(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のメカプリアライメントを用いる第１の露光装置および第２のメカプリアライメントを用いる第２の露光装置と組合せて使用可能な露光装置であって、マスクを露光光で照明し前記マスクに形成されたパターンをステージ上の感光基板に転写する露光装置のために、前記感光基板を光学的に位置決めするための光学式プリアライメント装置において、
前記ステージに載置された前記感光基板の複数のエッジ部をそれぞれ照明するための複数の照明手段と、
前記感光基板の複数のエッジ部を介した検出光に基づいて前記複数のエッジ部を選択的に検出するための検出手段とを備え、
前記複数のエッジ部は、前記第１のメカプリアライメントにおける接触点に対応する第１の組の複数のエッジ部と、前記第２のメカプリアライメントにおける接触点に対応する第２の組の複数のエッジ部とを有し、
前記検出手段で検出した前記複数のエッジ部の位置情報に基づいて前記感光基板を位置決めすることを特徴とする光学式プリアライメント装置。
【請求項２】
前記複数のエッジ部のうち、前記第１の組の複数のエッジ部または前記第２の組の複数のエッジ部だけを選択的に検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式プリアライメント装置。
【請求項３】
前記感光基板の複数のエッジ部のうち、前記第１の組の複数のエッジ部または前記第２の組の複数のエッジ部を介した検出光だけを選択的に前記検出手段へ導くための光選択手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式プリアライメント装置。
【請求項４】
前記光選択手段は、前記感光基板の複数のエッジ部のうち、前記第１の組の複数のエッジ部または前記第２の組の複数のエッジ部だけを選択的に照明するために前記複数の照明手段を切り換えるための照明光切換え手段であることを特徴とする請求項３に記載の光学式プリアライメント装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記第１の組の複数のエッジ部の各々を介した検出光と、前記第２の組の複数のエッジ部のうち対応するエッジ部を介した検出光とをそれぞれ合成するための検出光合成手段を有することを特徴とする請求項４に記載の光学式プリアライメント装置。
【請求項６】
前記光選択手段は、前記第１の組の複数のエッジ部を介した検出光と前記第２の組の複数のエッジ部を介した検出光とのうちいずれか一方を選択的に前記検出手段へ導くための検出光選択手段であることを特徴とする請求項３に記載の光学式プリアライメント装置。
【請求項７】
前記複数の照明手段は、前記ステージにそれぞれ取り付けられ、前記露光光とは異なる所定波長の照明光で前記感光基板の複数のエッジ部を透過照明し、
各照明手段と前記感光基板との間の光路中には、前記露光光を反射し前記照明光を透過させる特性を有する露光光遮光手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学式プリアライメント装置。
【請求項８】
所定のパターンが形成されたマスクを露光光で照明するための照明光学系と、前記マスクを介した露光光に基づいて感光基板上に前記マスクのパターン像を形成するための投影光学系と、前記感光基板を支持し前記投影光学系に対して移動可能なステージと、前記感光基板を光学的に位置決めするための光学式プリアライメント装置とを備えた露光装置であって、第１のメカプリアライメントを用いる第１の露光装置および第２のメカプリアライメントを用いる第２の露光装置と組合せて使用可能な露光装置において、
前記光学式プリアライメント装置は、
前記ステージに載置された前記感光基板の複数のエッジ部をそれぞれ照明するための複数の照明手段と、
前記感光基板の複数のエッジ部を介した検出光に基づいて前記複数のエッジ部を選択的に検出するための検出手段とを有し、
前記複数のエッジ部は、前記第１のメカプリアライメントにおける接触点に対応する第１の組の複数のエッジ部と、前記第２のメカプリアライメントにおける接触点に対応する第２の組の複数のエッジ部とを有し、
前記検出手段で検出した前記複数のエッジ部の位置情報に基づいて前記感光基板を位置決めすることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記光学式プリアライメント装置は、前記複数のエッジ部のうち、前記第１の組の複数のエッジ部または前記第２の組の複数のエッジ部だけを選択的に検出することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記感光基板の複数のエッジ部のうち、前記第１の組の複数のエッジ部または前記第２の組の複数のエッジ部を介した検出光だけを選択的に前記検出手段へ導くための光選択手段をさらに備えていることを特徴とする請求項８または９に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学式プリアライメント装置および該プリアライメント装置を備えた露光装置に関し、特に半導体素子などの製造のための露光装置において、駆動ステージ上で感光基板のエッジを検出し感光基板を光学的に位置決めするプリアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＩＣ露光装置においては、搬送系から露光用の駆動ステージ（以下、単に「ステージ」という）へ感光基板であるウエハが搬入され、ステージに載置される。