JPS63140547A - 平板状物体のアライメント方法 - 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】 ［ａ業上の利用分野〕 本発明は、平板状物体のアライメント方法に関する。具
体例を挙げれば、半導体デバイス製造装置または半導体
デバイス検査装置において半導体ウニへの外形またはオ
リエンテーションフラットを利用して位置合せを行なう
プリアライメント法に係るものである。

［従来の技術］ 半導体デバイス製造装置または半導体デバイス検査装置
における半導体ウェハのプリアライメントは半導体クエ
へのオリエンテーションフラット部分を機械的に押して
行なったり各種センサを使用してウェハの外形を非接触
に測定して行なフたりする。この後者の場合近年精度よ
く半導体ウェハの外形を測定できるようになったためオ
リエンテーションフラットを一定角度に高精度で位置合
せできるようになった。しかしこれらのプリアライメン
トでは、半導体ウェハの外形により位置決めを行なうた
め、実際には半導体ウェハ上に生成されているパターン
とは無関係にオペレータが指定する位置に、半導体ウェ
ハを位置決めすることになる。このため半導体ウェハ表
面上に生成されているチップのパターン配列のクエへの
外形に対する配置は初期工程での半導体焼き付は装置に
よる露光時のアライメント状態により決定されてしまい
、そのアライメント装置の基準位置に少しでもずれがあ
ると半導体ウェハ上に生成されているチップのパターン
配列の位置と、目的とするそのチップのパターン配列の
位置との間に、同一のロットの半導体ウェハでほとんど
同じ位置ずれが生じてしまう。

すなわち、プリアライメントの精度が高くても半導体ウ
ェハの外形に対するチップのパターン配列の位置ずれが
一様に生じ、次のレーザスキャン装置や、テレビカメラ
を用いた画像処理装置を用いての半導体ウェハ上のチッ
プのパターン配列のアライメント、すなわちファインア
ライメントを実施するとき前記の位置ずれは、見かけ上
プリアライメントの誤差となって現われ、プリアライメ
ントの高い精度を有効に利用できないことになる。また
ファインアライメントは、超高精度のため一般的に計測
範囲が狭く、例えば光学的手法の場合顕微鏡の視野が狭
い。そこでプリアライメントで生じた比較的大きい位置
ずれを検出するため、パターンマツチングという、あら
かじめ記憶されている信号のパターンにセンサやカメラ
からの入力信号のパターンが一致する場所を検知するプ
ロセスをファインアライメントで採用して、視野外にあ
る目的のパターンを見つけるための模索が行なわれる。

特に半導体ウェハの角度ずれが生じていると、半導体ウ
ーーハの外周に近づくに従い模索の範囲が広くなり、ア
ライメントに費やす時間が長くなり、装置のスループッ
トが落ちたり、最悪の場合には、ファインアライメント
が不可能となることもあるという問題があった。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明の目的は、半導体クエへ等の平板状物体の外形に
対するパターン配列のずれ例えば半導体ウェハ上のチッ
プのパターン配列のずれをその物体の粗（ブリ）アライ
メント毎に減少させて微（ファイン）アライメントにお
ける模索操作を速やかに不要とする平板状物体のアライ
メント方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に従う平板状物体のアライメント方法においては
、平板状物体の外形に対する平板状物体の表面上のパタ
ーンの配列のずれ量を２枚目以降の粗アライメントにフ
ィードバックしていって急速にずれを零に収斂させるこ
とによって前記の目的を達成している。

すなわち本発明の平板状物体のアライメント方法は、平
板状物体の外形からその物体を指定位置に合わせ１焼付
けた平板状物体の表面のパターン配列またはスクライブ
ラインからそのパターン配列の目標位置に対するずれ量
を決定し、このずれ量に従って修正した位置に前記の平
板状物体に続く平板状物体を配置し、それにより平板状
物体の外形に対するパターン配列のずれを減少させる。

［実施例コ 添付図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。半
導体デバイス検査装置であるウエハブローバのアライメ
ントに本発明を適用した場合について詳細に説明する。

ウエハブローバのアライメントは第１段階としてのプリ
アライメントと第２段階としてのファインアライメント
とから構成されている。

第１段階では静電容量センサを用いて、ウェハを吸着し
て回転するウェハチャックを静電容量センサの下でスキ
ャンさせてウェハの外形を測定する。角度の位置合せは
、測定結果よりウェハのオリエンテーションフラットが
指定角度となるようウェハチャックを回転させることに
より行ない、モしてｘｙ座標の位置合せは、ｘｙステー
ジをウェハの中心のずれ量を打ち消すように動かすこと
により行なう。

