JPH1187237A

JPH1187237A - アライメント装置

Info

Publication number: JPH1187237A
Application number: JP9261156A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takane; 栄二高根
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ハロゲンランプ等の光源を簡易に交換できる
アライメント装置を提供すること。【解決手段】使用時間管理部９１は、現在使用中のハ
ロゲンランプの通電時間を計測し記憶しておくことによ
り、使用中のハロゲンランプの累積使用時間を管理す
る。使用時間表示部９２は、使用中のハロゲンランプの
累積使用時間を作業者が分かるように表示する。交換必
要性判断部９５は、使用中のハロゲンランプの累積使用
時間と、光量センサ４１６からの光量検出出力とに基づ
いて、使用中のハロゲンランプが必要性能を維持してい
るかどうかの判断を行い、使用中のハロゲンランプの変
更が必要と判断した場合に、ランプホルダ４１１を回転
させて使用中のハロゲンランプを使用状態にない他のも
のと交換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光基板にマスク
のパターンを転写する露光装置の位置決め用のアライメ
ント装置に関し、さらに詳しくは、ハロゲンランプその
他の光源部品の交換機構を備えるアライメント装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】露光装置では、マスクと呼ばれる原画に
描かれた回路パターンを投影レンズを用いて半導体ウェ
ハのレジスト層に焼付け、それを現像することで所望の
回路のレジストパターンを形成している。

【０００３】この際、ウェハ上に既に形成された回路パ
ターンとこれから露光すべき回路パターンの光像とを正
確に重ね合わせる必要がある。

【０００４】このような重ね合わせに必要な装置をアラ
イメント装置と呼んでおり、アライメント装置は、ウェ
ハ上に予め形成されたアライメント用のマークを光学的
に検出してマークのプロフィールに応じた光電信号を得
るアライメント光学系と、この光電信号を適当なアルゴ
リズムで電気的に処理してアライメントマークの本来の
位置に対するずれ量を求める信号処理系と、求めたずれ
量に応じてウェハ又はマスクの位置を精密に位置補正す
る位置決め機構とを備える。

【０００５】このうちアライメント光学系と信号処理系
とからなるアライメントセンサには、投影レンズを介し
てアライメントマークを検出するオン・アクシス方式の
ものと、投影レンズから一定距離だけ離して別設した顕
微鏡対物レンズを介してウェハ上のアライメントマーク
を検出するオフ・アクシス方式のものがある。

【０００６】後者のオフ・アクシス方式のアライメント
センサとして、例えばＦＩＡ（フィールド・イメージ・
アライメント）と呼ばれるものがある。このようなアラ
イメントセンサでは、マーク照明光としてブロードな波
長分布を有する光を用い、この光で照明したアライメン
トマークを画像処理してアライメントマークの位置を計
測する。そして、計測したアライメントマークの位置を
マスクに描かれた回路パターンの位置との差に対応する
ベースライン量だけ補正することにより、マスクに描か
れた回路パターンをウェハ上の所望の位置に投影するこ
とができる。

【０００７】上記のアライメント装置では、ブロードな
波長分布を有する光を発生する光源としてハロゲンラン
プを用いているが、ハロゲンランプには一定の寿命（一
般に２０００時間前後）があるため、これを適当なタイ
ミングで交換する必要がある。この場合、作業者がアラ
イメント装置の動作状態をチェックして、ハロゲンラン
プの交換の必要性の有無を判断していた。そして、ハロ
ゲンランプの交換に際しては、露光装置の動作を一時的
に停止させ、手作業で使用済みのハロゲンランプを未使
用のものと交換していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アライメント
装置の動作状態をチェックしたり、ハロゲンランプを交
換する作業は繁雑である。

【０００９】また、通常この種の露光装置は量産工場に
おいては２４時間連続稼動で使用されており、アライメ
ント装置のメンテナンスやトラブル等のために露光装置
が停止することは望ましくなく、停止の時間は短ければ
短いほど稼働率が上がって望ましい。

