(57)【要約】【課題】マスク描画装置内でレチクル中心に対するパターン中心のズレを測定し、レチクル原版位置を修正することができ、レチクルの精度と収率の向上を図ることができる基板位置決め装置及び基板位置決め方法を提供する。【解決手段】それぞれアクチュエータを内蔵し基板を押し当てることによって基板の位置決めを行う複数の位置決め手段（位置決めピン）と、アクチュエータを制御して、基板の位置決めする制御ユニットと、を備えることを特徴とする基板位置決め装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれアクチュエータを内蔵し基板を押し当てることによって前記基板の位置決めを行う複数の位置決め手段と、
前記アクチュエータを制御して、前記基板の位置決めする制御ユニットと、
を備えることを特徴とする基板位置決め装置。
【請求項２】
ステージ上に配置され、基板を支持する基板支持部と、
それぞれアクチュエータを内蔵し前記基板の位置決めを行う複数の位置決め手段と、
前記ステージ内に前記基板を搬送し、前記基板を前記複数の位置決め手段に接触させるように前記基板を前記基板支持部上に載置する基板搬送手段と、
前記基板の端面の位置を計測する複数の基板位置検出手段と、
前記複数の基板位置検出手段の出力に応じて、前記アクチュエータを制御して前記基板を位置決めする制御ユニットと、
を備えることを特徴とする基板位置決め装置。
【請求項３】
前記基板位置検出手段は、前記基板の端面との距離、又は前記基板上に形成されたアラインメントマークの位置を測定することを特徴とする請求項２に記載の基板位置決め装置。
【請求項４】
ステージ内に基板を搬送し、前記基板を複数の位置決め手段に接触させ、
前記基板の側面の位置を干渉計により測定し、
前記測定の結果に基づいて前記複数の位置決め手段の前記基板の接触箇所に内蔵されたアクチュエータを制御して前記基板の位置を補正することを特徴とする基板位置決め方法。
【請求項５】
前記測定は、前記基板の端面との距離の測定、又は前記基板上に形成されたアラインメントマークの位置の測定であることを特徴とする請求項４に記載の基板位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板位置決め装置及び基板位置決め方法に関し、特に、半導体のリソグラフィプロセスに用いられるレチクル基板の位置決め装置及び基板位置決め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスの製造プロセスなど微細加工が要求されるパターンの形成には、レチクルと呼ばれる原版を用い、スキャナーやステッパーと呼ばれる縮小投影露光装置（以下、露光装置という。）によりウェハにパターンを転写するいわゆるフォトリソグラフィ法が使われている。ここで、レチクルとは、半導体デバイスの製作工程でウェハ上に高集積な電気回路パターンを露光するために使用されるフォトマスクをいう。レチクルには、通常複数個のアラインメントマークが備え付けられており、露光装置のレチクル固定ステージ上に装填される際の位置決めや、ウェハ上に形成されているパターンに対して露光する際の重ね合わせに用いられる。
【０００３】
レチクルに形成されたパターンの中心位置は、レチクル中心に対しズレがあることが普通である。このズレ分を調整するために、レチクル固定ステージに備え付けられている基準マークとレチクル上のアラインメントマークの間で位置合わせが行われる。つまり、レチクルステージ上で基準マークとアラインメントマークとを合わせる様にレチクルもしくはレチクルステージを移動させる機構が備え付けられている。
【０００４】
レチクルには上述した機構があるものの、パターンの中心位置はレチクル中心に対してある精度内に収まる必要がある。これは、ズレによりレチクルステージ上でレチクルを固定する真空吸着部分からはみ出してしまうためである。
【０００５】
また、多段構造を有するレチクルである超解像マスクなどは、アラインメントマークを含む１層目のレチクルパターンをエッチングした後、２層目の描画を行う。この時、１層目で形成したアラインメントマーク情報を描画装置が検出し、１層目に重ね合わせるように２層目のパターンを描画するが、１層目のパターン中心がレチクル中心とずれていることにより、２層目の描画時に不具合をもたらす場合がある。
【０００６】
マスク描画装置のステージは、露光装置のレチクルステージとは異なり回転機構を有していないのが普通であり、２層目のパターン描画時にレチクルが描画ステージ内で回転ズレが生じている場合、ステージの移動方向とパターン描画方向の両方を回転ズレ方向に合わせる必要がある。
【０００７】
現在の半導体用レチクルは、そのパターン集積度の高さから、レーザよりも解像性が高い電子線を露光源とする可変成形方式の描画装置でパターニングされる事が主流である。これは、電子銃から照射された電子ビームを２つのスリットを通じて矩形や三角形などの任意サイズのビームを作成するものである。
【０００８】
具体的には、電子銃から照射された電子線が第１成形スリットを通過して、一定サイズの形状に整えられたのち、第２成形スリット上に投影される。この投影時に成形偏向器によって第２成形スリット上に投影されるビーム位置を制御することで、ビームの形状及び寸法を変化させている。
【０００９】
このように、ビーム自体が成形されている場合はレチクル原版の回転に合わせて描画を行う際に、ビームの走査方向だけでなく、成形ビームそのものを回転させる必要があり、回転ステージを持たないこともあわせて、可変成形方式の電子線描画装置を用いた重ね描画は非常に困難が伴う場合がある。そのため、可変成形方式の描画装置では、重ね描画時の保証精度として、アラインメントマークから算出したレチクルの回転ズレ量に制限値が設けられている。
