JPH1050808A - 縮小投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ウェーハのプレアライメントにお
ける回転方向のずれを解消して、アライメント精度の向
上及びアライメントのスループットの向上を実現するこ
とが可能な縮小投影露光装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 縮小投影露光装置のプレアライメント部
にはウェーハチャック１４及び２つの光電検出器１６、
１８が設置されている。プレアライメント部に搬送され
てきたウェーハ１０をウェーハチャック１２上に吸着保
持した後、ウェーハチャック１２を回転させてウェーハ
１０の回転補正を行う。このとき、２つの光電検出器１
６、１８の両方がウェーハ１０のオリフラ部１４を同時
に検出した時点でウェーハ１０の回転補正を完了させ
る。このため、ウェーハ１０の回転方向のずれを生じる
ことなく、より正確なウェーハ・プレアライメントを行
うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造プロセスのリソグラフィ工程において使用される縮
小投影露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】縮小投影露光装置は、１μｍレベル以下
のパターン形成において主流技術として用いられている
中心的な製造装置である。この縮小投影露光装置におい
ては、通常、５倍乃至１０倍の寸法のレチクルをマスク
として用い、このレチクル上に描画されたパターンを光
学系によって原寸まで縮小してウェーハ上に投影露光す
る。そしてレチクル上の設計パターンとウェーハ上の既
存のパターンとを最適の相対的位置関係に重ね合わせる
アライメントの精度は、解像度やスループットと共に、
この縮小投影露光装置の最も重要な性能要素である。

【０００３】このアライメント精度を向上させると共
に、アライメントのスループットを向上させるため、通
常の縮小投影露光装置においては、レチクル上の設計パ
ターンのアライメント・マークとウェーハ上の既存のパ
ターンのアライメント・マークとの位置合わせを行う前
段に、ウェーハ・プリアライメント及びレチクル・アラ
イメントを行っている。

【０００４】ここで、ウェーハ・プリアライメントと
は、ウェーハのオリエンテーションフラット（以下、
「オリフラ」という）方向を所定の方向に合わせてウェ
ーハの位置合わせを行うことをいい、レチクル・アライ
メントとは、縮小投影露光装置に固定された所定の基準
に対してレチクルの位置合わせを行うことをいう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
縮小投影露光装置においては、投光センサ又は赤外線セ
ンサ等の光電検出器による１点制御によりウェーハ・プ
リアライメントを行っていた。即ち、ウェーハの円弧部
周辺より内側の所定の位置を上下に挟んで設置されてい
る発光部と受光部とから構成される１つの光電検出器が
ウェーハのオリフラ部を検出した時点でウェーハの回転
を停止することにより、ウェーハの位置合わせを行って
いた。

【０００６】このように１つの光電検出器がウェーハの
オリフラ部の１点を検出して位置合わせを行っていたた
め、ウェーハが僅かにずれてウェーハチャックに吸着保
持される場合、即ちウェーハの中心とウェーハの回転中
心とが僅かにずれている場合、ウェーハのオリフラ方向
が所定の方向から僅かにずれた状態でも光電検出器がウ
ェーハのオリフラ部を検出することになり、ウェーハの
回転方向に僅かにずれた状態でウェーハの位置決めがな
される。このため、従来のウェーハのプレアライメント
においては、各ウェーハ間に若干の回転方向のずれが生
じるという問題があった。

【０００７】また、従来の縮小投影露光装置において
は、搬送されてきたレチクルをレチクルホルダ上にセッ
トした後、所定の基準に対してレチクルの位置合わせを
行うレチクル・アライメントを行っていた。このため、
レチクルを１枚搬送するたびに毎回アライメント値の異
なるレチクル・アライメントを実施しなければならず、
その分スループットが低下するという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、上記課題を解決すべく、
ウェーハのプレアライメントにおける回転方向のずれを
解消し、又はレチクル・アライメントを簡略化して、ア
ライメント精度の向上及びアライメントのスループット
の向上を実現することが可能な縮小投影露光装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る縮小投影露光装置により達成される。即ち、請
求項１に係る縮小投影露光装置は、ウェーハローダによ
り搬送されてきたウェーハを吸着保持する回転可能なウ
ェーハチャックと、ウェーハのオリフラ部を検出するた
めの２つの光電検出器とを有し、ウェーハチャックによ
り吸着保持されているウェーハを回転させ、２つの光電
検出器が同時にウェーハのオリフラ部を検出した時点で
ウェーハの回転を停止することにより、ウェーハのプレ
アライメントを行うことを特徴とする。

