JPH09260261A

JPH09260261A - リソグラフィー装置

Info

Publication number: JPH09260261A
Application number: JP8072598A
Authority: JP
Inventors: Shinji Mizutani; 真士水谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】異常が発生したときその過程や原因を知るこ
とができ、また異常状態からの回復を自動的に行うこと
のできるリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】監視用のテレビカメラ等の撮像手段７
１，７３，７５，７７を監視すべき工程の必要個所に配
置し、各撮像手段からの画像信号を画像処理装置８１に
よって画像処理することで異常を検知する。主制御装置
８７は、画像処理装置から異常発生の信号と分析結果等
を受け、ウエハリジェクション装置４３を用いて可能な
限り自動回復を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路や
液晶表示装置の製造に用いられるリソグラフィ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路や液晶表示装置の製造工
程にはリソグラフィ装置が用いられる。リソグラフィ装
置は、ウエハやガラスプレート等の基板（以下、ウエハ
という）にフォトレジストを塗布するレジストコータ、
レジストを塗布された感光基板にフォトマスクやレチク
ル（以下、レチクルという）のパターンを露光転写する
投影露光装置、露光されたフォトレジストを現像する現
像装置、各装置間に基板を自動搬送するウエハ搬送装置
等からなる。

【０００３】リソグラフィ装置は、レジストコータ、投
影露光装置及び現像装置をインライン配置し、ウエハ搬
送装置によって各装置間でウエハを自動搬送しながら処
理を連続して行う場合と、各装置を別個に配置しウエハ
へのフォトレジストの塗布、ウエハへのレチクルパター
ンの転写、露光済みウエハの現像の各工程をそれぞれバ
ッチで処理する場合とがある。バッチ処理の場合におい
ても、各装置内でのウエハの取り扱いは自動化された装
置を用いて人手を介することなく行われる。例えば投影
露光装置では、フォトレジストが塗布されたウエハが所
定枚数収納されたウエハカセットを装置内にセットし、
ウエハカセットからウエハの取り出し、投影露光装置へ
のウエハの装着及び露光済みウエハのウエハカセットへ
の収納はウエハ自動搬送装置を用いて行われる。

【０００４】従来、フォトリソグラフィ装置内での工程
監視、特にウエハの装着工程や搬送工程の異常検出は、
ウエハを真空吸着するウエハローダやウエハ搬送装置の
真空排気系に圧力センサを設け、あるいは移動部材に位
置センサを設け、それらのセンサの出力信号によって設
定されるステイタスを各工程のシーケンス管理の中で監
視することによって行われていた。たとえば、ウエハの
搬送シーケンス実行中にウエハ搬送アームのウエハを真
空吸着する排気系の圧力を検出し、その圧力が予め定め
られた値より高いときは、ウエハがウエハ搬送アームに
うまく装着されていない可能性があるということで異常
検知をする。また、あるシーケンスの実行開始ののち、
決められた時間内に所定の位置まで移動しているべき移
動部材が、その時間になっても所定の位置に到着したこ
とを示すステイタス信号が発せられていないときは、そ
のシーケンス実行中に何らかの異常が生じたものとして
続く処理を中止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】従来の異常検出方法
は、移動部材の位置等の誤りや真空排気系の圧力の異常
など装置の状態の異常を検出するのみであり、その異常
が発生した過程や原因までを知ることはできない。した
がって、装置は異常が発生した位置及び異常状態を単に
告知するのみであり、異常の回復に当たってはオペレー
タが装置の現状を確認して手動操作で異常状態を排除す
ることが必要になる。そのため、オペレータによる手動
操作が行われるまでは装置は停止したままになり作業効
率が著しく低下する。また、異常が発生したことは分か
ってもその原因を知ることができないため、異常の原因
を根本的に除去することができず、同じ原因によって再
び異常が生じる可能性が残る。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、異常が発生したときその過
程や原因を知ることができ、また異常状態からの回復を
自動的に行うことのできるリソグラフィ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、監視
用のテレビカメラ等の撮像手段を監視すべき工程の全体
もしくは必要個所に１つ以上配置し、各撮像手段からの
画像信号を画像処理装置によって画像処理することで前
記目的を達成する。画像処理装置は異常発生時に、異常
箇所の特定と異常の程度の分析、すなわちその異常が自
動回復可能であるか否かの判定を行う。工程の管理を行
う主制御装置は、画像処理装置から異常発生の信号と自
動回復に関する判定信号を受け、可能な限り自動回復を
試みる。自動回復機能は、監視対象の処理工程とは独立
な処理系、すなわち回復専用の処理系を持つことによ
り、様々な状況に対しより柔軟に対処することが可能と
なる。

