、ＸＹステージ６に対してＸＹＹ標系中の位置を高精度
で計測するレーザ１ｌＪ１１艮器２３が設けられると共
に、ステージ駆動モータ２１にはその速度検出用のタコ
ジェネレータ３０が設けられている。

モータ２１は駆動回路２２によって駆動され、その制御
モードはマイクロプロセッサ等からなる王制ｉ２０回路
２６によって選択切換される。

速度制御サーボ系は、タコジェネレータ３０の出力を計
数する現在値カウンタ３１と、主制御回路２６から与え
られた目標値を出力する目標Ｉｌｌ′ｉ設定器３２と、
これらカウンタ３１と設定器３２どの値を比較する比較
器３３とを含む制御ループで構成されている。

位置制御サーボ系は、レーザ測長器２３の出力信号をも
とにステージ６の位置を計測するステージ位置検出器２
４と、主制御回路２６から与えられた移動先のステージ
停止目標位置を出力するステージ位置目標設定器２５と
、これら位置検出器２４と設定器２５との出力同士を比
較してその差を出力する位置比較器２７と、主制御回路
２６から与えられるトレランス値を出力する精度設定器
２８と、位置比較器２γと精度設定器２８との出力値を
比較してその大小判別を行なう判別器２９どを含む制御
ループで構成されており、判別器２９によって位置比較
器２１の出力１直がトレランス値の範囲内に入ったこと
が検出されるまでモータ２１を低速で駆動するように、
判別器２９の出力を主制御回路２６と駆動回路２２どに
与えている。

主制御回路２６は、 ■　位置比較器２７の出力をもとに、駆動回路に対して
位置制御あるいは速度制御の指令を与える、 ■　判別器２９の出力信号から、ステージが停止目標位
置のトレランス内に入ったか否かを検知し、トレランス
内に入つＩ〔場合にはステージの駆動を停止する、 ■　比較器３３の出力から、カウンタ３１の１直が設定
器３２の出力値に等しくなったか否かを検出し、等しく
なった場合にはステージの駆動を位置制御がかかってい
ない限りにおいて停止する、 ■　ステージ位置目標設定器２５と速度目標設定器３２
に対してそれぞれ目標値を設定する、■　停止目標位置
あるいは移動の動作モード（ステップ移動、ウェハ受渡
し移動、プリアライメント移動など）に応じて精度設定
器２８にトレランス値を設定する、 などの機能を有する。

以上の構成を備えた第１図および第２図の実施例による
動作を次に述べる。

先ず第１図を用いて、ウェハの搬送を中心に×Ｙステー
ジの動作シーケンスについて説明すれば、供給キャリア
１１ｂから搬出されたウ−［ハ４は、ハンド装置１６に
よって所定のウェハ受渡し位置にてステージ６に供給さ
れる。この後、ステージ６はＩＴＶプリアライメント用
対物レンズ７の下へ移動され、プリアライメント位置に
停止される。この位置でＩＴＶによるモニタ１３の画像
を用いてステージの微小移動によりプリアライメントが
行なわれた後、ステージ６は焼付のための第１ショット
位置へ移動される。この時点で次のウェハがハンド族＠
１６によってウェハ受渡し位置に搬ばれている。第１シ
ョット位置でのウェハのオートアライメントが完了する
と露光が行なわれ、第１シヨツトの焼付が終了する。ス
テージ６のステップ移動により以下同様に第２シヨツト
以降のオートアライメントと露光とが行なわれ、予め指
定されたショツト数を満したのちに、ウェハ４はハンド
装置１６（または回収専用のハンド装置を用いるように
してもよい）によって所定の受渡し位置にて回収キャリ
ア１２ｂに収納され、この時点で次のウェハがステージ
６に供給されて以下同径の動作が繰返される。

このような動作におけるステージ６の駆動制御を第２図
と共に説明すれば、ステップアンドリピート動作中では
主制御回路２６は先ず次のショット位置としての停止目
標位置をステージ位置目標設定器２５に設定し、駆動回
路２２に対して先ずはじめに速度制御の指令を発する。

ＸＹステージ６が移動を開始すると、主制御回路２６内
の予め設定された加減速の速度テーブルから目標値設定
器３２に例えば第４図の区間ＳＳに示ずような台形の速
度パターンの設定値が与えられ、タコジェネレータ３０
の出力をカウンタ３１で計数したものと比較しながら、
駆動回路２２を介してモータ２１を速度制御する。

この場合、同時に位置比較器２７の出力データが主制御
回路２６によって監視され、そのｊ直が設定値、例えば
２０μｍになったときに主制御回路２６から駆動回路２
２に対して速度ｉｉ制御から位置制御への切換指令信号
が与えられる。

位置制御モードになると、位置比較器２７の出力と精度
設定器２８の出力とが判別器２９で判別される。

この場合、精度設定器２８には主制御回路２６から例え
ば０．１μｍのトレランス値が設定されている、位置比
較器２７の出力値が精度設定器２８の出力値より大きい
場合には駆動回路２２に引き続き位置制御を行なわせ、
位置比較器２７の出力値が精度設定器２８の出力値より
小さくなれば、判別器２９から主Ｉ１１制御回路２６に
対して位置決め終了信号が与えられ、これにより駆動回
路２２に停止指令が与えられて、ｔｉｌ＋御が完了する
。

