JPS6187329A - 半導体製造装置 - 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】 ［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
１本ウェハなどの被搬送物をＸＹステージ等によって移
動させながら工程を進める例えばステップアンドリピー
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。

し従来の技術］ 半導体製造装置、特にステップアンドリピート方式の半
導体焼付装置においてウェ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×Ｙ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Ｊ３いて、ｔａｌ１点でステージをスタ
ートさせたとすると、時刻ｔ１からｔ４までの区間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２０が行なわれる。

速度ｆｆ１ｌＪ御サ一ボ区間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、一定速昨’Ｊ　
ｍａｘ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、ずなわち移動距離によって決定される。例えば
マイクロコンピュータによっ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〜りに連結した
タコジェ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って計測されている。

速度制御サーボから位置制御サーボへの切換は、位置計
測手段によっ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Ｐ＋、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、位置計測手段によっ
て計測されるステージ位置と停止目標位置との差（距ｌ
ｌ１Ｉｌ）が所定値、例えば０．２μｍ以内に入るよう
に制御が行なわれ、この所定１直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ったところで制御が完了しく第
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Ｒ柊的に
位置制御サーボで行なっており、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って全ての停止目標位置へのドル
ランス値としており、従ってステージの移動先によって
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１％Ｊ　’に装置のスルーブツトの向上に支障を与え
ていた。

例えばステップアンドリピート方式の半導体焼付装ばで
は、ＸＹステージに高い停止位置精度を要求されるモー
ドは各露光ショット毎のステップ移動であり、これには
通常０．１μｍ程度のＦ￥止位置精度が必要である。一
方、ウェハオートフィーダとのウェ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１直で位
置制御サーボをかけることは、停止目標位置によっては
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、ここにスループッ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
制御手段を選択するようにして、高い停止位置精度の要
求される停止目標位置への移動時と、停止位置１１１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
の駆動制御を低速高精度のサーボ系と高速低精度のサー
ボ系とに切換え、あるいはこれらサーボ系の組合せを選
べるようにし、結果的にスループッ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
。

本発明の半導体制御装置は、このような課題を達成する
ために、ステージの駆動制御手段としての高速低精度の
第１のサーボ制御手段と低速高精度の第２のサーボ制御
手段とのいずれか一方もしくは双方の組合せをステージ
の停止目標位■に応じて選択して機能させる制御方式選
択手段を陥えている。第１のサーボ制御手段は、例えば
ステージの移動速度を検出するタコジェネレータのごと
き速度検出手段と、この速度検出手段の出力に基づいて
ステージ移動の速度および加減速度を制御、する速度検
出手段とを備えており、速度ｆｆ１ｌりＵサー、ボ系を
構成している。一方、第２のサーボ制御手段は、例えば
光学スケールやレーザ測長器などのステージの位置を検
出する位置計測手段と、この位置計測手段の出力に基づ
いてステージの停止位置を制御する位置制御手段とを備
えてあり、位置制御サーボ系を構成している。

例えばステージがウェ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第１のサー
ボ制御手段のみによってステージの移動が制御され、速
度制御サーボによって通常（憚られる例えば５〜６μｍ
程度の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、ステージがステップ移動して露光位置に移
８プるときは先ず第１のサーボ制御手段で目標位置の手
前の所定距離、例えば２ａｍ手前までステージが移動さ
れ、次いで第２のサーボ制御手段に切換えられて位置制
御サーボによっ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’ＬＦＪ度で目標位
置に停止される。

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ッ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からの光で照明されるレチクル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を介してウェハステージ６」二のウェハ４に（
２影するようになされている。この投影光学系にはＴＴ
Ｌ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ｉ保管である。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Ｖ７ｉ１ｍ管である。１１ａ。

Ｎｂはウェハをステージ６へ送給するウェハ供給用キャ
リア、１２ａ、１２ｂはステージ６からウェハを引きと
るウェハ回収用キャリアであり、これら士しリアとステ
ージとの間のウェハの受渡しは、それぞれ定められたス
デージ位置く受渡し位置）でハンド装置１６により行な
われる。１３は前記１最像管７および８によってｂｉ　
９した映像を選択的にモニタ表示するＣＲＴ表示装置、
１４はジョイスティックやスイッチ類を有する操作パネ
ル、１５はシステムをｉ！、＋１　ＩＩＩ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ップアンドリピート動作のス
テージ駆動制御回路の）を成例を示すブロック図であり
、ＸＹステージ６に対してＸＹ８標系中の位置を高′ｖ
ｉ度で計測づ−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
ェネレータ３０が設けられている。