【０００８】すなわち、本発明によるリソグラフィ装置
は、装置内の所定の工程部分を監視する撮像手段と、撮
像手段の出力を用いて工程の異常を検出する異常検出手
段と、異常の回復を行う異常回復手段と、工程を管理す
る管理手段とを備え、管理手段は異常検出手段が工程の
異常を検出したとき異常回復手段によって異常回復を行
うことを特徴とする。異常検出手段は画像処理手段を含
む。

【０００９】撮像手段によって撮像された画像を表示す
るモニター手段を備えると、工程の進行状況、異常が生
じた場合にはその状態、異常回復動作の進行状態、異常
回復が適切に行われたかどうかの確認を容易に行うこと
ができる。また、撮像手段によって出力される画像信号
を記憶する記憶手段を備えると、異常状態発生時の画像
信号を再生することで異常の原因解明を行い、装置ユニ
ットの配置、構造あるいはシーケンスの改善に役立てる
ことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、リソグラフィ装置の一部
を構成する投影露光装置へのウエハ搬送機構に本発明を
適用した例を示す。投影露光装置１０は、照明系１１、
レチクル１３、投影光学系１５、ウエハステージ１７を
含み、照明系１１で均一に照明されたレチクル１３のパ
ターンを投影光学系１５によってウエハステージ１７上
に載置されたウエハＷの所定領域に転写する。フォトレ
ジストを塗布されたウエハＷはウエハカセット２１内の
棚に１枚ずつ収納されている。カセット２１から取り出
されたウエハＷは、第１のウエハ搬送装置３０によって
プリアライメント装置５０に搬送され、プリアライメン
ト装置５０によってウエハのオリエンテーションフラッ
トが所定の方向になるようにプリアライメントされた
後、第２のウエハ搬送装置６０によって投影露光装置１
０のウエハステージ１７上に載置される。

【００１１】ウエハカセット２１内のウエハは、ウエハ
取り出し装置２３の可動アーム２５によって１枚ずつカ
セット２１の棚から取り出される。アーム２５は上下方
向（Ｚ方向）に可動であるとともに、カセット２１の入
口と奥を結ぶ方向（Ｘ方向）に進退自在であり、アーム
２５を伸ばしてカセット２１内の１枚のウエハの下方空
間に挿入し、次にアーム２５をわずかに上昇させてアー
ム２５上にウエハを載せ、続いてアーム２５をＸ方向に
後退させてカセット２１から引き出すことによりカセッ
ト２１からウエハＷを取り出す。

【００１２】ウエハカセット２１から取り出されたウエ
ハＷは、下方に待機している第１のウエハ搬送装置３０
の搬送台３１の一対のアーム３３ａ，３３ｂ上に載置さ
れる。第１のウエハ搬送装置３０の搬送台３１のアーム
３３ａ，３３ｂには真空排気装置（図示せず）に接続さ
れた吸引孔３５ａ，３５ｂが設けられており、この吸引
孔３５ａ，３５によってウエハＷを吸着保持する。搬送
台３１は駆動モータ３８によって回転駆動されるリード
ネジ３７によって、ウエハカセット２１の位置からプリ
アライメント装置５０の方向（Ｙ方向）に駆動される。
そして、搬送台３１がプリアライメント装置５０の位置
に達すると、アーム３３ａ，３３ｂの吸引孔３５ａ，３
５ｂによるウエハＷの真空吸引を解除し、昇降手段３９
によってウエハ搬送装置３０を全体に下降させること
で、アーム３３ａ，３３ｂ上のウエハＷをプリアライメ
ント装置５０の回転テーブル５１上に載置する。

