JPH0674966B2 - Positioning device - Google Patents
Positioning deviceInfo
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- JPH0674966B2 JPH0674966B2 JP61120259A JP12025986A JPH0674966B2 JP H0674966 B2 JPH0674966 B2 JP H0674966B2 JP 61120259 A JP61120259 A JP 61120259A JP 12025986 A JP12025986 A JP 12025986A JP H0674966 B2 JPH0674966 B2 JP H0674966B2
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- coordinate system
- alignment
- wafer
- driving
- relationship
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [発明の属する分野] 本発明は、物体上に直接情報を記録または表示する装
置、物体上から直接情報を読み取る装置、あるいは第1
の物体上の情報を第2の物体へ転写または表示する装置
等における2次元もしくは3次元空間での位置合せを行
なう装置に関し、特にステップアンドリピートタイプの
X線アライナ等の半導体製造装置に適用する位置合せ装
置に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for recording or displaying information directly on an object, a device for reading information directly from an object, or a first device.
For aligning information in a two-dimensional or three-dimensional space in a device for transferring or displaying information on an object to a second object, and particularly applied to a semiconductor manufacturing device such as a step-and-repeat type X-ray aligner Alignment device
[従来の技術] 従来、この種の位置合せ装置は、位置合せすべき物体の
位置やその物体の所望の位置までのずれ量等を測定する
検出手段および物体の駆動手段を備え、検出手段による
測定結果に従い駆動手段で物体を移動して位置合せを行
なっていた。[Prior Art] Conventionally, this type of alignment apparatus includes a detection unit that measures the position of an object to be aligned, the amount of deviation of the object to a desired position, and the drive unit of the object. According to the measurement result, the driving means moves the object to perform the alignment.
この場合、物体の位置は、それを測定する検出手段の座
標系で表わされ、一方駆動量は駆動手段の座標系で表わ
される。そして、この検出手段の座標系と駆動手段の座
標系とが所定の関係となるように、検出手段および駆動
手段が配設される。従って、物体の位置合せは、予め明
らかなこれらの座標系の間の関係を用いて検出手段によ
り測定したずれ量から駆動手段の駆動量を算出し、その
量駆動することにより物体を移動して行なっていた。In this case, the position of the object is represented in the coordinate system of the detection means which measures it, while the drive amount is represented in the coordinate system of the drive means. The detecting means and the driving means are arranged so that the coordinate system of the detecting means and the coordinate system of the driving means have a predetermined relationship. Therefore, the alignment of the object is calculated by calculating the driving amount of the driving unit from the displacement amount measured by the detecting unit using the relationship between these coordinate systems which is clear in advance, and moving the object by driving that amount. I was doing.
ところが、実際には、装置を組み立てるときの検出手段
と駆動手段の配設の際に、これらの手段の位置決めの誤
差があることや、振動、熱等の外部環境の変動により、
検出手段と駆動手段の配設位置がずれること等の理由に
より、検出手段および駆動手段の間の所定の関係が変わ
る。このとき、検出手段で測定した値に従い駆動量を算
出し駆動手段を駆動したのでは、予め前提としていた検
出手段の座標系と駆動手段の座標系との間の所定の関係
が変わっているので、物体の位置合せが不良となるとい
う欠点があった。これは、特に高い位置合せ精度の要求
されるX線アライナ等においては、大きな問題点とな
る。However, in actuality, when arranging the detection means and the driving means when assembling the device, there is a positioning error in these means, and due to fluctuations in the external environment such as vibration and heat,
The predetermined relationship between the detecting means and the driving means changes because of the displacement of the arrangement positions of the detecting means and the driving means. At this time, since the drive amount is calculated according to the value measured by the detection means and the drive means is driven, the predetermined relationship between the coordinate system of the detection means and the coordinate system of the drive means which has been assumed in advance has changed. However, there is a drawback that the alignment of the objects becomes poor. This is a serious problem particularly in an X-ray aligner or the like which requires high alignment accuracy.
さらに、ステップアンドリピートタイプの半導体製造用
露光装置いわゆるステッパでは、ウエハを露光(パター
ンの転写)する際に複数の領域(ショット)に分割し、
各ショット毎に露光していく。このとき、ショット間の
位置決め精度として、パターンを備えたマスク(レチク
ル)を基準として0.1μmが要求される。このような高
い位置決め精度を保持するため、ステップ移動の際には
ウエハの位置をモニタしながら移動している。しかし、
このような場合であってもマスクあるいは位置合わせ用
の位置検出装置とモニタ用の位置検出装置の間に、上述
したような所定の位置関係からの変動があるならば高い
位置決め精度の保持は実現不可能である。Furthermore, in a step-and-repeat type semiconductor manufacturing exposure apparatus, a so-called stepper, a wafer is divided into a plurality of areas (shots) when exposed (pattern transfer),
Each shot is exposed. At this time, the positioning accuracy between shots is required to be 0.1 μm based on a mask (reticle) having a pattern. In order to maintain such high positioning accuracy, the wafer is moved while monitoring the position of the wafer during the step movement. But,
Even in such a case, if there is a change from the above-mentioned predetermined positional relationship between the mask or the position detecting device for alignment and the position detecting device for monitoring, it is possible to maintain high positioning accuracy. It is impossible.
