JPS62162331A - 半導体焼付装置 - 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］ 本発明は半導体焼付装置に関し、特にウェハを載置して
水平移動するＸＹステージの停止位置制御方式の改良に
関する。

［従来の技術］ 従来より、縮小投影型露光装置（ステッパ）と称される
半導体焼付装置において、ウェハを載置するＸＹステー
ジの制御には高停止精度、高スループツトが要求されて
いる。このため、ＸＹステージ位置のレーザー測長によ
る高分解能と高精度化、およびＸＹステージ構成部分の
加工精度や、剛性アップ等、種々の改善が′されており
、これに加えてサーボ系のゲインと周波数特性の向上が
なされ、高停止精度と高スループツトが達成されてきた
。このような×Ｙステージの駆動系にＪ３いては、ＸＹ
ステージの停止位置精度に頼って１テなわれる焼付工程
に限って言えば正確な露光がなされる。

Ｃ発明が解決しようとする１２ｉＪ題点コしかしながら
、ウェハ上のアライメント用マークと装置側の基準マー
クとの相対的ズレを検知してアライメントする工程にお
いては、相対的ズレを検知する測長器と前記レーザー副
長の環境に対する変化の度合の違い及び外部振動に対す
るＸＹステージの敏感性等が問題となり、ウェハ上のア
ライメントマークと基準マークとの相対的ズレを検出す
るアライメント工程においてはＸＹステージのサーボ系
のゲインと周波数特性の向上が逆にアライメント精度に
悪影響を及ぼす結果になっているのと同時に、スールブ
ットをダウンさせる原因にもなっていた。

従って本発明の課題は、上記の問題点を解決して各工程
に応じてＸＹステージの停止位置１ｔｉＩＩ御を最適に
行なうことのできる高精度・高スループツトの半導体焼
付装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、前述の課題を達成するために、ＸＹス
テージの停止位置制御をサーボ系によって行なう単導体
焼付装置において、前記サーボ系が工程に応じてサーボ
特性をプログラマブルに設定可能にされる。ひとつの態
様において、ＸＹステージの駆動制御用サーボ系内に、
位相補償特性の遅れ率、周波数特性の減衰率およびゲイ
ンなど、サーボ特性を可変設定できるサーボアンプが設
けられ、このサーボアンプのサーボ特性をマイクロコン
ピュータにより工程に応じて可変設定するようになされ
ている。このサーボ特性は、例えばアライメント機能の
要否に応じて変えられるものである。

［作　用］ 本発明では、ウェハの焼付工程において、例えばＸＹス
テージをレーザー副長器を用いて絶対移動する場合と、
他の測長器によってウェハの７ライメントマークと基準
マークの相対ズレを検出する位置に移動する場合とを選
択し、前者の場合にはＸＹステージの絶対位置精度を保
障し得るサーボ特性を設定し、後者の場合にはＸＹステ
ージの停止安定性を保障し得るサーボ特性を設定するな
ど、工程に応じてサーボ系のサーボ特性の設定がプログ
ラマブルに可能であり、例えば縮小投影型の半導体焼付
装置が必要とする全ての焼付工程において常に最適なＸ
Ｙステージのサーボ制御が可能となる。

本発明の実施例を図面と共に説明すれば以下の通りであ
る。

［実施例］ 第１図は、本発明を適用したステッパ方式による焼付は
装置の概略を示す斜視図である。

図中、１は焼付パターンを有するレチクル、２はＸ方向
とＹ方向とθ方向に各々移動可能なレチクルスデージ、
３は焼付は用レンズ、４はウェハで、レヂクルパターン
はレンズ３にてウェハ上に投影される。５はＴＴＬアラ
イメント及び観察用のアライメントスコープ、６はＸ方
向とＹ方向とθ方向に各々移動可能なウェハ保持用のＸ
Ｙステージであり、７はテレビプリアライメント用の対
物レンズ、８はテレビプリアライメント用の踊像管、９
は焼付は用光学系を介してウェハ４を観察するための撮
像管である。１０はレチクルを照明する焼付は用光源、
１１ａ、　Ｉｌｂはウェハ供給用のキャリア、１２ａ、
１２ｂはウェハ回収用キャリアである。

１３は、プリアライメント用Ｒ像管７及びＴＴＬＩＩＭ
寮用踊像管８にて踊鍮した映像を選択的にモニタするモ
ニタ・テレビ、１４はジョイステック及びスイッチ等を
有する操作パネル、１５は装置を制御するコンソールで
ある。また、１６はウェハをＸＹステージ６に受は渡す
供給ハンドである。

