JP2000228347A - 位置決め方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アライメント処理の高効率化を図ることであ
る。 【解決手段】 ウエハの特徴部分（オリフラやノッチ
等）を計測して所定の第１基準に対するずれ量である第
１ずれ量（回転角）を求める第１工程（ＳＴ１，２）
と、前記第１ずれ量に基づきウエハの位置を該第１基準
に整合するように調整（回転）する第２工程（ＳＴ３）
と、以前の露光処理によりウエハ上に転写形成されたア
ライメントマークを計測して所定の第２基準に対するず
れ量である第２ずれ量（回転角）を求める第３工程（Ｓ
Ｔ４，５）と、前記第２ずれ量が所定の許容値内にない
と判断した場合に、該第２ずれ量に基づいて前記第１基
準を変更する第４工程（ＳＴ６，７）とを含む。以後、
第１工程は当該変更後の基準を用いて実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハやガ
ラスプレート等の基板を位置決めする方法、及び半導体
集積回路、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、
その他のマイクロデバイスなどをリソグラフィ技術を用
いて製造する際に使用される露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子を製造するた
めにステッパー等の投影露光装置が用いられている。投
影露光装置においては、レチクル又はフォトマスク（以
下、レチクルという）上に形成されたパターンを、レジ
スト等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート
等の感光基板（以下、ウエハという）の所定の領域に高
い精度で転写するために、レチクルとウエハを高精度に
位置合わせ（アライメント）する必要がある。

【０００３】そのため、この種の投影露光装置には、ウ
エハ上に形成されたアライメントマークを光電的に検出
してレチクルとウエハとの位置合わせを行う、ファイン
アライメント光学系が組み込まれている。このファイン
アライメントの方式としては、レーザ光をウエハ上のド
ット列状のアライメントマークに照射し、そのマークに
より回折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出す
るＬＳＡ（ＬａｓｅｒＳｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）
方式、ハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い
光で照明して撮像したアライメントマークの画像データ
を画像処理して計測するＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇ
ｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、あるいはウエハ上の回
折格子状のアライメントマークに周波数を僅かに変えた
レーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を
干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を計
測するＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔ
ｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等がある。また、ア
ライメント方式は、投影光学系を介してウエハの位置を
計測するＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）
方式、投影光学系及びレチクルを介してレチクルとウエ
ハとの位置関係を計測するＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔ
ｈｅ Ｌｅｔｉｃｌｅ）方式及び投影光学系を介するこ
となく直接ウエハの位置を計測するオフ・アクシス方式
に大別される。

【０００４】ファインアライメント光学系によると、ウ
エハステージ上に載置されたウエハの少なくとも２点の
位置検出を行うことにより、並進方向及び回転方向の位
置を極めて高精度に検出することができる。しかし、こ
のファインアライメント光学系は、アライメントマーク
を照射するスポット光の投射範囲が狭いため、そのスポ
ット光の投射光軸近傍にアライメントマークがないとき
は、ウエハを大きく移動して広い領域をサーチしなけれ
ばならず、アライメントマークのサーチに多くの時間を
要する。

【０００５】このサーチ時間を短縮するためには、ウエ
ハがウエハステージ上に載置されたときにウエハのアラ
イメントマークがファインアライメント光学系の視野内
になければならない。そのため、ウエハの搬送路中に回
転テーブルを備えるプリアライメント装置を設け、この
プリアライメント装置によってウエハ搬送装置に対して
回転方向を含むウエハの位置規制を行い、ウエハステー
ジ上にピンを備えるプリアライメント機構を設け、ウエ
ハをウエハステージ上に載置したときにピンにウエハを
接触させてプリアライメントを行っている。

【０００６】例えば、外周の一部に直線状の切欠部すな
わちオリエンテーションフラット（以下、オリフラと略
す）が設けられたウエハに対する従来のプリアライメン
ト機構について説明すると、ウエハステージ上には所定
の位置関係で３本の固定ピンと１本の移動ピンが設けら
れている。移動ピンは１次元方向に移動可能になってい
る。

【０００７】オリフラを有するウエハは、そのオリフラ
部分が２本の固定ピンの近傍に位置し、円周部分が残り
の１本の固定ピンの近傍に位置するようにして、ウエハ
搬送機構によりウエハステージのウエハホルダ上に載置
される。続いて、移動ピンによって斜め方向からウエハ
を３本の固定ピンに押し付けることで、ウエハはウエハ
ステージ上に一義的に位置づけられ、プリアライメント
される。プリアライメント後、ウエハはウエハホルダに
真空吸着されて固定される。

【０００８】また、例えば、外周の一部にＶ字形の切欠
部すなわちノッチが設けられたノッチウエハに対する従
来のプリアライメント機構について説明すると、ウエハ
ステージ上には所定の位置関係で２本の固定ピンと、こ
れらの固定ピンを結ぶ線に対して略直交する１次元方向
に移動可能な１本の移動ピンが設けられている。

