JP2003065745A - 位置合わせ装置及び位置合わせ方法 - Google Patents
位置合わせ装置及び位置合わせ方法Info
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Abstract
体の位置のぶれに起因する精度の低下を防止することが
可能な位置合わせ装置を提供する。 【解決手段】 並進移動可能な可動部に取り付けられた
第1保持手段が、第1対象物を保持する。可動部に取り
付けられた第1検出手段が、第1観測座標系における観
測対象物の位置座標を検出する。第2保持手段が、第1
保持手段に保持された第1対象物から微少間隙を隔て
て、対向面同士を相互に対向させるように第2対象物を
保持する。第2保持手段に対する相対位置が拘束された
第2検出手段が、第2観測座標系における観測対象物の
位置座標を検出する。第2検出手段は、可動部を移動さ
せることによって第1対象物を観測することができる。
座標関連づけ手段が、第1観測座標系と第2観測座標系
とを関連づける。可動部をX軸方向に移動させることに
よって、第1検出手段が、第2対象物を観測することが
できる。
Description
び位置合わせ方法に関し、特に微小間隙(プロキシミテ
ィギャップ)を隔てて対向面同士を対向させた2つの対
象物の対向面に平行な方向に関して、両者の位置合わせ
を行う装置及び方法に関する。
装置において、マスクとウエハとの高精度な位置合わせ
を行う前に、粗い位置合わせが行われる。図3を参照し
て、この粗い位置合わせ手順について説明する。
を示す。XY面に平行な上面を画定する基台100の上
に配置された直動機構101が、回転駆動機構102を
X軸方向に並進移動させる。回転駆動機構102は、θ
Zテーブル103をZ軸に平行な軸を中心として回転移
動させる。XY駆動テーブル104が、3個のリニアア
クチュエータ105を介してθZテーブル103に取り
付けられている。リニアアクチュエータ105とXY駆
動テーブル104とは、弾性ヒンジを介して接続されて
いる。
ク106をXY面内方向に並進移動させる。ウエハチャ
ック106は、その上面にウエハ107を吸着し、固定
する。リニアアクチュエータ105を駆動することによ
り、ウエハ107をZ軸方向に並進移動させるととも
に、ウエハ107の傾き角を調節することができる。
ク111を吸着し、固定する。マスク111とウエハ1
07とは、微少間隙を隔てて対向する。リニアガイド1
20が、カメラ121をマスクチャック110の上方
に、X軸方向に移動可能に保持する。カメラ121は、
X軸方向に移動することにより、マスク111に設けら
れたマスクマークを観測することができる。さらに、ウ
エハ107に設けられたウエハマークを、マスク111
の支持枠に設けられた窓を通して観測することができ
る。
ネルギビームが、マスク111を通してウエハ107の
表面を露光する。エネルギビームとして、例えば可視
光、紫外光、X線、及び電子ビーム等が使用される。
スク111とウエハ107との粗い位置合わせを行う必
要がある。以下、粗い位置合わせ方法について説明す
る。
マスク111に形成されている2つのマスクマークを観
測する。2つのマスクマークを通過する仮想直線がX軸
に平行になるように、マスク111を回転移動させる。
カメラ121に観測座標系が関連づけられており、マス
ク111の位置が、カメラ121の観測座標系における
位置座標で表される。
1の支持枠に設けられた窓を通してウエハ107を観測
しながらウエハ107をX軸方向に移動させる。ウエハ
107の表面上に形成された2つのウエハマークを結ぶ
直線がX軸に平行になるように、ウエハ107を回転移
動させる。これにより、ウエハ107の位置が、カメラ
121の観測座標系における位置座標で表される。マス
ク111及びウエハ107の位置が、ともにカメラ12
1の観測座標系で表されるため、両者の位置合わせを行
うことができる。
は、エネルギビームの通路内に、カメラ121を移動さ
せるための空間が必要とされる。このため、エネルギビ
ーム源125をマスク111からある程度離す必要が生
