WO2002017382A1

WO2002017382A1 - Dispositif d'alignement

Info

Publication number: WO2002017382A1
Application number: PCT/JP2001/007167
Authority: WO
Inventors: Akira Yamauchi; Yoshiyuki Arai; Chisa Inaka; Eiji Shamoto; Toshimichi Moriwaki
Original assignee: Toray Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2002-02-28
Also published as: TW511219B; KR20030031171A; US20030179353A1; KR100821797B1; US6825915B2; JP3938655B2; JP2002076098A

Description

m 糸田 »

ァライメント装置

- 技術分野

本発明は、位置決め対象物を目標精度範囲内に高精度で位置決め可能なァライメント装置に関し、とくに、ウェハー等の実装装置や露光装置等におけるァライメン卜に用いて好適な装置に関する。

, 背景技術

たとえば、ウェハー同士を接合する実装装置や、ウェハーに加工を施したりチップやその他の部材を実装するためにウェハーを所定位置に位置決めするァライナ一、あるいは、ウェハー上に所定の露光を施す露光装置等においては、ウェハ一を所定の位置に高精度で位置決めする必要がある。従来、このような位置決め対象物の位置決めに用いるァライメント装置としては、たとえば、 X、 Y軸方向 (水平方向）および 0方向（回転方向）に位置調整可能なテ一プルを積み上げ、必要に応じて Z軸方向（上下方向）に位置調整可能なテ一プルやへッドを組み合わせたものを使用し、各軸方向や回転方向の位置をそれぞれ調整、制御することにより、位置決め精度を高めるようにしていた。

しかしながら、このような従来のァライメント装置では、各方向（たとえば、 X、 Y軸方向、 ø方向）のそれぞれについて順次調整していたので、一方向のみに関しては比較的高精度の位置决めが可能であったとしても、他方向への位置決めの際には既に調整した方向の位置精度が狂うことがあり、結果的に、最終的な位置決め精度に限界が生じることとなっていた。また、位置決めには、通常、機械的なガイドを使用しているので、ガイドの精度に限界があり、この面からも最終的な位置決め精度に限界が生じることとなっていた。具体的には、従来のァラィメント装置では、サブミクロンレベルの精度での位置決めは期待できない精度範囲となっており、ましてや、数十ナノメーターあるいは敎ナノメーターレベルの精度での位置決めは不可能な位置決め精度となっていた。

また、前述の如く、従来のァライメント装置は、 X、 Y軸方向や方向の位置調整テーブルを積み上げて構成されていたので、最上部の軸以外の軸を調整する場合、その上部に積み上げられている軸も駆動する必要が生じ、位置決めのための駆動、制御の効率が悪いという問題がある。また、 X、 Y軸方向や ø方向の位置調整テーブルを積み上げて構成すると、ァライメント装置全体の厚み（上下方向寸法）が大きくなり、このァライメント装置を組み込んだ装置、たとえば実装装置や露光装置も、必然的に大型になるという問題がある。また、ガイドから最上部の位置決め面までの距離が大きくなるので、ガイドの誤差が増幅されてしまい、その分、位置決め精度に悪影響を与えてしまうという問題もある。

さらに、 0方向の位置決めは、所定の中心軸回りに位置調整テーブルを調整するようにしているので、位置決め対象物、たとえばウェハ一のサイズが大きくなると、とくに 0方向のァライメン卜精度はウェハーの半径に比例して外周位置で悪くなるという問題を抱えている。

