JPWO2009139190A1 - 位置検出装置、基板重ね合わせ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特願2008−127827 出願日 2008年05月15日
特願2009−061730 出願日 2009年03月13日
<位置検出装置70>
図1は位置検出装置70の概略側面図である。位置検出装置70は図1に示すように、重ね合わせる2枚の第1ウエハW1及び第2ウエハW2を図面の中央に配置すると、第1ウエハW1及び第2ウエハW2の下部には第1位置検出装置10を備え、第1ウエハW1及び第2ウエハW2の上部には第2位置検出装置20を備えている。
ステップS01において、第1ウエハW1及び第2ウエハW2の代わりに反射ミラー65(図1参照)を挿入する。反射ミラー65の反射面は第1位置検出装置10の第1撮像部12側に向いている。なお、反射ミラー65は水平が保たれていれば良く、Z方向の位置に関して影響がない。
図3(a)で示される視野絞り47は、遮光領域SAの中央にピンホールPを空けた視野絞り47である。遮光領域SAの中央にピンホールPを空けた視野絞り47は、第1撮像部12及び第2撮像部22において円形の像となって結像される。このため基準光の中心を求めるには、例えば円形の像の重心を計測すればよい。
<ウエハ貼り合わせ装置の全体構成>
図4はウエハ貼り合わせ装置100の上面概略図である。
ウエハ貼り合わせ装置100は、ウエハローダWL及びウエハホルダローダWHLを有している。ウエハローダWL及びウエハホルダローダWHLは、多関節ロボットであり六自由度方向(X,Y,Z,θX,θY,θZ)に移動できる。さらにウエハローダWLはレールRAに沿ってY方向に長い距離を移動でき、ウエハホルダローダWHLはレールRAに沿ってX方向に長い距離を移動できる。
図7は、アライナー150を横から見た構成図である。アライナー150は、第1テーブル154と第2テーブル156とを有しており、第1テーブル154の上部に第1駆動装置155が設置され、第2テーブル156の下部に第2駆動装置153が設置されている。第1駆動装置155の横には第1レーザー光波干渉式測長器(以下、第1干渉計という)151が設置されており、第2駆動装置153の横には第2レーザー光波干渉式測長器(以下、第2干渉計という)152が設置されている。また、第1駆動装置155の横には天井に第2位置検出装置20が2箇所設置されており、第2駆動装置153の横には床に第1位置検出装置10が2箇所設置されている。アライナー150はアライナー制御部160を有していて、第1駆動装置155と第2駆動装置153とZ方向の移動手段との制御、第1干渉計151と、第2干渉計152と、第1位置検出装置10と第2位置検出装置20との制御をしている。
第3実施形態は、第1実施形態の変形例である。具体的には、図1を用いて説明した位置検出装置70のうち、第1位置検出装置10の構成が若干異なる。
第4実施形態は、第1実施形態の変形例である。具体的には、反射ミラー65の代わりに、第1位置検出装置10の先端にハーフミラーを備える点が異なる。図1と共通の構成については、同一の符番を付してあるので、その説明を省略する。
第5実施形態は、第2実施形態の変形例である。第2実施形態とは、図7を用いて説明したアライナー150の構成が若干異なる。
第6実施形態は、第2実施形態の変形例である。第2実施形態とは、図7を用いて説明したアライナー150の構成が若干異なる。
Claims (56)
- 第1対物光学系と、
前記第1対物光学系を通過した光束を受光する第1撮像部と、
前記第1対物光学系に対向して配置された第2対物光学系と、
前記第2対物光学系を通過した光束を受光する第2撮像部と、
前記第1対物光学系と前記第2対物光学系とに調整光を照射する調整光学系と、
前記第2撮像部に照射された調整光に基づいて、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、
前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との相対的な位置ずれを、前記位置ずれ量算出部で算出された位置ずれ量に基づいて調整する調整部とを備える位置検出装置であって、
前記調整光学系は、
前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間に配置されているときに、前記調整光を、前記第1対物光学系の方向と前記第1撮像部の方向へ分割して反射する反射光学系と、
前記反射光学系を、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間から退避させる退避機構とを備える位置検出装置。 - 前記位置ずれ量算出部は、
前記反射光学系によって前記第1撮像部の方向へ反射された調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記第1対物光学系の方向へ反射された調整光により、前記調整光と前記第2撮像部との軸ずれ量を算出して、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項1に記載の位置検出装置。 - 第1対物光学系と、
前記第1対物光学系を通過した光束を受光する第1撮像部と、
前記第1対物光学系に対向して配置された第2対物光学系と、
前記第2対物光学系を通過した光束を受光する第2撮像部と、
前記第1対物光学系と前記第2対物光学系とに調整光を照射する調整光学系と、
前記第2撮像部に照射された調整光に基づいて、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、
前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との相対的な位置ずれを、前記位置ずれ量算出部で算出された位置ずれ量に基づいて調整する調整部とを備える位置検出装置であって、
前記調整光学系は、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間に配置され、前記第1対物光学系に前記調整光を反射させるハーフミラーである反射光学系を備える位置検出装置。 - 前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置された反射素子を備える請求項3に記載の位置検出装置。
- 前記反射素子は、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間から退避する退避機構を備えたミラーである請求項4に記載の位置検出装置。
