JP6727724B2

JP6727724B2 - Wafer position measuring device and wafer position measuring method

Info

Publication number: JP6727724B2
Application number: JP2017025493A
Authority: JP
Inventors: 正記政岡
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2037-02-15
Also published as: JP2018132389A

Description

本発明は、レーザ加工装置に適用可能なウエハ位置計測装置及びウエハ位置計測方法に関する。 The present invention relates to a wafer position measuring device and a wafer position measuring method applicable to a laser processing device.

下記の特許文献１に、加工対象物の位置を高精度に検出することができるレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置は、レーザビームを加工対象物に照射するレーザ照射手段と、加工対象物を保持した状態で移動可能なステージ手段と、画像解析を用いたエッジ検出により加工対象物の位置検出を行うエッジ検出手段とを備えている。エッジ検出手段は、撮像手段と画像処理手段とを含む。撮像手段により得られた加工対象物の画像から、画像処理手段が加工対象物のエッジ位置を検出する。 The following Patent Document 1 discloses a laser processing apparatus capable of detecting the position of a processing object with high accuracy. This laser processing apparatus detects a position of an object to be processed by laser irradiation means for irradiating the object to be processed with a laser beam, stage means movable while holding the object to be processed, and edge detection using image analysis. And an edge detecting means for performing. The edge detection means includes an image pickup means and an image processing means. The image processing means detects the edge position of the processing target object from the image of the processing target object obtained by the imaging means.

特開２０１４−１２１７２７号公報JP, 2014-121727, A

ウエハのエッジを撮像する撮像手段、例えばカメラは、加工用のレーザビームの経路から外れた位置（オフセットした位置）に配置される。ウエハのエッジを含む画像を取得するために、エッジを撮像手段の画角内に配置しなければならない。このために、レーザビームの経路から撮像装置までのオフセット量だけステージのストロークを余分に確保しなければならない。このため、ステージ、及びステージを収容するチャンバが大型になってしまう。 An image pickup unit for picking up an image of the edge of the wafer, for example, a camera is arranged at a position (offset position) deviated from the path of the laser beam for processing. In order to obtain an image containing the edge of the wafer, the edge must be placed within the angle of view of the imager. Therefore, it is necessary to secure an extra stage stroke by the offset amount from the laser beam path to the image pickup device. Therefore, the stage and the chamber that houses the stage become large.

本発明の目的は、装置の大型化を抑制しつつ、ウエハの位置を計測することが可能なウエハ位置計測装置及びウエハ位置計測方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wafer position measuring device and a wafer position measuring method capable of measuring the position of a wafer while suppressing an increase in the size of the device.

本発明の一観点によると、
テーブルの保持面に保持されたウエハからの輻射光の強度を測定する光センサと、
前記テーブルを前記保持面に平行な方向に移動させながら前記ウエハにレーザビームを入射させ、前記テーブルの位置と前記光センサによる測定値とに基づいて、前記テーブルに対する前記ウエハの位置を特定する制御装置と
を有するウエハ位置計測装置が提供される。 According to one aspect of the invention,
An optical sensor for measuring the intensity of radiated light from the wafer held on the holding surface of the table,
Control for causing a laser beam to be incident on the wafer while moving the table in a direction parallel to the holding surface, and for specifying the position of the wafer with respect to the table based on the position of the table and the measurement value of the optical sensor. And a wafer position measuring apparatus having the apparatus.

本発明の他の観点によると、
テーブルの保持面にウエハを保持させ、前記テーブルを前記保持面に平行な方向に移動させながら、前記テーブル及び前記ウエハにレーザビームを入射させ、前記ウエハからの輻射光の強度を測定し、
前記テーブルの位置と、前記テーブル及び前記ウエハからの輻射光の強度の測定値とに基づいて、前記テーブルに対する前記ウエハの位置を特定するウエハ位置計測方法が提供される。 According to another aspect of the invention,
A wafer is held on a holding surface of a table, a laser beam is incident on the table and the wafer while moving the table in a direction parallel to the holding surface, and the intensity of radiated light from the wafer is measured,
There is provided a wafer position measuring method for specifying the position of the wafer with respect to the table based on the position of the table and the measured value of the intensity of radiated light from the table and the wafer.

ウエハの画像を取得するカメラ等の撮像装置を設置する必要がないため、装置の大型化を抑制することができる。 Since it is not necessary to install an imaging device such as a camera that acquires an image of the wafer, it is possible to suppress the size increase of the device.

図１は、実施例によるウエハ位置計測装置を組み込んだレーザアニール装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a laser annealing device incorporating a wafer position measuring device according to an embodiment. 図２Ａ及び図２Ｂは、ウエハを保持したチャックテーブルの平面図であり、図２Ｃは、チャックテーブルをｕ軸方向に移動させたときの輻射光の強度の変化の一例を示すグラフである。2A and 2B are plan views of a chuck table holding a wafer, and FIG. 2C is a graph showing an example of changes in the intensity of radiated light when the chuck table is moved in the u-axis direction. 図３Ａ及び図３Ｂは、ウエハを保持したチャックテーブルの平面図であり、図３Ｃは、チャックテーブルをｖ軸方向に移動させたときの輻射光の強度の変化の一例を示すグラフである。3A and 3B are plan views of a chuck table holding a wafer, and FIG. 3C is a graph showing an example of changes in the intensity of radiated light when the chuck table is moved in the v-axis direction. 図４は、ウエハの表面上の位置と、輻射光の強度との関係の一例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the position on the surface of the wafer and the intensity of the radiated light. 図５Ａは、チャックテーブル、ウエハ、及びレーザビームの位置関係を示す模式図であり、図５Ｂは、チャックテーブルを高さｈ０から下降させたときの輻射光強度の変化の一例を示すグラフである。FIG. 5A is a schematic diagram showing the positional relationship between the chuck table, the wafer, and the laser beam, and FIG. 5B is a graph showing an example of changes in the radiant light intensity when the chuck table is lowered from the height h0. ..

