JPH10256350A - 半導体製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、半導体ウエハ表面の薄膜やレジスト
の凹凸及びレジストむらの影響を受けずに精度高くアラ
イメントマーク位置を検出する。 【解決手段】半導体ウエハ１に形成されたアライメント
マークを各ＣＣＤカメラ９、１０により撮像し、この画
像信号に対して自己相関演算処理部１１１によりアライ
メントマーク幅をパラメータとする自己相関演算を行
い、この演算処理結果の信号波形からマーク位置座標演
算処理部１１２によりアライメントマークの位置座標を
求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体としての
半導体ウエハに対してレジスト塗布や露光、現像、洗浄
処理等を行って半導体を製造する場合において、半導体
ウエハ上に形成されたアライメントマークによる位置決
めの動作やそのときの自動焦点合わせ、半導体ウエハを
スピン処理するときの位置決めの動作、半導体ウエハの
搬送動作を行う半導体製造方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程では、その露光工程にお
いて半導体ウエハ又マスク上に形成された位置合わせ用
のマーク（以下、アライメントマークと称する）を検出
し、このアライメントマーク位置に基づいて半導体ウエ
ハ又マスクをアライメントすることが行われる。

【０００３】このようなアライメントにおけるアライメ
ントマークの検出方法としては、例えば次のような技術
がある。

【０００４】第１に、『日経マイクロデバイス』1990年
11月号，Ｐ112 〜Ｐ113 に記載されている技術は、半導
体ウエハ上に描かれた回折格子状のアライメントマーク
にレーザ光を照射しながら半導体ウエハを載置するステ
ージを走査し、アライメントマークからの回折光をディ
テクタにより受光し、このディテクタにより光電変換さ
れた信号をＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換してデ
ィジタル信号として波形メモリに格納する。そして、こ
の波形メモリに格納されたディジタル信号を波形処理プ
ロセッサによって処理してアライメントマークの位置を
検出する方法である。

【０００５】第２に、特開昭６３−２７４８０２号公報
に記載されている技術は、投影露光装置のステージ上に
セットされた半導体ウエハに対して少なくとも３波長の
光、又はこれら光を含む光で照射し、半導体ウエハ上に
描かれているアライメントマークからの反射光を分光
し、この分光された３波長の反射光の光学的光路長を変
え、これら波長の反射光を同一面上に結像させてアライ
メントマークの位置を検出する方法である。

【０００６】しかしながら、第１の技術では、半導体ウ
エハ表面には、多層薄膜やレジストが形成されているの
で、凹凸やレジストむらなどがある。

【０００７】このため、半導体ウエハの照明に単波長光
を使用する方法では、入射した光が半導体ウエハ表面の
薄膜やレジスト内で多重干渉を起こしてしまい、薄膜や
レジストの凹凸及びレジストむらの影響を受けてアライ
メントマーク位置検出の精度が著しく低下する。

【０００８】第２の技術では、薄膜やレジストの凹凸及
びレジストむらの影響を受ける問題はないが、照明系及
び光学系が複雑で大掛かりな構成となり、その調整及び
制御が困難である。

【０００９】一方、他のアライメントマークの検出方法
としては、例えば次のような技術がある。すなわち、第
３に、特開平２−１２２５１７号公報に記載されている
技術は、半導体ウエハ上においてアライメントマークに
対して所定の間隔をおいて補助マークを形成し、この補
助マークに対して光又は粒子線を走査して半導体ウエハ
の大局的な位置を検出するプリアライメントを行い、こ
の検出結果に基づいてアライメントマークに対して光、
又は粒子線を走査して半導体ウエハの位置ずれを検出す
る方法である。

【００１０】第４に、特公昭６３−３５０９４号公報に
記載されている技術は、半導体ウエハ上のアライメント
マーク（微小マーク）に対して予め定められた相対位置
関係にあり、かつアライメントマークよりも大きな領域
にわたる範囲にパイロットマークを形成し、先ずこのパ
イロットマークに対して電子ビームを走査してその位置
を検出し、次にこの位置検出結果と上記相対位置関係に
従ってアライメントマークに対して電子ビームを走査し
てこのアライメントマーク位置を検出する方法である。

【００１１】第５の技術は、光によりパターンを露光す
る縮小投影露光装置（ステッパ露光）において、ＣＣＤ
（固体撮像素子）カメラを用いたテレビジョン画像（Ｔ
Ｖ画像）によりプリアライメントマークを検出し、この
検出情報に従ってＣＣＤカメラをアライメントマーク位
置に移動してそのＴＶ画像によりファインアライメント
を行う方法である。

【００１２】第６の技術は、図３９に示す光を用いたウ
エハアライメント装置を参照して説明する。

【００１３】半導体ウエハ１に対する処理を行う真空チ
ャンバ２の内部には、θステージ３が配置され、このθ
ステージ３上に半導体ウエハ１を保持するホルダ４が設
けられている。又、真空チャンバ２の上部には、アライ
メント用の窓５が形成されている。

【００１４】真空チャンバ２の外部には、ＸＹＺステー
ジ及びリニアスケール（以下、ＸＹＺステージと省略す
る）６が設けられ、このＸＹＺステージ６の先端部に２
つのカメラ検出系７、８が取り付けられている。

【００１５】これらカメラ検出系７、８には、各ＣＣＤ
カメラ９、１０が取り付けられるとともに各光ファイバ
ー１１、１２を介して光源であるランプハウスが接続さ
れている。

【００１６】このような構成であれば、図４０に示すア
ライメントフローチャートに従って、ステップ＃１にお
いてＸＹＺステージ６を駆動して２つのカメラ検出系
７、８を半導体ウエハ１における各アライメントマーク
位置の設計値の上方に移動する。

【００１７】次にステップ＃２において図４１に示すよ
うに２台のＣＣＤカメラ９、１０により低倍率で各アラ
イメントマーク１３、１４の画像を取り込み、次のステ
ップ＃３において各画像データから各アライメントマー
ク１３、１４の位置座標を測定する。

【００１８】次にステップ＃４において各アライメント
マーク１３、１４の測定結果に基づき、再びＸＹＺステ
ージ６を駆動して２つのカメラ検出系７、８をマーク位
置の上方に移動し、次のステップ＃５において図４１に
示すように２台のＣＣＤカメラ９、１０により高倍率で
マーク１５の画像を取り込み、次のステップ＃６におい
てその画像データからマーク１５の位置座標を測定す
る。

【００１９】そして、次のステップ＃７においてマーク
１５の位置座標から半導体ウエハ１の位置ずれ量を求
め、半導体ウエハ１をアライメントする。

【００２０】しかしながら、第３及び第４の技術では、
いずれもプリアライメント用のマークが必要であり、さ
らにプリアライメントマークを走査した後にファインア
ライメントマークを走査して位置検出を行うので、アラ
イメント処理に時間がかかる。

【００２１】又、プリアライメントマークを検出すると
きには、電子ビームを広い範囲に走査しなければなら
ず、そのときの散乱電子により半導体ウエハ１上の他の
パターンに影響を及ぼす虞がある。

【００２２】第５の技術では、上記第３及び第４の技術
と同様にプリアライメントマークが必要であり、そのう
えプリアライメントマークの検出機構とファインアライ
メントマークの検出機構とが別機構となり、その構造及
び制御が複雑となる。

【００２３】さらに、プリアライメント後にファインア
ライメントを行うので、アライメント処理に時間がかか
る。

【００２４】第６の技術では、２つのカメラ検出系７、
８に低倍率と高倍率との切換え機構が必要であり、その
うえ低倍率で概略の各アライメントマーク１３、１４の
位置を検出し、この後に高倍率に切り換えてマーク１５
の正確な位置座標を求めるので、これもアライメント処
理に時間がかかる。

【００２５】一方、半導体ウエハのアライメントを行う
場合には、アライメントマークを検出するときにアライ
メントマークに対して自動的に焦点を合わせることが行
われている。

【００２６】この自動焦点合わせ方法としては、マーク
検出系とは別に焦点位置検出系を設けたものがあり、空
圧式と光学式とがある。

【００２７】このうち空圧式は、例えば図４２に示すよ
うにエアーマイクロメータ１６を利用したものである。
ステージ１７上には半導体ウエハ１が載置されている。
このステージ１７の下部には、軸１８が接続され、この
軸１８に対してテコ１９、送りねじ２０等を介してパル
スモータ２１が連結されている。

【００２８】又、軸１８に沿って圧電素子２２が設けら
れ、かつステージ１７の下方に微小変位計２３が設けら
れている。

【００２９】ステージ１７の上方には、投影レンズ２４
が配置され、この投影レンズ２４の下部にエアーマイク
ロメータ１６が設けられている。

【００３０】このような構成であれば、投影レンズ２４
の周囲から空気を噴出して半導体ウエハ１に当てると、
投影レンズ２４と半導体ウエハ１との距離変動が供給側
空気室の空気圧変動として捕らえられるので、この圧力
差を投影レンズ２４の位置制御に用いる。

【００３１】光学式は、図４３に示すように光源２５か
ら放射された光（レーザ光）を光学レンズ２６、送光ス
リット２７を通し、投影レンズ２８によりスリット像を
半導体ウエハ１上に投影する。この半導体ウエハ１から
の反射光を一対の光学系である光学レンズ２９、振動ミ
ラー３０を介して受光スリット３１上に再結像し、これ
を受光素子３２で検出して焦点位置検出を行う。

【００３２】他の焦点合わせ方法としては、図４４(a)
に示すようにカメラレンズ３３と撮像素子３４の間にハ
ーフミラー３５を配置し、このハーフミラー３５を介し
て合焦センサ３６により像を検出して焦点が合っている
かを判定する。そして、この判定結果に基づいて増幅器
３７を介してモータ３８を駆動し、合焦メカニズム３９
を動作させてカメラレンズ３３を前後移動させ、合焦位
置となるように制御する。すなわち、合焦センサ３６の
出力は、図４４(b) に示すようにカメラレンズ３３の位
置に応じて変化するので、この合焦センサ３６の出力が
例えば零となるところから合焦位置に制御する。

【００３３】他の焦点合わせ方法として画像処理を用い
たものがある。

【００３４】この方法は、対象物に投影した何本かの光
条を観測し、その幅や尖鋭度から距離を情報を得、これ
を位置制御系にフィードバックするものである。

【００３５】又、対象物のパターン画像から尖鋭度を得
る方法としては、例えば図４５に示すように撮像装置４
０の観測により出力されるビデオ信号を微分回路４１に
より微分し、次の絶対値回路４２でその絶対値を求め
て、画像中のパターンのエッジ信号を得る。そして、こ
のエッジ信号がしきい値回路４３に設定されたしきい値
を越える値をゲート回路４４を通して積分回路４５に送
り、その量を画面全体もしくは画面中に設けた窓の中で
積分することによってエッジ信号の全体的な強さを求
め、これが最大となるように山登り法で最適なレンズ位
置を求める。

【００３６】すなわち、レンズ位置を微小ステップで送
りながら、その位置でのパターン画像を観測し、上記微
分回路４１から積分回路４５の処理を施してエッジ信号
の最大値を求める方法である。

【００３７】しかしながら、図４２に示す空圧式の自動
焦点合わせでは、半導体ウエハ１上にエアーを吹き付け
るので、エアー中にごみ等が混入していると、ごみが回
路パターンに付着し不良品の原因となる。又、ノズルと
半導体ウエハ１とのギャップ量が大きくとれないので、
半導体ウエハ１の搬送に対して不利となっている。

【００３８】図４３及び図４４に示す光学式では、半導
体ウエハ１面の凹凸やウエハ下地の光の反射率の影響を
受けやすく、これが自動焦点合わせにおける精度低下の
原因となる。

【００３９】又、これら空圧式及び光学式の自動焦点合
わせでは、マーク検出系とは別に焦点位置検出系を設け
なければならないので、その機構や制御系が複雑とな
る。

【００４０】画像処理を用いた自動焦点合わせでは、マ
ーク検出系と焦点位置検出系が同一となるので機構的に
はシンプルであるが、上記空圧式及び光学式と比較して
焦点合わせに時間がかかる。そのうえ図４５に示す画像
処理のしきい値を設ける方法では、画像中のパターン密
度が変化すると、しきい値が変化して焦点合わせに対応
できなくなる。

【００４１】一方、半導体製造工程には、半導体ウエハ
を高速回転させてレジスト塗布、現像、洗浄等を行うプ
ロセスがある。

【００４２】図４６はかかるスピン処理装置を備えた半
導体製造装置の構成図であり、同図(a) は上方から見た
図、同図(b) は断面構成図である。

【００４３】カップ４６内では、レジスト塗布、現像、
洗浄等の処理が行われる。このカップ４６内には、スピ
ンチャック４７が配置され、これにスピンモータ４８の
回転軸が連結されている。スピンチャック４７には、真
空吸着穴４９が形成されている。これらスピンチャック
４７及びスピンモータ４８は、図示しない上下機構によ
り上下動し、スピンチャック４７がカップ４６内に配置
される。

【００４４】又、スピンチャック４７の上方には、ウエ
ハチャック５０が配置されている。このウエハチャック
５０は、例えば半導体ウエハ１やのダミーの半導体ウエ
ハ（以下、ダミーウエハと称する）５１を保持し、図示
しない直線駆動機構によりＸＹ方向に移動し、ダミーウ
エハ５１等をスピンチャック４７に位置決めするものと
なっている。

【００４５】このような装置では、ダミーウエハ５１を
用いてスピンチャック４７とウエハチャック５０との回
転中心の位置合わせが行われる。

【００４６】すなわち、ウエハチャック５０は、中心部
にセンタ穴の形成されたダミーウエハ５１を保持し、直
線駆動機構の動作によりＸＹ方向に移動される。そし
て、ダミーウエハ５１のセンタ穴とスピンチャック４７
の真空吸着穴４９とを目視により一致さることにより、
スピンチャック４７とウエハチャック５０との回転中心
の位置合わせを行っている。

【００４７】しかしながら、このような回転中心の位置
合わせでは、スピンチャック４７の回転軸と真空吸着穴
４９との軸ずれ、さらには目視によりダミーウエハ５１
のセンタ穴とスピンチャック４７の真空吸着穴４９とを
一致させるときの誤差により精度高く位置決めをするこ
とが困難である。

【００４８】一方、半導体製造では、スピン処理装置に
より半導体ウエハをスピン洗浄するプロセスがある。

【００４９】図４７はかかるスピン処理装置の構成図で
あり、同図(a) は上方から見た図、同図(b) は断面構成
図である。

【００５０】スピンチャック５２には、ウエハチャック
部５３が設けられている。このスピンチャック５２は、
図示しない駆動源に接続されて高速回転するものとなっ
ている。

【００５１】ウエハチャック部５３には、各固定ピン５
４を介して半導体ウエハ１を装着するものとなってい
る。

【００５２】又、スピンチャック５２には、カム板５５
が設けられ、このカム板５５の軸５６に各レバー５７が
設けられている。これらレバー５７の端部には、それぞ
れ各ウエハクランプピン５８が設けられている。

【００５３】これらレバー５７は、各軸５９を中心に回
転自在に設けられ、この回転により各ウエハクランプピ
ン５８を円弧運動させて半導体ウエハ１の側面を押さえ
付けるものとなっている。

【００５４】このような構成であれば、半導体ウエハ１
が各固定ピン５４を介してウエハチャック部５３に装着
されると、各レバー５７はそれぞれ軸５９を中心として
回転する。これらレバー５７の回転により各ウエハクラ
ンプピン５８は、図４７(a)に示すように矢印Ａ方向に
円弧運動し、半導体ウエハ１をその側面から押さえ付け
る。

【００５５】この後、スピンチャック５２は高速回転
し、半導体ウエハ１に対する洗浄を行う。

【００５６】しかしながら、高速回転する場合、半導体
ウエハ１の側面を各ウエハクランプピン５８により押さ
え付けているので、半導体ウエハ１の側面と各ウエハク
ランプピン５８が接触するたびにダストが発生してウエ
ハクランプピン５８に蓄積し、これが半導体ウエハ１に
再付着してしまう。

【００５７】一方、半導体製造装置では、半導体ウエハ
等をキャリアとして各プロセス間に搬送することが行わ
れる。

【００５８】図４８はかかるキャリア搬送装置の構成図
であり、図４９は上方から見た構成図である。

【００５９】２台のキャリア搬送装置６０、６１は、複
数のキャリア６２を例えば矢印（イ）方向に１個づつ順
送りする機能を有するもので、２台直列に連結されてい
る。

【００６０】これらキャリア搬送装置６０、６１には、
それぞれキャリア搬送駆動装置６２がキャリア搬送装置
架台６４の長手方向に沿って設けられている。

【００６１】このキャリア搬送駆動装置６２は、キャリ
ア上下動駆動装置６３をキャリア搬送装置架台６４の長
手方向に沿った矢印（ロ）方向に移動させる機能を有し
ている。

【００６２】このような構成であれば、キャリア上下動
駆動装置６３はその上部に１個のキャリア６２を載置す
る。キャリア搬送駆動装置６２は、キャリア６２を載置
した状態にキャリア上下動駆動装置６３を移動させ、キ
ャリア６２を例えば矢印Ａ〜Ｄの手順で１個づつ順次搬
送する。