じる。エネルギビーム源125をマスク111から離す
と、ウエハ107の露光面上におけるエネルギ密度が低
下してしまう。
マークを観測するためにカメラ121をリニアガイド1
20に沿って移動させなければならない。このため、リ
ニアガイド120の精度が低いと、マスクマーク及びウ
エハマークの位置の相対的な位置検出精度が低下してし
まう。
11の対向面側に形成されている。このため、マスクマ
ークは、マスクのメンブレンを通して観測される。メン
ブレン透過時の屈折等により、マスクマークの検出位置
に誤差が生ずる場合がある。
せ時に、観測装置自体の位置のぶれに起因する精度の低
下を防止することが可能な位置合わせ装置、及びそれを
用いた位置合わせ方法を提供することである。
と、XYZ直交座標系を考えたとき、可動部をX軸方向
に並進移動可能に保持する直動機構と、前記直動機構の
可動部に取り付けられ、第1の対象物を保持する第1の保
持手段と、前記直動機構の可動部に取り付けられ、XY
面に平行な第1の観測座標系における観測対象物の位置
座標を検出する第1の位置検出手段と、前記第1の保持手
段に保持された第1の対象物からZ軸方向に微少間隙を
隔てて、対向面同士を相互に対向させるように第2の対
象物を保持する第2の保持手段と、前記第2の保持手段
に対する相対位置が拘束され、XY面に平行な第2の観
測座標系における観測対象物の位置座標を検出する第2
の位置検出手段であって、前記直動機構の可動部をX軸
方向に移動させることによって前記第1の保持手段に保
持された第1の対象物を観測可能な前記第2の位置検出
手段と、前記第1の観測座標系と第2の観測座標系とを
関連づける座標関連づけ手段とを有し、前記直動機構の
可動部をX軸方向に移動させることによって、前記第1
の位置検出手段が、前記第2の保持手段に保持された第
2の対象物を観測することができる位置合わせ装置が提
供される。
することにより、第1の観測座標系における第2の対象
物の位置座標を得ることができる。第2の位置検出手段
が第1の対象物を観測することにより、第2の観測座標
系における第1の対象物の位置座標を得ることができ
る。第1の観測座標系と第2の観測座標系とを関連づけ
ることにより、第1の対象物と第2の対象物との位置関
係を知ることができる。これにより、両者の位置合わせ
を行うことが可能になる。
を第1の保持手段で保持し、第2の対象物を、該第1の
対象物からある間隙を隔てて第2の保持手段で保持する
工程と、第1の位置検出手段が前記第2の対象物を観測
し、第1の観測座標系における該第2の対象物の位置座
標を得る工程と、前記第1の観測座標系と関連づけられ
た第2の観測座標系における観測対象物の位置座標を検
出することができる第2の位置検出手段が、前記第1の
対象物を観測し、第2の観測座標系における該第1の対
象物の位置座標を得る工程と、前記第1の観測座標系に
おける前記第2の対象物の位置座標と、前記第2の観測
座標系における前記第1の対象物の位置座標とを、共通
の基準座標系における位置座標に変換する工程と、前記
基準座標系における前記第1の対象物の位置座標と前記
第2の対象物の位置座標とに基づいて、前記第1の対象
物及び第2の対象物の少なくとも一方を移動させて位置
合わせを行う工程とを有する位置合わせ方法が提供され
る。
置合わせ装置の概略断面図を示す。基台1が、XY面に
平行な上面を画定する。XY面に垂直な方向をZ軸と定
義する。基台1の上面に、直動機構2が取り付けられて
いる。直動機構2は、移動テーブル3をX軸に平行な方
向に移動させる。移動テーブル3に、回転駆動機構4及
びマスク用カメラ5が取り付けられている。回転駆動機
構4は、θZテーブル9を支持するとともに、Z軸に平
行な軸を中心として回転させる。直動機構2及び回転駆
動機構4は、制御装置7により制御される。
エータ11が取り付けられている。各リニアアクチュエ
ータ11は、その作用点をZ軸方向に変位させる。XY
駆動機構13が、弾性ヒンジ12を介して各リニアアク
チュエータ11に取り付けられている。XY駆動機構1
3が、ウエハチャック15をXY面に平行な方向に移動
させる。ウエハチャック15が、その上面に露光すべき