【００１０】このように請求項１に係る縮小投影露光装
置においては、２つの光電検出器による２点制御、即ち
２つの光電検出器が同時にウェーハのオリフラ部を検出
した時点でウェーハの位置合わせを行うことにより、ウ
ェーハチャックに吸着保持されたウェーハの中心とウェ
ーハの回転中心とが僅かにずれている場合であっても、
オリフラ方向を所定の方向に正確に合わせてウェーハの
位置合わせを行うことができるため、ウェーハの回転方
向のずれを生じることなく、より正確なウェーハ・プレ
アライメントを行うことが可能になる。

【００１１】上記縮小投影露光装置において、２つの光
電検出器がウェーハのオリフラ部の長さより短い間隔を
おいて配置され、光電検出器がウェーハの円弧部周辺よ
り内側の所定の位置を上下に挟んで設置されているレー
ザ発光部とレーザ受光部とから構成されていることが好
ましい。２つの光電検出器がウェーハのオリフラ部の長
さより短い間隔をおいて配置されていると、２つの光電
検出器が同時にウェーハのオリフラ部を検出することが
可能となる。なお、この範囲内であれば、オリフラ方向
をより正確に定めるためには、２つの光電検出器の間隔
はできるだけ広いことが望ましい。

【００１２】また、光電検出器がウェーハの円弧部周辺
より内側の所定の位置を上下に挟んで設置されているレ
ーザ発光部とレーザ受光部とから構成されているため、
ウェーハが回転している際、ウェーハの円弧部において
はレーザ発光部からのレーザ光はウェーハによって遮光
され、ウェーハのオリフラ部においてはレーザ発光部か
らのレーザ光がレーザ受光部によって検知される。こう
して光電検出器によりウェーハのオリフラ部の検出が可
能となる。

【００１３】なお、光電検出器の構成としては、上記の
場合のほか、レーザ発光部とレーザ受光部とがウェーハ
に対して同一側に設置されてもよい。この場合は、ウェ
ーハの円弧部においてはレーザ発光部からのレーザ光の
ウェーハによる反射光をレーザ受光部によって検知し、
ウェーハのオリフラ部においてはレーザ発光部からのレ
ーザ光のウェーハによる反射光はレーザ受光部によって
検知されないことにより、ウェーハのオリフラ部を検出
することになる。

【００１４】また、請求項３に係る縮小投影露光装置
は、レチクルローダにより搬送されてきたレチクルを保
持するレチクルホルダと、このレチクルホルダ上に設置
されたガイドとを有し、レチクルローダにより搬送され
てきたレチクルをガイドに沿ってレチクルホルダ上にセ
ットすることにより、レチクルのアライメントを行うこ
とを特徴とする。このように請求項３に係る縮小投影露
光装置においては、レチクルホルダ上に設置されたガイ
ドに沿ってレチクルホルダ上にレチクルをセットするた
め、ガイドに沿ったセッティング自体がレチクルのアラ
イメントとなり、搬送されてきたレチクル毎にアライメ
ント値の異なるレチクル・アライメントを実施する必要
がなくなる。

【００１５】上記縮小投影露光装置において、ガイド
は、レチクルの大きさ及び形状に合わせてレチクルホル
ダ上の四辺に設置されているのが好ましい。このよう
に、ガイドが、レチクルの大きさ及び形状に合わせてレ
チクルホルダ上の四辺に設置されていると、ガイドに沿
ってセットされたレチクルは、その上下、左右方向のみ
ならず、その回転方向のずれを補正する必要がなくな
る。また、上記縮小投影露光装置において、ガイドのレ
チクルに接する側面は傾斜していることが好ましい。こ
のように、ガイドのレチクルに接する側面が傾斜してい
ると、レチクル周辺部を傷つけることなく、スムーズに
レチクルをガイドに沿ってレチクルホルダ上にセットす
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態に係る
縮小投影露光装置におけるウェーハ・プレアライメント
を、図１及び図２を用いて説明する。ここで、図１
（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ第１の実施の形態に係るウ
ェーハ・プレアライメントを説明するための平面図、図
２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ′線断面図及
びＢ−Ｂ′線断面図である。