[発明の目的] 本発明の目的は、上述の従来形の問題点に鑑み、ステッ
プアンドリピートタイプのX線アライナ等の半導体製造
装置等に適用しウエハ等の物体を所定の位置に合せる装
置において、環境等の変動を受けずかつ高精度で効率良
い位置合せを可能とすることにある。さらに本発明は、
独立に構成された位置合せ装置の各部分間に位置合せの
際相互の関係付けを行なうことを可能とし、装置の製造
の際の部品の取り付け精度も高精度とすることが不要で
ある位置合せ装置を提供することを目的とする。[Object of the Invention] In view of the above-mentioned problems of the conventional type, an object of the present invention is to apply the present invention to a semiconductor manufacturing apparatus such as a step-and-repeat type X-ray aligner or the like to align an object such as a wafer with a predetermined position. The purpose is to enable highly accurate and efficient alignment without being affected by changes in the environment and the like. Further, the present invention is
Alignment that enables the parts of the independently configured alignment device to be related to each other during alignment, and does not require high precision in mounting parts when manufacturing the device The purpose is to provide a device.
[実施例の説明] 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。[Description of Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、本発明の一実施例に係る位置合せ装置の構成
を示す。同図の装置は、ステップアンドリピートタイプ
のプロキシミティX線アライナ等に適用される位置合せ
装置である。FIG. 1 shows the arrangement of an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention. The apparatus shown in the figure is a positioning apparatus applied to a step-and-repeat type proximity X-ray aligner or the like.
同図において、1は固定された物体であり光を透過する
ガラス等からなるマスク、2は光を反射するものからな
りマスク1に対して所定の位置関係となるように位置合
せされるウエハ、3および4はマスク1とウエハ2の相
対的な位置ずれを検出する第1の検出装置である。この
第1の検出装置は、例えば特開昭59-99721号に開示され
たようなアライメント誤差(X,Y,θ)検出装置のような
ものである。また、テレビ(TV)を用いた検出装置とし
て特開昭59-100527号に開示されたような装置も用いる
ことができる。5および6はウエハ2を面内(XY平面
内)の異なる2方向に移動する駆動装置、7はウエハ2
を面内で回転させる駆動装置、8は演算装置であり位置
合せの動作全体の制御を行なうCPU、9はRAM,ROM等のメ
モリ、10はキーボード、11は演算装置8と検出装置3お
よび4とのインターフェイス回路、12は演算装置8と駆
動装置5,6および7とのインターフェイス回路、13はウ
エハ2を保持しXY平面で移動するウエハホルダである。
また、20,21,22はウエハ2の位置を検出する第2の検出
装置、23は演算装置(CPU)8と検出装置20,21,22のイ
ンターフェイス回路である。In the figure, 1 is a fixed object, a mask made of glass or the like that transmits light, 2 is a wafer that reflects light, and the wafer is aligned with the mask 1 in a predetermined positional relationship, Reference numerals 3 and 4 are first detection devices for detecting relative positional deviation between the mask 1 and the wafer 2. The first detection device is, for example, an alignment error (X, Y, θ) detection device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-99721. Further, as a detection device using a television (TV), the device disclosed in JP-A-59-100527 can also be used. Reference numerals 5 and 6 are driving devices for moving the wafer 2 in two directions in the plane (XY plane), and 7 is the wafer 2
Is a driving device for rotating the in-plane, 8 is a CPU for controlling the whole alignment operation, 9 is a memory such as RAM, ROM, 10 is a keyboard, 11 is a computing device 8 and detecting devices 3 and 4 , 12 is an interface circuit between the arithmetic unit 8 and the driving units 5, 6 and 7, and 13 is a wafer holder which holds the wafer 2 and moves in the XY plane.
Further, 20, 21, 22 are second detection devices for detecting the position of the wafer 2, and 23 is an interface circuit between the arithmetic unit (CPU) 8 and the detection devices 20, 21, 22.
本実施例の装置は、マスク1上のパターンをウエハ2上
へ転写あるいは表示する装置であり、マスク1とウエハ
2の各2箇所に設けた位置合せ用マークを用いて第1の
検出装置3,4により各々の箇所での2次元方向のずれ量
(X1,Y1)と(X2,Y2)を測定し、これより、 X方向のずれ量 X=(X1+X2)/2 ……(1) Y方向のずれ量 Y=(Y1+Y2)/2 ……(2) θ方向のずれ量 θ=(Y1−Y2)/D Dは定数 ……(3) を求め、各値をもとに駆動装置5,6および7を駆動して
ウエハ2を移動させる位置合せ装置である。そして、こ
の位置合せの後、転写または表示を行ない、さらに第2
の検出装置20,21,22でウエハ2の位置をモニタしながら
ウエハ2を駆動装置5,6および7でステップ移動させ、
場所を変えながら繰返し転写あるいは表示していく装置
である。The apparatus of this embodiment is an apparatus for transferring or displaying the pattern on the mask 1 onto the wafer 2, and the first detecting device 3 using the alignment marks provided at each of two positions on the mask 1 and the wafer 2. , 4 measure the displacement amount (X 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 ) in the two-dimensional direction at each location, and from this, the displacement amount in the X direction X = (X 1 + X 2 ) / 2 …… (1) Y direction deviation amount Y = (Y 1 + Y 2 ) / 2 …… (2) θ direction deviation amount θ = (Y 1 −Y 2 ) / D D is a constant …… (3) Is a positioning device for moving the wafer 2 by driving the driving devices 5, 6 and 7 based on each value. After this alignment, transfer or display is performed, and the second
While the position of the wafer 2 is monitored by the detection devices 20, 21, and 22 of FIG.
