(57)【要約】【課題】  小型で必要以上に出力を増大させることなく、かつ広範囲に亘り均一な光量で照明することができ、この結果、固定配置を可能とする。【解決手段】  発光ダイオードＬＤから出射される光を、一旦ファイバーロッド７８の一端面に入射させ、他端面から出射させるようにした。ファイバーロッド７８は直径が太く、結果として発光ダイオードＬＤから出射される拡散光よりも、さらに広範囲に拡散しつつ、出射端面においてかつほぼ均一な光量で出射させることができる。この光を集光レンズ８０によって、所望の照明領域を形成することで、マスク４０の移動範囲以上の領域を均一に照明することができる。【選択図】        図５
2006120778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを移動可能なワークステージ上に保持し、半導体ウェハ上に設けた位置決め用のウェハマークを検出する際に、当該ウェハマークを含む所定の範囲の半導体ウェハを照明するための照明光源装置であって、
所定の光量の光を出射する光源と、
当該光源からの光が一端面から入射され、内部で入射した光が側面にて反射を繰返し、前記一端面と同一或いはそれ以上の面積を持つ他端面にて略均一照度として出射する光拡散光学部材と、
前記光拡散光学部材から出射される光を、略平行光とし、前記光拡散光学部材の出射端面と前記ウェハマークを含む所定の範囲とが略共役の関係となるようにして前記半導体ウェハ上に案内する集光案内光学部材と、
を有する照明光源装置。
【請求項２】
前記光源が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の照明光源装置。
【請求項３】
前記光拡散光学部材が、コアとクラッドとの２重構造をもつ光ファイバーの性質を維持しつつ、所望の径寸法の端面を構成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを移動可能なワークステージ上に保持し、半導体ウェハ上に設けた位置決め用のウェハマークを検出する際に、当該ウェハマークを含む所定の範囲の半導体ウェハを照明するための照明光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、半導体露光装置イオン注入装置、組立・検査装置、精密工作機械等に用いられる位置決め装置としては、高精度に位置決め可能なテーブルに位置決め対象物を載置（保持）し、位置決めが行われる。半導体露光装置、イオン注入装置等では位置決め対象物である半導体ウェハを１区画（１チップ）毎に所定のパターンのマスクを施し、作業するようになっている。
【０００３】
このような場合、通常半導体ウェハには、各区画に設けられた位置決めマーク（ウェハマーク）をＣＣＤカメラ等によって撮像し、その検出位置と基準位置との誤差に基づいて、位置決めがなされる。
【０００４】
ところで、マスクには、前記ウェハマークを露出させるための貫通孔（マスクマーク）が形成されており、粗調整時において、このマスクマーク内にウェハマークが位置するように仮位置決めし、その後マスクマークの位置に対するウェハマークの位置ずれ量に基づいて微調整が実行されるようになっており、これにより、半導体ウェハは高精度に位置決めを行うことができる（特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、ＣＣＤカメラ等による撮像の際、半導体ウェハには、光源からの光によって照明光が照射されている。これにより、前記ウェハマークとその周囲との濃淡を明確にすることができる。なお、光源には、小型で消費電力が少ない、発光ダイオード（ＬＥＤ）が好適である。
【０００６】
光源は基本的には拡散光であるため、光源から出射された光を集光レンズによって集光し、マスクマーク周囲にスポット的に照射する構成となっている。これは、集光レンズによる集光を緩和して、広範囲な光にすると、この範囲内の光量分布に大きなむらが生じ、ＣＣＤカメラにより撮像した画像の濃度むらが顕著となるため、光量分布がほぼ均一になるように絞る必要があるからである。
【０００７】