【００６３】又、キャリア６２の搬送距離が１台のキャ
リア搬送装置による搬送距離よりも長く、搬送距離を延
長する場合には、上記の通り２台やそれ以上の台数のキ
ャリア搬送装置６０、６１を連結する。

【００６４】この場合、２台のキャリア搬送装置６０、
６１間には、図４９に示すようにキャリア移載機６５を
配置する。

【００６５】このキャリア移載機６５は、キャリア６２
を把持するハンド６６、このハンド６６を駆動すると共
に上下動する上下駆動装置６７、及びこの上下駆動装置
６７を各キャリア搬送装置６０、６１の連結方向に沿っ
て移動させる駆動装置６８から構成されている。

【００６６】従って、キャリア移載機６５は、例えばキ
ャリア搬送装置６１により搬送されたキャリア６２をハ
ンド６６により把持して受取り、このハンド６６及び上
下駆動装置６７等の一体をキャリア搬送装置６０側に移
動し、ハンド６６により把持しているキャリア６２をキ
ャリア搬送装置６０に渡す。

【００６７】又、２台のキャリア搬送装置６０、６１が
例えば図５０に示すように直角方向に連結されている場
合がある。この場合もキャリア移載機６５を２台のキャ
リア搬送装置６０、６１間に配置し、キャリア６２の搬
送方向を変えることを行う。

【００６８】しかしながら、複数台のキャリア搬送装置
６０、６１を連結する場合には、その間にキャリア移載
機６５を配置しなければならない。このキャリア移載機
６５は、上記の通りハンド６６、上下駆動装置６７及び
駆動装置６８から構成されているので、大型となり広い
設置スペースを必要とするとともに高価である。

【００６９】一方、半導体素子の製造工程においては、
成膜・エッチングによるパターン形成等の多数の工程を
経て素子が形成される。

【００７０】成膜方法にはスパッタリング法やＣＶＤ法
等があり、エッチング法にはウエットエッチング法やド
ライエッチング法等が用いられる。このうちドライエッ
チング法には、ＲＩＥ法やＣＤＥ法等がある。

【００７１】これらの手法には、それぞれ固有の特徴が
あり、形成段階においてはこれらの手法のうち、各工程
ごとに必要な手法を組み合わせ用いられる。

【００７２】例えば、金属配線形成工程においては、工
程は次の通りである。

【００７３】(1) 金属膜の成膜工程、(2) レジストパタ
ーン形成工程、(3) 反応性ガスを用いたトライエッチン
グ工程、(4) レジスト剥離工程、(5) 洗浄工程である。

【００７４】これらの工程のうち(1)(3)(4) の工程は真
空装置を用いて行われ、この他の工程は大気圧中で行わ
れるので、各工程は別個の装置として設置されている。

【００７５】このように各工程毎に固有の装置が必要で
あり、工程によって組み合わせる手法が異なる。

【００７６】このため、装置は単独で設置されることに
なり、各装置間の連結は特になされておらず、ごみや水
分・金属等の不純物が混入する問題があり、工程間にお
ける半導体基板の保持方法が重要となる。

【００７７】例えば、金属配線形成における配線パター
ン加工工程では、各工程処理後、半導体基板は大気中に
保持され、この大気中保持による問題が発生する。すな
わち、工程後の半導体基板の後処理が重要な要素となっ
ており、この工程で特に問題となるのがＡｌ系金属配線
の腐蝕である。

【００７８】このＡｌ系金属配線の腐蝕の問題は、ドラ
イエッチング工程終了後の大気開放によって、半導体基
板の塩素汚染と大気中の水分の反応により酸が発生し、
この酸によりＡｌ系金属が腐蝕する。

【００７９】これに対しては、ドライエッチング工程後
に真空中で加熱処理することで塩素汚染を低減し、腐蝕
発生を防止する試みが行われている。

【００８０】このため、真空加熱処理装置を (1)金属膜
の成膜工程の後に新たに設置する必要があり、これによ
り工程が複雑となり、かつ処理に要する時間が長くな
り、装置の設置スペースが大きくなる。

【００８１】又、多層金属配線形成における金属膜形成
や、特に接続穴への埋め込み配線形成時には、工程が連
結されていないことによる問題が発生する。例えば、下
層の活性層と配線層との接続時には、活性層表面の自然
酸化膜の影響による抵抗の増大や付着強度の低下が問題
となる。

【００８２】さらに、多層金属配線における層間の自然
酸化膜や異物は、抵抗の増大や配線の信頼性の低下を生
じさせる。

【００８３】このように各工程が連結されていないこと
による問題が発生し、特に多層金属配線形成においては
表面の清浄度が重要となる。

【００８４】このような事から、１つの真空装置を用い
て複数工程の処理を行う半導体製造装置、すなわちマル
チチャンバシステムがある。

【００８５】図５１はかかるマルチチャンバシステムの
構成図である。

【００８６】トランスファチャンバ７０には、複数のプ
ロセスチャンバ７１〜７４及びローディングチャンバ７
５、アンローディングチャンバ７６が接続され、これら
プロセスチャンバ７１〜７４とローディングチャンバ７
５、アンローディングチャンバ７６とを結合するものと
なっている。

【００８７】複数のプロセスチャンバ７１〜７４は、被
処理体としての半導体基板に対して金属膜の成膜や反応
性ガスを用いたトライエッチング、レジスト剥離などの
処理を行うものとなっている。

【００８８】又、ローディングチャンバ７５、アンロー
ディングチャンバ７６は、半導体基板をトランスファチ
ャンバ７０に対して出し入れするものとなっている。

【００８９】トランスファチャンバ７０内には、ロボッ
トアーム７７が設けられている。このロボットアーム７
７は、各プロセスチャンバ７１〜７４、ローディングチ
ャンバ７５、アンローディングチャンバ７６の間に半導
体基板を移動させる機能を有している。

【００９０】しかしながら、このようなマルチチャンバ
システムを用いれば、工程の連続化が可能となるが、個
別の工程で用いられる装置に比べて大型となり、そのう
え半導体基板の移動を行うロボットアーム７７の構造の
複雑化によって故障が発生し、連続プロセスがとぎれる
ことがある。

【００９１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように半導体ウ
エハ表面の薄膜やレジストの凹凸及びレジストむらの影
響を受けてアライメントマーク位置検出の精度が低い。

【００９２】又、プリアライメント後にファインアライ
メントを行ったり、低倍率から高倍率に切り換えてアラ
イメントを行うので、アライメント処理に時間がかか
る。

【００９３】又、アライメントマークに対する自動焦点
合わせでは、空圧式においてエアー中のごみ付着により
不良品の原因となったり、光学式においてウエハ下地の
光の反射率の影響を受けて自動焦点合わせ精度が低下
し、さらに画像処理の方式では空圧式及び光学式と比較
して時間がかかるうえ、しきい値を設ければ画像中のパ
ターン密度が変化したときに焦点合わせに対応できな
い。

【００９４】又、スピン処理装置において、スピンチャ
ック４７の回転軸と真空吸着穴４９との軸ずれや目視に
よる位置合わせにより、スピンチャック４７とウエハチ
ャック５０との回転中心の位置合わせを高精度にするこ
とが困難である。

【００９５】又、スピン処理装置により洗浄を行う場
合、半導体ウエハ１の側面と各ウエハクランプピン５８
が接触するたびにダストが発生し、これが半導体ウエハ
１に再付着してしまう。

【００９６】又、キャリアを搬送する場合、キャリア移
載機６５を配置しなければならず、これにより広い設置
スペースを必要とするとともに高価となる。

【００９７】又、マルチチャンバシステムでは、個別の
工程で用いられる装置に比べて大型となり、かつロボッ
トアーム７７の構造の複雑化によって故障が発生し、連
続プロセスがとぎれることがある。

【００９８】そこで本発明（請求項１〜２６）は、信頼
性の高い半導体素子を製造できる半導体製造方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。

【００９９】又、本発明（請求項１〜３）は、半導体ウ
エハ表面の薄膜やレジストの凹凸及びレジストむらの影
響を受けずに精度高くアライメントマーク位置を検出で
きる半導体製造方法及びその装置を提供することを目的
とする。

【０１００】又、本発明（請求項４〜１０）は、アライ
メント処理時間を高速化できる半導体製造方法及びその
装置を提供することを目的とする。

【０１０１】又、本発明（請求項１１〜１６）は、アラ
イメントマークに対する焦点合わせを精度高くできる半
導体製造方法及びその装置を提供することを目的とす
る。

【０１０２】又、本発明（請求項１７〜１９）は、スピ
ンチャックとウエハチャックとの回転中心の位置合わせ
を高精度にできる半導体製造装置を提供することを目的
とする。

【０１０３】又、本発明（請求項２０、２１）は、半導
体ウエハを保持したときに発生するダストをクランプピ
ンに蓄積せずに半導体ウエハの汚染を防止できる半導体
製造装置を提供することを目的とする。

【０１０４】又、本発明（請求項２２、２３）は、搬送
距離や搬送方向が変わってもスペースをとることなく安
価な半導体製造装置を提供することを目的とする。

【０１０５】又、本発明（請求項２４、２５、２６）
は、簡単な機構により被処理体を移動させて半導体製造
の連続処理ができる小型化を可能とした半導体製造装置
を提供することを目的とする。

【０１０６】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、被処
理体を所定位置に位置決めするときに被処理体上に形成
されたアライメントマークを検出する機能を有する半導
体製造方法において、アライメントマークを撮像したと
きの画像信号に対してアライメントマーク幅をパラメー
タとする自己相関演算を行い、この演算処理結果の信号
波形からアライメントマークの位置座標を求めるように
して上記目的を達成しようとする半導体製造方法であ
る。

【０１０７】請求項２によれば、被処理体を所定位置に
位置決めするときに被処理体上に形成されたアライメン
トマークを検出する機能を備えた半導体製造装置におい
て、アライメントマークを撮像する撮像手段と、この撮
像手段から出力される画像信号に対してアライメントマ
ーク幅をパラメータとする自己相関演算を行う自己相関
演算処理手段と、この自己相関演算処理手段の演算処理
結果の信号波形からアライメントマークの位置座標を求
めるマーク位置座標演算処理手段と、を備えて上記目的
を達成しようとする半導体製造装置である。

【０１０８】請求項３によれば、被処理体上に形成され
たアライメントマークを検出し、このアライメントマー
ク位置に基づいて被処理体を所定位置に位置決めする機
能を備えた半導体製造装置において、アライメントマー
クを撮像する撮像手段と、この撮像手段から出力される
画像信号に対してアライメントマーク幅をパラメータと
する自己相関演算を行う自己相関演算処理手段と、この
自己相関演算処理手段の演算処理結果の信号波形からア
ライメントマークの位置座標を求めるマーク位置座標演
算処理手段と、このマーク位置座標演算処理手段により
求められた位置座標に基づいて被処理体を移動し、被処
理体の位置ずれを調整する移動調整手段と、を備えて上
記目的を達成しようとする半導体製造装置である。

【０１０９】請求項４によれば、被処理体を所定位置に
位置決めするときに被処理体上に形成されたアライメン
トマークを検出する機能を有する半導体製造方法におい
て、被処理体を所定位置に配置したときの過去の位置ず
れ量に基づいて得られる自己回帰モデルによりアライメ
ントマークの位置を予測し、このアライメントマークの
予測位置に従ってアライメントマークの位置検出を行う
ようにして上記目的を達成しようとする半導体製造方法
である。

【０１１０】請求項５によれば、予め被処理体の過去の
位置ずれ量に基づいて自己回帰モデルのパラメータを求
め、このパラメータの自己回帰モデルによりアライメン
トマークの設計位置を補正する半導体製造方法である。

【０１１１】請求項６によれば、被処理体の過去の位置
ずれ量を保存し、これら位置ずれ量に基づいて自己回帰
モデルのパラメータを最適値に変更する学習機能を有す
る半導体製造方法である。

【０１１２】請求項７によれば、被処理体の過去の位置
ずれ量を保存してこれら位置ずれ量の平均値及び偏差を
求め、これら平均値及び偏差が所定のしきい値を越えた
場合、自己回帰モデルのパラメータを変更する半導体製
造方法である。

【０１１３】請求項８によれば、被処理体を所定位置に
位置決めするときに被処理体上に形成されたアライメン
トマークを検出する半導体製造装置において、過去にお
ける被処理体の所定位置に対する位置ずれ量に基づいて
得られた自己回帰モデルによりアライメントマークの位
置を予測する位置補正手段と、この位置補正手段により
予測されたアライメントマークの位置に従ってアライメ
ントマークの検出を行うマーク検出手段と、を備えて上
記目的を達成しようとする半導体製造装置である。

【０１１４】請求項９によれば、被処理体に対して電子
ビームを走査して被処理体に描画を行う半導体製造装置
において、過去における被処理体の所定位置に対する位
置ずれ量に基づいて得られた自己回帰モデルによりアラ
イメントマークの位置を予測する位置補正手段と、この
位置補正手段により予測されたアライメントマーク位置
に従って電子ビームを被処理体に走査してアライメント
マークの実際の位置を求めるマーク検出手段と、このマ
ーク検出手段により検出されたアライメントマークの実
際の位置から被処理体の位置ずれ量を求め、この位置ず
れ量に基づいて電子ビームの照射位置を補正する描画補
正手段と、を備えて上記目的を達成しようとする半導体
製造装置である。

【０１１５】請求項１０によれば、真空チャンバ内に収
納された被処理体に対して所定の処理を行う半導体製造
装置において、過去における被処理体の所定位置に対す
る位置ずれ量に基づいて得られた自己回帰モデルにより
アライメントマークの位置を予測する位置補正手段と、
アライメントマークを撮像する撮像手段と、位置補正手
段により予測されたアライメントマーク位置に従って撮
像手段と被処理体との位置を相対的に移動させる移動機
構と、この移動機構による移動の後、撮像手段の撮像に
より得られた画像データからアライメントマークの実際
の位置を求め、この位置から被処理体の位置ずれ量を求
めて被処理体を所定位置に位置決めする位置決め手段
と、を備えて上記目的を達成しようとする半導体製造装
置である。

【０１１６】請求項１１によれば、被処理体を所定位置
に位置決めする場合、被処理体上に形成されたアライメ
ントマークを撮像してこのアライメントマーク位置を検
出する半導体製造方法において、被処理体との間隔を複
数箇所に設定してそれぞれの箇所でアライメントマーク
を撮像し、これら複数の間隔ごとに各マーク画像データ
を処理してそれぞれ分散値を求め、これら分散値により
得られる近似曲線から撮像装置の焦点位置を求めるよう
にして上記目的を達成しようとする半導体製造方法であ
る。

【０１１７】請求項１２によれば、複数の間隔ごとの各
マーク画像データを処理して各分散値を求め、これら分
散値により得られる近似曲線における最大値に対応する
ところを真の焦点位置とする半導体製造方法である。

【０１１８】請求項１３によれば、被処理体との間隔を
複数箇所に設定してアライメントマークを撮像する場
合、このアライメントマークの撮像位置を被処理体上の
所定方向に沿って複数箇所にする半導体製造方法であ
る。

【０１１９】請求項１４によれば、被処理体を所定位置
に位置決めするときに、被処理体上に形成されたアライ
メントマークを撮像してこのアライメントマーク位置を
検出する半導体製造装置において、被処理体との間隔を
複数箇所に設定し、これら複数の間隔ごとに被処理体に
形成されたアライメントマークを撮像する撮像手段と、
この撮像装置の撮像により得られる各間隔ごとの各マー
ク画像データを処理して各分散値を求め、これら分散値
により得られる近似曲線から撮像装置の焦点位置を求め
る焦点合せ手段と、を備えて上記目的を達成しようとす
る半導体製造装置である。

【０１２０】請求項１５によれば、焦点合せ手段は、複
数の間隔ごとの各マーク画像データを処理して各分散値
を求め、これら分散値により得られる近似曲線における
最大値に対応するところを真の焦点位置とする半導体製
造装置である。

【０１２１】請求項１６によれば、被処理体と撮像手段
との間隔を複数箇所に設定してアライメントマークを撮
像する場合、このアライメントマークの撮像位置を被処
理体上の所定方向に沿って複数箇所に設定する半導体製
造装置である。

【０１２２】請求項１７によれば、被処理体チャックに
より保持した被処理体をスピンチャックに対して位置合
わせして装着し、スピンチャック本体を高速回転させて
被処理体に対する所定の処理を行う半導体製造装置にお
いて、スピンチャックの回転中心に対するスポット状の
検出領域を有するセンサと、スピンチャックに装着さ
れ、スピンチャックの回転中心に対応する部分に被処理
体の位置決め部が形成されたダミー処理体と、このダミ
ー処理体をスピンチャックに装着する場合、センサによ
り位置決め部が検出される位置に被処理体チャックを位
置決めする位置決め手段と、を備えて上記目的を達成し
ようとする半導体製造装置である。

【０１２３】請求項１８によれば、位置決め部は、位置
決め用処理体の中心に形成された突起である半導体製造
装置である。

【０１２４】請求項１９によれば、位置決め部は、位置
決め用処理体の中心に形成された孔と、スピンチャック
本体の中心位置に設けられた信号源と、から成る半導体
製造装置である。

