JPH0231443A - ウエハ位置整合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はウェハ整合装置に係り、特に半導体製造装置に
おいてウニへのオリエンテーションフラットの向きとウ
ェハ中心位置を所定の方向、位置に整合させるのに好適
なウェハ整合装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電子線描画装置において、回路パターンをウェハ上に重
ね合わせて描画する場合、回路パターン位置合わせを正
確、かつ、高速に行う必要がある。

回路パターン位置合わせを高速に行うためには、まず、
ウェハ外形を基準位置に正確に合わせる必要がある。ウ
ェハ整合装置は、このウェハ外形位置合わせを行う装置
である。ウェハ整合は、ウェハ中心位置と結晶方向を示
すために設けるオリエンテーションフラット（以下、オ
リフラという）の向きを基準位置に合わせることによっ
て行う。

ウェハ中心位置合わせは、ウェハ外縁位置データからウ
ェハ中心と回転基準軸中心とのずれ量（偏心量）を算出
することにより行う。偏心量は、特開昭６０−８１６１
３号公報に示されているように、オリフラ部以外のウェ
ハ外縁位置データを３点ないし４点検出した結果から算
出する。

まず、３点検出による方法について説明する。

オリフラ中心がウェハ外縁位置検出部に位置する角度よ
りもウェハを９０’だけ回転させ、回転中心からウェハ
エツジまでの距離ρを検出し、これをａとする。続いて
ウェハを９０＠づつ回転させ、同様の距離ρを検出し、
それをす、ｃとする。このａ、ｂ、ｃを用いて演算によ
り偏心量を求める。

次に、４点検出による方法について説明する。

まず、オリフラ中心がウェハ外縁位置検出部に位置する
角度より４５″だけウェハを回転させ、回転中心からウ
ェハエツジまでの距離ρを検出し、これをａとする。続
いてウェハを９０°づつ回転させ、同様の距離ρを検出
し、それをす、ｃ、ｄとする。このａ、ｂ、Ｑ、ｄを用
いて演算により偏心量を求める。

以上の方法のうち、いずれを用いても偏心量を求めるこ
とができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、偏心量を求めるために必要な３点ない
し４点の外縁位置データが正しいか否か（データにウェ
ハの欠けやレジストのはく離、サブオリフラ等によるノ
イズ成分が含まれているか否か）を判断することなく、
３点ないし４点の外縁位置データ検出位置はウェハ円周
上にあるものとして偏心量を求めていたにのため、外縁
位置データ検出位置にサブオリフラや欠けが存在する場
合、外縁位置データに誤差要因が生じ、著しく整合精度
が損われるという問題があった。

本発明の目的は、ウェハに欠けやサブオリフラが存在し
ても正確な偏心量を求めることができるウェハ整合装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、透過光を利用したウェハ外縁位置データ検
出手段を設け、これによりウェハ全周のウェハ外縁位置
データを検出し、さらに各点でのθステージの回転中心
からウェハエツジまでの距離ρを検出し、ある点ｉでの
距離ρ１と１８０゜離れた点ｉ＋１８０ｍでの距離ρ１
＋１１１０　　とを加算すれば点ｉでのウェハ直径ｒ１
を近似できるので、これをウェハ半周にわたって行い、
ウェハ直径の度数分布を求め、この度数分布での最頻値
をウェハ直径ｒとし、ノイズ成分の含まれていない９０
”づつ離れた４点の上記θステージの回転中心からの距
離を求め演算によって上記ウェハの中心の上記θステー
ジの回転中心からの偏心量を求め、条件を満足する４点
を検出できなかったときは、上記ウェハ全周にわたって
３点データによる偏心検出を行い、互いに９０’づつ離
れた３点のデータにより演算によって上記偏心量を求め
、この偏心量の度数分布の最頻値を特徴とする特許によ
り達成することにした。

〔作用〕

直径の分布から最頻値をウェハ直径とするため、正確な
ウェハ直径を求めることができ、ノイズ成分などが含ま
れていない４点位置検出を行い、この４点位置データよ
り偏心量を求めるようにしているので、正確な偏心量を
求めることができる。

また、４点位置データが検出できない場合においても、
ウェハ全周にわたる３点位置データによる偏心量の分布
から偏心量を求めるようにしているため、正確な偏心量
を求めることができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図〜第６図を用いて詳細に
説明する。

第１図は本発明のウェハ整合装置の一実施例を示す全体
構成図である。第１図において、１はＸ−Ｙステージ、
２はウェハ３を真空吸着して回転させるθステージで、
Ｘ−Ｙステージ１はＸ軸制御系４．Ｙ軸制御系５によっ
て位置制御され、０ステージ２は駆動モータ６とタイミ
ングベルト７によって回転され、回転軸の回転角を検出
する回転角検出器８を備えている。１１は光源で、光源
１１からの光は集光レンズ１２よって集光され。