ウエハ16を吸着し固定する。リニアアクチュエータ1
1及びXY駆動機構13は、制御装置7により制御され
る。
を同一方向に同じ量だけ変位させることにより、ウエハ
16をZ軸方向に平行移動させることができる。3個の
リニアアクチュエータ11の各々の作用点の変位量を調
節することにより、ウエハ16をX軸に平行な軸、及び
Y軸に平行な軸を中心として微少角度回転させ、傾き角
を調節することができる。
構21が、ターゲット板20をZ軸方向に移動可能に保
持する。昇降機構21は、制御装置7により制御され
る。ターゲット板20は、Z軸にほぼ垂直に支持されて
おり、貫通孔20Aがターゲット板20をZ軸方向に貫
通する。貫通孔20Aは、マスク用カメラ5で観測可能
な位置に配置される。ターゲット板20として、ターゲ
ットマークの形成された透明板を用いてもよい。その外
に、ターゲットとして、発光ダイオード等の発光体を用
いてもよい。
31を吸着し、固定する。マスク31の下面と、ウエハ
16の露光面とが、微少な間隙(プロキシミティギャッ
プ)を隔てて対向配置される。
してウエハ16の露光面にエネルギビームを照射する。
エネルギビームの通過する経路の脇に、ウエハ用カメラ
36が取り付けられている。後に説明するウエハ16と
マスク31との位置合わせを行う期間、ウエハ用カメラ
36の位置は、マスクチャック30に対して相対的に固
定される。
関連づけられている。マスク用カメラ5をX軸上の基準
位置まで移動させて対象物を観測することにより、マス
ク観測座標系における対象物の位置座標を特定すること
ができる。マスク用カメラ5が基準位置にあるときに、
対象物が観測可能範囲内に収まらない場合には、マスク
用カメラ5をX軸方向に移動させて観測を行うことがで
きる。マスク用カメラ5を移動させて観測した時の観測
結果、及びマスク用カメラ5の基準位置からの移動距離
に基づいて、マスク観測座標系における対象物の位置座
標を特定することができる。マスク用カメラ5の焦点距
離は、マスクチャック30に固定されたマスク31の下
面に形成されたマスクマークを観測できるように調節さ
れている。
が関連づけられている。ウエハ用カメラ36で対象物を
観測することにより、ウエハ観測座標系における対象物
の位置座標を特定することができる。ウエハ用カメラ3
6の焦点距離は、ウエハチャック15に固定されたウエ
ハ16の露光面上に形成されたウエハマークを観測でき
るように調節されている。
観測座標系のX軸とは、ともに直動機構2の駆動方向に
平行になるように、予め設定されている。
合わせ装置を用いた位置合わせ方法について説明する。
し、マスク31をマスクチャック30に固定する。ステ
ップST1に進み、ターゲット板20のZ軸方向の位置
(高さ)が、ウエハ16の露光面とマスク31の下面と
の間になるように、昇降機構21を駆動する。
し、ウエハ用カメラ36でターゲット板20の貫通孔2
0Aを観測する。同時に、マスク用カメラ5でも貫通孔
20Aを観測する。マスク用カメラ5の焦点(ピント)
はマスク31の下面に合い、ウエハ用カメラ36の焦点
はウエハ16の露光面に合っているが、両者の焦点深度
の重なった領域内にターゲット板20を配置することに
より、マスク用カメラ5とウエハ用カメラ36で、同時
に貫通孔20Aを観測することができる。
位置座標、ウエハ観測座標系における貫通孔20Aの位
置座標、及び基準位置からX軸方向へのマスク用カメラ
5の移動量に基づいて、マスク観測座標系とウエハ観測
座標系とを、相互に座標変換可能に関連づけることがで
きる。この2つの座標系の関連づけは、制御装置7で行
われる。これにより、一方の座標系で表された位置座標
を、他方の座標系の位置座標に変換することが可能にな
る。
を下降させる(マスク用カメラ5に近づける)。
して、マスク用カメラ5をマスク31の下方まで移動さ
せ、マスクマークを観測する。このとき、ターゲット板
20がマスク用カメラ5に近づいているため、マスク用
カメラ5は貫通孔20Aを通してマスクマークを観測す
ることができる。マスクマークの観測された位置、及び
基準位置からのマスク用カメラ5の移動量に基づいて、