【０１２５】請求項２０によれば、スピンチャックに被
処理体を装着するとともに被処理体を側面からクランプ
ピンにより押え付け、スピンチャックを高速回転させて
被処理体に対する処理を行う半導体製造装置において、
クランプピンの被処理体に対する接触位置を切り換える
接触位置切換手段、を備えて上記目的を達成しようとす
る半導体製造装置である。

【０１２６】請求項２１によれば、接触位置切換手段
は、クランプピンを円弧運動させる半導体製造装置であ
る。

【０１２７】請求項２２によれば、被処理体を載置した
搬送テーブルを搬送駆動装置により移動することにより
複数の被処理体を所定方向に順送りする搬送装置を備え
た半導体製造装置において、搬送装置における搬送駆動
装置の搬送長さを搬送ユニット本体よりも長く形成し、
かつ搬送装置における搬送駆動装置を、連結される他の
搬送装置の搬送駆動装置に対して搬送テーブルを受け渡
し可能な位置に配置して複数の搬送装置を直列に連結し
て上記目的を達成しようとする半導体製造装置である。

【０１２８】請求項２３によれば、被処理体を載置した
搬送テーブルを搬送駆動装置により移動することにより
複数の被処理体を所定方向に順送りする搬送装置を備え
た半導体製造装置において、搬送装置における搬送駆動
装置の搬送長さを搬送装置本体よりも長く形成し、かつ
各搬送装置の間に、少なくとも被処理体の搬送方向を変
更する搬送方向変更機構を配置し、各搬送装置を所定の
角度をもって配置して上記目的を達成しようとする半導
体製造装置である。

【０１２９】請求項２４によれば、被処理体に対する処
理を行う複数の処理室を備えた半導体製造装置におい
て、各処理室の間に回転自在に設けられ、この回転動作
により被処理体を保持して各処理室間に搬送するアーム
機構と、このアーム機構による各処理室間における被処
理体の受け渡し動作に応動して各処理室ごとに処理室の
開閉を行う複数の開閉機構と、を備えて上記目的を達成
しようとする半導体製造装置である。

【０１３０】請求項２５によれば、アーム機構は、各処
理室の間に形成されたアーム待機室に設けられた半導体
製造装置である。

【０１３１】請求項２６によれば、円周状に配置された
被処理体に対する処理を行う複数の処理室と、これら処
理室の中心部分に形成されたアーム待機室と、このアー
ム待機室内に回転自在に設けられ、この回転動作により
被処理体を保持して各処理室間に搬送するアーム機構
と、このアーム機構による各処理室間における被処理体
の受け渡し動作に応動して各処理室ごとに処理室の開閉
を行う複数の開閉機構と、を備えて上記目的を達成しよ
うとする半導体製造装置である。

【０１３２】上記請求項１によれば、半導体ウエハ等の
被処理体に形成されたアライメントマークを撮像し、こ
の撮像により得られた画像信号に対してアライメントマ
ーク幅をパラメータとする自己相関演算を行い、この演
算処理結果の信号波形からアライメントマークの位置座
標を求める。これにより、半導体ウエハ表面の薄膜やレ
ジストの凹凸及びレジストむらの影響を受けずに精度高
くアライメントマーク位置を検出できる。

【０１３３】上記請求項２によれば、被処理体に形成さ
れたアライメントマークを撮像手段により撮像し、この
画像信号に対して自己相関演算処理手段によりアライメ
ントマーク幅をパラメータとする自己相関演算を行い、
この演算処理結果の信号波形からマーク位置座標演算処
理手段によりアライメントマークの位置座標を求める。

【０１３４】上記請求項３によれば、被処理体に形成さ
れたアライメントマークを撮像手段により撮像し、この
画像信号に対して自己相関演算処理手段によりアライメ
ントマーク幅をパラメータとする自己相関演算を行い、
この演算処理結果の信号波形からマーク位置座標演算処
理手段によりアライメントマークの位置座標を求め、こ
のこの位置座標に基づいて被処理体を移動調整手段によ
り移動し、被処理体の位置ずれを調整する。

【０１３５】上記請求項４によれば、半導体ウエハ等の
被処理体を所定位置に配置したとき、この配置の過去の
位置ずれ量に基づいて得られる自己回帰モデルによりア
ライメントマークの位置を予測し、このアライメントマ
ークの予測位置に従ってアライメントマークの位置検出
を行う。これによりアライメント処理時間は高速化でき
る。

【０１３６】この場合、上記請求項５によれば、予め被
処理体の過去の位置ずれ量に基づいて自己回帰モデルの
パラメータを求め、このパラメータの自己回帰モデルに
よりアライメントマークの設計位置を補正する。

【０１３７】又、上記請求項６によれば、被処理体の過
去の位置ずれ量を保存し、これら位置ずれ量に基づいて
自己回帰モデルのパラメータを最適値に変更する。

【０１３８】又、上記請求項７によれば、被処理体の過
去の位置ずれ量の平均値及び偏差を求め、これら平均値
及び偏差が所定のしきい値を越えた場合、自己回帰モデ
ルのパラメータを変更する。

【０１３９】上記請求項８によれば、位置補正手段にお
いて過去における被処理体の所定位置に対する位置ずれ
量に基づいて得られた自己回帰モデルによりアライメン
トマークの位置を予測し、この予測されたアライメント
マークの位置に従ってマーク検出手段によりアライメン
トマークの検出を行う。

【０１４０】上記請求項９によれば、被処理体に対して
電子ビームを走査して被処理体に描画を行う場合、位置
補正手段において過去における被処理体の所定位置に対
する位置ずれ量に基づいて得られた自己回帰モデルによ
りアライメントマークの位置を予測し、この予測された
アライメントマークの位置に従ってマーク検出手段によ
りアライメントマークの検出を行う。そして、描画補正
手段によりアライメントマークの実際の位置から被処理
体の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて電子
ビームの照射位置を補正する。これにより、アライメン
ト処理時間を高速化して電子ビームを走査による描画精
度を高くできる。

【０１４１】上記請求項１０によれば、真空チャンバ内
に収納された被処理体に対して所定の処理を行う場合、
位置補正手段により過去における被処理体の所定位置に
対する位置ずれ量に基づいて得られた自己回帰モデルに
よりアライメントマークの位置を予測し、この予測され
たアライメントマーク位置に従って撮像手段と被処理体
との位置を移動機構により相対的に移動させ、この移動
の後、撮像手段の撮像により得られた画像データから位
置決め手段によってアライメントマークの実際の位置を
求め、この位置から被処理体の位置ずれ量を求めて被処
理体を所定位置に位置決めする。これにより、真空チャ
ンバ内の所定位置に対して被処理体を高精度に収納でき
て所定の処理を行うことができる。

【０１４２】上記請求項１１によれば、被処理体に形成
されたアライメントマークに焦点を合わせる場合、撮像
装置と被処理体との間隔を複数箇所に設定してそれぞれ
の箇所でアライメントマークを撮像し、これら複数の間
隔ごとに各マーク画像データを処理してそれぞれ分散値
を求め、これら分散値により得られる近似曲線から撮像
装置の焦点位置を求める。これにより、アライメントマ
ークに対する焦点合わせを精度高くできる。

【０１４３】この場合、上記請求項１２によれば、複数
の間隔ごとの各マーク画像データを処理して各分散値を
求め、これら分散値により得られる近似曲線における最
大値に対応するところを真の焦点位置とする。

【０１４４】又、上記請求項１３によれば、このように
複数箇所に設定してアライメントマークを撮像する場
合、このアライメントマークの撮像位置を被処理体上の
所定方向に沿って複数箇所に設定して撮像する。

【０１４５】上記請求項１４によれば、被処理体に形成
されたアライメントマークに焦点を合わせる場合、撮像
装置と被処理体との間隔を複数箇所に設定してそれぞれ
の箇所でアライメントマークを撮像し、これら複数の間
隔ごとに各マーク画像データを焦点合せ手段により処理
してそれぞれ分散値を求め、これら分散値により得られ
る近似曲線から撮像装置の焦点位置を求める。

【０１４６】この場合、上記請求項１５によれば、焦点
合せ手段において複数の間隔ごとの各マーク画像データ
を処理して各分散値を求め、これら分散値により得られ
る近似曲線における最大値に対応するところを真の焦点
位置とする。

【０１４７】又、上記請求項１６によれば、アライメン
トマークの撮像位置を被処理体上の所定方向に沿って複
数箇所に設定する。

【０１４８】上記請求項１７によれば、スピンチャック
を高速回転させて被処理体に対する所定の処理を行う場
合、スピンチャックにこのスピンチャックの回転中心に
対応する部分に被処理体の位置決め部が形成されたダミ
ー処理体を装着し、このダミー処理体の位置決め部をセ
ンサにより検出するように、位置決め手段により被処理
体チャックを位置決めする。このようにしてセンサによ
りダミー処理体の位置決め部が検出されれば、スピンチ
ャックとウエハチャックとの回転中心の位置合わせが高
精度に行える。

【０１４９】この場合、上記請求項１８によれば、位置
決め部は、位置決め用処理体の中心に形成された突起で
ある。

【０１５０】又、上記請求項１９によれば、位置決め部
は、位置決め用処理体の中心に形成された孔と、スピン
チャック本体の中心位置に設けられた信号源とから構成
され、この信号源から発せられる光等がセンサにより検
出され、スピンチャックとウエハチャックとの回転中心
の位置合わせが行われる。

【０１５１】上記請求項２０によれば、被処理体を側面
からクランプピンにより押え付け、スピンチャックを高
速回転させて被処理体に対する処理を行う場合、クラン
プピンの被処理体に対する接触位置を接触位置切換手段
により切り換える。これにより、半導体ウエハを保持し
たときに発生するダストをクランプピンに蓄積せずに半
導体ウエハの汚染を防止できる。

【０１５２】この場合、上記請求項２１によれば、接触
位置切換手段は、クランプピンを円弧運動させる。

【０１５３】上記請求項２２によれば、被処理体を１個
づつ順送りして搬送する場合、搬送駆動装置の搬送長さ
を搬送装置本体よりも長く形成する。そして、複数の搬
送装置を連結する場合、搬送駆動装置を連結される他の
搬送装置の搬送駆動装置に対して搬送テーブルを受け渡
し可能な位置に配置する。これにより、搬送距離が変わ
ってもスペースをとることなく搬送ができる。

【０１５４】上記請求項２３によれば、被処理体を１個
づつ順送りして搬送する場合、搬送装置における搬送駆
動装置の搬送長さを搬送装置本体よりも長く形成する。
そして、各搬送装置の間に、少なくとも被処理体の搬送
方向を変更する搬送方向変更機構を配置する。これによ
り、搬送方向が変わってもスペースをとることなく搬送
ができる。

【０１５５】上記請求項２４によれば、被処理体に対す
る処理を行う複数の処理室間にアーム機構を回転自在に
設け、このアーム機構の回転動作により被処理体を保持
して各処理室間に搬送し、かつこのアーム機構による被
処理体の受け渡し動作に応動して各処理室ことに設けら
れた開閉機構を動作させ、被処理体を各処理室に出し入
れする。これにより、簡単な機構により被処理体を移動
させて半導体製造の連続処理ができる。

【０１５６】この場合、上記請求項２５によれば、アー
ム機構は、各処理室の間に形成されたアーム待機室に設
けられている。

【０１５７】上記請求項２６によれば、アーム機構を設
けたアーム待機室の周囲に、円周状に被処理体に対する
処理を行う複数の処理室を配置し、このアーム機構を回
転動作させるとともに、このアーム機構の動作に応動し
て各処理室ごとの各開閉機構を開閉し、各処理室間に被
処理体を搬送した出し入れする。

【０１５８】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図３９と同一部分には同一符号
を付してその詳しい説明は省略する。

【０１５９】本発明の請求項１に対応する半導体製造方
法は、半導体ウエハ１を所定位置に位置決めするとき
に、半導体ウエハ１上に形成されたアライメントマーク
を検出する場合、このアライメントマークを撮像したと
きの画像信号に対してアライメントマーク幅をパラメー
タとする自己相関演算を行い、この演算処理結果の信号
波形からアライメントマークの位置座標を求めるものと
なっている。

【０１６０】図１はかかる半導体製造方法を適用した本
発明の請求項２、３に対応する半導体製造装置の構成図
である。

【０１６１】カメラ検出系７、８には、各光ファイバー
１１、１２を介してランプハウス１００が接続されてお
り、このランプハウス１００は、光量調整部１０１によ
り発光強度が調整されるようになっている。

【０１６２】各カメラ検出系７、８には、ドライバー１
０２を介して光学倍率切替え部１０３が接続されてい
る。この光学倍率切替え部１０３は、ドライバー１０２
を駆動して各カメラ検出系７、８を低倍率モード又は高
倍率モードのいずれかに切り替える機能を有している。

【０１６３】又、ステージ制御部１０４は、ドライバー
１０５を介してθステージ３及びＸＹＺステージ６を駆
動制御するもので、このうちＸＹＺステージ６に対して
は、リニアスケール６ａからのＸＹＺステージ６の位置
の測定値をデテクタ１０６を通して取り込んでフィード
バック制御する機能を有している。

【０１６４】一方、各ＣＣＤ９、１０は、カメラコント
ローラ１０７により撮影制御され、これらＣＣＤ９、１
０から出力される各画像信号は、カメラコントローラ１
０７を通して画像入力部（画像メモリ）１０８に記憶さ
れるものとなっている。

【０１６５】画像処理部１０９は、画像入力部１０８に
記憶されている画像データに対し、半導体ウエハ１に形
成されているアライメントマーク幅をパラメータとする
自己相関演算を行い、この演算処理結果の信号波形から
アライメントマークの位置座標を求める機能を有してい
る。

【０１６６】図２はかかる画像処理部１０９の具体的な
構成図である。

【０１６７】この画像処理部１０９は、相関パラメータ
記憶部１１０、自己相関演算処理部１１１及びマーク位
置座標演算処理部１１２の各機能を有している。

【０１６８】相関パラメータ記憶部１１０には、相関パ
ラメータであるマーク幅ｗが記憶されている。

【０１６９】自己相関演算処理部１１１は、相関パラメ
ータ記憶部１１０に記憶されている相関パラメータであ
るマーク幅ｗを読み出し、画像入力部１０８に記憶され
ている画像データに対して自己相関演算処理を行う機能
を有している。

【０１７０】この自己相関関数は、図３に示すように入
力信号をＢo(i)、自己相関演算処理後の出力信号をＢ
(i) とすると、

【数１】 となる。

【０１７１】ここで、Ｎは信号データｍ番目からｎ番目
までの個数である。

【０１７２】マーク位置座標演算処理部１１２は、自己
相関演算処理部１１の演算処理結果の信号波形からアラ
イメントマークの位置座標を求める機能を有している。

【０１７３】ＣＰＵ１１３は、光量調整部１０１、光学
倍率切替え部１０３、ステージ制御部１０４及び画像処
理部１０９を動作制御し、かつ画像処理部１０９により
求められたアライメントマークの位置座標をステージ制
御部１０４に渡す機能を有している。

【０１７４】このステージ制御部１０４は、アライメン
トマークの位置座標を受けると、この位置座標に基づい
てドライバ１０５を駆動してθステージ３を動作させ、
半導体ウエハ１のθ調整を行う機能を有している。

【０１７５】次に上記の如く構成された装置におけるウ
エハアライメント動作について説明する。

【０１７６】半導体ウエハ１は、図示しないオリフラ合
せ装置によりオリフラ合せされ、これも図示しないロボ
ットにより真空チャンバ１内に搬送される。

【０１７７】ランプハウス１００から放射された光は、
各光ファイバー１１、１２を通してカメラ検出系７、８
に達し、これらカメラ検出系７、８から半導体ウエハ１
面上に照射される。

【０１７８】このとき光量調整部１０１は、ランプハウ
ス１００の発光強度を調整し、半導体ウエハ１の下地の
光量を調整する。

【０１７９】又、光学倍率切替え部１０３は、ドライバ
ー１０２を駆動して各カメラ検出系７、８を低倍率モー
ド又は高倍率モードのいずれかに切り替える。

【０１８０】各カメラ検出系７、８によるオートフォー
カスの後、これらカメラ検出系７、８を通して各ＣＣＤ
カメラ９、１０は、半導体ウエハ１面上に描かれた２箇
所のアライメントマーク像を撮像し、それぞれ各画像信
号を出力する。これら画像信号は、画像入力部１０８に
よりディジタル変換され、各画像データとして記憶され
る。

【０１８１】ところで、各ＣＣＤカメラ９、１０により
撮像した各アライメントマーク像は、図４に示す例えば
十字形状であり、このマーク像に対する１ラインの信号
波形は、図５に示すようにマークエッジ部分以外に薄膜
やレジストの凹凸及びむらの影響により、ノイズ成分つ
まり両端の盛り上がりを含んだ形となっている。

【０１８２】しかるに、自己相関演算処理部１１１は、
相関パラメータ記憶部１１０に記憶されている相関パラ
メータであるマーク幅ｗを読み出し、画像入力部１０８
に記憶されている画像データに対して上記式(1) 〜(3)
の自己相関関数を演算処理する。

【０１８３】すなわち、自己相関演算処理部１１１は、
画像入力部１０８に記憶されている画像データを原信号
とし、この原信号に対して式(1) 〜(3) の自己相関関数
を演算処理する。

