JP3624065B2

JP3624065B2 - 基板搬送装置、半導体製造装置および露光装置

Info

Publication number: JP3624065B2
Application number: JP33305996A
Authority: JP
Inventors: 光司丸茂
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JPH10163302A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板搬送装置、半導体製造装置および露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体露光装置では、露光光源から光をレチクルに照射し、その照射されたレチクルのパターンの像を基板（ウエハ）上のフォトレジストに投影して露光する。
【０００３】
ＬＳＩの製造を行うためには、何種類ものレチクルのパターンを基板上に露光することになる。したがって、同じ基板の同じ位置に別の種類のレチクルパターンを露光することになるので、基板上のアライメントマークとレチクルのアライメントマークの位置決め（アライメント）を行った後に露光が行われる。
【０００４】
従来、アライメントは、ウエハが次のようにオリエンテーションフラット検知ステーション（以降ＯＦＳステーションと呼ぶ）でオリエンテーションフラット検知（以降オリ検と呼ぶ）され、そしてウエハチャック上に搬送された後に行われていた。
【０００５】
以下、従来例の説明を図７を用いて行う。まず、キャリヤ（不図示）に収納されたウエハ１をＯＦＳステーション２に搬送し、ここでオリエンテーションフラット３の位置合わせが行われる。この位置合わせは、ウエハ１をＰＡチャック４で保持した後、ＰＡθステージ５によってウエハ１を回転させながらウエハ１のエッジの位置をＰＡ光学系６ａ〜６ｃによって検出し、オリエンテーションフラット３の位置および、ウエハ１の偏心量を演算し、ＰＡＸステージ９、ＰＡＹステージ１０、ＰＡθステージ５によって所定位置に位置決めすることによって行われる。この動作をオリ検と呼ぶ。
【０００６】
その後、ウエハ１を、基板保持手段（ハンド１１）で保持し、ガイド１２に沿って不図示のモータによって、ウエハステージ（露光ステージ）上のウエハチャック１３まで搬送する。この後、ウエハ１上の不図示のプリアライメントマーク２つを、不図示のプリアライメントスコープによって観察し、プリアライメントを行う。プリアライメントではファインアライメントが可能な精度まで追い込む。オリ検が終了したウエハ１上の１００ｍｍ程度離れた２つのプリアライメントマークは、プリアライメントスコープの視野内（Ｘ，Ｙ方向共に数百μｍの範囲内）で検出可能となる。ここでプリアライメントを行うと、ショットの周囲のスクライブライン上のアライメントマークの位置で数μｍ程度まで位置合わせができる。このような、２つのマークをファインアライメントができる精度まで追い込む動作を、パターンプリと呼ぶことにする。
【０００７】
以上のパターンプリの動作が終了した後、ウエハ１上のアライメントマークとレチクルのアライメントマークの位置決め（ファインアライメント）を行うことにより、所望の重ね合わせ精度で各レイヤーを露光することが可能となる。
【０００８】
ここで、ウエハサイズが６〜８インチを境に、搬送系がキャリヤからウエハを取り出してからオリ検が終了するまでの時間の方が、ウエハステージ上でウエハを露光する時間よりも長くなる。つまり、ウエハサイズが８インチより大きくなると、搬送系の待ち時間が増すことになる。そこで、近年スループットを向上するため、本来不図示のウエハステージ上で行っていたパターンプリを、搬送系の待ち時間にＯＦＳステーションで行うことが検討されている。この種の装置として関連するものには、例えば、特開平３−１０２８４７号公報のものが挙げられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合以下のような欠点があった。ＯＦＳステーション２でオリ検およびパターンプリを行ったウエハ１を、ハンド１１でウエハチャック１３上に搬送するまでには、以下の搬送誤差が含まれる。
【００１０】