ウェハ３の外縁を照射し、結像レンズ１３を通して一次
元イメージセンサ（ＣＣＤ）１４上にウェハ３の外縁位
置を結像させ、その一定角度毎の外縁位置情報を電子計
算機１５内に取り込む、計算機１５では１回転分のデー
タを取り終えた時点でウェハ外縁位置情報よりウェハ整
合動作に必要な補正量を第２図に示したフローチャート
にしたがって計算し、その補正量をもとにＸ軸制御系４
、Ｙ軸制御系５、θステージ２を用いてウェハ３のオリ
フラの方向及びウェハ中心の位置を所定の方向、位置に
整合させる。

第３図はウェハ３とＣＣＤ１４との関係を示した図で、
（ａ）は両者の関係を示し、（ｂ）はウェハ３の１回転
分の外縁位置データの波形を示す。

ここで、第３図（ａ）において、０はθステージ２の回
転中心で、Ｗはウェハ３の中心を示す。第３図（ａ）に
おいて、Ａｏ　、　Ａｌ　、　Ａｚ　、　−Ａｎはそれ
ぞれＸ−Ｙステージ２の回転角で、それらに対応するウ
ェハ３の外縁位置とθステージ２の回転中心○との距離
がＣＣＤ１４で測定され、ウェハ３の外縁位置データと
なる。それらの回転角と外縁位置データの関係の一例を
第３図（ｂ）に示す。

次に、ウェハ３の中心の整合に必要な偏心量（ウェハ中
心とθステージ回転中心とのずれ量）算出について第２
図に示したフローチャート及び第４図〜第６図を用いて
詳細に説明する。偏心量は３点ないし４点の外縁位置情
報より求めることができる。

まず、４点の外縁位置情報より偏心量を求める方法につ
いて説明する。本実施例では、ノイズ成分（ウェハの欠
け、レジストのはく離、サブオリフラなど）などが４点
のデータに影響を与えるのを避けるために、第４図を用
いて説明するウェハの直径を求める方法と、第５図を用
いて説明するデータ圧縮法によった。まず、第４図を用
いてウェハ３の直径を求める方法について説明する。ま
ず、第４図（ａ）に示すように、Ｘ−Ｙステージ２の回
転角Ａｏに対応するθステージ２の回転中心Ｏからウェ
ハ３の外縁位置までの距離をρ０とする。同様に回転角
Ａ１に対応するデータをρ１（ｉ＝ｏ＝ｎ）とすると、
ウェハ３の直径ｒ１は次式で近似できる。

ｒ直＝ρ倉＋ρｔ＋ｎ／ｚ　　　　　　　　　　・・・
（１）ｒ、をｉ＝０〜ｎ／２に対して検出した結果の一
例を第４図（ｂ）に示す。この結果よりウェハ３の直径
ｒを求めるために、直径の度数分布より最頻値（データ
度数の多い値）を求めると第４図ＣＱ）のようになる。

最頻値より有効範囲±α（αはウェハ直径の許容範囲を
決定する任意の定数）内に含まれているデータのみを取
り出して平均すると、ウェハ３の直径ｒは次式によって
近似できる。

ここに、ｒＪ　；最頻値より有効範囲内に含まれるデー
タ ｍ；そのデータの数 次に、この直径ｒと以下に示す圧縮データを併用してノ
イズ成分の含まれていない４点のデータを第５図（ａ）
に示すように検出する。第５図（ｂ）は外縁位置データ
の圧縮データ値の波形を示す。圧縮データは、隣り合う
外縁位置データにそれぞれ−Ｌｘ／Ｎ、Ｌｚ／Ｎ　（Ｎ
、ＬＬ、Ｌ２．はノイズ成分と外縁位置データを区別で
きる任意の定数）の荷重関数を掛け、その結果を加える
ことによって求める。演算結果は整数とし、小数点以下
は切り捨てる。

以下、求められた直径ｒと圧縮データとにより４点を選
択する方法について説明する。まず、回転角θに対応す
るθステージ２の回転中心０とウェハ３の外縁位置間の
距離をａとする。以下、θ＋π／２．θ＋π、θ＋３／
２πに対応するデータをそれぞれす、ｃ、ｄとする。ａ
、ｂ、ｃ、ｄに対して以下の条件判定を行う。

ｒ−β≦ａ　＋　ｃ≦ｒ＋β　　　　　　・・・（３）
ｒ−β≦ｂ＋ｄ≦ｒ＋β　　　　　　・・・（４）ｃｄ
（θ）＝ｃｄ（θ＋π／２） ＝ｃｄ（θ＋π） ＝ｃｄ（θ＋３　／　２　π）＝　Ｏ−（５）ここに、
β；直径の許容範囲を決定する任意の定数 ｃｄ（θ）；回転角θに対応する圧縮データ値以上の条
件をすべて満足する回転角をθ＝　Ａ　。