ウェハ受渡し位置やプリアライメント位置へのステージ
移動に際しては、主副ｉ！Ｏ回路２６は精度設定器２８
に例えば１０μｍのトレランス値を設定し、その他は前
記と同様である。

第３図は主ｆｌｉｌＪ御回路２６による停止位置精度変
更動作のフローチャートであり、先ずステップ４０１で
電源投入などの装置起動時または前述のウエハ回収時に
対してトレランスが１０μｍに設定され、ステップ４０
２でステージがウェハ受渡し位置へ移動丈る。この移動
で１０μｍのトレランス値を満したか否かがステップ４
０３で判断されると、ウェハがステージ上にｆＰｉ置さ
れ、そこでステップ４０４にてトレランスが５μｍに変
更されたのち、ステップ４０５でステージ移動によりウ
ェハをＪＴＶプリアライメント位置へ移動する。ステッ
プ４０６でこの移動によって停止位置でのトレランスが
満されたことが判断されると、トレランスがざらに０．
１μｍに変更され、ステージはウェハを第１ショット位
置へ移動させる（ステップ４０８）。この移動により同
様にステップ４０９でトレランス０．１μｍを満したこ
とが判断されると、ステップ４１０で焼付は動作を行な
い、その終了後にステップ４１１でショット回数を判定
して、未だ設定回数に達していなければステップ４１２
で次のショット位置へ移動させ、トレランス設定値を０
．１μｍに保ったまま、各ショット位置への移動と焼付
は動作とを繰り返す。設定回数のショットの終了で１枚
のつエバの焼付けが終了すると、ステップ４１３でトレ
ランスを再び１０μｍに変更し、ステップ４１４でステ
ージを移動させてウェハを受浪し位置へ持ち来たし、ス
テップ４１５でその停止位置のトレランスが１０μｍ内
に入ったことを判断してステップ４１６でハンド操作に
よりウェハを回収し、ウェハ１枚についての焼付は工程
を終了する。

なＪ３、本発明は以上に挙げた半導体焼付装置に限らず
、ウエハプローバやウェハこみ検査装置等、他の半導体
焼付装置にも適用できることは述べるまでもない。

［発明の効果］ 以上に述べたように本発明ではステージの停止目標位置
に応じてステージの停止位置精度の許容値を変更するの
で、さほど高い精度を必要としない停止目標位置への移
動に対して高速の位置サーボ制御で移動・停止さけるこ
とができ、その分の時間短縮によってスループットの向
上が果たせるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したステップアンドリピート方式
の半導体焼付装置の外観を示寸斜視図、第２図は、曲間
の半導体焼付装置におけるステップアンドリピート動作
のステージ駆動制御回路の（苫成の一例を示すブロック
図、第３図は主制御回路による制御方式選択動作のフロ
ーチャート図、第４図はステージの速度変化パターンの
一例を示ず線図である。 ４；ウェハ、６；ステージ、２１；モータ、２２；駆動
回路、２３；レーザ測長器、２４；ステージ位置検出器
、２５；ステージ位置目標設定器、２６；主制御回路、
２７；位置比較器、２８：開度：Ｑ定器、２９：判別器
、３０；タコジェネレータ、３１；現／ｆ１直カウンタ
、３２；速度目標設定器、３３；比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハ等の被搬送物を搭載して移動可能なステージ
   の駆動制御手段が、ステージを予め設定した停止位置精
   度の内で停止目標位置に停止させる位置制御手段を備え
   た半導体製造装置において、ステージの停止目標位置に
   応じて前記停止位置精度の許容値を変更する停止位置精
   度変更手段を有することを特徴とする半導体製造装置。 ２、ステージの駆動制御手段が、ステージの位置を検出
   する位置計測手段と、この位置計測手段の出力に基づい
   てステージの停止位置を制御する位置制御手段とを備え
   てなる特許請求の範囲第１項記載の半導体製造装置。 ３、位置計測手段が、光学スケールである特許請求の範
   囲第２項記載の半導体製造装置。 ４、位置計測手段が、レーザ測長器である特許請求の範
   囲第２項記載の半導体製造装置。 ５、ステージが、別の搬送系との間の被搬送物の受渡し
   のための第１の位置と、被搬送物を比較的粗い位置精度
   で位置決めするプリアライメントのための第２の位置と
   、および被搬送物を比較的高い位置精度で位置決めする
   第３の位置との、少なくとも３つの位置の間を移動する
   ものであり、停止目標位置が第１または第２の位置のと
   きに停止位置精度変更手段によつて選択される許容値よ
   りも、停止目標位置が第３の位置のときに停止位置精度
   変更手段によつて選択される許容値のほうが小さくなる
   ようになされた特許請求の範囲第１項に記載の半導体製
   造装置。