JP5847661B2 - Substrate position adjusting device, substrate position adjusting method, program, and computer storage medium - Google Patents
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Description
本発明は、基板の位置調整を行う位置調整装置、位置調整装置を用いた基板の位置調整方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。 The present invention relates to a position adjusting device for adjusting the position of a substrate, a method for adjusting the position of a substrate using the position adjusting device, a program, and a computer storage medium.
例えば半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィ処理では、例えば半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜の周縁部を選択的に露光する周辺露光処理、周縁部が露光されたレジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストのパターンが形成される。 For example, in the photolithography process in the manufacture of semiconductor devices, for example, a resist coating process for forming a resist film by applying a resist solution on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”), and selectively exposing the peripheral portion of the resist film Peripheral exposure processing, exposure processing for exposing a predetermined pattern on the resist film exposed at the peripheral portion, development processing for developing the exposed resist film, etc. are sequentially performed to form a predetermined resist pattern on the wafer. The
上述のようにフォトリソグラフィ処理が行われる際には、ウェハの所定の位置に複数の処理が施される。そのため、処理毎にウェハの同じ位置に処理が施されるように、ウェハの位置合わせとして、いわゆるアライメントといわれる作業が行なわれる。 When the photolithography process is performed as described above, a plurality of processes are performed on a predetermined position of the wafer. Therefore, a so-called alignment operation is performed as alignment of the wafer so that the processing is performed at the same position of the wafer for each processing.
ウェハのアライメントにおいては、例えば特許文献1に開示されるように、ウェハを保持して回転させる機構が用いられる。そして、ウェハの中心位置とウェハを保持する機構の中心位置とを一致させた後、ウェハの回転方向の位置をウェハに形成されたノッチを検出することでウェハの位置調整を行う。
In wafer alignment, as disclosed in, for example,
ところで、上述のウェハを保持する機構の中心位置とウェハの中心位置を合せるにあたっては、例えば図13に示すように、ウェハW上部の光源200の光をレンズ201により平行光にし、回転保持機構202保持されたウェハWの外周縁部に対して鉛直に照射する。そして、回転保持機構202に保持されたウェハWを低速で回転させながら、ウェハWに照射された光をウェハWの鉛直下方に配置したラインセンサ203により検出することにより行なわれる。具体的には、ウェハWの中心位置と回転保持機構200の中心位置とが一致していれば、回転するウェハWの外周縁部により遮られた光の端部は、常にラインセンサ203の同じ位置により検出される。そのため、ラインセンサ203に入力される光の位置が常に同じになるように、ウェハWの回転保持機構202に対する位置調整が行われる。
By the way, when the center position of the mechanism for holding the wafer is aligned with the center position of the wafer, for example, as shown in FIG. Irradiation is performed vertically on the outer peripheral edge of the held wafer W. Then, the light irradiated onto the wafer W is detected by the
しかしながら、レンズ201を用いても光源200の光は完全な平行光とはならないため、ラインセンサ203に入力される光にも誤差が生じてしまう。より具体的には、平面視におけるウェハWの外周端部の位置と、ラインセンサ203に入力されるウェハWの外周縁部により遮られた光の端部の位置との間にはずれが生じる。そのため、ウェハWの外周端部の位置を正確に把握することができず、その結果、アライメントの精度には限界があった。その一方、近年の半導体デバイスの高精細化に対応するためには、より高精度のアライメントが求められている。
However, even if the
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板のアライメントを高精度で行なうことを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to perform substrate alignment with high accuracy.
前記の目的を達成するため、本発明は、回転保持機構に基板を保持して回転させ、当該回転する基板の端部の位置を検出することで基板の中心位置を算出し、当該算出された基板の中心位置の情報に基づいて基板の位置調整を行う位置調整装置であって、前記回転保持機構に保持された基板の外周縁部を挟んで上下方向に対向して設けられた、基板に平行光を照射する光源及び当該光源からの光を検出するラインセンサと、前記ラインセンサと前記回転保持機能に保持された基板とを、基板の直径方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、前記光源から基板に平行光を照射しながら前記ラインセンサと前記基板とが相対的に移動するように前記移動機構を制御し、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離と、前記ラインセンサと前記基板とを相対的に移動させた場合に前記ラインセンサで検出される光の移動する量とに基づいて、前記相対的な移動距離と前記光の移動量との相関関係を求める制御を行う制御部と、を有し、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離と、前記ラインセンサで検出される光の移動量との相関関係は、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離と前記ラインセンサで検出される光の移動量との差分と、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離との相関関係であり、前記制御部は、前記相関関係に基づいて、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離とラインセンサで検出される光の移動量との差分を補正する補正値を求め、当該補正値により補正した基板の中心位置の情報に基づいて、前記回転保持機構の中心位置と基板の中心位置を一致させる制御を行うことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention calculates the center position of the substrate by detecting the position of the end portion of the rotating substrate by holding the substrate in the rotation holding mechanism and rotating it, and calculating the calculated position. A position adjustment device that adjusts the position of a substrate based on information on the center position of the substrate , wherein the substrate is provided facing the vertical direction across the outer peripheral edge of the substrate held by the rotation holding mechanism. A light source that emits parallel light, a line sensor that detects light from the light source, and a moving mechanism that relatively moves the line sensor and the substrate held by the rotation holding function along the diameter direction of the substrate; Controlling the movement mechanism so that the line sensor and the substrate move relatively while irradiating the substrate with parallel light from the light source, and the relative movement distance between the line sensor and the substrate, Line sensor Control is performed to obtain a correlation between the relative movement distance and the amount of light movement based on the amount of light movement detected by the line sensor when the substrate is relatively moved. possess a control unit, and a relative movement distance between the substrate and the line sensor, correlation between the movement amount of light detected by the line sensor, relative to the substrate and the line sensor A difference between a distance between the line sensor and the amount of light detected by the line sensor and a relative distance between the line sensor and the substrate, and the control unit is based on the correlation. The correction value for correcting the difference between the relative movement distance between the line sensor and the substrate and the movement amount of the light detected by the line sensor is obtained, and the information on the center position of the substrate corrected by the correction value Based on the rotation holding It is characterized by performing control for matching the center position and the center position of the substrate structure.