It is a device that repeatedly transfers or displays while changing the place.
今、検出装置3,4で測定される箇所および駆動装置5,6お
よび7で駆動するときの箇所が所定の位置あるいは所定
の位置関係にあるとき、すなわち検出装置における座標
系(X,Y,θ)と駆動装置における座標系(X′,Y′,
θ′)とが所定の関係にあるときは、以下の関係が成り
立つ。Now, when the location measured by the detection devices 3 and 4 and the location when driven by the drive devices 5, 6 and 7 have a predetermined position or a predetermined positional relationship, that is, the coordinate system (X, Y, θ) and the coordinate system (X ′, Y ′,
When θ ′) has a predetermined relationship, the following relationship holds.
ここで、x,y,θはウエハ2の所望の位置からのずれ量を
第1の検出装置3,4における座標系で表したものであ
る。k11〜k33は検出装置3,4と駆動装置5,6,7を関係付け
る値、すなわち検出装置における座標系(X,Y,θ)と駆
動装置における座標系(X′,Y′,θ′)との関係を示
し、両者が所定の位置あるいは所定の位置関係にあると
きk11〜k33の値が一義的に定まる。また、a,b,cはそれ
ぞれウエハ2の位置合せのために駆動装置5,6および7
を駆動する量を駆動装置における座標系で表わしたもの
である。 Here, x, y, θ represent the amount of deviation of the wafer 2 from the desired position in the coordinate system of the first detection devices 3 and 4. k 11 to k 33 are values relating the detection devices 3 and 4 and the drive devices 5, 6 and 7, that is, the coordinate system (X, Y, θ) in the detection device and the coordinate system (X ′, Y ′, in the drive device). θ ′), and when both are in a predetermined position or in a predetermined positional relationship, the values of k 11 to k 33 are uniquely determined. Further, a, b, and c are driving devices 5, 6 and 7 for aligning the wafer 2, respectively.
Is a coordinate system of the driving device.
この関係式(4)より、検出装置3,4で測定し計算され
た量から、ウエハ2を所定の位置まで移動させる際の駆
動装置5,6,7の駆動量が求まり、ウエハ2の位置合せが
可能となる。From this relational expression (4), the driving amount of the driving devices 5, 6, 7 when the wafer 2 is moved to a predetermined position is obtained from the amount measured and calculated by the detecting devices 3, 4, and the position of the wafer 2 is calculated. Matching is possible.
しかし、実際には、 ステップアンドピートタイプの半導体製造装置等で
はウエハ2を移動すること 装置を組み立てる際の検出装置3、検出装置4、駆
動装置5および駆動装置6の位置決め誤差があること 振動、熱等の外部環境の変動により、検出装置3と
検出装置4、駆動装置5および駆動装置6の位置がずれ
ること 等の理由により、検出装置3,4および駆動装置5,6間の所
定の位置関係が変わる。すなわち、このとき検出装置に
おける座標系と駆動装置における座標系との所定の関係
が変わるので、検出装置3,4で測定したずれ量と駆動装
置5,6で駆動する量との関係を示す(4)式中のk11〜k
33の値が変わり、(4)式が成立しなくなる。このた
め、(4)式に従ってウエハ2を移動させたのでは位置
合せは不良となるという問題がある。However, in reality, in a step-and-peat type semiconductor manufacturing apparatus or the like, the wafer 2 is moved. There is a positioning error of the detection device 3, the detection device 4, the driving device 5, and the driving device 6 when assembling the device. Due to changes in the positions of the detection device 3 and the detection device 4, the drive device 5, and the drive device 6 due to changes in the external environment such as heat, the predetermined positions between the detection devices 3 and 4 and the drive devices 5 and 6 are determined. Relationship changes. That is, at this time, since the predetermined relationship between the coordinate system in the detection device and the coordinate system in the drive device changes, the relationship between the displacement amount measured by the detection devices 3 and 4 and the amount driven by the drive devices 5 and 6 is shown ( 4) k 11 to k in the formula
The value of 33 changes and formula (4) no longer holds. For this reason, if the wafer 2 is moved according to the equation (4), there is a problem that the alignment becomes defective.
一方、本発明の適用対象であるステップアンドリピート
タイプの半導体製造用露光装置いわゆるステッパでは、
前記したようにショット間の位置決め精度として、パタ
ーンを備えたマスク1を基準として0.1μmが要求され
る。このような高い位置決め精度は、マスク1あるいは
検出装置3,4と検出装置20,21,22の間に所定の位置関係
からの変動があるならば実現不可能である。On the other hand, in the step-and-repeat type semiconductor manufacturing exposure apparatus so-called stepper to which the present invention is applied,
As described above, the positioning accuracy between shots is required to be 0.1 μm based on the mask 1 having a pattern. Such high positioning accuracy cannot be realized if there is a change from the predetermined positional relationship between the mask 1 or the detection devices 3, 4 and the detection devices 20, 21, 22.
