JPS6187328A - 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、さらに詳しくは半導
体ウェハを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、一般に速度制御と立置制御の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図において、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Ｌａ：１：での区間ＳＳ
は速度制御リ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１５まで
の区間ＰＳでは位置ａ＋！ｌ　Ｉ２＋１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ＡＢ、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埴とし、
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七−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計測手段によって計Ｊ＋ｑ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ｒ
ａｔ　ｉｌＱ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２
μｍ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、位置計測手段によっ
て計測されるステージ位置と停止目標位置との差（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層目２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、ウェハ焼付工程が第１層
目の焼付けのための第１マスク工程（ファーストマスク
モード）が第２層以降の焼付けのためのアライメント工
程かにかかわらず、その停止目標位置への移動をいずれ
も最終的に位置制御サーボで行なっており、そのトレラ
ンスの値としては最も高い停止位置精度を要求される第
１マスク工程に対して設定された一定値をもって全ての
・焼付番ノ工程における停止目標位置へのトレランス値
としており、従って焼付けの工程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
スルーブツト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、ＸＹステージに高い停止位置精度を要求されるのは
第１層の焼付けのためのファーストマスクモードでの各
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稈度の停止位置精度が必要である。一方、ウェ
ハ上の第１層目の焼付パターンに対し、アライメントマ
ークを利用してレヂクルパターンとの重ね合せをｆＴＶ
またはＴ丁り自動アライメントで行なう第２層以降の焼
付けのアライメントモードでは、レチクルの移動による
高精度のアライメントが行なわれるので、ステージの停
止位置精度はだがだが１１０ｌ１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、焼付けの工程によってはス
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１ 本発明は、ウェハの焼付は工程の種類に応じてステージ
の駆動制御手段を選択するようにして、高い停止位置精
度の要求される焼付は工程での移動時と、停止位置精度
が粗くてもよい焼付は工程での移動時とで、ステージの
駆動制御を低速高精度のサーボ系と高速低精度のサーボ
系とに切換え、あるいはこれらサーボ系の組合せを選べ
るようにし、結果的にスルーブツトの向上を果すことの
できる半廊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）構成す
るために、ステージの駆動制御手段としての高速低精度
の第１のサーボ制御手段と低速高精度の第２のサーボ制
御手段とのいずれか一方もしくは双方の組合せをウェハ
焼付けの工程に応じて選択して観能させる制御方式選択
手段を備えている。第１のサーボ制御手段は、例えばス
テージの移動速度を検出するタコジェネレータのごとき
速度検出手段と、この速度検出手段の出力に基づいてス
テージ移動の速度および加減速度を制御する速度制御手
段とを備えており、速度制御サーボ系を構成している。

一方、第２のサーボ制御手段は、例えば光学スケールや
レーザ測長器などの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２＋１づる位置制御手段とを備えており
、位置制御サーボ系を構成している。

例えばステージがウェハの第２８以降の焼付は工程でス
テージをステップ移動する場合は第１のサーボ制御手段
のみによってステージの移動が制御され、速度制御サー
ボによって通常前られる例えば５〜６μｍ程麿の停止位
置精度で目標位置にステージが停止させられる。一方、
ウェハの第１層の焼付は工程でステージをステップ移動
するときは先ず第１のサーボ制御手段で目標位置の手前
の所定距離、例えば２μｍ手前までステージが移動され
、次いで第２のサーボ制御２０手段に切換えられて位置
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０．１μｍ以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。

［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百画角
座標面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１クエハ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Ｊ３よびＢＱＭ用のアライメントスコープ
５が組合わされ、９はそのための搬像管である。さらに
またこの投影光学系にはオフアクシスのＩＴＶプリアラ
イメント系も付設されてａ５す、７はその対物レンズ、
８はその撮像管である。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ＣＲ７表示装置、１４
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ドリピート動作のス
テージ駆動ｉ１ｉ制御回路の構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測長器２３が設けられると共に、
ステージ移動モータ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主制御回路２
６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値設定器３２と、これらカ
ウンタ３１と設定器３２と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。

位置制御ザーボ系は、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２７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とを含む制御
ループで構成されており、判別器２９によって位置比較
器２７の出力値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とに与
えている。