- 前記位置ずれ量算出部は、
前記ミラーが前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置されているときの調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記ミラーが前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間から退避しているときの調整光により、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項5に記載の位置検出装置。 - 前記反射素子は、前記第1対物光学系の光軸に対して固定されるハーフミラーである請求項4に記載の位置検出装置。
- 前記位置ずれ量算出部は、
前記ハーフミラーにより反射された調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記ハーフミラーを透過した調整光により、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項7に記載の位置検出装置。 - 前記第1撮像部は、前記ハーフミラーの反射面に焦点を合わせるオートフォーカス機構を備える請求項8に記載の位置検出装置。
- 前記調整部による調整は、前記第2対物光学系の光軸と直交する方向に前記第2撮像部及び前記第2対物光学系を移動させることにより行う請求項1から9のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 前記調整部による調整は、補正値として記憶した前記位置ずれ量を用いて、前記第2撮像部及び前記第2対物光学系を移動させることなく演算により行う請求項1から9のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 第1アライメントマークを有する第1基板と第2アライメントマークを有する第2基板とを重ね合わせる基板重ね合わせ装置において、
前記第1アライメントマークを検出する第1対物光学系と、前記第1対物光学系を通過した光束を受光する第1撮像部と有する第1位置検出部と、
前記第1対物光学系と対向して配置され前記第2アライメントマークを検出する第2対物光学系と、前記第2対物光学系を通過した光束を受光する第2撮像部と有する第2位置検出部と、
前記第1対物光学系と前記第2対物光学系とに調整光を照射する調整光学系と、
前記第2撮像部に照射された調整光に基づいて、前記第1位置検出部の光軸と第2位置検出部の光軸との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、
前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との相対的な位置ずれを、前記位置ずれ量算出部で算出された位置ずれ量に基づいて調整する調整部とを備え、
前記調整光学系は、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間に配置されているときに、前記調整光を、前記第1対物光学系の方向と前記第1撮像部の方向へ分割して反射する反射光学系と、前記反射光学系を、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間から退避させる退避機構とを備える基板重ね合わせ装置。 - 第1アライメントマークを有する第1基板と第2アライメントマークを有する第2基板とを重ね合わせる基板重ね合わせ装置において、
前記第1アライメントマークを検出する第1対物光学系と、前記第1対物光学系を通過した光束を受光する第1撮像部と有する第1位置検出部と、
前記第1対物光学系と対向して配置され前記第2アライメントマークを検出する第2対物光学系と、前記第2対物光学系を通過した光束を受光する第2撮像部と有する第2位置検出部と、
前記第1対物光学系と前記第2対物光学系とに調整光を照射する調整光学系と、
前記第2撮像部に照射された調整光に基づいて、前記第1位置検出部の光軸と第2位置検出部の光軸との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、
前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との相対的な位置ずれを、前記位置ずれ量算出部で算出された位置ずれ量に基づいて調整する調整部とを備え、
前記調整光学系は、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間に配置され、前記第1対物光学系に前記調整光を反射させるハーフミラーである反射光学系を備える基板重ね合わせ装置。 - 前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置された反射素子を備える請求項13に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記反射素子は、前記第1対物光学系の光軸から退避する退避機構を備えたミラーである請求項14に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記ミラーは、前記第1基板を載置するXYステージ上に設置され、前記XYステージが駆動されることにより、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間から退避する請求項15に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記第2対物光学系と前記第2撮像部は、前記XYステージに対して相対的に固定されており、
前記ミラーは、前記XYステージ上において、前記第2対物光学系の光軸と前記第1基板の載置面の間に設置される請求項16に記載の基板重ね合わせ装置。 - 前記位置ずれ量算出部は、
前記ミラーが前記第1対物光学系の光軸内に配置されているときの調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記ミラーが前記第1対物光学系の光軸内から退避しているときの調整光により、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項15から17のいずれか1項に記載の基板重ね合わせ装置。 - 前記反射素子は、前記第1対物光学系の光軸に対して固定されるハーフミラーである請求項14に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記反射素子は、前記第1基板を載置するXYステージの端部に片持ちで支持されるように設置され、前記XYステージが駆動されることにより、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間から退避するハーフミラーである請求項14に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記位置ずれ量算出部は、