本発明の位置合せ装置は、上記のような問題を解決する
ものである。The alignment device of the present invention solves the above problems.
上記実施例により、本発明の位置合せの原理を説明す
る。The principle of the alignment of the present invention will be described with reference to the above embodiments.
本実施例は、位置合せをする前にまず第1の検出手段の
座標系と駆動手段の座標系との関係を求め、その関係式
を用いることにより高精度の位置合せを可能としてい
る。すなわち、上記関係式(4)中のk11〜k33を位置合
せをする前に求めておき、この値を用いて位置合せをす
る。In this embodiment, first, the relationship between the coordinate system of the first detecting means and the coordinate system of the driving means is obtained before performing the alignment, and the relational expression is used to enable highly accurate alignment. That is, k 11 to k 33 in the above relational expression (4) are obtained before alignment, and this value is used for alignment.
(4)式より、これを変形すれば、 ただし、 の逆マトリックスを とする。From equation (4), if this is transformed, However, The inverse matrix of And
すなわち、 である。これより、l11〜l33は、a,b,cの中の1つを1
とし他を0とする、例えばa=1、b=c=0、とした
ときのx,y,θの値より求まる。上記例の場合、l11=x,l
21=y,l31=θである。下記の処理においては、このよ
うな原理に基づきl11〜l33を求める。That is, Is. From this, l 11 to l 33 are one of a, b, and c
And other values are set to 0, for example, a = 1 and b = c = 0, and x, y, θ are obtained. In the above example, l 11 = x, l
21 = y, l 31 = θ. In the following process, l 11 to l 33 are obtained based on this principle.
なお、第1図に示す実施例では、2個の第1の検出装置
で3方向(XYθ方向)のずれを測定し、また駆動装置は
XYθ方向用に3個備えた場合を示したが、一般的にはn
個の検出装置とn個の駆動装置からなる場合、(1)式
に対応するものは、 となり、先に説明したと同様な方法でk11〜knnを求める
ことができて、位置合せが可能となる。ただし、(x1,x
2‥‥,xn)はn個の検出装置で測定したn次元座標系に
おける物体のずれ量、(a1,a2‥‥‥,an)はn個の駆動
装置のn次元座標系における駆動量である。In the embodiment shown in FIG. 1, the two first detection devices measure deviations in three directions (XYθ directions), and the driving device is
The case where three units are provided for the XYθ directions is shown, but generally n
When the number of detecting devices and the number of driving devices are n, the one corresponding to the equation (1) is Then, k 11 to knn can be obtained by the same method as described above, and the alignment can be performed. Where (x 1 , x
2 ..., xn) is the amount of displacement of the object in the n-dimensional coordinate system measured by n detectors, and (a 1 , a 2 ..., an) is the drive of the n driving devices in the n-dimensional coordinate system. Is the amount.
一方、駆動量a,b,cと第2の検出装置20,21,22で測定し
計算したウエハ2の移動量すなわちウエハ2の所望の位
置からのずれ量Δx,Δy,Δθとの間には が成り立つ。ここで、L11〜L33は検出装置20,21,22と駆
動装置5,6,7を関係付ける値であり、第2の検出装置に
おける座標系と駆動装置における座標系との関係を示し
ている。On the other hand, between the drive amounts a, b, c and the movement amount of the wafer 2 measured and calculated by the second detection devices 20, 21, 22, that is, the deviation amounts Δx, Δy, Δθ of the wafer 2 from the desired position. Is Holds. Here, L 11 to L 33 are values that relate the detecting devices 20, 21, 22 and the driving devices 5, 6, 7 to each other, and indicate the relationship between the coordinate system of the second detecting device and the coordinate system of the driving device. ing.
(4)式と(8)式により ここで、 とすれば、 となり、検出装置3,4の測定値と検出装置20,21,22の測
定値を結び付ける関係が求められる。実際、L11〜L33と
k11〜k33より(10)式を用いてこの関係を示すM11〜M33
の値は求まる。According to equation (4) and equation (8) here, given that, Therefore, the relationship connecting the measurement values of the detection devices 3 and 4 and the measurement values of the detection devices 20, 21, and 22 is obtained. In fact, with L 11 to L 33
From k 11 to k 33 , this relationship is shown using Eq. (10) M 11 to M 33
The value of can be obtained.
検出装置20,21および22でモニタしながらウエハ2を移
動させるときには、以下のようにする。例えば、ウエハ
2をx1,y1,θ1移動させたいときは、検出装置20,21お
よび22で検出される量Δx1,Δy1,Δz1が となるように、ウエハ2を移動させればよい。このよう
にすれば、駆動装置5,6および7で長い距離を移動させ
る場合にも、そのとき生じる誤差をなくすることができ
る。When the wafer 2 is moved while being monitored by the detection devices 20, 21, and 22, the following is performed. For example, the wafer 2 x 1, y 1, when it is desired to move theta 1, the amount [Delta] x 1 is detected by the detector 20, 21 and 22, [Delta] y 1, the Delta] z 1 The wafer 2 may be moved so that In this way, even when the drive devices 5, 6, and 7 are moved over a long distance, the error that occurs at that time can be eliminated.