図１〜図５Ｂを参照して、実施例によるウエハ位置計測装置を組み込んだレーザアニール装置について説明する。 A laser annealing apparatus incorporating the wafer position measuring apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5B.

図１は、実施例によるウエハ位置計測装置を組み込んだレーザアニール装置の概略図である。レーザ光源１０が制御装置２０からの指令によりパルスレーザビームを出力する。レーザ光源１０から出力されたパルスレーザビームが均一化光学系１１を通過し、ダイクロイックミラー１２に入射する。ダイクロイックミラー１２は、レーザ光源１０から出力されるパルスレーザビームの波長（例えば８０８ｎｍ）の光を反射し、１μｍ以上の波長域の光を透過させる。ダイクロイックミラー１２で反射されたパルスレーザビームがレンズ１３で集光されて、アニール対象であるウエハ５０に入射する。ウエハ５０はチャックテーブル３２の保持面３３の上に保持されている。ウエハ５０は、例えばドーパントイオンが注入されたシリコンウエハ、評価用シリコンウエハ等である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a laser annealing device incorporating a wafer position measuring device according to an embodiment. The laser light source 10 outputs a pulsed laser beam according to a command from the control device 20. The pulsed laser beam output from the laser light source 10 passes through the homogenizing optical system 11 and enters the dichroic mirror 12. The dichroic mirror 12 reflects the light of the wavelength (for example, 808 nm) of the pulse laser beam output from the laser light source 10 and transmits the light of the wavelength range of 1 μm or more. The pulse laser beam reflected by the dichroic mirror 12 is condensed by the lens 13 and is incident on the wafer 50 to be annealed. The wafer 50 is held on the holding surface 33 of the chuck table 32. The wafer 50 is, for example, a silicon wafer in which dopant ions are implanted, an evaluation silicon wafer, or the like.

均一化光学系１１及びレンズ１３が、ウエハ５０の表面におけるビームスポットの形状を長尺形状にするとともに、プロファイル（光強度分布）を均一化する。ビームスポットの形状が目標とする形状になり、プロファイルが均一化される高さ方向の位置を、「フォーカス高さ」ということとする。レーザアニール時には、ウエハ５０の表面をフォーカス高さに一致させる。 The homogenizing optical system 11 and the lens 13 make the shape of the beam spot on the surface of the wafer 50 elongated and make the profile (light intensity distribution) uniform. The position in the height direction where the shape of the beam spot becomes the target shape and the profile is made uniform is referred to as “focus height”. At the time of laser annealing, the surface of the wafer 50 is matched with the focus height.

チャックテーブル３２は移動機構３１に支持されている。移動機構３１は、制御装置２０から制御されて、チャックテーブル３２を保持面３３に平行な二方向に移動させる機能を持つ。さらに、移動機構３１は、チャックテーブル３２を昇降させる機能を持つ。移動機構３１及びチャックテーブル３２はチャンバ３０内に収容されている。レンズ１３を透過したレーザビームをチャンバ３０内に導入するための透過窓がチャンバ３０に設けられている。ウエハ５０を移動させながらパルスレーザビームを入射させることにより、ウエハ５０の表面の全域をアニールすることができる。 The chuck table 32 is supported by the moving mechanism 31. The moving mechanism 31 has a function of moving the chuck table 32 in two directions parallel to the holding surface 33 under the control of the control device 20. Further, the moving mechanism 31 has a function of raising and lowering the chuck table 32. The moving mechanism 31 and the chuck table 32 are housed in the chamber 30. A transmission window for introducing the laser beam transmitted through the lens 13 into the chamber 30 is provided in the chamber 30. By injecting the pulse laser beam while moving the wafer 50, the entire surface of the wafer 50 can be annealed.

パルスレーザビームがウエハ５０に入射すると、入射位置の表層部が加熱されることにより、ウエハ５０に注入されているドーパントが活性化する。加熱された部分から輻射光４０が放射される。輻射光４０の一部は、レンズ１３で収束された後、ダイクロイックミラー１２を透過し、全反射ミラー１４で反射され、光学フィルタ１５及びレンズ１６を透過して、光センサ１７に入射する。光センサ１７がウエハ５０からの輻射光の強度を測定し、測定値が制御装置２０に入力される。 When the pulsed laser beam is incident on the wafer 50, the surface layer portion at the incident position is heated, so that the dopant implanted in the wafer 50 is activated. Radiant light 40 is emitted from the heated portion. A part of the radiant light 40 is converged by the lens 13, then transmitted through the dichroic mirror 12, reflected by the total reflection mirror 14, transmitted through the optical filter 15 and the lens 16, and then incident on the optical sensor 17. The optical sensor 17 measures the intensity of the radiated light from the wafer 50, and the measured value is input to the control device 20.

光学フィルタ１５としては、波長が１μｍより短い波長域の光を透過させないロングパスフィルタまたはバンドパスフィルタが用いられる。ウエハ５０から光センサ１７までの経路に配置されているレンズ１３、１６等の光学素子を構成する光学ガラスは波長約３μｍ以上の光を吸収する性質を持つため、光センサ１７で検出可能な輻射光の波長の上限は約３μｍである。従って、光学フィルタ１５としてバンドパスフィルタを用いる場合には、長波長側のカットオフ波長を３μｍ以上とすることが好ましい。光センサ１７の前に光学フィルタ１５を配置することにより、輻射光のうち波長が１μｍより短い成分は光センサ１７で検出されず、波長が１μｍより長い成分の強度のみが、光センサ１７により測定される。 As the optical filter 15, a long-pass filter or a band-pass filter that does not transmit light in a wavelength range shorter than 1 μm is used. Since the optical glass constituting the optical elements such as the lenses 13 and 16 arranged on the path from the wafer 50 to the optical sensor 17 has a property of absorbing light having a wavelength of about 3 μm or more, radiation that can be detected by the optical sensor 17 is detected. The upper limit of the wavelength of light is about 3 μm. Therefore, when a bandpass filter is used as the optical filter 15, the cutoff wavelength on the long wavelength side is preferably 3 μm or more. By arranging the optical filter 15 in front of the optical sensor 17, the component of the radiated light having a wavelength shorter than 1 μm is not detected by the optical sensor 17, and only the intensity of the component having a wavelength longer than 1 μm is measured by the optical sensor 17. To be done.