本発明によれば、ラインセンサと基板とを相対的に移動させた場合にラインセンサで検出される光の移動量と、ラインセンサと基板との相対的な移動距離との相関関係を求める。そのため、基板の位置調整を行う際、この相関関係に基づいてラインセンサで検出される光の位置を補正することで、極めて誤差の少ない位置検出が可能となる。その結果、基板のアライメント作業を高精度で行なうことができる。 According to the present invention, the correlation between the movement amount of light detected by the line sensor when the line sensor and the substrate are relatively moved and the relative movement distance between the line sensor and the substrate is obtained. For this reason, when the position of the substrate is adjusted, the position of light detected by the line sensor is corrected based on this correlation, thereby enabling position detection with very little error. As a result, the substrate alignment operation can be performed with high accuracy.
前記制御部は、前記回転保持機構への回転数指令と当該回転保持機構の実回転数との相関関係を記憶する記憶手段を有していてもよい。 The control unit may include a storage unit that stores a correlation between a rotation speed command to the rotation holding mechanism and an actual rotation speed of the rotation holding mechanism.
前記回転保持機構への回転指令と当該回転保持機構の実回転数との相関関係は、前記回転保持機構への回転指令に対する回転保持機構の実回転数の動作遅れ時間であってもよい。 The correlation between the rotation command to the rotation holding mechanism and the actual rotation speed of the rotation holding mechanism may be an operation delay time of the actual rotation speed of the rotation holding mechanism with respect to the rotation command to the rotation holding mechanism.
前記回転保持機構への回転数指令に対する前記回転保持機構の実回転数の動作遅れ時間は、前記回転保持機構により基板の外周部を凹凸に形成した測定用基板を保持した状態で前記光源から前記測定用基板に平行光を照射し、次いで前記回転保持機構を回転させて前記ラインセンサで前記測定用基板の凹凸形状を検出し、
次いで制御部からの前記回転保持機構への回転指令と、前記ラインセンサにおいて前記測定用基板の凹凸形状を検出するタイミングとを比較することで求められてもよい。
The operation delay time of the actual rotation number of the rotation holding mechanism with respect to the rotation number command to the rotation holding mechanism is determined from the light source in a state in which the measurement substrate having the outer peripheral portion of the substrate formed with irregularities is held by the rotation holding mechanism. Irradiate the measurement substrate with parallel light, then rotate the rotation holding mechanism to detect the uneven shape of the measurement substrate with the line sensor,
Then, the rotation command from the control unit to the rotation holding mechanism may be obtained by comparing the timing at which the line sensor detects the uneven shape of the measurement substrate with the line sensor.
前記測定用基板の凹凸は、周方向に沿って等間隔に設けられ、測定用基板の凹凸形状の検出は、前記回転保持機構の回転数が一定の状態で行なわれてもよい。 The unevenness of the measurement substrate may be provided at equal intervals along the circumferential direction, and the uneven shape of the measurement substrate may be detected in a state where the rotation number of the rotation holding mechanism is constant.
前記制御部は、前記回転保持機構への回転指令を前記記憶手段に記憶された回転保持機構の実回転数の動作遅れ時間で補正し、前記補正後の回転指令により前記回転保持機構を回転させてもよい。 The control unit corrects the rotation command to the rotation holding mechanism with the operation delay time of the actual rotation number of the rotation holding mechanism stored in the storage unit, and rotates the rotation holding mechanism according to the corrected rotation command. May be.
別な観点による本発明によれば、回転保持機構に基板を保持して回転させ、当該回転する基板の端部の位置を検出することで基板の中心位置を算出し、当該算出された基板の中心位置の情報に基づいて基板の位置調整を行う位置調整方法であって、基板の外周縁部に光源から平行光を照射しながら、前記回転保持機構を、当該回転保持機構に保持された基板の外周縁部を挟んで前記光源に対向して設けられたラインセンサに対して相対的に移動させ、前記ラインセンサと前記基板とを相対的に移動させた場合に前記ラインセンサで検出される光の移動量と、当該ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離との差分を求め、前記差分と、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離との相関関係を求め、前記相関関係に基づいて、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離とラインセンサで検出される光の移動量との差分を補正する補正値を求め、前記補正値により補正した基板の中心位置の情報に基づいて、前記回転保持機構の中心位置と基板の中心位置を一致させることを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, the rotation holding mechanism holds and rotates the substrate, detects the position of the end of the rotating substrate, calculates the center position of the substrate, and calculates the calculated substrate A position adjustment method for adjusting a position of a substrate based on information on a center position, wherein the rotation holding mechanism is held by the rotation holding mechanism while irradiating parallel light from a light source to an outer peripheral edge portion of the substrate. Is detected by the line sensor when the line sensor and the substrate are moved relatively with respect to the line sensor provided facing the light source across the outer peripheral edge of the Find the difference between the amount of light movement and the relative movement distance between the line sensor and the substrate , determine the correlation between the difference and the relative movement distance between the line sensor and the substrate , based on the correlation, before Obtains a correction value for correcting the difference between the relative moving distance and the moving amount of light detected by the line sensor of the line sensor and the substrate, based on the corrected information of the center position of the substrate by the correction value, The center position of the rotation holding mechanism is matched with the center position of the substrate.
