JPH0543169B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明は、半導体製造装置に関し、さらに詳し
くは半導体ウエハなどの被搬送物をXYステージ
等によつて移動させながら工程を進める例えばス
テツプアンドリピート方式の半導体焼付装置など
で代表される半導体製造装置に関する。

［従来の技術］ 半導体製造装置、特にステツプアンドリピート
方式の半導体焼付装置においてウエハを搭載して
移動するXYステージの駆動制御は、一般に速度
制御と位置制御の２つのサーボ方式を組合せて行
なわれている。

すなわち、第４図はXYステージの速度変化パ
ターンの一例を示し、横軸は時間、縦軸はステー
ジの移動速度である。第４図において、t₁時点で
ステージをスタートさせたとすると、時刻t₁から
t₄まで区間SSは速度制御サーボにより高速で比較
的粗い停止位置精度の制御が行なわれ、これに続
いて時刻t₄からt₅までの区間PSでは位置制御サー
ボにより低速で比較的高い停止位置精度の制御が
行なわれる。

速度制御サーボ区間SSではステージは、一定
の加速度で加速される加速区間ABと、一定速度
Vmaxで運動する定速区間BCと、一定の減速度
で減速される減速区間CDからなる速度変化パタ
ーンを画いて移動し、このパターンの加減速の直
線AB，BCおよびCDは時刻t₁でのステージの現
在位置と停止目標位置との差、すなわち移動距離
によつて決定される。例えばマイクロコンピユー
タによつて移動距離に応じた加減速度および最高
速度をメモリテーブル内から取り出して設定値と
し、これをXYステージ駆動用モータに連結した
タコジエネレータの出力と比較することによりモ
ータの速度制御サーボが行なわれる。

またステージの位置座標は例えば光学スケール
やレーザ干渉測長器等の位置計測手段によつて計
測されている。

速度制御サーボから位置制御サーボへの切換
は、位置計測手段によつて計測したステージの位
置が停止目標位置の手前の予め定められた位置
P₁、例えば2μｍ以内に達したときに行なわれる。

位置制御サーボ区間PSに入ると、位置計測手
段によつて計測されるステージ位置と停止目標位
置との差（距離）が所定軸、例えば0.2μｍ以内に
入るように制御が行なわれ、この所定値をステー
ジの停止位置精度の許容値（トレランス）と呼ん
でいる。ステージ位置がトレランス内に入るまで
低速で位置制御サーボがかけられトレランス内に
入つたところで制御が完了し（第４図P₂点）、ス
テージの移動が終了する。

このステージの移動の終了までの制御に要する
時間のうち、位置制御サーボ区間PSの時間はト
レランスを小さくすればするほど長くなる。

従来のステージの移動制御は、ステージがどこ
へ向けて移動する場合にもその停止目標位置への
移動を最終的に位置制御サーボで行なつており、
そのトレランスの値としては最も高い停止位置精
度を要求される目標位置に対して設定された値を
もつて全ての停止目標位置へのトレランス値とし
ており、従つてステージの移動先によつては必要
以上の停止位置精度で制御する結果となり、半導
体製造装置のスループツトの向上に支障を与えて
いた。

例えばステツプアンドリピート方式の半導体焼
付装置では、XYステージに高い停止位置精度を
要求されるモードは各露光シヨツト毎のステツプ
移動であり、これには通常0.1μｍ程度の停止位置
精度が必要である。一方、ウエハオートフイーダ
とのウエハ受渡し位置への移動や、ITVまたは
TTL自動アライメントを行なうためのプリアラ
イメント位置への移動に対しては、ステージの停
止位置精度はたかだか10μｍ程度で充分である。

これらの移動の全てに0.1μｍのトレランス値で
位置制御サーボをかけることは、停止目標位置に
よつてはステージの停止に要する時間を不必要に
長くしていることになり、ここにスループツト向
上の余地がある。