発明の開示

そこで、本発明の目的は、従来装置のように各軸方向や回転方向の位置調整テ —プルを積み上げて構成するのではなく、位置決め対象物を保持する一つの可動テ一プルを、少なくとも X、 Y軸方向および 0方向に一平面内で同時に位置調整可能とし、特定の一種類の位置調整手段のみによって位置決め対象物を一気に目標位置に位置決め可能とした、各方向へのおよび位置決め対象物の外周部まで高精度位置決めが可能でかつ位置決め動作の効率の良い、しかも、装置全体をコンパク卜に構成できるァライメント装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るァライメント装置は、位置決め対象物を保持する可動テーブルと、該可動テーブルを移動可能に複数箇所でそれぞれ支持する複数の可動支持手段と、前記位置決め対象物または可動テーブルに付された認識マークを読み取る認識手段と、該認識手段からの情報に基づいて前記可動支持手段の駆動を制御する制御手段とを有し、該制御手段による制御により前記位置決め対象物を目標精度範囲内に位置決めするァライメント装置であって、各可動支持手段が、前記可動テ一ブルに接触/離反可能に設けられた支持プロックと、該支持プロックに連結され実質的に水平方向に互いに交差して延びる伸縮作動可能な第 1、第 2のピエゾ素子および実質的に上下方向に延びる伸縮作動可能な第 3のピエゾ素子とを備えたピエゾ駆動体を、 2個一対有し、かつ、該 2個一対のピエゾ駆動体がそれらに対応する 2個一対の支持プロックを前記可動テープルに交互に接触 Z離反させることにより、前記可動テーブルに対しウォーキング動作を行うことが可能な手段からなることを特徴とするものからなる。

すなわち、上記ァライメント装置では、各可動支持手段における各ピエゾ駆動体において、第 3のピエゾ素子の伸縮作動により支持プロックが可動テ一ブルに対し接触されたり離反されたりし、かつ、第 1、第 2のピエゾ素子の伸縮作動により支持プロックが水平方向の 2次元方向に移動され、それに伴って第 3のピエゾ素子が揺動される。第 3のピエゾ素子が支持プロックを介して可動テ一ブルに対し接触、離反を繰り返し、それに伴って摇動を繰り返し、かつ、この動作が 2 個一対のピエゾ駆動体の各ピエゾ駆動体に対し交互に行われることにより、 2つの箄 3のピエゾ素子は、あたかも、可動テ一ブルに対し相対的に歩行運動する状態となり、これが上記ウォーキング動作となって現れる。このウォーキング動作は可動テ—プルに対する相対的な動作であり、実際には、複数の可動支持手段の駆動により可動テーブル側が移動される。複数の可動支持手段の駆動を制御することにより、可動テーブルは少なくとも X、 Y軸方向（水平方向）および 0方向 (回転方向）に一平面内において同時に位置調整可能となり、しかも、その回転中心の位置も任意に制御できるようになり、ピエゾ駆動体を用いた特定の可動支持手段により位置決め対象物を一気に精度よく目標位置へ移動できるようになる _c この位置決めにおいては、基本的に機械的なガイド機構を持たなくてよいので、機械的なガイド機構に起因して位置決め精度に限界が生じることはない。また、複数の可動支持手段の駆動により X、 Y、 0軸方向に可動テーブルを一平面内において同時に駆動できるので、複数の可動支持手段による駆動面から、可動テープル上のあるいは可動テーブル上に保持された位置決め対象物の位置決め対象面までの距離が小さくてよく、従来装置のように駆動面から位置決め対象面までの距離が比較的大きくなる場合における、この距離に起因する、位置決め対象面での駆動面の制御誤差の増幅が生じることもなくなる。したがって、高い位置決め精度が確保される。つまり、複数の可動支持手段により、機械的なガイド機構を用いることなく、効率よくかつ精度よく一気に位置決めできるので、位置決めのための駆動に起因する誤差が生じにくく、高精度の位置決めが可能となる。また、 X、 Υ、 0軸方向への複数の可動支持手段による駆動面が、実質的に一平面となるので、位置決めのための駆動の効率が良い。さらに、これら複数の可動支持手段は、実質的に一平面上に配置される一組の位置決め手段を構成することになるから、従来装置のように各軸方向や回転方向の位置調整テーブルを積み上げて構成した場合に比べて、とくにァライメント装置の上下方向について大幅な小型化が可能になる。

また、複数の可動支持手段による可動テーブルの移動制御には、高精度に伸縮量を制御できるピエゾ素子を用いているので、すなわち、分解能の極めて高いピェゾ素子を用いているので（現状、ピエゾ素子自体の分解能はオングストロームレベル以下であるが、ピエゾ素子と各種機器を含む測定 ·制御系では 1 2 n m程度の分解能となっており、制御構成を変更することでさらに 5 n m以下まで分解能を高めることが可能である）、極めて高精度の位置決めが可能になる。また、 ■位置決め対象物のサイズが大型化しても、ピエゾ素子を用いた各可動支持手段を該位置決め対象物の外周部に対応する位置に配置できるので、とくに 0方向における分解能を高く維持できる。