ところで、上記のような半導体露光装置等において、多品種少量生産に対応できるような要請がある。そのため、１台の装置で多種のチップサイズに対応可能なものが望まれる。そのためには、区画（チップ）サイズの変更に対応させて、マスクマークの位置も変更される可能性があり、ＣＣＤカメラの位置もこれに合わせて移動可能とするのが好ましい。
【０００８】
このため、前記照明光源は、集光レンズによって集光し、マスクマークの周囲の限られた領域を照明しているため、照明光源もマスク及びＣＣＤカメラの移動に応じて移動しなければならない。
【特許文献１】特開２００４−９５９０６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、照明光源を移動するための移動機構（Ｘ−Ｙテーブル等）を増設すると、部品点数が増加するばかりでなく、照明光源を移動するためのスペースも必要であり、移動機構は必要最小限に抑えたいという要求がある。
【００１０】
また、光源の照明エリアを拡大することで、照明光源自体を移動しなくてすむが、要求される光量で広範囲に照射しようとすると、基の光源の出力を大幅に増大させなければならず、照明光源ユニット自体が大型化するという問題点がある。
【００１１】
本発明は上記事実を考慮し、小型で必要以上に出力を増大させることなく、かつ広範囲に亘り均一な光量で照明することができ、この結果、固定配置を可能とする照明光源装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、半導体ウェハを移動可能なワークステージ上に保持し、半導体ウェハ上に設けた位置決め用のウェハマークを検出する際に、当該ウェハマークを含む所定の範囲の半導体ウェハを照明するための照明光源装置であって、
所定の光量の光を出射する光源と、
当該光源からの光が一端面から入射され、内部で入射した光が側面にて反射を繰返し、前記一端面と同一或いはそれ以上の面積を持つ他端面にて略均一照度として出射する光拡散光学部材と、前記光拡散光学部材から出射される光を、略平行光とし、前記光拡散光学部材の出射端面と前記ウェハマークを含む所定の範囲とが略共役の関係となるようにして前記半導体ウェハ上に案内する集光案内光学部材と、を有することを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、光源から出射される光は、光拡散光学部材の一端面に入射する。この光拡散光学部材は、光ファイバーと同様の特性を持っており、入射した光は、内部で屈折進行し、他端面から出射する。ここで、前記他端面は、一端面と同一或いはそれ以上の面積を持つため、光源から照射される光の光束領域よりも拡散されて、出射される。さらに、この出射光は、内部での屈折の繰り返しにより、光量が均一となる。
【００１４】
集光案内光学部材では、光拡散光学部材の他端面から出射した光を、所望の光束領域（ほぼ平行光）として、半導体ウェハ上に案内する。
【００１５】
これにより、半導体ウェハ上へ、所定の範囲に亘り光量が均一な光で照明することができる。従って、例えば、照明光源に基づいて半導体ウェハを撮像する場合に、この照明光源の所定の範囲内であれば、何処で撮像しても、光量むらによる撮像した画像の濃度むらの発生を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明において、好ましくは前記光源が、発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、当該ＬＥＤから出射される照度分布の不均一な拡散光の広角に対して、前記光拡散光学部材の他端面から出射される拡散光の広角が大きいことを特徴としている。
【００１７】
光源としてＬＥＤを用いることで小型で消費電力を軽減することができる。しかし、ＬＥＤの出射光（拡散光）は広角度合いが小さく、ビーム中心部と裾部との光量差も大きい。そこで、光拡散光学部材と組み合わせることで、ＬＥＤを適用することによるメリット（光学、少消費電力）を最大限活用することができ、デメリット（光量むら）を回避することができる。
【００１８】
さらに、本発明において、前記光拡散光学部材が、複数の細径の光ファイバーを束ねて溶着することで、コアとクラッドとの２重構造をもつ光ファイバーの性質を維持しつつ、所望の径寸法の端面を構成することを特徴としている。