１．ＯＦＳステーション２からウエハ１をハンド１１に受け渡すときの受け渡しずれ
２．ハンド１１によるＯＦＳステーション２からウエハチャック１３までの搬送誤差
３．ハンド１１からウエハチャック１３にウエハ１を受け渡すときの受け渡しずれ
ＯＦＳステーションでパターンプリを行う場合には、以上の搬送誤差の総和がウエハステージ上でファインアライメントができる精度以内とならなければならない。通常ファインアライメントが可能な範囲は数μｍであるため、上記誤差を含んだ状態でウエハチャック１３にウエハ１を受け渡したとき、ファインアライメントができない可能性がある。搬送系の位置決め精度を十分向上させても、受け渡しだけで数μｍずつ誤差が生じた結果ファインアライメントが実行できない場合、再びパターンプリを行うことになり、本来のスループット向上の目的が達成できないことになる。
【００１１】
本発明の目的は、第１及び第２の受け渡し部と基板搬送装置との間の基板の受け渡しにより生じた基板の位置ずれの量を検出することができる基板搬送装置、半導体製造装置および露光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の基板搬送装置は、第１の受け渡し部にある基板を受け取って保持するとともに、前記基板を搬送して第２の受け渡し部へ受け渡す基板搬送装置において、前記第１及び第２の受け渡し部と前記基板搬送装置との間の前記基板の受け渡しにより生じた前記基板の位置ずれの量を検出するずれ検出手段を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項８に係る発明は、上記の基板搬送装置を有することを特徴とする半導体製造装置である。
【００１４】
さらに、請求項９に係る発明は、上記の基板搬送装置を有することを特徴とする露光装置である。
【００１５】
【実施例】
実施例１
本発明の装置の第１の実施例を図１〜２に基づいて説明する。露光装置では、キャリヤ（不図示）に収納されたウエハ１のオリエンテーションフラット３の位置決め（オリ検）が、第１の受け渡し部である露光装置のアライメントステーション、すなわちＯＦＳステーション２で行われる（図１）。このオリ検は既に従来例で述べたように、ウエハ１をＰＡチャック４で保持した後、ＰＡθステージ５によってウエハ１を回転させながらウエハのエッジの位置をＰＡ光学系６ａ〜６ｃによって検出し、オリエンテーションフラット３の位置および、ウエハ１の偏心量を不図示の演算手段により演算し、ＰＡＸステージ９、ＰＡＹステージ１０、ＰＡθステージ５によって所定位置に位置決めする。
【００１６】
その後、ウエハ１上に所定の間隔で設けた不図示の２つのプリアライメント用マークの位置をプリアライメントスコープ１４ａ、１４ｂによって検出し、その検出結果に基づいてＸ，Ｙ，θをＰＡＸステージ９、ＰＡＹステージ１０、ＰＡθステージ５によって補正駆動してパターンプリアライメントする。この時の補正駆動は、この時点からウエハチャック１３にウエハ１を搬送し、ファインアライメントを行う位置まで移動したときの搬送誤差が０と仮定したときに、ファインアライメントマークがファインアライメントスコープの丁度中心になるようにする。ここで、ＯＦＳステーション２の位置とステージ上の相対位置関係は予め計測しておく。
【００１７】
プリアライメントを行った後、ファインアライメントを行うまでには、ＯＦＳステーション２からハンド１１でウエハを取る際と、ハンド１１から、第２の受け渡し部である露光装置の露光ステージ（ウエハステージ）に設けられたウエハチャック１３にウエハを受け渡す際の計２回の受け渡しずれが生じる。この受け渡しずれ量は数μｍ程度あり、２回の合計如何ではファインアライメントが出来なくなる可能性がある。したがって本実施例では、ハンド１１に、ウエハ１のエッジを検出するための基板受け渡しずれ検出手段を３組設ける。これは位置検出センサ１６ａ〜１６ｃおよび発光部１９ａ〜１９ｃからなる。
【００１８】
ずれ検出手段の配置としては、オリフラ３の位置に２組のずれ検出手段を設けてＹ方向とθ方向を検出し、もう一組のずれ検出手段をオリフラ３に対して９０°方向に配置し、Ｘ方向を検出する。これらずれ検出手段をＯＦＳステーション２方向から見た図が図２である。発光部１９ａ〜１９ｃからＬＥＤ光をウエハ１に向けて照らし、この光を、位置検出センサ１６ａ〜１６ｃ（ここではＣＣＤを用いる）上で検出する。この構成により、ウエハの位置ずれが生じると位置検出センサ１６ａ〜１６ｃで検出できる。したがって、ウエハ１の受け渡し前の位置および受け渡し後の位置を検出し、この検出値の差分によって、ずれ量を求めることができる。