【００１０】そこで、この発明は、ハロゲンランプ等の
光源を簡易に交換できるアライメント装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】また、この発明は、露光装置の動作を停止
することなく光源を交換することができるアライメント
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、感光基板にマスクのパターンを転写す
る際にアライメントマークを観察するアライメント装置
において、前記アライメントマークを照明する第１及び
第２光源部品（２０ａ〜２０ｄ）を設けるとともに、前
記第１又は第２光源部品（２０ａ〜２０ｄ）を照明可能
状態と照明不可能状態とに交換可能に設置する設置装置
（４１１）と、照明可能状態に設置された前記第１又は
第２光源部品（２０ａ）の使用時間を計測する計時装置
（９１）と、照明可能状態に設置された前記第１又は第
２光源部品（２０ａ）が所定の性能を保持しているが否
かをモニタするモニタ装置（４１６）と、前記計時装置
及び前記モニタ装置からの情報に基づいて、照明可能状
態に設置された前記第１又は第２光源部品（２０ａ）の
交換の必要性を判断する判断装置（９５）と、前記判断
装置の判断結果に基づいて前記設置装置（４１１）を制
御して、照明可能状態に設置された前記第１又は第２光
源部品（２０ａ）を前記第２又は第１光源部品（２０ｂ
〜２０ｄ）と交換させる制御装置（９７）とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１３】また、好ましい態様では、前記制御装置
（９７）が、前記感光基板に前記マスクのパターンを転
写する露光動作を停止することなく前記光源部品（２０
ａ）を交換する（ステップＳ３１、Ｓ３３）ことを特徴
とする。

【００１４】また、好ましい態様では、前記アライメン
ト装置が、前記感光基板に前記マスクのパターンを転写
する投影レンズ（ＰＬ）に対し、前記光源部品からの照
明光を通さないオフ・アクシス系であり、前記制御装置
（９７）が、前記アライメント装置がキヤリブレーショ
ン中（ステップＳ２２）又は特定のアライメントマーク
の検出中（ステップＳ２３）のいずれがである場合を回
避して、前記光源部品を交換することを特徴とする。

【００１５】また、好ましい態様では、前記制御装置が
前記光源部品を交換した場合（ステップＳ３１）、前記
アライメント装置のキャリブレーションをやり直す（ス
テップＳ２２）ことを特徴とする。

【００１６】また、好ましい態様では、前記アライメン
ト装置による特定のアライメントマークの検出（ステッ
プＳ２３）直後に前記制御装置が前記光源部品を交換し
た場合（ステップＳ３３）、前記アライメント装置によ
る前記特定のアライメントマークの検出をやり直す（ス
テップＳ２３）ことを特徴とする。

【００１７】また、好ましい態様では、前記設置装置に
取り付けられた前記光源部品のうち照明不可能状態の前
記第１又は第２光源部品（２０ｂ〜２０ｄ）が、前記感
光基板に前記マスクのパターンを転写する露光動作を停
止することなく、未便用の第３の光源部品と取り替え可
能であることを特徴とする。

【００１８】また、好ましい態様では、前記アライメン
ト装置が、アライメントマークを画像情報として検出す
る光学センサ（３４）を含み、前記光源部品は、前記ア
ライメントマークを照明する広波長帯域の光源ランプ
（２０）を含むことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態〕図１は、第１実施形態のアライメント
装置を組み込んだ露光装置の全体構造を説明する図であ
る。露光用の照明光ＩＬは、コンデンサレンズＣＬを介
して、マスクと総称されるレチクルＲに設けたパターン
領域ＰＡを均一な照度分布で照射する。パターン領域Ｐ
Ａを通った照明光ＩＬは、投影レンズＰＬに入射し、感
光基板であるウェハＷに達する。ここで、投影レンズＰ
Ｌに関し、照明光ＩＬの波長のもとでレチクルＲとウェ
ハＷとは互いに共役になっている。なお、照明光ＩＬは
ケーラー照明であり、投影レンズＰＬの瞳ＥＰ内の中心
に光源像が結像されている。

【００２０】レチクルＲは、２次元に微動可能なレチク
ルステージＲＳに保持されている。このレチクルＲは、
その周辺に形成されたレチクルアライメントマークがミ
ラー１６、対物レンズ１７、マーク検出系１８からなる
レチクルアライメント系で検出されることによって、投
影レンズＰＬの光軸ＡＸに関して位置決めされる。

【００２１】ウェハＷは、駆動系１３によって２次元移
動するウェハステージＳＴ上に載置されている。このウ
ェハステージＳＴの座標値は干渉計１２によって逐次計
測される。ステージコントローラ１４は、干渉計１２か
らの座標計算値等に基づいて駆動系１３を制御してウェ
ハステージＳＴの移動や位置決めを制御する。ウェハス
テージＳＴ上には、後述するベースライン計測等で使用
する基準マークＦＭが設けられている。

【００２２】図１に示す露光装置は、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏ
ｕｇｈＴｈｅＬｅｎｓ）方式の第１アライメント光
学系５０と、オフ・アクシス方式の第２アライメント光
学系６０を備え、検出精度、検出スピード等の条件状況
に応じてこれらを適宜使い分けている（ＴＴＬ方式のア
ライメント光学系や、オフ・アクシス方式のアライメン
ト光学系の詳細な原理については、特開平２−５４１０
３号公報等参照）。