なお、ウエハには、その向きを示すためにオリエンテーションフラット（以下、略して「オリフラ」という）あるいはノッチのような切り欠きが形成されている。そこで、ウエハの切り欠きや外周形状を頼りに、接触方式のプリアライメント装置や非接触方式のプリアライメント装置により、ウエハの位置検出および位置決めが所定の精度で行われる。露光装置では、プリアライメント装置によりウエハが所定の精度で位置決めされた後、ウエハのファースト露光や、ウエハのサーチや、ウエハのファインアライメントのような動作が順次行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＣの製造工程において、１つのウエハが複数の露光装置の間を巡って処理されるのが通常である。この場合、ウエハの位置決めすなわちプリアライメントにおいて、複数の露光装置の間でランダムマッチング精度が保証されなければならない。特に、従来の露光装置では、ステージ上に設けられた３点ピンにウエハを押し付けて位置決めするメカ的な接触方式によるプリアライメント（以下、「メカプリアライメント」という）が実施されている。したがって、発塵などの点で優れた光電検出による非接触方式のプリアライメント（以下、「光学式プリアライメント」という）を新たに実施しようとする場合、メカプリアライメントを採用している旧来の露光装置とのランダムマッチング精度を保証するために特別の配慮が必要になる。
【０００４】
光学式プリアライメントを採用する露光装置において、旧来の露光装置との間で高いランダムマッチング精度を得るためには、ウエハの切り欠きや外周形状の検出位置が旧来の３点ピンの位置とほぼ一致していることが望ましい。しかしながら、前述したように、ウエハには、切り欠きとしてオリフラが形成されているタイプとノッチが形成されているタイプとがある。また、ウエハサイズも一様ではない。さらに、露光装置のステージ上におけるウエハの切り欠きの位置決め方向も必ずしも一様ではない。
【０００５】
ところで、旧来のメカプリアライメント装置では、その構成を比較的コンパクトにすることが容易であり、上述のように多様なウエハに対して高いランダムマッチング精度を保証することが可能であった。しかしながら、光学式プリアライメント装置では、多様なウエハをファースト露光から高速且つ高精度にプリアライメントするために、その構成が大がかりになる傾向があった。さらに、光学式プリアライメント装置では、メカプリアライメント装置ほどには多様なウエハに対して容易に対応することが困難であった。
【０００６】
また、プリアライメント装置の構成が大型化すると、露光装置内の空気の流れを阻害し、非常に高精度な温空調制御を必要とするステージ回りの諸性能に悪影響を及ぼす恐れがある。また、光学式プリアライメントでは、落射照明よりも透過照明の方がウエハの反り等の形状に左右されない安定した光電検出が可能であるため、ステージに取り付けられた照明部によりウエハのエッジ部を透過照明することが望ましい。そして、照明光として、ウエハに塗布されたレジストを感光しない可視光や紫外光が用いられるのが通常である。この場合、ステージ上においてウエハの外周部に対応する領域に配置される透過照明部は、露光光の照射をしばしば受けることになり、露光光によるソラリゼーション等の光学的な性能劣化が発生する恐れがある。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、高いランダムマッチング精度で多様な感光基板を高速且つ高精度に位置決めすることのできる光学式プリアライメント装置および該プリアライメント装置を備えた露光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１発明においては、マスクを露光光で照明し前記マスクに形成されたパターンをステージ上の感光基板に転写する露光装置のために、前記感光基板を光学的に位置決めするための光学式プリアライメント装置において、
前記ステージに載置された前記感光基板の複数のエッジ部をそれぞれ照明するための複数の照明手段と、
前記感光基板の複数のエッジ部を介した検出光に基づいて前記複数のエッジ部を検出するための検出手段とを備え、
前記検出手段で検出した前記複数のエッジ部の位置情報に基づいて前記感光基板を位置決めすることを特徴とする光学式プリアライメント装置を提供する。
【０００９】
第１発明の好ましい態様によれば、前記感光基板の複数のエッジ部のうち前記感光基板の特性に応じた所望の複数のエッジ部を介した検出光だけを選択的に前記検出手段へ導くための光選択手段をさらに備えている。この場合、前記光選択手段は、前記感光基板の複数のエッジ部のうち前記感光基板の特性に応じた所望の複数のエッジ部だけを選択的に照明するために前記複数の照明手段を切り換えるための照明光切換え手段であることが好ましい。また、前記感光基板の複数のエッジ部は、第１の組の複数のエッジ部と第２の組の複数のエッジ部とからなり、前記検出手段は、前記第１の組の複数のエッジ部の各々を介した検出光と、前記第２の組の複数のエッジ部のうち対応するエッジ部を介した検出光とをそれぞれ合成するための検出光合成手段を有することが好ましい。
【００１０】