［発明の目的と概要］ 本発明は、ステージの停止目標位置別にステー
ジの駆動制御手段の停止位置精度の許容値を変更
するようにして、高い停止位置精度の要求される
停止目標への移動時と、停止位置精度が粗くても
よい停止目標位置への移動時とで、ステージの駆
動制御系の位置制御サーボのトレランス値を大小
に切換え、不必要に高い停止位置精度での制御を
省くことにより、結果的にスループツトの向上を
果すことのできる半導体製造装置を提供しようと
するものである。

この目的を達成するため本発明の半導体制御装
置は、ウエハが搭載されるステージと、前記ステ
ージがウエハ受渡し位置に向けて移動された後に
上記ステージに対して前記ウエハの受渡しを行な
うハンド機構と、前記ステージがプリアライメン
ト位置に向けて移動された後に前記ウエハのプリ
アライメントを実行するために利用されるプリア
ライメント用検出器と、前記ステージがウエハ処
理位置に向けて移動された後に前記ウエハ上の領
域に対して所定の処理を行なうウエハ処理手段
と、ステージ座標系内の前記ステージの位置を計
測するために利用される位置計測手段と、前記ス
テージの停止目標位置が設定される停止目標設定
手段と、前記位置計測手段からのステージ位置と
前記停止目標設定手段に設定された停止目標位置
を比較する比較手段と、前記ステージの停止精度
の許容度が設定される停止精度設定手段と、前記
比較手段の比較出力が前記停止精度設定手段に設
定された許容値内になるまで前記ステージを移動
するステージ駆動手段と、前記停止目標設定手段
に前記ウエハ受渡し位置へ前記ステージを移動す
るための第１停止目標位置が設定される際には前
記停止精度設定手段に第１許容値を設定し、前記
停止目標設定手段に前記プリアライメント位置へ
前記ステージを移動するための第２停止目標位置
が設定される際には前記停止精度設定手段に前記
第１許容値より小さい第２許容値を設定し、前記
停止目標設定手段に前記ウエハ処理位置へ前記ス
テージを移動するための第３停止目標位置が設定
される際には前記停止精度設定手段に前記第２許
容値より小さい第３許容値を設定する制御手段を
有することを特徴とする。

前記駆動手段は、例えば、前記ウエハ処理手段
が前記ウエハ上の複数の領域を順に処理するよう
に前記ステージを移動させ、前記制御手段は前記
ウエハ上の各領域を順に処理する際には前記停止
精度設定手段に前記第３許容値を設定するもので
ある。また、前記ウエハ処理手段は前記ウエハ上
の各領域にパターンを転写するものである。

この構成において、例えばステージがウエハ等
の受渡し位置あるいはプリアライメント位置など
へ向けて移動する場合は比較的大きいトレランス
値でステージの移動停止が制御され、例えば５〜
6μｍ程度の比較的粗い停止位置精度で目標位置
にステージが停止させられる。一方、ステージが
ステツプ移動して露光位置に移動するときは先ず
速度制御サーボで目標位置の手前の所定距離、例
えば2μｍ手前までステージが移動され、次いで
比較的小さいトレランス値に変更された位置制御
サーボによつて目標位置へ比較的低速で移動さ
れ、例えば0.1μｍ以内の高い停止位置精度で目標
位置に停止される。