【０００９】ノッチウエハは、そのノッチ部が該移動ピ
ンの近傍に位置し、ノッチ部分の反対側の円周部分が前
記２本の固定ピンの近傍に位置するように、ウエハ搬送
機構によりウエハステージ上に載置される。続いて、移
動ピンをウエハのノッチ部分に噛み合わせ、他の２本の
固定ピンの方に押し付けることで、ウエハはウエハステ
ージ上に一義的に位置づけられて、プリアライメントさ
れる。プリアライメント後、ウエハはウエハホルダに真
空吸着されて固定される。

【００１０】しかし、上述のようにウエハをウエハステ
ージのウエハホルダに載置した状態で、その外周部分を
ステージ上に設けた固定ピン及び移動ピンに機械的に接
触させてプリアライメントを行うと、ウエハとピンが機
械的に接触することで、ウエハ上に塗布されているレジ
ストの一部が剥離して微細な粒子となって飛散する。飛
散した微細な粒子はウエハ表面やレチクルに付着し、ウ
エハ上へのパターン形成の妨げとなってデバイス製造の
歩留まりを低下させる原因となっていた。

【００１１】したがって、プリアライメント操作によっ
てウエハから微細な粒子を飛散させないためにはプリア
ライメントを非接触で行うことが望ましい。

【００１２】そこで、特開平９−２５２０４３号公報に
も開示されているように、ウエハをウエハホルダ上で昇
降する回転可能なセンターアップ等によって支持し、該
ウエハの前記従来の接触ピン（固定ピン及び移動ピン）
が当接される部分に相当する部分を撮像装置により撮像
して、これに基づき所定の基準に整合するように該セン
ターアップを回転させた後に該ウエハホルダ上に載置す
るようにした非接触型のプリアライメント機構が開発さ
れている。このようなプリアライメント機構によれば、
ウエハからの微細粒子の飛散等を防止できることに加え
て、この機構を搭載した投影露光装置は従来の接触ピン
によるプリアライメント機構と互換性を有し、従来の機
構を搭載した投影露光装置と混在して用いることができ
るという利点がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような非接触型のプリアライメント機構を用いて、ウ
エハのプリアライメントを実施して、ウエハの外形を計
測して該ウエハの姿勢を所定の基準に一致させたとして
も、ファインアライメント用に以前の露光処理において
ウエハ上に転写形成されたアライメントマークがウエハ
の外形的特徴（オリフラやノッチ）との関係で大きくず
れている（回転している）場合には、後に行われるファ
インアライメントを効率的に実施することができず、あ
るいは全く実施できずにエラーとなる場合があるという
問題があった。

【００１４】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、ウエハ上に形成されているマークがウ
エハの外形的特徴との関係でずれている場合であって
も、ファインアライメントを効率的に実施できるように
して、マイクロデバイス等の生産性を向上することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す説明
では、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施
の形態の図に示す参照符号を付して説明するが、本発明
の各構成要件は、これら参照符号によって限定されるも
のではない。

【００１６】本発明による位置決め方法は、外形的な特
徴部分（ＦＰ）を有する基板（６）を位置決めするため
の位置決め方法において、前記基板の前記特徴部分を計
測して所定の第１基準に対するずれ量である第１ずれ量
を求める工程（ＳＴ１，２）と、前記第１ずれ量に基づ
き前記基板の位置を調整する工程（ＳＴ３）と、前記基
板に形成されたマークを計測して所定の第２基準に対す
るずれ量である第２ずれ量を求める工程（ＳＴ４，５）
と、前記第２ずれ量が所定の許容値内にないと判断した
場合に、前記第１基準を変更する工程（ＳＴ６，７）と
を含むことを特徴とする。

【００１７】また、本発明による露光装置は、基板ステ
ージ（３０）上に保持された外形的な特徴部分（ＦＰ）
を有する感光基板（６）をマスク（１）を介して露光す
る露光装置において、前記感光基板を前記基板ステージ
の上方の所定の受け渡し点にて位置調整した後に前記基
板ステージ上に載置させる基板位置調整装置（３８）
と、前記受け渡し点に位置された前記感光基板の前記特
徴部分を計測する第１計測装置（５０，５１，５２）
と、前記第１計測装置の計測結果に基づき所定の第１基
準に対するずれ量である第１ずれ量を求める第１ずれ量
検出装置（１５，ＳＴ２）と、前記基板ステージ上に保
持された前記感光基板に形成されたマークを計測する第
２計測装置（４）と、前記第２計測装置の計測結果に基
づき所定の第２基準に対するずれ量である第２ずれ量を
求める第２ずれ量検出装置（１５，ＳＴ５）と、前記第
２ずれ量が所定の許容値内にないと判断した場合に、前
記第１基準を前記第２ずれ量に基づき変更する制御装置
（１５，ＳＴ６，ＳＴ７）とを備えたことを特徴とす
る。