本発明の第２発明においては、所定のパターンが形成されたマスクを露光光で照明するための照明光学系と、前記マスクを介した露光光に基づいて感光基板上に前記マスクのパターン像を形成するための投影光学系と、前記感光基板を支持し前記投影光学系に対して移動可能なステージと、前記感光基板を光学的に位置決めするための光学式プリアライメント装置とを備えた露光装置において、
前記光学式プリアライメント装置は、
前記ステージに載置された前記感光基板の複数のエッジ部をそれぞれ照明するための複数の照明手段と、
前記感光基板の複数のエッジ部を介した検出光に基づいて前記複数のエッジ部を検出するための検出手段とを有し、
前記検出手段で検出した前記複数のエッジ部の位置情報に基づいて前記感光基板を位置決めすることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１１】
第２発明の好ましい態様によれば、前記感光基板の複数のエッジ部のうち前記感光基板の特性に応じた所望の複数のエッジ部を介した検出光だけを選択的に前記検出手段へ導くための光選択手段をさらに備えている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明では、ステージに載置された感光基板の複数のエッジ部を照明し、複数のエッジ部を介した検出光に基づいて複数のエッジ部を検出し、複数のエッジ部の位置情報に基づいて感光基板を位置決めする。なお、露光装置では、感光基板搬送系からステージへ搬入される感光基板の切り欠きの方向や切り欠きの種類や感光基板サイズなどの情報は、予め露光装置に入力される。したがって、本発明では、たとえば複数のエッジ部のうち感光基板の特性に応じた所望の複数のエッジ部だけを選択的に検出することにより、高いランダムマッチング精度で多様な感光基板を高速且つ高精度に位置決めすることができる。
【００１３】
また、本発明の構成によれば、プリアライメント装置を小型化することができるので、露光装置内の空気の流れをあまり阻害することなく、非常に高精度な温空調制御を必要とするステージ回りの諸性能に悪影響を及ぼすことを回避することができる。
さらに、感光基板のエッジ部を透過照明する場合、照明部と感光基板との間の光路中に露光光を反射し照明光を透過させる特性を有する露光光遮光手段を設けることにより、露光光の照射によるソラリゼーション等の光学的な性能劣化が照明部において発生するのを防止し、プリアライメント装置としての性能を長期間に亘って良好に確保することができる。
【００１４】
本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の各実施例にかかる光学式プリアライメント装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、投影光学系４の光軸ＡＸに平行な方向に沿ってＺ軸を、投影光学系４の光軸ＡＸに垂直な面内において露光装置の正面に向かう方向に沿ってＸ軸を、投影光学系４の光軸ＡＸに垂直な面内においてＸ軸と直交する方向に沿ってＹ軸をそれぞれ設定している。
図１の露光装置は、露光光を供給するための露光用の光源１を備えている。光源１として、たとえば波長が２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの光を射出するエキシマレーザや、波長が３６５ｎｍのｉ線の光を射出する超高圧水銀ランプなどを用いることができる。
【００１５】
光源１から射出された露光光は、露光用の照明光学系２を介して、転写すべきパターンが形成されたマスク３をほぼ均一に照明する。マスク３のパターンを透過した光は、投影光学系４を介して、感光基板であるウエハ５上にマスクパターン像を形成する。なお、ウエハ５は、ＸＹ平面内において二次元的に移動可能なステージ６上にウエハホルダ７を介して載置されている。そして、ステージ６のＸ方向位置およびＹ方向位置は、レーザ干渉計８によって常時計測されている。また、ステージ６およびレーザ干渉計８は、定盤９によって支持されている。こうして、レーザ干渉計８の計測結果に基づいてステージ６をひいてはウエハ５をＸＹ平面内において二次元的に移動させながら、ウエハ５の各露光領域にマスク３のパターンを逐次投影露光することができる。
【００１６】
図１の露光装置では、ウエハ搬送系ＷＬとステージ６との間でウエハ５の受け渡しが行われる。すなわち、図示のように、ウエハ５の受け渡しのための位置（ローディングポジション）に停止しているステージ６の数十ミリ上方にウエハ搬送系ＷＬのロボットアームＲＡの作用によりウエハ５が搬入されると、ステージ６のウエハホルダ７の中央部からウエハ５の受け渡し用の３本ピン部材１１が上昇してウエハ５を吸着して受け取る。なお、３本ピン部材１１は、ステージ６の内部に設けられた駆動部１２によってＺ方向およびＺ軸回りの回転方向に駆動されるように構成されている。こうして、ステージ６に載置されたウエハ５は、本実施例の光学式プリアライメント装置により所定の精度で位置決めされる。そして、プリアライメント装置によりウエハが所定の精度で位置決めされた後、ウエハのファースト露光や、ウエハのサーチや、アライメント系１０によるウエハのファインアライメントなどが行われる。
【００１７】
図２は、本発明の第１実施例にかかる光学式プリアライメント装置の構成を示す斜視図である。