【００１７】図１（ａ）に示すように、円板状のウェー
ハ１０には結晶軸の方向を示すためのオリフラ部１２が
設けられている。そしてこのウェーハ１０は、図中の矢
印で示すように、ウェーハローダ（図示せず）によって
ウェーハチャック１４及び２つの光電検出器１６、１８
が設置されているプレアライメント部に搬送されてく
る。ここで、２つの光電検出器１６、１８は、ウェーハ
１０のオリフラ部１４の長さより僅かに短い間隔をおい
て配置されている。また、プレアライメント部に搬送さ
れてくるときのウェーハ１０のオリフラ部１４は、ラン
ダムな方向を向いている。

【００１８】次いで、図１（ｂ）に示すように、プレア
ライメント部に搬送されてきたウェーハ１０をウェーハ
チャック１２上に吸着保持する。そしてウェーハチャッ
ク１２を、例えば図中に矢印で示すように回転させるこ
とにより、その上に吸着保持したウェーハ１０の回転補
正を行う。そしてこのウェーハ１０の回転に伴い、先ず
２つの光電検出器１６、１８のいずれか一方が、例えば
光電検出器１６が、ウェーハ１０のオリフラ部１４を検
出する。

【００１９】即ち、図２（ａ）に示すように、光電検出
器１６はウェーハ１０の円弧部周辺より少し内側の所定
の位置を上下に挟んで設置されているレーザ発光部１６
ａとレーザ受光部１６ｂとから構成されているため、ウ
ェーハ１０の回転によってウェーハ１０のオリフラ部１
４が光電検出器１６の設置位置にくると、レーザ発光部
１６ａから出射された例えば０．５ｍｍφのレーザ光１
９がレーザ受光部１６ｂに入射する。そしてこのレーザ
受光部１６ｂから所定の信号が信号処理部（図示せず）
に送られ、この信号処理部は２つの光電検出器１６、１
８のいずれか一方がウェーハ１０のオリフラ部１４を検
出したことを確認する。

【００２０】他方、図２（ｂ）に示すように、光電検出
器１８も、光電検出器１６と全く同様にウェーハ１０の
円弧部周辺より少し内側の所定の位置を上下に挟んで設
置されているレーザ発光部１８ａとレーザ受光部１８ｂ
とから構成されているが、ウェーハ１０のオリフラ部１
４ではなくその円弧部が光電検出器１８の設置位置にき
ているため、レーザ発光部１８ａから出射されたレーザ
光１９はウェーハ１０によって遮光され、レーザ光１９
がレーザ受光部１６ｂに入射することはない。従って、
このレーザ受光部１６ｂからは所定の信号が信号処理部
に送られないため、信号処理部は２つの光電検出器１
６、１８のいずれか一方はウェーハ１０のオリフラ部１
４を検出していないことを確認する。

【００２１】このように２つの光電検出器１６、１８の
いずれか一方しかウェーハ１０のオリフラ部１４を検出
していない場合には、ウェーハ１０を吸着保持したウェ
ーハチャック１２の回転を停止しない。

【００２２】次いで、図１（ｃ）に示すように、ウェー
ハ１０の回転が更に進むと、２つの光電検出器１６、１
８の両方がウェーハ１０のオリフラ部１４を同時に検出
することになる。この場合は、図２（ａ）に示す場合と
同様にして、光電検出器１６のレーザ発光部１６ａから
出射された０．５ｍｍφのレーザ光１９がレーザ受光部
１６ｂに入射する。また、同時に、光電検出器１８のレ
ーザ発光部１８ａから出射された０．５ｍｍφのレーザ
光１９もレーザ受光部１８ｂに入射する。