【００２３】まず、第１アライメント光学系５０につい
て説明する。レーザ光源１から出力されるビームＬＢ
は、レジストが感光性を有しないＨｅ−Ｎｅレーザ等の
赤色光である。このビームＬＢは、シリンドリカルレン
ズ等を含むビーム整形光学系２を通り、ミラー３ａ、レ
ンズ系４、ミラー３ｂ及びビームスプリッタ５を介して
対物レンズ６に入射する。対物レンズ６から出射したビ
ームＬＢは、レチクルＲ下方に４５゜に斜設されたミラ
ー７で反射され、投影レンズＰＬの視野周辺に光軸ＡＸ
と平行に入射する。投影レンズＰＬに入射したビームＬ
Ｂは投影レンズＰＬの瞳ＥＰの中心を通ってウェハＷを
垂直に照射する。なお、投影レンズＰＬは、対物レンズ
６によって集光されたスリット状のスポット光ＳＰ０を
ウェハＷ上にスポット光ＳＰとして再結像する。

【００２４】スポット光ＳＰによってウェハＷ上のアラ
イメントマークを検出するには、ウェハステージＳＴを
スポット光ＳＰに対して水平移動させる。スポット光Ｓ
ＰがウェハＷ上のショット領域周辺に形成された周期パ
ターンのアライメントマークを相対走査すると、アライ
メントマークからは正反射光、散乱光、回折光等が生
じ、アライメントマークとスポット光ＳＰの相対位置に
よって光量が変化していく。このような光情報は、ビー
ムＬＢの送光路に沿って逆進し、投影レンズＰＬ、ミラ
ー７、及び対物レンズ６を通り、ビームスプリッタ５で
反射されて、受光素子８に達する。受光素子８の受光面
は、投影レンズＰＬの瞳ＥＰとほぼ共役な面ＥＰ’に配
置され、アライメントマークからの散乱光や回折光のみ
を受光し、その強度に応じた信号を出力する。

【００２５】この受光素子８からの光電信号は、干渉計
１２からの位置計測信号ＰＤＳとともにＬＳＡ（レーザ
・ステップ・アライメント）演算ユニット９に入力す
る。ＬＳＡ演算ユニット９は、スポット光ＳＰに対して
受光素子８からの光電信号波形を位置計測信号ＰＤＳに
基づいてサンプリングして記憶し、その波形を解析する
ことによってアライメントマークの中心がスポット光Ｓ
Ｐの中心と一致したときのウェハステージＳＴの座標位
置として、マーク位置情報ＡＰ１を出力する。

【００２６】次に、第２アライメント光学系６０につい
て説明する。光源装置４０に内蔵されたハロゲンランプ
２０から発生した光は、同様に光源装置４０に内蔵され
たコンデンサレンズ２１によってオプティカルファイバ
２２の一端面に集光される。ファイバ２２を通った光
は、レジスト層の感光波長（短波長）域と赤外波長域と
をカットするフィルタ２３を通り、レンズ系２４を介し
てハーフミラー２５に達する。ここで反射された照明光
は、ミラー２６でほぼ水平に反射された後、対物レンズ
に入射し、さらに投影レンズＰＬの鏡筒下部の周辺にこ
の投影レンズＰＬの視野を遮らないように固定されたプ
リズムミラー２８で反射されてウェハＷを垂直に照射す
る。なお、対物レンズ２７は、テレセントリック系と
し、その開口絞り（瞳と同じ）の面２７ａには、ファイ
バ２２の出射端の像が形成され、ケーラー照明が行われ
る。また、対物レンズ２７の光軸はウェハＷ上で垂直に
なるように定められており、アライメントマークの検出
時に光軸の倒れによるマーク位置のずれが生じないよう
になっている。

【００２７】ウェハＷからの反射光は、対物レンズ２
７、及びハーフミラー２５を通り、レンズ系２９によっ
て指標板３０に結像される。この指標板３０は、対物レ
ンズ２７とレンズ系２９とによってウェハＷと共役に配
置され、矩形の透明窓内に直線状の指標マークを有す
る。ウェハＷ状のアライメントマークの像は、指標板３
０の透明窓内に結像される。このアライメントマーク像
と指標マークとは、リレー系３１，３２、ミラー３２を
介してＣＣＤカメラ等の撮像素子３４に結像する。撮像
素子３４からのビデオ信号は、ＦＩＡ演算ユニット３５
に、干渉計１２からの位置計測信号ＰＤＳとともに入力
する。ＦＩＡ演算ユニット３５は、指標板３０に形成さ
れた指標マークに対するアライメントマーク像のずれを
ビデオ信号の波形に基づいて求め、位置計測信号ＰＤＳ
によって表されるウェハステージＳＴの停止位置から、
アライメントマーク像が指標マークの中心に正確に位置
したときのウェハステージＳＴのマーク中心検出位置に
関する情報ＡＰ２を出力する。以上において、フィルタ
２３を通ったウェハＷの照明光は、ウェハＷのアライメ
ントマークを含む局所領域（ショット領域よりも小さ
い）をほぼ均一な照度で照明する。この際、照明光の波
長域は２００ｎｍ程度の幅に定められている。