【００１８】露光処理を行う場合には、複数の基板が順
次処理されることが多く、基板の外形的な特徴部分と基
板に形成されたマークとの関係は、相前後する基板間で
同様の傾向を有していることが多い。従って、本発明の
位置決め方法のように、基板に形成されたマークを計測
して所定の第２基準に対するずれ量が所定の許容値内に
ない場合に、プリアライメントの基準としての第１基準
を変更（例えば、当該ずれが相殺されるように補正）す
ることにより、次に処理される基板は、当該プリアライ
メントにより、該基板のマークが該第２基準にほぼ整合
した状態となる。

【００１９】また、処理中の基板（第２ずれ量を求めた
後の当該基板）について、再度プリアライメントを行う
ようにすれば、当該基板についてもそのマークが第２基
準にほぼ整合した状態とすることができる。

【００２０】これにより、後に行われるファインアライ
メント等の処理において、マーク検出のために照射され
るスポット光の投射光軸近傍にマークが存在することに
なり、基板を大きく移動して広い領域をサーチする必要
がなくなるので、時間を短縮できるとともに、ファイン
アライメントを実行できずにエラーとなることが少なく
なり、処理の効率を大幅に向上することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明による投影露光装
置の一例の概略構成を示す図である。水銀灯やエキシマ
レーザ等からなる光源、フライアイレンズ、コンデンサ
レンズ等を含む照明系ＩＡからの照明光ＩＬのもとで、
レチクル１上のパターンが投影光学系３を介して例えば
１／４もしくは１／５に縮小されて、フォトレジストが
塗布されたウエハ６の各ショット領域に投影露光され
る。図１において、投影光学系３の光軸ＡＸに平行にＺ
軸をとり、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ
軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸をとる。

【００２２】レチクル１は、レチクル架台３１上に載置
されたレチクルステージ３２上に保持されている。レチ
クルステージ３２は、図示しないレチクル駆動系により
ＸＹ平面内での並進移動及びθ方向（回転方向）への回
転ができるように構成されている。レチクルステージ３
２の上端部にはＸ方向、Ｙ方向ともに移動鏡３３が設置
されており、移動鏡３３とレチクル架台３１上に固定さ
れたレーザ干渉計３４とによってレチクルステージ３２
のＸ方向及びＹ方向の位置が所定の分解能で常時検出さ
れ、同時にレチクルステージ３２の回転角も検出されて
いる。

【００２３】レーザ干渉計３４の測定値はステージ制御
系１６に送られ、ステージ制御系１６はその情報に基づ
いてレチクル架台３１上のレチクル駆動系を制御する。
また、ステージ制御系１６から中央制御系１８にレーザ
干渉計３４の測定値の情報が供給されており、中央制御
系１８はその情報に基づいてステージ制御系１６を制御
する構成となっている。

【００２４】一方、ウエハ６は、Ｘステージ１１上の試
料台２９に固定されたウエハホルダ３０上に真空吸着さ
れて保持されている。試料台２９はウエハ６の、投影光
学系３の光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）の位置及びチルト（傾
き）を補正するＺチルト駆動部（本例では３個のそれぞ
れＺ方向に変位するアクチュエータよりなる）１０に支
持され、Ｚチルト駆動部１０はＸステージ１１上に固定
されている。

【００２５】また、Ｘステージ１１はＹステージ１２上
に載置され、Ｙステージ１２はウエハベース１４上に載
置され、それぞれ図示しないウエハステージ駆動系を介
してＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。
即ち、この実施の形態においては、試料台２９をＺ軸を
中心として回転するための回転テーブルは省略されてい
る。これは、ウエハステージ全体としての構成の簡略
化、低重量化等により、ウエハ６の移動の高速化、高精
度化等を図るためである。

【００２６】試料台２９の上端部にはＬ字型の移動鏡１
３が固定され、この移動鏡１３と移動鏡１３に対向して
配置されたレーザ干渉計１７とにより試料台２９のＸ方
向及びＹ方向の座標及び回転角が検出される。

【００２７】レーザ干渉計１７の測定値はステージ制御
系１６に送られ、ステージ制御系１６はその情報に基づ
いてウエハステージ駆動系を制御する。また、ステージ
制御系１６から中央制御系１８にレーザ干渉計１７の測
定値の情報が供給されており、中央制御系１８はその情
報に基づいてステージ制御系１６を制御する構成となっ
ている。ウエハステージの近傍にはウエハ６を受け渡し
するためのウエハ搬送装置３９（図２参照）が配置さ
れ、後述するようにウエハステージ内にはウエハへの受
け渡し機構が備えられている。