前記回転保持機構への回転指令と当該回転保持機構の実回転数との相関関係に基づいて、前記回転保持機構への回転指令を補正してもよい。 The rotation command to the rotation holding mechanism may be corrected based on the correlation between the rotation command to the rotation holding mechanism and the actual rotation speed of the rotation holding mechanism.
前記回転保持機構への回転指令と当該回転保持機構の実回転数との相関関係は、前記回転保持機構への回転指令に対する回転保持機構の実回転の動作遅れ時間であってもよい。 The correlation between the rotation command to the rotation holding mechanism and the actual rotation speed of the rotation holding mechanism may be an operation delay time of the actual rotation of the rotation holding mechanism with respect to the rotation command to the rotation holding mechanism.
前記回転保持機構への回転指令に対する前記回転保持機構の実回転数の動作遅れ時間は、前記回転保持機構により基板の外周部を凹凸に形成した測定用基板を保持した状態で前記光源から前記測定用基板に平行光を照射し、次いで前記回転保持機構を回転させて前記ラインセンサで前記測定用基板の凹凸形状を検出し、
次いで前記回転保持機構への回転指令と、前記ラインセンサにおいて前記測定用基板の凹凸形状を検出するタイミングとを比較することで求められてもよい。
The operation delay time of the actual rotation speed of the rotation holding mechanism with respect to the rotation command to the rotation holding mechanism is measured from the light source in a state in which the measurement holding substrate in which the outer peripheral portion of the substrate is formed uneven by the rotation holding mechanism is held. Irradiate the substrate for parallel light, then rotate the rotation holding mechanism to detect the uneven shape of the measurement substrate with the line sensor,
Then, the rotation command to the rotation holding mechanism may be obtained by comparing the timing at which the line sensor detects the uneven shape of the measurement substrate.
前記測定用基板の凹凸は、周方向に沿って等間隔に設けられ、測定用基板の凹凸形状の検出は、前記回転保持機構の回転数が一定の状態で行なわれてもよい。 The unevenness of the measurement substrate may be provided at equal intervals along the circumferential direction, and the uneven shape of the measurement substrate may be detected in a state where the rotation number of the rotation holding mechanism is constant.
また別な観点による本発明によれば、前記基板の位置調整方法を基板の位置調整装置によって実行させるように、当該基板の位置調整装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a program that operates on a computer of a control unit that controls the substrate position adjustment device so that the substrate position adjustment method is executed by the substrate position adjustment device. The
さらに別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.
本発明によれば、基板のアライメントを高精度で行なうことができる。 According to the present invention, substrate alignment can be performed with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態にかかるウェハWの位置調整装置1について説明する。図1は、位置調整装置1の構成の概略を示す平面図である。図2は、位置調整装置1の構成の概略を示す平面図である。
Hereinafter, a wafer W
位置調整装置1は、筐体10を有している。筐体10の側面には、ウェハWの搬入出口11を開閉するシャッタ12が設けられている。ウェハWは、後述する搬送アーム60によりこの搬入出口11から搬入出される。
The position adjusting
筐体10の内部には、ウェハWを保持する回転保持機構としてのウェハチャック20が設けられている。ウェハチャック20は、ウェハWを保持する保持部21と保持部21の下面を支持する支持軸22を有している。保持部21は、水平な上面を有し、ウェハWの直径より小さく水平な略円盤状に形成されている。また、保持部21の上面には、例えばウェハWを吸引する吸引口(図示せず)が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハWを保持部21上に吸着保持できる。
A
ウェハWを支持する支持軸22は、ウェハチャック20の下方に設けられたチャック駆動部30に接続されている。チャック駆動部30は、後述の制御部100からの指令信号に基づき、支持軸22を任意の方向に所望の回転数で回転させることができ、これにより、ウェハチャック20は回転自在となっている。また、チャック駆動部30は、筐体10内の底面に設けられたレール31上に取り付けられている。レール31は図1のY方向に沿って延伸し、ウェハチャック20は、チャック駆動部30によりレール31に沿って移動できる。すなわち、ウェハチャック20は、ウェハWを筐体10の外部との間で搬入出するための受渡位置P1と、ウェハWの位置調整を行うアライメント位置P2との間を移動できる。
The support shaft 22 that supports the wafer W is connected to a