【００１９】
光拡散光学部材が、所謂光ファイバーアレイであり、複数の細径の光ファイバーを束ねて溶着した構造となっている。従って、溶着されたそれぞれの光ファイバーは、コアとクラッドとの２重構造を持っているため、この光ファイバーの性質により、光のロスがほとんどなく、かつ所望の径寸法の端面を構成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明した如く本発明では、小型で必要以上に出力を増大させることなく、かつ広範囲に亘り均一な光量で照明することができ、この結果、移動機構を設ける必要がなくなり、固定配置することができるという優れた効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（メインステージ）
図１には、本実施の形態に係る半導体位置決め装置（以下、単に位置決め装置という）１０が示されている。
【００２２】
位置決め装置１０は、定盤１２に対して支柱１４が立設され、支柱１４の上端には、天板１６が取り付けられ、位置決め装置１０の筐体を構成している。
【００２３】
位置決め装置１０は、半導体ウェハ１８を対象として、当該半導体ウェハ１８を位置決めする役目を有している。
【００２４】
位置決め装置１０の定盤１２上には、ワーク位置決めステージ部２０と、マスクステージ部２２と、が設置されている。
【００２５】
ワーク位置決めステージ部２０は、ベース２４と、ベース２４上に設けられて第１のスライダ２６をＸ軸方向に摺動可能に支持するＸ軸方向摺動装置２８と、第１のスライダ２６をＸ軸方向に駆動する図示しないＸ軸方向駆動装置とを備えている。また、第１のスライダ２６上には第２のスライダ３０が設けられ、この第２のスライダ３０は、Ｙ軸方向摺動装置３２により、Ｙ軸方向に摺動可能に支持され図示しないＹ軸方向駆動装置によりＹ軸方向に駆動される。
【００２６】
また、第２のスライダ３０には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に位置決めされる前記半導体ウェハ１８等の試料ベースとしてのワークステージ３４が支持されている。
【００２７】
ワークステージ３４には、前記半導体ウェハ１８を保持するウェハチャック３６が取り付けられている。
【００２８】
半導体ウェハ１８は、このウェハチャック３６に支持された状態で固定されるようになっている。なお、ウェハチャック３６は、チャックした半導体ウェハ１８の６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向及び各軸まわりの回動）の微調が可能な機構を有している。
【００２９】
上記構成のワーク位置決めステージ部２０により、ウェハチャック３６は、ＸＹ方向のステップ送り及び傾きを含めた６軸方向の微小位置決めが可能となる。
【００３０】
ワークステージ３４よりも上方には、マスクステージ部２２の一部を構成するマスクチャック３８が、第２のステージ３０に対向配置されている。マスクチャック３８は、前記ウェハチャック３６との対向面にマスク４０を保持している。また、マスクチャック３８は、マスクθ軸ベース４２に支持されており、θ軸方向の調整が可能となっている。
【００３１】
また、マスクθ軸ベース４２は、マスクＺ軸方向移動機構４４に支持されている。さらに、マスクＺ軸方向移動機構４４は、マスク用Ｘ−Ｙテーブル４６に支持されている。なお、マスク用Ｘ−Ｙテーブル４６は、移動テーブル部２０と同様の構成であるため、構成の説明は省略する。
【００３２】
この作業ステージ部２２により、マスク４０は、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θの各軸方向への調整が可能となっている。
【００３３】
位置決め装置１０の筐体を構成する天板１６は、その中央部（前記半導体ウェハ１８が位置決めされる基準となる軸周り）に開口部１６Ａが設けられている。この天板１６には、半導体ウェハ１８に設けられた位置決め用のウェハマークＷ１乃至Ｗ３（図２参照）を検出し、半導体ウェハ１８のワークステージ３４上の位置を調整するためのアライメントユニット５０が取り付けられている。図１では１組のみ示しているが、それぞれのウェハマークに対応して、１組ずつ、計３組のアライメントユニット５０が配されている。