【００１３】回転テーブル５１は表面に真空排気装置に
接続された吸引孔を有し、第１のウエハ搬送装置３０の
搬送台３１から渡されたウエハを吸着して保持する。プ
リアライメント装置５０は、例えば特開昭６３−２８０
４３５号公報に記載されているように、回転テーブル５
１上に載置されたウエハを挟んで上下に配置された照明
光源及びＣＣＤリニアセンサ（図示せず）を備える。照
明光源を回転テーブル５１の回転に同期してパルス発光
させてウエハ周縁部の像をＣＣＤリニアセンサで検出す
ることでウエハ全体の外周形状を検出し、ウエハのオリ
エンテーションフラットがＹ方向に平行になる位置で回
転テーブル５１を停止させる。

【００１４】ウエハのプリアライメントが終了すると、
回転テーブル５１によるウエハの真空吸着が解除され、
回転テーブル５１上のウエハは第２のウエハ搬送装置６
０の搬送台６１のアーム６３ａ，６３ｂ上に載置され
る。搬送台６１の一対のアーム６３ａ，６３ｂは真空排
気装置（図示せず）によって真空排気される吸引孔６５
ａ，６５ｂを有し、アーム６３ａ，６３ｂ上に載置され
たウエハを吸着保持する。搬送台６１は駆動モータ６８
によって回転駆動されるリードネジ６７によってＹ方向
に移動し、ウエハ受け渡し位置に移動している投影露光
装置１０のウエハステージ１７上に到達した後、アーム
６３，６３ｂの吸引孔６５ａ，６５ｂによるウエハの真
空吸着を解除し、昇降手段６９によって第２のウエハ搬
送装置６０を全体にわずかに下降させることによってア
ーム６３ａ，６３ｂ上のウエハをウエハステージ１７上
に載置する。ウエハＷが載置されたウエハステージ１７
は、投影光学系１５の下方位置に移動され、所定のアラ
イメントを行った後、レチクル１３の像が露光される。

【００１５】ウエハカセット２１から投影露光装置１０
のウエハステージ１７に到るウエハ搬送経路の上方には
ＴＶカメラ等の撮像装置７１，７３，７５，７７が配置
され、ウエハＷの搬送状態を逐次監視している。各撮像
装置７１，７３，７５，７７の画像出力は画像処理装置
８１に供給される。また、各撮像装置の画像出力は、オ
ペレータが装置内の状況を観察できるようにモニター８
３に表示するとともに、ビデオレコーダ等の画像記憶装
置８５に記憶される。画像処理装置８１は逐次、入力画
像の解析を行い、工程進行状況の把握及び誤り検出を行
う。

【００１６】このようにして、動作異常が発生した場合
に異常箇所の特定と異常程度の解析を画像処理装置８１
にて行い、その結果を主制御装置８７に出力する。画像
処理装置８１から信号を受けた主制御装置８７は、自動
回復が可能な場合は異常回復動作を行い、自動回復が不
可能な場合には装置を停止させる。異常回復動作は、例
えばウエハリジェクション装置４３によって行われる。
ウエハリジェクション装置４３は、Ｚ方向に移動自在及
びＸ方向に進退自在のリジェクションアーム４１を備
え、第１の搬送装置３０の搬送台３１で搬送されてくる
ウエハＷをリジェクションアーム４１で取り上げ、対面
に位置するウエハ回収箱４５の空いている棚に収納す
る。画像記憶装置８５に記憶した異常発生時前後の画像
は、異常発生原因の解析に用いることができる。