筐体10の例えば天井下面には、鉛直下方に向けて平行光を照射する光源40が設けられている。この光源40は、アライメント位置P2においてウェハチャック20に保持されたウェハWの外周縁部に平行光を照射できる位置に配置されている。光源40は、ランプなどの発光部41と、発光部41からの光を平行光にするレンズ42により構成されている。
For example, a
光源40の下方には、光源40から照射された光を検出するラインセンサ50が設けられている。このラインセンサ50は、ウェハチャック20に保持されたウェハWを挟んで光源40に対向する位置に配置されている。そのため、光源40から照射された光はその一部がウェハWに遮られ、ラインセンサ50の受光部にはウェハWに遮られなかった光が入力される。ラインセンサ50は後述する制御部100に接続されている。
A
また、図1に示すように、ラインセンサ50の受光部51は、レール31の延伸する方向に沿うように設けられている。換言すると、ラインセンサ50の受光部51は、平面視においてレール31に平行になっている。そのため、光源40からウェハWに光を照射した状態でチャック駆動部30をレール31に沿って移動させると、光源40から照射されてウェハWに遮られることなくラインセンサ50に入力される光と、ウェハWに遮られて影になる部分との境界の位置は、受光部51の長さ方向に沿って平行に移動する構成となっている。
As shown in FIG. 1, the
上述した搬送アーム60は、図3に示すように、例えばウェハWより僅かに大きい径の略C字型のアーム部60aを有している。アーム部60aの内側には、内側に向かって突出し、ウェハWの外周部を支持する支持部60bが複数箇所、例えば3箇所に設けられている。搬送アーム60は図示しない駆動機構により前後左右及び上下方向に移動自在に構成されており、搬入出口11から筐体10内のウェハチャック20とウェハWの受け渡しを行なうことができる。
As shown in FIG. 3, the
以上の位置調整装置1には、図1に示すように制御部100が設けられている。制御部100は、例えばCPUやメモリなどを備えたコンピュータであり、図1に示すようにプログラム格納手段101、制御部100に入力された信号の演算処理を行う演算手段102、演算手段102で生成した情報を記憶する記憶手段103を有している。プログラム格納部には、位置調整装置1におけるチャック駆動部30や搬送アーム60などの動作を制御するプログラムが格納されている。なお、プログラム格納手段101は、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体であってもよい。また、プログラムはこの記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部100にインストールされたものであってもよい。
The above
演算手段102は、制御部100に入力されるラインセンサ50からの信号や、チャック駆動部30への制御指令信号に基づき、ウェハWの位置調整を行うための補正値を求める演算処理を行うものである。演算手段102での演算処理について説明するにあたり、先ずウェハWの位置調整について説明する。
The calculation means 102 performs calculation processing for obtaining a correction value for adjusting the position of the wafer W based on a signal from the
ウェハWの位置調整を行うにあたっては、図4に示すように、ウェハWをウェハチャック20で保持した状態で回転させ、光源40から照射された光をラインセンサ50で検出する(図5の工程S1)。この際、ラインセンサ50に入力される光と、回転するウェハWの外周端部により遮られて影になる部分との境界Lの位置が、ウェハWの外周端部の位置として求められる。そして、ラインセンサ50に入力される光と、回転するウェハWの周縁部により遮られて影になる部分との境界の位置が、常にラインセンサ50の同じ位置で検出されると、ウェハWの中心位置とウェハチャックの中心位置とが一致しているものと判断される。一方、中心位置がずれている場合、ラインセンサ50で検出される境界Lの位置は例えば所定の振幅を有する周期関数状に変化する。
In adjusting the position of the wafer W, as shown in FIG. 4, the wafer W is rotated while being held by the
そこで演算手段102では、ラインセンサ50による境界Lの検出位置の変化から、ウェハWの中心位置とウェハチャック20の中心位置とのずれ量、具体的には、ウェハWの中心位置とウェハチャック20の中心位置との直線距離を算出する(図5の工程S2)。また、それと共に、ウェハWの中心位置とウェハチャック20の中心位置とのXY方向におけるずれ方向を算出する。(図5の工程S3)。続いて、この算出されたずれ量とずれ方向に基づき例えば図6に示すように、ウェハWの中心位置がウェハチャック20の中心を原点とするY軸上に位置するように、制御部100からの回転指令によりウェハチャック20を所定の角度θだけ回転させる(図5の工程S4)。次いで、図7に示すように、ウェハWの中心位置がウェハチャック20の中心に位置するように、搬送アーム60によりX軸に沿ってウェハWを移動させる(図5の工程S5)。これによりウェハチャック20の中心位置にウェハWの中心位置が合わせられる。
Therefore, in the calculation means 102, the amount of deviation between the center position of the wafer W and the center position of the
次いで、ウェハWとウェハチャック20の中心位置が合致した状態でウェハチャック20を回転させ、ラインセンサ20によりノッチ部の位置を検出する(図5の工程S6)。続いて、制御部100からの回転指令によりノッチ部がウェハWの周方向の所定の位置になるように、ウェハチャック20によりウェハWを所定の角度だけ回転させ(図5の工程S7)、ウェハWのアライメント作業が完了する。
Next, the
この際、光源40からの光が完全な平行光であれば、上述の操作によりウェハWの中心位置とウェハチャック20の中心位置とは完全に一致する。しかしながら、実際には光源40からの光は完全な平行光となっていないため、平面視における実際のウェハWの端部の位置と、ラインセンサ50で検出される境界Lの位置との間にはずれが存在し、その結果計測誤差が生じてしまう。
At this time, if the light from the
そこで演算手段102では、光源40の影響により生じる誤差、及びその誤差を補正する補正値を求める。誤差を求めるにあたっては、先ず光源40からウェハチャック20に保持されたウェハWに平行光が照射される。この際、ウェハチャック20の回転は停止した状態である。
Therefore, the calculation means 102 obtains an error caused by the influence of the