【００３４】
（半導体ウェハ４０の位置決めマークＷ１乃至Ｗ３）
図２に示される如く、シリコン基板である半導体ウェハ１８の表面には、例えば、３０ｍｍ×３０ｍｍ程度のパターン領域１８Ａがマトリクス状に多数配置されている。各パターン領域１８Ａ間には後のチップ切り出しのための、例えば、数十ミクロン幅の隔離領域４２が格子状に形成されている。この隔離領域１８Ｂ内の適当な場所に１つの領域につき３つのウェハマークＷ１〜Ｗ３がシリコン酸化膜によって予め線状に形成されている。図示の例では、ウェハマークＷ１、Ｗ２がY軸方向、ウェハマークＷ３がＸ軸方向に生成されている。なお、図２では、ハッチングを施した中央のパターン領域１８Ａに対応するウェハマークＷ１〜Ｗ３のみを示しているが、全てのパターンの周囲に同様にウェハマークＷ１、Ｗ２、Ｗ３が配されている。
【００３５】
シリコン酸化膜の部分は周囲のシリコンの部分と比べ、反射率が低く、暗いため、ウェハマークＷ１〜Ｗ３は観測可能である。また、ウェハマークＷ１〜Ｗ３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に限らず、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°の方向のマークを設けてもよい。
【００３６】
なお、ウェハマークＷ１、Ｗ２、Ｗ３は線状のシリコン酸化膜を周囲の部分と面一あるいは僅かに隆起した状態とすることで得ることが出来るが、この代わりに半導体ウェハ１８上にシリコン酸化膜の線状のパターンを突出させるパターンとしても良い。あるいは逆にウェハマークＷ１、Ｗ２、Ｗ３をシリコンとしてその周囲をシリコン酸化膜で囲むようにしても良い。
【００３７】
前記アライメントユニット５０では、このウェハマークＷ１、Ｗ２、Ｗ３を検出することで、半導体ウェハ１８の位置を認識し、位置決め補正を実行するデータを生成することになる。
【００３８】
（マスク４０）
図３は、マスク４０を説明する説明図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ方向における断面図である。
【００３９】
マスク４０はステンシルマスクであり、外形が円形状で相対的に厚手の周縁部４０Ａ、この内側の領域の相対的に薄手のメンブレン部４０Ｂ、メンブレン４０Ｂの中央部の形成すべきパターンに対応するパターンを有するマスクパターン部４０Ｃ、マスクパターン部４０Ｃの周囲の半導体ウェハ１８のウェハマークＷ１乃至Ｗ３に対応する位置にそれぞれ形成されたマスクマーク（貫通孔）Ｍ１乃至Ｍ３、周縁部４０Ａに形成されたプリアライメント用の切欠部４０Ｄ、並びに粗調整用のグローバルアライメントマーク４０Ｅを有している。
【００４０】
マスク４０は、例えば、シリコンであり、直径４インチ、周縁部４０Ａの厚さ０．５ｍｍ、この中央領域のメンブレン部４０Ｂの厚さ１０μｍである。
【００４１】
また、本実施の形態のマスク４０のマスクマークＭ１乃至Ｍ３は、図４に示される如く、複数の貫通孔の集合体で構成されている。
【００４２】
図４は、ＣＣＤカメラ５４（図１参照）の視野領域（図４の一点鎖線で囲まれた領域）５４Ａに対する１つのマスクマーク（ここでは、マスクマークＭ１とする）の拡大図が示されている。
【００４３】
なお、ＣＣＤカメラ５４の視野領域５４Ａは、照明光源ユニット５２からの照明により、均一な光が照射されている。
【００４４】
第１の貫通孔６０は、前記ウェハマークＷ１が粗調整によって位置決めされる領域であり、この第１の貫通孔６０の左辺に沿って、かつ当該左辺の寸法（縦寸法）と同一の長手方向寸法を持つ、縦長の第２の貫通孔６２が設けられている。
【００４５】
さらに、第１の貫通孔６０の右辺側には、第１の貫通孔６０の幅寸法よりも短く、かつ第２の貫通孔６２の幅寸法よりも長い、第３乃至第５の貫通孔６４、６６、６８が設けられ、これらは縦列配置されている。この第３乃至第５の貫通孔６４、６６、６８の縦方向寸法及びこれらの隙間の寸法を足した寸法が、前記第１の右辺の寸法（縦寸法）と同一の寸法となっている。
【００４６】
これにより、第１乃至第５の貫通孔６０、６２、６４、６６、６８を囲む領域は矩形状となる（図４の一点鎖線領域Ｍ１（Ｍ２、Ｍ３）参照）。