【００１０】
上述したように、レチクルパターンのレチクル中心に対する位置ズレの許容度は非常に小さく、マスク描画装置内でレチクル原版が正しい位置に装填される事が重要となる。
【００１１】
以下、レチクル原版固定手順について説明する。図２乃至図５は、従来の基板位置決め装置の基板位置決め手順を示す概略断面図である。具体的には、電子線マスク描画装置のステージ部を示している。図２に示すように、基板２１を搬送し、位置を規定し、ステージ２２に固定する構成が示されている。基板２１は、非図示のロードロック室を経由し、真空中のステージ部へ運ばれる。その後、図３に示すように、搬送機２３により基板２１は基板下面支持部２４に設置される。続いて、図４に示すように、Ｙ方向押し当てピン２５が基板２１をＹ方向位置決めピン２６に突き当たるまで押し付け、その状態でＸ方向押し当てピン２７が基板２１をＸ方向位置決めピン２８に突き当たるまで押し付ける。このようにして位置決めが行われた基板２１は、図５に示すように、基板下面支持部２４に対向する位置に設置された基板上面支持部２９に挟まれる形で、ステージに固定される。このように上下方向から基板２１を固定するのは、固定の際に機械的ストレスで基板２１が歪み、パターンの位置精度に影響を及ぼさないようにするためである。
【００１２】
上述したように、レチクル原版は描画装置内において外形基準で位置決めが行われ、上下方向から対向した数箇所の固定部によって描画ステージに固定される。図４に示す押し当て時にレチクル原版が固定ピン側に正しく突き当たらないと、レチクルが描画ステージに対してずれてしまったまま描画が行われることになる。また、図５に示す基板２１の固定が不完全だと描画が進行してステージが移動するうちに、レチクル原版が固定部からずれてしまう場合がある。
【００１３】
レチクル原版の位置決めズレを修正するために、例えば並進、回転方向にレチクルを微調整できる精密レチクル搬送ロボットを採用することなどが考えられる。しかし、これは描画装置のチャンバー内に、描画ステージ以外の別の精密制御装置を設置することになり、そのユニット自身の較正、メンテナンスが必要となってしまう。これは結果としてマスク装置の負荷を大きく増やすことになってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−３５１７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、マスク描画装置内でレチクル中心に対するパターン中心のズレを測定し、レチクル原版位置を修正することができ、レチクルの精度と収率の向上を図ることができる基板位置決め装置及び基板位置決め方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１に係る発明は、それぞれアクチュエータを内蔵し基板を押し当てることによって基板の位置決めを行う複数の位置決め手段と、アクチュエータを制御して、基板の位置決めする制御ユニットと、を備えることを特徴とする基板位置決め装置としたものである。
【００１７】
本発明の請求項２に係る発明は、ステージ上に配置され、基板を支持する基板支持部と、それぞれアクチュエータを内蔵し基板の位置決めを行う複数の位置決め手段と、ステージ内に基板を搬送し、基板を複数の位置決め手段に接触させるように基板を基板支持部上に載置する基板搬送手段と、基板の端面の位置を計測する複数の基板位置検出手段と、複数の基板位置検出手段の出力に応じて、アクチュエータを制御して基板を位置決めする制御ユニットと、を備えることを特徴とする基板位置決め装置としたものである。
【００１８】
本発明の請求項３に係る発明は、基板位置検出手段は、基板の端面との距離、又は基板上に形成されたアラインメントマークの位置を測定することを特徴とする請求項２に記載の基板位置決め装置としたものである。
【００１９】
本発明の請求項４に係る発明は、ステージ内に基板を搬送し、基板を複数の位置決め手段に接触させ、基板の側面の位置を干渉計により測定し、測定の結果に基づいて複数の位置決め手段の基板の接触箇所に内蔵されたアクチュエータを制御して基板の位置を補正することを特徴とする基板位置決め方法としたものである。
【００２０】
本発明の請求項５に係る発明は、測定は、基板の端面との距離の測定、又は基板上に形成されたアラインメントマークの位置の測定であることを特徴とする請求項４に記載の基板位置決め方法としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、マスク描画装置内でレチクル中心に対するパターン中心のズレを測定し、レチクル原版位置を修正することができ、レチクルの精度と収率の向上を図ることができる基板位置決め装置及び基板位置決め方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板位置決め装置を示す概略断面図である。
【図２】従来の基板位置決め装置の基板位置決めの手順を示す概略断面図である。
【図３】従来の基板位置決め装置の基板位置決めの手順を示す概略断面図である。
【図４】従来の基板位置決め装置の基板位置決めの手順を示す概略断面図である。