さらに、本発明に係るァライメント装置は、基本的に摺動部を持たないので、従来の摺動部を有する場合に設置が難しかった真空チャンバ一内等にも設置可能となる。また、上記の如く、ァライメント装置は上下方向に薄型のものに構成できるので、中央部を開口構造として、中央開口部やそれに対応する位置に、ァラィメント用の認識手段（たとえば、ァライメント用カメラ）を設置したり、加圧動作を伴う場合のバックアップ用部材を設置したりすることが可能になる。また、本発明においては、可動テーブルを省略して、位置決め対象物を直接、可動支持手段によって支持することも可能である。すなわち、本発明に係るァラィメント装置は、位置決め対象物を移動可能に複数箇所でそれぞれ支持する複数の可動ま持手段と、前記位置決め対象物に付された認識マークを読み取る認識手段と、該認識手段からの情報に基づいて前記位置決め対象物の駆動を制御する制御手段とを有し、該制御手段による制御により前記位置決め対象物を目標精度範囲内に位置決めするァライメント装置であって、各可動支持手段が、前記位置決め対象物に接触 Z離反可能に設けられた支持プロックと、該支持プロックに連結され実質的に水平方向に互いに交差して延びる伸縮作動可能な第 1、第 2のピエゾ素子および実質的に上下方向に延びる伸縮作動可能な第 3のピエゾ素子とを備えたピエゾ駆動体を、 2個一対有し、かつ、該 2個一対のピエゾ駆動体がそれらに対応する 2個一対の支持プロックを前記位置決め対象物に交互に接触/離反させることにより、前記位置決め対象物に対しウォーキング動作を行うことが可能な手段からなることを特徴とするものから構成できる。

上記のような本発明に係るァラィメン卜装置においては、上記ウォーキング動作により位置決め対象物の粗位置決めが行われ、ウォーキング動作を停止した状態での各ピエゾ素子の伸縮作動により位置決め対象物の精密位置決めが行われるようにすることもできる。各ピエゾ素子の伸縮作動量自身は、それほど大きくはとれないものの、極めて高精度で制御可能であるので、ウォーキング動作による粗調整後に、このような高精度調整を行うことにより、従来不可能であったサブミクロンレベルの精度から、さらにナノメ一夕一レベルの精度の位置決めまでが可能となる。

上記位置決め対象物の精密位置決めは、ウォーキング動作の 1歩の範囲内で行われるようにすることが好ましく、これによつて、上記粗調整後の、ピエゾ素子の伸縮作動自身を利用した高精度微調整が確実に行われることになる。また、前記第 3のピエゾ素子の、前記第 1、第 2のピエゾ素子の伸縮作動による揺動位置が、前記位置決め対象物の精密位置決め前に、ウォーキング動作の 1歩の範囲内における中央位置にリセッ卜されるようにすることが好ましく、これによつて、上記粗調整後の、ピエゾ素子の伸縮作動自身を利用した高精度微調整が、任意の方向において可能となる。

また、ピエゾ素子は、前回の駆動ストロークに対応して次の駆動量、軌跡が決まるという、履歴の影響を受けやすい特徵を持っている。したがって、この特徵による位置決め精度への悪影響を除去するために、以前の動作の履歴の影響が出ないよう精密位置決め前にリセットすることが好ましい。つまり、上記位置決め対象物の精密位置決め前に、それまでの各ピエゾ素子の伸縮作動量の履歴がリセッ卜されるようにすることが好ましい。

また、上記各ピエゾ素子の伸縮作動特性は、予めキャリブレーションされていることが好ましい。これによつて、制御手段による制御の精度が確保される。キャリブレーションのタイミングは、適宜設定すればよいが、ピエゾ素子の伸縮作動特性の変動が予想される場合には、高い頻度は不要であるものの定期的に実施されるようにすることが好ましく、その場合キャリブレーション値が最新のものに更新されることが好ましい。