【００２３】従って、これらのレーザ受光部１６ｂ、１
８ｂから送られてきた所定の信号により、信号処理部は
２つの光電検出器１６、１８の両方がウェーハ１０のオ
リフラ部１４を検出したことを確認し、ウェーハ１０を
吸着保持したウェーハチャック１２の回転を停止する。
このようにして２つの光電検出器１６、１８によるウェ
ーハ１０のオリフラ部１４の同時検出により、ウェーハ
１０の回転補正が完了する。

【００２４】このように本実施の形態に係る縮小投影露
光装置においては、プレアライメント部に２つの光電検
出器１６、１８を設置し、これら２つの光電検出器１
６、１８によりウェーハ１０のオリフラ部１４の同時検
出することにより、ウェーハ１０のオリフラ方向を所定
の方向に正確に合わせてウェーハの位置合わせを行うこ
とができるため、ウェーハ１０の回転方向のずれを生じ
ることなく、より正確にウェーハ・プレアライメントを
行うことが可能になる。

【００２５】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態に係る縮小投影露光装置におけるレチクル・アラ
イメントを、図３乃至図６を用いて説明する。ここで、
図３は第２の実施の形態に係るレチクル・アライメント
に使用するレチクルを示す平面図、図４は図３のレチク
ルをセットするレチクルホルダを示す平面図、図５は図
３のレチクルを図４のレチクルホルダにセットした様子
を示す平面図、図６は図５のＣ−Ｃ′線断面図である。

【００２６】図３に示すように、レチクル２０は正方形
をなしており、所定の設計パターンが５倍乃至１０倍の
寸法で描画されている。また、図４に示すように、レチ
クルホルダ２２は、図３に示すレチクル２０をセットし
て、縮小投影光学系に対して所定の位置に保持するよう
になっている。そして本実施の形態においては、レチク
ルホルダ２２上の四辺にそれぞれガイド２４ａ、２４
ｂ、２４ｃ、２４ｄが設置されている点に特徴がある。
また、これらの４つのガイド２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、
２４ｄはレチクル２０の大きさ及び形状に合わせて互い
に直交する方向に配置されており、レチクルホルダ２２
上にセットされたレチクル２０の四辺にそれぞれ密接す
るようになっている。

【００２７】また、図５及び図６に示すように、レチク
ル２０は、レチクルローダ（図示せず）によりレチクル
ホルダ２２上方に搬送され、４つのガイド２４ａ、２４
ｂ、２４ｃ、２４ｄに沿ってレチクルホルダ２２上にセ
ットされる。このとき、ガイド２４ａ、２４ｂ、２４
ｃ、２４ｄのレチクル２０に接する側面が滑らかに傾斜
しているため、レチクル２０周辺部を傷つけることな
く、スムーズにガイド２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ
に沿ってレチクルホルダ２２上にセットすることができ
る。

【００２８】また、レチクルホルダ２２上にセットした
後は、４つのガイド２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが
レチクル２０の四辺にそれぞれ密接してレチクル２０の
位置を固定しているため、即ち４つのガイド２４ａ、２
４ｂ、２４ｃ、２４ｄに沿ったレチクルホルダ２２上へ
のセッティング自体がレチクル２０のアライメントとな
るため、改めてレチクル２０の上下・左右方向及び回転
方向のずれを補正する必要がなくなる。