次いで、制御部100によりチャック駆動部30に対して所定の距離、本実施の形態においては、チャック駆動部30とラインセンサ50との水平方向の相対的な距離が、例えば0.4mm〜1mmずつステップ状に移動するように指令信号が出力され、ウェハチャック20が図4のY方向に移動される(図5の工程T1)。このチャック駆動部30の移動に伴う境界Lの位置の変化をラインセンサ50で検出する(図5の工程T2)。この際、光源40から照射される光が完全な平行光であれば、チャック駆動部30とラインセンサ50との相対的な移動距離と、ラインセンサ50で検出される境界Lの移動量とは完全に一致するため、その差分はゼロとなる。しかしながら、記述の通りチャック駆動部30の移動距離とラインセンサ50で検出される境界Lの移動量との間には僅かな差が生じる。なお、ラインセンサ50のある所定の位置ではチャック駆動部30の移動距離と、ラインセンサ50で検出される境界Lの移動量との差分がゼロとなっていなくても、ラインセンサ50の他の位置ではこの差分がゼロとなるということもありうる。
Next, a predetermined distance with respect to the
そこで演算手段102では、先ずチャック駆動部30の移動距離と、ラインセンサ50で検出される境界Lの移動量との差分をラインセンサ50の長さ方向(図1のY方向)に沿って演算により求める(図5の工程T3)。そしてこの差分と、チャック駆動部30の移動距離との相関関係、換言すればラインセンサ50の位置とその位置で生じる差分との相関関係を求める(図5の工程T4)。
Therefore, the calculation means 102 first calculates the difference between the movement distance of the
具体的には、図8に示すように、例えばチャック駆動部30の移動距離をラインセンサ50の検出部51の位置として置き換えたものを横軸に、ラインセンサ50で検出される境界Lの移動量の差分を縦軸としてグラフ化し、その相関関係を求める。図7の「測定データ」は、演算手段102で算出した実際の差分を表している。「近似式」及び「補正後データ」については次に説明する。なお、本実施の形態では、例えば図4に示すように、ウェハチャック20をラインセンサ50に沿って移動させた際に、ウェハチャック20の移動距離と境界Lの移動量の差分との相関が三角関数状となる場合を例に挙げて説明する。
Specifically, as shown in FIG. 8, for example, the movement of the boundary L detected by the
チャック駆動部30の移動距離と境界Lの移動量の差分との相関関係が求まると、次に演算手段102では、「測定データ」の近似式Fを求める。本実施の形態においては、近似式Fは上述の通り例えば三角関数状となる。次いで近似式Fの逆関数を求める(図5の工程T5)。そして、近似式Fの逆関数と「測定データ」との積が、光源40に起因して生じる誤差を補正した後の「補正後データ」として算出される。即ち、近似式Fの逆関数は、光源40に起因して生じる誤差を補正する補正値となる。なお、演算手段102で生成した近似式Fの逆関数の情報は、記憶手段103に記憶される。
When the correlation between the movement distance of the
そして、演算手段102では、図5の工程S1においてラインセンサ50で検出した境界Lの位置を、記憶手段103から読み出した「補正式」の逆関数の情報に基づいて補正し「補正後データ」を算出する。これにより、光源40に起因する誤差を除いた、より正確な境界Lの位置が検出される。そして、図5の工程S2では、この「補正後データ」に基づいてウェハWとウェハチャック20との中心位置のずれ量が算出される。この結果、光源40に起因する誤差を除いた、より正確なずれ量を把握でき、高精度なウェハWの位置調整が可能となる。
Then, the computing means 102 corrects the position of the boundary L detected by the
また、演算手段102では、ウェハWの中心位置とウェハチャック20の中心位置のずれ量の補正値のほかに、ウェハWの回転方向の位置ずれの補正を行うための演算処理も行われる。ウェハWの回転方向の位置ずれの補正について説明する。
In addition to the correction value of the shift amount between the center position of the wafer W and the center position of the
ウェハWの回転方向の位置調整は、ウェハチャック20によってウェハWを回転させ、ウェハWのノッチ部の位置を調整してウェハWを所定の向きに配置することで行われる。この際、ノッチ部の位置は、光源40からウェハWに光を照射しながらウェハチャック20を回転させ、ラインセンサ50により検出したノッチ部の位置と、制御部100からのウェハチャック20へ回転指令信号とを照合することにより求められる。
The position adjustment of the rotation direction of the wafer W is performed by rotating the wafer W by the
しかしながら、チャック駆動部30のモータの動作遅れやモータを操作するスイッチング回路機器等などによる応答速度の影響により、実際のウェハチャック20の回転動作は、制御部100からのチャック駆動部30への回転速度の指令に対して遅れを生じる。具体的には、例えば図9のグラフに示すように、回転中は回転指令に対してモータの実回転に遅れが生じ、100msec以後、安定した値となる。そのためノッチ部の位置を特定し、特定したノッチ部を所定の回転方向の位置に移動させるようにチャック駆動部30に制御信号を出力しても、実際のウェハWのノッチの位置は、制御部100からの指令に対応した位置と一致したものとならない。また、回転指令と実回転とが一致しないことにより、工程S3で算出するずれ方向についても誤差が生じてしまう。そこで演算手段102により、ウェハWの回転方向の位置ずれを補正するための補正値が求められる。
However, due to the delay in the operation of the motor of the
ウェハWの回転方向の位置ずれを補正する補正値を求める際には、例えば図10に示すような、ウェハWの外周部に沿って等間隔で矩形の凹凸状のエッジ部Eが形成された測定用ウェハAが用いられる。本実施の形態では、エッジ部Eとして例えば8分の1回転ごとに凹凸が交互に形成された測定用ウェハAを用いた場合の例について説明する。 When obtaining a correction value for correcting the positional deviation in the rotation direction of the wafer W, rectangular uneven edges E are formed at equal intervals along the outer periphery of the wafer W, for example, as shown in FIG. A measurement wafer A is used. In the present embodiment, an example will be described in which a measurement wafer A in which irregularities are alternately formed every 1/8 rotation is used as the edge portion E.