【００４７】
ここで、第２乃至第５の貫通孔６０、６２、６４、６６、６８は、それぞれ隣接する貫通孔との間に細幅の仕切り部が形成されることになる。
なお、位置調整は、ＣＣＤカメラ５４を移動することで実行される。このため、図１に示される如く、天板１６上の撮像部５６は、カメラ用ＸーＹテーブル７４に支持されている。なお、カメラ用Ｘ−Ｙテーブル７４は、前述した移動テーブル部２０（図１参照）と同様の構成であるため、構成の説明は省略する。
【００４８】
（アライメントユニット５０）
図１に示される如く、アライメントユニット５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ＬＤを光源とする照明光源部５２と、結像光学系５３、ＣＣＤカメラ５４を備えた撮像部５６とによって構成される。照明光源部５２の光軸と、撮像部５６のＣＣＤカメラ５４の光軸とをウェハマークＷ１の面の法線に対して左右対称となるように配置し、照明光源部５２から出射した照明光がウェハマークＷ１で反射して撮像部５６のＣＣＤカメラ５４の入射光となるようにしている。なお、ウェハマークＷ２及びＷ３については、上記と同様の構成（すなわち、計３組のアライメントユニット５０が天板１６上に配置されている。）であるので、構成の説明は省略する。
【００４９】
前記マスク４０の位置は、予めグローバルアライメント用マーク４０Ｅ（図３参照）を観測することによって粗調整されており、更に半導体ウェハ１８上の所定の基準を用いてワークステージ３６の位置を粗調整する。これにより、ステップ送りにより半導体ウェハ４０のパターンを転写する位置にマスクパターン部４０Ｃが対向するように位置決めされた際に、半導体ウェハ１８のウェハマークＷ１がマスクマークＭ１内に位置するように調整する。更に、半導体ウェハ１８上の１つのパターン領域１８Ａにマスク４０のパターン部４０Ｃが対向された状態で、ＣＣＤカメラ５４によってマスク４０のマスクマークＭ１とウェハマークＷ１とを同時に観測し（同様にマスクマークＭ２とウェハマークＷ２、及びマスクマークＭ３とウェハマークＷ３も同時に認識される）、各マスクマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３の中央に半導体ウェハ１８の対応するウェハマークＷ１、Ｗ２、Ｗ３が存在し、かつ、それぞれの位置でのマスク４０と半導体ウェハ１８とのギャップが等しくなるようにワークステージ３６を微調整する。
【００５０】
図１に示される如く、アライメントユニット５０の一部を構成する照明光源部５２は、筐体７６に収容されて、天板１６上に固定配置されている。
【００５１】
筐体７６には、発光ダイオードＬＤを保持する図示しない保持体が設けられており、前述したように、マスク４０への光軸を一定に維持している。
【００５２】
図１及び図５に示される如く、発光ダイオードＬＤから照射される光（通常は拡散光）は、当該照射方向に配設されたファイバーロッド７８の一端面に入射する。なお、発光ダイオードＬＤからの光を、より効率的に用いるため、発光ダイオードＬＤとファイバーロッド７８との間に集光レンズを配するようにしてもよい。
【００５３】
ファイバーロッド７８は、光ファイバーの一種（コアーとクラッドとの二重構造）であり、一端面から入射した光を内部で反射を繰り返しながら他端面へ導く構成となっており、そのＩ／Ｏロスが極めて少ないのが特徴となっている。
【００５４】
ファイバーロッド７８としては、例えば、株式会社住田光学ガラス製、ライトロッド・コンジッド（登録商標）が適用可能である。このライトロッド・コンジッドは、オプチカルファイバーと同様に高屈折率ガラスのコアーと低屈折率ガラスのクラッドからできており、通常の光ファイバーに比べて直径が太い（１〜８ｍｍ）。すなわち、多数の細い光ファイバーを束ねて溶着し、ロッド状としているため、前記一端面から入射した光は、他端面において均一な照度とするとともに、光のロスが極小化される。また、可撓性がないため、両端面が前記発光ダイオードＬＤの光軸に対して互いに垂直に配置することで、光軸のずれが生じることがない。
【００５５】