【００１７】図２は、図１のウエハ搬送機構を上方から
見た図である。図中、破線で囲んだ矩形領域Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄは、各々撮像装置７１，７３，７５，７７の撮像
視野を表す。すなわち、撮像装置７１は、ウエハカセッ
ト２１に収納されたウエハがウエハ取り出し装置２３の
可動アーム２５によってカセット２１から取り出され、
第１のウエハ搬送装置３０に受け渡される工程を監視す
る。撮像装置７３は第１のウエハ搬送装置３０によるウ
エハの搬送工程の一部を監視し、撮像装置７５は第１の
ウエハ搬送装置３０によるウエハの搬送工程の一部ある
いはウエハリジェクション装置４３によるウエハの回収
作業を監視する。また撮像装置７７は、第１のウエハ搬
送装置３０からプリアライメント装置５０へのウエハの
受け渡し工程、プリアライメント工程、及びプリアライ
メント装置５０から第２のウエハ搬送装置６０へのウエ
ハの受け渡し工程を監視する。ただし、図１，２に示し
たようにウエハの搬送経路を最初から最後まで全て監視
する必要はなく、異常監視上重要性の低い箇所、例えば
視野Ｂでの監視を省略することもできる。その場合に
は、撮像装置７３が不必要となる。

【００１８】画像処理装置８１による異常検出は、例え
ば各装置の動作をモデル化して記憶しておき、逐次その
モデルと実際の動作を比較して誤りを検出する方法で行
うことができる。例えば、撮像装置７１が監視している
視野ＡにおけるウエハＷの運動は、ウエハ取り出し装置
２３の可動アーム２５によるＸ方向の直線運動と第１の
ウエハ搬送装置３０によるＹ方向の直線運動の組み合わ
せである。したがって、ウエハ取り出し装置２３と第１
のウエハ搬送装置３０が設計通り作動しているとき、視
野Ａ内のウエハＷは、ウエハの輪郭が図３に破線で示す
２本の曲線９１，９２に接するようにしてその２本の曲
線９１，９２で挟まれた帯状領域９０内を移動すること
になる。ところが、ウエハ取り出し装置２３に支障があ
ってウエハカセット２１からウエハがうまく取り出せな
かった場合、あるいはウエハ取り出し装置２３の可動ア
ーム２５から搬送台３１へのウエハの受け渡し位置がず
れて搬送台３１のアーム３３ａ，３３ｂにウエハが正常
に載置されなかった場合には、ウエハの移動経路は図３
に示した帯状領域９０からはみ出すことになる。ウエハ
が第１の搬送装置の搬送台３１に適切に載置されていな
いと、ウエハをうまく搬送できなかったり、たとえ搬送
できたとしても搬送したウエハをプリアライメント装置
５０の回転テーブル５１上に正常に載置することができ
ないといった異常事態が生じる。

【００１９】そこで本発明では、正常に受け渡され、正
常に搬送されているウエハＷであれば通過することはな
いが、カセット２１からのウエハの取り出し動作に失敗
した場合、あるいは搬送台３１へのウエハ載置に際して
後続の工程に支障を生じるような位置ずれを生じた場合
にのみウエハＷが通過する視野Ａ内の領域をウエハの運
動禁止領域９４，９５として予め求め、それを画像処理
装置８１内に記憶しておく。画像処理装置８１は、撮像
装置７１の出力する信号を画像処理して視野Ａ内でのウ
エハの位置を逐次求め、ウエハＷが運動禁止領域９４，
９５を通過していないかどうかを判定する。ウエハＷが
視野Ａ内の運動禁止領域９４，９５を通過していなけれ
ば、ウエハの取り扱いが正常に行われていることを示す
ステイタス信号を主制御装置８７に送る。

【００２０】画像処理装置８１での画像処理の結果、例
えば図４に示すように、ウエハＷが運動禁止領域９５に
食い込んで移動していることが判明したような場合、画
像処理装置８１は主制御装置８７に異常発生の信号を送
るとともに、その異常の程度を判定して判定結果を主制
御装置８７に送る。

