(57)【要約】【課題】マスクを感光基板上に露光する投影露光装置において、マスクの交換時間短縮し、露光装置全体のスループットの向上を目的とする。【解決手段】マスクを、マスクステージに搬入するまえに、マスクのパターンの検出系を構成する。この検出系はレチクル上方に配置し、パターンを観察しプリアライメントを実施する。パターン検出時のフォーカス調整量を位置決め時のフォーカス調整に反映し、位置決め時のフォーカス調整が不要となることを特徴とする、露光装置及び製造方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光すべきパタ−ンと位置合わせ用のマークを有するマスクと、該マスクを保持するマスクステ−ジと、前記マスクステージ上に構成された前記マスクを位置合わせするためのマスク基準マ−クと、前記マスクおよびマスク基準マークの相対位置を検出する検出系１と、前記マスクを前記マスクステージに位置決めする前に前記マスクを保持し、駆動可能なステージと、前記ステージ部で前記マスク上のマークを検出する検出系２と、前記マスクを前記ステージから前記マスクステージに搬送するマスク搬送部とを備えた投影露光装置において、前記検出系１および検出系２は前記マスクの上方ガラス面側に構成されていることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
前記検出系１および検出系２は、各検出系の光学系の一部を駆動する駆動系１および駆動系２と、前記駆動系１および前記駆動系２を制御する制御部とを備え、前記駆動系１および駆動系２を駆動する事により前記検出系１および検出系２のフォーカス調整が可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記マスクの位置合わせは、前記ステージ上に保持された前記マスク上のマークを前記検出系２により検出する第一工程と、前記マークの検出結果に基づいて前記マスクを前記ステージにより所定の位置に駆動する第二工程と、前記マスク搬送部により前記マスクが前記マスクステージ上に搬送される第三工程と、前記マスクステージに保持された前記マスク上のマークと前記マスク基準マークの相対位置を前記検出系１で検出する第四工程から構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１〜２項記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記第一工程において、前記検出系２のフォーカスが前記駆動系２を駆動することにより前記マークに対し調整され、前記検出系２のフォーカスが調整された合焦状態の前記駆動系２の位置情報が前記制御部により認識され、前記第四工程において、前記マスク上のマークと前記マスク基準マークの相対位置を検出する場合、前記駆動系１は前記駆動系２の位置情報に基づき駆動されることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記マスクステージに保持された前記マスクのパターン面に前記検出系１のフォーカスが調整された合焦状態の前記駆動系１の位置と、前記ステージに保持された前記マスクのパターン面に前記検出系２のフォーカスが調整された合焦状態の前記駆動系２の位置の相対関係が前記制御部により認識されていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜４項記載の投影露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの露光装置によりデバイスを製造するデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマスクを感光基板上に露光する投影露光装置に使われている、マスクの位置決めおよび交換動作に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターン像を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「ウエハ」と称する）上に転写する投影露光装置が一般的に使用されている。近年では、この投影露光装置として、ウエハを２次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応基板を歩進（ステッピング）させて、レチクルのパターン像を感応基板上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパー）が主流となっている。
【０００３】
最近になって、このステッパー等の静止型露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（例えば特開平７−１７６４６８号公報に記載された様な走査型露光装置）も比較的多く用いられるようになってきた。このステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、ステッパーに比べると大フィールドをより小さな光学系で露光できるため、投影光学系の製造が容易であると供に、大フィールド露光によるショット数の減少により高スループットが期待出来る。また、投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。さらに、半導体素子の集積度が１６Ｍ（メガ）から６４ＭのＤＲＡＭ、更に将来的には２５６Ｍ、１Ｇ（ギガ）というように時代とともに高くなるのに伴い、大フィールドが必須になるため、ステッパーに代わってスキャン型投影露光装置が主流になるであろうと言われている。
【０００４】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。
【０００５】
スループットを向上させるためには、露光動作の高速化と同時にレチクル交換時間の短縮が重要なテーマである。
【０００６】
従来、露光装置等の半導体製造装置では、レチクルの位置決めを行う際には、まずレチクルのプリアライメントが行われていた。プリアライメントは、搬送経路の所定位置まで搬送されたレチクルの端面を可動部材により固定基準部材に押し当てて位置決めを行うプリアライメント機構が広く採用されている。
【０００７】
図１は、この種のプリアライメント機構の概略を示したものである。同図において、符号２は位置決めステージ上の所定位置に固定された基準部材２を示している。基準部材２は回転自在な円筒ローラ状をなし、この基準部材２の近傍までレチクル１が搬送されると、搬送経路外に退避していた複数の押し当て部材３が矢印の方向に移動し、レチクル１を保持面に沿って移動させ基準部材２にその端面を押し当てることにより適正位置への位置決めを行うようになっている。あるいは図１のプリアライメント機構がレチクルの搬送経路途中に設けられ、レチクルを位置決めし、その後位置決めステージに搬送される。
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術においては、レチクル１の位置決め時に、レチクル１がステージ上をスライドし、また基準部材２や押し当て部材３がレチクル１の端面に当接するので、レチクル１の保持面にダメージを与えたり、スライドや接触等により、微小なダスト等が発生するなどの問題がある。さらに、各種の寸法のレチクルに対して基準部材の位置設定を行わなければならず、各種の形状に対応できるようにプリアライメント機構の構造を設計しなければならないという問題もあった。