【０１８４】例えば、原信号が図６に示す信号波形であ
れば、式(1) の自己相関関数を演算処理することにより
図７に示す信号波形Ｂ1(i)が得られ、式(2) の自己相関
関数を演算処理することにより図８に示す信号波形Ｂ2
(i)が得られる。

【０１８５】この後、自己相関演算処理部１１１は、式
(3) を演算して各信号波形Ｂ1(i)、Ｂ2(i)の乗算値を求
めることにより、図９に示す自己相関関数の処理結果の
信号波形Ｂを求める。

【０１８６】この信号波形Ｂは、ノイズが除去されてマ
ークエッジ部分が顕著に現れたものとなる。

【０１８７】しかるに、マーク位置座標演算処理部１１
２は、自己相関演算処理部１１の演算処理結果の信号波
形Ｂのマークエッジ部分を検出することによりアライメ
ントマークの位置座標を求める。

【０１８８】そして、このアライメントマーク位置座標
は、ＣＰＵ１１３によりステージ制御部１０４に渡され
る。

【０１８９】このステージ制御部１０４は、アライメン
トマークの位置座標を受けると、この位置座標に基づい
てドライバ１０５を駆動してθステージ３を動作させ、
半導体ウエハ１のθ調整を行う。

【０１９０】この結果、半導体ウエハ１に対するアライ
メントが行われる。

【０１９１】このように上記第１の実施の形態において
は、半導体ウエハ１に形成されたアライメントマークを
各ＣＣＤカメラ９、１０により撮像し、この画像信号に
対して自己相関演算処理部１１１によりアライメントマ
ーク幅をパラメータとする自己相関演算を行い、この演
算処理結果の信号波形からマーク位置座標演算処理部１
１２によりアライメントマークの位置座標を求めるの
で、半導体ウエハ１表面の薄膜やレジストの凹凸及びレ
ジストむらの影響を受けずに精度高くアライメントマー
ク位置を検出できる。

【０１９２】そのうえ、検出されたアライメントマーク
の位置座標に基づいて半導体ウエハ１をθステージ３を
駆動することにより半導体ウエハ１に対する位置ずれを
調整して高精度なアライメントができる。

【０１９３】又、画像処理方式を採用しているので、構
成がシンプルであり、その調整及び制御が簡単である。

【０１９４】なお、本発明の第１の実施の形態は、半導
体製造における半導体ウエハのアライメントに適用した
場合について説明したが、これに限らず半導体の画像処
理を用いた検査装置や半導体以外の画像処理を用いて部
品を識別・検査する装置等にも適用してもよい。

【０１９５】(2) 次に本発明の第２の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【０１９６】本発明の請求項４〜７に対応する半導体製
造方法は、半導体ウエハ１を所定位置に位置決めすると
きに半導体ウエハ１上に形成されたアライメントマーク
を検出する際に、半導体ウエハ１を所定位置に配置した
ときの過去の位置ずれ量に基づいて得られる自己回帰モ
デルによりアライメントマークの位置を予測し、このア
ライメントマークの予測位置に従ってアライメントマー
クの位置検出を行うものとなっている。

【０１９７】この場合、予め半導体ウエハ１の過去の位
置ずれ量に基づいて自己回帰モデルのパラメータを求
め、このパラメータの自己回帰モデルによりアライメン
トマークの設計位置を補正する。

【０１９８】又、半導体ウエハ１の過去の位置ずれ量を
保存し、これら位置ずれ量に基づいて自己回帰モデルの
パラメータを最適値に変更する。

【０１９９】又、半導体ウエハ１の過去の位置ずれ量を
保存してこれら位置ずれ量の平均値及び偏差を求め、こ
れら平均値及び偏差が所定のしきい値を越えた場合、自
己回帰モデルのパラメータを変更する。

【０２００】図１０はかかる半導体製造方法を適用した
本発明の請求項８、９に対応するパターン描画装置の構
成図である。

【０２０１】試料室１２０には、防振台１２１上に設け
られている。この試料室１２０内には、ＸＹステージ１
２２が設けられ、このＸＹステージ１２２上に試料とし
ての半導体ウエハ１を保持するホルダ１２３が設けられ
ている。

【０２０２】この試料室１２０の上部には、電子ビーム
系を形成する電子銃１２４が設けられている。この電子
銃１２４から照射される電子ビームの進行路には、電磁
照明装置１２５、第１成形アパーチャ１２６、第２成形
アパーチャ１２７が配置され、かつ電磁投影レンズ１２
８、電磁縮小レンズ１２９、電磁対物レンズ１３０が配
置されている。

【０２０３】又、電子ビームの進行路には、ブランキン
グ電極１３１、成形偏向器１３２、主偏向器１３３及び
副偏向器１３４が配置されている。

【０２０４】一方、主制御装置１３５は、描画データ部
１３６に記憶されている描画データに従ってパターンデ
ータ発生装置１３７を動作させ、このパターンデータ発
生装置１３７において発生した描画パターンデータをビ
ーム制御装置１３８に送るものとなっている。

【０２０５】このビーム制御装置１３８は、描画パター
ンデータに従ってブランキング電極１３１、成形偏向器
１３２、主偏向器１３３及び副偏向器１３４を動作制御
する機能を有している。

【０２０６】従って、電子銃１２４から照射された電子
ビームは、電磁照明装置１２５により均一照明ビームと
なり、第１成形アパーチャ１２６により正方形に成形さ
れ、この後に電磁投影レンズ１２８によって菱形と矩形
とから成る第２成形アパーチャ１２７に投影される。

【０２０７】このとき、電子ビームは、第２成形アパー
チャ１２７に対する照射形状及びその面積がＣＡＤデー
タに従ってものとなるように、成形偏向器１３２により
第２成形アパーチャ１２７に対する照射位置が制御され
る。

【０２０８】この第２成形アパーチャ１２７を通過した
電子ビームパターンは、電磁縮小レンズ１２９及び電磁
対物レンズ１３０により縮小投影されるが、このときの
描画パターン位置に対する電子ビーム位置は、主偏向器
１３３及び副偏向器１３４により制御される。

【０２０９】この場合、主偏向器１３３は、描画照射域
であるフレーム内の位置を、半導体ウエハ１を搭載した
ＸＹステージ１２２の位置を参照しながら制御し、かつ
副偏光器１３４は、フレーム内を細かく分割した描画範
囲に対してその位置制御を行う。

【０２１０】なお、ブランキング電極１３１は、電子ビ
ームの有無を制御する。

【０２１１】電子検出器１３９は、試料室１２０の上部
に設けられ、半導体ウエハ１に電子ビームが照射された
ときに発生する反射電子を検出する機能を有している。

【０２１２】マーク検出装置１４０は、電子検出器１３
９から出力される検出信号を受け、この検出信号を処理
して半導体ウエハ１上に描かれているアライメントマー
クの位置を検出する機能を有している。

【０２１３】Ｚセンサ１４１は、試料室１２０の上部で
半導体ウエハ１の上方に設けられ、半導体ウエハ１の高
さを測定する機能を有している。この半導体ウエハ１の
高さ測定値は、ビーム制御装置１３８に送られている。

【０２１４】測長装置１４２は、ＸＹステージ１２２の
位置から半導体ウエハのＸＹ平面上の位置を測長する機
能を有しており、この測長値はビーム制御装置１３８及
びＸＹステージ制御装置１４３に送られている。

【０２１５】このＸＹステージ制御装置１４３は、主制
御装置１３５から送られてくる位置データに従ってＸＹ
ステージ１２２を駆動制御する機能を有している。

【０２１６】位置補正装置１４４は、過去における半導
体ウエハ１の所定位置に対する位置ずれ量に基づいて得
られた自己回帰モデルにより半導体ウエハ１上のアライ
メントマークの位置を予測する機能を有するもので、補
正関数係数記憶部１４５及び位置補正部１４６の各機能
を有している。

【０２１７】補正関数係数記憶部１４５は、主制御装置
１３５により係数が設定されるもので、自己回帰モデル
のパラメータ（次数、係数）を記憶する機能を有する。

【０２１８】位置補正部１４６は、主制御装置１３５か
らの位置データの指令を受け、補正関数係数記憶部１４
５に記憶されているパラメータを受取り、このパラメー
タを用いて自己回帰モデルを演算して位置データを補正
し、この補正した位置データをＸＹステージ１４３に送
る機能を有している。

【０２１９】なお、補正した位置データをＸＹステージ
制御装置１４３に送ることにより、ＸＹステージ制御装
置１４３は、補正した位置データに基づいて電子ビーム
の照射位置を補正するようにＸＹステージ１２２を駆動
制御する。

【０２２０】又、主制御装置１３５には、端末装置１４
７が接続されている。

【０２２１】次に半導体ウエハ１のアライメント方法
（レジストレーション）について図１１に示すマーク位
置検出のフローチャートに従って説明する。

【０２２２】先ず、自己回帰モデルの決定が行われる。

【０２２３】半導体ウエハ１に対する描画前には、ステ
ップ＃１０において、予めオートローダ（図示せず）か
らＸＹステージ１２２に搬送されたときの試料である半
導体ウエハ１の位置ずれ量が、図１１に示す半導体ウエ
ハ１に描かれているアライメントマーク１ａを検出する
ことによりデータ収集される。

【０２２４】すなわち、電子検出器１３９は、半導体ウ
エハ１に電子ビームが照射されたときに発生する反射電
子を検出し、この反射電子量に応じた検出信号をマーク
検出装置１４０に送る。

【０２２５】このマーク検出装置１４０は、電子検出器
１３９から出力された検出信号を受けて半導体ウエハ１
上のアライメントマーク１ａの位置を検出し、この位置
データを主制御装置１３５に送る。

【０２２６】次に主制御装置１３５は、ステップ＃１１
において、データ収集した位置データに基づいて自己回
帰モデルのパラメータ（次数、係数）を決定し、続くス
テップ＃１２においてパラメータ（次数、係数）を位置
補正装置１４４の補正関数係数記憶部１４５に設定す
る。

【０２２７】ここで、自己回帰モデルのパラメータ（次
数、係数）の決定方法について説明する。

【０２２８】｛Ｘi ｝i=1,2,…N を半導体ウエハ１の位
置ずれデータとすると、自己回帰モデルは、 Ｘn+1 ＝ａ1 ・ｘn ＋ａ2 ・ｘn-2 ＋…＋ａm ・ｘn-m+1 ＋ｗn+1 …(4) で表される。ｍは次数、ａi はモデルの係数、ｗn+1 は
白色雑音である。

【０２２９】上記式(4) の次数ｍは、次式により示され
るＦＰＥの値が最小となるように選択すればよい。

【０２３０】

【数２】 以上の手順により、半導体ウエハ１の位置ずれデータ
（Δｘ、Δｙ、Δθ）に対してそれぞれ自己回帰モデル
の次数と係数とを求め、半導体ウエハ１上のアライメン
ト（レジストレーション）のマーク検出時に自己回帰モ
デルを用いて、位置補正部１４６においてアライメント
マーク１ａの設計位置を補正する。

【０２３１】次に半導体ウエハアライメント（レジスト
レーション）のマーク検出手順について説明する。

【０２３２】主制御装置１３５は、ステップ＃１３にお
いて、アライメントマーク１ａの設計位置（ｘ，ｙ）を
位置補正装置１４４に送る。

【０２３３】この位置補正装置１４４の位置補正部１４
６は、ステップ＃１４において、上記式(4) の自己回帰
モデルを演算して過去の位置ずれデータから今回の位置
ずれ量（Δｘ、Δｙ、Δθ）を計算し、次式を演算して
アライメントマーク１ａのマーク位置（ｕ，ｖ）を予測
し、ＸＹステージ制御装置１４３に送る。

【０２３４】

【数３】 このＸＹステージ制御装置１４３は、ステップ＃１５に
おいて、予測したアライメントマーク１ａのマーク位置
（ｕ，ｖ）に従ってＸＹステージ１２２を駆動し、アラ
イメントマーク１ａの位置を移動する。

【０２３５】次に、電子銃１２４から照射される電子ビ
ームをマーク位置（ｕ，ｖ）に従って走査し、このとき
に電子検出器１３９は、半導体ウエハ１からの反射電子
を検出してその検出信号を出力する。

【０２３６】マーク位置検出装置１４０は、ステップ＃
１６において、電子検出器１３９から出力される検出信
号を受けてアライメントマーク１ａのマーク位置を測定
する。

【０２３７】次に、主制御装置１３５は、ステップ＃１
７において、測定されたマーク位置に基づいて半導体ウ
エハ１の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量をビーム制
御装置１３８に送る。

【０２３８】このビーム制御装置１３８は、ステップ＃
１８において、位置ずれ量に従って成形偏向器１３２、
主偏向器１３３及び副偏向器１３４を動作制御し、電子
銃１２４から照射される電子ビーム位置を補正し、半導
体ウエハ１に対するパターン描画を行う。

【０２３９】なお、主制御装置１３５は、半導体ウエハ
１の過去の位置ずれ量を保存し、これら位置ずれ量に基
づいて自己回帰モデルのパラメータを最適値に変更する
ようにしてもよい。

【０２４０】又、主制御装置１３５は、ステップ＃１９
において、半導体ウエハ１の過去の位置ずれ量を保存
し、これら位置ずれ量の平均値及び偏差３σを求め、次
のステップ＃２０において、これら平均値及び偏差３σ
が所定のしきい値を越えた場合、ステップ＃２１に移っ
て再びステップ＃１０〜＃１２を実行し、自己回帰モデ
ルのパラメータを計算し直し、最適なパラメータを求め
て補正関数係数記憶部１４５に記憶するようにしてもよ
い。

【０２４１】このように上記第２の実施の形態において
は、半導体ウエハ１を所定位置に配置したときの過去の
位置ずれ量に基づいて得られる自己回帰モデルによりア
ライメントマーク１ａの位置を予測し、このアライメン
トマーク１ａの予測位置に従ってアライメントマーク１
ａの位置検出を行うようにしたので、アライメント処理
時間を高速化でき、かつこのアライメント処理時間の高
速化により電子ビームを走査による描画精度を高くでき
る。

【０２４２】すなわち、自己回帰モデルを用いた統計処
理手法により、ＸＹステージ１２２に載置されている半
導体ウエハ１のアライメントマーク１ａの位置を予測
し、この位置に電子ビームを走査して正確なマーク位置
を検出するので、プリアライメントが不要であり、アラ
イメント処理時間を高速化できる。

【０２４３】又、自己回帰モデルのパラメータ（次数、
係数）を学習機能により常に最適値に設定するので、信
頼性を向上できる。

【０２４４】さらに、プリアライメントマークの検出機
構が必要ないので、構造及び制御が簡単となる。

【０２４５】(3) 次に本発明の第３の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には
同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【０２４６】図１３はかかる半導体製造方法を適用した
本発明の請求項１０に対応するウエハアライメント装置
の構成図である。

【０２４７】位置補正装置１５０は、過去における半導
体ウエハ１の所定位置に対する位置ずれ量に基づいて得
られた自己回帰モデルにより半導体ウエハ１上のアライ
メントマークの位置を予測する機能を有するもので、補
正関数係数記憶部１５１及び位置補正部１５２の各機能
を有している。

【０２４８】補正関数係数記憶部１５０は、ＣＰＵ１１
３により係数が設定されるもので、自己回帰モデルのパ
ラメータ（次数、係数）を記憶するものとなっている。

【０２４９】位置補正部１５２は、ＣＰＵ１１３からの
位置データの指令を受け、補正関数係数記憶部１５１に
記憶されているパラメータを受取り、このパラメータを
用いて自己回帰モデルを演算して位置データを補正し、
この補正した位置データをステージ制御部１０４に送る
機能を有している。

【０２５０】なお、補正した位置データをステージ制御
部１０４に送ることにより、ステージ制御部１０４は、
補正した位置データに基づいて各光学レンズ系７、８か
らの光の照射位置を補正するようにＸＹＺステージ６を
駆動制御する。

【０２５１】次に半導体ウエハ１のアライメント方法に
ついて図１４に示すマーク位置検出のフローチャートに
従って説明する。

【０２５２】先ず、自己回帰モデルの決定が行われる。

【０２５３】半導体ウエハ１に対する処理前には、ステ
ップ＃３０において、予めオートローダ（図示せず）か
ら真空チャンバ２内のＸＹステージ１２２に搬送された
ときの半導体ウエハ１の位置ずれ量が、半導体ウエハ１
に描かれているアライメントマーク１ａを検出すること
によりデータ収集される。

【０２５４】すなわち、各ＣＣＤカメラ９、１０は、各
光学レンズ系７、８を通して半導体ウエハ１に形成され
た各アライメントマーク１ａを撮像してその画像信号を
出力する。

【０２５５】画像処理部１０９は、各ＣＣＤカメラ９、
１０の各撮像により得られる画像データを画像処理し、
各アライメントマーク１ａ位置を検出する。

【０２５６】次にＣＰＵ１１３は、ステップ＃３１にお
いて、データ収集した位置データに基づいて自己回帰モ
デルのパラメータ（次数、係数）を決定し、続くステッ
プ＃３２においてパラメータ（次数、係数）を位置補正
装置１４４の補正関数係数記憶部１４５に設定する。