前記ハーフミラーにより反射された調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記ハーフミラーを透過した調整光により、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項19または20に記載の基板重ね合わせ装置。 - 前記調整部による調整は、前記第2対物光学系の光軸と直交する方向に前記第2撮像部及び前記第2対物光学系を移動させることにより行う請求項12から21のいずれか1項に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記調整部による調整は、補正値として記憶した前記位置ずれ量を用いて、前記第2撮像部及び前記第2対物光学系を移動させることなく演算により行う請求項12から21のいずれか1項に記載の基板重ね合わせ装置。
- 第1対物光学系と、
前記第1対物光学系を通過した光束を受光する第1撮像部と、
前記第1対物光学系に対向して配置された第2対物光学系と、
前記第2対物光学系を通過した光束を受光する第2撮像部と、
前記第1対物光学系と前記第2対物光学系とに調整光を照射する調整光学系と、
前記第2撮像部に照射された調整光に基づいて、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部とを備える位置検出装置であって、
前記調整光学系は、前記調整光を、前記第1撮像部の方向と前記第2撮像部の方向とへ分割して反射する反射光学系を備える位置検出装置。 - 前記位置ずれ量算出部は、
前記反射光学系によって前記第1撮像部の方向へ反射された調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記第1対物光学系の方向へ反射された調整光により、前記調整光と前記第2撮像部との軸ずれ量を算出して、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項24に記載の位置検出装置。 - 前記反射光学系が、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間に配置されている請求項24または25に記載の位置検出装置。
- 前記反射光学系が、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置されている請求項24または25に記載の位置検出装置。
- 前記調整光学系は、前記反射光学系を、前記第1撮像部と前記第2撮像部の間から退避させる退避機構を備える請求項26または27に記載の位置検出装置。
- 第1対物光学系と、
前記第1対物光学系を通過した光束を受光する第1撮像部と、
前記第1対物光学系に対向して配置された第2対物光学系と、
前記第2対物光学系を通過した光束を受光する第2撮像部と、
前記第1対物光学系と前記第2対物光学系とに調整光を照射する調整光学系と、
前記第2撮像部に照射された調整光に基づいて、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部とを備える位置検出装置であって、
前記調整光学系は、前記第1対物光学系に前記調整光を反射させるハーフミラーである反射光学系を備える位置検出装置。 - 前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置された反射素子を備える請求項29に記載の位置検出装置。
- 前記反射素子は、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間から退避する退避機構を備えたミラーである請求項30に記載の位置検出装置。
- 前記位置ずれ量算出部は、
前記ミラーが前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置されているときの調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記ミラーが前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間から退避しているときの調整光により、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項31に記載の位置検出装置。 - 前記反射素子は、前記第1対物光学系の光軸に対して固定されるハーフミラーである請求項30に記載の位置検出装置。
- 前記位置ずれ量算出部は、
前記ハーフミラーにより反射された調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記ハーフミラーを透過した調整光により、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項33に記載の位置検出装置。 - 前記第1撮像部は、前記ハーフミラーの反射面に焦点を合わせるオートフォーカス機構を備える請求項34に記載の位置検出装置。
- 前記反射光学系が、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間に配置されている請求項29から35のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 前記反射光学系が、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置されている請求項29から35のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 前記位置ずれ量算出部で算出された位置ずれ量に基づいて、前記第2対物光学系の光軸と直交する方向に前記第1撮像部及び前記第1対物光学系、または、前記第2撮像部及び前記第2対物光学系の少なくとも一方を移動させる請求項24から37のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 前記位置ずれ量算出部で算出された位置ずれ量を補正値として記憶し、前記第1対物光学系または前記第1対物光学系による計測値の少なくとも一方に前記補正値を加える請求項24から37のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 第1アライメントマークを有する第1基板と第2アライメントマークを有する第2基板とを重ね合わせる基板重ね合わせ装置において、