これにより、各位置へステージを移動する際の
停止精度の許容値の変更が容易化されるととも
に、各位置にステージが必要な精度で高速に位置
決めされる。

本発明の実施例を示せば以下の通りである。

［実施例の説明］ 第１図は、本発明を適用したステツプアンドリ
ピート方式の半導体焼付装置の外観を示す斜視図
であり、焼付光源１０からの光で照射されるレチ
クル１は、XY直角座標面内で移動可能で且つ垂
直軸θの周りに回動可能なレチクルステージ２に
保持され、レチクルパターンを焼付レンズ３を介
してウエハステージ６上とウエハ４に投影するよ
うになされている。この投影光学系にはTTLア
ライメントおよび観察用のアライメントスコープ
５が組合わされ、９はそのための撮像管である。
さらにまたこの投影光学系にはオフアクシスの
ITVプリアライメント系も付設されており、７
はその対物レンズ、８はその撮像管である。１１
ａ，１１ｂはウエハをステージ６へ送給するウエ
ハ供給用キヤリヤ、１２ａ，１２ｂはステージ６
からウエハを引きとるウエハ回収用キヤリヤであ
り、これらキヤリアとステージとの間のウエハの
受渡しは、それぞれ定められたステージ位置（受
渡し位置）でハンド装置１６により行なわれる。
１３は前記撮像管７および８によつて撮像した映
像を選択的にモニタ表示するCRT表示装置、１
４はジヨイステイツクやスイツチ類を有する操作
パネル、１５はシステムを制御するコンソールで
ある。

第２図は以上に述べた構成を有する半導体焼付
装置に本発明を適用した場合のステツプアンドリ
ピート動作のステージ駆動制御回路の構成例を示
すブロツク図であり、XYステージ６に対して
XY座標系中の位置を高精度で計測するレーザ測
長器２３が設けられると共に、ステージ駆動モー
タ２１にはその速度検出用のタコジエネレータ３
０が設けられている。

モータ２１は駆動回路２２によつて駆動され、
その制御モードはマイクロプロセツサ等からなる
主制御回路２６によつて選択切換される。

速度制御サーボ系は、タコジエネレータ３０の
出力を計数する現在値カウンタ３１と、主制御回
路２６から与えられた目標値を出力する目標値設
定器３２と、これらカウンタ３１と設定器３２と
の値を比較する比較器３３とを含むループで構成
されている。

位置制御サーボ系は、レーザ測長器２３の出力
信号をもとにステージ６の位置を計測するステー
ジ位置検出器２４と、主制御回路２６から与えら
れた移動先のステージ停止目標位置を出力するス
テージ位置目標設定器２５と、これら位置検出器
２４と設定器２５との出力同士を比較してその差
を出力する位置比較器２７と、主制御回路２６か
ら与えられるトレランス値を出力する精度設定器
２８と、位置比較器２７と精度設定器２８との出
力値を比較してその大小判別を行なう判別器２９
とを含む制御ループで構成されており、判別器２
９によつて位置比較器２７の出力値がトレランス
値の範囲内に入つたことが検出されるまでモータ
２１を低速で駆動するように、判別器２９の出力
を主制御回路２６と駆動回路２２とに与えてい
る。

主制御回路２６は、 位置比較器２７の出力をもとに、駆動回路に
対して位置制御あるいは速度制御の指令を与え
る、 判別器２９の出力信号から、ステージが停止
目標位置のトレランス内に入つたか否かを検知
し、トレランス内に入つた場合にはステージの
駆動を停止する、 比較器３３の出力から、カウンタ３１の値が
設定器３２の出力値に等しくなつたか否かを検
出し、等くなつた場合にはステージの駆動を位
置制御がかかつていない限りにおいて停止す
る、 ステージ位置目標設定器２５と速度目標設定
器３２に対してそれぞれ目標値を設定する、 停止目標位置あるいは移動の動作モード（ス
テツプ移動、ウエハ受渡し移動、プリアライメ
ト移動など）に応じて精度設定器２８にトレラ
ンス値を設定する、 などの機能を有する。