【０００９】
前記問題点を対策したものとして、特開平６−２０９１９公報が提案されている。
特開平６−２０９１９公報では、基板搬送部材上に保持された基板の位置と前記基板搬送部材上に定めた前記基板の適正保持位置との位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段と、前記基板が位置決めステージに受け渡される前に、初期位置から前記位置ずれ量に等しい移動量だけ前記位置決めステージを移動し、この位置で前記基板が前記位置決めステージに受け渡された後、前記位置決めステージを前記初期位置へ戻すステージ制御手段とを有したものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記の従来技術においては、マスク厚に対応して、マスクステージ上でフォーカス調整が必要になってしまい、フォーカス調整時間が必要となり、マスク交換時間が長くなることにより装置のスループットが低下してしまうという問題がある。
【００１１】
そこで、本出願の目的は、前述した従来技術が有する課題であった、フォーカス調整をプリアライメント時に行うことにより、マスク交換時間を短縮し、装置に高いスループットを供給することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る手段は、露光すべきパタ−ンと位置合わせ用のマークを有するマスクと、該マスクを保持するマスクステ−ジと、前記マスクステージ上に構成された前記マスクを位置合わせするためのマスク基準マ−クと、前記マスクおよびマスク基準マークの相対位置を検出する検出系１と、前記マスクを前記マスクステージに位置決めする前に前記マスクを保持し、駆動可能なステージと、前記ステージ部で前記マスク上のマークを検出する検出系２と、前記マスクを前記ステージから前記マスクステージに搬送するマスク搬送部とを備えた投影露光装置において、前記検出系１および検出系２は前記マスクの上方ガラス面側に構成されており、前記検出系１および検出系２は、各検出系の光学系の一部を駆動する駆動系１および駆動系２と、前記駆動系１および前記駆動系２を制御する制御部とを備え、前記駆動系１および駆動系２を駆動する事により前記検出系１および検出系２のフォーカス調整が可能である。
【００１３】
また、前記マスクの位置合わせは、前記ステージ上に保持された前記マスク上のマークを前記検出系２により検出する第一工程と、前記マークの検出結果に基づいて前記マスクを前記ステージにより所定の位置に駆動する第二工程と、前記マスク搬送部により前記マスクが前記マスクステージ上に搬送される第三工程と、前記マスクステージに保持された前記マスク上のマークと前記マスク基準マークの相対位置を前記検出系１で検出する第四工程から構成されており、前記第一工程において、前記検出系２のフォーカスが前記駆動系２を駆動することにより前記マークに対し調整され、前記検出系２のフォーカスが調整された合焦状態の前記駆動系２の位置情報が前記制御部により認識され、前記第四工程において、前記マスク上のマークと前記マスク基準マークの相対位置を検出する場合、前記駆動系１は前記駆動系２の位置情報に基づき駆動される。
【００１４】
この場合、前記マスクステージに保持された前記マスクのパターン面に前記検出系１のフォーカスが調整された合焦状態の前記駆動系１の位置と、前記ステージに保持された前記マスクのパターン面に前記検出系２のフォーカスが調整された合焦状態の前記駆動系２の位置の相対関係が前記制御部により認識されていることが好ましい。
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、第一工程において、前記検出系２のフォーカスが前記駆動系２を駆動することにより前記マークに対し調整され、前記検出系２のフォーカスが調整された状態（合焦状態）の前記駆動系２の位置情報が前記制御部により認識され、前記第四工程において、前記マスク上のマークと前記マスク基準マークの相対位置を検出する場合、前第四工程に、マスクが搬送される前に、前記駆動系１は前記駆動系２の位置情報に基づき駆動することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
【実施例】
図２は本発明により構成された実施例を表す図である。プリアライメントを行うための検出系２符号１０が、レチクル１上方に配置され、この位置を通過するレチクル１をプリアライメントステージ９で一時停止させ検出系２符号１０において撮像手段として例えばＣＣＤカメラによりレチクルパターンを撮像し、前記撮像時におけるフォーカス調整用駆動系２符号１２の調整量を、記憶できるようになっている。
【００１７】
この時、検出系の記憶部には、基準厚さのレチクルのフォーカス調整値が記憶されており、基準厚時のフォーカス調整値とのズレが算出される。更にこのズレ量を検出系１符号７のフォーカス調整用駆動系１符号１２に補正移動量として設定する制御部１３が設けられている。
【００１８】
さらに、プリアライメント時のフォーカス調整量を、フォーカス調整用駆動系１符号１２に精度良く反映するため検出系１符号７、検出系２符号１０は非可動の同一構造体に構成し，検出系の基準位置を例えばカメラの計測中心などの，ある計測座標点とすることによって固定とする。ここで、レチクルステージ６の基準位置を検出系１符号７の基準位置に合わせ、プリアライメントステージ９の基準位置を検出系２符号１０の基準位置に合わせることにより、レチクルステージ６とプリアライメントステージ９の相対位置を明確にする。
【００１９】
本実施例のシステムにおけるレチクルパターンの検出は、ステップ１としてプリアライメントステージ９にて検出系２符号１０によりレチクルパターンにフォーカス調整を行い、レチクルマーク４計測を行う、ステップ２として，レチクルステージ６にレチクルが搬送される前に、制御部１３により、フォーカス調整用駆動系１符号１１に、プリアライメント時のフォーカス調整量を反映する。ステップ３として、レチクルステージ６上のレチクル１‘に対し、フォーカス調整すること無く、検出系１符号７によりレチクルマーク４とレチクル基準マーク５の計測を行い、レチクル１’の位置決めをすることが実現される。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マスクを高速に搬入、アライメントが可能になり、これにより、露光装置全体のスループット向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の構成図である。
【図２】実施例の構成図である。
【符号の説明】１：レチクル，２：基準部材，３：押し当て部材，４：レチクルマーク，５：レチクル基準マーク，６：レチクルステージ，７：検出系１，８：レチクル交換用ハンド，９：プリアライメントステージ，１０：検出系２，１１：フォーカス調整用駆動系１，１２：フォーカス調整用駆動系２，１３：制御部。
【図１】
2004158742.tif 000003
【図２】
2004158742.tif 000004