【００２８】この投影露光装置には、レチクル１とウエ
ハ６との位置合わせを行うための例えばＴＴＬ方式のア
ライメントセンサ（顕微鏡）４、オフアクシス方式のア
ライメントセンサ５ａ，５ｂ等が備えられている。アラ
イメント時には、これらのアライメントセンサ４，５
ａ，５ｂの何れかによりウエハ６上に形成されたアライ
メントマークの位置又は所定のパターンの位置を検出
し、その検出結果に基づいて、常時ウエハ６の各ショッ
ト領域に前工程で形成されたパターンとレチクル上のパ
ターンとを正確に位置合わせする。

【００２９】これらのアライメントセンサ４，５ａ，５
ｂからの検出信号はアライメント制御系１５によって処
理され、アライメント制御系１５は中央制御系１８によ
り制御されている。また、試料台２９上に、ウエハ６の
表面と同じ高さの表面を有する基準マーク部材４３が固
定され、基準マーク部材４３の表面にはアライメントの
基準となるマーク（フィジューシャルマーク）が形成さ
れている。

【００３０】以上のように、ステージ制御系１６及びア
ライメント制御系１５は中央制御系１８により制御さ
れ、中央制御系１８が投影露光装置の全体を統括的に制
御して、一定のシーケンスで露光動作が行われる構成と
なっている。

【００３１】投影光学系３のウエハ側の端部付近には、
３個のオフ・アクシス方式の２次元の画像処理装置（撮
像装置）５０，５１，５２が配置されている。これらの
画像処理装置５０，５１，５２は、それぞれウエハが後
述のようにウエハホルダ３０の上方のローディングポジ
ション（受け渡し位置）に搬送されたときに、ウエハの
外周部分のエッジ部の像を撮像するものである。画像処
理装置５０，５１，５２からの撮像信号はアライメント
制御系１５に供給される。アライメント制御系１５で
は、供給された撮像信号から、その受け渡し位置にある
ウエハの横ずれ誤差及び回転誤差を算出する。

【００３２】次に、ウエハ搬送系及びウエハステージ上
のウエハ受け渡し機構について図２を参照して説明す
る。なお、ウエハステージとは、ウエハホルダ３０、試
料台２９、Ｚチルト駆動部１０、Ｘステージ１１、Ｙス
テージ１２及びウエハベース１４を総称するものであ
る。

【００３３】図２（ａ）はウエハ搬送系及びウエハステ
ージ周辺の構成の平面図、図２（ｂ）はその側面図であ
る。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、ウエハステー
ジの−Ｘ方向の上方には、ウエハを受け渡しするための
ウエハ搬送装置３９が配置されている。ウエハ搬送装置
３９は、Ｘ方向に直列に並んだウエハアーム２１，２
２、それらのウエハアーム２１，２２を所定の位置まで
スライドさせるスライダー２３、及びウエハアーム２
１，２２を駆動する図示しないアーム駆動系から構成さ
れている。

【００３４】また、スライダー２３は露光装置本体とは
独立に設置されており、スライダー２３の駆動時の振動
が露光装置本体側に伝わらないようになっている。２つ
のウエハアーム２１，２２はともにＵ字型の平板部を有
し、それらの上表面にウエハが載置されるようになって
いる。これらの２つのウエハアーム２１，２２により露
光後のウエハをアンロード（搬出）すると同時に、次の
ウエハをロード（搬入）できるようになっている。

【００３５】すなわち、ウエハアーム２１，２２は、ロ
ーダ制御装置２４からの指令に基づき、スライダ２３に
沿って、ウエハがウエハステージ系に受け渡されるロー
ディングポジションまで移動し、ウエハアーム２２によ
り露光済みのウエハ６ａを搬出する。その後、ウエハア
ーム２１により次に露光されるウエハ６をウエハステー
ジ上に移動し、センターアップ３８上に載置する。図２
（ｂ）は、スライダー２３上のウエハアーム２２に露光
済みのウエハ６ａが載置され、ウエハアーム２１からセ
ンターアップ３８の先端部にウエハ６が渡された状態を
示している。

【００３６】センターアップ３８は、Ｘステージ１１上
に設けられた伸縮機構３５に支持され、試料台２９及び
ウエハホルダ３０の中央部に形成された貫通穴に遊嵌す
る円柱状又は円筒状の部材であり、伸縮機構３５の上下
方向（Ｚ方向）への移動によりウエハを上下させてウエ
ハの受け渡しが行われる。センターアップ３８の先端に
は真空吸着用の吸着孔又は吸着溝が設けられており、そ
の先端はウエハ受け渡し時にはウエハアーム２１，２２
との間で受け渡しのできる高さまで移動し、ウエハをウ
エハホルダ３０上に載置する際にはウエハホルダ３０の
表面より低い位置まで移動する。また、センターアップ
３８の先端を真空吸引することにより、センターアップ
３８を上下させるときにウエハがずれないようになって
いる。

【００３７】伸縮機構３５は、その中心軸３５ｚを中心
としてＸＹ平面上で回転自在に支持され、Ｘステージ１
１上に設けられた回転駆動系３６により回転する駆動軸
３７と係合して、回転駆動系３６を制御する中央制御系
１８からの指令により所望の角度まで回転できるように
なっている。この回転制御系３６、駆動軸３７及び伸縮
機構３５からなる回転系は十分な角度設定分解能を持っ
ており、例えば２０μｒａｄの精度でウエハ６を回転さ
せることができる。