このような本発明に係るァライメント装置は、とくに高精度の位置決めが要求される装置に好適である。たとえば、ウェハー同士やウェハ一とチップ、あるいはチップ同士を接合する実装装置に組み込み、その実装装置における被接合物の位置決めに用いることができる。また、ウェハー等を、チップやその他の部材を実装するために位置決めするァライナ一として用いることができる。さらに、ゥェハ一等に所定の露光を施すための露光装置における被露光物の位置決めに用いることができる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施態様に係るァライメント装置を組み込んだ実装装置の概略構成図である。

図 2は、図 1の装置におけるァライメント装置部の拡大透視斜視図である。図 3は、図 2の装置におけるピエゾ駆動体部の拡大斜視図である。

図 4 A〜4 Cは、図 2の装置の各作動例を示す平面図である。

図 5は、図 2のァライメント装置の制御例を示すフロー図である。

発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図 1は、本発明の一実施態様に係るァライメント装置を組み込んだ、ウェハー同士を接合する実装装置を示している。実装装置 1は、被接合物としてのウェハ一 2 aとウェハー 2 bを接合するもので、本実施態様では、位置決め対象物としてのウェハー 2 aの位置決めに、本発明に係るァラィメント装置 3が組み込まれている。

ウェハ一 2 aとウェハー 2 bの接合は、本実施態様では、接合チヤンバ— 4内で行われるようになっているが、チヤンバ一 4は必要に応じて設置すればよい。本実施態様では接合チャンパ一 4に開閉可能なゲート 5が設けられており、ゲ一ト 5開の状態で、搬送手段としてのロボット 6により、被接合物としてのウェハ一 2 aとウェハー 2 bが接合チヤンバー 4内に導入される。

被接合物同士の接合部においては、図 1の上側のウェハ一 2 bを直接的に保持する手段は、本実施態様では静電チヤック 7から構成されており、·静電チヤック 7は昇降可能なへッド 8の下端に取り付けられている。へッド 8の下部には、複数の伸縮制御可能な支柱 9が配設されている。各支柱 9の伸縮量を制御することにより、静電チヤック 7の平行度、ひいては、上部側静電チヤック 7に保持されている上側のウェハ一 2 bの下側のウェハ一 2 aに対する平行度を調整できるようになつている。各支柱 9の伸縮量の制御に、たとえばピエゾ素子を用いることが可能である。

また、へッド 8の下部には、後述の赤外線カメラの方向に向けて照射される光を導くライトガイド 1 0が設けられている。ライトガイド 1 0は、光源（図示略）から光ファイバ一等を介して導光されてきた光を、垂直下方に向けて照射するようになっている。ライトガイド 1 0からの光が透過される、静電チヤック 7 の部位は、光透過が可能な透明体から構成されているか、光透過用の穴が開けられている。

へッド 8の上方には、昇降機構 1 1が設けられており、その上方に、エアシリンダ等の加压シリンダ 1 2を有する加圧手段 1 3が設けられている。加圧シリンダ 1 2には、下方に向かう加圧カをコントロールするための加圧ポート 1 4と、加圧力を制御するとともに上方への移動力を生じさせるバランスポート 1 5が設けられている。昇降機構 1 1は、ヘッド 8、静電チヤック 7に保持されている上側のウェハ一 2 bを下方に移動させるとともに、移動および平行度調整後に、下側のウェハー 2 aに上側のウェハ一 2 bを接触させて仮接合することができる。また、加圧手段 1 3は、仮接合時に昇降機構 1 1を介して押圧力を加えることができるとともに、仮接合後に、さらに下降された上側のウェハー 2 bを下側のゥェハ一 2 aにさらに押圧して、加圧により本接合することができるようになっている。