光学フィルタ１５に代えて、１μｍより短い波長の輻射光を光センサ１７まで到達させない他の光学素子を配置してもよい。一例として、ダイクロイックミラー１２が１μｍより短い波長の光を反射する場合、ダイクロイックミラー１２が、１μｍより短い波長の輻射光を光センサ１７まで到達させない光学素子として機能する。 Instead of the optical filter 15, another optical element that does not allow radiant light having a wavelength shorter than 1 μm to reach the optical sensor 17 may be arranged. As an example, when the dichroic mirror 12 reflects light having a wavelength shorter than 1 μm, the dichroic mirror 12 functions as an optical element that prevents radiant light having a wavelength shorter than 1 μm from reaching the optical sensor 17.

制御装置２０は、パルスレーザビームの各ショットに同期して、光センサ１７から測定値を取得する。制御装置２０は、チャックテーブル３２を移動させながら光センサ１７の測定値を取得し、チャックテーブル３２の位置と光センサ１７の測定値とに基づいて、チャックテーブル３２に対するウエハ５０の位置を特定する。さらに、制御装置２０は、光センサ１７の測定値に基づいて、ウエハ５０の厚さ、及びウエハ５０の表面のうねり（凹凸）の程度を特定する。 The control device 20 acquires a measurement value from the optical sensor 17 in synchronization with each shot of the pulsed laser beam. The controller 20 acquires the measurement value of the optical sensor 17 while moving the chuck table 32, and specifies the position of the wafer 50 with respect to the chuck table 32 based on the position of the chuck table 32 and the measurement value of the optical sensor 17. .. Further, the control device 20 specifies the thickness of the wafer 50 and the degree of waviness (unevenness) on the surface of the wafer 50 based on the measurement value of the optical sensor 17.

レーザアニール装置の動作を指令するための種々のコマンド及びデータが、入力装置２６から制御装置２０に入力される。制御装置２０は、アニール処理に必要なデータの入力を促すメッセージ、アニール処理結果等をオペレータに通知するためのメッセージを出力装置２５に出力する。 Various commands and data for instructing the operation of the laser annealing apparatus are input to the control device 20 from the input device 26. The control device 20 outputs to the output device 25 a message prompting the input of data necessary for the annealing process and a message for notifying the operator of the annealing process result and the like.

次に、図２Ａ〜図２Ｃ及び図３Ａ〜図３Ｃを参照して、保持面３３に対するウエハ５０の位置を特定する処理について説明する。図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂは、ウエハ５０を保持したチャックテーブル３２の平面図である。図２Ｃ及び図３Ｃは、チャックテーブル３２を移動させたときに光センサ１７（図１）で測定された輻射光の強度の変化の一例を示すグラフである。 Next, a process of identifying the position of the wafer 50 with respect to the holding surface 33 will be described with reference to FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3A to 3C. 2A, 2B, 3A, and 3B are plan views of the chuck table 32 holding the wafer 50. 2C and 3C are graphs showing an example of changes in the intensity of the radiated light measured by the optical sensor 17 (FIG. 1) when the chuck table 32 is moved.

図２Ａに示すように、チャックテーブル３２の保持面３３の法線方向をｚ軸とし、チャックテーブル３２の保持面３３に固定されたｘｙｚ直交座標系（以下、ステージ座標系という。）を定義する。さらに、レーザビームの経路に対して固定されたｕｖｗ直交座標系（以下、グローバル座標系という。）を定義する。グローバル座標系のｕ軸、ｖ軸、及びｗ軸は、それぞれステージ座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸と平行である。保持面３３はステージ座標系のｘｙ面、及びグローバル座標系のｕｖ面に平行である。 As shown in FIG. 2A, an xyz orthogonal coordinate system (hereinafter referred to as a stage coordinate system) fixed to the holding surface 33 of the chuck table 32 is defined with the z-axis as the normal direction of the holding surface 33 of the chuck table 32. .. Further, a uvw orthogonal coordinate system (hereinafter, referred to as a global coordinate system) fixed with respect to the path of the laser beam is defined. The u axis, v axis, and w axis of the global coordinate system are parallel to the x axis, y axis, and z axis of the stage coordinate system, respectively. The holding surface 33 is parallel to the xy plane of the stage coordinate system and the uv plane of the global coordinate system.

制御装置２０（図１）がウエハ搬送装置（図示せず）を制御することにより、ウエハ５０を保持面３３の目標位置に粗い位置決め精度で位置決めして保持させる。ここで、「粗い位置決め精度」とは、例えばウエハ搬送装置がウエハ５０をウエハストッカから取り出して保持面３３の上に載せるときの位置決め精度を意味する。レーザアニールを行う前に、制御装置２０は保持面３３に対するウエハ５０の位置（ステージ座標系におけるｘ座標及びｙ座標）を、より高精度に特定する処理を実行する。 The controller 20 (FIG. 1) controls the wafer transfer device (not shown) to position and hold the wafer 50 at the target position on the holding surface 33 with rough positioning accuracy. Here, the "coarse positioning accuracy" means, for example, the positioning accuracy when the wafer transfer device takes out the wafer 50 from the wafer stocker and places it on the holding surface 33. Prior to performing the laser annealing, the controller 20 performs a process of specifying the position of the wafer 50 with respect to the holding surface 33 (x coordinate and y coordinate in the stage coordinate system) with higher accuracy.

制御装置２０は、レーザビームのビームスポット４３がウエハ５０の外側の保持面３３内の領域に位置するようにチャックテーブル３２を移動させる。ビームスポット４３は、ｖ軸方向に長い長尺形状を有し、例えばｖ軸方向の寸法（長さ）が３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下であり、ｕ軸方向の寸法（幅）が０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。図２Ａでは、ウエハ５０が目標位置に保持されていると仮定したときのウエハ５０の中心点からｕ軸方向に伸ばした仮想直線５５上にビームスポット４３が位置する。 The controller 20 moves the chuck table 32 so that the beam spot 43 of the laser beam is located in the area inside the holding surface 33 outside the wafer 50. The beam spot 43 has a long shape that is long in the v-axis direction. For example, the dimension (length) in the v-axis direction is 3 mm or more and 4.5 mm or less, and the dimension (width) in the u-axis direction is 0.2 mm or more. It is 0.3 mm or less. In FIG. 2A, the beam spot 43 is located on a virtual straight line 55 extending in the u-axis direction from the center point of the wafer 50 assuming that the wafer 50 is held at the target position.

