JP5847661B2

JP5847661B2 - 基板の位置調整装置、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

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Publication number: JP5847661B2
Application number: JP2012167807A
Authority: JP
Inventors: 生将福留
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: JP2014025859A

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。

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。

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。

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。

特開２０１０−１６５７０６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本実施の形態にかかる位置調整装置の構成の概略を示す平面図である。本実施の形態にかかる位置調整装置の構成の概略を示す縦断面図である。搬送アームの構成の概略を示す平面図である。ウェハの端部位置の検出方法の説明図である。ウェハ位置調整の主な工程を示すフローチャートである。ウェハの位置調整方法を示す説明図である。ウェハの位置調整方法を示す説明図である。ラインセンサの位置とそこで生じる差分との相関関係を示すグラフである。回転指令と実回転の動作遅れ時間との相関関係を示すグラフである。測定用ウェハを用いたエッジ部の検出方法を示す説明図である。チャック駆動部への回転指令とラインセンサで検出されるエッジ部の位置との相関関係を示すグラフである。ラインセンサの位置とそこで生じる差分との相関関係を示す表である。基板の位置調整方法を示す説明図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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する、位置調整装置。
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することを特徴とする、請求項１に記載の基板の位置調整装置。
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ることを特徴とする、請求項２に記載の基板の位置調整装置。
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。
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ることを特徴とする、請求項４に記載の基板の位置調整装置。
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。
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する、基板の位置調整方法。
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することを特徴とする、請求項７に記載の基板の位置調整方法。
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ることを特徴とする、請求項８に記載の基板の位置調整方法。
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。
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ることを特徴とする、請求項１０に記載の基板の位置調整方法。
請求項７〜１１のいずれかに記載の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。
請求項１２に記載の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。