本実施態様では、下側のウェハー 2 aの位置決めのために、本発明に係るァラィメント装置 3が設けられている。ァライメント装置 3は、位置決め対象物としてのウェハー 2 aを保持する透明体からなる可動テーブル 1 6と、該可動テ一プル 1 6を移動可能に複数箇所で（本実施態様では可動テーブル 1 6の周方向に 3 箇所で）それぞれ支持する複数の可動支持手段 1 7とを有している。各可動支持手段 1 7は、各可動支持手段 1 7に対応して上下方向に延びる支持台 1 8上に設けられており、各可動支持手段 1 7上に可動テーブル 1 6が移動可能に支持されている。本実施態様では、後述の如く、下方に認識手段としての赤外線カメラが設けられているので、前記ライトガイド 1 0からの光が赤外線カメラへと到達できるように、可動テーブル 1 6が透明体（たとえば、ガラス板）から構成されているが、中央部等に透過用の穴が開設された構造とすることも可能である。上記各支持台 1 8は、上下方向（Z方向）の位置調整（高さ調整）が可能な台から構成されていてもよい。なお、本実施態様では、上側のウェハ一 2 bに対してのみ静電チヤック Ίを設けてあるが、場合によっては、下側のウェハー 2 aに対しても、たとえば中央に穴の開いた環状に延びる静電チャック、好ましくは透明体からなる静電チヤックを設けるようにしてもよい。

本実施態様では、可動テーブル 1 6の下方でかつ接合チャンバ一 4外の位置に、認識手段としての赤外線カメラ 2 0が設けられている。赤外線カメラ 2 0は、プリズム装置 2 1を介して、ライトガイド 1 0からの照射光を用いて、上側のゥェハ一 2 bまたは静電チヤック 7に付されたァライメント用の認識マ一ク、および、下側のウェハ一 2 aまたは可動テ一プル 1 6に付された認識マークを、それぞれ読み取ることができるようになつている。この赤外線カメラ 2 0およぴプリズム装置 2 1の位置も、位置調整手段 2 2を介して調整、制御できるようになつていァライメント装置 3は、図 2および図 3に示すように構成されている。本実施態様では、図 2に示すように、可動支持手段 1 7が、円板状の可動テ一プル 1 6 の周方向に 3箇所、合計 3つ設けられている。各可動支持手段 1 7には、 2個一対の形態で、ピエゾ駆動体 2 3、 2 4が設けられている。ピエゾ駆動体 2 3、 2 4は、図 3に示すように、可動テーブル 1 6に接触/離反可能に設けられた支持ブロック 2 3 d、 2 4 dと、該支持ブロック 2 3 d、 2 4 dに連結されて実質的に水平方向に互いに交差して延びる（X、 Y方向に延びる）第 1のピエゾ素子 2 3 a、 2 4 aおよび第 2のピエゾ素子 2 3 b、 2 4 bと、支持ブロック 2 3 d、 2 4 dに連結されて実質的に上下方向に延びる（Z方向に延びる）第 3のピエゾ素子 2 3 c、 2 4 cを備えている。

第 1のピエゾ素子 2 3 a、 2 4 aと第 2のピエゾ素子 2 3 b、 2 bの伸縮作動量が制御されることにより、それに連結されている支持ブロック 2 3 d、 2 4 dは、図 3に矢印で示すように、可動テ一プル 1 6の面方向に、つまり、実質的に水平方向に、あらゆる方向に任意に移動できる。したがって、支持プロック 2

3 d、 2 4 dのいずれかが可動テ一プル 1 6の下面に接触しており、その接触している支持プロックが移動されると、それに伴って可動テ一プル 1 6を支持プロックの移動方向に移動させることができる。このとき、第 3のピエゾ素子 2 3 c あるいは 2 4 cは、支持プロックの移動に伴って摇動され、該支持プロック、ひいては該支持プロックを介して可動テーブル 1 6を、下方から支持する。そして、支持ブロック 2 3 d、 2 4 dを交互に、可動テーブル 1 6に対して接触 Z離反させ、支持プロック 2 3 d、 2 4 dの移動および第 3のピエゾ素子 2 3 c、 2 4 c の揺動を行わせることにより、ピエゾ駆動体 2 3、 2 4の第 3のピエゾ素子 2 3 c、 2 4 cおよび支持ブロック 2 3 d、 2 4 dは、可動テーブル 1 6に対して相対的に歩行運動、つまり、ウォーキング動作を行うことになる。各可動支持手段 1 7は、対応する各支持台 1 8上に設置されているので、上記ウォーキング動作により、実際には、そのウォーキング動作分、可動テーブル 1 6が移動されることになる。