以上の構成を備えた第１図および第２図の実施
例による動作を次に述べる。

先ず第１図を用いて、ウエハの搬送を中心に
XYステージの動作シーケンスについて説明すれ
ば、供給キヤリア１１ｂから搬出されたウエハ４
は、ハンド装置１６によつて所定のウエハ受渡し
位置にてステージ６に供給される。この後、ステ
ージ６はITVプリアライメント用対物レンズ７
の下へ移動され、プリアライメント位置に停止さ
れる。この位置でITVによるモニタ１３の画像
を用いてステージの微小移動によりプリアライメ
ントが行なわれた後、ステージ６は焼付のための
第１シヨツト位置へ移動される。この時点で次の
ウエハがハンド装置１６によつてウエハ受渡し位
置に搬ばれている。第１シヨツト位置でのウエハ
のオートアライメントが完了すると露光が行なわ
れ、第１シヨツトの焼付が終了する。ステージ６
のステツプ移動により以下同様に第２シヨツト以
降のオートアライメントと露光とが行なわれ、予
め指定されたシヨツト数を満したのちに、ウエハ
４はハンド装置１６（または回収専用のハンド装
置を用いるようにしてもよい）によつて所定の受
渡し位置にて回収キヤリヤ１２ｂに収納され、こ
の時点で次のウエハがステージ６に供給されて以
下同様の動作が繰返される。

このような動作におけるステージ６の駆動制御
を第２図と共に説明すれば、ステツウアンドリピ
ート動作中では主制御回路２６は先ず次のシヨツ
ト位置としての停止目標位置をステージ位置目標
設定器２５に設定し、駆動回路２２に対して先ず
はじめに速度制御の指令を発する。XYステージ
６が移動を開始すると、主制御回路２６内の予め
設定された加減速の速度テーブルから目標値設定
器３２に例えば第４図の区間SSに示すような台
形の速度パターンの設定値が与えられ、タコジエ
ネレータ３０の出力をカウンタ３１で計数したも
のを比較しながら、駆動回路２２を介してモータ
２１を速度制御する。この場合、同時に位置比較
器２７の出力データが主制御回路２６によつて監
視され、その値が設定値、例えば20μｍになつた
ときに主制御回路２６から駆動回路２２に対して
速度制御から位置制御への切換指令信号が与えら
れる。

位置制御モードになると、位置比較器２７の出
力と精度設定器２８の出力とが判別器２９で判別
される。この場合、精度設定器２８には主制御回
路２６から例えば0.1μｍのトレランス値が設定さ
れている。位置比較器２７の出力値が精度制定器
２８の出力値より大きい場合には駆動回路２２に
引き続き位置制御を行なわせ、位置比較器２７の
出力値が精度設定器２８の出力値より小さくなれ
ば、判別器２９から主制御回路２６に対して位置
決め終了信号が与えられ、これにより駆動回路２
２に停止指令が与えられて制御が完了する。

ウエハ受渡し位置やプリアライメント位置への
ステージ移動に際しては、主制御回路２６は精度
設定器２８に例えば10μｍのトレランス値を設定
し、その他は前記と同様である。

第３図は主制御回路２６による停止位置精度変
更動作のフローチヤートであり、先ずステツプ
401で電源投入などの装置起動時または前述のウ
エハ回収時に対してトレランスが10μｍに設定さ
れ、ステツプ402でステージがウエハ受渡し位置
へ移動する。この移動で10μｍのトランジスタ値
を満したか否かがステツプ403で判断されると、
ウエハがステージ上に載置され、そこでステツプ
404にてトレランスが5μｍに変更されたのち、ス
テツプ405でステージ移動によりウエハをITVプ
リアライメント位置へ移動する。ステツプ406で
この移動によつて停止位置でのトレランスが満さ
れたことが判断されると、トレランスがさらに
0.1μｍに変更され、ステージはウエハを第１シヨ
ツト位置へ移動させる（ステツプ408）。この移動
により同様にステツプ409でトレランス0.1μｍを
満したことが判断されると、ステツプ410で焼付
け動作を行ない、その終了後にステツプ411でシ
ヨツト回数を判定して、未だ設定回数に達してい
なければステツプ412で次のシヨツト位置へ移動
させ、トレランス設定値を0.1μｍに保つたまま、
各シヨツト位置への移動と焼付け動作とを繰り返
す。設定回数のシヨツトの終了で１枚のウエハの
焼付けが終了すると、ステツプ413でトレランス
を再び10μｍに変更し、ステツプ414でステージ
を移動させてウエハを受渡し位置へ持ち来たし、
ステツプ415でその停止位置のトレランスが10μ
ｍ内に入つたことを判断してステツプ416でハン
ド操作によりウエアを回収し、ウエハ１枚につい
ての焼付け工程を終了する。