第２図はＸＹステージ６の駆動制御回路のブロック図で
ある。

Ｗｘ（ＷＹ）はＸＹステージ、Ｄ　ハＤ　Ｃモー　タで
あり、ＸＹステージとＤＣモータとはボールネジでカッ
プリングされている。ＤＣモータはＥ−タドライバＭＤ
によって駆動される。またＤＣモータにはタコジェネレ
ータ（速度信号発生器）王が付加されており、タコジェ
ネレータＴの出力は、スピード制御用としてドライバＭ
Ｄにフィードバックされている。ＸＹステージの位置は
、測長器Ｌ７の出力信号をもとに現在位首カウンタＰＣ
Ｐにて計測される。測長器としてはレーザー干渉計及び
光学スケール等が用いられる。この測長器ＬＺの出力は
相対位置出力であり、このためＸＹステージの現在位置
の原点検出として原点センサＸＨ，Ｓ　（Ｙｌ−１，８
）　及び原点検出回路ｓ　ｏ　ｓ設けられており、これ
らの出力によりＸＹステージの原点位置が検出されると
、グー１〜回路ＡＰにより測長が開始され、現在位置カ
ウンタＰＣＰにてＸＹステージの現在位置が計測される
。ＸＹステージ全体をコントロールしているマイクロプ
ロセッサＣＰでは、現在位置ラッチ回路ＰＬＰを通して
ＸＹステージの現在位置を知ることができる。

ＸＹステージの目標位置ラッチＣＬＰには、マイクロプ
ロセッサＣＰよりステージの移動目標位置が設定される
。差分器ＤＩＦは、現在位置カウンタＰＣＰと目標位置
ラッチＣＬＰの差分を出力する。すなわちこの差分出力
は、現在位置から目標位置までの移！ｌ１ＩＪ量を示す
もので、位置サーボのフィードバック信号となると同時
に、ＸＹステージの駆動パターンを設定する為のタイミ
ングを検出する手段にも使用される。位置サーボのフィ
ードバック信号としての差分器の出力はＤ／Ａコンバー
タＤＡＰのビット数に合せる為のビット変換器ＢＣに入
力され、ビット変換された出力が１〕／ＡコンバータＤ
ＡＰに入力され、そのアナログ出力がサーボアンプＧＡ
に位置フィードバック信号として入力される。サーボア
ンプＧＡのυ−ボ特性は、可変設定回路ＦＤによりマイ
クロプロセッサＣＰからプログラマブルに可変設定可能
である。

又ＸＹステージの駆動パターンを設定するタイミング信
号を発生する為のコンパレータＣＯＭＰがあり、ビット
変換器ＢＣの出力と移動Φ設定用ラッチＲＰＬの内容と
が比較され、両者が一致したときにコンパレータからＣ
ＯＭＰから駆動パターン設定用のタイミング信号が出力
される。そのタイミング信号は、駆動パターン情報が記
憶されているランダムアクセスメモリＲＭのアドレス発
生器ＲＡＧに入力され、そのタイミングに必要なＲＡＭ
アドレスが発生して駆動パターン情報がランダムアクセ
スメモリＲＭから出力される。又、前記タイミング信号
は割込み発生器ＩＮＴにも入力され、割込み信号の発生
によってマイクロプロセッサＣＰはそのタイミングを感
知することができる。

駆動パターン情報には前述した移動爪データの他に、Ｄ
Ｃモータを制御する指令値情報があり、この指令値情報
にはＤＣモータを実際に駆動する現在指令値初期情報、
その目標値となる目標指令値情報、目標指令値までの過
程を制御する種々の情報がある。現在指令値カウンタＰ
ＣｖはＤＣモータを駆！ＦＩＩする指令値を発生する。