可動支持手段 1 7は、円板状の可動テーブル 1 6の周方向に 3箇所、合計 3つ設けられているので、各可動支持手段 1 7の各ピエゾ素子を同期させながら駆動することにより、図 4 A〜4 Cに示すように、可動テーブル 1 6を X、 Y、 0方向に任意に移動させることが可能である。図 4 Αは、可動テーブル 1 6を X方向に移動させる場合の各可動支持手段 1 7の各ピエゾ素子の動作例を示しており、図 4 Bは、 Y方向への動作例、図 4 Cは、 0方向への動作例をそれぞれ示している。これらの動作を組み合わせることにより、可動テーブル 1 6は X、 Υ、 Θ 向に任意に移動され、可動テーブル 1 6上に保持されているウェハ一 2 aが、 X、 Y、方向の任意の方向において位置決めされる。しかもこのとき、方向の回転中心も、各ピエゾ素子の動作を制御することにより、任意の位置にもってくることができる。

このように本発明に係るァラィメント装置 3では、少なくとも X、 Y軸方向および 0方向に同時に位置調整可能となり、ウェハー 2 aを一気に目標位置に位置決め可能となる。位置決めに際しては、赤外線カメラ 2 0で認識マークを読み取ることにより、ウェハー 2 aあるいは可動テーブル 1 6が、目標位置に、目標とする精度範囲内で位置決めされているか否かを確認できる。目標精度範囲内に到達していない場合には、到達できるまで、上記ウォーキング動作による位置決め動作を続行させることができる。このような一連の動作の制御が、少なくとも赤外線カメラ 2 0からの位置認識情報が入力され、該入力情報に基づいて各可動支持手段 1 7の駆動方向、駆動量を制御する制御手段、たとえばマイクロコンピュ一夕を用いた制御手段によって行われる。なお、認識マークを読み取る認識手段としては、赤外線カメラ 2 0に限定されず、通常の可視光力メラや、レ一ザを用いた認識手段の使用も可能である。

上記位置決めのための各可動支持手段 1 7の駆動は、各ピエゾ素子の伸縮作動によるものであり、ピエゾ素子の伸縮作動量は、極めて微少に制御できることが知られている。したがって、各ピエゾ素子の伸縮作動を予めキャリブレーションしておき、各ピエゾ素子の伸縮作動に基づくウェハ一 2 aの位置決めを行うことにより、極めて高精度な位置決めが行われることになる。その結果、下側のゥェハ一 2 aと上側のウェハー 2 bが高精度に位置合わせされ、両者の接合精度が大幅に向上される。なお、 Z方向に関する位置決めについては、第 3のピエゾ素子 2 3 c . 2 4 c自身の伸縮動作を利用して、微調整を行うことも可能である。また、ウォーキング動作終了後に各可動支持手段 1 7のピエゾ駆動体 2 3、 2 4の作動を制御することにより、 Z方向に関する位置決めに加え、 X、 Y軸周り回転方向の微調整も各々行うことができるので、上側のウェハー 2 bに対する下側のウェハー 2 aの平行度についても、高精度の微調整が可能となる。

また、本発明に係るァライメント装置 3においては、上記の如く、ウェハー 2 aを同一平面において X、 Y、 0方向に位置決めできるので、従来のように、各軸方向用の各位置調整テーブルを積み上げてァライメント装置を構成する必要がなくなり、ァライメント装置 3自体、薄型のものに構成できる。その結果、このァライメント装置 3を組み込んだ装置全体の小型化をはかることができる。また、同一平面内で各方向同時に位置決めすることになるので、位置決めのための駆動の効率も良い。また、各可動支持手段 1 7が可動テーブル 1 6の周縁部に配置されているので、比較的大型の可動テーブル 1 6やその上に保持されるウェハ一 2 aに対しても、とくに 0方向の位置決め精度を低下させることなく対応することが可能である。