なお、第１実施例ではオリフラが形成されたウエハすなわちＯＦウエハに対するプリアライメントを行っており、図２にはＯＦウエハ５のオリフラ部が露光装置の正面方向すなわち＋Ｘ方向を向くようにステージ６の３本ピン部材１１上に受け渡された状態が示されている。
図２では、図１に対応するように、露光装置の正面に向かってＸ軸が設定されている。以下、図２を参照して、第１実施例におけるＯＦウエハのプリアライメント動作を説明する。
【００１８】
図２において、ステージ６には、たとえばＬＥＤからなる６つのプリアライメント照明部２１ａ〜２１ｆが取り付けられている。ここで、６つの照明部２１ａ〜２１ｆが取り付けられている領域は、Ｚ軸方向に沿ってＯＦウエハ５の外周部に対応している。なお、照明部２１ｄは、ウエハ５の中心５ｃから＋Ｘ方向の位置に配置されている。また、照明部２１ｂおよび２１ｃは、照明部２１ｄを中心としてＹ方向に沿って両側に配置されている。さらに、照明部２１ａは、ウエハ５の中心５ｃから＋Ｙ方向の位置に配置されている。また、照明部２１ｅおよび２１ｆは、照明部２１ａを中心としてＸ方向に沿って両側に配置されている。
【００１９】
第１実施例では、まず、オリフラ部が＋Ｘ方向を向くように位置決めすべきタイプのＯＦウエハに対するプリアライメントを行う。この場合、６つの照明部２１ａ〜２１ｆのうち、照明部２１ｄ〜２１ｆが消灯のまま、照明部２１ａ〜２１ｃだけが点灯する。照明部２１ａ〜２１ｃから射出されたプリアライメント用の照明光（可視光または赤外光）は、コリメータレンズ２２ａ〜２２ｃおよび遮光板２３ａ〜２３ｃを介して、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ａ〜２４ｃを均一に透過照明する。なお、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ａ〜２４ｃのうち、エッジ部２４ａはウエハ５の円周部のエッジ領域であり、エッジ部２４ｂおよび２４ｃはウエハ５のオリフラ部のエッジ領域である。すなわち、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ａ〜２４ｃの位置は、従来のメカプリアライメント装置においてオリフラ部が＋Ｘ方向を向くように位置決めすべきタイプのＯＦウエハが押し付けられる３点ピンの位置とほぼ一致している。
【００２０】
なお、上述の遮光板２３ａ〜２３ｃは、プリアライメント照明部２１ａ〜２１ｃの光軸に垂直に位置決めされた平行平面板である。そして、各遮光板２３のウエハ側の面（図中上側の面）には、エキシマレーザから射出された波長が２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの露光光を反射し、プリアライメント用の照明光を透過させる特性を有する光学薄膜が蒸着されている。一方、各遮光板２３の照明部側の面（図中下側の面）には、超高圧水銀ランプから射出された波長が３６５ｎｍのｉ線の光である露光光を反射し、プリアライメント用の照明光を透過させる特性を有する光学薄膜が蒸着されている。
【００２１】
ウエハ５のエッジ部２４ａを透過したエッジ検出光Ａ１は、対物レンズ２５ａを介して集光され、偏向ミラー２６ａで−Ｙ方向に反射される。偏向ミラー２６ａで反射されたエッジ検出光Ａ１は、もう１つの偏向ミラー２７ａで＋Ｘ方向に反射された後、ハーフミラー２８ａに入射する。ハーフミラー２８ａを透過したエッジ検出光Ａ１は、ＣＣＤのような撮像素子２９ａの撮像面上にエッジ部２４ａの像を形成する。
また、ウエハ５のエッジ部２４ｂおよび２４ｃを透過したエッジ検出光Ａ２およびＡ３は、対物レンズ２５ｂおよび２５ｃを介して集光された後、ハーフミラー２８ｂおよび２８ｃにそれぞれ入射する。ハーフミラー２８ｂおよび２８ｃで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ２およびＡ３は、ＣＣＤのような撮像素子２９ｂおよび２９ｃの撮像面上にエッジ部２４ｂおよび２４ｃの像をそれぞれ形成する。
【００２２】
こうして、プリアライメント装置の３つのＣＣＤ２９ａ〜２９ｃは、検出した３つのエッジ部２４ａ〜２４ｃの像に応じた撮像信号を、図示を省略した制御系に供給する。制御系では、供給された撮像信号を処理し、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置並びにウエハ５のオリフラ部のＺ軸回りの回転座標位置を算出する。制御系は、ウエハ５のオリフラ部のＺ軸回りの回転座標位置に応じて３本ピン部材１１を所定角度だけ回転駆動し、ステージ６に対するウエハ５の回転ずれを補正する。次いで、制御系は、３本ピン部材１１をＺ方向に沿って下降駆動し、ステージ６のウエハホルダ７にウエハ５を吸着させる。さらに、制御系は、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置に応じてステージ６をＸＹ平面内で二次元駆動し、露光装置に対するウエハ５の中心ずれを補正する。
【００２３】
次に、オリフラ部が＋Ｙ方向を向くように位置決めすべきタイプのＯＦウエハに対するプリアライメント動作について説明する。