【００２８】なお、図１では、第１アライメント光学系
５０と第２アライメント光学系６０とがそれぞれ１組し
か示されていないが、紙面と直交する方向に同一構造光
学系がそれぞれ１組ずつ設けられている。

【００２９】主制御系８０は、第１アライメント光学系
５０、第２アライメント光学系６０、ステージコントロ
ーラ１４等を統括制御する。

【００３０】この主制御系８０には、干渉計１２からの
位置情報ＰＤＳが常時入力される。ＬＳＡ演算ユニット
９からのマーク位置情報ＡＰ１とＦＩＡ演算ユニット３
５からのマーク位置情報ＡＰ２も、主制御系８０に入力
され、アライメントデータとして記憶保持される。この
ようにして記憶されたアライメントデータは、統計的な
演算手法（ＥＧＡ；エンハンスメント・グローバル・ア
ライメント）を用いてウェハＷ上の露光すべき設計上の
ショット配列座標値から実際のショット配列座標値を算
出する際に利用される。こうして算出されたショット配
列座標値は、ステージコントローラ１４を介してウェハ
ステージＳＴのステッピング制御（すなわちショット露
光）する際に利用される。

【００３１】主制御系８０には、上述のような機能の
他、ウェハＷ上の露光すべきショット配列座標値（設計
値）を格納するショット・マップ・データ機能、ウェハ
Ｗ上のアライメントすべきショット配列座標値（設計
値）を格納するアライメント・マップ・データ機能、ア
ライメント時やステップ・アンド・リピート方式のショ
ット露光時のウェハステージＳＴの移動を制御するため
シーケンス・コントローラ機能等も備わっている。

【００３２】ランプ制御処理部９０は、主制御系８０と
連携して動作し、後に詳述するように、ハロゲンランプ
２０の状態を管理したり、ハロゲンランプ２０を適当な
タイミングで交換する。

【００３３】なお、ウェハステージＳＴ上に形成された
基準マークＦＭは、第２アライメント光学系６０のキャ
リブレーションに際して必要となるベースライン計測に
利用されるものである。ここで、ベースライン計測と
は、露光光によるレチクルの像の中心位置と、第１アラ
イメント光学系５０のスポット光ＳＰの検出中心又は第
２アライメント光学系６０の検出中心（指標板３０の中
心）とのウェハＷ面内での相対距離（ベースライン量）
を計算するものである。

【００３４】図２は、第２アライメント光学系６０の光
源装置４０の要部を説明する図である。図２（ａ）は、
光源装置４０の要部外観を示し、図２（ｂ）は、その内
部構造を示す図である。

【００３５】動作に使用するハロゲンランプ２０ａは１
つであるのに対し、このハロゲンランプ２０ａを保持す
るランプホルダ４１１は、使用していない３つのハロゲ
ンランプ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄも取り付け得る構造と
なっている。

【００３６】このランプホルダ４１１は、ターレット型
の装置で、ホルダ回転軸４１２を中心として回転するこ
とによって、使用可能状態に設置されたハロゲンランプ
２０ａをその他の使用可能状態以外のハロゲンランプ２
０ｂ、２０ｃ、２０ｄと交換することができるようにな
っている。使用可能状態のハロゲンランプ２０ａは、図
示のようにランプハウス４１３、４１４の中に格納され
る状態になる。

【００３７】ランプハウス４１３、４１４の内壁には、
光量センサ４１６が取り付けられており、使用中のハロ
ゲンランプ２０ａの光量に対応する電気信号を検出す
る。ランプ制御処理部９０は、光量センサ４１６の検出
信号に基づいて使用中のハロゲンランプ２０ａが必要性
能を維持しているかどうかを判断する。

【００３８】なお、ハロゲンランプ２０ａを使用してい
る最中であっても、他の使用可能状態以外のハロゲンラ
ンプ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、ランプハウス４１３、
４１４の外側に出た状態になっている。このため、ハロ
ゲンランプ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうち寿命によって
使用済みのものは、適宜のタイミングで未使用のハロゲ
ンランプと交換することが可能となっている。

【００３９】図３は、使用可能状態のハロゲンランプ
２０ａをハロゲンランプ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうち
使用済みのものと交換する機構を説明する図である。図
３（ａ）は、外観を示し、図３（ｂ）は、内部のようす
を示す図である。