【００３８】図３を用いて、ウエハ搬送系におけるウエ
ハの姿勢制御について説明する。図３（ａ）は、ウエハ
搬送系中に設けられたターンテーブル６０を示す。図２
に示したウエハアーム２１は、このターンテーブル６０
上のウエハ６をウエハステージのセンターアップ３８に
渡す。ターンテーブル６０の近傍には、スリット状の光
ビーム６３をウエハ６の外周部に照射する投光部６１ａ
と、ウエハ６の外周部を通過した光ビームを受光して光
電変換する受光部６１ｂとを含む偏心センサ６１が配置
され、受光部６１ｂからの検出信号Ｓ１は中央制御系１
８に供給されている。ターンテーブル６０がウエハ６を
吸着保持した状態で回転すると、ウエハ６の偏心及び切
欠部（オリフラ又はノッチ）の存在によって偏心センサ
６１内を通過するウエハ６の幅が変化し、受光部６１ｂ
で受光される光ビーム６３の光量が変化する。

【００３９】図３（ｂ）は、受光部６１ｂから出力され
る検出信号Ｓ１を示す。検出信号Ｓ１は、ターンテーブ
ル６０の回転角φに対して、正弦波状で、切欠部に対応
する部分６２で高レベルとなるように変化する。中央制
御系１８では、この検出信号Ｓ１及びターンテーブル６
０の回転角φより、偏心センサ６１の中心に切欠部が位
置しているときの回転角φ_０、及びウエハ６の偏心量を
求め、切欠部が所定の方向になるように回転してターン
テーブル６０を静止させる。また、中央制御系１８は、
その偏心量の情報に基づいて、ウエハ６をローディング
ポジションで受け取るときのウエハ用の試料台２９の位
置を調整する。

【００４０】次に、図４により画像処理装置５０につい
て説明する。図４において、ランプ又は発光ダイオード
等の光源５８から、ウエハ６に塗布されているフォトレ
ジストに対する感光性の弱い波長帯の照明光が、光ガイ
ド５７の一端に集光される。そして、光ガイド５７の他
端から射出された照明光が、コリメータレンズ５６、ハ
ーフプリズム５４及び対物レンズ５３を介して、センタ
ーアップ３８の先端上のローディングポジションにある
ウエハ６の外周のエッジ部に照射されている。そのエッ
ジ部からの反射光は、対物レンズ５３、ハーフプリズム
５４及び結像レンズ５５を経て２次元ＣＣＤ等からなる
撮像素子５９に入射し、撮像素子５９の撮像面にウエハ
６のエッジ部の像が形成される。

【００４１】ここでは、画像処理装置５０についてのみ
説明したが、他の画像処理装置５１，５２も同様の構成
を有する。各撮像装置５０，５１，５２からの撮像信号
はアライメント制御系１５に供給され、アライメント制
御系１５では、その撮像信号よりウエハ６の検出対象の
エッジ位置を求め、所定の演算処理を行ってプリアライ
メントに必要なウエハの回転角及び並進移動量を計算す
る。

【００４２】図５は、画像処理装置の他の構成例を示す
図である。図５において、図示しないランプ又は発光ダ
イオード等の光源から発せられた、フォトレジストに対
する感光性の弱い波長帯の照明光が光ガイド７２の一端
に集光される。光ガイド７２の他端から射出された照明
光は、偏向ミラー７３により折り曲げられ、試料台２９
ａの上面の開口部７５を通して射出される。試料台２９
ａ上に配置されたウエハホルダ３０ａには、その開口部
７５を通過した照明光を通すための切欠部７４が設けて
ある。

【００４３】センターアップ３８の先端上のローディン
グポジションにあるウエハ６の外周のエッジ部には、開
口部７５及び切欠部７４を通過した照明光が照射され
る。そして、そのエッジ部の近傍を通過した照明光は、
対物レンズ５３ａ、結像レンズ５５ａを経て、２次元Ｃ
ＣＤ等からなる撮像素子５９の撮像面にそのエッジ部の
像を形成する。光源からの照明光を光ガイド７２によっ
て試料台２９ａの開口部７５に導く代わりに、試料台２
９ａの開口部７５の位置に発光ダイオード等の光源を直
接配置してもよい。

【００４４】続いて、オリフラ又はノッチ等の外形的特
徴を有するウエハについてのプリアライメント、サーチ
アライメント、及びファインアライメントを含む一連の
処理について、図６に示すフローチャートを参照して説
明する。