光源40から光を照射した状態で測定用ウェハAをウェハチャック20に保持して回転させ、ラインセンサ50により凹凸形状を検出する(図5の工程U1)。これにより、図11に示すようなステップ関数状の波形が求まる。そして、演算手段102により、ラインセンサ50で求めた波形と制御部100からの回転指令とを比較する。より具体的には、図11に示すように、ラインセンサ50で求めた波形と、制御部100からの回転指令を同じ時間軸でプロットする。そうすると、制御指令上は測定用ウェハAが8分の1回転しているべき時間と、ラインセンサ50で求めた波形において凹凸が入れ替わる時間とは、時間Tn(nは整数)だけずれたものとなる。この時間Tnがウェハチャック20の動作遅れ時間である。
In the state irradiated with light from the
続いて測定用ウェハAを連続して回転させる。そして、演算手段102により、Tn−1とTnの値が同じになった時点でウェハチャック20の回転数が安定したものと判定し、その時点でのTnの値を補正用の動作遅れ時間として求める(図5の工程U2)。そして、この動作遅れ時間を、制御部100からのチャック駆動部30への回転指令を補正する補正値として記憶手段103に記憶する(図5の工程U3)。
Subsequently, the measurement wafer A is continuously rotated. Then, the calculation means 102 determines that the rotation speed of the
そして、図5の工程S3では、工程U3で記憶手段103に記憶した補正値を読み出し、補正値により補正した回転指令を用いることで、より正確なウェハWのずれ方向を算出することができる。また、図5の工程S6においてウェハWのノッチ部の位置を検出した後、工程S7において工程U3で記憶手段103に記憶した補正値を読み出し、補正値により補正した回転指令を用いることで、より正確な回転方向の位置調整が可能となる。
In step S3 of FIG. 5, the correction value stored in the
本実施の形態に掛かる位置調整装置1は以上のように構成されており、次に、この位置調整装置1で行なわれる位置調整について説明する。
The
位置調整装置1でのウェハWの位置調整にあたり、先ずウェハチャック20が受渡位置P1に移動される。次いで、搬送アーム60により、受渡位置P1においてウェハチャック20上に保持される。その後、チャック駆動部30によってウェハチャック20がアライメント位置P2まで移動する。
In the position adjustment of the wafer W by the
次に、光源40から光を照射しながら、チャック駆動部30によってウェハチャック20を回転させる。この際ラインセンサ50では、ウェハWの外周端部の位置である境界Lが検出される。演算手段102では、ラインセンサ50で検出されたウェハWやノッチ部の位置情報に基づき、記憶手段103に記憶された「補正式」の逆関数に基づいて「補正後データ」を求める。そして、この「補正後データ」に基づいてウェハWの中心とウェハチャック20との中心のずれ量を算出する。また、記憶手段103に記憶された補正値により補正した回転指令に基づいて、ウェハWのずれ方向を算出する。続いて搬送アーム60によりウェハチャック20の中心位置とウェハWの中心位置とが合わせられる。
Next, the
その後、ウェハWとウェハチャック20の中心位置が合致した状態でウェハチャック20を回転させ、ラインセンサ20によりノッチ部の位置を検出する。演算手段では、記憶手段103に記憶された動作遅れ時間を読み出し、チャック駆動部30への回転指令をこの動作遅れ時間分補正する。次いで制御部100により補正後の回転指令がチャック駆動部30へ出力され、ウェハWの回転方向の位置合わせが行われる。これより、ウェハWの中心位置と回転方向の位置の調整が終了し、一連のアライメント作業が完了する。
Thereafter, the
アライメントが終了すると、チャック駆動部30によってウェハチャック20がアライメント位置P2から受渡位置P1にする。受渡位置P1では、搬送アーム60によりウェハWが位置処理装置1から搬出される。その後、位置処理装置1に次のウェハWが搬入され、アライメント作業が順次行なわれる。
When the alignment is completed, the
以上の実施の形態によれば、工程T3において、ラインセンサ50とウェハWとを相対的に移動させた場合にラインセンサ50で検出される光の移動量と、ラインセンサ50とウェハWとの相対的な移動距離との差分を求める。そして、工程T4においては、この差分とラインセンサ50の位置との相関関係、より具体的には、ラインセンサ50のどの位置でどの程度の差分が生じるかという相関関係を求める。したがって、ウェハWの位置調整を行う際、ラインセンサ50で検出された境界Lの位置をこの相関関係に基づいて補正することで、極めて誤差の少ない位置検出が可能となる。その結果、ウェハWのアライメント作業を高精度で行なうことができる。これにより、アライメントの不一致によるウェハWの歩留まりを向上させることができる。
According to the above embodiment, the amount of movement of light detected by the
なお、ラインセンサ50で検出される光の移動量と、ラインセンサ50とウェハWとの相対的な移動距離との差分を求める際に、この差分が過大な場合には、ラインセンサ50や光源40に何らかの不具合が生じていることが想定される。したがって本発明によれば、この差分の大きさを評価することで、位置調整装置1の不具合の有無をチェックすることも可能となり、信頼性の向上にもつながる。