【図５】従来の基板位置決め装置の基板位置決めの手順を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係る基板位置決め装置を示す概略断面図である。ここで、本発明の実施の形態に係る基板位置決め装置とは、マスク描画装置内でレチクルの位置を決める装置をいう。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る基板位置決め装置は、ステージ上に配置されて、基板を支持する基板支持部、それぞれアクチュエータを内蔵し基板の位置決めを行う位置決め手段（位置決めピン）１０、ステージ内に基板を搬送して、基板を複数の位置決め手段に接触させるように基板を基板支持部上に載置する基板搬送手段、基板の端面の位置を計測する複数の基板位置検出手段（干渉計）１１、複数の基板位置検出手段の出力に応じて、アクチュエータを制御して基板を位置決めする制御ユニット１２を備えている。
【００２５】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る基板位置決め装置は、図２に示す従来の基板位置決め装置とは異なり、位置決めピンの基板接触箇所にアクチュエータ１０が内蔵されている。アクチュエータ１０には油圧や空気圧、電磁式など様々な種類があるが、その中でも圧電式は小型で応答速度が速く、サブミクロン単位の精密な伸縮動作を行う事ができる。例えば、６インチサイズの角型基板の場合、０．１ｍｒａｄ回転させるためには、基板が約８μｍ回転方向に移動すればよい。本発明の実施の形態においては、突き当て方式のアラインメント精度を考慮すると、圧電アクチュエータ１０は充分な位置制御分解能を有している。基板Ｙ方向の固定ピンは２本あるので、この２箇所のアクチュエータ１０を個々に制御することにより、レチクル原版の回転が可能となる。
【００２６】
また、本発明の実施の形態においては、レチクル端面位置を計測する干渉計１１を備えている。干渉計１１も様々な方式があるが、対象物質であるレチクルは光透過性を有するガラス製であるので、反射率を高めるために斜入射方式の干渉計１１を用いる事が望ましい。また、測定精度に関しても前述したアクチュエータ１０と同様に、本発明の実施の形態では数μｍオーダーの精度で検出できれば充分である。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る基板位置決め装置は、干渉計１１の情報に基づいて、制御ユニット１２によりアクチュエータ１０を制御し、同時にマスク描画装置のパラメータであるレチクルの中心位置に相当するステージ位置座標を補正することにより、レチクル原版セット時の回転、並進ズレを修正する事ができる。
【００２８】
また、描画開始後にレチクル原版がずれた場合も、描画中や描画終了後に干渉計１１によって発見することができる。さらに、重ね描画の際に１層目のアラインメントマーク情報からレチクル原版の回転が確認されれば、その回転ズレ量に基づいたレチクル回転補正は容易に行う事ができ、重ね描画精度の向上を図ることができる。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態に係る基板位置決め方法について説明する。まず、ステージ内に基板を搬送し、基板を複数の位置決め手段に接触させる。次に、基板の側面の位置を干渉計１１により測定する。干渉計１１を用いて、基板の端面との距離又は基板上に形成されたアラインメントマークの位置を測定する。測定の結果に基づいて複数の位置決め手段の基板の接触箇所に内蔵されたアクチュエータ１０を制御して基板の位置を補正する。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明の実施例について説明する。本発明の実施例においては、角基板精密位置決めステージを用いた。
【００３１】
図１に示すように、角基板が接触する位置決めピン（材質：ＰＥＥＫ）には、ピンの曲面と合致した積層圧電アクチュエータ１０を３箇所の位置決めピンに埋め込み、位置決めピンが角基板と接触する位置に縦１０ｍｍ×横２ｍｍの伸縮面が露出している仕様とした。さらに、基板Ｘ方向端面の１箇所と基板Ｙ方向端面の２箇所との側面の位置を測定する斜入射レーザ干渉計１１を、基板端面から約２ｃｍ離れた位置に設置した。基板位置決め装置に６インチサイズのレチクル原版を装填し、位置決めピンと同材質からなる押し当てピンによりアラインメントを行った。
【００３２】
位置固定後の基板端面を干渉計１１で測定したところ、基板Ｙ方向端面の２箇所の干渉計１１間で０．２３ｍｍの距離差を検出した。このため、一旦レチクル原版を外し、積層圧電アクチュエータ１０を調整し再びアラインメントを行う作業を行ったところ、距離差値が０．０２ｍｍ以内（回転角０．１ｍｒａｄ以内）の値に追い込む事ができた。
【００３３】
本発明の実施例においては、基板Ｘ方向端面の１箇所と基板Ｙ方向端面の２箇所との側面の位置を測定する斜入射レーザ干渉計１１を用いてレチクル中心に対するパターン中心のズレを測定し、レチクル原版位置のズレを積層圧電アクチュエータ１０を調整し再びアラインメントを行うことで修正することができ、レチクルの精度と収率の向上を図ることができた。
【符号の説明】
【００３４】
１０…アクチュエータ、１１…干渉計、１２…制御ユニット、２１…基板、２２…ステージ、２３…搬送機、２４…基板下面支持部、２５…Ｙ方向押し当てピン、２６…Ｙ方向位置決めピン、２７…Ｘ方向押し当てピン、２８…Ｘ方向位置決めピン、２９…基板上面支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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