【００４５】（１）プリアライメント処理（ＳＴ１〜
３） この実施の形態におけるプリアライメント処理とは、中
央処理系１８又はアライメント制御系１５の制御プログ
ラムのデータとして、記憶装置の所定の記憶領域（プリ
アライメント用基準記憶領域）に記憶保持された基準
（この場合は第１基準）に対する、ウエハ６のずれ量
（回転ずれ量）を、該ウエハ６の外形的な特徴部分（オ
リフラ、ノッチ等）を含む周縁部近傍の数カ所を計測す
ることにより求めて、該ウエハ６の姿勢を該基準に一致
させる処理である。

【００４６】即ち、処理対象としてのウエハ６はウエハ
アーム２１により搬送され、所定のウエハ受け渡し位置
に設定されたセンターアップ３８に渡され、センターア
ップ３８によりウエハ６が吸着保持される。次いで、撮
像装置５０，５１，５２により、ウエハ６の前記特徴部
分を含む周縁部及びその近傍を撮像し（ＳＴ１）、ウエ
ハ６の前記プリアライメント用基準記憶領域に記憶され
た回転方向の基準（この場合は第１基準）に対する回転
ずれ量（第１ずれ量）を求める（ＳＴ２）。なお、並進
方向（Ｘ方向及びＹ方向）の基準に対する並進ずれ量を
求めるようにすることもできるが、この実施の形態で
は、回転ずれ量のみとする。次いで、センターアップ３
８を当該回転ずれ量に基づき回転駆動して、当該回転ず
れ量がなくなるようにウエハ６を回転する（ＳＴ３）。

【００４７】前記第１基準は、オリフラやノッチ等の外
形的な特徴部分との関係で予め決められた基準であり、
ウエハの回転角については、例えば、Ｘ方向又はＹ方向
に平行な方向である。

【００４８】これによって、プリアライメントが完了
し、センターアップ３８が降下されるとともに、ウエハ
６の吸着を解除することにより、ウエハ６がウエハホル
ダ３０上に移載され、次いで、ウエハ６はウエハホルダ
３０に真空吸着される。

【００４９】（２）サーチアライメント処理 この実施の形態におけるサーチアライメント処理とは、
中央処理系１８又はアライメント制御系１５の記憶装置
の所定の記憶領域（サーチアライメント用基準記憶領
域）に記憶保持された基準（第２基準）に対する、ウエ
ハ６の回転方向及び並進方向のずれ量を、該ウエハ６に
形成されたサーチアライメントマークを計測することに
より求めて、このずれ量（この実施の形態では回転方向
のずれ量のみとする）を予め決められた所定の許容値
（回転方向に許容される角度であり、制御プログラムの
データとして予め記憶保持されている）と比較判断し
て、その結果に基づいて所定の処理を選択的に行う処理
である。

【００５０】即ち、オフアキシス方式のアライメントセ
ンサ５ａ，５ｂあるいは不図示のサーチアライメント用
のセンサ等を用いてＬＳＡ方式、あるいはＦＩＡ方式等
を用いて、ウエハホルダ３０上に吸着保持された状態の
ウエハ６上に形成されたサーチアライメントマークを計
測する（ＳＴ４）。

【００５１】次いで、ウエハ６の前記第２基準に対する
ずれ量（並進ずれ量Ｘ、Ｙ、及び回転ずれ角θ）を求め
る（ＳＴ５）。なお、サーチアライメントマークは、ウ
エハ６の所定の第２基準に対するずれ量（回転ずれ角）
及びＸ、Ｙ方向のずれ量（並進ずれ量）を検出すること
ができるように、以前の露光処理時に転写形成されたマ
ークである。

【００５２】次いで、求めたずれ量のうちの回転ずれ量
（第２ずれ量）が前記所定の許容値の範囲内にあるか否
かを判断し（ＳＴ６）、該所定の許容値内であると判断
した場合には、次のファインアライメント処理に進む。

【００５３】当該ずれ量が前記所定の許容値内にないと
判断した場合には、記憶装置の前記プリアライメント用
基準記憶領域に記憶保持された基準を、当該第２ずれ量
（回転ずれ量）に基づいて、当該ずれを相殺するように
補正（変更）して、この基準（第３基準とする）を該プ
リアライメント用基準記憶領域に上書き的に記憶させる
（ＳＴ７）。なお、この場合の前記第１基準は記憶装置
の他の領域に事前に待避しておく。

【００５４】その後、ＳＴ１に戻って再度プリアライメ
ントを実施する。即ち、ウエハホルダ３０によるウエハ
６の吸着保持を解除して、センターアップ３８を上昇さ
せるとともに、該センターアップ３８によってウエハ６
を吸着保持して、前記ウエハ受け渡し位置に位置させ
る。次いで、撮像装置５０，５１，５２により、ウエハ
６の周縁部及びその近傍を撮像し（ＳＴ１）、ウエハ６
の外形的な特徴部分（オリフラ、ノッチ等）との関係
で、ウエハ６の所定の基準（この場合は第３基準）に対
する回転ずれ量（第１ずれ量）を検出する（ＳＴ２）。
次いで、センターアップ３８を当該ずれ量に基づき回転
駆動して、当該ずれがなくなるようにウエハ６を回転す
る（ＳＴ３）。

