JPS6197829A - 位置検知装置 - 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】 ［発明の分野］ 本発明は、被検物体を所定位置に位置合せするに先立っ
て被検物体上に形成されたパターン（位置検知用マーク
）により該被検物体の位置を検知するための装置に関し
、殊に半導体焼付工程でウェハあるいはマスク（または
レチクル）を位置合わせする場合、テレビカメラ等の搬
像手段で擾像して得た画像信号からパターンの位置を正
確に検知するために好適な位置検知装置に関する。

［発明の背景コ 従来、ＸＹステージ上に載せられたウェハの位置、すな
わちウェハの載置誤差を一箇所の検知光学系で検知する
場合、ウェハ上の所定開離れた２点に検知マークを設け
、ＸＹステージを所定量移動して各検知マークを別々に
検知し、ウェハの回転成弁（θ成分）の誤差を計測して
いた。

この場合、回転成分を求めるために、２箇所における位
置計測及び２点のマーク間距離相当分のステージ移動と
いう動作が必要であるため、特に高速化が要求される半
導体焼付装置等におけるスピードアップを妨げると言う
欠点があった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
被検物体上に形成されたパターンの位置を計測すること
により該被検物体の位置を検知する位置検知装置におい
て、位置検知のスピードアップを図ることにある。

［発明の構成］ 上記目的を達成するため本発明では、被検物体例えばウ
ェハ上の位置を検知するため該ウェハ上に形成されたパ
ターンの位置を計測する位置検知装置において、特定ウ
ェハについてのみ複数箇所のパターンの位置計測を行な
って該ウェハの位置を検知し、以後のウェハは一箇所の
パターンだけの位置計測を行ない、この計測値と前記特
定つエバの位置検知情報例えばθ値を用いてウェハの位
置を検知することを特徴としている。

［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明を適用したＴＴＬオートアライメント
方式による半導体焼付装置の概略図である。第２図はウ
ェハ上のショットレイアウトを示す図である。第１図の
装置において、１は移動ステージ、２は投影レンズ、３
はレチクル、４は焼付用照明装置、１４は図示しない中
央処理装置（ＣＰＵ）やメモリ等からなる制御回路の入
ったコントロールボックスである。レチクル３上の回路
パターンａは、投影レンズ２によってウェハ５上に縮小
して、先ず第２図の８１の様に焼付られる。

次に、モータ７及び６を駆動してステージ１を移動じな
がら、第２図のＳ２、さらにＳ３．　　・・・と次々に
焼いてゆくわけである。この時、ウェハ　　　　、５に
はレチクル３上の回路パターンａの例えば１１５に縮小
された寸法の回路パターンが転写される。

ところで、このような焼付装置においては、各焼付に先
だってウェハとレチクルは、正確に位置合せされている
必要がある。このため第１図の装置においては、レーザ
チューブ１３によってレーザビームを発振させ、このビ
ームをポリゴンミラー１２、ハーフミラ−１０、対物レ
ンズ９及びミラー８を介して投影レンズ２内に入れ、こ
れによってレチクル３及びウェハ５上のアライメントマ
ークをスキャンしている。

レチクル３及びウェハ５上に設けられたアライメントマ
ーク（不図示）からの回折光は、ミラー８、対物レンズ
９及びハーフミラ−１０を通って光電検出器１１によっ
て検出される。コントロールボックス１４内の制御回路
〈不図示）は、この光電検出器１１の出力信号からウェ
ハ５とレチクル３のアライメントマークの位置、すなわ
ちウェハ５とレチクル３の相対位置関係を知り、レチク
ル３を保持しているレチクルステージ（不図示）を駆動
してウェハ５とレチクル３を正しく位置合せする（以下
、この位置合せをＴＴＬダイ・パイ・ダイ・アライメン
トと呼ぶ〉。この位置合せは、８１゜Ｓ２．　　・・・
の各露光前に毎回性なわれる。この場合、ステージ１の
移動に伴う位置制御はレーザ干渉計によって検知される
座標に基づいて行われる。

第１図の装置には、さらに、移動ステージ１の移動方向
（Ｘ、Ｙ方向）別にその座標を検出するレーザ干渉計１
６．１７を配置しである。移動ステージ１の移動に伴な
い、Ｘ方向のレーザ干渉計１６及びＹ方向の干渉計１７
からはパルスが出力される。

このパルスをコントロールボックス１４内の制御回路（
不図示）により積算カウントして移動ステージ１の移動
量を求め現在の移動ステージ１の座標を正確に認識する
。前記レーザ干渉計１６．１７のパルスの分解能及びリ
ニアクティは、要求される位置合せ精度に対し十分な精
度たとえば（０，０５μ／１パルス）を有しており、あ
る露光域から次の露光域へ移動する時はその移動量を前
記レーザ干渉計ｉｓ、　１７によって正確にカウントし
、カウント値が正しい移動量を示すまで移動ステージ１
を駆動する。