マスク観測座標系におけるマスクマークの位置座標が得
られる。
して、ウエハ16をウエハ用カメラ36の下方まで移動
させ、ウエハマークを観測する。ウエハマークの観測さ
れた位置、及び基準位置からX軸方向への移動テーブル
3の移動量に基づいて、移動テーブル3が基準位置にあ
るときの、ウエハ観測座標系におけるウエハマークの位
置座標が得られる。
で表されたマスクマークの位置座標を、ウエハ観測座標
系における位置座標に変換する。マスクマークとウエハ
マークとの位置が、ウエハ観測座標系で表されるため、
両者の相対的な位置関係が確定される。ステップST7
に進み、両者の位置関係に基づいて、直動機構2、回転
駆動機構4、及びXY駆動機構13を駆動することによ
り、ウエハ16とマスク31との粗い位置合わせを行
う。なお、マスクマークとウエハマークとの位置を、マ
スク観測座標系で表してもよいし、いずれかの座標系と
の対応関係が既知の基準座標系で表してもよい。
系との対応関係、及びマスクマークやウエハマークの位
置座標は、制御装置7に記憶され、座標変換は、制御装
置7で行われる。
平7−225165号公報に開示された位置検出方法を
用いてウエハ16とマスク31との高精度の打ち合わせ
を行う。その後、マスク31を介してウエハ16の露光
を行う。
定され、マスク用カメラ5は、ウエハチャック15を移
動させるための直動機構2により、ウエハチャック15
とともに移動する。図3に示したカメラ用のリニアガイ
ド120を設ける必要がないため、カメラの移動装置に
起因する位置測定誤差の発生を防止することができる。
クマークを、マスク31の下面(ウエハ側の面)に配置
されたマスク用カメラ5で観測する。X線露光用のマス
クにおいては、SiCやダイヤモンドからなるメンブレ
ンの表面に転写すべきパターンが形成されている。一般
的に、マスクマークはマスク31のメンブレンの下面に
形成されている。このため、メンブレンを介することな
く、直接マスクマークを観測することができる。これに
より、観測光がメンブレンを透過することに起因する観
測誤差の発生を防止することができる。
36がエネルギビームの通過する経路の脇に配置され
る。このため、エネルギビームの経路内に、ウエハ用カ
メラ36が移動するための空間を確保する必要がない。
これにより、図3に示した従来例の場合に比べて、エネ
ルギビーム源40をマスクチャック30に近づけること
ができる。
わせ装置の概略断面図を示す。図1に示した実施例で
は、ターゲット板20がマスク用カメラ5側に取り付け
られ、マスク用カメラ5とともにX軸方向に移動した
が、図4に示した実施例では、ターゲット板25が昇降
機構26を介してウエハ用カメラ36側に取り付けられ
ている。その他の構成は、図1に示した実施例の構成と
同様である。ターゲット板25には、貫通孔25Aが形
成されている。
り観測可能であり、かつ移動テーブル3を移動させるこ
とにより、マスク用カメラ5によっても観測される。こ
のように、ターゲット板25をマスク用カメラ36側に
取り付けても、図1に示した実施例の場合と同様の方法
により、マスク観測座標系とウエハ観測座標系との相対
位置関係を特定することができる。従って、図4に示し
た実施例も、図1に示した実施例と同様の効果を得るこ
とができる。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
観測装置自体を移動させることによる位置精度の低下を
防止し、2つの対象物の位置合わせを行うことができ
る。
断面図である。
たフローチャートである。
概略断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 XYZ直交座標系を考えたとき、可動部
をX軸方向に並進移動可能に保持する直動機構と、 前記直動機構の可動部に取り付けられ、第1の対象物を
保持する第1の保持手段と、 前記直動機構の可動部に取り付けられ、XY面に平行な
第1の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出
する第1の位置検出手段と、 前記第1の保持手段に保持された第1の対象物からZ軸方