図２Ｂに示すように、制御装置２０は、チャックテーブル３２をｕ軸方向に移動させながら、チャックテーブル３２及びウエハ５０にパルスレーザビームを入射させるとともに、パルスレーザビームの入射に同期して光センサ１７（図１）から輻射光の強度の測定値を取得する。このとき、ウエハ５０の表面におけるパルスレーザビームのパルスエネルギ密度は、ウエハ５０を溶融させず、かつドーパントを活性化させない程度に設定する。例えば、パルスエネルギ密度を０．０５Ｊ／ｃｍ^２以下とする。チャックテーブル３２の移動中に、ウエハ５０の仮想直線５５と交差する縁がレーザビームの入射位置（ビームスポット４３の位置）を通り過ぎる。パルスレーザビームのパルスの繰返し周波数及びチャックテーブル３２の移動速度は、例えば、ビームスポット４３のオーバラップ率が９０％になるように設定する。例えば、パルスの繰返し周波数は、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとする。 As shown in FIG. 2B, the control device 20 causes the chuck table 32 to move in the u-axis direction while causing the pulse laser beam to be incident on the chuck table 32 and the wafer 50, and the optical sensor in synchronization with the incidence of the pulse laser beam. 17 (FIG. 1), the measured value of the intensity of the radiant light is acquired. At this time, the pulse energy density of the pulsed laser beam on the surface of the wafer 50 is set so that the wafer 50 is not melted and the dopant is not activated. For example, the pulse energy density is set to 0.05 J/cm ² or less. While the chuck table 32 is moving, the edge of the wafer 50 that intersects the virtual straight line 55 passes through the laser beam incident position (the position of the beam spot 43). The pulse repetition frequency of the pulsed laser beam and the moving speed of the chuck table 32 are set so that the overlap rate of the beam spot 43 is 90%, for example. For example, the pulse repetition frequency is set to 1 kHz to 10 kHz.

ビームスポット４３がウエハ５０の内部に位置するとき（図２Ｂ）の輻射光の強度は、ビームスポット４３がウエハ５０の外側のチャックテーブル３２内に位置するとき（図２Ａ）の輻射光の強度より小さい。 The intensity of the radiant light when the beam spot 43 is located inside the wafer 50 (FIG. 2B) is greater than the intensity of the radiant light when the beam spot 43 is located inside the chuck table 32 outside the wafer 50 (FIG. 2A). small.

チャックテーブル３２を移動させてウエハ５０の縁がビームスポット４３に接触すると、図２Ｃに示すように輻射光の強度が立ち上がる。ビームスポット４３がウエハ５０の内部に位置するときは、輻射光の強度はほぼ一定である。 When the chuck table 32 is moved and the edge of the wafer 50 contacts the beam spot 43, the intensity of the radiated light rises as shown in FIG. 2C. When the beam spot 43 is located inside the wafer 50, the intensity of the radiated light is substantially constant.

制御装置２０は、輻射光の強度の立ち上がり時点におけるチャックテーブル３２のグローバル座標（ｕ座標及びｖ座標）を求める。立ち上がり時点として、例えば、輻射光の強度の立ち上がりの高さの５０％まで立ち上がった時点ｕ_０を採用するとよい。この時点ｕ_０は、ビームスポット４３のほぼ半分の領域がウエハ５０内に位置し、他の半分の領域がウエハ５０の外側に位置する時点に相当する。 The control device 20 obtains global coordinates (u coordinates and v coordinates) of the chuck table 32 at the rising time of the intensity of the radiated light. As the rising time point, for example, the time point u _{0 at} which the intensity of the radiant light rises to 50% of the rising height may be adopted. This time u ₀ corresponds to the time when almost half of the beam spot 43 is located inside the wafer 50 and the other half is located outside the wafer 50.

グローバル座標系におけるビームスポット４３の位置は既知である。制御装置２０は、輻射光の強度が立ち上がるときのグローバル座標系におけるチャックテーブル３２の位置から、ビームスポット４３を通過したウエハ５０の縁のステージ座標系における位置（ｘ座標及びｙ座標）を算出する。 The position of the beam spot 43 in the global coordinate system is known. The controller 20 calculates the position (x coordinate and y coordinate) of the edge of the wafer 50 passing through the beam spot 43 in the stage coordinate system from the position of the chuck table 32 in the global coordinate system when the intensity of the radiated light rises. ..

次に、図３Ａに示すように、制御装置２０は、チャックテーブル３２を移動させて、ウエハ５０が目標位置に保持されていると仮定したときのウエハ５０の中心点からｖ軸方向に伸ばした仮想直線５６上にビームスポット４３を位置させる。また、ビームスポット４３は、ウエハ５０の外側の保持面３３内の領域に位置させる。 Next, as shown in FIG. 3A, the control device 20 moves the chuck table 32 and extends it in the v-axis direction from the center point of the wafer 50 when the wafer 50 is assumed to be held at the target position. The beam spot 43 is positioned on the virtual straight line 56. Further, the beam spot 43 is located in an area inside the holding surface 33 outside the wafer 50.