１８は、投影レンズの光軸外に設けられたオフアクシス
顕微鏡であり、移動ステージ１上にウェハを積載したと
きのウェハの積載位置の誤差（載置誤差）を検出するた
めのものである（以下、この位置検知をオフアクシス位
置検知と呼ぶン。オフアクシス顕微鏡１８には、撮像管
１９が取付けられており、搬像管１９によって撮像され
たウェハ上の位置合せマークを検知しウェハ位置を検知
する。従って、撮像管１９のビデオ信号出力はコントロ
ールボックス１４へ接続されている。

オフアクシスの位置検知のためのマークは、例えば、第
２図Ａ、８．０で示した十字形マークであり、撮像管１
９により撮像されたテレビ画面上のマーク位置を、例え
ば、パターンマツチング等の画像処理を行うことにより
検知するものである。

（マーク検知方法の一例は、例えば、特願昭５７−２１
０９２７位置検知装置参照） 本実施例においては、被検知物たるウェハ５上に所定の
間隔（例えばＸ方向に所定」離れているものとする）離
れた２つのマーク位ｉ１Ａ及びＢを設け、先ず第１の計
測において、前述のマークの一方Ａ（第１のマーク）を
＠象管１９の視野（以下、テレビ視野という）内に納め
、マークＡのＸ位置及びＹ位置を検知する。次に、ウェ
ハステージ１（第１図）を、所定ｍＸＴだけＸ方向に移
動し、他方のマークＢ（第２のマーク）をテレビ視野内
にとらえ、同様にＢの・マークのＸ位置及びＹ位置を検
知する。

ここで、マークへの位置をｘｌ、Ｙｌ、マークＢの位置
をＸ２　、　Ｙ２　、ステージの移動量をＸＴとすると
、傾きθは で与えられる。

ここで移動ｆｆｉ　Ｘ　Ｔを十分大きくとると、θを高
精度で求めることができる。

すなわち、上に述べた方法は、ステージの移動という簡
便な方法で高精度に傾きθを検知できるものである。

また、上の例では、Ｘ方向にのみ離れた（Ｙ方向はゼロ
）２つのマークＡ、Ｂについての計測例であるが、Ｙ方
向にもＹ子離れたマークＣとマークＡの計測でもよい。

この場合、傾きθは、で与えられる。

ところで、オフアクシスの位置検知は、従来、各ウェハ
毎に、Ａマーク位置での位置検知、Ａマーク位置からＢ
マーク位置へのステージ移動及びＢマーク位置での位置
検知の一連の動作を行なうため、これに要する時間は数
秒かかると言う欠点があった。

本実施例は、ウェハ処理ロットの最初の一枚目について
のみ２つのマーク位置を計測して位置検知を行ない、以
後のウェハは、１つのマーク位置のみで位置検知を行な
ってθ方向の補正を一枚目のウェハのθ情報をもとにを
行なうものである。

以下に、第３図のフロー図を参照しながら第１図の装置
の動作を詳細に説明する。

ＸＹステージ１上にウェハ５が不図示の機械的手段で載
置された後、ステップ３０１でステージ１を予め指定さ
れた第１のオフアクシスマーク検知位置へ移動する。

次に、ステップ３０２にて、ウェハ５上の第１７−クＡ
の位置を、テレビ視野の中心を原点としてこの原点から
のＸ方向及びＹ方向のズレｌＸ１　。

Ｙｌとして検知する。このズレＩＸ１．Ｙ？がステージ
１上にウェハ５を載置した時の誤差に相当するものであ
る。

第１マークＡ（第２図）の位置検知後、ステップ３０３
へ進み、ステージ］上のウェハ５が処理ロットの第１番
目のウェハであるか否かを判別し、第１番目のウェハで
ある場合には、ステップ３０４へ分岐する。ステップ３
０４では、ＸＹステージ１を第２のオフアクシスマーク
検知位置へ（すなわちここではＸ方向へＸＴ）移動し、
ステップ３０５にて第２マークＢの位置Ｘ２　、Ｙ２を
検知する。

次に、ステップ３０６にてウェハ位置Ｘ、Ｙ、θを計算
するが、θは前述の式（１）にて、またＸ。

Ｙは第１マークと第２マークの位Ｕの平均として求めら
れる。

すなわち、 Ｘ＝　（Ｘｉ　＋Ｘ２　）／２ Ｙ＝　（Ｙｌ　＋Ｙ２　）／２ で与えられる。

また、ステップ３０６にて求められたθの値は、以後の
ウェハのθ補正に用いるためステップ３０７にてコント
ロールボックス１４内のメモリ（不図示）に記憶される
。

この様にして求められたウェハの載置誤差は、予め設定
されたオフアクシスマークＡ、Ｂの位置と第１シヨツト
８１　　（第２図）の位置との位置関係及びオフアクシ
ス顕微Ｍ１８と投影レンズ２の位置関係等によって決ま
るステージ移動量に加算・補正され、ステップ３０９に
て、第１ショット位置へステージ移動が行われる。