モータ２１は駆動回路２２によって駆動され、そのυｊ
御モードはマイクロプロセッサ等からなる主ｆｆ１ｌ制
御回路２６によって選択切換される。

速度ｉ１ｉ＋制御サーボ系は、タコジェネレータ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１直設定器３２と
、これらカウンタ３１と設定器３２どの値を比較する比
較器３３とを含む制御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２
４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２９によって位置比較
器２７の出力値がトレランス値の範囲内に入ったことが
検出されるまでモータ２１を低速で駆動覆るように、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゛
Ｃ位置制御あるいは速度制御の指令を与える、 ■　例えば動作モードがステップアンドリピート動作な
のか否かなどによりステージの停止目標位置が高い佇止
位首精度を要求する位置か否かを判断して、駆動回路２
２に対して位置制御か速度制御かの指令を与える、 ■　判別器２９の出力信号から、ステージがト？止目標
位置のトレランス内に入ったか否かを検知し、トレラン
ス内に入っ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ったか否かを検出し、等しくな
っ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Ｆｆ庄する、 ■　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（ステップ移動、ウェハ受渡
し移動、プリアライメント移動など）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、ウェハの搬送を中心に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１７リ
ア１１ｂから搬出されたウェハ４は、ハンド装置１６に
よって所定のウェ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ショット
位置へ移動される。この時点で次のウェハがハンド装置
１６によってウェハ受渡し位置に搬ばれている。第１シ
ョット位置でのウェ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のステッ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
定されたショッ］へ数を満したのちに、ウェハ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）によって所定の受渡し位置にて回収キャ
リア１２ｂに収納され、この時点で次のウェハがステー
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、ステップアンドリピート動作中では
主制御回路２６は先ず次のショッ１〜位置としての停止
目標位置をステージ位置口（開設定器２５に設定し、駆
動回路２２に対して先ずはじめに速１哀制御の指令を発
する。ＸＹステージ６が移動を開始すると、主制御回路
２Ｇ内の予め設定された加減速の速度テーブルから目標
固設定器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１直が与えられ、タコジェネレ
ータ３０の出力をカウンタ３１で計数したものと比較し
ながら、駆＋ｊノ回路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によって監視され、その値が設定置、例えば２
０μｍになったときに主制御回路２Ｇ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。

ｆ１２置制御モードになると、１を置比較″ｒ：１２７
の出力と精度設定器２８の出力とが判別器２９で判別さ
れ、位置比較器２７の出力値が′ｖ１度設定設定器２８
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２
８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２２に停止指令が与えられて制御が完了する
。

ウェ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は位置制御モードへの
切換指令信号を発生せず、速度制御モードのみでステー
ジの移動・停止を行なう。

第３図は主制御回路２６による制御方式選択動作のフロ
ーヂＶ−トであり、先ずステップ４０１で×Ｙステージ
がステップアンドリピート動作に入る以前にトレランス
の設定を行ない、ステップ４０２で移動モードがステッ
プアンドリピート動作か否かを判定し、ステップ４０２
で肯定の判定結果が出ればステップ４０３で速度制御を
行ない、次いで前述のように位置制御に切換ねり（ステ
ップ４０４）、初めに設定したトレランスを満したか盃
かをステップ４０５で判定し、そうであれば次のショッ
トに移る。ステップ４０２で否定の結果が出ればステッ
プ４０６で速度制御のみ行なうようにし、次の移動動作
へ移り、このようにしてステージ移動の動作モードで停
止位置精度の違いがあるのを利用してシーケンスを組ん
でいる。

なＪ５、本発明は以上に挙げた半導体焼付装置に限らず
、ウエハブローバやウェハこみ検査装置等、他の半導体
製造装置にも適用できることは）ボベるまでもない。

［発明の効果コ 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
に応じてステージ駆動制御方式を切換えるので、さほど
高い精度を必要としない停止目標位置への移＋ｊ）に対
して高速のサーボ制御で移動・停止させることができ、
その分の時間短縮によってスループットの向上が果たせ
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ッ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、面図
の半導体焼付装置にＪ５けるステップアンドリピート動
作のステージ駆動制御回路の↑Ｍ成の一例を示すブロッ
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１１−ト図、第４図はステージの速度変化パター
ンの一例を示１線Ｍである。 ４；ウェハ、６；ステージ、２１：モータ、２２；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、２８：精度設定器、２９；判別器、
３０；タコジェネレータ、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、ウェハ等の被搬送物を搭載して移動可能なステージ
   の駆動制御手段として、相対的に高速で停止位置精度の
   低い第１のサーボ制御手段と、相対的に低速で停止位置
   精度の高い第２のサーボ制御手段とを備えた半導体製造
   装置において、ステージの停止目標位置に応じて第１と
   第２のサーボ制御手段のいずれか一方もしくは双方の組
   合せを選択して機能させる制御方式選択手段を有するこ
   とを特徴とする半導体製造装置。 ２、第１のサーボ制御手段が、ステージの移動速度を検
   出する速度検出手段と、この速度検出手段の出力に基づ
   いてステージ移動の速度および加減速度を制御する速度
   制御手段とを備えてなる特許請求の範囲第１項記載の半
   導体製造装置。 ３、速度検出手段が、ステージの駆動用モータと連結さ
   れたタコジェネレータを含む特許請求の範囲第２項に記
   載の半導体製造装置。 ４、第２のサーボ制御手段が、ステージの位置を検出す
   る位置計測手段と、この位置計測手段の出力に基づいて
   ステージの停止位置を制御する位置制御手段とを備えて
   なる特許請求の範囲第１項記載の半導体製造装置。 ５、位置計測手段が、光学スケールである特許請求の範
   囲第４項記載の半導体製造装置。６、位置計測手段が、
   レーザ測長器である特許請求の範囲第４項記載の半導体
   製造装置。７、ステージが、別の搬送系との間の被搬送
   物の受渡しのための第１の位置と、被搬送物を比較的粗
   い位置精度で位置決めするプリアライメントのための第
   ２の位置と、および被搬送物を比較的高い位置精度で位
   置決めする第３の位置との、少なくとも３つの位置の間
   を移動するものであり、停止目標位置が第１または第２
   の位置のときに制御方式選択手段によつて第１のサーボ
   制御手段のみが選択され、停止目標位置が第３の位置の
   ときに制御方式選択手段によつて先ず第１のサーボ制御
   手段が、次いで第３の位置に所定距離まで近づいたとき
   に第２のサーボ制御手段が選択されるようになされた特
   許請求の範囲第１項に記載の半導体製造装置。