図３Ｂに示すように、制御装置２０は、チャックテーブル３２をｖ軸方向に移動させながら、チャックテーブル３２及びウエハ５０にパルスレーザビームを入射させるとともに、パルスレーザビームの入射に同期して光センサ１７（図１）の測定値を取得する。このとき、ウエハ５０の表面におけるパルスレーザビームのパルスエネルギ密度は、図２Ｂに示した工程と同様に、ウエハ５０を溶融させず、かつドーパントを活性化させない程度に設定する。チャックテーブル３２の移動中に、ウエハ５０の仮想直線５６と交差する縁がレーザビームの入射位置（ビームスポット４３の位置）を通り過ぎる。 As shown in FIG. 3B, the controller 20 causes the chuck table 32 to move in the v-axis direction while causing the pulse laser beam to be incident on the chuck table 32 and the wafer 50, and the optical sensor in synchronization with the incidence of the pulse laser beam. 17 (FIG. 1) measurements are taken. At this time, the pulse energy density of the pulsed laser beam on the surface of the wafer 50 is set to such an extent that the wafer 50 is not melted and the dopant is not activated, as in the step shown in FIG. 2B. While the chuck table 32 is moving, the edge of the wafer 50 that intersects with the virtual straight line 56 passes through the laser beam incident position (the position of the beam spot 43).

チャックテーブル３２を移動させてウエハ５０の縁がビームスポット４３に接触すると、図３Ｃに示すように輻射光の強度が立ち上がる。ビームスポット４３がｖ軸方向に長いため、図３Ｃに示した輻射光の強度の立ち上がりの傾きは、図２Ｃに示した輻射光の強度の立ち上がりの傾きより緩やかである。 When the chuck table 32 is moved and the edge of the wafer 50 contacts the beam spot 43, the intensity of the radiated light rises as shown in FIG. 3C. Since the beam spot 43 is long in the v-axis direction, the rising slope of the radiant light intensity shown in FIG. 3C is gentler than the rising slope of the radiant light intensity shown in FIG. 2C.

制御装置２０は、輻射光の強度の立ち上がり時点ｖ_０におけるチャックテーブル３２のグローバル座標（ｕ座標及びｖ座標）から、ビームスポット４３を通過したウエハ５０の縁のステージ座標系における位置（ｘ座標及びｙ座標）を算出する。 From the global coordinates (u coordinate and v coordinate) of the chuck table 32 at the rising time point v ₀ of the intensity of the radiated light, the controller 20 determines the position (x coordinate and x coordinate of the edge of the wafer 50 that has passed through the beam spot 43). y coordinate) is calculated.

図２Ａから図３Ｃまでの図面を参照して説明した工程で、ウエハ５０の縁の２点のステージ座標系における位置を算出することができる。ウエハ５０の直径は既知である。このため、算出された２点のステージ座標系における位置からウエハ５０の位置、たとえばウエハ５０の中心位置を特定することができる。 By the process described with reference to the drawings from FIG. 2A to FIG. 3C, the positions of the two points on the edge of the wafer 50 in the stage coordinate system can be calculated. The diameter of the wafer 50 is known. Therefore, the position of the wafer 50, for example, the center position of the wafer 50 can be specified from the calculated two positions in the stage coordinate system.

制御装置２０は、特定されたウエハ５０のテーブル座標系における位置に基づいて、レーザアニール時におけるチャックテーブル３２の移動範囲を決定する。これにより、ウエハ５０の表面のアニールすべき領域内にレーザビームを入射させることができる。 The controller 20 determines the moving range of the chuck table 32 during laser annealing based on the specified position of the wafer 50 in the table coordinate system. As a result, the laser beam can be made incident on the region of the surface of the wafer 50 to be annealed.

次に、図４を参照して、ウエハ５０の表面の凹凸の有無（高さの変動）を特定する方法について説明する。特定される凹凸の面内方向の周期は、ビームスポットの寸法に比べて十分大きい。 Next, with reference to FIG. 4, a method for identifying the presence or absence (height variation) of the surface of the wafer 50 will be described. The in-plane direction period of the identified unevenness is sufficiently larger than the size of the beam spot.

図４は、ウエハ５０の表面上の位置と、輻射光の強度との関係の一例を示すグラフである。横軸はウエハ５０の表面上の位置を表し、縦軸は輻射光の強度の測定値を表す。チャックテーブル３２を移動させながらウエハ５０にパルスレーザビームを入射させることにより、図５に示したグラフを作成することができる。ウエハ５０の表面に凹凸が存在するとウエハ５０の表面の高さがフォーカス高さからずれるため、表面内の場所によってビームスポットの大きさが変動する。その結果、ウエハ５０の表面上の場所によって輻射光の強度が変化する。測定された輻射光の強度の変化量からウエハ５０の表面の凹凸の状態を特定することができる。例えば、輻射光の強度のばらつきは、ウエハ５０の表面の高さのばらつきに依存する。輻射光の強度の変動の周期は、ウエハ５０の表面の凹凸の面内方向の周期に依存する。 FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the position on the surface of the wafer 50 and the intensity of radiated light. The horizontal axis represents the position on the surface of the wafer 50, and the vertical axis represents the measured value of the intensity of the radiated light. The graph shown in FIG. 5 can be created by making the pulse laser beam incident on the wafer 50 while moving the chuck table 32. If the surface of the wafer 50 has irregularities, the height of the surface of the wafer 50 deviates from the focus height, so that the size of the beam spot varies depending on the position on the surface. As a result, the intensity of the radiated light changes depending on the location on the surface of the wafer 50. The unevenness of the surface of the wafer 50 can be specified from the measured change amount of the intensity of the radiant light. For example, the variation in the intensity of the radiant light depends on the variation in the height of the surface of the wafer 50. The cycle of fluctuations in the intensity of the radiated light depends on the cycle of the unevenness of the surface of the wafer 50 in the in-plane direction.

制御装置２０（図１）は、ウエハ５０の表面の凹凸の大きさ（高さのばらつき）が許容範囲を超えると、その旨をオペレータに通知するメッセージを出力装置２５から出力する。 When the size of the unevenness (height variation) on the surface of the wafer 50 exceeds the allowable range, the controller 20 (FIG. 1) outputs a message from the output device 25 notifying the operator of that fact.