【０２５７】以上の手順により、半導体ウエハ１の位置
ずれデータ（Δｘ、Δｙ、Δθ）に対してそれぞれ自己
回帰モデルの次数と係数とを求め、半導体ウエハ１上の
アライメントのマーク検出時に自己回帰モデルを用い
て、位置補正部１５０においてアライメントマーク１ａ
の設計位置を補正する。

【０２５８】次に半導体ウエハアライメントのマーク検
出手順について説明する。

【０２５９】ＣＰＵ１１３は、ステップ＃３３におい
て、アライメントマーク１ａの設計位置（ｘ，ｙ）を位
置補正装置１５０に送る。

【０２６０】この位置補正装置１５０の位置補正部１５
２は、ステップ＃３４において、自己回帰モデルを演算
して過去の位置ずれデータから今回の位置ずれ量（Δ
ｘ、Δｙ、Δθ）を計算し、次式を演算してアライメン
トマーク１ａのマーク位置（ｕ，ｖ）を予測し、ステー
ジ制御部１０４に送る。

【０２６１】このステージ制御部１０４は、ステップ＃
３５において、予測したアライメントマーク１ａのマー
ク位置（ｕ，ｖ）に従ってＸＹＺステージ７を駆動し、
アライメントマーク１ａの位置を移動する。

【０２６２】次に、各光学レンズ系７、８は、ステップ
＃３６において、高倍率モードに切り替えられる。各Ｃ
ＣＤカメラ９、１０は、高倍率モードの各光学レンズ系
７、８を通して半導体ウエハ１の各アライメントマーク
１ａを撮像し、その画像信号を出力する。

【０２６３】画像処理部１０９は、各ＣＣＤカメラ９、
１０からの各画像信号を画像処理し、２箇所のアライメ
ントマーク１ａのマーク位置を測定する。

【０２６４】次に、ＣＰＵ１１３は、ステップ＃３７に
おいて、測定されたマーク位置に基づいて半導体ウエハ
１の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量をステージ制御
部１０４に送る。

【０２６５】このステージ制御部１０４は、ステップ＃
３８において、位置ずれ量に従ってＸＹＺステージ６及
びθステージ３を駆動し、半導体ウエハ１に対するアラ
イメントを行う。

【０２６６】なお、ＣＰＵ１１３は、半導体ウエハ１の
過去の位置ずれ量を保存し、これら位置ずれ量に基づい
て自己回帰モデルのパラメータを最適値に変更するよう
にしてもよい。

【０２６７】又、ＣＰＵ１１３は、ステップ＃３９にお
いて、半導体ウエハ１の過去の位置ずれ量を保存し、こ
れら位置ずれ量の平均値及び偏差３σを求め、次のステ
ップ＃４０において、これら平均値及び偏差３σが所定
のしきい値を越えた場合、ステップ＃４１に移って再び
ステップ＃３０〜＃３２を実行し、自己回帰モデルのパ
ラメータを計算し直し、最適なパラメータを求めて補正
関数係数記憶部１５１に記憶するようにしてもよい。

【０２６８】このように上記第３の実施の形態によれ
ば、上記第２の実施の形態と同様に、アライメント処理
時間を高速化でき、かつ真空チャンバ２内の所定位置に
対して半導体ウエハ１を高精度に収納できて所定の処理
を行うことができる。

【０２６９】なお、上記第２及び第３の実施の形態は、
電子ビーム描画装置やウエハアライメント装置に適用す
るに限らず、その他の半導体製造装置、例えば縮小投影
露光装置や検査装置のアライメント、或いは測長ＳＥＭ
のアライメントにも適用でき、さらに半導体以外のアラ
イメントの必要な装置に適用できる。

【０２７０】(4) 次に本発明の第４の実施の形態につい
て説明する。

【０２７１】本発明の請求項１１〜１３に対応する半導
体製造方法は、半導体ウエハ１上に形成されたアライメ
ントマーク１ａを撮像装置、例えばＣＣＤカメラにより
撮像してこのアライメントマーク位置を検出する場合、
半導体ウエハ１とＣＣＤカメラの間隔を複数箇所に設定
し、それぞれの箇所でアライメントマーク１ａを撮像
し、これら複数の間隔ごとに各マーク画像データを処理
してそれぞれ分散値を求め、これら分散値により得られ
る近似曲線から撮像装置の焦点位置を求めるものであ
る。

【０２７２】この場合、複数の間隔ごとの各マーク画像
データを処理して各分散値を求め、これら分散値により
得られる近似曲線における最大値に対応するところを真
の焦点位置とする。

【０２７３】又、半導体ウエハ１とＣＣＤカメラとの間
隔を複数箇所に設定してアライメントマーク１ａを撮像
する場合、このアライメントマーク１ａの撮像位置を半
導体ウエハ１上の所定方向に沿って複数箇所に設定す
る。

【０２７４】図１５は本発明の請求項１４〜１６に対応
する半導体製造装置を適用したアライメント装置の構成
図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して
その詳しい説明は省略する。

【０２７５】２つのカメラ検出系７、８は、半導体ウエ
ハ１の上方に配置され、それぞれ図１６に示すように半
導体ウエハ１上に描かれた２箇所のアライメントマーク
１ａを視野内に入れるように配置されている。

【０２７６】又、これらカメラ検出系７、８は、ＸＹＺ
ステージ６及びステージ制御部１６０の動作制御によ
り、半導体ウエハ１との間隔を複数箇所、例えば図１７
に示すように３つの間隔、すなわち測定開始点Ｚ1 、測
定点Ｚ2 及びＺ3 にそれぞれ設定されるものとなってい
る。

【０２７７】一方、画像処理部１６１は、画像入力部１
０８に記憶された各ＣＣＤカメラ９、１０別でかつ各測
定点Ｚ1 、Ｚ2 、Ｚ3 別の各画像データを読み出し、こ
れら画像データを処理してそれぞれ分散値ｖを求め、こ
れら分散値ｖにより得られる近似曲線の最大値に対応す
るところを各ＣＣＤカメラ９、１０の真の焦点位置とし
て求める機能を有している。

【０２７８】次に上記の如く構成された装置におけるウ
エハアライメント動作について説明する。

【０２７９】半導体ウエハ１は、図示しないオリフラ合
せ装置によりオリフラ合せされ、これも図示しないロボ
ットにより真空チャンバ２内に搬送される。

【０２８０】ランプハウス１００から放射された光は、
各光ファイバー１１、１２を通してカメラ検出系７、８
に達し、これらカメラ検出系７、８から半導体ウエハ１
面上に照射される。

【０２８１】このとき光量調整部１０１は、ランプハウ
ス１００の発光強度を調整し、半導体ウエハ１の下地の
光量を調整する。

【０２８２】又、光学倍率切替え部１０３は、ドライバ
ー１０２を駆動して各カメラ検出系７、８を低倍率モー
ド又は高倍率モードのいずれかに切り替える。

【０２８３】２つのカメラ検出系７、８は、図１６に示
すように半導体ウエハ１上に描かれている２箇所のアラ
イメントマーク１ａにそれぞれ対応して配置される。

【０２８４】これらカメラ検出系７、８を通して各ＣＣ
Ｄカメラ９、１０は、半導体ウエハ１面上に描かれた２
箇所のアライメントマーク１ａ像を観察する。

【０２８５】次に、このアライメントマーク１ａを用い
ての自動焦点合わせが行われる。

【０２８６】すなわち、ステージ制御部１６０は、ＸＹ
Ｚステージ６を駆動し、各カメラ検出系７、８を図１７
に示す測定開始点Ｚ1 に設定する。

【０２８７】各ＣＣＤカメラ９、１０は、それぞれカメ
ラ検出系７、８を通して半導体ウエハ１面上に描かれた
２箇所のアライメントマーク１ａ像を撮像し、それぞれ
各画像信号を出力する。これら画像信号は、画像入力部
１０８によりディジタル変換され、各画像データとして
記憶される。

【０２８８】画像処理部１６１は、画像入力部１０８に
記憶された各ＣＣＤカメラ９、１０別でかつ各測定点Ｚ
1 別の各画像データを読み出し、これら画像データに対
して１次微分の処理を行い、その信号データの分散値を
演算し求める。

【０２８９】図１８はかかる画像データに対するｋライ
ン目の信号プロファイル、及びその１次微分した信号プ
ロファイルを示す。

【０２９０】画像処理部１６１は、これら画像データに
対する１次微分処理及びその信号データの分散値を、画
像データの画面全体又は何本かのラインについて行い、
それを積分することで平均化処理する。

【０２９１】続いて、ステージ制御部１６０は、ＸＹＺ
ステージ６を駆動し、各カメラ検出系７、８を図１７に
示す測定点Ｚ2 、Ｚ3 に順次設定する。

【０２９２】これら測定点Ｚ2 、Ｚ3 において、各ＣＣ
Ｄカメラ９、１０は、それぞれカメラ検出系７、８を通
して半導体ウエハ１面上に描かれた２箇所のアライメン
トマーク１ａ像を撮像し、それぞれ各画像信号を出力す
る。これら画像信号は、画像入力部１０８によりディジ
タル変換され、各画像データとして記憶される。

【０２９３】画像処理部１６１は、画像入力部１０８に
記憶された各ＣＣＤカメラ９、１０別でかつ各測定点Ｚ
2 、Ｚ3 別の各画像データを読み出し、上記同様にこれ
ら画像データに対して１次微分の処理を行い、その信号
データの分散値を演算し求める。

【０２９４】次に画像処理部１６１は、各測定点Ｚ1 、
Ｚ2 、Ｚ3 別の各分散値ｖを用いてＺ軸方向との関係か
ら図１９に示すような２次曲線近似式ｖを求める。

【０２９５】この２次曲線近似式ｖは、 ｖ＝ａＺ² ＋ｂＺ＋ｃ …(10) により表される。

【０２９６】画像処理部１６１は、この２次曲線近似式
ｖにおける分散値の最大値を検出し、この最大値に対応
するところを各ＣＣＤカメラ９、１０の真の焦点位置と
して決定する。

【０２９７】図２０及び図２１は、かかる焦点合わせの
分散値についての実験データを示し、このうち図２０は
半導体ウエハ１の下地Ｐoly 、図２０は半導体ウエハ１
の下地Ａｌである。

【０２９８】これら実験データから分かるように、半導
体ウエハ１の下地Ｐoly 、Ａｌの両者とも分散値の波形
が２次曲線となっており、かつ焦点位置で最大値を示し
ている。

【０２９９】これらＣＣＤカメラ９、１０の真の焦点位
置は、ＣＰＵ１１３を通してステージ制御部１６０に送
られる。このステージ制御部１６０は、ＸＹＺステージ
６のＺ軸方向に駆動して各カメラ検出系７、８を、各Ｃ
ＣＤカメラ９、１０の真の焦点位置に移動する。

【０３００】この後、各ＣＣＤカメラ９、１０は、それ
ぞれカメラ検出系７、８を通して半導体ウエハ１面上に
描かれた２箇所のアライメントマーク１ａ像を撮像し、
それぞれ各画像信号を出力する。これら画像信号は、画
像入力部１０８によりディジタル変換され、各画像デー
タとして記憶される。

【０３０１】画像処理部１６１は、画像入力部１０８に
記憶された各画像データから各アライメントマーク１ａ
の位置を求め、半導体ウエハ１の回転方向の位置ずれ量
を演算し求める。この位置ずれ量は、ＣＰＵ１１３によ
りステージ制御部１６０に渡される。

【０３０２】このステージ制御部１６０は、半導体ウエ
ハ１の回転方向の位置ずれ量を受けると、この位置ずれ
量に基づいてドライバ１０５を駆動してθステージ３を
動作させ、半導体ウエハ１のθ調整を行う。

【０３０３】このように上記第４の実施の形態において
は、各ＣＣＤカメラ９、１０を半導体ウエハ１に対して
各測定点Ｚ1 、Ｚ2 、Ｚ3 に設定し、これら測定点Ｚ1
、Ｚ2 、Ｚ3 でアライメントマーク１ａを撮像し、こ
れらマーク画像データを処理してそれぞれ分散値を求
め、これら分散値により得られる２次曲線近似式におけ
る分散値の最大値に対応するところを各ＣＣＤカメラ
９、１０の真の焦点位置として求めるようにしたので、
アライメントマーク１ａに対する焦点合わせを精度高く
できる。

【０３０４】すなわち、画像処理方式を用いているの
で、構成がシンプルであり、半導体ウエハ１面の凹凸や
パターン密度、下地種類による影響を受けずに焦点合わ
せができる。

【０３０５】又、３箇所の測定点Ｚ1 、Ｚ2 、Ｚ3 によ
り焦点位置を決定するので、焦点合わせを高速にかつ精
度高くできる。

【０３０６】なお、上記第４の実施の形態は、次の通り
に変形してよい。

【０３０７】例えば、３箇所の測定点Ｚ1 、Ｚ2 、Ｚ3
により真の焦点位置を求めるのでなく、これら測定点を
増やすことにより真の焦点位置Ｚｍの精度を向上させる
ことは言うまでもない。

【０３０８】又、焦点合わせ精度を高くするために、決
定した焦点位置Ｚｍを中心として各カメラ検出系７、８
を±ΔＺの範囲でスキャンし、この範囲での分散値を求
めてその最大となるところを検出すれば、より精度の高
い真の焦点位置を決定することができる。

【０３０９】又、上記第４の実施の形態では、各ＣＣＤ
カメラ９、１０を各測定点Ｚ1 、Ｚ2 、Ｚ3 に設定する
箇所を半導体ウエハ１に対して１箇所としているが、こ
の測定開始点Ｚ1 の箇所をＸ軸及びＹ軸方向に対して複
数箇所にしてもよい。

【０３１０】図２２及び図２３はかかる測定開始点Ｚ1
の箇所をＸ軸、Ｙ軸方向に対して変更した場合の焦点位
置（フォーカス位置）を示している。このうち図２２
(a)(b)はＣＣＤカメラ９におけるＸ軸、Ｙ軸方向に対す
るフォーカス位置、図２３(a)(b)はＣＣＤカメラ１０に
おけるＸ軸、Ｙ軸方向に対するフォーカス位置を示して
いる。

【０３１１】又、上記第４の実施の形態では、自動焦点
合せ方法をウエハアライメント装置に適用した場合につ
いて説明したが、半導体の画像処理を用いた検査装置や
半導体以外の画像処理を用いて部品を識別・検査する装
置等にも適用できる。

【０３１２】(5) 次に本発明の第５の実施の形態につい
て説明する。なお、図４６と同一部分には同一符号を付
してある。

【０３１３】図２４は本発明の請求項１７〜１９に対応
するスピン処理装置を備えた半導体製造装置の構成図で
ある。

【０３１４】カップ４６内では、半導体ウエハ１に対す
るレジスト塗布、現像、洗浄等の処理が行われる。

【０３１５】このカップ４６内には、スピンチャック４
７が配置され、これにスピンモータ４８の回転軸が連結
されている。このスピンチャック４７には、真空吸着穴
４９が形成されている。

【０３１６】これらスピンチャック４７及びスピンモー
タ４８は、図示しない上下機構により上下動し、スピン
チャック４７がカップ４６内に配置される。

【０３１７】又、スピンチャック４７の上方には、ウエ
ハチャック５０が配置されている。このウエハチャック
５０は、例えば半導体ウエハ１やのダミーの半導体ウエ
ハ（以下、ダミーウエハと称する）１７０を保持し、搬
送装置１７１の直線駆動機構によりＸＹ方向に移動し、
ダミーウエハ１７０等をスピンチャック４７の回転中心
に位置決めするものとなっている。

【０３１８】ところで、スピンチャック４７の上部に
は、位置検出治具１７２が取り付けられている。

【０３１９】この位置検出治具１７２は、スピンチャッ
ク４７とウエハチャック５０との回転中心を位置合わせ
するときに、スピンチャック４７に対して真空吸着され
るもので、スピンチャック４７の回転中心に一致いる位
置に突起１７３が形成されている。

【０３２０】一方、ダミーウエハ１７０には、Ｌ字形状
のセンサ位置調整機構１７４を介して反射型の位置セン
サ１７５が設けられている。

【０３２１】この位置センサ１７５は、ビームスポット
を出力し、その反射ビームスポットを検出して検出対象
の位置を検出するもので、ダミーウエハ１７０の回転中
心に向かってビームスポットを出力するものとなってい
る。このビームスポット径は、位置検出治具１７２の突
起１７３とほぼ同径に形成されている。

【０３２２】この位置センサ１７５は、ビームスポット
径と突起１７３とが一致したときに出力電圧が最大とな
るものとなっている。

【０３２３】この位置センサ１７５の出力端子には、電
圧計１７６が接続され、その測定電圧値が中心検出部１
７７に送られている。

【０３２４】この中心検出部１７７は、電圧計１７６の
測定電圧値を入力して最大となるところを検出し、かつ
図２５に示すように測定電圧値の最大となるダミーウエ
ハ１７０のポジションを（ｘ1 、ｙ1 ）、次にスピンチ
ャック４７を１８０°回転させて電圧計１７６の測定電
圧値が最大となるポジションを（ｘ2 、ｙ2 ）とする
と、 （（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２、（ｙ1 ＋ｙ2 ）／２） のポジションで、ウエハチャック５０とスピンチャック
４７の各回転中心が一致することを検出する機能を有し
ている。