【００４０】ランプハウス４１３、４１４の可動部４１
４は、光軸に沿ってスライド可能となっており、ハロゲ
ンランプの交換時には、図示のようにランプハウスの可
動部１４がスライドして使用可能状態のハロゲンランプ
２０ａを露出させる。次に、ランプホルダ４１１をこれ
に設けた回転軸４１２を中心として９０゜又は１８０゜
回転させることにより、使用可能状態のハロゲンランプ
２０ａを他のハロゲンランプ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと
交換することが可能となる。

【００４１】以上のように、ランプホルダ４１１に取り
つけておけるハロゲンランプを４つにした場合には、実
際に使用するハロゲンランプ２０ａの他、３つのハロゲ
ンランプ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが予備部品となるた
め、使用中以外のハロゲンランプ２０ｂ、２０ｃ、２０
ｄがすべて使用済みになってから、使用済みの部品を一
度に交換すればよくなる。これにより、交換作業自体を
減らすことが可能になる。また、このような消耗品の交
換作業を行うタイミングは、使用中のハロゲンランプ２
０ａが使用不能になったタイミングや、露光装置の処理
シーケンスの合間のタイミングに合わせる必要がなく、
使用済みのハロゲンランプの交換時に露光装置を停止す
る必要もないため、定期的に全露光装置の消耗部品の交
換を行うような運用方法も可能になる。

【００４２】近年、半導体の微細化が進むにつれ、半導
体の製造を行うクリーンルームには、より高いクリーン
度が要求されるようになってきており、できる限り人間
がクリーンルーム内に入らないで済むようにすることが
望ましい状況となっている。前述のようにこの露光装置
ではアライメントセンサ用の光源部品の交換作業の頻度
を減らすことが可能となり、一度の交換作業で全露光装
置の要所の部品交換を済ませることが可能となれば、結
果として人間がクリーンルームに入る頻度を減らすこと
ができる。

【００４３】図４は、ランプ制御処理部１５の構成を説
明するブロック図である。使用時間管理部９１は、現在
使用中のハロゲンランプ２０ａの通電時間を計測し、記
憶しておくことによりハロゲンランプ２０ａの累積使用
時間を管理する。使用時間表示部９２は、ハロゲンラン
プ２０ａの累積使用時間を作業者が分かるように表示す
る。交換必要性判断部９５は、ハロゲンランプ２０ａの
累積使用時間と、光量センサ４１６からの光量検出出力
とに基づいて、ハロゲンランプ２０ａが必要性能を維持
しているかどうかの判断を行い、使用中のハロゲンラン
プ２０ａの変更が必要と判断した場合に、ランプホルダ
４１１を回転させて使用中のハロゲンランプ２０ａを他
のものと交換する。

【００４４】図５は、図１の露光装置のウェハ露光処理
のシーケンスを説明するフローチャートである。

【００４５】ウェハ露光処理は、通常、複数枚のウェハ
Ｗに対して連続的に行われ、各々のウェハＷに対してア
ライメントセンサを用いてウェハＷ上の各アライメント
マークに対して位置計測処理を行った後、ウェハＷ上の
各露光領域に対してショット露光処理を行う。なお、以
下の説明では、オフ・アクシス方式の第２アライメント
光学系６０を用いてアライメントを行う場合のウェハ露
光処理について説明する。

【００４６】まず、ステップＳ２０で、ウェハステージ
ＳＴ上に未露光のウェハＷをセットする。次に、ステッ
プＳ２１で、アライメントセンサのキャリブレーション
が必要か否かを判断する。例えば、最後にキャリブレー
ションを行ってから露光処理したウェハＷの枚数や最後
のキャリブレーションからの経過時間が所定の上限値を
超えた場合は、キャリブレーションが必要と判断され
る。

【００４７】ステップＳ２１でアライメントセンサのキ
ャリブレーションが必要と判断された場合、ステップＳ
２２で、アライメントセンサのキャリブレーションを実
行する。具体的には、露光光によるレチクルの像の中心
位置と第２アライメント光学系６０の検出位置との差に
対応するベースライン量の計測が行われる。

【００４８】次に、ステップＳ３０で、現在使用してい
るハロゲンランプ２０ａを交換する必要があるか否かを
判断する。例えば、現在使用可能状態に設置されている
ハロゲンランプ２０ａの累積使用時間が所定の上限値を
超えた場合は、ハロゲンランプの交換が必要と判断され
る。また、ハロゲンランプ２０ａの光量の減少等の判断
基準により、ハロゲンランプ２０ａが完全に性能を失っ
てはいないものの交換時期であると判断された場合も、
ランプの交換が必要と判断される。さらに、ランプ切れ
等により突然ハロゲンランプ２０ａが性能を失ってしま
った場合も、ランプの交換が必要と判断される。