ラッチ回路ＣＬＶは目標指令値情報をラッチする。関数
発生器Ｆ　Ｇは、分周器ＤＩＶの分周比を設定するもの
で、発信器Ｏ８のパルス周波数を分周器ＤＩＶで所望の
周波数に分周することにより現在指令値カウンタＰＣ■
の値が目標指令値用ラッチＣＬＶの値に到ｊヱするまで
の過程を１ｌｌｌ制御する。コンパレータＣＯＭＶは現
在指令値カウンタＰＣｖの値と目標指令値用ラッチＣＬ
　Ｖの値を比較し、一致するまでゲートＡＶを有効にさ
せる役割と同時に一致したタイミングをマイクロプロセ
ッサＣＰへ割込み発生器ＩＮＴの割込み信号により知ら
せる。現在油令値カウンタＰＣＶの値はＤ／Ａコンバー
タＤＡ■に入力され、そのアナログ出力はスピードサー
ボ制御時においてドライバＭＯに切換スイッチＳＷのＯ
Ｎ側を通して入力され、スピード指令値と　　　　□な
る。又位置サーボ制御時は加算回路ＡＤに位置指令値と
して入力され、コンバータＤＡＰの出力即ち位置フィー
ドバック信号との加篇信号が位置サーボアンプＧＡ及び
切換スイッチＳＷのＯＦＦ側を通してドライバＭＤにに
入力される。

駆！Ｉ！ｌＩ七−ド発生器ＤＭＧはその出力信号により
駆動モード切換スイッチＳＷをＯＮ側又はＯＦＦ側へ切
換える。例えばＯＮ側がスピードサーボ制御モードにな
り、Ｄ／ＡコンバータＤＡＶの出力がドライバＭＤに入
力され、ＸＹステージは動作開始区間においてスピード
サーボ制御で駆動される。ＯＦＦ側では位置サーボ制御
モードになり、位置サーボアンプＧ△の出力がドライバ
ＭＤに入力され、×Ｙステージは動作終了区間において
位置サーボ制御で駆動される。装置の各工程に応じて、
この位置サーボ制御時のり“−ボアンプのサーボ特性（
位相補償特性の起れ率、周波数特性の減衰率、ゲインな
ど）は、マイクロプロセッサ゛ＣＰから可変設定回路Ｆ
Ｄを制御づることで所望の特性に可変設定される。

第３図は横軸に時間、縦軸に速度をとった時のステージ
の速度変化を示す図である。第３図の時刻ｔｏからｔ４
までの区間ＳＳはスピード制御、時刻ｔ４からｔ６まで
の区間ＰＳは位置制御の区間である。スピード制御区間
は一定の加速度で加速する加速区間へＢ、一定の最高速
度Ｖ　ｍａｘで運動する定速区間ＢＣ，一定の減速度で
減速する減速区間ＣＤ、一定の最低速度Ｖ　ｍｉｎで運
動する定速区間ＤＥから成っている。加減速の直線ＡＳ
。

ＢＣ，ＣＤ及びＤＯＷＮスピード切換点Ｄ　Ｇｔ、現在
位置点Ａと目標位置点Ｐの差、即ち移動距離によって決
定される。これは例えば移動距離に応じた加減速度、最
高速度及びＤＯＷＮスピード切換点をマイクロプロセッ
サＣＰがデータテーブルを参照することにより求められ
る。求められたそれぞれのデータはマイクロプロセッサ
ＣＰにより第２図のランダムアクセスメモリＲＭに格納
される。

第４図はそのランダムアクセスメモリの記憶内容を示し
た図である。ランダムアクセスメモリＲＭの記憶内容は
３つのブロック、ＦＡＳＥＩ、ＦＡＳＥ２．ＦＡＳＥ３
に分けられ、それぞれのブロック内容は４つのデータで
構成されでいる。ＦＡＳＥｌのデータはスタート点Ａか
らＤ　ＯＷ　Ｎスピード切換点Ｃまでの制御を行なうデ
ータであり、ＦＡＳＥ２のデータはＤＯＷＮスピード切
換点Ｃから位置サーボ切換点Ｅまでの制御を行なうデー
タであり、ＦＡＳＥ３のデータは位置サーボ切換点Ｅか
ら停止点Ｐまでの制御を行なうデータである。

次に第２図、第３図、第４図を用いてＸＹステージの制
御方法を説明する。まずマイクロプロセッサＣＰはラン
ダムアクセスメモリＲＭへ駆動に必要なデータを書込む
。次に目標位置を目標位置ラッチＣＣＰに設定し、また
ＲＡＭアドレス発生器ＲＡＧにスタート信号ＳＴを送る
。これによりＲＡＭアドレス発生器ＲＡＧからＦＡＳＥ
Ｉのアドレスが発生し、ランダムアクセスメモリＲＭよ
り現在指令値カウンタＰＣＶに０スピードデータが、目
標指令値ラッチＣＬＶにＭＡＸスピードデータが、関数
発生器ＦＧに加速勾配データが、そして移動量設定用ラ
ッヂＲＰＬにＤＯＷＮスピード切換点Ｃまでの移動量が
それぞれセットされ、駆動モード発生器ＤＭＧはスイッ
チＳＷをＯＮ側にセットする。Ｘ、Ｙステージはコンバ
ータＤ△Ｖの出力により目標位置に向かって第３図Ａ−
８に示すような加速動作を始める。即ち現在指令値力ｆ
クンタＰＣＶの値が目標指令値ＣＬＶの値と等しくなる
までは分周器ＤＩＶの出力を計数するカウンタＰＣＶの
可変出力により第３図の加速動作ＡＢを行ない、一致し
た後に分周器ＤＩＶの入力が断たれたカウンタＰＣｖの
一定出力により、定速動作ＢＣを行なう。