【０３２５】コントローラ１７８は、スピンモータ４８
の駆動及び搬送装置１７１の搬送動作などを制御する機
能を有するもので、電圧計１７６の測定電圧値が最大を
示したときに、スピンチャック４７を１８０°回転動作
させる機能を有している。

【０３２６】次に上記の如く構成された装置の位置合わ
せ動作について説明する。

【０３２７】スピンチャック４７には、突起１７３の形
成された位置検出治具１７２が吸着される。

【０３２８】又、ウエハチャック５０には、位置センサ
１７５の設けられたダミーウエハ１７０がウエハチャッ
ク５０の外周部のテーパの嵌め合いにより取り付けられ
る。

【０３２９】搬送装置１７１は、ウエハチャック５０を
ＸＹ平面内においてＸ方向及びＹ方向にスライド移動す
る。

【０３３０】このようにウエハチャック５０をＸ方向及
びＹ方向にスライド移動させることにより、位置センサ
１７５のピームスポットと位置検出治具１７２上の突起
１７３とが図２６に示すように一致すると、位置センサ
１７５の出力電圧は最大を示す。

【０３３１】この位置センサ１７５の出力電圧は、電圧
計１７６により測定され、この測定電圧値は中心検出部
１７７に送られる。

【０３３２】この中心検出部１７７は、電圧計１７６の
測定電圧値を入力して最大となるところを検出し、かつ
この測定電圧値の最大となるダミーウエハ１７０のポジ
ションを（ｘ1 、ｙ1 ）とする。

【０３３３】なお、このダミーウエハ１７０のポジショ
ン（ｘ1 、ｙ1 ）は、搬送装置１７１から読み取る。

【０３３４】ここで、中心検出部１７７からコントロー
ラ１７８に測定電圧値の最大を検出したことの旨を送る
と、コントローラ１７８は、スピンモータ４８を回転駆
動してスピンチャック４７を１８０°回転させる。

【０３３５】このスピンチャック４７の回転動作時に、
位置センサ１７５は、ビームスポットを照射し、位置検
出治具１７２からの反射ビームスポットを受光してそれ
に応じた電圧を出力する。

【０３３６】そして、中心検出部１７７は、スピンチャ
ック４７の回転動作時に、電圧計１７６の測定電圧値を
入力して最大となるところを検出し、かつこの測定電圧
値の最大となるスピンチャック４７のポジションを（ｘ
2 、ｙ2 ）とする。

【０３３７】この中心検出部１７７は、ダミーウエハ１
７０のポジション（ｘ1 、ｙ1 ）及びスピンチャック４
７のポジションを（ｘ2 、ｙ2 ）に基づき、 （（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２、（ｙ1 ＋ｙ2 ）／２） のポジションで、ウエハチャック５０とスピンチャック
４７の各回転中心が一致することを検出する。

【０３３８】従って、搬送装置１７１は、このポジショ
ンとなるようにウエハチャック５０をＸ及びＹ方向に移
動し、ウエハチャック５０とスピンチャック４７の各回
転中心を一致させる。

【０３３９】このように上記第５の実施の形態において
は、スピンチャック４７を高速回転させて半導体ウエハ
１に対する処理を行う場合、スピンチャック４７に突起
１７３の形成された位置検出治具１７２を吸着させ、か
つウエハチャック５０に位置センサ１７５の設けられた
ダミーウエハ１７０を嵌め合わせ、位置センサ１７５が
突起１７３を検出して最大の出力電圧を示すポジション
に基づいてスピンチャック４７とウエハチャック５０と
の回転中心の位置合わせを行うので、スピンチャック４
７の形状に関係なくスピンチャック４７とウエハチャッ
ク５０との回転中心の位置合わせを高精度にできる。

【０３４０】このような高精度な位置合わせができるこ
とから、スピンチャック４７に要求される精度をそれ程
高くする必要もなくなり、スピンチャック４７にかかる
製造の加工工数を減らすことができ安価にできる。

【０３４１】又、１つの位置センサ１７５を用いるとい
う簡単な構成であり、かつこの位置センサ１７５の出力
電圧に対する処理も複雑な演算や制御を必要としない。

【０３４２】なお、本発明の上記第４の実施の形態は、
次のように変形してもよい。

【０３４３】例えば、位置センサ１７５は、ダミーウエ
ハ１７０上に設けるのに限らず、図２７に示すようにス
ピンチャン４７上に設けるようにしてもよい。

【０３４４】又、図２８に示すように回転中心に穴１７
９の形成されたダミーウエハ１８０をウエハチャック５
０に嵌め合わせ、かつ位置センサ１７５を支持アーム１
８１を介してスピンチャン４７上に設ける。そして、支
持アーム１８１上における位置センサ１７５の対向位置
に投光センサ１８２を配置する。

【０３４５】このような構成であれば、スピンチャック
４７とウエハチャック５０との回転中心が一致したと
き、位置センサ１７５に入射する投光センサ１８２から
の光は、最大の光量となる。

【０３４６】従って、最大光量を示すウエハチャック５
０のポジション及びスピンチャック４７を回転させたと
きの最大光量を示すポジションに基づいてスピンチャッ
ク４７とウエハチャック５０との回転中心となるポジシ
ョンを検出できる。

【０３４７】(6) 次に本発明の第６の実施の形態につい
て説明する。なお、図４７と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。

【０３４８】図２９は本発明の請求項２０、２１に対応
する半導体製造装置における基板保持装置の構成図であ
る。なお、同図(a) は上方から見た図、同図(b) は断面
構成図である。

【０３４９】この半導体製造装置は、スピンチャック５
２に半導体ウエハ１を装着するとともに半導体ウエハ１
を側面から３本のウエハクランプピン５８により押え付
け、スピンチャック５２を高速回転させて半導体ウエハ
１に対するスピン洗浄を行う機能を有している。

【０３５０】この半導体製造装置内の基板保持装置に
は、３本のクランプピン５８の半導体ウエハ１に対する
接触位置を切り換える接触位置切換手段１９０が備えら
れている。

【０３５１】この接触位置切換手段１９０は、カム板５
５及びレバー５７を駆動源１９１により駆動し、レバー
５７を軸５９を中心として回転させ、クランプピン５８
を図３０に示すようにＡ方向、又はＢ方向に円弧運動さ
せる機能を有している。

【０３５２】具体的に接触位置切換手段１９０は、先ず
クランプピン５８をＡ方向に円弧運動させて半導体ウエ
ハ１を保持し、次にスピン洗浄時にクランプピン５８を
Ｂ方向に円弧運動させて半導体ウエハ１を保持する機能
を有している。

【０３５３】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。

【０３５４】半導体ウエハ１が各固定ピン５４を介して
ウエハチャック部５３に装着されると、３本の各レバー
５７はそれぞれ軸５９を中心として回転する。

【０３５５】すなわち、これらレバー５７は、駆動源１
９１の駆動によりカム板５５を介して軸５９を中心とし
て図３０に示すようにＡ方向に円弧運動する。

【０３５６】このＡ方向に円弧運動により３本の各ウエ
ハクランプピン５８は、このウエハクランプピン５８の
接触点ａにおいて半導体ウエハ１の側面から半導体ウエ
ハ１を押さえ付ける。

【０３５７】次に各レバー５７は、駆動源１９１の駆動
によりカム板５５を介して軸５９を中心として図３０に
示すようにＢ方向に円弧運動する。このＢ方向に円弧運
動により３本の各ウエハクランプピン５８は、このウエ
ハクランプピン５８の接触点ｂにおいて半導体ウエハ１
の側面から半導体ウエハ１を押さえ付ける。

【０３５８】この後、スピンチャック５２は高速回転
し、半導体ウエハ１に対する洗浄が行われる。

【０３５９】このように半導体ウエハ１に対する各ウエ
ハクランプピン５８の接触点をａからｂに切り換えてス
ピン洗浄を行えば、半導体ウエハ１に対する洗浄時に、
各ウエハクランプピン５８の特に接触点ａに対する洗浄
を同時に行うことになる。

【０３６０】このように上記第６の実施の形態において
は、半導体ウエハ１を側面から各ウエハクランプピン５
８により押え付け、スピンチャック５２を高速回転させ
て半導体ウエハ１に対するスピン洗浄を行う場合、各ウ
エハクランプピン５８の半導体ウエハ１に対する接触点
ａからｂに切り換えるようにしたので、半導体ウエハ１
を保持したときに発生するダストを各ウエハクランプピ
ン５８に蓄積せずに半導体ウエハ１の汚染を防止でき
る。

【０３６１】なお、各ウエハクランプピン５８は、円弧
運動に限らず、半導体ウエハ１に対して２点以上の接触
点がある機構であればよい。

【０３６２】又、半導体ウエハ１に対するスピン洗浄に
限らず、半導体ウエハ１に対するレジスト塗布、現像、
洗浄等の処理を行うに適用してもよい。

【０３６３】(7) 次に本発明の第７の実施の形態につい
て説明する。なお、図４７と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。

【０３６４】図３１は本発明の請求項２２に対応する半
導体製造装置におけるキャリア搬送装置の構成図であ
る。なお、同図(a) はキャリア搬送装置の搬送ユニット
の側面構成図、同図(b) は上方から見た構成図である。

【０３６５】搬送ユニット本体としての架台２００に
は、その上部にキャリアステーシ２０１が設けられ、キ
ャリアステーシ２０１上に各キャリア６２別に載置する
ための各キャリアガイド２０２が設けられている。

【０３６６】又、この架台２００には、キャリア搬送駆
動装置２０３が備えられている。このキャリア搬送駆動
装置２０３は、架台２００の長手方向よりも長く形成さ
れ、かつ架台２００内の一方の壁側によせて設けられて
いる。なお、図３１では架台２００の長手方向をＸ軸方
向としている。

【０３６７】このキャリア搬送駆動装置２０３における
架台２００から突出された部分は、図３１(b) に示すよ
うにキャリア６２の受け渡しポジション２０４となる。

【０３６８】このキャリア搬送駆動装置２０３上には、
キャリア上下動駆動装置２０５を介してキャリア搬送テ
ーブル２０６が設けられている。このキャリア上下動駆
動装置２０５は、キャリア搬送テーブル２０６をＺ軸方
向に上下動させる機能を有している。

【０３６９】キャリア搬送制御装置２０７は、各キャリ
ア６２を例えば図面上右から左へ順送する場合、キャリ
ア上下動駆動装置２０５を上昇制御してキャリア搬送テ
ーブル２０６上にキャリア６２を載せてキャリアガイド
２０２から逃がし、この状態でキャリア上下動駆動装置
２０５を所定位置まで搬送制御し、所定位置まで搬送す
るとキャリア上下動駆動装置２０５を下降制御してキャ
リア６２を降ろす機能を有している。

【０３７０】次に上記の如く構成された装置のキャリア
搬送動作について説明する。

【０３７１】このキャリア搬送装置では、例えば図面上
最も左側のキャリア６２が図示しないＡＧＶ（自動化ガ
イド車両）又はキャリア移載機で他の箇所に移載された
後、残りのキャリア６２が順次搬送される。

【０３７２】すなわち、キャリア搬送制御装置２０７
は、キャリア上下動駆動装置２０５を上昇制御してキャ
リア搬送テーブル２０６上にキャリア６２を載せてキャ
リアガイド２０２から逃がす。

【０３７３】この状態でキャリア搬送制御装置２０７
は、キャリア搬送駆動装置２０３をＸ軸方向に駆動制御
し、キャリア上下動駆動装置２０５を所定位置まで搬送
制御させる。

【０３７４】そして、キャリア６２が所定位置まで搬送
されると、キャリア搬送制御装置２０７は、キャリア上
下動駆動装置２０５を下降制御してキャリア６２をキャ
リアガイド２０２に下降する。

【０３７５】次にキャリア搬送装置の搬送ユニットを２
連連結した実施の形態について図３２の構成図を参照し
て説明する。同図(a) は側面構成図、同図(b) は上方か
ら見た構成図、同図(c) は搬送ユニットの長手方向から
見た構成図である。なお、図３１と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略する。

【０３７６】搬送ユニットを２連連結する場合、一方の
搬送ユニットにおけるキャリア搬送駆動装置２０３は架
台２００内の一方の壁側によせて設けられ、他方の搬送
ユニットにおけるキャリア搬送駆動装置２０３は架台２
００内の他方の壁側によせて設けられている。

【０３７７】これら搬送ユニットを２連連結すると、図
３２(b) に示すように一方のキャリア搬送駆動装置２０
３の受け渡しポジション２０４と、他方のキャリア搬送
駆動装置２０３とが対向配置させる部分、すなわち受渡
し位置２０８が形成されている。

【０３７８】次に搬送ユニットを２連連結したキャリア
搬送動作について説明する。

【０３７９】一方の搬送ユニット（図面上右側）におい
て、キャリア搬送制御装置２０７は、キャリア上下動駆
動装置２０５を上昇制御してキャリア搬送テーブル２０
６上にキャリア６２を載せてキャリアガイド２０２から
逃がす。

【０３８０】この状態でキャリア搬送制御装置２０７
は、キャリア搬送駆動装置２０３をＸ軸方向に駆動制御
し、キャリア上下動駆動装置２０５を受渡し位置２０８
まで搬送制御させる。

【０３８１】そして、キャリア６２が受渡し位置２０８
まで搬送されると、キャリア搬送制御装置２０７は、キ
ャリア上下動駆動装置２０５を下降制御してキャリア６
２を降ろす。

【０３８２】続いて、他方の搬送ユニット（図面上左
側）において、キャリア搬送制御装置２０７は、受渡し
位置２０８においてキャリア上下動駆動装置２０５を上
昇制御してキャリア搬送テーブル２０６上にキャリア６
２を載せてキャリアガイド２０２から逃がす。

【０３８３】この状態でキャリア搬送制御装置２０７
は、キャリア搬送駆動装置２０３をＸ軸方向に駆動制御
し、キャリア上下動駆動装置２０５を所定位置まで搬送
制御させる。

【０３８４】このキャリア６２が所定位置まで搬送され
ると、キャリア搬送制御装置２０７は、キャリア上下動
駆動装置２０５を下降制御してキャリア６２を降ろす。

【０３８５】これ以降、上記キャリア６２の搬送動作が
繰り返され、キャリア６２が１つづつ順送される。

【０３８６】このように上記第７の実施の形態のおいて
は、キャリア搬送駆動装置２０３の搬送長さを架台２０
０よりも長く形成し、搬送ユニットを例えば２連連結し
てキャリア６２の受渡し位置２０８を形成したので、キ
ャリア受渡しに別途設置していたキャリア移載器が不要
となり、キャリア６２の搬送距離が変わってもスペース
をとることなく安価に搬送ができる。

【０３８７】なお、上記実施の形態は、搬送ユニットを
２連連結するに限らず、複数ユニット連結するようにし
てもよい。

【０３８８】(8) 次に本発明の第８の実施の形態につい
て説明する。

【０３８９】図３３は本発明の請求項２３に対応する半
導体製造装置におけるキャリア搬送装置の構成図であ
る。なお、図３１と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略する。

【０３９０】このキャリア搬送装置は、２台の搬送ユニ
ット（架台２００、２００）を直角方向に連結したとき
の配置を示している。

【０３９１】これら搬送ユニットの間には、図３４に示
すような搬送方向変更機構２１０が配置されている。な
お、同図には、キャリア６２を受渡しする各受渡し位置
Ｐ、Ｑ、及び各搬送ユニットの間の位置関係を示すＡ、
Ｂが記載されている。

【０３９２】この搬送方向変更機構２１０は、キャリア
６２の搬送方向を変更する機能を有するもので、第１の
キャリア搬送駆動装置２１１、第２のキャリア搬送駆動
装置２１２、及びキャリア回転駆動装置２１３から構成
されている。

【０３９３】第１のキャリア搬送駆動装置２１１は、キ
ャリア６２を、例えば受渡し位置Ｐから次の受渡し位置
Ｑの線上までＸ軸方向に搬送する機能を有している。

【０３９４】第２のキャリア搬送駆動装置２１２は、キ
ャリア受渡し位置Ｐ線上から次の受渡し位置ＱまでＹ軸
方向に搬送する機能を有している。

【０３９５】キャリア回転駆動装置２１３は、キャリア
６２を回転させてキャリア６２の搬送方向を変更する機
能を有している。

【０３９６】次に上記の如く構成された装置のキャリア
搬送動作について説明する。

【０３９７】一方の搬送ユニット（図面上右下）では、
上記搬送ユニット（図３１）と同様な搬送動作を行う。

【０３９８】すなわち、キャリア搬送制御装置２０７
は、キャリア上下動駆動装置２０５を上昇制御してキャ
リア搬送テーブル２０６上にキャリア６２を載せてキャ
リアガイド２０２から逃がす。

【０３９９】この状態でキャリア搬送制御装置２０７
は、キャリア搬送駆動装置２０３をＸ軸方向に駆動制御
し、キャリア上下動駆動装置２０５を受渡し位置Ｐまで
搬送制御させる。