第２段階のファインアライメントでは、プリアライメン
トされたウェハの表面に生成されているチップのパター
ンを顕微鏡に取り付けたテレビカメラにより検出し、画
像処理装置のパターンマツチングの方法を利用してチッ
プのパターンを２ケ所以上で測定することにより、ウェ
ハの位置合せをする。ファインアライメントの方法の一
例を、第１図を参照して以下に詳述する。半導体ウェハ
に整列しているたくさんのＩＣチップの中の１つのチッ
プのその中の一部のパターンを基本パターンとして画像
処理装置に記憶している。最初半導体ウェハの中心部（
第１図ａ）付近でパターンマツチングを行ないその点の
座標を測定する。次にＸ軸方向にウェハチャックをＢ勤
し、半導体ウェハの外周部（第１図ｂ）でパターンマツ
チングを行なって半導体ウェハ上に整列しているＩＣチ
ップ列の主として角度についての位置ずれを測定し補正
する。最後にＸ軸方向反対側の外周部（第１図Ｃ）でパ
ターンマツチングを行ない、位置ずれの再確認と再補正
を行ないファインアライメントを終了する。このファイ
ンアライメント系は、情報処理装置により制御される。

特に第１図は、半導体クエへの外形の基準となるオリエ
ンテーションフラットが位置合わせられ、このオリエン
テーションフラットに対してチップパターン列が理想的
に生成されている場合を示す。

第２図は、半導体ウェハのオリエンテーションフラット
が位置合せされているが、このオリエンテーションフラ
ットに対してチップパターン列が角度Δθだけずれて生
成されているため、アライメントの目的角度に対し、チ
ップパターン列が角度Δθずれている場合を示す。

あるひとつのロット内の何枚もの半導体ウェハの表面に
は同じようにチップが生成されるので第２図に示す角度
のずれはそのロット内のウェハすべてに生じる。またｘ
ｙ軸方向の位置ずれについても同様である。

第２図に示したウェハを何枚もアライメントして行く過
程に、本発明を採用して角度ずれを修正する場合を説明
する。

同一ロットのウェハをプリアライメントしていく過程に
おいて、プリアライメントによりオリエンテーションフ
ラットを指定角度θ。′に合せた最初の１枚目のウニ八
表面のチップパターン列のずれ量Δθ１は、ファインア
ライメントを行なうことにより補正される。そこで、補
正量Δθ１を情報処理装置により処理し、オリエンテー
ションフラットの指定角度にこの補正量Δθ１を取り入
れ、オリエンテーションフラットの指定角度の修正を行
なう。この結果得られたオリエンテーションフラットの
第１の修正指定角度を０１とする。

２枚目のウェハのプリアライメントでは、１枚目のウェ
ハによって得られた第１の修正指定角度θ１に２枚目の
ウニへのオリエンテーションフラットが合せられる。１
枚目と同様にして、ファインアライメント後ずれ量Δθ
２が求められ新たなオリエンテーションフラットの指定
角度θ２か得られる。この得られた第２の指定角度θ２
と第１の修正指定角度θ１の平均をとり、第２の修正指
定角度０２′とする。２枚目のずれ量Δθ２は、１枚目
のずれ量Δθ１はど大きいものではなくはるかに小さい
。３枚目のウェハはこの第２の修正指定角度０２′にプ
リアライメントされ、ファインアライメント後ずれ量Δ
θ３が求められ、更に新たなオリエンテーションフラッ
トの指定角度θ３が得られる。このようにして得られた
θ、と０２とθ、の平均をとり第３の修正指定角度０３
′とする。４枚目以後も同様に修正し、プリアライメン
トを行なう。

ここで述べた例では２枚目以降、ｎ枚目のウニへのオリ
エンテーションフラットの修正指定角度θ。−１′は次
式で表わされる。

（ｎ＝２．３．４・・・・・・） 以上が本発明に従フて角度ずれを修正した実施例である
が、これからも明らかなように、アライメント終了時の
オリエンテーションフラットのずれ量を次のウェハのア
ライメントで減少していく学習機能を有し、プリアライ
メントでの位置合せの際に学習した補正量に基づいて位
置決めの修正を行なっている。

Ｘ軸、ｙ軸方向のずれ量の修正についても全く同様であ
る。

上に述べた角度修正の実施例では、アライメントごとに
得られるオリエンテーションフラットの指定角度をその
前のアライメントデータを考慮し、平均化して新たな指
定角度を得ているが、プリアライメント精度が非常に高
い場合には、最初の１枚目で得られたオリエンテーショ
ンフラットの修正指定角度θ１を２枚目以降の指定角度
として共通に使用してもよい。また、同じ理由から平均
化を行なわず、１枚目以降得られるθ１、θ１をもとに
２枚目でのずれ量Δθ２で補正されたθ２、θ２をもと
に３枚目でのずれ量Δθ３で補正されたθ３というよう
にｏｎ−１のデータをｎ枚目のウニへのオリエンテーシ
ョンフラットの指定角度としてもよい。