次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、実施例によるウエハ５０の厚さの特定方法について説明する。 Next, a method of identifying the thickness of the wafer 50 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

図５Ａは、チャックテーブル３２、ウエハ５０、及びレーザビーム１８の位置関係を示す模式図である。まず、制御装置２０が移動機構３１を制御することにより、チャックテーブル３２の保持面３３の高さｗをビームウエスト１８Ａの高さ（基準高さ）ｈ０に一致させる。基準高さｈ０は、装置の組み立て後の調整時に制御装置２０に予め設定されている。 FIG. 5A is a schematic diagram showing the positional relationship among the chuck table 32, the wafer 50, and the laser beam 18. First, the controller 20 controls the moving mechanism 31 to match the height w of the holding surface 33 of the chuck table 32 with the height (reference height) h0 of the beam waist 18A. The reference height h0 is preset in the control device 20 at the time of adjustment after the device is assembled.

チャックテーブル３２の保持面３３の高さｗを基準高さｈ０に一致させた後、チャックテーブル３２にウエハ５０を搭載する。この状態で、ウエハ５０の表面はビームウエスト１８Ａよりもウエハ５０の厚さ分だけ上方に位置する。レーザビーム１８をウエハ５０に照射しながら、チャックテーブル３２を徐々に下降させる。チャックテーブル３２の下降中に、光センサ１７（図１）によって輻射光の強度を計測する。 After matching the height w of the holding surface 33 of the chuck table 32 with the reference height h0, the wafer 50 is mounted on the chuck table 32. In this state, the surface of the wafer 50 is located above the beam waist 18A by the thickness of the wafer 50. The chuck table 32 is gradually lowered while irradiating the wafer 50 with the laser beam 18. While the chuck table 32 is descending, the intensity of the radiated light is measured by the optical sensor 17 (FIG. 1).

図５Ｂは、チャックテーブル３２を高さｈ０から下降させたときの輻射光強度の変化の一例を示すグラフである。ウエハ５０の表面におけるパルスエネルギ密度が大きいほど、輻射光の強度は強くなる。チャックテーブル３２が下がり、ウエハ５０の表面がビームウエスト１８Ａに近づくに従って、ビームスポットが小さくなる。すなわち、パルスエネルギ密度が高くなる。このため、輻射光強度が上昇する。ウエハ５０の表面の高さがビームウエスト１８Ａの高さに一致したときに、輻射光強度が最大値を示す。さらにチャックテーブル３２を下降させると、輻射光強度は低下する。 FIG. 5B is a graph showing an example of changes in radiant light intensity when the chuck table 32 is lowered from the height h0. The higher the pulse energy density on the surface of the wafer 50, the higher the intensity of the radiated light. The beam spot becomes smaller as the chuck table 32 is lowered and the surface of the wafer 50 approaches the beam waist 18A. That is, the pulse energy density becomes high. Therefore, the radiant light intensity increases. When the height of the surface of the wafer 50 matches the height of the beam waist 18A, the radiant light intensity shows the maximum value. When the chuck table 32 is further lowered, the radiant light intensity is lowered.

輻射光強度が最大値を示した時点のチャックテーブル３２の保持面３３の高さｗをｈｐで表す。基準高さｈ０と、輻射光強度が最大値を示した時点の保持面３３の高さｈｐとの差がウエハ５０の厚さに相当する。 The height w of the holding surface 33 of the chuck table 32 at the time when the radiant light intensity shows the maximum value is represented by hp. The difference between the reference height h0 and the height hp of the holding surface 33 at the time when the radiant light intensity reaches the maximum value corresponds to the thickness of the wafer 50.

次に、上記実施例の優れた効果について説明する。
上記実施例では、ウエハ５０の位置を特定するために画像を取得するカメラを必要としない。カメラを用いてウエハの位置を特定するためには、カメラをレーザビームの経路からオフセットした位置に配置しなければならない。このカメラの画角内にウエハを移動させるために、レーザビームの経路からカメラまでのオフセットの距離だけ余分にテーブルを移動させなければならない。テーブルを余分に移動させるためのスペースをチャンバ内に確保しなければならないため、装置が大型化する。上記実施例では、ウエハの位置を特定するためにカメラを用いた場合に必要となる上記スペースを確保する必要がないため、装置の大型化を抑制することができる。 Next, the excellent effect of the above embodiment will be described.
In the above embodiments, no camera is required to capture an image to locate the wafer 50. In order to identify the position of the wafer using the camera, the camera must be placed at a position offset from the path of the laser beam. In order to move the wafer within the angle of view of the camera, it is necessary to move the table by an extra distance from the path of the laser beam to the camera. Since the space for moving the table excessively must be secured in the chamber, the size of the apparatus becomes large. In the above-described embodiment, it is not necessary to secure the above-mentioned space required when a camera is used to specify the position of the wafer, so that it is possible to prevent the apparatus from becoming large.

また、上記実施例では、レーザ変位計等の高さセンサを用いることなく、ウエハ５０の厚さ及び表面の凹凸の程度を特定することができる。 Further, in the above-described embodiment, the thickness of the wafer 50 and the degree of surface irregularity can be specified without using a height sensor such as a laser displacement meter.

図５Ｂに示したように、チャックテーブル３２の保持面３３の高さｗを高さｈｐに一致させることにより、ウエハ５０の表面にレーザビーム１８をフォーカスさせることができる。実際のレーザアニールは、ウエハ５０の表面の高さをビームウエスト１８Ａの高さに一致させた状態で行ってもよいし、ビームウエスト１８Ａの高さからややずらした状態で行ってもよい。 As shown in FIG. 5B, by matching the height w of the holding surface 33 of the chuck table 32 with the height hp, the laser beam 18 can be focused on the surface of the wafer 50. The actual laser annealing may be performed in a state in which the height of the surface of the wafer 50 matches the height of the beam waist 18A, or may be performed in a state of being slightly displaced from the height of the beam waist 18A.