前記ファイバーロッド７８の出射端面における光の照度は、前記発光ダイオードＬＤから出射された光が入射する入射端面における光の照度にくらべて、均一になる。ファイバーロッド７８に入射した光は入射角に応じてファイバーロッド７８の側面で反射を繰り返しながら出射端面に達するが、この反射回数は入射角の大きさにより異なる(入射角が大きいほど反射回数が多くなる)。したがって、いろいろな反射回数の光が混ざり合うことにより出射端面では照度が均一化する。
【００５６】
ファイバーロッド７８から出射した光は、集光レンズ（図では凸レンズを示すが、複数の各種レンズを組合せてなるものを用いてもよい。）８０に入射されるようになっている。集光レンズ８０の屈折率は、結像点（ここでは、半導体ウェハ１８面上）までの距離によってさだめられている。この設定は、周知の光学系の共役の関係を示す１／ｆ＝（１／Ａ）＋（１／ｂ）から得ている。
【００５７】
なお、ｆは焦点距離、Ａは集光レンズ８０からファイバロッド７８の出射端面までの距離、ｂは集光レンズ８０から半導体ウェハ１８までの距離である。
Ａとｂとを上のように設定することにより、半導体ウェハ１８の位置における光の照度の分布をファイバロッド７８の出射端面と同様に均一な分布とすることができる。
【００５８】
以下に、本実施の形態の作用を説明する。
（半導体ウェハ１８の位置決め）
試料としての半導体ウェハ１８に露光やイオン注入を施す際は、塵埃を嫌うなどのため、真空中での作業が多い。このため、本実施の形態の位置決め装置１０も真空中での作業を前提としている。
【００５９】
まず、半導体ウェハ１８はウェハチャック３６により保持された状態でワークステージ３４に載置される。ワークステージ３４は、第１のスライダ２６をＸ軸方向へ移動し、第２のスライダ３０をＹ軸方向へ移動することで、半導体ウェハ１８の平面的な位置決め（ステップ送り）を行う。
【００６０】
次に、ウェハチャック３６自体が６自由度で微調整が可能であるため、半導体ウェハ１８は、精度よく位置決めが可能となる。
【００６１】
半導体ウェハ１８への処理を施す場合、マスク４０を必要とする。このため、ワークステージ３４よりも上方には、マスクチャック３８が、当該ワークステージ３４に対向配置されている。
【００６２】
このマスクチャック３８にマスク４０を保持することで、半導体ウェハ１８に対してマスク４０を施すことができる。
【００６３】
マスクチャック３８は、マスクθ軸ベース４２に支持されており、θ軸方向の調整が可能であり、マスクＺ軸方向移動機構４４に支持されているため、Ｚ軸方向へマスク４０を移動させることができる。
【００６４】
さらに、マスクＺ軸方向移動機構４４は、マスク用Ｘ−Ｙテーブル４６に支持されているため、マスク４０は、Ｘ−Ｙ軸方向への調整が可能である。
【００６５】
すなわち、マスク４０は、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θの各軸方向へ調整が可能であり、これらを用いて、予め前記のグローバルアライメントが行われた状態となっている。
【００６６】
（半導体ウェハ１８とマスク４０との微調整）
図６に示される如く、アライメントユニット５０により、マスクマークＭ１、（Ｍ２、Ｍ３）、及びウェハマークＷ１（Ｗ２、Ｗ３）の撮像データが得られる。その結果に基づき、マスク４０に対するウェハ１８のＸ、Ｙ平面内の位置ずれ、及びマスク４０とウェハ１８との間隔ｇが求められる。具体的には、例えば、照明光源部５２によって半導体ウェハ１８上に生じたマスクマークＭ１（Ｍ２、Ｍ３）のエッジの影Ｓの撮像部５６に正対する方向から見た場合の幅ΔＺをＣＣＤカメラ５４によって観測し、半導体ウェハ１８とマスク４０間の間隔ｇを計算する。間隔ｇは、ｇ＝ΔＺ／[（２ｓｉｎα）−ｔ]によって求められる。αは法線方向に対するＣＣＤカメラ５４の光軸の傾き角である（図５参照）。また、ｔはマスク４０のメンブレン部４０Ｂの厚みである。
【００６７】
また、ＸＹ平面内の位置ずれを求めるためのウェハマークＷ１（Ｗ２、Ｗ３）とマスクマークＭ１（Ｍ２、Ｍ３）の中央との偏差ΔＸについては、仕切り部７０、７１（図４参照）の図６で水平方向の位置及びＷ１（Ｗ２、Ｗ３）の図６で水平方向の位置とから算出される。
【００６８】