If the difference between the amount of movement of the light detected by the
また、以上の形態では、ステップU1〜ステップU3において、チャック駆動部30の回転方向の動作遅れ時間を求めているので、ウェハ中心位置の調整のみではなく、回転方向の位置調整も極めて高精度に行うことができる。
Further, in the above embodiment, since the operation delay time in the rotation direction of the
なお、以上の実施の形態では、中心位置の位置調整に用いる「補正式」を「測定データ」の近似式として求めたが、「補正式」の算出方法は本実施の形態の例に限定されない。例えば工程T3において求めた境界Lの移動量とチャック駆動部30の移動距離との差分をグラフ化するのではなく、例えば図12に示すようなマトリックスとして求めてもよい。かかる場合、工程S1で検出した境界Lの位置に対応するずれ量をマトリックスから読み出す。そして、工程S1で検出した境界L位置からこのずれ量を差し引いたものを実際の境界Lの位置として、工程S2においてウェハWの中心位置とウェハチャック20の中心位置とのずれ量を算出する。このようにしても、誤差の少ないウェハWの端部位置検出が可能となり、その結果、ウェハWのアライメント作業を高精度で行なうことができる。
In the above embodiment, the “correction formula” used for position adjustment of the center position is obtained as an approximate formula of “measurement data”. However, the calculation method of the “correction formula” is not limited to the example of the present embodiment. . For example, instead of graphing the difference between the movement amount of the boundary L and the movement distance of the
以上の実施の形態では、工程T1〜工程T3において、ラインセンサ50に対してウェハWを移動させて境界Lのずれ量を算出したが、ラインセンサ50とウェハWとは相対的に移動すればよく、ウェハWの位置を固定とし、ラインセンサ50をウェハWに対して相対的に移動させるようにしてもよい。
In the above embodiment, in steps T1 to T3, the wafer W is moved with respect to the
以上の実施の形態では、光源40をウェハWの上方に配置し、ラインセンサ50をウェハWの下方に配置していたが、光源40とラインセンサ50は、光源40からの光がウェハWにより遮られることで生じる境界Lの位置を把握できるように配置されていればよく、例えば光源40をウェハWの下方、ラインセンサ50をウェハWの上方に配置してもよい。
In the above embodiment, the
また、以上の実施の形態では、測定用ウェハAとして、矩形の凹凸状のエッジ部Eが形成されたものを用いたが、測定用ウェハAの形状は本実施の形態に限定されない。ラインセンサ50によりウェハWの端部の位置変化、即ちウェハWの回転方向の位置が検出できるものであれば、三角形状の凹凸などでもよく、任意に設定が可能である。なお、凹凸状のエッジ部Eの設置数についても任意に設定が可能である。
Further, in the above embodiment, the measurement wafer A having a rectangular uneven edge portion E is used, but the shape of the measurement wafer A is not limited to the present embodiment. If the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、フォトリソグラフィ処理以外にも、例えばウェハ同士の貼合せを行う貼合せ装置といった、ウェハのアライメントを必要とする場面において適用できる。また、基板がウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood. The present invention is not limited to this example and can take various forms. The present invention can be applied to scenes that require wafer alignment, for example, a bonding apparatus that bonds wafers, in addition to photolithography. Further, the present invention can also be applied to a case where the substrate is another substrate such as an FPD (flat panel display) other than a wafer or a mask reticle for a photomask.