【００５５】次に、再度サーチアライメント処理を行う
（ＳＴ４〜６）。但し、この場合には、前記第１基準を
前記第２ずれ量で補正した第３基準に基づいて、プリア
ライメント処理を実施しているので、このサーチアライ
メントにおいては、並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）のず
れのみで、回転ずれ量は殆どなくなっている筈であり、
当該ずれ量（第２ずれ量）は前記許容値内となって、次
のファインアライメントが行われることになる。ウエハ
６の並進方向のずれは、ＸＹステージ１１，１２を微動
することにより調整する。なお、ＳＴ６において、第２
ずれ量が所定の許容値内にない場合には、従来は、次の
ファインアライメント処理に移行することができないの
で、エラー処理としていた。

【００５６】（３）ファインアライメント処理 このファインアライメントには、ＥＧＡ（エンハンスド
・グローバル・アライメント）方式が用いられる。サー
チアライメント処理において、ウエハ６のずれ量が所定
の許容値内である場合には、前記アライメントセンサ４
あるいは不図示のファインアライメントセンサにより、
ＬＳＡ方式、ＦＩＡ方式、ＬＩＡ方式等を用いてＥＧＡ
計測が行われる（ＳＴ８）。

【００５７】即ち、ウエハ６内の複数のサンプルショッ
トが予め選択されており、当該サンプルショットに付設
されたＥＧＡアライメントマーク（以前の露光処理にお
いて転写形成されている）の位置を順次計測する。次い
で、この計測結果とショット配列の設計値とに基づい
て、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行って、ウ
エハ上の全ショット配列データを求め、これに基づき露
光処理時にウエハ６とレチクル１の相対位置を精密に整
合させる。

【００５８】（４）次に、上述したＥＧＡ方式等により
求めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベース
ライン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット
領域を順次位置決めしつつ、投影光学系３を介してレチ
クル１のパターン像をウエハ６上に転写する露光処理が
行われる。この場合におけるウエハ６の並進方向のずれ
の調整は、ＸＹステージ１１，１２又はレチクルステー
ジ３２を微動することにより行い、ウエア６の回転方向
のずれの調整は、レチクルステージ３２を微少回転する
ことにより行われる。

【００５９】ウエハ６上の全てのショット領域に対する
露光処理が終了したならば、ウエハホルダ３０によるウ
エハ６の吸着保持を解除して、センターアップ３８を上
昇させて、前記ウエハ受け渡し位置に位置させ、ウエハ
アーム２２により処理済みのウエハ６を搬出するととも
に、ウエハアーム２１により次に処理すべき未処理のウ
エハ６をセンターアップ３８上に載置して（ＳＴ１
０）、ＳＴ１に戻って、以下同様の処理を繰り返す。

【００６０】このように、ウエハ６の外形的な特徴部分
とウエハ６に形成されたアライメントマークとの位置関
係にずれが生じている場合には、従来はファインアライ
メント処理に移行することができず、エラーとなってい
たため、処理効率が低かったが、本実施の形態による
と、かかる場合には、プリアライメント処理に用いる基
準を第２ずれ量で補正し、これに基づいて再度プリアラ
イメント処理を行うようにしたから、エラーとなること
なく次のファインアライメント処理に移行することがで
きるようになる。

【００６１】また、露光処理は通常は複数のウエハを１
ロットとして、ロット単位で実施することが多いので、
ウエハ６の外形的な特徴部分とウエハ６に形成されたサ
ーチアライメントマークとの関係は、同一のロット内で
は同様の傾向を有していることが多い。従って、本実施
の形態において、２枚目以後のウエハについては、サー
チアライメントにおけるＳＴ６の判断は、その傾向に従
っている限り、許容値内と判断される筈であり、ロット
について最初の１枚はプリアライメントを２回行う必要
があるものの、２枚目以後はそのようなことはなく、高
効率的に処理することができるようになる。

【００６２】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。従って、
上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的
範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨であ
る。

【００６３】例えば、上述した実施の形態のプリアライ
メントにおける所定の基準の変更（補正）等は、回転方
向についてのみ行うようにしているが、並進方向につい
ても同様に行うことができることは言うまでもない。

【００６４】また、本発明はあらゆる形式の露光装置に
適用することが可能であり、レチクルとウエハとを静止
させた状態でレチクルパターンの全面に露光用照明光を
照射して、そのレチクルパターンが転写されるべきウエ
ハ上の１つの区画領域（ショット領域）を一括露光する
ステップ・アップ・リピート方式の縮小投影型露光装置
（ステッパー）、レチクルとウエハとを同期移動して、
矩形その他の形状のスリット光で走査・照明してウエハ
上のショット領域を逐次露光し、順次ウエハを移動して
他のショット領域に対して走査・露光を繰り返すステッ
プ・アンド・スキャン方式の縮小投影型走査露光装置
（スキャニング・ステッパー）にも適用することができ
る。