【００２１】例えば、画像処理装置８１によって、ウエ
ハの位置ずれの程度が第１の搬送装置３０への受け渡し
には支障がない範囲であると判定された場合、画像処理
装置８１は主制御装置８７に自動回復が可能であること
を示す信号を送る。自動回復可能の信号を受けた主制御
装置８７は、第１のウエハ搬送装置３０に指令してウエ
ハをウエハリジェクション装置４３の前方位置まで搬送
させたのち停止させ、次いでウエハリジェクション装置
４３に指令してリジェクションアーム４１で搬送台３１
上のウエハを取り上げ、ウエハ回収箱４５の空いている
棚に収納することで異常回復動作を行う。一方、ウエハ
の位置ずれの程度が著しく第１の搬送装置３０の搬送ア
ーム３３ａ，３３ｂに安定に載置することが困難である
と判定された場合、画像処理装置８１は主制御装置８７
に自動回復が不可能であることを示す信号を送る。主制
御装置８７は、自動回復不可能の信号を受けると、直ち
にウエハ取り出し装置２３及び第１の搬送装置３０の運
転を停止させるとともに警報を発し、オペレータが手動
で異常回復を行うのを待つ。自動回復が可能であるか否
かの判定基準は、予め画像処理装置８１に設定されてい
る。

【００２２】ウエハ回収箱４５に回収されたウエハは、
オペレータによって回収され、再びウエハカセット２１
に挿入されてリソグラフィ工程に投入される。装置の運
転状況あるいは装置が自動的に異常回復を行っている状
況は、いつでもモニター８３で監視することができる。
また、手動で異常回復を行わなければならない場合で
も、オペレータはモニター８３によって大まかな状況を
把握できるので迅速に異常回復を行うことができる。そ
して、異常が生じた経過はビデオ装置等の画像記憶装置
８５に記憶されているので、それを再生して解析するこ
とで異常発生の原因解明に役立てることができ、その結
果をもとに装置の調整あるいは改修を行って再び同じ原
因で異常が生じることがないようにすることができる。

【００２３】ここでは、撮像装置７１の視野Ａ中での装
置動作のモデル化についてのみ説明したが、他の撮像装
置７３，７５，７７の視野Ｂ，Ｃ，Ｄにおいても同様に
モデル化を行い、画像処理装置８１は各視野に設定され
たモデルをもとに異常検出を行う。

【００２４】上の例では、画像処理装置８１による異常
検出にあたって、ウエハの運動領域によって装置の動作
をモデル化する例について説明したが、ウエハの運動領
域によるモデルに作業シーケンスのタイミングを利用し
たモデルを加えることもできる。

【００２５】図５はその一例を説明するもので、この例
では図１に示した撮像装置７１，７５，７７を使用し、
図２に図示した視野Ｂを監視する撮像装置７３を省略し
ている。図５（ａ）は撮像装置７１による撮像視野Ａを
示し、図５（ｂ）は撮像装置７５による撮像視野Ｃを示
す。撮像装置７１の視野領域Ａ中には、図３で説明した
ウエハの運動禁止領域９４，９５とともにタイミング検
出ライン９７を設定し、撮像装置７５の視野領域Ｃ中に
はウエハの運動禁止領域１０１，１０３とともにタイミ
ング検出ライン１０５を設定する。

【００２６】画像処理装置８１は、ウエハの先端部分が
タイミング検出ライン９７あるいは１０５を通過したと
き主制御装置８７にウエハ通過信号を送る。ウエハ取り
出し装置２３、第１のウエハ搬送装置３０、第２のウエ
ハ搬送装置６０等は主制御装置８７によって各々シーケ
ンス制御されており、ウエハの搬送が正常に行われてい
る場合、装置中の各位置をウエハが通過する時刻はほぼ
決まっている。換言すると、装置中のある位置でウエハ
の通過時刻を監視し、予定時刻になってもウエハがその
位置を通過しないときは何らかの異常が発生したことが
想定されるので、この例ではこのことを異常検出に利用
する。