【００４９】ステップＳ３０でランプ交換が必要と判断
された場合、ステップＳ３１で、現在使用可能状態に設
置されたハロゲンランプ２０ａを他の使用可能状態にな
いハロゲンランプ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうち未使用
のものと交換する。この場合、ステップＳ２２に戻っ
て、アライメントセンサのキャリブレーションを再度実
行することになる。このように、ランプ交換が必要と判
断された直前のキャリブレーション処理を再度実行する
のは、ランプ交換の直前にハロゲンランプ２０ａを用い
て行った処理は、正常な結果が得られていない可能性が
あるためであり、正常でない可能性のある結果を取り直
して、適切な処理を継続することができるようにしたも
のである。

【００５０】ステップＳ３２でランプ交換の必要がない
と判断された場合、ステップＳ２３で、第ｎ番目（ｎ＝
１，２，３…）のアライメントマークの位置計測を行
う。具体的には、第２アライメント光学系６０を用いて
複数のアライメントマークのうち特定の画像を検出し、
このアライメントマークの位置を計測する。

【００５１】次に、ステップＳ３２で、現在使用中のハ
ロゲンランプ２０ａを交換する必要があるか否かを判断
する。その基準は、ステップＳ３０の場合と同様であ
る。そして、ステップＳ３２でランプ交換が必要と判断
された場合、ステップＳ３３で、現在使用可能状態に設
置されたハロゲンランプ２０ａを他の使用可能状態にな
いハロゲンランプ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうち未使用
のものと交換する。この場合も、ステップＳ２３に戻っ
て、直前に行ったアライメントマークの位置計測を再度
実行することになる。

【００５２】ステップＳ３０でランプ交換の必要がない
と判断された場合、直前に位置計測を行ったアライメン
トマークが最終マークであるか否かを判断し、最終マー
クでなければステップＳ２３に戻って次のアライメント
マークの位置計測を行い、最終マークであればステップ
Ｓ２４に進んで、ウェハＷ上の所定位置に第ｍ番目（ｍ
＝１，２，３…）のショット露光を行う。

【００５３】以上のようなショット露光を繰返して、ス
テップＳ３５で、直前に行ったショット露光が最終ショ
ットであると判断された場合、ステップＳ３６に進ん
で、現在露光中のウェハＷが最終ウェハであるか否かを
判断する。最終ウェハでなければ、ステップＳ２０に戻
ってウェハＷを交換し、以上説明した処理を繰返す。最
終ウェハであれば、処理を終了する。

【００５４】なお、ハロゲンランプ２０ａの交換は、露
光装置が停止中或いはショット露光中である場合のよう
に、アライメントセンサが使用されていないタイミング
で通常の動作と並行して実行することも可能である。

【００５５】さらに、使用可能状態にないハロゲンラン
プ２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうち寿命を超えたもの、具
体的にはランプ切れや性能劣化を生じたものを、露光装
置の動作中に未使用のハロゲンランプと取り替えること
もできる。

【００５６】図６は、図５に示す露光処理のシーケンス
の変形例を説明するフローチャートである。このシーケ
ンスは、ハロゲンランプ２０ａを交換することによって
アライメントセンサの位置検出の特性に変化が生じてし
まうような場合に対応したものである。

【００５７】このシーケンスでは、アライメントマーク
の位置計測処理中にステップＳ３２でランプ交換が必要
と判断された場合、ステップＳ３１でランプ交換を行っ
た後、さらにステップＳ２２に戻ってアライメントセン
サのキャリブレーション処理を再度実行する。そして、
ステップＳ２３に示すアライメントマークの位置検出を
第１マークからやり直す。これにより、ランプ交換によ
って生じたセンサの特性変化を補正し、適正な処理を継
続することができる。

【００５８】この場合、露光装置の停止中やショット露
光処理（ステップＳ２４）等の間に通常の動作と平行し
てランプ交換を行った場合にも、次のウェハＷでアライ
メントセンサを使用することから、アライメントセンサ
のキャリブレーションが必要となる。このため、ステッ
プＳ１２１では、アライメントセンサのキャリブレーシ
ョンの必要性の判断基準として、図５のステップＳ２１
の場合の判断基準に加えて、最後にキャリブレーション
を行ってからランプ交換が行われたかどうかという事項
が加わっており、このようなランプ交換が行われている
場合にはキャリブレーションを実行するという判断がな
される。

【００５９】図７は、図２及び図３に示すランプホルダ
４１１の変形例を説明する図である。図示のランプホル
ダ４１１では、ハロゲンランプ２０ａ、２０ｂ、２０
ｃ、２０ｄの近傍に各ハロゲンランプが未使用であるか
使用済みであるかを示す状態インジケータ４１３ａ、４
１３ｂ、４１３ｃ、４１３ｄを付加している。状態イン
ジケータ４１３ａ、４１３ｂ、４１３ｃ、４１３ｄは、
それぞれがランプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの状
態を示している。この場合、ランプ制御処理部９０が各
ハロゲンランプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの状態
も管理し、例えば未使用の場合は青で、使用済みになる
と赤になる等のように状態インジケータを変化させるこ
とによって作業者に各ハロゲンランプの状態を認識させ
ることができ、ランプ交換の作業性を高めることができ
る。