以下、第2図のフローチャートを参照して、第1図の装
置の動作を説明する。The operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
同図において、ステップS21は(5)式中のl11〜l33お
よび(8)式中のL11〜L33を求める処理、ステップS22
はマスク1とウエハ2を位置合せする処理、ステップS2
3はウエハ2を移動させるときに検出装置20,21,22で検
出した移動量を求める処理、ステップS24はウエハ2を
所定の位置へ移動させる処理である。In the figure, Step S21 obtains the l 11 to l 33 and (8) L 11 ~L 33 in the formula in equation (5) the process, step S22
Is a process for aligning the mask 1 and the wafer 2, step S2
3 is a process for obtaining the amount of movement detected by the detectors 20, 21, 22 when the wafer 2 is moved, and step S24 is a process for moving the wafer 2 to a predetermined position.
なお、以下で説明する位置合せ動作はCPU(演算装置)
8によってすべて制御され計算される。以下、これらの
処理の詳細な説明をする。The positioning operation described below is performed by the CPU (arithmetic unit).
All are controlled and calculated by 8. The details of these processes will be described below.
第2図において、ステップS21では、まず検出装置3,4で
測定された所定のアライメントマークのずれ量(X1,
Y1)および(X2,Y2)を取り込み、CPU8で(1)式〜
(3)式を用いて各ずれ量を計算し、これらの値をx1,y
1,θ1としてメモリ9に記憶する。アライメントマーク
は予めマスク1およびウエハ2へ付しておく。また、検
出装置20,21および22で測定した値Δx11,Δy11,Δz11を
取り込みインターフェイス回路23を通して、メモリ9に
記憶する。In FIG. 2, in step S21, first, a predetermined alignment mark displacement amount (X 1 ,
Y 1) and takes in (X 2, Y 2), in CPU 8 (1) to Expression
Calculate each deviation amount using the formula (3) and calculate these values as x 1 , y
It is stored in the memory 9 as 1 and θ 1 . The alignment mark is attached to the mask 1 and the wafer 2 in advance. Further, the values Δx 11 , Δy 11 , and Δz 11 measured by the detection devices 20, 21 and 22 are stored in the memory 9 via the interface circuit 23.
次に、駆動装置6と7を停止したまま、駆動装置5を単
位量駆動する。なお、ここで単位量というのは予め定め
た所定量でよく、この量を基準として駆動手段に駆動量
を与えることができる量であればよい。Next, the driving device 5 is driven by a unit amount while the driving devices 6 and 7 are stopped. It should be noted that the unit amount here may be a predetermined amount, and may be any amount that can give a drive amount to the drive means with this amount as a reference.
このとき検出装置3,4で測定したアライメントマークの
ずれ量(X1,Y1)および(X2,Y2)より、ウエハ2のマス
ク1に対するずれ量x2,y2,θ2を計算で求め、メモリ9
に記憶する。さらに、メモリ9中のx1,y1,θ1とx2,y2,
θ2の差をCPU8を用いて、 l11=x2−x1,l21=y2−y1,l31=θ2−θ1 ‥‥‥(1
3) と計算し、メモリ9に記憶する。また、検出装置20,21
および22で測定した値Δx12,Δy12,Δz12を取り込み、
メモリ9に記憶する。そして先に測定したΔx11,Δy11,
Δz11との差をCPU8で計算することにより、 L11=Δx12−Δx11,L21=Δy12−Δy11,L31 =ΔZ12−ΔZ11 ‥‥‥(14) を求め、メモリ9に記憶する。At this time, the shift amounts x 2 , y 2 and θ 2 of the wafer 2 with respect to the mask 1 are calculated from the shift amounts (X 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 ) of the alignment marks measured by the detection devices 3 and 4. Find in memory 9
Remember. Further, x 1 , y 1 , θ 1 and x 2 , y 2 , in the memory 9
The difference of θ 2 is calculated by using the CPU 8 as l 11 = x 2 −x 1 , l 21 = y 2 −y 1 , l 31 = θ 2 −θ 1・ ・ ・ (1
3) is calculated and stored in the memory 9. In addition, the detection device 20,21
And the values measured at 22 and 22, Δx 12 , Δy 12 , Δz 12 ,
It is stored in the memory 9. And the previously measured Δx 11 , Δy 11 ,
The CPU 8 calculates the difference from Δz 11 to obtain L 11 = Δx 12 −Δx 11 , L 21 = Δy 12 −Δy 11 , L 31 = ΔZ 12 −ΔZ 11 (14) and the memory 9 Remember.
次に、駆動装置5と7を停止したまま、駆動装置6を単
位量駆動し、先と同様な処理をしてずれ量x3,y3,θ3と
l12,l22,l32を求め、これらをメモリ9に記憶する。そ
して、検出装置20,21および22で測定した値および同様
な処理で求めたΔx13,Δy13,Δz13,L12,L22,L32をメモ
リ9に記憶する。Next, with the driving devices 5 and 7 stopped, the driving device 6 is driven by a unit amount, and the same process as above is performed to obtain the shift amounts x 3 , y 3 , θ 3 .
l 12 , l 22 , l 32 are calculated and stored in the memory 9. Then, the values measured by the detection devices 20, 21 and 22 and Δx 13 , Δy 13 , Δz 13 , L 12 , L 22 and L 32 obtained by similar processing are stored in the memory 9.