【００２７】図５の例では、ウエハが第１のウエハ搬送
装置３０によってタイミング検出ライン９７と１０５の
間を移動するのに要する時間Δｔを予め求め、主制御装
置８７に記憶しておく。画像処理装置８１から時刻ｔ₁
にウエハがタイミング検出ライン９７を通過した信号が
送られると、主制御装置８７は時刻ｔ₂＝ｔ₁＋Δｔ
に、画像処理装置８１からウエハがタイミング検出ライ
ン１０５を通過したことを示す信号が送られているかど
うかをチェックし、ウエハ通過信号が送られていないと
きは異常と判定する。この時刻ｔ₂は、ある許容時間幅
を持たせたものであってもよい。

【００２８】このように作業シーケンスのタイミングを
利用したモデルを用いると、撮像装置で監視を行ってい
ないウエハ搬送経路での異常チェックを行うことができ
る。この作業シーケンスのタイミングを用いた異常判定
は、ウエハの運動領域を用いる異常判定と併用すること
ができる。

【００２９】本発明は、リソグラフィー装置を構成する
投影露光装置内のウエハ搬送機構だけでなく、レジスト
コータや現像装置内の異常検出、あるいはレジストコー
タから投影露光装置へのウエハの受け渡し、投影露光装
置から現像装置へのウエハの受け渡し等、他のユニット
に対しても適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によると、リソグラフィ装置内の
各工程での動作異常による本体停止が軽減され、製造コ
ストを下げることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】投影露光装置へのウエハ搬送機構に本発明を適
用した例を示す概略図。

【図２】図１の上面図。

【図３】視野Ａにおける装置動作のモデル化の例を示す
図。

【図４】視野中を移動するウエハの説明図。

【図５】装置動作のモデル化の他の例を説明する図。

【符号の説明】

Ｗ…ウエハ、１０…投影露光装置、１１…照明系、１３
…レチクル、１５…投影光学系、１７…ウエハステー
ジ、２１…ウエハカセット、２３…ウエハ取り出し装
置、２５…可動アーム、３０…第１のウエハ搬送装置、
３１…搬送台、３３ａ，３３ｂ…アーム、３５ａ，３５
ｂ…吸引孔、３７…リードネジ、３８…駆動モータ、３
９…昇降手段、４１…リジェクションアーム、４３…ウ
エハリジェクション装置、４５…ウエハ回収箱、５０…
プリアライメント装置、５１…回転テーブル、６０…第
２のウエハ搬送装置、６１…搬送台、６３ａ，６３ｂ…
アーム、６５ａ，６５ｂ…吸引孔、６７…リードネジ、
６８…駆動モータ、６９…昇降手段、７１，７３，７
５，７７…撮像装置、８１…画像処理装置、８３…モニ
ター、８５…画像記憶装置、８７…主制御装置、９４，
９５…ウエハの運動禁止領域、９７…タイミング検出ラ
イン、１０１，１０３…ウエハの運動禁止領域、１０５
…タイミング検出ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置内の所定の工程部分を監視する撮像
手段と、前記撮像手段の出力を用いて工程の異常を検出
する異常検出手段と、異常の回復を行う異常回復手段
と、工程を管理する管理手段とを備え、前記管理手段は
前記異常検出手段が工程の異常を検出したとき前記異常
回復手段によって異常回復を行うことを特徴とするリソ
グラフィー装置。
【請求項２】前記異常検出手段は画像処理手段を含む
ことを特徴とする請求項１記載のリソグラフィー装置。
【請求項３】前記回復手段は前記工程から独立した処
理系統を有することを特徴とする請求項１又は２記載の
リソグラフィー装置。
【請求項４】前記撮像手段によって撮像された画像を
表示するモニタ手段を備えることを特徴とする請求項
１、２又は３記載のリソグラフィー装置。
【請求項５】前記撮像手段によって出力される画像信
号を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項記載のリソグラフィー装置。