【００１９】
ここまで、ウエハの受け渡しずれの計測方法について説明したが、以下にＯＦＳステーションにウエハを供給してからファインアライメントを行うまでの流れを図３のフローチャートによって説明する。
【００２０】
まず、オリ検によりウエハ１の位置決めをし（ａ）、次にパターンプリアライメントにより、この操作以降からウエハチャック（ＷＣ）１３までの搬送誤差が０の場合にファインアライメントスコープの中心にファインアライメントマークが来るよう、ウエハ１の位置決めをする（ｂ）。次に、ハンド１１をＯＦＳステーション２の位置に移動し（ｃ）、ＰＡチャック（ＰＡＣ）４上のウエハ１の位置を、ハンド１１上の位置検出センサ１６ａ〜１６ｃによって計測する（ｄ）。この計測値をＡとする。
【００２１】
次に、ＰＡチャック４上のウエハ１をハンド１１に受け渡し（ｅ）、この受け渡し後のウエハ１の位置を、ハンド１１上の位置検出センサ１６ａ〜１６ｃによって計測する（ｆ）。この計測値をＢとする。
【００２２】
次に、ハンド１１をウエハチャック１３の位置へ移動し（ｇ）、ハンド１１からウエハチャック１３にウエハ１を受け渡す（ｈ）。この受け渡し後のウエハ１の位置を、ハンド１１上の位置検出センサ１６ａ〜１６ｃによって計測する（ｉ）。この計測値をＣとする。
【００２３】
次に、ＡとＢの差分およびＢとＣの差分の両方の値から、ウエハの受け渡しのずれ量Ｄを求め（ｊ）、ウエハステージ（露光ステージ）上のウエハチャック１３を、ファインアライメント（Ｆ．Ａ．）計測が可能な位置に補正量Ｄを考慮して駆動する（ｋ）。そしてファインアライメント計測を行う（ｌ）。
【００２４】
以上の動作で、ファインアライメントを問題なく行うことができる。
【００２５】
ここで、位置検出センサとしてはＰＳＤ、４分割センサ等を用いてもよい。また、ハンド１１の位置決め精度はファインアライメントをする際に問題とならないスペックとする。
【００２６】
また、ここまでは、オリエンテーションフラットを有するウエハについて説明したが、ノッチタイプのウエハでも、図４に示すように位置検出センサ２２ａ、２２ｂによって同様に受け渡し前後のずれを検出することができる。
【００２７】
以上述べてきたようにウエハの位置検出センサによって、ウエハの受け渡し前後のずれ量を計測すれば、ＯＦＳステーションでプリアライメントまで終了したウエハをウエハステージ上で問題なくファインアライメントができる。したがって、ファインアライメントのための再計測（パターンプリ）を行う必要がないため、スループットが向上する。
【００２８】
また、オリ検終了からウエハチャックまでの基板搬送における精度向上が可能である。
【００２９】
実施例２
本発明の装置の第２の実施例を図５を用いて説明する。実施例１では、ウエハ位置検出センサ１６ａ〜１６ｃおよび発光部１９ａ〜１９ｃは共にハンド１１上に設けていた。本実施例でも、ウエハ位置検出センサ１６ａ〜１６ｃはハンド１１上に設けるが、発光部１９ａ〜１９ｃはウエハチャック１３上に設ける（図５）。また、ＯＦＳステーション２上にも同様に発光部を設ける（不図示）。
【００３０】
また図６では、図５に比べて発光部１９ａ〜１９ｃの方向を９０°変えて、ミラー２４ａ〜２４ｃで光を反射させる場合を示す。図５、図６どちらの態様を選択するかについては、実施する場合の装置のスペースを考慮して決定すればよい。
【００３１】
また今までは、搬送ハンドにウエハ位置検出センサを付けた例を説明したが、ハンドのスペースが少ない場合には、ＯＦＳステーションおよび、ウエハチャックまたはウエハステージ上にそれぞれ位置検出センサを設けることによって、基板の受け渡しずれを検出するのが有効である。
【００３２】
また、基板の受け渡しずれの検出に関して、搬送ハンドに位置検出センサを持つ場合には、それぞれの受け渡しステーションで受け渡し前後の値を検出しなくても、最初の受け渡しステーションでの受け渡し前の計測値と、最後の受け渡しステーションでの受け渡し後の計測値の２つの値を検出するようにしても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の装置によれば、第１及び第２の受け渡し部と基板搬送装置との間の基板の受け渡しにより生じた基板の位置ずれの量を検出することができる。