主制御回路２Ｇ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、 ■　例えば動作モードがファーストマスクモードなのか
否かなどによりステージの停止目標位置が高い停止位置
精度を要求する位置か否かを判断して、駆動回路２２に
対して位置制御か速度制御かの指令を与える、 ■　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
内に入った場合にはスデヘジの駆動を停止する、 ■　比較器３３の出力から、カウンタ３１の値が５９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ｖＡ設定器３
２に対してそれぞれ目標１直を設定する、■　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
受波し移動、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、 などの機能を右する。

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ＸＹ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から搬出されたウェハ４は、ハンド装置１６によ
って所定のウェハ受渡し位ｎ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■丁Ｖ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装置７
６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ドアライメン１〜が完了する
ど露光が行なわれ、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に供給きれて以下同様の動作が操返される。

このような動作にお（プるステージ６の駆動制圓を第２
図と共に説明すれば、）１−スｉ〜マスクモードでは主
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。×
Ｙ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＋１１１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に示すような台形
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２Ｇによって監視され、その値が設定値、例えば２
０μｍになったときに主制御回路２６から駆動回路２２
に対して速度ａ、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Ｆ
！！設定器２８の出力とが判別器２９で判別され、位置
比較器２７の出力値が精度設定器２８の出力１直より大
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制御が完了７る。

第２層以降の焼付けのためのアライメントモードでは、
主制御回路２６は位置制御モードへの切換指令信号を発
生せず、速度制御モードのみでステージの移動・停止を
行なう。

第３図は主ｉ１＋制御回路２６による制御方式選択動作
のフローチャートであり、先ずステップ４０１でＸＹス
テージがステップアンドリピート動作に入る以前にトレ
ランスの設定を行ない、ステップ４０２でファーストマ
スクモードか否かを判定し、ステップ４０２で肯定の判
定結果が出ればステップ４０３で速度制御を行ない、次
いで前述のように位置制御に切換わり（ステップ４０４
　）　、初めに設定したトレランスを満したか否かをス
テップ４０５で判定し、そうであれば次のショットに移
る。ステップ４０２で否定の結果が出ればステップ４０
６で速度制御のみ行なうようにし、次のショットへ移り
、このようにしてウェハ焼付けの工程に応じて停止位置
精度の許容値の違いがあるのを利用してシーケンスを組
んでいる。

し発明の効果」 以上に述べたように本発明ではウェハ焼付けの工程に応
じてステージ駆動制御方式を切換えるので、さほど高い
精度を必要としないアライメントモー１・でのステップ
移動に対して高速のサーボａＩｌ陣でステージを移動・
停止させることができ、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す斜視図、第２図は、重囲
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構成の一例を示すブロック図
、第３図は主制御回路による１ｉｌｌ　ｆｌｉｔ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す線図である。 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；精度設定器、２９；判別器
、３０；タコジェネレータ、３１：現在値カウンタ、３
２；速度目標設定器、３３；比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハを搭載してステップ移動可能なステージの駆
   動制御手段として、相対的に高速で停止位置精度の低い
   第１のサーボ制御手段と、相対的に低速で停止位置精度
   の高い第２のサーボ制御手段とを備えた半導体製造装置
   において、 ウェハ焼付けの工程に応じて第１と第２のサーボ制御手
   段のいずれか一方もしくは双方の組合せを選択して機能
   させる制御方式選択手段を有することを特徴とする半導
   体製造装置。 ２、第１のサーボ制御手段が、ステージの移動速度を検
   出する速度検出手段と、この速度検出手段の出力に基づ
   いてステージ移動の速度および加減速度を制御する速度
   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、速度検出手段が、ステージの駆動用モータと連結さ
   れたタコジェネレータを含む特許請求の範囲第２項に記
   載の半導体製造装置。 ４、第２のサーボ制御手段が、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。 ５、位置計測手段が、光学スケールである特許請求の範
   囲第４項記載の半導体製造装置。６、位置計測手段が、
   レーザ測長器である特許請求の範囲第４項記載の半導体
   製造装置。７、ウェハに第２層以降の焼付けを行なうア
   ライメント工程のときに制御方式選択手段によつて第１
   のサーボ制御手段のみが選択され、ウェハに第１層の焼
   付けを行なう第１マスク工程のときに制御方式選択手段
   によって先ず第１のサーボ制御手段が、次いで停止目標
   に所定距離まで近づいたときに第２のサーボ制御手段が
   選択され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。