【０４００】そして、キャリア６２が受渡し位置Ｐまで
搬送されると、キャリア搬送制御装置２０７は、キャリ
ア上下動駆動装置２０５を下降制御してキャリア６２を
降ろす。そして、キャリア搬送制御装置２０７は、キャ
リア搬送駆動装置２０３を駆動制御し、キャリア上下動
駆動装置２０５及びキャリア搬送テーブル２０６を元の
位置に戻す。

【０４０１】この後、第１のキャリア搬送駆動装置２１
１は、キャリア６２を、受渡し位置Ｐから次の受渡し位
置Ｑの線上までＸ軸方向に搬送する。

【０４０２】次にキャリア回転駆動装置２１３は、キャ
リア６２をＣＣＷ方向に９０°回転させてキャリア６２
の搬送方向を変更する。

【０４０３】さらに第２のキャリア搬送駆動装置２１２
は、キャリア受渡し位置Ｐ線上から次の受渡し位置Ｑま
でＹ軸方向に搬送し、他方の搬送ユニット（図面上左
上）に渡す。

【０４０４】このように上記第８の実施の形態において
は、キャリア６２を１個づつ順送りして搬送する場合、
キャリア搬送駆動装置２０３の搬送長さを架台２００よ
りも長く形成し、これら架台２００の間に、キャリア６
２の搬送方向を変更する搬送方向変更機構２１０を配置
したので、キャリア受渡しに別途設置していたキャリア
移載器が不要となり、キャリア６２の搬送方向が直角方
向等に変わってもスペースをとることなく安価に搬送が
できる。

【０４０５】なお、上記第８の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。

【０４０６】例えば、搬送ユニットを直角連結して搬送
する場合、第１のキャリア搬送駆動装置２１１及び第２
のキャリア搬送駆動装置２１２は、一定のストロークを
有するので、モータの他にエアーシリンダを利用した構
成でもよい。

【０４０７】又、キャリア回転駆動装置２１３は、モー
タの他にロータアクチュエータを利用した構成でもよ
い。

【０４０８】さらにキャリア上下駆動装置２０５もモー
タの他にエアーシリンダを利用した構成でもよい。

【０４０９】(9) 次に本発明の第９の実施の形態につい
て説明する。

【０４１０】図３５は本発明の請求項２４、２５に対応
する半導体製造装置におけるマルチチャンバシステムの
構成図である。

【０４１１】ローディングチャンバ２２０及び複数のプ
ロセスチャンバ、例えばプロセスチャンバ２２１、２２
２が直線状に配列されている。

【０４１２】これらローディングチャンバ２２０及び各
プロセスチャンバ２２１、２２２の間には、それぞれア
ーム待機チャンバ２２３、２２４が配置されている。

【０４１３】これらアーム待機チャンバ２２３、２２４
内には、それぞれ半導体ウエハ１をローディングチャン
バ２２０、各プロセスチャンバ２２１、２２２の各チャ
ンバ間に搬送する各ロボットアーム２２５が設けられて
いる。

【０４１４】これらロボットアーム２２５は、それぞれ
回転軸２２６を中心にして回転し、半導体ウエハ１を保
持する先端部２２５ａを円弧運動させて、例えばローデ
ィングチャンバ２２０とプロセスチャンバ２２１との間
に搬送させるものとなっている。

【０４１５】又、各アーム待機チャンバ２２３、２２４
とローディングチャンバ２２０及び各プロセスチャンバ
２２１、２２２との各間には、それぞれバルブ２２７が
設けられている。

【０４１６】これらバルブ２２７は、各アーム待機チャ
ンバ２２３、２２４とローディングチャンバ２２０及び
各プロセスチャンバ２２１、２２２との各間を仕切り、
かつ開閉動作するものとなっている。

【０４１７】図３６はかかるアーム待機チャンバ２２
３、２２４の側面から見た構成図である。ロボットアー
ム２２５の回転軸２２６には、回転機構２２８が連結さ
れている。

【０４１８】又、半導体ウエハ１は、各プロセスチャン
バ２２１、２２２内において上下ピン２２９上に載置さ
れている。この上下ピン２２９は、ウエハ上下駆動機構
２３０により上下動するものとなっている。

【０４１９】上記各バルブ２２７には、それぞれバルブ
上下駆動機構２３１が設けられている。このバルブ上下
駆動機構２３１は、各バルブ２２７を上下動して各チャ
ンバ間を開閉動作するものとなっている。

【０４２０】コントローラ２３２は、半導体ウエハ１の
各チャンバ間の受け渡し動作に応じてロボットアーム２
２５の回転機構２２８、ウエハ上下駆動機構２３０及び
バルブ上下駆動機構２３１を駆動制御する機能を有して
いる。

【０４２１】次に上記の如く構成されたマルチチャンバ
システムのウエハ搬送動作について説明する。

【０４２２】(a) 例えば、プロセス処理中、各プロセス
チャンバ２２１、２２２内の各ウエハ上下ピン２２９
は、下降状態にあり、半導体ウエハ１を保持している。

【０４２３】又、各バルブ２２７は、それぞれバルブ上
下駆動機構２３１により上昇し、ローディングチャンバ
２２０とプロセスチャンバ２２１との間、及び各プロセ
スチャンバ２２１、２２２の間をバルブ閉としている。

【０４２４】又、各ロボットアーム２２５は、それぞれ
アーム待機チャンバ２２３内において待機位置で待機し
ている。

【０４２５】(b) プロセスが終了すると、各プロセスチ
ャンバ２２１、２２２内の各ウエハ上下ピン２２９は、
ウエハ上下駆動機構２３０の駆動により半導体ウエハ１
を保持した状態で所定位置まで上昇する。

【０４２６】又、各バルブ２２７は、それぞれバルブ上
下駆動機構２３１により下降し、ローディングチャンバ
２２０とプロセスチャンバ２２１との間、及び各プロセ
スチャンバ２２１、２２２の間をバルブ開とする。

【０４２７】又、各ロボットアーム２２５は、それぞれ
アーム待機チャンバ２２３内において待機位置で待機し
ている。

【０４２８】(c) 続いて上下ピン２２９の上昇及びバル
ブ２２７の開の状態に、ロボットアーム２２５は、円弧
運動し、先端部２２５ａをアームプロセス位置、例えば
プロセスチャンバ２２１内の半導体ウエハ１の保持され
ているところに移動する。

【０４２９】例えば、各プロセスチャンバ２２１、２２
２間のロボットアーム２２５は、回転機構２２８の駆動
により円弧運動し、先端部２２５ａを例えばプロセスチ
ャンバ２２１内の半導体ウエハ１の保持されて上方に移
動する。

【０４３０】(d) ここで、ロボットアーム２２５が半導
体ウエハ１を保持すると、上下ピン２２９はウエハ上下
駆動機構２３０の駆動により下降する。

【０４３１】(e) 次にロボットアーム２２５は、半導体
ウエハ１を保持した状態で、回転機構２２８の駆動によ
り円弧運動し、次のアームプロセス位置、例えばプロセ
スチャンバ２２２内の半導体ウエハ１を保持する上方に
移動する。

【０４３２】(f) 次にロボットアーム２２５が半導体ウ
エハ１を保持する上方に到達すると、プロセスチャンバ
２２２内の上下ピン２２９はウエハ上下駆動機構２３０
の駆動により上昇する。これにより、半導体ウエハ１
は、プロセスチャンバ２２２内の上下ピン２２９上に受
け渡される。

【０４３３】(g) 次にロボットアーム２２５は、回転機
構２２８の駆動により円弧運動し、アーム待機チャンバ
２２４内の待機位置で待機する。

【０４３４】(h) 次に各プロセスチャンバ２２１、２２
２内の各ウエハ上下ピン２２９は、それぞれ半導体ウエ
ハ１を保持して下降し、かつ各バルブ２２７は、バルブ
上下駆動機構２３１により上昇し、ローディングチャン
バ２２０とプロセスチャンバ２２１との間、及び各プロ
セスチャンバ２２１、２２２の間をバルブ閉状態とす
る。

【０４３５】この後、各プロセスチャンバ２２１、２２
２内においてプロセス処理が行われる。

【０４３６】このように上記第９の実施の形態において
は、ローディングチャンバ２２０と各プロセスチャンバ
２２１、２２２の間にアーム待機チャンバ２２３、２２
４を設け、このロボットアーム２２５の回転動作により
半導体ウエハ１を保持して各チャンバ２２０〜２２２間
に搬送し、かつこの半導体ウエハ１の受け渡し動作に応
動して各チャンバ２２０〜２２２とアーム待機チャンバ
２２３、２２４との間に設けられた各バルブ２２７を開
閉動作させるので、簡単な機構により半導体ウエハ１を
各チャンバ２２０〜２２２間に搬送させ、半導体製造の
連続処理ができる。

【０４３７】すなわち、真空下における半導体製造工
程、例えば成膜、エッチング、アニール等の大気開放を
伴わない連続処理ができる。

【０４３８】又、各チャンバ間において半導体ウエハ１
の搬送速度が速くなり、かつ搬送機構が簡単化すること
から、半導体製造工程の連続処理に対して格別の効果を
もたらす。

【０４３９】又、アーム待機チャンバ２２３、２２４内
のロボットアーム２２５による搬送構成であれば、各プ
ロセスチャンバ間に存在する中間室を小型化することが
可能となり、従来のマルチチャンバシステムよりも小型
化が可能である。

【０４４０】(10)次に本発明の第１０の実施の形態につ
いて説明する。

【０４４１】図３７は本発明の請求項２４、２５に対応
する半導体製造装置におけるマルチチャンバシステムの
構成図である。

【０４４２】ローディングチャンバ２４０及び複数のプ
ロセスチャンバ、例えばプロセスチャンバ２４１、２４
２、…が直線状に配列されている。

【０４４３】これらローディングチャンバ２４０及び各
プロセスチャンバ２４１、２４２の間には、それぞれア
ーム待機チャンバ２４３、２４４、…が配置されてい
る。

【０４４４】これらアーム待機チャンバ２４３、２４４
内には、それぞれ半導体ウエハ１をローディングチャン
バ２４０、各プロセスチャンバ２４１、２４２の各チャ
ンバ間に搬送する各ロボットアーム２４５が設けられて
いる。

【０４４５】これらロボットアーム２４５は、それぞれ
回転軸２４６を中心にして回転し、半導体ウエハ１を保
持して円弧運動して、例えばローディングチャンバ２４
０とプロセスチャンバ２４１との間に搬送させるものと
なっている。

【０４４６】又、各アーム待機チャンバ２４３、２４４
とローディングチャンバ２４０及び各プロセスチャンバ
２４１、２４２との各間には、それぞれバルブ２４７が
設けられている。

【０４４７】これらバルブ２４７は、各アーム待機チャ
ンバ２４３、２４４とローディングチャンバ２４０及び
各プロセスチャンバ２４１、２４２との各間を仕切り、
かつ開閉動作するものとなっている。

【０４４８】又、ローディングチャンバ２４０及び最終
のプロセスのプロセスチャンバに隣接する大気中には、
それぞれ各ロボットアーム２４８、２４９が配置されて
いる。

【０４４９】これらロボットアーム２４８、２４９は、
各ロボットアーム２４５と同様に円弧運動して半導体ウ
エハ１をローディングチャンバ２４０内に搬送し、又は
最終のプロセスチャンバから外部に搬送するものとなっ
ている。

【０４５０】このような構成であれば、ロボットアーム
２４８の円弧運動により半導体ウエハ１がローディング
チャンバ２４０内に搬送され、その後にプロセス処理時
間に応じて、各アーム待機チャンバ２４３内のロボット
アーム２４５の円弧運動により半導体ウエハ１が各プロ
セスチャンバ２４１、２４２、…間に搬送される。

【０４５１】これにより、半導体ウエハ１に対する真空
雰囲気中での連続処理ができる。

【０４５２】(11)次に本発明の第１１の実施の形態につ
いて説明する。

【０４５３】図３８は本発明の請求項２６に対応する半
導体製造装置におけるマルチチャンバシステムの構成図
である。

【０４５４】環状にローディングチャンバ２５０及び３
つのプロセスチャンバ２５１〜２５３が配置されてい
る。

【０４５５】これらチャンバ２５０〜２５３の中央部に
は、十字形状のアーム待機チャンバ２５４が配置されて
いる。

【０４５６】このアーム待機チャンバ２５４内には、十
字形状のロボットアーム２５５が設けられている。この
ロボットアーム２５５は、回転軸２５５ａを中心として
回転するもので、十字形状の各先端部にそれぞれ半導体
ウエハ１の保持部が設けられている。

【０４５７】又、ローディングチャンバ２５０、及びロ
ーディングチャンバ２５０とプロセスチャンバ２５１と
の間、さらには各プロセスチャンバ相互間には２５１〜
２５３の間には、それぞれバルブ２５６〜２６１が設け
られている。

【０４５８】これらバルブ２５６〜２６１は、アーム待
機チャンバ２５４とローディングチャンバ２５０及び各
プロセスチャンバ２５１〜２５３との各間を仕切り、か
つ開閉動作するものとなっている。

【０４５９】このような構成であれば、ローディングチ
ャンバ２５０内に外部から半導体ウエハ１がローディン
グされると、ロボットアーム２５５は、ローディングチ
ャンバ２５０内の半導体ウエハ１を保持する。

【０４６０】このとき、ロボットアーム２５５は、各プ
ロセスチャンバ２５１〜２５２内の半導体ウエハ１を同
時に保持する。

【０４６１】又、各バルブ２５７〜２６１は、開放状態
となる。

【０４６２】そして、半導体ウエハ１の保持の後、ロボ
ットアーム２５５は、回転軸２５５ａを中心として回転
し、例えば、ローディングチャンバ２５０内の半導体ウ
エハ１をプロセスチャンバ２５１のアームプロセス位置
に搬送し、同時にプロセスチャンバ２５１内の半導体ウ
エハ１を次のプロセスチャンバ２５２のアームプロセス
位置に搬送し、さらにプロセスチャンバ２５２内の半導
体ウエハ１を次のプロセスチャンバ２５３のアームプロ
セス位置に搬送する。

【０４６３】なお、プロセスチャンバ２５３内の半導体
ウエハ１は、外部にアンローディングされる。

【０４６４】この後、各バルブ２５７〜２６１は、閉じ
た状態となり、各プロセスチャンバ２５１〜２５３内に
おいてそれぞれプロセス処理が行われる。

【０４６５】このように上記第１１の実施の形態におい
ては、アーム待機チャンバ２５４の周囲に、円周状に各
プロセスチャンバ２５１〜２５３を配置し、このロボッ
トアーム２５５を回転動作させるとともに各バルブ２５
７〜２６１をロボットアーム２５５の動作に応動して開
閉動作するようにしたので、簡単な機構により半導体ウ
エハ１を各チャンバ２２０〜２２２間に搬送させ、半導
体製造の連続処理、例えば、真空下における半導体製造
工程、例えば成膜、エッチング、アニール等の大気開放
を伴わない連続処理ができる。

【０４６６】又、各プロセスチャンバ２５１〜２５３の
各処理時間がほぼ等しい場合、これらプロセスチャンバ
２５１〜２５３内の半導体ウエハ１を同時に搬送するこ
とができ、半導体製造の生産性をより向上できる。

【０４６７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
２６によれば、信頼性の高い半導体素子を製造できる半
導体製造方法及びその装置を提供できる。

【０４６８】又、本発明の請求項１〜３によれば、半導
体ウエハ表面の薄膜やレジストの凹凸及びレジストむら
の影響を受けずに精度高くアライメントマーク位置を検
出できる半導体製造方法及びその装置を提供できる。

【０４６９】又、本発明の請求項４〜１０によれば、ア
ライメント処理時間を高速化できる半導体製造方法及び
その装置を提供できる。

【０４７０】又、本発明の請求項９によれば、アライメ
ント処理時間を高速化して電子ビームを走査による描画
精度を高くできる半導体製造装置を提供できる。

【０４７１】又、本発明の請求項１０によれば、真空チ
ャンバ内の所定位置に対して被処理体を高精度に収納で
きて所定の処理を行うことができる半導体製造装置を提
供できる。

【０４７２】又、本発明の請求項１１〜１６によれば、
アライメントマークに対する焦点合わせを精度高くでき
る半導体製造方法及びその装置を提供できる。

【０４７３】又、本発明の請求項１７〜１９によれば、
スピンチャックとウエハチャックとの回転中心の位置合
わせを高精度にできる半導体製造装置を提供できる。

【０４７４】又、本発明の請求項２０、２１によれば、
半導体ウエハを保持したときに発生するダストをクラン
プピンに蓄積せずに半導体ウエハの汚染を防止できる半
導体製造装置を提供できる。

【０４７５】又、本発明の請求項２２、２３によれば、
搬送距離や搬送方向が変わってもスペースをとることな
く安価な半導体製造装置を提供できる。

【０４７６】又、本発明の請求項２４、２５、２６によ
れば、簡単な機構により被処理体を移動させて半導体製
造の連続処理ができる小型化を可能とした半導体製造装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる半導体製造装置の第１の実施の
形態を示す構成図。