次に、駆動装置5と6を停止したまま、駆動装置7を単
位量駆動し、先と同様な処理をしてずれ量x4,y4,θ4と
l13,l23,l33を求め、これらをメモリ9に記憶する。そ
して、検出装置20,21および22で測定した値および同様
な処理で求めたΔx14,Δy14,Δz14,L13,L23,L33をメモ
リ9に記憶する。Next, with the driving devices 5 and 6 stopped, the driving device 7 is driven by a unit amount, and the same process as above is performed to obtain the shift amounts x 4 , y 4 , θ 4 .
l 13 , l 23 , l 33 are calculated and stored in the memory 9. Then, the values measured by the detection devices 20, 21, and 22 and Δx 14 , Δy 14 , Δz 14 , L 13 , L 23 , and L 33 obtained by similar processing are stored in the memory 9.
以上の処理により、l11〜l33およびL11〜L33が求められ
た。Through the above processing, l 11 to l 33 and L 11 to L 33 were obtained.
ステップS22では、マスク1とウエハ2とを位置合せす
る。これには、まずメモリ9に記憶されたl11〜l33を用
いて、演算装置(CPU)8により(6)式からk11〜k33
を求める。これをメモリ9に記憶する。次に、最後に測
定されたずれ量x4,y4,θ4が現時点でのずれ量x,y,θで
あるから、この値とk11〜k33を用いて、(4)式よりウ
エハ2の位置合せのために駆動装置5,6,7を駆動する量
a,b,cを求める。さらに、CPU8の制御で駆動装置5,6,7を
a,b,c駆動し、ウエハ2を所定の位置まで移動する。こ
れにより位置合せが行なわれる。In step S22, the mask 1 and the wafer 2 are aligned. To do this, first, using l 11 to l 33 stored in the memory 9, the arithmetic unit (CPU) 8 calculates k 11 to k 33 from the equation (6).
Ask for. This is stored in the memory 9. Next, the last measured displacement amount x 4 , y 4 , θ 4 is the displacement amount x, y, θ at the present time. Therefore, using this value and k 11 to k 33 , from the equation (4), Amount of driving device 5,6,7 for aligning wafer 2
Find a, b, c. Furthermore, drive devices 5, 6, 7 are controlled by CPU8.
The wafer 2 is moved to a predetermined position by driving a, b, and c. As a result, alignment is performed.
ステップ23では、ステップS21で求めたL11〜L33、ステ
ップS22で求めたk11〜k33を用い、演算装置10により、 を求める。ここで、x,y,θはマスク1からみたウエハ2
を移動させる量である。これにより検出装置20,21およ
び22からみたウエハ2を移動させる量Δx1,Δy1および
Δz1が求まる。In step 23, L 11 ~L 33 obtained in step S21, using k 11 to k 33 obtained in step S22, the arithmetic unit 10, Ask for. Where x, y and θ are the wafer 2 seen from the mask 1.
Is the amount to move. As a result, the amounts Δx 1 , Δy 1 and Δz 1 of moving the wafer 2 viewed from the detection devices 20, 21 and 22 are obtained.
ステップS24では、CPU8の制御で駆動装置5,6および7を
使い、検出装置20,21および22がΔx1+Δx14,Δy1+Δy
14,Δz1+Δz14なる値を測定するようにウエハ2を移動
させる。これにより、ウエハ2が所定の位置に位置合せ
される。In step S24, the drive devices 5, 6 and 7 are used under the control of the CPU 8, and the detection devices 20, 21 and 22 are Δx 1 + Δx 14 , Δy 1 + Δy.
The wafer 2 is moved so as to measure a value of 14 , Δz 1 + Δz 14 . As a result, the wafer 2 is aligned at a predetermined position.
第3図は、第1図の実施例を一部変形した位置合せ位置
の構成を示す。なお、第3図の装置において、第1図に
示した装置と同一または共通の部分は同一の符番で示
す。FIG. 3 shows the configuration of the alignment position obtained by partially modifying the embodiment of FIG. In the apparatus of FIG. 3, the same or common parts as those of the apparatus shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
同図の装置は、第1図の装置と異なり、マスク1がなく
ウエハ2に直接情報を記録または表示したりあるいはウ
エハ2上から情報を読み取る装置において、ウエハ2の
位置合せを行なうものである。そして、この場合、ウエ
ハ2は空間上の所定の位置あるいは検出装置3および4
に対して所定の相対的な位置関係に位置合せされる。こ
の装置は、電子ビーム露光等の露光装置等において適用
される位置合せ装置である。Unlike the apparatus shown in FIG. 1, the apparatus shown in the figure aligns the wafer 2 in an apparatus which directly records or displays information on the wafer 2 without the mask 1 or reads information from the wafer 2. . Then, in this case, the wafer 2 is located at a predetermined position in space or the detection devices 3 and 4.