ウエハ５０の表面の高さをビームウエスト１８Ａの高からややずらした状態でレーザアニールを行う場合、図５Ｂに示した輻射光強度の最大値からの低下量によって、ウエハ５０の表面の高さのずらし量を決めておくとよい。輻射光強度の最大値から、予め決められた低下量だけ低下した輻射光強度が得られる高さｗにチャックテーブル３２の保持面３３の高さを調整し、この状態でレーザアニールを行うとよい。この条件を満たす保持面３３の高さは、高さｈｐの上下に１つずつ存在するが、予め、高さｈｐの上または下のいずれでレーザアニールを行うかを決めておくとよい。 When laser annealing is performed with the height of the surface of the wafer 50 slightly shifted from the height of the beam waist 18A, the height of the surface of the wafer 50 is reduced by the amount of decrease from the maximum value of the radiant light intensity shown in FIG. 5B. It is good to decide the shift amount. From the maximum value of the radiant light intensity, the height of the holding surface 33 of the chuck table 32 is adjusted to a height w at which the radiant light intensity reduced by a predetermined reduction amount is obtained, and laser annealing may be performed in this state. .. The heights of the holding surfaces 33 satisfying this condition are one above and one below the height hp, but it is preferable to determine in advance whether the laser annealing is performed above or below the height hp.

上記実施例で用いられる光センサ１７によって測定された輻射光の強度は、ウエハ５０の表面温度に依存する。制御装置２０は、レーザアニール中に、光センサ１７によって測定された輻射光の強度に基づいて、アニール中におけるウエハ５０の表面の最高到達温度を、レーザビームの入射位置ごとに算出することができる。このように、光センサ１７は、アニール前のウエハ５０の位置の特定、厚さの特定、凹凸の程度の特定に使用することができるとともに、アニール中には、ウエハ５０の表面の最高到達温度の算出に使用することができる。 The intensity of the radiated light measured by the optical sensor 17 used in the above embodiment depends on the surface temperature of the wafer 50. The controller 20 can calculate the highest temperature reached on the surface of the wafer 50 during the annealing for each incident position of the laser beam based on the intensity of the radiant light measured by the optical sensor 17 during the laser annealing. .. As described above, the optical sensor 17 can be used for specifying the position of the wafer 50 before annealing, specifying the thickness, and specifying the degree of unevenness. Can be used to calculate

次に、上記実施例の種々の変形例について説明する。
上記実施例では、図２Ｂ及び図３Ｂに示したように、ビームスポット４３を通過するウエハ５０の外周線上の点における接線方向と、ウエハ５０の進行方向（ｕ軸方向またはｖ軸方向）とが直交するが、必ずしも両者を直交させる必要はない。例えば、ウエハ５０をｕ軸方向またはｖ軸方向に移動させながら、ｕ軸及びｖ軸に対して斜めの縁がビームスポット４３を通過するようにしてもよい。 Next, various modifications of the above embodiment will be described.
In the above-described embodiment, as shown in FIGS. 2B and 3B, the tangential direction at a point on the outer peripheral line of the wafer 50 passing through the beam spot 43 and the traveling direction (u-axis direction or v-axis direction) of the wafer 50 are They are orthogonal, but they do not necessarily have to be orthogonal. For example, while the wafer 50 is being moved in the u-axis direction or the v-axis direction, an edge oblique to the u-axis and the v-axis may pass through the beam spot 43.

なお、上記実施例のように、ビームスポット４３を通過するウエハ５０の外周線上の点における接線方向と、ウエハ５０の進行方向（ｕ軸方向）とを直交させると、ウエハ５０の移動距離に対して輻射光の強度がほぼ直線的に立ち上がる。これに対し、両者が直交しない場合には、輻射光の強度の立ち上がりが、ウエハ５０の外周線の円周形状に対応して非線形に立ち上がる。輻射光の強度がほぼ直線的に立ち上がる場合には、非線形に立ち上がる場合と比べて、輻射光の強度の立ち上がり時点を精度よく特定することができる。従って、輻射光の強度の立ち上がり時点を精度よく特定するためには、ビームスポット４３を通過するウエハ５０の外周線上の点における接線方向と、ウエハ５０の進行方向（ｕ軸方向またはｖ軸方向）とを直交させることが好ましい。 When the tangential direction at a point on the outer peripheral line of the wafer 50 passing through the beam spot 43 and the advancing direction (u-axis direction) of the wafer 50 are orthogonal to each other as in the above embodiment, the moving distance of the wafer 50 is reduced. As a result, the intensity of radiant light rises almost linearly. On the other hand, when the two are not orthogonal, the rise of the intensity of the radiated light rises non-linearly in accordance with the circumferential shape of the outer peripheral line of the wafer 50. When the intensity of the radiant light rises almost linearly, the time when the intensity of the radiant light rises can be specified more accurately than when it rises nonlinearly. Therefore, in order to accurately specify the rising time of the intensity of the radiated light, the tangential direction at a point on the outer peripheral line of the wafer 50 passing through the beam spot 43 and the traveling direction of the wafer 50 (u-axis direction or v-axis direction). It is preferable that and are orthogonal to each other.

上記実施例では、ウエハ５０の外周線上の２つ点、及びウエハ５０の直径とからウエハ５０の位置を特定した。ウエハ５０の直径が不明である場合には、ウエハ５０の外周線上の３つ点の位置を特定すればよい。ウエハ５０の外周線上の３つの点の位置から、ウエハ５０の位置を特定することができる。 In the above-described embodiment, the position of the wafer 50 is specified based on the two points on the outer peripheral line of the wafer 50 and the diameter of the wafer 50. When the diameter of the wafer 50 is unknown, the positions of three points on the outer peripheral line of the wafer 50 may be specified. The position of the wafer 50 can be specified from the positions of three points on the outer peripheral line of the wafer 50.

ウエハ５０には、通常、ウエハ５０の方位を特定するためのオリエンテーションフラットまたはノッチが形成されている。ウエハ５０の回転方向の姿勢は、ウエハ搬送装置でチャックテーブル３２の上にウエハ５０を搬送した時点で粗く決められている。レーザアニール前に、ウエハ５０の回転方向の姿勢をより高精度に特定する必要がある場合には、オリエンテーションフラットまたはノッチの位置及びその近傍の数か所がレーザスポットを通過するように、チャックテーブル３２を複数回移動させればよい。複数回の移動の各々において測定された輻射光の強度の変化に基づいて、オリエンテーションフラットまたはノッチの位置を特定することができる。 The wafer 50 is usually formed with an orientation flat or notch for specifying the orientation of the wafer 50. The attitude of the wafer 50 in the rotation direction is roughly determined when the wafer 50 is transferred onto the chuck table 32 by the wafer transfer device. If it is necessary to specify the orientation of the wafer 50 in the rotation direction with higher accuracy before laser annealing, the chuck table is set so that the orientation flat or notch position and several points in the vicinity thereof pass through the laser spot. 32 may be moved multiple times. The position of the orientation flat or notch can be specified based on the change in the intensity of the radiated light measured in each of the plurality of movements.