【図２】同装置における画像処理部の具体的な構成図。

【図３】自己相関演算処理部の入出力信号の関係を示す
図。

【図４】アライメントマークに対するスキャンラインを
示す図。

【図５】アライメントマークをスキャンしたときの信号
波形図。

【図６】アライメントマークをスキャンしたときの原信
号の波形例を示す図。

【図７】原信号に対する自己相関演算処理の波形図。

【図８】原信号に対する自己相関演算処理の波形図。

【図９】自己相関演算処理後の波形図。

【図１０】本発明に係わる半導体製造方法を適用した第
２の実施の形態におけるパターン描画装置の構成図。

【図１１】同装置のマーク位置検出のフローチャート。

【図１２】アライメントマーク検出作用を示す模式図。

【図１３】本発明に係わる半導体製造方法を適用した第
３の実施の形態におけるウエハアライメント装置の構成
図。

【図１４】同装置のマーク位置検出のフローチャート。

【図１５】本発明に係わる半導体製造方法を適用した第
４の実施の形態におけるウエハアライメント装置の構成
図。

【図１６】各カメラ検出系の配置図。

【図１７】各カメラ検出系の測定点を示す図。

【図１８】焦点合わせ動作における１次微分の信号プロ
ファイルを示す図。

【図１９】１次微分の信号プロファイルの分散値による
２次曲線近似式の波形図。

【図２０】２次曲線近似式の実験データを示す図。

【図２１】２次曲線近似式の実験データを示す図。

【図２２】１次微分の信号プロファイルの分散値を示す
図。

【図２３】１次微分の信号プロファイルの分散値を示す
図。

【図２４】本発明に係わる半導体製造装置の第５の実施
の形態を示す構成図。

【図２５】ウエハチャックとスピンチャックとの回転中
心合わせの作用を示す図。

【図２６】位置センサによる突起の検出を示す図。

【図２７】同装置の変形例を示す構成図。

【図２８】同装置の変形例を示す構成図。

【図２９】本発明に係わる半導体製造装置の第６の実施
の形態の基板保持装置の構成図。

【図３０】同装置におけるウエハクランプピンの円弧運
動を示す図。

【図３１】本発明に係わる半導体製造装置の第７の実施
の形態のキャリア搬送装置の構成図。

【図３２】本発明に係わる半導体製造装置の２連連結し
たキャリア搬送装置の構成図。

【図３３】本発明に係わる半導体製造装置の第８の実施
の形態のキャリア搬送装置の構成図。

【図３４】同装置における搬送方向変更機構の構成図。

【図３５】本発明に係わる半導体製造装置の第９の実施
の形態のマルチチャンバシステムの構成図。

【図３６】同システムにおけるアーム待機チャンバを側
面から見た構成図。

【図３７】本発明に係わる半導体製造装置の第１０の実
施の形態のマルチチャンバシステムの構成図。

【図３８】本発明に係わる半導体製造装置の第１１の実
施の形態のマルチチャンバシステムの構成図。

【図３９】従来のウエハアライメント装置の構成図。

【図４０】同装置のアライメントフローチャート。

【図４１】同装置のアライメント作用を示す模式図。

【図４２】エアーマイクロメータによる自動焦点位置検
出系の構成図。

【図４３】光学式による自動焦点位置検出系の構成図。

【図４４】合焦センサによる自動焦点位置検出系の構成
図。

【図４５】画像処理による自動焦点位置検出系の構成
図。

【図４６】スピン処理装置を備えた半導体製造装置の構
成図。

【図４７】洗浄を行うスピン処理装置の構成図。

【図４８】キャリア搬送装置の構成図。

【図４９】２台のキャリア搬送装置を直列連結したとき
の構成図。

【図５０】２台のキャリア搬送装置を直角方向に連結し
たときの構成図。

【図５１】マルチチャンバシステムの構成図。

【符号の説明】

１…半導体ウエハ、３…θステージ、６…ＸＹＺステー
ジ、７，８…カメラ検出系、９，１０…ＣＣＤ、４７…
スピンチャック、４８…スピンモータ、５０…ウエハチ
ャック、５５…カム板、５７…レバー、５８…ウエハク
ランプピン、６２…キャリア、１０４…ステージ制御
部、１０７…カメラコントローラ、１０８…画像入力部
（画像メモリ）、１０９…画像処理部、１１０…相関パ
ラメータ記憶部、１１１…自己相関演算処理部、１１２
…マーク位置座標演算処理部、１２０…試料室、１２２
…ＸＹステージ、１２４…電子銃、１２６…第１成形ア
パーチャ、１２７…第２成形アパーチャ、１２８…電磁
投影レンズ、１３０…電磁対物レンズ、１３２…成形偏
向器、１３３…主偏向器、１３４…副偏向器、１３５…
主制御装置、１３７…パターンデータ発生装置、１３８
…ビーム制御装置、１３９…電子検出器、１４０…マー
ク検出装置、１４３…ＸＹステージ制御装置、１４４…
位置補正装置、１４５…補正関数係数記憶部、１４６…
位置補正部、１５０…位置補正装置、１５１…補正関数
係数記憶部、１５２…位置補正部、１６１…画像処理
部、１７０…ダミーウエハ、１７２…位置検出治具、１
７３…突起、１７４…センサ位置調整機構、１７５…位
置センサ、１７６…電圧計、１７７…中心検出部、１７
８…コントローラ、１９０…接触位置切換手段、１９１
…駆動源、２００…架台、２０１…キャリアステーシ、
２０２…キャリアガイド、２０３…キャリア搬送駆動装
置、２０４…受け渡しポジション、２０５…キャリア上
下動駆動装置、２０６…キャリア搬送テーブル、２０７
…キャリア搬送制御装置、２１０…搬送方向変更機構、
２１１…第１のキャリア搬送駆動装置、２１２…第２の
キャリア搬送駆動装置、２１３…キャリア回転駆動装
置、２２０…ローディングチャンバ、２２１，２２２…
プロセスチャンバ、２２３，２２４…アーム待機チャン
バ、２２５…ロボットアーム、２２７…バルブ。

フロントページの続き (72)発明者 樋口 勝敏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 西村 博司 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 猪野 隆生 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体を所定位置に位置決めするとき
   に前記被処理体上に形成されたアライメントマークを検
   出する機能を有する半導体製造方法において、 前記アライメントマークを撮像したときの画像信号に対
   して前記アライメントマーク幅をパラメータとする自己
   相関演算を行い、この演算処理結果の信号波形から前記
   アライメントマークの位置座標を求める、ことを特徴と
   する半導体製造方法。
2. 【請求項２】 被処理体を所定位置に位置決めするとき
   に前記被処理体上に形成されたアライメントマークを検
   出する機能を備えた半導体製造装置において、 前記アライメントマークを撮像する撮像手段と、 この撮像手段から出力される画像信号に対して前記アラ
   イメントマーク幅をパラメータとする自己相関演算を行
   う自己相関演算処理手段と、 この自己相関演算処理手段の演算処理結果の信号波形か
   ら前記アライメントマークの位置座標を求めるマーク位
   置座標演算処理手段と、を具備したことを特徴とする半
   導体製造装置。
3. 【請求項３】 被処理体上に形成されたアライメントマ
   ークを検出し、このアライメントマーク位置に基づいて
   前記被処理体を所定位置に位置決めする機能を備えた半
   導体製造装置において、 前記アライメントマークを撮像する撮像手段と、 この撮像手段から出力される画像信号に対して前記アラ
   イメントマーク幅をパラメータとする自己相関演算を行
   う自己相関演算処理手段と、 この自己相関演算処理手段の演算処理結果の信号波形か
   ら前記アライメントマークの位置座標を求めるマーク位
   置座標演算処理手段と、 このマーク位置座標演算処理手段により求められた位置
   座標に基づいて前記被処理体を移動し、前記被処理体の
   位置ずれを調整する移動調整手段と、を具備したことを
   特徴とする半導体製造装置。
4. 【請求項４】 被処理体を所定位置に位置決めするとき
   に前記被処理体上に形成されたアライメントマークを検
   出する機能を有する半導体製造方法において、 前記被処理体を所定位置に配置したときの過去の位置ず
   れ量に基づいて得られる自己回帰モデルにより前記アラ
   イメントマークの位置を予測し、このアライメントマー
   クの予測位置に従って前記アライメントマークの位置検
   出を行う、ことを特徴とする半導体製造方法。
5. 【請求項５】 予め前記被処理体の過去の位置ずれ量に
   基づいて前記自己回帰モデルのパラメータを求め、この
   パラメータの自己回帰モデルにより前記アライメントマ
   ークの設計位置を補正することを特徴とする請求項４記
   載の半導体製造方法。
6. 【請求項６】 前記被処理体の過去の位置ずれ量を保存
   し、これら位置ずれ量に基づいて前記自己回帰モデルの
   パラメータを最適値に変更する学習機能を有することを
   特徴とする請求項４記載の半導体製造方法。
7. 【請求項７】 前記被処理体の過去の位置ずれ量を保存
   してこれら位置ずれ量の平均値及び偏差を求め、これら
   平均値及び偏差が所定のしきい値を越えた場合、前記自
   己回帰モデルのパラメータを変更することを特徴とする
   請求項６記載の半導体製造方法。
8. 【請求項８】 被処理体を所定位置に位置決めするとき
   に前記被処理体上に形成されたアライメントマークを検
   出する半導体製造装置において、 過去における前記被処理体の所定位置に対する位置ずれ
   量に基づいて得られた自己回帰モデルにより前記アライ
   メントマークの位置を予測する位置補正手段と、 この位置補正手段により予測された前記アライメントマ
   ークの位置に従って前記アライメントマークの検出を行
   うマーク検出手段と、を具備したことを特徴とする半導
   体製造装置。
9. 【請求項９】 被処理体に対して電子ビームを走査して
   前記被処理体に描画を行う半導体製造装置において、 過去における前記被処理体の所定位置に対する位置ずれ
   量に基づいて得られた自己回帰モデルによりアライメン
   トマークの位置を予測する位置補正手段と、 この位置補正手段により予測された前記アライメントマ
   ーク位置に従って前記電子ビームを前記被処理体に走査
   して前記アライメントマークの実際の位置を求めるマー
   ク検出手段と、 このマーク検出手段により検出された前記アライメント
   マークの実際の位置から前記被処理体の位置ずれ量を求
   め、この位置ずれ量に基づいて前記電子ビームの照射位
   置を補正する描画補正手段と、を具備したことを特徴と
   する半導体製造装置。
10. 【請求項１０】 真空チャンバ内に収納された被処理体
    に対して所定の処理を行う半導体製造装置において、 過去における前記被処理体の所定位置に対する位置ずれ
    量に基づいて得られた自己回帰モデルによりアライメン
    トマークの位置を予測する位置補正手段と、 前記アライメントマークを撮像する撮像手段と、 前記位置補正手段により予測された前記アライメントマ
    ーク位置に従って前記撮像手段と前記被処理体との位置
    を相対的に移動させる移動機構と、 この移動機構による移動の後、前記撮像手段の撮像によ
    り得られた画像データから前記アライメントマークの実
    際の位置を求め、この位置から前記被処理体の位置ずれ
    量を求めて前記被処理体を所定位置に位置決めする位置
    決め手段と、を具備したことを特徴とする半導体製造装
    置。
11. 【請求項１１】 被処理体を所定位置に位置決めする場
    合、前記被処理体上に形成されたアライメントマークを
    撮像してこのアライメントマーク位置を検出する半導体
    製造方法において、 前記被処理体との間隔を複数箇所に設定してそれぞれの
    箇所で前記アライメントマークを撮像し、これら複数の
    間隔ごとに各マーク画像データを処理してそれぞれ分散
    値を求め、これら分散値により得られる近似曲線から前
    記撮像装置の焦点位置を求める、ことを特徴とする半導
    体製造方法。
12. 【請求項１２】 複数の間隔ごとの各マーク画像データ
    を処理して各分散値を求め、これら分散値により得られ
    る近似曲線における最大値に対応するところを真の焦点
    位置とすることを特徴とする請求項１１記載の半導体製
    造方法。
13. 【請求項１３】 前記被処理体との間隔を複数箇所に設
    定して前記アライメントマークを撮像する場合、このア
    ライメントマークの撮像位置を前記被処理体上の所定方
    向に沿って複数箇所にすることを特徴とする請求項１１
    記載の半導体製造方法。
14. 【請求項１４】 被処理体を所定位置に位置決めすると
    きに、前記被処理体上に形成されたアライメントマーク
    を撮像してこのアライメントマーク位置を検出する半導
    体製造装置において、 前記被処理体との間隔を複数箇所に設定し、これら複数
    の間隔ごとに前記被処理体に形成された前記アライメン
    トマークを撮像する撮像手段と、 この撮像装置の撮像により得られる各間隔ごとの各マー
    ク画像データを処理して各分散値を求め、これら分散値
    により得られる近似曲線から前記撮像装置の焦点位置を
    求める焦点合せ手段と、を具備したことを特徴とする半
    導体製造装置。
15. 【請求項１５】 前記焦点合せ手段は、複数の間隔ごと
    の各マーク画像データを処理して各分散値を求め、これ
    ら分散値により得られる近似曲線における最大値に対応
    するところを真の焦点位置とすることを特徴とする請求
    項１４記載の半導体製造装置。
16. 【請求項１６】 前記被処理体と前記撮像手段との間隔
    を複数箇所に設定して前記アライメントマークを撮像す
    る場合、このアライメントマークの撮像位置を前記被処
    理体上の所定方向に沿って複数箇所に設定することを特
    徴とする請求項１４記載の半導体製造装置。
17. 【請求項１７】 被処理体チャックにより保持した被処
    理体をスピンチャックに対して位置合わせして装着し、
    前記スピンチャック本体を高速回転させて前記被処理体
    に対する所定の処理を行う半導体製造装置において、 前記スピンチャックの回転中心に対するスポット状の検
    出領域を有するセンサと、 前記スピンチャックに装着され、前記スピンチャックの
    回転中心に対応する部分に前記被処理体の位置決め部が
    形成されたダミー処理体と、 このダミー処理体を前記スピンチャックに装着する場
    合、前記センサにより前記位置決め部が検出される位置
    に前記被処理体チャックを位置決めする位置決め手段
    と、を具備したことを特徴とする半導体製造装置。
18. 【請求項１８】 位置決め部は、位置決め用処理体の中
    心に形成された突起であることを特徴とする請求項１７
    記載の半導体製造装置。
19. 【請求項１９】 位置決め部は、位置決め用処理体の中
    心に形成された孔と、前記スピンチャック本体の中心位
    置に設けられた信号源と、から成ることを特徴とする請
    求項１７載の半導体製造装置。
20. 【請求項２０】 スピンチャックに被処理体を装着する
    とともに前記被処理体を側面からクランプピンにより押
    え付け、前記スピンチャックを高速回転させて前記被処
    理体に対する処理を行う半導体製造装置において、 前記クランプピンの前記被処理体に対する接触位置を切
    り換える接触位置切換手段、を具備したことを特徴とす
    る半導体製造装置。
21. 【請求項２１】 接触位置切換手段は、前記クランプピ
    ンを円弧運動させることを特徴とする請求項２０載の半
    導体製造装置。
22. 【請求項２２】 被処理体を載置した搬送テーブルを搬
    送駆動装置により移動することにより複数の前記被処理
    体を所定方向に順送りする搬送装置を備えた半導体製造
    装置において、 前記搬送装置における前記搬送駆動装置の搬送長さを搬
    送ユニット本体よりも長く形成し、 かつ前記搬送装置における前記搬送駆動装置を、連結さ
    れる他の搬送装置の搬送駆動装置に対して前記搬送テー
    ブルを受け渡し可能な位置に配置して複数の前記搬送ユ
    ニットを直列に連結する、ことを特徴とする半導体製造
    装置。
23. 【請求項２３】 被処理体を載置した搬送テーブルを搬
    送駆動装置により移動することにより複数の前記被処理
    体を所定方向に順送りする搬送装置を備えた半導体製造
    装置において、 前記搬送ユニットにおける前記搬送駆動装置の搬送長さ
    を搬送装置本体よりも長く形成し、 かつ前記各搬送装置の間に、少なくとも前記被処理体の
    搬送方向を変更する搬送方向変更機構を配置し、前記各
    搬送装置を所定の角度をもって配置する、ことを特徴と
    する半導体製造装置。
24. 【請求項２４】 被処理体に対する処理を行う複数の処
    理室を備えた半導体製造装置において、 前記各処理室の間に回転自在に設けられ、この回転動作
    により前記被処理体を保持して前記各処理室間に搬送す
    るアーム機構と、 このアーム機構による前記各処理室間における前記被処
    理体の受け渡し動作に応動して前記各処理室ごとに処理
    室の開閉を行う複数の開閉機構と、を備えたことを特徴
    とする半導体製造装置。
25. 【請求項２５】 アーム機構は、前記各処理室の間に形
    成されたアーム待機室に設けられたことを特徴とする請
    求項２４記載の半導体製造装置。
26. 【請求項２６】 円周状に配置された被処理体に対する
    処理を行う複数の処理室と、 これら処理室の中心部分に形成されたアーム待機室と、 このアーム待機室内に回転自在に設けられ、この回転動
    作により前記被処理体を保持して前記各処理室間に搬送
    するアーム機構と、 このアーム機構による前記各処理室間における前記被処
    理体の受け渡し動作に応動して前記各処理室ごとに処理
    室の開閉を行う複数の開閉機構と、を備えたことを特徴
    とする半導体製造装置。