本発明に係るァライメント装置 3においては、さらに位置決め精度の向上をはかることが可能である。たとえば、前述したように、一般にピエゾ素子は、前回の駆動ストロークに対応して次の駆.動量、軌跡が決まるという、履歴の影響を受' けやすい特徴を持っているので、この特徴による位置決め精度への悪影響を除去するために、以前の動作の履歴の影響が出ないようにすることが好ましい。そのために、ゥォーキング動作 1歩内での精密位置決め前に以前の動作の履歴を消すようにリセッ卜することが好ましい。つまり、第 3のピエゾ素子 2 3 c、 2 4 c に加え、第 1、第 2のピエゾ素子 2 3 a、 2 4 a、 2 3 b、 2 bの伸縮作動量について、それまでの履歴が精密位置決め前にリセットされることが好ましい。また、本発明に係るァライメント装置 3においてさらに位置決め精度の向上をはかるためには、上述したウォーキング動作による位置決めによりあるレベルの精度内まで粗位置決めを行い、その状態で基本的に上述したウォーキング動作を停止し、ウォーキング動作を停止した状態で、各ピエゾ素子自身の伸縮作動を利用して、ウェハ一 2 aをさらに高精度に精密位置決めすることが可能である。この精密位置決めは、ウォーキング動作を停止した状態で行うので、基本的にゥォ —キング動作の 1歩以内の位置調整範囲内で行う必要がある。また、いずれの方向にも精密位置決めのための微調整が効くように、精密位置決め直前に、ウォーキング動作の足、つまり、第 3のピエゾ素子 2 3 c、 2 4 cの、第 1のピエゾ素子 2 3 a、 2 4 aおよび第 2のピエゾ素子 2 3 b、 2 4 bの伸縮作動による摇動位置を、ウォーキング動作の 1歩の範囲内における中央位置にリセッ卜することが好ましい。この中央位置へのリセットは、前述の履歴のリセッ卜と同時に行うことができる。

このような精密位置決めのための一連の制御は、たとえば図 5に示すようなフ口一にしたがって行われる。図 5に示す制御では、ステップ S 1で前述の如き粗位置決めのためのウォーキング動作が実行され、認識手段によって測定された目標位置との誤差 5が、ウォーキング動作の 1歩内に入ったか否かが判定され（ステツプ S 2 ) 、 1歩内に入っていない場合にはステップ S 1に戻ってウォーキング動作が続行される。 1歩内に入ったと判定された場合には、足の位置、つまり、第 3のピエゾ素子 2 3 c、 2 4 cの位置が、ウォーキング動作の 1歩の範囲内における中央位置にリセットされ（ステップ S 3 ) 、その 1歩内で各ピエゾ素子、とくに第 1のピエゾ素子 2 3 a、 2 4 aおよび第 2のピエゾ素子 2 3 b、 2 4 b の伸縮作動による精密位置決めによって、高精度のァライメントが達成される (ステップ S 4 ) 。そして、認識手段によって測定された目標位置との誤差 5が目標とする高精度範囲内に入ったか否かか確認され（ステップ S 5 ) 、入っていない場合にはステップ S 3に戻って精密位置決め動作を繰り返す。目標高精度範囲内に入ったとき、この制御フローを終了する。このような精密位置決めにより、従来は不可能とされていたナノメーターレベルでの高精度ァライメン卜が可能になる。

なお、上記実施態様は、ウェハ一同士の実装装置について説明したが、本発明に係るァライメント装置は、ウェハーとチップとの実装装置やチップ同士の実装装置にも適用でき、また、単なるァライナーにも適用でき、さらに、被露光物、 ' たとえばウェハーに、露光を施す露光装置にも適用できる。

また、上記実施態様は、可動テーブルを用いた態様をしめしたが、本発明においては、位置決め対象物を直接、可動支持手段によって支持することも可能である。その場合には、前述の可動テーブル 1 6を省略して、複数の可動支持手段 1 7により直接位置決め対象物を支持すればよい。その他の基本構成は上記実施態様と同じでよい。