向に微少間隙を隔てて、対向面同士を相互に対向させる
ように第2の対象物を保持する第2の保持手段と、 前記第2の保持手段に対する相対位置が拘束され、XY
面に平行な第2の観測座標系における観測対象物の位置
座標を検出する第2の位置検出手段であって、前記直動
機構の可動部をX軸方向に移動させることによって前記
第1の保持手段に保持された第1の対象物を観測可能な前
記第2の位置検出手段と、 前記第1の観測座標系と第2の観測座標系とを関連づけ
る座標関連づけ手段とを有し、 前記直動機構の可動部をX軸方向に移動させることによ
って、前記第1の位置検出手段が、前記第2の保持手段
に保持された第2の対象物を観測することができる位置
合わせ装置。 - 【請求項2】 前記座標関連づけ手段が、 前記第1の位置検出手段及び前記第2の位置検出手段の
双方により、観測可能な位置に配置されたターゲット
と、 前記第1の観測座標系における前記ターゲットの位置座
標と、前記第2の観測座標系における前記ターゲットの
位置座標とから、前記第1の観測座標系と第2の観測座
標系との相対位置関係を特定する制御手段とを含む請求
項1に記載の位置合わせ装置。 - 【請求項3】 前記第1の位置検出手段が前記第2の対
象物の対向面に対向するように配置され、前記第2の位
置検出手段が前記第1の対象物の対向面に対向するよう
に配置され、前記ターゲットがZ軸方向のある位置にあ
るとき、前記第1の位置検出手段が該ターゲット及び該
第2の対象物の対向面上のマークを検出することがで
き、かつ前記第2の位置検出手段が前記ターゲット及び
前記第1の対象物の対向面上のマークを検出することが
できる請求項2に記載の位置合わせ装置。 - 【請求項4】 前記ターゲットが、板状部材に形成され
た貫通孔または透明部材に形成されたマークを含む請求
項3に記載の位置合わせ装置。 - 【請求項5】 さらに、前記ターゲットをZ軸に平行な
方向に移動させる昇降機構を有する請求項2〜4のいず
れかに記載の位置合わせ装置。 - 【請求項6】 さらに、前記第1の保持手段をX軸、Y
軸、及びZ軸方向に並進移動させ、X軸、Y軸、及びZ
軸に平行な軸を中心として回転移動させる微少移動機構
を有する請求項1〜5のいずれかに記載の位置合わせ装
置。 - 【請求項7】 さらに、前記第1の対象物を通して、前
記第2の対象物の対向面にエネルギビームを照射するビ
ーム源を有する請求項1〜6のいずれかに記載の位置合
わせ装置。 - 【請求項8】 第1の対象物を第1の保持手段で保持
し、第2の対象物を、該第1の対象物からある間隙を隔
てて第2の保持手段で保持する工程と、 第1の位置検出手段が前記第2の対象物を観測し、第1
の観測座標系における該第2の対象物の位置座標を得る
工程と、 前記第1の観測座標系と関連づけられた第2の観測座標
系における観測対象物の位置座標を検出することができ
る第2の位置検出手段が、前記第1の対象物を観測し、
第2の観測座標系における該第1の対象物の位置座標を
得る工程と、 前記第1の観測座標系における前記第2の対象物の位置
座標と、前記第2の観測座標系における前記第1の対象
物の位置座標とを、共通の基準座標系における位置座標
に変換する工程と、 前記基準座標系における前記第1の対象物の位置座標と
前記第2の対象物の位置座標とに基づいて、前記第1の
対象物及び第2の対象物の少なくとも一方を移動させて
位置合わせを行う工程とを有する位置合わせ方法。 - 【請求項9】 さらに、前記第1の位置検出手段及び第
2の位置検出手段が、1つのターゲットを観測し、前記
第1の観測座標系における該ターゲットの位置座標と、
前記第2の観測座標系における該ターゲットの位置座標
とを得る工程と、 得られたターゲットの位置座標から、前記第1の観測座
標系と第2の観測座標系とを関連づける工程とを有する
請求項8に記載の位置合わせ方法。 - 【請求項10】 前記基準座標系が、前記第1の観測座
標系及び第2の観測座標系の一方である請求項8または
9に記載の位置合わせ方法。
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