この場合、６つの照明部２１ａ〜２１ｆのうち、照明部２１ａ〜２１ｃは消灯のまま、照明部２１ｄ〜２１ｆだけが点灯する。照明部２１ｄ〜２１ｆから射出された照明光は、コリメータレンズ２２ｄ〜２２ｆおよび遮光板２３ｄ〜２３ｆを介して、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ｄ〜２４ｆを均一に透過照明する。なお、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ｄ〜２４ｆのうち、エッジ部２４ｄはウエハ５の円周部のエッジ領域であり、エッジ部２４ｅおよび２４ｆはウエハ５のオリフラ部のエッジ領域である。すなわち、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ｄ〜２４ｆの位置は、従来のメカプリアライメント装置においてオリフラ部が＋Ｙ方向を向くように位置決めすべきタイプのＯＦウエハが押し付けられる３点ピンの位置とほぼ一致している。
【００２４】
なお、上述の遮光板２３ｄ〜２３ｆは、プリアライメント照明部２１ｄ〜２１ｆの光軸に垂直に位置決めされた平行平面板であり、その特性は遮光板２３ａ〜２３ｃと同様である。したがって、遮光板２３ｄ〜２３ｆは、露光光を反射するとともに、照明光を透過させる。ウエハ５のエッジ部２４ｅおよび２４ｆを透過したエッジ検出光Ａ５およびＡ６は、対物レンズ２５ｅおよび２５ｆを介して集光され、偏向ミラー２６ｅおよび２６ｆで−Ｙ方向にそれぞれ反射される。偏向ミラー２６ｅおよび２６ｆで反射されたエッジ検出光Ａ５およびＡ６は、もう一対の偏向ミラー２７ｅおよび２７ｆで＋Ｘ方向に反射された後、ハーフミラー２８ｂおよび２８ｃにそれぞれ入射する。ハーフミラー２８ｂおよび２８ｃを透過したエッジ検出光Ａ５およびＡ６は、ＣＣＤ２９ｂおよび２９ｃの撮像面上にエッジ部２４ｅおよび２４ｆの像をそれぞれ形成する。
【００２５】
また、ウエハ５のエッジ部２４ｄを透過したエッジ検出光Ａ４は、対物レンズ２５ｄを介して集光された後、ハーフミラー２８ａに入射する。ハーフミラー２８ａで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ４は、ＣＣＤ２９ａの撮像面上にエッジ部２４ｄの像を形成する。
このように、ハーフミラー２８ａは、エッジ部２４ａからの検出光Ａ１とエッジ部２４ｄからの検出光Ａ４とを合成するための検出光合成手段を構成している。また、ハーフミラー２８ｂは、エッジ部２４ｂからの検出光Ａ２とエッジ部２４ｅからの検出光Ａ５とを合成するための検出光合成手段を構成している。さらに、ハーフミラー２８ｃは、エッジ部２４ｃからの検出光Ａ３とエッジ部２４ｆからの検出光Ａ６とを合成するための検出光合成手段を構成している。
【００２６】
こうして、プリアライメント装置の３つのＣＣＤ２９ａ〜２９ｃは、検出した３つのエッジ部２４ｄ〜２４ｆの像に応じた撮像信号を、図示を省略した制御系に供給する。制御系では、供給された撮像信号を処理し、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置並びにウエハ５のオリフラ部のＺ軸回りの回転座標位置を算出する。制御系は、ウエハ５のオリフラ部のＺ軸回りの回転座標位置に応じて３本ピン部材１１を所定角度だけ回転駆動し、ステージ６に対するウエハ５の回転ずれを補正する。次いで、制御系は、３本ピン部材１１をＺ方向に沿って下降駆動し、ステージ６のウエハホルダ７にウエハ５を吸着させる。さらに、制御系は、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置に応じてステージ６をＸＹ平面内で二次元駆動し、露光装置に対するウエハ５の中心ずれを補正する。
【００２７】
第１実施例のように、ＯＦウエハ用のプリアライメント装置が搭載されたＩＣ露光装置では、ウエハ搬送系ＷＬからステージ６へ搬入されるＯＦウエハのオリフラ部が位置決めされるべき方向は＋Ｘ方向または＋Ｙ方向である。また、ウエハ搬送系ＷＬから搬入されるＯＦウエハのオリフラ部が位置決めされるべき方向に関する情報は露光装置に予め入力されているので、ＯＦウエハのオリフラ部が位置決めされるべき方向に応じて照明部２１ａ〜２１ｆの切り換えだけでプリアライメントを行うことができる。すなわち、照明部２１ａ〜２１ｃを選択することによりＯＦウエハのオリフラ部を＋Ｘ方向に向けてプリアライメントすることができ、照明部２１ｄ〜２１ｆを選択することによりＯＦウエハのオリフラ部を＋Ｙ方向に向けてプリアライメントすることができる。こうして、第１実施例では、非常に小型の光学式プリアライメント装置により、オリフラ部の位置決めすべき方向が異なるＯＦウエハのプリアライメントをファースト露光から高速且つ高精度に行うことができる。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施例にかかる光学式プリアライメント装置の構成を示す斜視図である。
第２実施例ではノッチが形成されたウエハすなわちノッチウエハに対するプリアライメントを行っており、図３にはノッチウエハ５のノッチ部が露光装置の正面方向すなわち＋Ｘ方向を向くようにステージ６の３本ピン部材１１上に受け渡された状態が示されている。
なお、図３では、図２の第１実施例と同様に、露光装置の正面に向かってＸ軸が設定されている。また、図３において、ステージ６、ウエハホルダ７およびＣＣＤ３９ａ〜３９ｃの図示を省略している。以下、図３を参照して、第２実施例におけるノッチウエハのプリアライメント動作を説明する。
【００２９】