これらの方法をＸ釉、ｙ軸のずれの補正に応用できるこ
とは言うまでもない。

以上説明したように、ファインアライメント終了時のウ
ェハの回転角度を次のウニへのアライメントに活用して
いく学習機能により、第２図に示すような、オリエンテ
ーションフラットに対してΔθだけウェハ上のパターン
列がずれていても２枚目以降は、第３図に示すようにフ
ァインアライメントの測定前までにはウェハ上のパター
ン列を目的とする角度にそろえることができる。学習補
正機能のない従来のアライメントでは、各ウェハごとの
ファインアライメント時に画像処理装置の視野に入って
くるのはウェハ外周部では第２図ｂ′点近傍であり、そ
の時の狭い視野では第２図す点が見えない。そのため、
第２図ｂ′点付近をステージを勅かしながら模索をくり
返してマツチングパターンであるｂ点を見つけるという
作業をしなければならなかった。

この発明により最初の１枚目だけで、２枚目以降は模索
動作は不要となり、それにより装置のスループットを向
上させ併せてアライメントエラーの発生を抑制して装置
の信頼性を向上させることができるようになった。

Ｘ軸、ｙ軸方向のずれについても同様の効果を得ること
ができる。ファインアライメントの測定直前で第４図に
示すようにＸ軸、ｙ軸方向にそれぞれΔＸ、Δｙずつの
ずれが生じているとすると、ファインアライメント時に
画像処理装置の視野に入ってくるのはａ′の近傍とｂ′
の近傍であって、ファインアライメント時の狭い視野で
は、ａ点及びｂ点が見えないためａ点およびｂ点付近を
ステージを動かしながら模索をくり返しマツチングパタ
ーンであるａ点およびｂ点を見つける作業をしなければ
ならなかったが、この発明により模索は最初の１枚目だ
けで済み、２枚目以降は模索は不要となる。このため装
置のスルーブツトは向上し、アライメントエラーの発生
は抑制され装置の信頼性は向上する。

第６図は、上述のアライメント方法を適用したウエハブ
ローバの一例を示す。同図において、１１は被処理ウェ
ハ、１２はウェハチャック、１３（１３ｘ　、　１３ｙ
　）はｘＹステージ、１４ｘはＸステ−ジ駆動部、１４
ｙはＹステージ駆動部、１５は静電容量センサ、１６は
情報処理装置、１７は顕微鏡、１８はテレビカメラ、１
９は画像処理装置である。

ウェハチャック１２は被処理ウェハ１１を吸着保持する
とともにウェハ１１をその面内（ＸＹ平面内）でθ方向
に駆動（回転）する。ＸＹステージ１３はＸステージ１
３ｘとＹステージ１３ｙからなり、被処理ウェハ１１を
ウェハチャック１２ごと搭載してＸＹ平面内で平行移動
する。Ｘステージ駆動部１４ｘはＸＹステージ１３をＸ
方向に駆動し、Ｙステージ駆動部１４ｙはＸＹステージ
１３をＹ方向に駆動する。

第６図の装置において、プリアライメントおよびファイ
ンアライメントは、ＸＹステージ１３上に載せられたウ
ェハチャック１２上で行なわれる。図中、ウェハ１１．
　ウェハチャック１２およびＸＹステージ１３は点線が
プリアライメント位置Ａにある状態、点線がファインア
ライメント位置已にある状態を示している。

静電容量センサ１５はプリアライメントの過程でウェハ
位置検出のため使用される。このセンサ１５の下でウェ
ハチャック１２がＸＹ方向に動き、情報処理装置１６は
センサ１５の出力に基づいてウェハ１１の外形を認識し
、プリアライメントを行なう。

プリアライメントされたウェハ１１は、ＸＹステージ１
３によりファインアライメント位置Ｂに送られる。ファ
インアライメント位置Ｂの上方には顕微鏡１７が配置さ
れ、この顕微鏡１７にはテレビカメラ１８が取り付けら
れている。画像処理装置１９は、テレビカメラ１８の映
像出力に基づいてファインアライメント位置Ｂにおける
ウェハ１１上に生成されているチップおよびその配列の
目標位置（指定角度）からのずれを検出する。ここでは
、パターンマツチングの方法を利用してウェハ１１上に
生成されているチップの位置ずれをＸＹステージ１３を
動かすことにより２箇所以上で測定し、この測定結果に
基づいて情報処理装置１６の制御のもとにファインアラ
イメントを行なう。