【００２９】このように本実施の形態に係る縮小投影露
光装置においては、レチクルホルダ２２上の四辺にレチ
クル２０の大きさ及び形状に合わせてガイド２４ａ、２
４ｂ、２４ｃ、２４ｄがそれぞれ設置されていることに
より、これらのガイド２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ
に沿ってレチクル２０をレチクルホルダ２２上にセット
することが直ちにレチクル２０のアライメントとなるた
め、レチクル２０の上下・左右方向及び回転方向のずれ
を補正することなく、正確なレチクル・アライメントを
行うことが可能になる。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る縮小投影露光装置によれば、２つの光電検出器が同時
にウェーハのオリフラ部を検出した時点でウェーハの位
置合わせを行うことにより、ウェーハの回転方向のずれ
を生じることなく、より正確なウェーハ・プレアライメ
ントを行うことが可能になるため、縮小投影露光装置に
おけるアライメント精度を向上させることができる。ま
た、２つの光電検出器がウェーハのオリフラ部の長さよ
り短い間隔をおいて配置され、その光電検出器がウェー
ハの円弧部周辺より内側の所定の位置を上下に挟んで設
置されているレーザ発光部とレーザ受光部とから構成さ
れていることにより、回転しているウェーハの円弧部に
おいてはレーザ発光部からのレーザ光はウェーハによっ
て遮光され、ウェーハのオリフラ部においてはレーザ発
光部からのレーザ光がレーザ受光部によって検知される
ため、２つの光電検出器が同時にウェーハのオリフラ部
を検出することが可能となる。また、本発明に係る縮小
投影露光装置によれば、レチクルホルダ上にガイドが設
置されていることにより、このガイドに沿ってレチクル
ホルダ上にレチクルをセットすること自体がレチクルの
アライメントとなるため、搬送されてきたレチクル毎に
アライメント値の異なるレチクル・アライメントを実施
する必要はなくなり、正確なレチクル・アライメントを
行うことが可能になると共に、縮小投影露光装置におけ
るアライメントのスループットを向上させることができ
る。また、ガイドがレチクルの大きさ及び形状に合わせ
てレチクルホルダ上の四辺に設置されていることによ
り、ガイドに沿ってセットされたレチクルは、その上下
・左右方向及び回転方向のずれを補正する必要がなくな
る。また、ガイドのレチクルに接する側面が傾斜してい
ることにより、レチクル周辺部を傷つけることなく、ス
ムーズにレチクルをガイドに沿ってレチクルホルダ上に
セットすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ第１の実施の
形態に係るウェーハ・プレアライメントを説明するため
の平面図である。

【図２】図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ′
線断面図及びＢ−Ｂ′線断面図である。

【図３】図３は第２の実施の形態に係るレチクル・アラ
イメントに使用するレチクルを示す平面図である。

【図４】図４は図３のレチクルをセットするレチクルホ
ルダを示す平面図である。

【図５】図５は図３のレチクルを図４のレチクルホルダ
にセットした様子を示す平面図である。

【図６】図６は図５のＣ−Ｃ′線断面図である。

【符号の説明】

１０……ウェーハ、１２……オリフラ部、１４……ウェ
ーハチャック、１６、１８……光電検出器、１６ａ、１
８ａ……レーザ発光部、１６ｂ、１８ｂ……レーザ受光
部、１９……レーザ光、２０……レチクル、２２……レ
チクルホルダ、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ……ガ
イド。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハローダにより搬送されてきたウ
   ェーハを吸着保持する回転可能なウェーハチャックと、 前記ウェーハのオリエンテーションフラット部を検出す
   るための２つの光電検出器と、を有し、 前記ウェーハチャックにより吸着保持されている前記ウ
   ェーハを回転させ、前記２つの光電検出器が同時に前記
   ウェーハのオリエンテーションフラット部を検出した時
   点で前記ウェーハの回転を停止することにより、前記ウ
   ェーハのプレアライメントを行うことを特徴とする縮小
   投影露光装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の縮小投影露光装置におい
   て、 前記２つの光電検出器が、前記ウェーハのオリエンテー
   ションフラット部の長さより短い間隔をおいて配置さ
   れ、 前記光電検出器が、前記ウェーハの円弧部周辺より内側
   の所定の位置を上下に挟んで設置されているレーザ発光
   部とレーザ受光部とから構成されていることを特徴とす
   る縮小投影露光装置。
3. 【請求項３】 レチクルローダにより搬送されてきたレ
   チクルを保持するレチクルホルダと、 前記レチクルホルダ上に設置されたガイドと、を有し、 前記レチクルローダにより搬送されてきた前記レチクル
   を前記ガイドに沿って前記レチクルホルダ上にセットす
   ることにより、前記レチクルのアライメントを行うこと
   を特徴とする縮小投影露光装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の縮小投影露光装置におい
   て、 前記ガイドが、前記レチクルの大きさ及び形状に合わせ
   て前記レチクルホルダ上の四辺に設置されていることを
   特徴とする縮小投影露光装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の縮小投影露光装
   置において、 前記ガイドの前記レチクルに接する側面が傾斜している
   ことを特徴とする縮小投影露光装置。