図３において、ステージ６には、たとえばＬＥＤからなる５つのプリアライメント照明部３１ａ〜３１ｅが取り付けられている。ここで、５つの照明部３１ａ〜３１ｅが取り付けられている領域は、Ｚ軸方向に沿ってＯＦウエハ５の外周部に対応している。なお、照明部３１ａはウエハ５の中心５ｃから＋Ｘ方向の位置に配置され、照明部３１ｄはウエハ５の中心５ｃから＋Ｙ方向の位置に配置されている。また、照明部３１ｂはウエハ５の中心５ｃから−Ｘ方向に対して図中時計回りに４５度だけ回転した方向の位置に配置され、照明部３１ｃはウエハ５の中心５ｃから−Ｘ方向に対して図中反図中時計回りに４５度だけ回転した方向の位置に配置されている。さらに、照明部３１ｅはウエハ５の中心５ｃから＋Ｘ方向に対して図中時計回りに４５度だけ回転した方向の位置に配置されている。
【００３０】
第２実施例では、まず、ノッチ部が＋Ｘ方向を向くように位置決めすべきタイプのノッチウエハに対するプリアライメントを行う。この場合、５つの照明部３１ａ〜３１ｅのうち、照明部３１ｄおよび３１ｅが消灯のまま照明部３１ａ〜３１ｃだけが点灯する。照明部３１ａ〜３１ｃから射出されたプリアライメント用の照明光（可視光または赤外光）は、コリメータレンズ３２ａ〜３２ｃおよび遮光板３３ａ〜３３ｃを介して、ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ａ〜３４ｃを均一に透過照明する。なお、ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ａ〜３４ｃのうち、エッジ部３４ｂおよび３４ｃはウエハ５の円周部のエッジ領域であり、エッジ部３４ａはウエハ５のノッチ部のエッジ領域である。すなわち、ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ａ〜３４ｃの位置は、従来のメカプリアライメント装置においてノッチ部が＋Ｘ方向を向くように位置決めすべきタイプのノッチウエハが押し付けられる３点ピンの位置とほぼ一致している。
【００３１】
なお、上述の遮光板３３ａ〜３３ｃは、プリアライメント照明部３１ａ〜３１ｃの光軸に垂直に位置決めされた平行平面板である。そして、各遮光板３３のウエハ側の面（図中上側の面）には、エキシマレーザから射出された波長が２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの露光光を反射し、プリアライメント用の照明光を透過させる特性を有する光学薄膜が蒸着されている。一方、各遮光板３３の照明部側の面（図中下側の面）には、超高圧水銀ランプから射出された波長が３６５ｎｍのｉ線の光である露光光を反射し、プリアライメント用の照明光を透過させる特性を有する光学薄膜が蒸着されている。
【００３２】
ウエハ５のエッジ部３４ａを透過したエッジ検出光Ａ１は、対物レンズ３５ａを介して集光され、偏向ミラー３６ａに入射する。偏向ミラー３６ａで−Ｙ方向に反射されたエッジ検出光Ａ１は、ハーフミラー３８ａに入射する。ハーフミラー３８ａで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ１は、図示を省略したＣＣＤ３９ａの撮像面上にエッジ部３４ａの像を形成する。
また、ウエハ５のエッジ部３４ｂを透過したエッジ検出光Ａ２は、対物レンズ３５ｂを介して集光され、偏向ミラー３６ｂに入射する。偏向ミラー３６ｂで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ２は、ハーフミラー３８ｂに入射する。ハーフミラー３８ｂを透過したエッジ検出光Ａ２は、図示を省略したＣＣＤ３９ｂの撮像面上にエッジ部３４ｂの像を形成する。
さらに、ウエハ５のエッジ部３４ｃを透過したエッジ検出光Ａ３は、対物レンズ３５ｃを介して集光され、偏向ミラー３６ｃで＋Ｙ方向に反射される。偏向ミラー３６ｃで反射されたエッジ検出光Ａ２は、もう１つの偏向ミラー３７ｃに入射する。偏向ミラー３７ｃで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ３は、図示を省略したＣＣＤ３９ｃの撮像面上にエッジ部３４ｃの像を形成する。
【００３３】
こうして、プリアライメント装置の３つのＣＣＤ３９ａ〜３９ｃは、検出した３つのエッジ部３４ａ〜３４ｃの像に応じた撮像信号を、図示を省略した制御系に供給する。制御系では、供給された撮像信号を処理し、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置並びにウエハ５のノッチ部のＺ軸回りの回転座標位置を算出する。制御系は、ウエハ５のノッチ部のＺ軸回りの回転座標位置に応じて３本ピン部材１１を所定角度だけ回転駆動し、ステージ６に対するウエハ５の回転ずれを補正する。次いで、制御系は、３本ピン部材１１をＺ方向に沿って下降駆動し、ステージ６のウエハホルダ７にウエハ５を吸着させる。さらに、制御系は、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置に応じてステージ６をＸＹ平面内で二次元駆動し、露光装置に対するウエハ５の中心ずれを補正する。
【００３４】
次に、ノッチ部が＋Ｙ方向を向くように位置決めすべきタイプのノッチウエハに対するプリアライメント動作について説明する。