上記実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例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。 Needless to say, the above-described embodiments are merely examples, and the partial replacement or combination of the configurations shown in the different embodiments is possible. The same effects of the same configurations of a plurality of embodiments will not be sequentially described for each embodiment. Furthermore, the invention is not limited to the embodiments described above. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

１０レーザ光源
１１均一化光学系
１２ダイクロイックミラー
１３レンズ
１４全反射ミラー
１５光学フィルタ
１６レンズ
１７光センサ
１８レーザビーム
２０制御装置
２５出力装置
２６入力装置
３０チャンバ
３１移動機構
３２チャックテーブル
３３保持面
４０輻射光
４３ビームスポット
５０ウエハ
５５ウエハ中心点をｕ軸方向に伸ばした仮想直線
５６ウエハ中心点をｖ軸方向に伸ばした仮想直線 10 laser light source 11 homogenizing optical system 12 dichroic mirror 13 lens 14 total reflection mirror 15 optical filter 16 lens 17 optical sensor 18 laser beam 20 controller 25 output device 26 input device 30 chamber 31 moving mechanism 32 chuck table 33 holding surface 40 radiation Light 43 Beam spot 50 Wafer 55 Virtual straight line extending the wafer center point in the u-axis direction 56 Virtual straight line extending the wafer center point in the v-axis direction

Claims

テーブルの保持面に保持されたウエハからの輻射光の強度を測定する光センサと、
前記テーブルを前記保持面に平行な方向に移動させながら前記ウエハにレーザビームを入射させ、前記テーブルの位置と前記光センサによる測定値とに基づいて、前記テーブルに対する前記ウエハの位置を特定する制御装置と
を有するウエハ位置計測装置。 An optical sensor for measuring the intensity of radiated light from the wafer held on the holding surface of the table,
Control for causing a laser beam to be incident on the wafer while moving the table in a direction parallel to the holding surface, and for specifying the position of the wafer with respect to the table based on the position of the table and the measurement value of the optical sensor. And a wafer position measuring device having the device.

前記制御装置は、前記ウエハの縁がレーザビームの入射位置を通り過ぎるように前記テーブルを移動させ、前記光センサで測定された輻射光の強度の変化に基づいて前記ウエハの位置を特定する請求項１に記載のウエハ位置計測装置。 The control device moves the table so that an edge of the wafer passes an incident position of a laser beam, and specifies the position of the wafer based on a change in intensity of radiated light measured by the optical sensor. 1. The wafer position measuring device described in 1.

前記制御装置は、前記テーブルの移動中に前記光センサで測定された輻射光の強度の変動に基づいて、前記テーブルに対する前記ウエハの表面の高さの変動を求める請求項１または２に記載のウエハ位置計測装置。 3. The controller according to claim 1, wherein the control device obtains a variation in the height of the surface of the wafer with respect to the table based on a variation in the intensity of the radiant light measured by the optical sensor while the table is moving. Wafer position measuring device.

前記制御装置は、前記テーブルを昇降させながら前記ウエハにレーザビームを入射させて前記光センサから輻射光の強度を取得し、輻射光の強度の変化に基づいて前記ウエハの厚さを特定する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウエハ位置計測装置。 The control device causes a laser beam to be incident on the wafer while moving up and down the table to acquire the intensity of the radiated light from the optical sensor, and specifies the thickness of the wafer based on a change in the intensity of the radiated light. Item 5. The wafer position measuring device according to any one of items 1 to 3.

テーブルの保持面にウエハを保持させ、前記テーブルを前記保持面に平行な方向に移動させながら、前記テーブル及び前記ウエハにレーザビームを入射させ、前記ウエハからの輻射光の強度を測定し、
前記テーブルの位置と、前記テーブル及び前記ウエハからの輻射光の強度の測定値とに基づいて、前記テーブルに対する前記ウエハの位置を特定するウエハ位置計測方法。 A wafer is held on a holding surface of a table, a laser beam is incident on the table and the wafer while moving the table in a direction parallel to the holding surface, and the intensity of radiated light from the wafer is measured,
A wafer position measuring method for specifying the position of the wafer with respect to the table based on the position of the table and the measured value of the intensity of radiated light from the table and the wafer.

前記ウエハの縁がレーザビームの入射位置を通り過ぎるときの輻射光の強度の変化に基づいて前記ウエハの位置を特定する請求項５に記載のウエハ位置計測方法。 The wafer position measuring method according to claim 5, wherein the position of the wafer is specified based on a change in the intensity of the radiated light when the edge of the wafer passes through the incident position of the laser beam.

前記テーブルの移動中に測定された前記ウエハからの輻射光の強度の変動に基づいて、前記テーブルに対する前記ウエハの表面の高さの変動を求める請求項５または６に記載のウエハ位置計測方法。 7. The wafer position measuring method according to claim 5, wherein the fluctuation of the height of the surface of the wafer with respect to the table is obtained based on the fluctuation of the intensity of the radiated light from the wafer measured while the table is moving.

前記テーブルを昇降させなが、前記ウエハにレーザビームを入射させて前記ウエハからの輻射光の強度を測定し、輻射光の強度の変化に基づいて前記ウエハの厚さを特定する請求項５乃至７のいずれか１項に記載のウエハ位置計測方法。 6. The thickness of the wafer is specified based on the change in the intensity of the radiated light by injecting a laser beam onto the wafer to measure the intensity of the radiated light without moving the table up and down. 7. The wafer position measuring method according to any one of 7 above.