前記第1アライメントマークを検出する第1対物光学系と、前記第1対物光学系を通過した光束を受光する第1撮像部と有する第1位置検出部と、
前記第1対物光学系と対向して配置され前記第2アライメントマークを検出する第2対物光学系と、前記第2対物光学系を通過した光束を受光する第2撮像部と有する第2位置検出部と、
前記第1対物光学系と前記第2対物光学系とに調整光を照射する調整光学系と、
前記第2撮像部に照射された調整光に基づいて、前記第1位置検出部の光軸と第2位置検出部の光軸との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部とを備え、
前記調整光学系は、
前記調整光を、前記第1撮像部の方向と前記第2撮像部の方向とへ分割して反射する反射光学系を備える基板重ね合わせ装置。 - 前記反射光学系が、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間に配置されている請求項40に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記反射光学系が、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置されている請求項40に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記調整光学系は、前記反射光学系を、前記第1撮像部と前記第2撮像部の間から退避させる退避機構を備える請求項41または42に記載の基板重ね合わせ装置。
- 第1アライメントマークを有する第1基板と第2アライメントマークを有する第2基板とを重ね合わせる基板重ね合わせ装置において、
前記第1アライメントマークを検出する第1対物光学系と、前記第1対物光学系を通過した光束を受光する第1撮像部と有する第1位置検出部と、
前記第1対物光学系と対向して配置され前記第2アライメントマークを検出する第2対物光学系と、前記第2対物光学系を通過した光束を受光する第2撮像部と有する第2位置検出部と、
前記第1対物光学系と前記第2対物光学系とに調整光を照射する調整光学系と、
前記第2撮像部に照射された調整光に基づいて、前記第1位置検出部の光軸と第2位置検出部の光軸との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部とを備え、
前記調整光学系は、前記第1対物光学系に前記調整光を反射させるハーフミラーである反射光学系を備える基板重ね合わせ装置。 - 前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置された反射素子を備える請求項44に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記反射素子は、前記第1対物光学系の光軸から退避する退避機構を備えたミラーである請求項45に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記ミラーは、前記第1基板を載置するXYステージ上に設置され、前記XYステージが駆動されることにより、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間から退避する請求項46に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記第2対物光学系と前記第2撮像部は、前記XYステージに対して相対的に固定されており、
前記ミラーは、前記XYステージ上において、前記第2対物光学系の光軸と前記第1基板の載置面の間に設置される請求項47に記載の基板重ね合わせ装置。 - 前記位置ずれ量算出部は、
前記ミラーが前記第1対物光学系の光軸内に配置されているときの調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記ミラーが前記第1対物光学系の光軸内から退避しているときの調整光により、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項46から48のいずれか1項に記載の基板重ね合わせ装置。 - 前記反射素子は、前記第1対物光学系の光軸に対して固定されるハーフミラーである請求項45に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記反射素子は、前記第1基板を載置するXYステージの端部に片持ちで支持されるように設置され、前記XYステージが駆動されることにより、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間から退避するハーフミラーである請求項45に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記位置ずれ量算出部は、
前記ハーフミラーにより反射された調整光により、前記調整光と前記第1撮像部との軸ずれ量を算出し、前記ハーフミラーを透過した調整光により、前記第1対物光学系の光軸と前記第2対物光学系の光軸との位置ずれ量を算出する請求項50または51に記載の基板重ね合わせ装置。 - 前記反射光学系が、前記第1対物光学系と前記第1撮像部との間に配置されている請求項44から52のいずれか1項に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記反射光学系が、前記第1対物光学系と前記第2対物光学系との間に配置されている請求項44から52のいずれか1項に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記位置ずれ量算出部で算出された位置ずれ量に基づいて、前記第2対物光学系の光軸と直交する方向に前記第1撮像部及び前記第1対物光学系、または、前記第2撮像部及び前記第2対物光学系の少なくとも一方を移動させる請求項40から54のいずれか1項に記載の基板重ね合わせ装置。
- 前記位置ずれ量算出部で算出された位置ずれ量を補正値として記憶し、前記第1対物光学系または前記第1対物光学系による計測値の少なくとも一方に前記補正値を加える請求項40から54のいずれか1項に記載の基板重ね合わせ装置。
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