1 位置調整装置
10 筐体
20 ウェハチャック
30 チャック駆動部
40 光源
50 ラインセンサ
60 搬送アーム
100 制御部
101 プログラム格納手段
102 演算手段
103 記憶手段
A 測定用ウェハ
E エッジ部
L 境界
P1 受渡位置
P2 アライメント位置
W ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記回転保持機構に保持された基板の外周縁部を挟んで上下方向に対向して設けられた、基板に平行光を照射する光源及び当該光源からの光を検出するラインセンサと、
前記ラインセンサと前記回転保持機能に保持された基板とを、基板の直径方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、
前記光源から基板に平行光を照射しながら前記ラインセンサと前記基板とが相対的に移動するように前記移動機構を制御し、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離と、前記ラインセンサと前記基板とを相対的に移動させた場合に前記ラインセンサで検出される光の移動する量とに基づいて、前記相対的な移動距離と前記光の移動量との相関関係を求める制御を行う制御部と、を有し、
前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離と、前記ラインセンサで検出される光の移動量との相関関係は、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離と前記ラインセンサで検出される光の移動量との差分と、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離との相関関係であり、
前記制御部は、前記相関関係に基づいて、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離とラインセンサで検出される光の移動量との差分を補正する補正値を求め、当該補正値により補正した基板の中心位置の情報に基づいて、前記回転保持機構の中心位置と基板の中心位置を一致させる制御を行うことを特徴とする、位置調整装置。 The substrate is held and rotated by the rotation holding mechanism, the center position of the substrate is calculated by detecting the position of the end of the rotating substrate, and the position of the substrate is calculated based on the calculated information on the center position of the substrate. A position adjusting device for adjusting,
A light source for irradiating the substrate with parallel light and a line sensor for detecting the light from the light source, which are provided facing each other in the vertical direction across the outer peripheral edge of the substrate held by the rotation holding mechanism;
A moving mechanism for relatively moving the line sensor and the substrate held by the rotation holding function along the diameter direction of the substrate;
The moving mechanism is controlled so that the line sensor and the substrate move relatively while irradiating the substrate with parallel light from the light source, the relative moving distance between the line sensor and the substrate, and the line Control for obtaining a correlation between the relative movement distance and the amount of light movement based on the amount of light movement detected by the line sensor when the sensor and the substrate are relatively moved. have a, and a control unit that performs,
The correlation between the relative movement distance between the line sensor and the substrate and the amount of light detected by the line sensor is the relationship between the relative movement distance between the line sensor and the substrate and the line sensor. It is a correlation between the difference between the detected movement amount of light and the relative movement distance between the line sensor and the substrate,
The control unit obtains a correction value for correcting a difference between a relative movement distance between the line sensor and the substrate and a movement amount of light detected by the line sensor based on the correlation, and the correction value A position adjustment apparatus that performs control to match the center position of the rotation holding mechanism with the center position of the substrate based on the information on the center position of the substrate corrected by the above .
次いで制御部からの前記回転保持機構への回転指令と、前記ラインセンサにおいて前記測定用基板の凹凸形状を検出するタイミングとを比較することで求められることを特徴とする、請求項3に記載の基板の位置調整装置。 The operation delay time of the actual rotation number of the rotation holding mechanism with respect to the rotation number command to the rotation holding mechanism is determined from the light source in a state in which the measurement substrate having the outer peripheral portion of the substrate formed with irregularities is held by the rotation holding mechanism. Irradiate the measurement substrate with parallel light, then rotate the rotation holding mechanism to detect the uneven shape of the measurement substrate with the line sensor,
Then a rotation command to said rotary holding mechanism from the control unit, characterized in that it is calculated by comparing the timing of detecting the irregular shape of the measurement substrate in said line sensor, according to claim 3 Board position adjustment device.
前記補正後の回転指令により前記回転保持機構を回転させることを特徴とする、請求項4または5のいずれかに記載の基板の位置調整装置。 The control unit corrects the rotation command to the rotation holding mechanism with the operation delay time of the actual rotation speed of the rotation holding mechanism stored in the storage unit,
6. The substrate position adjusting apparatus according to claim 4 , wherein the rotation holding mechanism is rotated by the corrected rotation command.
基板の外周縁部に光源から平行光を照射しながら、前記回転保持機構を、当該回転保持機構に保持された基板の外周縁部を挟んで前記光源に対向して設けられたラインセンサに対して相対的に移動させ、
前記ラインセンサと前記基板とを相対的に移動させた場合に前記ラインセンサで検出される光の移動量と、当該ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離との差分を求め、
前記差分と、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離との相関関係を求め、
前記相関関係に基づいて、前記ラインセンサと前記基板との相対的な移動距離とラインセンサで検出される光の移動量との差分を補正する補正値を求め、
前記補正値により補正した基板の中心位置の情報に基づいて、前記回転保持機構の中心位置と基板の中心位置を一致させることを特徴とする、基板の位置調整方法。 The substrate is held and rotated by the rotation holding mechanism, the center position of the substrate is calculated by detecting the position of the end of the rotating substrate, and the position of the substrate is calculated based on the calculated information on the center position of the substrate. A position adjustment method for performing adjustment,
While irradiating parallel light from the light source to the outer peripheral edge of the substrate, the rotation holding mechanism is applied to the line sensor provided facing the light source across the outer peripheral edge of the substrate held by the rotation holding mechanism. Move relatively,
Obtaining the difference between the amount of light detected by the line sensor when the line sensor and the substrate are relatively moved , and the relative movement distance between the line sensor and the substrate ;
Obtaining a correlation between the difference and a relative movement distance between the line sensor and the substrate ;
Based on the correlation, a correction value for correcting a difference between a relative movement distance between the line sensor and the substrate and a movement amount of light detected by the line sensor is obtained,
A substrate position adjustment method , wherein the center position of the rotation holding mechanism and the center position of the substrate are made to coincide with each other based on the information on the center position of the substrate corrected by the correction value .
次いで前記回転保持機構への回転指令と、前記ラインセンサにおいて前記測定用基板の凹凸形状を検出するタイミングとを比較することで求められることを特徴とする、請求項9に記載の基板の位置調整方法。 The operation delay time of the actual rotation speed of the rotation holding mechanism with respect to the rotation command to the rotation holding mechanism is measured from the light source in a state in which the measurement holding substrate in which the outer peripheral portion of the substrate is formed uneven by the rotation holding mechanism is held. Irradiate the substrate for parallel light, then rotate the rotation holding mechanism to detect the uneven shape of the measurement substrate with the line sensor,
The position adjustment of the substrate according to claim 9 , wherein the position adjustment is obtained by comparing a rotation command to the rotation holding mechanism and a timing at which the line sensor detects the uneven shape of the measurement substrate. Method.
A readable computer storage medium storing the program according to claim 12 .
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