【００６５】露光用照明光としては、水銀ランプから射
出される輝線（例えばｇ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレ
ーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長
１９３ｎｍ）、Ｆ_２ レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ａｒ
_２ レーザ（波長１２６ｎｍ）又はＹＡＧレーザなどの
高調波のいずれであってもよい。また、露光用照明光と
して、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発
振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例え
ばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両
方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形
光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いて
もよい。

【００６６】さらに、例えば５〜１５ｎｍ（軟Ｘ線領
域）に発振スペクトルを有するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ
Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光とし、
反射マスク上での照明領域を円弧スリット状に規定する
とともに、複数の反射光学素子（ミラー）のみからなる
縮小投影光学系を有し、縮小投影光学系の倍率に応じた
速度比で反射マスクとウエハとを同期移動して反射マス
クのパターンをウエハ上に転写するＥＵＶ露光装置など
にも、本発明を適用することができる。

【００６７】加えて、半導体素子、液晶ディスプレイ、
薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤ等）の製造に用
いられる投影露光装置だけでなく、レチクル、又はマス
クを製造するために、ガラス基板、又はシリコンウエハ
等に回路パターンを転写する投影露光装置にも本発明を
適用できる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によると、ウエハ上に形成されて
いるマークがウエハの外形的特徴との関係でずれている
場合であっても、エラーとなることなくファインアライ
メントを実施することができるようになるという効果が
ある。特に、連続処理される複数の基板間において、当
該ずれが同様の傾向を有している場合に、２枚目以後の
基板を高速、高効率的に処理できるようになるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の投影露光装置の概略構成
を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態のウエハ搬送系及びウエハ
ステージ上のウエハ受け渡し機構についての説明図であ
り、（ａ）はウエハ搬送系及びウエハステージ周辺の構
成の平面図、（ｂ）はその側面図である。

【図３】本発明の実施の形態のウエハ搬送系におけるウ
エハの姿勢制御について説明図であり、（ａ）はターン
テーブルの概略図、（ｂ）は検出信号を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態の画像処理装置の一例の説
明図である。

【図５】本発明の実施の形態の画像処理装置の他の例の
説明図である。

【図６】本発明の実施の形態の処理の要部を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…レチクル ３…投影光学系 ６…ウエハ １０…Ｚチルト駆動部 １１…Ｘステージ １２…Ｙステージ １４…ウエハベース １５…アライメント制御系 １６…ステージ制御系 １８…中央制御系 ２１，２２…ウエハアーム ２３…スライダー ２９…試料台 ３０…ウエハホルダ ３５…伸縮機構 ３６…回転制御系 ３７…駆動軸 ３８…センターアップ ３９…ウエハ搬送装置 ５０，５１，５２…画像処理装置（撮像装置） ＦＰ…オリフラ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外形的な特徴部分を有する基板を位置決
   めするための位置決め方法において、 前記基板の前記特徴部分を計測して所定の第１基準に対
   するずれ量である第１ずれ量を求める工程と、 前記第１ずれ量に基づき前記基板の位置を調整する工程
   と、 前記基板に形成されたマークを計測して所定の第２基準
   に対するずれ量である第２ずれ量を求める工程と、 前記第２ずれ量が所定の許容値内にないと判断した場合
   に、前記第１基準を変更する工程とを含むことを特徴と
   する位置決め方法。
2. 【請求項２】 前記ずれ量は前記基板の回転方向のずれ
   量であることを特徴とする請求項１に記載の位置決め方
   法。
3. 【請求項３】 基板ステージ上に保持された外形的な特
   徴部分を有する感光基板をマスクを介して露光する露光
   装置において、 前記感光基板を前記基板ステージの上方の所定の受け渡
   し点にて位置調整した後に前記基板ステージ上に載置さ
   せる基板位置調整装置と、 前記受け渡し点に位置された前記感光基板の前記特徴部
   分を計測する第１計測装置と、 前記第１計測装置の計測結果に基づき所定の第１基準に
   対するずれ量である第１ずれ量を求める第１ずれ量検出
   装置と、 前記基板ステージ上に保持された前記感光基板に形成さ
   れたマークを計測する第２計測装置と、 前記第２計測装置の計測結果に基づき所定の第２基準に
   対するずれ量である第２ずれ量を求める第２ずれ量検出
   装置と、 前記第２ずれ量が所定の許容値内にないと判断した場合
   に、前記第１基準を前記第２ずれ量に基づき変更する制
   御装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】 前記感光基板はウエハであり、前記特徴
   部分はオリフラ又はノッチであることを特徴とする請求
   項３に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記第１計測装置は、前記感光基板の外
   周部を撮像する撮像装置であることを特徴とする請求項
   ４に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記ずれ量は前記基板の回転方向のずれ
   量であることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。