各測定結果に基づいてワークステージ３４を微調整し、半導体ウェハ１８とマスク４０間の距離を均等な所定値にし、半導体ウェハ１８とマスク４０のパターン位置を正確に合わせる。
【００６９】
この後、露光装置を作動させて（感光材料を塗布した）半導体ウェハ１８に露光潜像を形成する。ステップ送り、上記のような位置合わせ、露光を半導体ウェハ１８上の全てのパターン領域１８Ａについて行った後に半導体ウェハ１８は露光装置から搬出され、現像、エッチングなどを行って半導体ウェハ１８に所望のパターンを形成する。イオン注入の場合にも、同様のプロセスによって半導体ウェハ１８とマスク４０間のアライメント調整を行うことができる。
【００７０】
（照明光源部５２による照明）
照明光源部５２では、光源として発光ダイオードＬＤを用いている。この発光ダイオードＬＤからは、均一な拡散光が出射されるため、半導体ウェハ１８を照射して、ウェハマークＷ１〜Ｗ３を照明するのに適している反面、照明エリアを確保することができなかった。このため、従来では、照明光源部５２を平面方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）へ移動させることで対応することが考えられているが、狭いスペースの中で複雑に部品が密集している状態で、照明光源部５２を可動とすることは、部品点数のさらなる増加を招き、移動スペースを確保しなければならなかった。
【００７１】
そこで、本実施の形態では、照明光源部５２を固定配置とすることを前提として、発光ダイオードＬＤの出射面側に、ファイバーロッド７８を配設した。このファイバーロッド７８は、その直径が通常の光ファイバーよりも太く（１〜８ｍｍ）、光軸のずれが生じることがなく、かつファイバーロッド７８の出射面において、前記発光ダイオードＬＤから出射された光の拡散に比べて、均一な照度となる。ファイバーロッド７８を出た光は、集光レンズ（凸レンズ）８０に入射される。
【００７２】
集光レンズ８０は、ファイバーロッド７８から到達する拡散光が入射されると、所定の屈折率で、半導体ウェハ１８面を結像点として集光する。さらに詳細には、被照明物である半導体ウェハ１８及びマスク４０の位置と、ファイバーロッド７８の出射端面の位置とが、先にも述べたように互いに共役の関係になるように光学系が構成されている。これにより、半導体ウェハ１８及びマスク４０は略均一に照明されることになる。
【００７３】
もともとの光の領域が広いため、半導体ウェハ１８面では、図４に示すＣＣＤカメラ５４の視野領域５４よりも広い範囲を均一に照射することができる。このため、光量変動による、位置決め用のウェハマークＷ１乃至Ｗ３の検出誤差が生じることがなく、精度のよい検出が可能となる。
【００７４】
また、チップサイズ等の変:更により、マスクマークＭ１(Ｍ２、Ｍ３)やウェハマークＷ１(Ｗ２、Ｗ３)の位置が変更になっても、その分を見込んでカバーできるような照明範囲を得られるように、ファイバーロッド７８及び集光レンズ８０の組み合わせを設定することにより、光源部５２を移動することなく対処できる。撮像部５６については、マスクマークＭ１(Ｍ２、Ｍ３)やウェハマークＷ１(Ｗ２、Ｗ３)の位置の変更に応じて、カメラ用テーブル７４により位置調整することにより対処する。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態では、発光ダイオードＬＤから出射される光を、一旦ファイバーロッド７８の一端面に入射させ、他端面から出射させるようにした。ファイバーロッド７８は直径が太く、結果として発光ダイオードＬＤから出射される拡散光よりも、さらに広範囲に拡散しつつ、かつほぼ均一な光量で出射させることができる。この光を集光レンズ８０によって、所望の照明領域を形成することで、マスク４０の移動範囲以上の領域を均一に照明することができる。
【００７６】
なお、照明光源部５２による照明光は、マスク４０及び半導体ウェハ１８に対し、斜めに入射する。このため、図５の照明エリア内でも厳密には一定の明るさではない。すなわち、図５で左右方向に関し、光軸長と比べると照明エリアは小さいのでその差は小さいものの、照明エリアの右端が最も明るく左端が最も暗くなる。
【００７７】