なお、本発明は以上に挙げた半導体焼付装置に
限らず、ウエハプローバやウエハごみ検査装置
等、他の半導体製造装置にも適用できることは述
べるまでもない。

［発明の効果］ 以上に述べたように本発明ではステージの停止
目標位置に応じてステージの停止位置精度の許容
値を変更するので、さほど高い精度を必要としな
い停止目標位置への移動に対して高速の位置サー
ボ制御で移動・停止させることができ、その分の
時間短縮によつてスループツトの向上が果たせる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したステツプアンドリピ
ート方式の半導体焼付装置の外観を示す斜視図、
第２図は、前図の半導体焼付装置におけるステツ
プアンドリピート動作のステージ駆動制御回路の
構成の一例を示すブロツク図、第３図は主制御回
路による制御方式選択動作のフローチヤート図、
第４図はステージの速度変化パターンの一例を示
す線図である。 ４；ウエハ、６；ステージ、２１；モータ、２
２；駆動回路、２３；レーザ測長器、２４；ステ
ージ位置検出器、２５；ステージ位置目標設定
器、２６；主制御回路、２７；位置比較器、２
８；精度設定器、２９；判別器、３０；タコジエ
レータ、３１；現在値カウンタ、３２；速度目標
設定器、３３；比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ウエハが搭載されるステージと、前記ステー
   ジがウエハ受渡し位置に向けて移動された後に上
   記ステージに対して前記ウエハの受渡しを行なう
   ハンド機構と、前記ステージがプリアライメント
   位置に向けて移動された後に前記ウエハのプリア
   ライメントを実行するために利用されるプリアラ
   イメント用検出器と、前記ステージがウエハ処理
   位置に向けて移動された後に前記ウエハ上の領域
   に対して所定の処理を行なうウエハ処理手段と、
   ステージ座標系内の前記ステージの位置を計測す
   るために利用される位置計測手段と、前記ステー
   ジの停止目標位置が設定される停止目標設定手段
   と、前記位置計測手段からのステージ位置と前記
   停止目標設定手段に設定された停止目標位置を比
   較する比較手段と、前記ステージの停止精度の許
   容度が設定される停止精度設定手段と、前記比較
   手段の比較出力が前記停止精度設定手段に設定さ
   れた許容値内になるまで前記ステージを移動する
   ステージ駆動手段と、前記停止目標設定手段に前
   記ウエハ受渡し位置へ前記ステージを移動するた
   めの第１停止目標位置が設定される際には前記停
   止精度設定手段に第１許容値を設定し、前記停止
   目標設定手段に前記プリアライメント位置へ前記
   ステージを移動するための第２停止目標位置が設
   定される際には前記停止精度設定手段に前記第１
   許容値より小さい第２許容値を設定し、前記停止
   目標設定手段に前記ウエハ処理位置へ前記ステー
   ジを移動するための第３停止目標位置が設定され
   る際には前記停止精度設定手段に前記第２許容値
   より小さい第３許容値を設定する制御手段を有す
   ることを特徴とする半導体製造装置。 ２ 前記駆動手段は前記ウエハ処理手段が前記ウ
   エハ上の複数の領域を順に処理するように前記ス
   テージを移動させ、前記制御手段は前記ウエハ上
   の各領域を順に処理する際には前記停止精度設定
   手段に前記第３許容値を設定することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体製造装置。 ３ 前記ウエハ処理手段は前記ウエハ上の各領域
   にパターンを転写することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の半導体製造装置。