〜Ａｎへの範囲より検出する。以上により検出された４
点のデータａ、ｂ、ｃ、ｄによって偏心量のＸ軸成分ｅ
、Ｙ軸成分子は次式によって決定される。

ただし、ｕ、ｖは次式で示される。

次に、（３）、　（４）、　（５）式で示される判定条
件を満たす回転角θが存在しない場合の偏心量検出（３
点のデータにより偏心量を検出）について第６図により
説明する。回転角θ＝Ａ、に対応するデータをａｌとし
、以下、θ＋π／２．θ＋３／２πに対応するデータを
それぞれ１）１．ｄｔ　とすると、（７）式は次式のよ
うに変形される（第６図ここに、ｒ：前述の方法により
検出したウエノ１直径 （８）式を（６）式に適用することによって３点のデー
タより偏心量検出ができる。これをθ＝　Ａ　ｏ〜Ａ、
の範囲で行い、度数分布よりＸ軸成分、Ｙ軸成分の最頻
度を検出する（第５図（ｂ））。最頻度より有効範囲±
γ１．γ２（γ１．γ２はそれぞれＸ軸成分、Ｙ軸成分
の偏心量として許容できる任意の定数）内に含まれてい
るデータのみを取り出すと、偏心量は次式により決定で
きる。

Ｋｊ＝１ Ｑ　ｊ＝１ ここに、ｅ４　；最頻値より有効範囲±γ１に含まれる
データ に；そのデータの数 ｆに最頻値より有効範囲±γ２に含 まれるデータ Ｑ；そのデータ数 オリフラの方向検出は、前述した圧縮データ値の波形を
用いてオリフラ部の特徴（データ幅、極性の変化）によ
りオリフラ両端部を認識し、その中心をオリフラ中心と
することによって行う。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、ウェハ外周に欠け、レジ
ストのはく離、サブオリフラ等が存在していてもオリフ
ラの方向とウェハ中心の位置を所定の方向、位置に整合
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のウェハ整合装置の一実施例を示す全体
構成図、第２図は第１図の計算機におけるプログラムの
一実施例を示すフローチャート、第３図はウェハと一次
元イメージセンサの関係の説明図、第４図はウェハの直
径の検出方法の説明図、第５図は４点データによる偏心
検出方法の説明図、第６図は３点データによる偏心検出
方法の説明図である。 １・・・Ｘ−Ｙステージ、２・・・θステージ、３・・
・ウェハ、４・・・Ｘ軸制御系、５・・・Ｙ軸制御系、
６・・・駆動モータ、７・・・タイミングベルト、８・
・・回転角検出器、１．１・・・光源、１２・・・集光
レンズ、１３・・・結像レンズ、１４・・・−次元イメ
ージセンサ（ＣＣＤ）、亭３図 尾午図 Ａ１免 高５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体製造装置のウェハ整合装置において、Ｘ、Ｙ
   ２軸方向に可動なＸ−Ｙステージと、ウェハを真空吸着
   して回転させるθステージと、該θステージの回転角を
   検出する回転角検出器と、前記ウェハの外縁位置を検出
   する透過光を利用したウェハ外縁位置データ検出手段と
   を備え、該検出手段で検出した前記ウェハ全周の外縁位
   置データを加工、分布処理を施すことにより得られた正
   確な前記ウェハの直径を利用して前記ウェハの中心の前
   記θステージの回転中心に対する偏心量を求め、該偏心
   量を前記Ｘ−Ｙステージで補正する補正手段を具備する
   ことを特徴とするウェハ整合装置。 ２、前記ウェハの直径は、前記θステージの回転角Ａ＿
   ｉに対応する前記θステージの回転中心から前記ウェハ
   の外縁位置までの距離をρ＿１とし、それの前記回転中
   心に対して反対側の前記回転中心から前記ウェハの外縁
   位置までの距離をｐ＿１＋ｎ／２とすれば、前記ウェハ
   の直径ｒ＿ｉはｒ＿ｉ＝ρ＋ρ＿ｉ＋ｎ／２で近似でき
   るから、ｒ＿ｉのｉ＝０〜ｎ／２に対して求めた結果か
   ら前記ウェハの直径の度数分布を作成して最頻値を求め
   、該最頻値の直径の有効範囲内に含まれるデータの平均
   値より前記ウェハの直径を求めるようにする特許請求の
   範囲第１項記載のウェハ整合装置。 ３、前記偏心量は、ノイズ成分の含まれていない前記θ
   ステージの回転角θに対応する前記θステージの回転中
   心から前記ウェハの外縁位置までの距離をａとし、以下
   θ＋π／２、０＋π、θ＋３／２πに対応するデータを
   それぞれｂ、ｃ、ｄとし、前記４点のデータａ、ｂ、ｃ
   、ｄによつて前記偏心量のＸ軸成分、Ｙ軸成分を演算に
   よつて求めるか、前記４点のデータが得られない場合は
   、前記回転角θに対応するデータをａ＿ｉとし、以下θ
   ＋π／２、θ＋３／２πに対応するデータをそれぞれｂ
   ＿１、ｄ＿１とし３点検出法により前記偏心量のＸ軸成
   分、Ｙ軸成分を演算によつて求め、前記Ｘ軸成分、Ｙ軸
   成分の度数分布を作成して最頻値を求めて前記ウェハの
   偏心量とする特許請求の範囲第１項記載のウェハ整合装
   置。