この場合、５つの照明部３１ａ〜３１ｅのうち、照明部３１ａおよび３１ｂは消灯のまま照明部３１ｃ〜３１ｅだけが点灯する。照明部３１ｃ〜３１ｅから射出された照明光は、コリメータレンズ３１ｃ〜３１ｅおよび遮光板３１ｃ〜３１ｅを介して、ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ｃ〜３４ｅを均一に透過照明する。なお、ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ｃ〜３４ｅのうち、エッジ部３４ｃおよび３４ｅはウエハ５の円周部のエッジ領域であり、エッジ部３４ｄはウエハ５のノッチ部のエッジ領域である。すなわち、ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ｃ〜３４ｅの位置は、従来のメカプリアライメント装置においてノッチ部が＋Ｙ方向を向くように位置決めすべきタイプのノッチウエハが押し付けられる３点ピンの位置とほぼ一致している。
【００３５】
なお、上述の遮光板３３ｄおよび３３ｅは、プリアライメント照明部３１ｄおよび３１ｅの光軸に垂直に位置決めされた平行平面板であり、その特性は遮光板３３ａ〜３３ｃと同様である。エッジ部３４ｄを透過したエッジ検出光Ａ４は、対物レンズ３５ｄを介して集光され、偏向ミラー３６ｄに入射する。偏向ミラー３６ｄで−Ｙ方向に反射されたエッジ検出光Ａ４は、ハーフミラー３８ｂに入射する。ハーフミラー３８ｂで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ４は、ＣＣＤ２９ｂの撮像面上にエッジ部３４ｄの像を形成する。
【００３６】
また、エッジ部３４ｅを透過したエッジ検出光Ａ５は、対物レンズ３５ｅを介して集光され、偏向ミラー３６ｅに入射する。偏向ミラー３６ｅで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ５は、ハーフミラー３８ａに入射する。ハーフミラー３８ａを透過したエッジ検出光Ａ５は、ＣＣＤ３９ａの撮像面上にエッジ部３４ｅの像を形成する。
さらに、ウエハ５のエッジ部３４ｃを透過したエッジ検出光Ａ６は、前述したように、対物レンズ３５ｃを介して集光され、偏向ミラー３６ｃに入射する。偏向ミラー３６ｃで＋Ｙ方向に反射されたエッジ検出光Ａ６は、もう１つの偏向ミラー３７ｃで＋Ｘ方向に反射される。偏向ミラー３７ｃで反射されたエッジ検出光Ａ６は、ＣＣＤ３９ｃの撮像面上にエッジ部３４ｃの像を形成する。
このように、ハーフミラー３８ａは、エッジ部３４ａからの検出光Ａ１とエッジ部３４ｅからの検出光Ａ５とを合成するための検出光合成手段を構成している。また、ハーフミラー３８ｂは、エッジ部３４ｂからの検出光Ａ２とエッジ部３４ｄからの検出光Ａ４とを合成するための検出光合成手段を構成している。
【００３７】
こうして、プリアライメント装置の３つのＣＣＤ３９ａ〜３９ｃは、検出した３つのエッジ部３４ｃ〜３４ｅの像に応じた撮像信号を、図示を省略した制御系に供給する。制御系では、供給された撮像信号を処理し、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置並びにウエハ５のノッチ部のＺ軸回りの回転座標位置を算出する。制御系は、ウエハ５のノッチ部のＺ軸回りの回転座標位置に応じて３本ピン部材１１を所定角度だけ回転駆動し、ステージ６に対するウエハ５の回転ずれを補正する。次いで、制御系は、３本ピン部材１１をＺ方向に沿って下降駆動し、ステージ６のウエハホルダ７にウエハ５を吸着させる。さらに、制御系は、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置に応じてステージ６をＸＹ平面内で二次元駆動し、露光装置に対するウエハ５の中心ずれを補正する。
【００３８】
第２実施例のように、ノッチウエハ用のプリアライメント装置が搭載されたＩＣ露光装置では、ウエハ搬送系ＷＬからステージ６へ搬入されるノッチウエハのノッチ部が位置決めされるべき方向は＋Ｘ方向または＋Ｙ方向である。また、ウエハ搬送系ＷＬから搬入されるノッチウエハのノッチ部が位置決めされるべき方向に関する情報は露光装置に予め入力されているので、ノッチウエハのノッチ部が位置決めされるべき方向に応じて照明部３１ａ〜３１ｅの切り換えだけでプリアライメントを行うことができる。すなわち、照明部３１ａ〜３１ｃを選択することによりノッチウエハのノッチ部を＋Ｘ方向に向けてプリアライメントすることができ、照明部３１ｃ〜３１ｅを選択することによりノッチウエハのノッチ部を＋Ｙ方向に向けてプリアライメントすることができる。こうして、第２実施例では、非常に小型の光学式プリアライメント装置により、ノッチ部の位置決めすべき方向が異なるノッチウエハのプリアライメントをファースト露光から高速且つ高精度に行うことができる。
【００３９】
また、第１実施例および第２実施例において、プリアライメント装置を小型化することにより、装置のコストの低減効果を期待することができる。加えて、プリアライメント装置の小型化により、露光装置内の空気の流れをあまり阻害することなく、非常に高精度な温空調制御を必要とするステージ回りの諸性能に悪影響を及ぼすことを回避することができる。