【００３４】
また、プリアライメント後のウエハチャックまでのウエハの搬送の誤差を見積もることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の装置の平面図。
【図２】搬送ハンドからウエハチャックへウエハを受け渡す時を、ＯＦＳステーション側から見た実施例１の図。
【図３】ＯＦＳステーションにウエハを供給してからファインアライメントを行うまでの実施例１のフロー。
【図４】ウエハがノッチタイプの場合の実施例１の装置の部分平面図。
【図５】搬送ハンドからウエハチャックへウエハを受け渡す時を、ＯＦＳステーション側から見た実施例２の図。
【図６】図５の発光部の方向を変えた例。
【図７】従来の装置の平面図。
【符号の説明】
１：ウエハ、２：ＯＦＳステーション、３：オリエンテーションフラット、４：ＰＡチャック、５：ＰＡθステージ、６ａ〜６ｃ：ＰＡ光学系、９：ＰＡＸステージ、１０：ＰＡＹステージ、１１：基板搬送ハンド、１２：ガイド、１３：ウエハチャック、１４ａ、１４ｂ：プリアライメントスコープ、１６ａ〜１６ｃ：基板位置検出センサ、１９ａ〜１９ｃ：発光部、２２ａ、２２ｂ：基板位置検出センサ、２４ａ〜２４ｃ：ミラー、２７：ノッチ、２８：ハンド保持面、２９ａ〜２９ｃ：ウエハチャックのピン。

Claims

第１の受け渡し部にある基板を受け取って保持するとともに、前記基板を搬送して第２の受け渡し部へ受け渡す基板搬送装置において、前記第１及び第２の受け渡し部と前記基板搬送装置との間の前記基板の受け渡しにより生じた前記基板の位置ずれの量を検出するずれ検出手段を有することを特徴とする基板搬送装置。
前記ずれ検出手段は、前記基板の外形位置を検出する複数のセンサを有することを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
前記ずれ検出手段は、前記基板を保持するハンドに設けられた第１の位置検出センサにより前記第１の受け渡し部と前記基板搬送装置との間の前記基板の受け渡しにより生じた前記基板の位置ずれの量を検出する第１のずれ検出手段と、前記第１の位置検出センサにより前記第２の受け渡し部と前記基板搬送装置との間の前記基板の受け渡しにより生じた前記基板の位置ずれの量を検出する第２のずれ検出手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
前記ずれ検出手段は、前記第１の受け渡し部に設けられた第３の位置検出センサにより前記第１の受け渡し部における受け渡し前後の前記基板の位置をそれぞれ検出する第３の検出手段と、前記第２の受け渡し部に設けられた第４の位置検出センサにより前記第２の受け渡し部における受け渡し前後の前記基板の位置をそれぞれ検出する第４の検出手段とを含み、前記第３及び第４の検出手段の検出結果から前記位置ずれ量を検出することを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
前記基板を保持するハンドを有することを特徴とする請求項１、２および４のいずれかに記載の基板搬送装置。
前記基板は露光装置において露光されるものであり、前記第１の受け渡し部は、前記露光装置のアライメントステーションであり、前記第２の受け渡し部は、前記露光装置の露光ステージであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板搬送装置。
前記ずれ検出手段は、前記基板の位置ずれ量を演算する手段を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板搬送装置。
請求項１〜７のいずれかに記載の基板搬送装置を有することを特徴とする半導体製造装置。
請求項１〜７のいずれかに記載の基板搬送装置を有することを特徴とする露光装置。
前記ずれ検出手段により検出された前記基板の位置ずれ量に基づいて、前記第２の受け渡し部としての露光ステージを移動することを特徴とする請求項９記載の露光装置。