Are aligned in a predetermined relative positional relationship with respect to. This apparatus is a positioning apparatus applied in an exposure apparatus such as electron beam exposure.
本変形例では、検出装置3および4が直接ウエハ2の位
置を検出することを除き、上記の実施例と同様の動作に
より位置合せを行なうことができる。In this modification, the alignment can be performed by the same operation as that of the above-described embodiment except that the detection devices 3 and 4 directly detect the position of the wafer 2.
これらの実施例および変形例は、ステップアンドリピー
トタイプの半導体製造装置等に適用して、各位置合せの
段階で座標系を関係付ける値を求めるようにできる。ま
た、1日の最初の位置合せ動作時、1ロットの最初の動
作時、あるいは環境等に大きな変化があった後の最初の
動作時に、外部からの指示に従って検出装置の測定値と
駆動装置で移動させる値とを関係付ける値を求めるよう
にすることもできる。These embodiments and modifications can be applied to a step-and-repeat type semiconductor manufacturing apparatus or the like, and a value relating the coordinate system can be obtained at each alignment stage. Also, during the first alignment operation of the day, the first operation of one lot, or the first operation after a large change in the environment, etc., the measured values of the detection device and the drive device It is also possible to obtain a value that correlates with the value to be moved.
例えば、第4図は、上述した実施例および変形例におけ
る位置合せ動作の一例を示すフローチャートである。For example, FIG. 4 is a flowchart showing an example of the alignment operation in the above-described embodiment and modification.
同図において、ステップS31では上記したような1日の
最初の位置合せ動作時、1ロットの最初の動作時、ある
いは環境等に大きな変化があった後の最初の動作時等、
所定の事象が発生した時点において関係付ける値を求め
るように、キーボード10あるいは環境変化等を監視する
センサからの指示をCPU8に与える。次に、ステップS32
でアライメントを開始すると、まずステップS33ではス
テップS31で指示された時点かどうか、すなわち関係付
ける値を求める必要があるかどうかを判別する。必要が
ある場合は、ステップS34で上述した第2図におけるス
テップS11およびS12と同様に関係付ける値を求める。次
に、ステップS35で求めた値をメモリ9中の所定の箇所
に記憶し、以降の処理で使用可能とする。先にメモリ9
中にこの値が記憶されている場合は、その記憶値を最新
の値に修正することとなる。In the figure, in step S31, at the time of the first alignment operation of the day as described above, at the time of the first operation of one lot, or at the time of the first operation after a large change in environment etc.
An instruction from the keyboard 10 or a sensor for monitoring environmental changes and the like is given to the CPU 8 so as to obtain a related value at the time when a predetermined event occurs. Then, step S32
When alignment is started in step S33, first, in step S33, it is determined whether or not it is the time point instructed in step S31, that is, whether or not it is necessary to obtain a correlation value. If it is necessary, in step S34, the related value is obtained in the same manner as in steps S11 and S12 in FIG. 2 described above. Next, the value obtained in step S35 is stored in a predetermined location in the memory 9 so that it can be used in the subsequent processing. Memory 9 first
If this value is stored therein, the stored value will be corrected to the latest value.
ステップS36ではメモリ9中から関係付ける値を読出
す。そして、ステップS37およびS38で、第2図における
ステップS13およびS14と同様に、移動させるための駆動
装置5,6の駆動量を求め、その量だけ駆動装置5,6を駆動
してウエハ2の位置合せを行なう。In step S36, the associated value is read from the memory 9. Then, in steps S37 and S38, similarly to steps S13 and S14 in FIG. 2, the drive amounts of the drive devices 5 and 6 for moving are obtained, and the drive devices 5 and 6 are driven by the amount to drive the wafer 2 Align.
ステップS33で関係付ける値を求める必要がないと判別
した場合は、ステップS36〜S38により位置合せを行な
う。If it is determined in step S33 that it is not necessary to obtain the value to be associated, the alignment is performed in steps S36 to S38.
以上の処理はウエハ2が変わった場合等、必要に応じて
繰返し行なわれる。The above process is repeated as necessary when the wafer 2 is changed.
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、ステップアンド
リピートタイプのX線アライナ等の半導体製造装置等に
適用され、ウエハ等の物体を所定の位置に合せる位置合
せ装置において、駆動手段を所定量駆動して物体の移動
量を測定し、その測定結果より第1の検出手段における
座標系と駆動手段における座標系との関係および第1の
検出手段における座標系と第2の検出手段における座標
系との関係をそれぞれ算出し、それらの関係を用いて物
体を所望の位置に位置合せしかつステップ移動するよう
にしているので、以下のような効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a positioning device for applying an object such as a wafer to a predetermined position is applied to a semiconductor manufacturing apparatus such as a step-and-repeat type X-ray aligner. The drive means is driven by a predetermined amount to measure the amount of movement of the object, and the relationship between the coordinate system of the first detection means and the coordinate system of the drive means and the coordinate system of the first detection means and the second coordinate are measured from the measurement results. Since the relationship with the coordinate system in the detection means is calculated, and the relationship is used to align the object to a desired position and move in steps, the following effects are obtained.