しかし、ＣＣＤカメラの視野領域５４Ａは照明エリアに比べ十分に小さくＣＣＤカメラの視野領域５４Ａ内では十分均一な照度である。但し、チップサイズの変更等により、例えば照明エリア内の比較的暗い領域にマスクマークやウェハマークが位置する場合に、十分な光量が得られずマークの検出がしにくくなることがありうる。このような場合には、アライメントユニット５０等の制御を司る図示しない制御部に光量自動調整機能、あるいはＣＣＤカメラの感度自動調整機能を持たせることにより対処すればよい。
【００７８】
例えば、チップサイズの変更等によるセット替え時、あるいは、最初のアライメント検出時、すなわちマスクマーク及びウェハマークの撮像データ取り込み時に、常に明るい部分のデータが設定された基準値を下回った場合に、その度合いに応じて、発光ダイオードの光量、あるいはＣＣＤカメラの感度を調整するように制御する割り込みのルーチンを組み込むようにする。
【００７９】
また、あるいは、照明エリア内の光量の分布を予め調べておき、マスクマークやウェハマークの位置に応じて、自動あるいは手動により、発光ダイオードの光量、あるいはＣＣＤカメラの感度を調整するようにしてもよい。なお、上記実施の形態では、光拡散光学部材として、複数の細径の光ファイバーを束ねて溶着したものを用いたが、これに限らず、単繊維状の光ファイバーガラス棒などでもよい。
【００８０】
また、コアとクラッドの２層構造のものでなくても出射端面での光の均一化が可能なのでこれを用いてもよい。また、四角柱ないし六角注の１本のガラスロッドでもよい。但し、途中で外に光がもれてしまうのを防ぐには前記２層構造のものが好ましい。光が途中でもれるのを防止するために、光拡散光学部材の外周面にアルミを蒸着したり、黒くしたりするなどの反射促進の処理を施したものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態に係る位置決め装置を示す照明図である。
【図２】半導体ウェハの平面図であり、１チップ毎の区画、並びに１チップ毎のウェハマークの位置を示す平面図である。
【図３】（Ａ）はマスクの平面図、（ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】照明エリア及びＣＣＤカメラの視野領域との相対関係を示すマスクマークの拡大平面図である。
【図５】アライメントユニットの正面図である。
【図６】アライメントユニットによるウェハマークの検出状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００８２】
Ｗ１乃至Ｗ３    ウェハマーク
Ｍ１乃至Ｍ３    マスクマーク
ＬＤ    発光ダイオード（光源）
１０    半導体位置決め装置
１２    定盤
１４    支柱
１６    天板
１６Ａ    開口部
１８    半導体ウェハ
２０    移動ステージ部
２２    作業ステージ部
２４    ベース
２６    第１のスライダ
２８    Ｘ軸方向摺動装置
３０    第２のスライダ
３２    Ｙ軸方向摺動装置
３４    ワークステージ
３６    ウェハチャック
３８    マスクチャック
４０    マスク
４０Ａ    周縁部
４０Ｂ    メンブレン部
４０Ｃ    マスクパターン部
４０Ｄ    切欠部
４０Ｅ    グローバルアライメントマーク
４２    マスクθ軸ベース
４４    マスクＺ軸方向移動機構
４６    マスク用Ｘ−Ｙテーブル
５０    アライメントユニット
５２    照明光源ユニット
５４    ＣＣＤカメラ
５４Ａ    視野領域
５６    撮像部
６０    第１の貫通孔
６２    第２の貫通孔
６４    第３の貫通孔
６６    第４の貫通孔
６８    第５の貫通孔
７０    仕切り部
７２    仕切り部
７４    カメラ用ＸーＹテーブル
７６    筐体
７８    ファイバーロッド（光拡散光学部材）
８０    集光レンズ（集光案内部材）
【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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【図６】
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