次に、ＤＯＷＮスピード切換点Ｃにおいて、コンパレー
タＣＯＭＰから一致信号が出力され、ＲＡＭアドレス発
生器ＲＡＧに入力される。これによりＲＡＭアドレス発
生器ＲＡＧからＦＡＳＥ２のアドレスが発生し、ランダ
ムアクセスメモリＲＭより現在指令値カウンタＰＣＶに
最高スピードデータ（ｖｍａＸ）が、目標指令値ラッチ
ＣＬＶに最低スピードデータ（Ｖｍｉｎ）が、関数発生
器ＦＧに減速勾配データが、そして移動ｆｆｉ　ＫＵ定
用ラうチＰＲＬに位置サーボ切換点Ｅまでの移ｆＩＩ□
□□がそれぞれセットされ、ＸＹステージは減速動作を
始める。即ら現在指令値カウンタＰＣ■の値が目標指令
値ＣＬＶの値と等しくなるまでは前述同様に減速動作Ｃ
Ｄを行ない、一致した後に定速動作ＤＥを行なう。

次に位置サーボ切換点Ｅにおいて、コンパレータＣＯＭ
Ｐから一致信号が出力され、ＲＡＭアドレス発生器ＲＡ
Ｇに入力される。これによりＲＡＭアドレス発生器から
ＦＡ、ＳＥ３のアドレスが発生し、ランダムアクセスメ
モリＲＭより現在指令値カウンタＰＣＶに位置サーボ切
換点Ｅまでの移動量、例えば目標値の手前２５μｍに対
応したデ−タが、目標指令値ラッチＣＬＶに目標位置デ
ータが、関数発生器ＦＧに位置サーボ勾配データが、そ
して移動量設定用ラッチに目標停止点Ｐまでの移８量が
それぞれセットされると同時に、駆動モード発生ｉ！！
ＳＤＭＧに位置制御モードが設定され、スイッチＳＷが
ＯＦＦ側にセットされて、ＸＹステージが位置制御モー
ドで駆動される。

次に制御終了点ＦにおいてコンパレータＣＯＭＶ及びＧ
ＯＭＰよりそれぞれ一致信号が出力され、これが割込み
発生器ＩＮＴに入力されて割込み信号が発生する。これ
を検出したマイクロプロセッサＣＰは、基本的なＸＹス
テージ制御が終了したとみなし、ステージの停止位置精
度の許容値（以下トレランス）の判定を行なう。マイク
ロプロセッサは現在位置カウンタＰＣＰの現在位置デー
タを現在位置ラッチＰＬＰを経由して読みとり、目標位
置との差が１−レランス内であるか、及びある区間現在
位置データを入力しその変動がトレランス内であるかを
判定し、停止位置精度及び変動がトレランス内に入った
ところで制御は完了し、ＸＹステージの移動は終了する
。

第５図はステッパ方式による半導体焼付装置のシーケン
スフローチャートである。第１図を用いて説明する。

ステップＳ＋　において供給キャリア１１ａから搬出さ
れたウェハ４は供給ハンド１６によって×Ｙステージ６
に供給される。次いでステップＳ２ではこれから行なう
工程がＸＹステージの停止位置精度に頼って行なわれる
焼付工程（ファーストマスク工程）なのか、ウェハ上の
アライメントマークとレチクル上の基準マークとの相対
的ズレを検知し、アライメントしながら焼付工程を行な
う焼付工程（セカンドマスク以降の工程）なのかの判断
をする。もしファーストマスク工程ならばステップＳ４
ｂでＸＹステージを第１露光位置に駆動し、ステップＳ
６で露光を行ない、ステップ８７゜８８でショツト数を
確認しっつウェハに必要なショット数分だけＸＹステー
ジ駆動（８４ｂ　）と露光（Ｓｅ）を繰り返し、全ショ
ット終了したがどうかをステップＳ７で判断したのちス
テップｓ９でウェハを回収ハンドによって回収し、回収
キャリア１２ａに収納する。