産業上の利用可能性

本発明のァライメント装置では、従来達成し得なかったナノメ一ターレベルのァライメント精度まで達成可能となる。また、位置調整テーブルを積み上げなくてよいので、ァライメント装置自身、ひいてはこのァライメント装置を組み込んだ装置全体の大幅な薄型化、小型化をはかることができる。このような本発明に係るァラィメント装置は、位置決め対象物を目標精度範囲内に高精度で位置決めすることが要求されるあらゆるァライメント装置に適用可能であり、とくに、実装装置や露光装置に好適である。

Claims

請求の範囲

1 . 位置決め対象物を保持する可動テ一ブルと、該可動テーブルを移動可能に複数箇所でそれぞれ支持する複数の可動支持手段と、前記位置決め対象物または可動テーブルに付された認識マークを読み取る認識手段と、該認識手段からの情報に基づいて前記可動支持手段の駆動を制御する制御手段とを有し、該制御手段による制御により前記位置決め対象物を目標精度範囲内に位置決めするァライメント装置であって、各可動支持手段が、前記可動テ—ブルに接触 Z離反可能に設けられた支持プロックと、該支持プロックに連結され実質的に水平方向に互いに交差して延びる伸縮作動可能な第 1、第 2のピエゾ素子および実質的に上下方向に延びる伸縮作動可能な第 3のピエゾ素子とを傭えたピエゾ駆動体を、 2個一対有し、かつ、該 2個一対のピエゾ駆動体がそれらに対応する 2個一対の支持プロックを前記可動テ一プルに交互に接触 Z離反させることにより、 f記可動テーブルに対しウォーキング動作を行うことが可能な手段からなることを特徴とするァラィメント装置。

2 . 位置決め対象物を移動可能に複数箇所でそれぞれ支持する複数の可動支持手段と、前記位置決め対象物に付された認識マークを読み取る認識手段と、該認識手段からの情報に基づいて前記位置決め対象物の駆動を制御する制御手段とを有し、該制御手段による制御により前記位置決め対象物を目標精度範囲内に位置決めするァライメント装置であって、各可動支持手段が、前記位置決め対象物に接触/離反可能に設けられた支持プロックと、該支持プロックに連結され実質的に水平方向に互いに交差して延びる伸縮作動可能な第 1、第 2のピエゾ素子および実質的に上下方向に延びる伸縮作動可能な第 3のピエゾ素子とを備えたピエゾ駆動体を、 2個一対有し、かつ、該 2個一対のピエゾ駆動体がそれらに対応する 2 個一対の支持プロックを前記位置決め対象物に交互に接触/離反させることにより、前記位置決め対象物に対しウォーキング動作を行うことが可能な手段からなることを特徵とするァライメント装置。

3 . 前記ウォーキング動作により前記位置決め対象物の粗位置決めが行われ、ゥォーキング動作を停止した状態での前記各ピエゾ素子の伸縮作動により前記位置決め対象物の精密位置決めが行われる、請求項 1または 2のァライメント装置。

4 . 前記位置決め対象物の精密位置決めが、前記ウォーキング動作の 1歩の範囲内で行われる、請求項 3のァライメント装置。

5 . 前記第 3のピエゾ素子の、前記第 1、第 2のピエゾ素子の伸縮作動による摇動位置が、前記位置決め対象物の精密位置決め前に、前記ウォーキング動作の 1 歩の範囲内における中央位置にリセッ卜される、請求項 3のァライメント装置。

6 . 前記位置決め対象物の精密位置決め前に、.それまでの各ピエゾ素子の伸縮作動量の履歴がリセッ卜される、請求項 3のァライメント装置。

7 . 前記各ピエゾ素子の伸縮作動特性が予めキャリブレーションされている、請求項 1または 2のァライメント装置。

8 . 実装装置における被接合物の位置決めに用いられる、請求項 1または 2のァライメント装置。

9 . 被接合物がウェハ一からなる、請求項 8のァライメント装置。

1 0 . 露光装置における被露光物の位置決めに用いられる、請求項 1または 2のァライメント装置。

1 . 被露光物がウェハーからなる、請求項 1 0のァライメント装置 <