【００６０】〔第２実施形態〕図８は、第２実施形態の
アライメント装置を組み込んだ露光装置の要部を説明す
る図である。この露光装置は、第１実施形態のアライメ
ント装置でＦＩＡ方式とした第２アライメント光学系６
０を、レーザ光をアライメントマークに照射して回折・
散乱光を検出するＬＳＡ方式の第２アライメント光学系
１６０に変更したもので、他の共通部分については重複
説明を省略する。この第２アライメント系はオフ・アク
シス方式の配置となっている。

【００６１】レーザ光源１６１ａからのビームＬＢ２
は、レジストが感光性を有しないＨｅ−Ｎｅレーザ等の
赤色光である。このビームＬＢ２は、ビーム整形光学系
１６２を通り、一対のビームスプリッタ１６５，１６９
を介して対物レンズ１６６に入射する。対物レンズ１６
６から出射したビームＬＢ２は、投影レンズＰＬの鏡筒
下方に４５゜に斜設されたミラー１６７で反射され、投
影レンズＰＬの外側に光軸ＡＸと平行に入射し、ウェハ
Ｗ上にスリット状のスポット光ＳＰを結像する。

【００６２】スポット光ＳＰによってウェハＷ上のアラ
イメントマークを検出するには、ウェハステージＳＴを
スポット光ＳＰに対して水平移動させる。スポット光Ｓ
ＰがウェハＷ上のアライメントマークを相対走査する
と、アライメントマークからは散乱光、回折光等が生
じ、アライメントマークとスポット光ＳＰの相対位置に
よって光量が変化していく。このような光情報は、ビー
ムＬＢ２の送光路に沿って逆進し、ミラー１６７、及び
対物レンズ１６６を通り、ビームスプリッタ１６５で反
射されて、受光素子１６８に達する。受光素子１６８の
受光面はアライメントマークからの散乱光や回折光のみ
を受光する。

【００６３】この受光素子８からの各光電信号は、第１
実施形態で説明した第１アライメント光学系５０の場合
と同様の処理により、アライメントマークの中心がスポ
ット光ＳＰの中心と一致したときのウェハステージＳＴ
の座標位置として、マーク位置情報ＡＰ２を出力する。

【００６４】レーザ光源１６１ａから出力されるビーム
ＬＢ２の強度は、ビームスプリッタ１６９で反射され
て、光量センサ４１６’で監視されている。光量センサ
４１６’の出力がレーザ光源１６１ａの性能劣化等の消
耗を検出した場合、或いはレーザ光源１６１ａの使用時
間が上限値に達した場合は、使用中のレーザ光源１６１
ａの交換が必要と判断される。このように光源の交換が
必要とされた場合、ランプホルダ４１１を回転させて使
用中のレーザ光源１６１ａを他のレーザ光源１６１ｂ、
１６１ｃ、１６１ｄと交換する。

【００６５】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たがこの発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、第１実施形態のアライメント露光装置で
は、第２アライメント光学系６０として、ＦＩＡ方式の
ものを用いているが、ウェハＷ上に形成された回折格子
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
せてその位相からアライメントマークの位置情報を検出
するＬＩＡ（レーザ・インタフェロメトリック・アライ
メント）方式（特開昭６１−２１５９０５号公報参照）
のものとしてよい。なお、以上の説明では、オフ・アク
シス方式の第２アライメント光学系としてＦＩＡ方式、
ＬＩＳ方式、及びＬＩＡ方式のものを用いているが、こ
れらは、アライメント処理に要求される検出精度、検出
スピード等の種々のアライメント特性に応じて適宜使い
分けられる。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のアライメント装置によれば、制御装置が判断装置の判
断結果に基づいて設置装置を制御して照明可能状態に設
置された第１又は第２光源部品を第２又は第１光源部品
と交換させるので、光源部品の交換の作業性が高まる。
また、人が交換作業を行う場合に比較して露光装置の停
止時間を短く抑えることも可能になる。

【００６７】また、好ましい態様によれば、光源部品の
交換に際して露光装置の動作が停止しないので、露光装
置の稼働効率が高まる。つまり、アライメント装置の光
源部品は露光装置の露光処理シーケンスの中の一部分で
のみ使用されるものであり、このような光源部品の場
合、シーケンス中でその光源部品が使用されていない時
間内に収まるように光源部品を交換することとすれば、
露光装置を停止することなく光源部品を交換することが
可能である。