実行工程がファーストマスク工程でない場合にはアライ
メント工程となるので、ステップ＄３でＸＹステージ６
をテレビプリアライメント対物レンズ７の下へ移動して
プリアライメントを行ない、その後、ステップ３４ａで
ＴＴＬアライメント位置へＸＹステージを駆動し、ステ
ップＳ５でＴＴＬアライメントを行なったのち、ステッ
プＳ６で露光を行ない、ステップＳ７　、Ｓｅでショツ
ト数を判断しながら、全ショットが終了するまで前記と
同様にステップ３４　ａ　、３５　、Ｓｓを繰り返し行
ない、全Ｓ　ＨＯＴ終了したならばステップＳ９でウェ
ハを回収する。

この場合、木Ｊｉ明に従って、前記シーケンスのステッ
プ８４　ａ　、　８４　ｂにおいて、ＸＹステージの位
置１ナーボアンブＧＡのナーボ特性可変設定回路［：Ｄ
に対し、第６図および第７図に示したように位相補償、
周波数特性、ゲインの各特性をマイクロプロセッサＣＰ
から設定できるようにし、ファーストマスク工程時のス
テップ駆動の位置サーボ制御のステップＳｚｂにはＸＹ
ステージの絶対位置精度を保障しくｑるサーボ特性をマ
イクロプロセッサＣＰからサーボアンプＧＡの可変設定
回路ＦＤに設定し、アライメント工程においては、停止
安定性を保障し得るサーボ特性を設定する。これにより
、各工程毎に最適のサーボ特性で位置サーボ制御が行な
われる。

尚、以上の説明においてはファーストマスク工程及びそ
の後のＴＴＬアライメント工程についてサーボ特性を可
変設定する例を述べたが、グローバルオフアクシスアラ
イメント方式、グローバルＴＴＬアライメント方式にお
いても同様に適用できることは述べるまでもない。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、ウェハの焼付工
程の種類に応じてステップアンドリピート中のＸＹステ
ージの位置サーボ制御をプログラマブルにコントロール
することが可能になり、縮少投影型の半導体焼付装置が
必要とする全ての焼何工程においてＸＹステージの停止
位置サーボ制御を最適に行なうことができ、ウェハ上の
配列精度を高めることができるばかりではなく、装置の
スループットを高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したステッパ方式の半導体焼付装
置の概略を示す斜視図、第２図はそのＸＹステージの駆
動制御系の回路構成を示すブロック図、第３図はＸＹス
テージの駆動パターンの一例を示す速度線図、第４図は
ランダムアクセスメモリの記憶内容を承り説明図、第５
図はステッパ方式による半導体焼付装置のシーケンスフ
ローチャート、第６図はサーボ特性可変設定回路に対す
るマイクロプロセッサからの指令内容を示す説明図、第
７図はサーボ特性中の周波数特性の種々のの特性曲線を
示す線図である。 ６、ＷＸ　（ＷＹ）：ＸＹステージ、Ｄ：駆動モータ、
ＭＤ：モータドライバ、ＧＡ：サーボアンプ、ＦＤ：サ
ーボ特性可変設定回路、ＣＰ二マイクロプロセッサ、Ｌ
Ｚ：測長器、ＰＣＰ　：現在位置カウンタ、ＣＬＰ　：
目標位置ラッチ、ＤＩＦ：差分器、ＲＰＬ　：移動量設
定用ラッチ、ＣＯＭＰ：コンパレータ、ＲＭ：ランダム
アクセスメモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＸＹステージの停止位置制御をサーボ系によって行
   なう半導体焼付装置において、工程に応じてサーボ特性
   をプログラマブルに設定するサーボ系を備えたことを特
   徴とする半導体焼付装置。 ２、ＸＹステージの駆動制御用サーボ系内に、位相補償
   特性、周波数特性、およびゲイン等のサーボ特性を可変
   設定できるサーボアンプを備え、該サーボアンプのサー
   ボ特性をマイクロコンピュータによつて工程に応じて可
   変設定するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の半導体焼付装置。 ３、サーボ特性を、装置の工程のうちアライメント機能
   を要する工程と要しない工程とで変えて設定するように
   した特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体焼
   付装置。