検出手段と駆動手段との所定の位置関係に変動があ
っても、必要に応じてこの位置関係を求めるので、常に
高精度の位置合せが可能である。Even if there is a change in the predetermined positional relationship between the detecting means and the driving means, this positional relationship is calculated as necessary, so that highly accurate alignment is always possible.
ステップ移動する際に物体の位置をモニタする第2
の検出手段についても、必要に応じて第1の検出手段と
の間の位置関係を求めるので、ステップ移動時にも高い
位置決め精度が保持できる。The second for monitoring the position of the object when moving in steps
With respect to the detecting means, the positional relationship between the detecting means and the first detecting means is obtained as necessary, so that high positioning accuracy can be maintained even during step movement.
振動や熱等の外部環境等による変動の影響を受けな
い。Not affected by fluctuations due to external environment such as vibration and heat.
効率、特に時間に対する効率の良い位置合せを可能
とする。It enables efficient and especially time-efficient alignment.
装置の製造を容易にする。特に装置本体に各部分を
取り付ける際に高い配置位置(合せ)精度を要しない。Facilitates the manufacture of the device. In particular, a high placement position (alignment) accuracy is not required when attaching each part to the apparatus body.
独立に構成された部分間に相互の関係付けを行なう
ことを可能とする。これにより独立に構成された装置に
対しても、上記〜の効果を得ることができる。It is possible to make mutual relations between the parts that are configured independently. Thus, the effects (1) to (3) can be obtained even for an independently configured device.
第1図は本発明の一実施例に係る位置合せ装置の構成
図、 第2図は、第1図の装置の位置合せの処理の流れを説明
するためのフローチャート、 第3図は、第1図の装置の変形例である位置合せ装置の
構成図、 第4図は、位置合せ動作の一例を示すフローチャートで
ある。 1:マスク、2:ウエハ、 3,4:第1の検出装置、 5,6,7:駆動装置、 8:演算装置(CPU)、9:メモリ、 10:キーボード、 20,21,22:第2の検出装置。FIG. 1 is a configuration diagram of an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart for explaining a flow of alignment processing of the apparatus of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a positioning device which is a modified example of the device shown in FIG. 4, and FIG. 4 is a flowchart showing an example of the positioning operation. 1: Mask, 2: Wafer, 3,4: First detection device, 5,6,7: Drive device, 8: Arithmetic device (CPU), 9: Memory, 10: Keyboard, 20,21, 22: First 2 detectors.
Claims (5)
び第2の検出手段と、 該物体を移動する駆動手段と、 位置合せの前に上記駆動手段を所定量駆動し、その際の
上記物体の移動量を上記第1の検出手段および第2の検
出手段により測定する制御手段と、 その測定結果より上記第1の検出手段における座標系と
上記駆動手段における座標系との関係および上記第1の
検出手段における座標系と第2の検出手段における座標
系との関係をそれぞれ算出する演算手段と、 上記第1の検出手段における座標系と上記駆動手段にお
ける座標系との関係を用いて上記物体を所望の位置に位
置合せする手段と、 上記第1の検出手段における座標系と第2の検出手段に
おける座標系との関係を用いて上記物体を移動する移動
制御手段と を具備することを特徴とする位置合せ装置。1. A first detecting means and a second detecting means for measuring the position of an object, a driving means for moving the object, and a predetermined amount of driving of the driving means before alignment, in which case Control means for measuring the amount of movement of the object by the first detection means and the second detection means, the relationship between the coordinate system in the first detection means and the coordinate system in the drive means based on the measurement result, and Using the calculating means for calculating the relationship between the coordinate system of the first detecting means and the coordinate system of the second detecting means, and the relationship between the coordinate system of the first detecting means and the coordinate system of the driving means. And a movement control means for moving the object using the relationship between the coordinate system of the first detection means and the coordinate system of the second detection means. Alignment apparatus according to claim.
影する半導体ウエハであり、前記第1の検出手段が該マ
スクと該半導体ウエハとの相対的な位置関係を測定する
ものである特許請求の範囲第1項記載の位置合せ装置。2. The object is a semiconductor wafer for projecting a pattern drawn on a mask, and the first detecting means measures a relative positional relationship between the mask and the semiconductor wafer. Alignment device according to item 1 of the above.
の検出手段が所定の基準位置に対する該半導体ウエハの
相対的な位置を測定するものである特許請求の範囲第1
項記載の位置合せ装置。3. The first object is a semiconductor wafer, and the first object is a semiconductor wafer.
The detection means for measuring the relative position of the semiconductor wafer with respect to a predetermined reference position.
The alignment device according to the item.
造装置に適用され、前記移動制御手段によりステップ移
動が行なわれる特許請求の範囲第2または3項記載の位
置合せ装置。4. The alignment apparatus according to claim 2 or 3, which is applied to a step-and-repeat type semiconductor manufacturing apparatus and in which step movement is performed by the movement control means.
定められた所定の事象が発生した時点で行なわれる特許
請求の範囲第2,3または4項記載の位置合せ装置。5. The alignment device according to claim 2, 3 or 4, wherein the calculation of the relation in said calculation means is performed at the time when a predetermined event occurs.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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1986
- 1986-05-27 JP JP61120259A patent/JPH0674966B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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