また、第１実施例および第２実施例では、高速で高精度なプリアライメントを実施するためにステージ上に配置した照明部によりウエハのエッジ部を透過照明している。この場合、特段の配慮をしない限り、照明部が露光光の照射をしばしば受けることになる。第１実施例および第２実施例では、照明部とウエハとの間に所定の露光光を遮光して照明部を保護するための遮光板を配置している。したがって、この遮光板の作用により、露光光の照射によるソラリゼーション等の光学的な性能劣化が照明部において発生するのを防止し、プリアライメント装置としての性能を長期間に亘って良好に確保することができる。
【００４０】
なお、上述の各実施例では、特定の方向に向けてオリフラ部を位置決めすべきＯＦウエハ専用のプリアライメント装置および特定の方向に向けてノッチ部を位置決めすべきノッチウエハ専用のプリアライメント装置をそれぞれ例示している。しかしながら、照明部、偏向ミラー、光合成手段としてのハーフミラーなどの配置を適宜変更することにより、オリフラ部とノッチ部とが混在するタイプのウエハに対するプリアライメント装置や、ウエハの切り込みを所望の方向に向かって位置決めするプリアライメント装置などを本発明にしたがって構成することができる。
【００４１】
図４は、第１実施例および第２実施例の変形例の要部の構成を模式的に示す図である。
図４では、光路に対して挿脱可能な切換えミラー４７の作用により、２つの照明部４１ａおよび４１ｂからの照明光のうちのいずれか一方が選択的に共通のＣＣＤ４８に達する様子を示している。したがって、第１実施例において、たとえば２つの照明部２１ａおよび２１ｄが２つの照明部４１ａおよび４１ｂにそれぞれ対応し、ＣＣＤ２９ａがＣＣＤ４８に対応するものと考えることができる。また、第２実施例において、たとえば２つの照明部３１ｂおよび３１ｄが２つの照明部４１ａおよび４１ｂにそれぞれ対応し、ＣＣＤ３９ｂがＣＣＤ４８に対応するものと考えることができる。
【００４２】
図４の変形例では、照明部４１ｂから射出された照明光は、コリメータレンズ４２ｂおよび遮光板４３ｂを介して、ウエハ５のエッジ部４４ｂを均一に透過照明する。エッジ部４４ｂを透過したエッジ検出光Ａ２は、対物レンズ４５ｂを介して集光され、切換えミラー４７に入射する。切換えミラー４７で反射されたエッジ検出光Ａ２は、ＣＣＤ４８の撮像面上にエッジ部４４ｂの像を形成する。
一方、照明部４１ａから射出された照明光は、コリメータレンズ４２ａおよび遮光板４３ａを介して、ウエハ５のエッジ部４４ａを均一に透過照明する。エッジ部４４ａを透過したエッジ検出光Ａ１は、対物レンズ４５ａを介して集光され、偏向ミラー４６ａに入射する。偏向ミラー３６ｄで反射されたエッジ検出光Ａ１は、ＣＣＤ４８の撮像面上にエッジ部４４ａの像を形成する。
【００４３】
このように、光路に対して挿脱可能な切換えミラー４７は、対応する２つの検出光Ａ１とＡ２とのうちいずれか一方の検出光を選択的にＣＣＤへ導くための検出光選択手段を構成している。したがって、この変形例を第１実施例および第２実施例に適用した場合、照明部の切り換えが不要となる。
なお、変形例では、切換えミラー４７が回転駆動により光路に対して挿脱可能に構成されているが、たとえば並行移動により光路に対して挿脱可能になるように切換えミラー４７を構成することもできる。
【００４４】
【効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光基板の特性に応じた所望の複数のエッジ部だけを選択的に検出することにより、高いランダムマッチング精度で多様な感光基板を高速且つ高精度に位置決めすることができる。さらに、透過照明部と感光基板との間の光路中に露光光を反射し照明光を透過させる特性を有する露光光遮光手段を設けることにより、露光光の照射による照明部の光学的損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施例にかかる光学式プリアライメント装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる光学式プリアライメント装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる光学式プリアライメント装置の構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施例および第２実施例の変形例の要部の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１          光源
２          照明光学系
３          マスク
４          投影光学系
５          ウエハ
６          ステージ
７          ウエハホルダ
８          レーザ干渉計
９          定盤
１０        アライメント系
１１        ３本ピン部材
１２        ３本ピン部材の駆動部
ＷＬ        ウエハ搬送系
ＲＡ        ロボットアーム
２１、３１  照明部
２２、３２  コリメータレンズ
２３、３３  遮光板
２４、３４  エッジ部
２５、３５  対物レンズ
２６、３６  偏向ミラー
２７、３７  偏向ミラー
２８、３８  ハーフミラー
２９、３９  ＣＣＤ
４７        切換えミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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