第１ショット位置へ移動後は、前述した様に、ＴＴＬダ
イ・パイ、ダイ・アライメントによりウェハ５とレチク
ル３の位置合せが行われ、焼付露光動作が繰返される。

次に、２枚目以後のウェハの場合は、ステップ３０１　
、３０２と進んで第１７−クＡ（第２図）の位置を検知
した後、ステップ３０８へ進み、ここで第１ウエハで得
られたθの値をメモリから読み出してこのθの値と第１
マーク位置Ｘｉ　、Ｙｌの値をもとに第１ショット位置
へステージ１を移動する（ステップ３０９）。

第１枚目のウェハは２点計測及びステージ移動のため約
２〜３秒を要するが、２枚目以後は本発明の効果により
、約１秒で計測が終り、スルーブツトの向上に非常に効
果がある。なお、本発明者等の知見によると、上述のθ
値は主にウェハの口径誤差や先行工程で用いられる載置
のアライメント方式により定まるため、同一ロット内に
おけるθ値のバラツキは比較的微小である。したがって
上述のように２枚目以降のウェハについて第１枚目のウ
ェハのθ値を用いたとしてもウェハ位置検知精度は充分
に保つことができる。特に第１図の装置のように後工程
でより高精度のアライメントが行なわれ、上記位置検知
の誤差を修正し得る場合、位置検知時間の短縮によるス
ルーブツトの向上は顕著である。

なお、２枚目以後で計測するオフアクシスマーク位置は
、第２図のＢマークまたはＣマークの位置よりも、Ａマ
ーク位置の方が第１シヨツトＳ１に近いためθの誤差が
のり難く第１シヨツトに送り込んだ時の精度が良いこと
、またステージ１の移動距離が短くスルーブツトが良い
こと等の長所がある。すなわち、第１マークは、できる
だけ第１ショット位置近例に設ける方が好ましい。

［発明の適用範囲］ なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく適宜
変形して実施することができる。例えば上述の実施例で
は処理ロフトの１枚目のウェハで２点計測を行ない、以
後のウェハは１点計測を行なう例について説明したが、
所定枚数ごとに２点計測を行なうようにしてもよく、或
は、第１シヨツトでのＴＴＬダイ・パイ・ダイ・アライ
メントで測定されたθ成分の値に応じてこの値が所定値
より大きくなったら何枚目であるかに関係なく２点計測
を行なうようにしてもよい。

また、上述においては１点計測の場合のθ補正値として
２点計測時の値を用いたが、この他にも例えば、前の１
点計測時のウェハの第１シヨツトにおけるＴＴＬダイ・
パイ・ダイ・アライメントで測定したθの値を用いても
よい。

更に、上述においては本発明を半導体焼付装置に適用し
た例について説明したが、本発明は半導体焼付装置だけ
でなく、例えば、ウェハ検査装置やプローバ等にも適用
が可能である。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によると、特定被検物体のみに
複数例えば２点計測を行い、以後の被検物体は前の被検
物体の位置検知情報例えばθ値をもとに１点計測を行な
う様にしているため、より高スピードの位置検知を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の位置検知装置を適用した半導体焼付
装置の概略を示す図、 第２図は、ウェハのショット配列及び本発明のオフアク
シス位置検知用のマークを示す図、第３図は、本発明の
位置検知装置の動作を示すフロー図である。 １・・・移動ステージ、２・・・投影レンズ、３・・・
レチクル、４・・・焼付用照明装置、５・・・ウェハ、
６．７・・・モータ、１４・・・コントロールボックス
、１８・・・オフアクシス顕微鏡、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・オ
フアクシスマーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検物体上に形成された位置検知用マークの位置を
   計測することにより該被検物体の位置を検知する装置に
   おいて、特定被検物体については複数箇所の位置検知用
   マークを計測して該特定被検物体の位置検知を行ない、
   以後の被検物体に対しては該被検物体上の一箇所の位置
   検知用マークを計測し、該計測値および上記特定被検物
   体の位置検知情報をもとに該以後の被検物体の位置を検
   知することを特徴とする位置検知装置。 ２、前記被検物体がウェハであり、前記特定被検物体が
   処理ロットの第一番目のウェハである特許請求の範囲第
   １項記載の位置検知装置。 ３、前記特定被検物体の位置検知情報が、該特定被検物
   体の回転成分の誤差である特許請求の範囲第１または２
   項記載の位置検知装置。 ４、前記特定被検物体の位置検知情報が、該特定被検物
   体の位置を検知して第１処理位置へ送り込みさらにより
   高精度のアライメントを行なう際に検出された回転成分
   誤差である特許請求の範囲第１、２または３項記載の位
   置検知装置。