【００６８】また、好ましい態様によれば、制御装置が
アライメント装置がキャリブレーション中又は特定のア
ライメントマークの検出中のいずれかである場合を回避
して光源部品を交換するので、光源部品を使用していな
い間に光源部品を自動的に交換することができる。

【００６９】また、好ましい態様によれば、光源部品の
交換後にアライメント装置のキャリブレーションをやり
直すので、光源部品の交換によってアライメント装置の
特性が変わった場合にも、キャリブレーションの精度を
維持することができる。

【００７０】また、好ましい態様によれば、特定のアラ
イメントマークの検出直後に制御装置が光源部品を交換
した場合、特定のアライメントマークの検出をやり直す
ので、光源部品の交換によってアライメント装置の特性
が変わった場合にも、位置検出の精度を維持することが
できる。

【００７１】また、好ましい態様によれば、照明不可能
状態の第１又は第２光源部品が露光動作を停止すること
なく未使用の第３の光源部品と取り替え可能であるの
で、アライメント装置が連続して動作する時間をより長
くすることができる。

【００７２】また、好ましい態様によれば、アライメン
ト装置がアライメントマークを画像情報として検出する
光学センサを含み、光源部品がアライメントマークを照
明する広波長帯域の光源ランプを含むので、画像処理に
よって位置検出を行うタイプのアライメント装置の光源
ランプの交換が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の露光装置の全体構造を示した図
である。

【図２】図１の露光装置の要部を説明する図である。

【図３】図２に示す部分の動作を説明する図である。

【図４】図３のランプ制御処理部の構成を説明するブロ
ック図である。

【図５】図１の露光装置の露光動作を説明するフローチ
ャートである。

【図６】図５のフローチャートを変形したフローチャー
トである。

【図７】図２及び図３に示すランプホルダに状態インジ
ケータを付加した変形例を説明する図である。

【符号の説明】

投影レンズＰＬレチクルＲウェハＷ第１アライメント光学系５０第２アライメント光学系６０ＬＳＡ演算ユニット９ＦＩＡ演算ユニット３５８０主制御系９０ランプ制御処理装置９１使用時間管理部９２使用時間表示部９３部品交換警告表示部９５効果必要性判断部９７ランプホルダ制御部４１１ランプホルダ４１３ランプハウス４１４ランプハウス（可動部）４１６光量センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光基板にマスクのパターンを転写する
際にアライメントマークを観察するアライメント装置に
おいて、前記アライメントマークを照明する第１及び第２光源部
品を設けるとともに、前記第１又は第２光源部品を照明
可能状態と照明不可能状態とに交換可能に設置する設置
装置と、照明可能状態に設置された前記第１又は第２光源部品の
使用時間を計測する計時装置と、照明可能状態に設置された前記第１又は第２光源部品が
所定の性能を保持しているが否かをモニタするモニタ装
置と、前記計時装置及び前記モニタ装置からの情報に基づい
て、照明可能状態に設置された前記第１又は第２光源部
品の交換の必要性を判断する判断装置と、前記判断装置の判断結果に基づいて前記設置装置を制御
して、照明可能状態に設置された前記第１又は第２光源
部品を前記第２又は第１光源部品と交換させる制御装置
とを備えることを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】前記制御装置は、前記感光基板に前記マ
スクのパターンを転写する露光動作を停止することなく
前記光源部品を交換することを特徴とする請求項１記載
のアライメント装置。
【請求項３】前記アライメント装置は、前記感光基板
に前記マスクのパターンを転写する投影レンズに対し、
前記光源部品からの照明光を通さないオフ・アクシス系
であり、前記制御装置は、前記アライメント装置がキヤ
リブレーション中又は特定のアライメントマークの検出
中のいずれがである場合を回避して、前記光源部品を交
換することを特徴とする請求項２記載のアライメント装
置。
【請求項４】前記制御装置が前記光源部品を交換した
場合、前記アライメント装置のキャリブレーションをや
り直すことを特徴とする請求項３記載のアライメント装
置。
【請求項５】前記アライメント装置による特定のアラ
イメントマークの検出直後に前記制御装置が前記光源部
品を交換した場合、前記アライメント装置による前記特
定のアライメントマークの検出をやり直すことを特徴と
する請求項３記載のアライメント装置。
【請求項６】前記設置装置に取り付けられた前記光源
部品のうち照明不可能状態の前記第１又は第２光源部品
は、前記感光基板に前記マスクのパターンを転写する露
光動作を停止することなく、未便用の第３の光源部品と
取り替え可能であることを特徴とする請求項１記載のア
ライメント装置。
【請求項７】前記アライメント装置は、アライメント
マークを画像情報として検出する光学センサを含み、前
記光源部品は、前記アライメントマークを照明する広波
長帯域の光源ランプを含むことを特徴とする請求項１記
載のアライメント装置。