第７図は、第６図の装置における基本的なフローチャー
トの一例を示す。先に第１〜５図を参照して述べたよう
に、ウェハの外形の位置補正は、プリアライメントの過
程で行なわれる。

［発明の効果］ 本発明のアライメント方法により、先行する平板状物体
の総合的な位置誤差を後続の平板状物体の微アライメン
トに持ち込まないように微アライメントでのパターンマ
ツチングにおける視野内にパターンマツチングの目標が
確実に入ってくるようにして模索動作を不要とし、それ
により微アライメントの時間を短縮し、装置のスルーブ
ツトを向上させ併せてアライメントエラーの発生を抑制
し装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、オリエンテーションフラットによりウェハを
位置合せしたときオリエンテーションフラットに対して
チップパターン列がウニ八表面に理想的に生成されてい
るウェハを示す。 第２図は、オリエンテーションフラットによりウェハを
位置合せしたとき、オリエンテーションフラットに対し
てチップパターン列が角度θだけずれてウニ八表面に生
成され、アライメントの目的角度に対しチップパターン
列が角度θだけずれているウェハを示す。 第３図は、ファインアライメントの測定の直前までにウ
ニ八表面にパターン列が目的角度に正しくアライメント
されて生成されたウェハを示す。 第４図は、オリエンテーションフラットによりウェハは
正しい角位置に位置合せされているが、オリエンテーシ
ョンフラットに対しチップパターン列がＸ軸方向、Ｘ軸
方向にそれぞれΔＸ、Δｙづつずれてウニ八表面に生成
されているウェハを示す。 第５図は、ファインアライメントの測定の直前までに−
、ウニ八表面にパターン列が目的位置に正しくアライメ
ントされ生成されているウェハを示す。 第６図は、本発明が適用されたウェハブローバの一実施
例の概略構成図である。 第７図は、第６図の装置の動作を示すフローチャートで
ある。 １：オリエンテーショナルフラット、 ２：半導体ウェハ、 ３：チップ、 ４ニスクライブライン、 ５：理想的なスクライブライン、 ６：パターンずれによるスクライブライン、７；修正前
のウェハ位置、 ８：修正後のウェハ位置、 Δθ：パターンの角度ずれ量、 ΔＸ：パターンのＸ軸方向のずれ量、 Δｙ：Ｘ：パターン軸方向のずれ量。 １１：被処理ウェハ １２：ウェハチャック １３　（１３ｘ　１３ｙ　）　　：　ＸＹステージ１４
ｘ：Ｘステージ駆動部 １４ｙ：Ｙステージ駆動部 １５＋静電容量センサ １６：情報処理装置 １７：顕微鏡 １８：テレビカメラ １９：画像処理装置 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　組 節１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平板状物体の外形から該物体を指定位置に合わせ； 該物体の表面のパターン配列又はスクライブラインから
   該パターン配列の目標位置に対するずれ量を決定し； このずれ量に従って修正した位置に上記物体に続く平板
   状物体を配置し、 それにより平板状物体の外形に対するパターン配列のず
   れを減少していくことを特徴とする平板状物体のアライ
   メント方法。 ２、最初の平板状物体において生じたずれ量に従って修
   正した位置に第２枚目以降の平板状物体を配置する特許
   請求の範囲第１項に記載の平板状物体のアライメント方
   法。 ３、最初の平板状物体において生じたずれ量に従って修
   正した位置に第２枚目の平板状物体を配置し、この第２
   枚目の平板状物体のずれ量に従って修正した位置に第３
   枚目の平板状物体を配置し、以下このようにして第（ｎ
   −１）枚目の平板状物体のずれ量に従って修正した位置
   に第ｎ枚目の平板状物体を配置する特許請求の範囲第１
   項に記載の平板状物体のアライメント方法。 ４、最初の平板状物体の指定位置とその指定位置で生じ
   たずれ量とから決定した第１の修正指定位置に第２枚目
   の平板状物体を配置し； 前記の第１の修正指定位置とその位置で前記の第２枚目
   の平板状物体に生じたずれ量とから第２の指定位置を決
   定し、この第２の指定位置と前記の第１の修正指定位置
   との平均から決定した第２の修正指定位置に第３枚目の
   平板状物体を配置し； 以下このようにして、第（ｎ−１）枚目の平板状物体で
   生じたずれ量と第（ｎ−２）の修正指定位置とから第（
   ｎ−１）の指定位置を決定し、この第（ｎ−１）の指定
   位置と第（ｎ−２）の修正指定位置との平均から決定し
   た第（ｎ−１）の修正指定位置に第ｎ枚目の平板状物体
   を配置する特許請求の範囲第１項に記載の平板状物体の
   アライメント方法。