JPS636841A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体素子、又はワーキングマスク等を製造す
るフォトリソグラフィー工程で使われる露光装置に関す
る。

（従来の技術） この種の露光装置として、レチクル（マスクと同義）上
のパターンを投影光学系（レンズ、ミラー）′に介して
半導体ウニ’・等に所定の倍率で投影する投影型と、マ
スクとウニ・・を近接（又は密着）させるグロキシミテ
ィ（コンタクト）型とが知られている。

いずれの装置においても、露光動作の前にはマスフ又は
レチクルとウェハ上の露光すべき領域とを位置合わせ（
アライメント）する必要がある。

このアライメントは通常マスク（又はレチクル）上に形
成されたマークパターンと、ウェハ上に予め形成された
マークパターンとをアライメント顕微鏡等を用いて同時
に観察して、両マークが所望の位置関係になるようにマ
スク（又はレチクル）とウェハとを相対的に移動するこ
とによって行なわれる。また他の７ライメントシーケン
スとして、レチクルは装置の固定位置に設けられた顕微
鏡に対してアライメントし、ウェハも装置の固定位置に
設けられたウェハ観察用の顕微鏡に対してアライメント
することにより、間接的にレチクルとウェハとをアライ
メントする方式もある。

いずれの方式の場合も、マスク（又はレチクル）上のマ
ークを観察するアライメント光学系は、マスク（又はレ
チクル）自体のカラスの淳みを介して下面（ウェハと対
向する面）に形成されたマークを観察することになる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、通常この種の７ライメント光学系はマーク観
察時の拡大倍率が高く、焦点深度が浅い。

このためマスク（又はレチクル］のガラス厚が変化する
と、結像光路の長さが実質的に変化したことになり、マ
ークの観察像がボケるといった不都合が生じる。

この不都合を解消する方法として、アライメント光学系
内の一部のレンズを光軸方向に移動させる合焦機構を設
けることも考えられる。しかしながら、マスク（又はレ
チクル）の厚みは、−定の規格のもとに２倍以上異なる
ものが存在し、このようなマスク（又はレチクル）の全
てに合焦を行なりようにすると、アライメント光学系の
構造が複雑になるといった欠点がある。

（問題点を解決する為の手段） 本発明は、マスク保持手段、ステージ、アライメント光
学系、透明板保持手段及び搬送手段を設け、マスクの厚
みｔ、との和により決まる光路長がほぼ一定となるよう
に定められた厚みｔ！の透明板をマスクと７ライメント
光学系との間に着脱可能に配置する。

これにより、マスクのパターン面からアライメント光学
系までの光路長は設計止定められた値に設定される。そ
して透明板とマスクとは共通の搬送手段を介して夫々の
保持手段に搬送される。

（作用） 上記構成に２いて、マスクの厚みｔｌのいくつかの変化
に対応して、異なる厚みｔ、の透明板を複数枚用意して
おき、使用するマスクの厚みｔ、に応じて透明板を選び
、これを搬送手段により自動搬渚する。このようにする
と、アライメント光学系はマスクの厚さが変わってもパ
ターンを常に合焦状、態で検知することができる。

さらに透明板をマスクとほぼ同等の形状としておけば、
マスク上に落下するゴミが防止され、露光時のウニノ・
への影響を極めて少なくすることができる。′また透明
板は着脱、交換可能であるから、汚染の際には自由に洗
浄することができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例による露光装置の概略的な構成
を示し、特に投影型露光装置（ステツノく−］の構成を
示す図である。

第１図において、露光用照明光源からの光は、コンデン
サーレンズ１ｔ−介して、レチクルＲｉ均一な光ｔで照
明する。レチクルＲＫは回路ノくターンＣＰとマークＲ
Ｍとが形成されており、これら回路パターンＣＰ、マー
クＲＭが遮光されないように、レチクルホルダ２に真空
吸着される。レチクルＲの回路パターンＣＰ（又はマー
クＲＭ　ｌは、レンズＬ、、Ｌ、で構成される投影光学
系３を介してウェハＷ上に結像される。ウニノＷＫは予
めアライメント用のマークＷＭが形成されている。ウェ
ハＷは２次元移動するステージ４上に載置されている。

ステージ４にはアライメントの次めの基準となる基準マ
ークＦＭが設けられている。レチクルＲの上方にはアラ
イメント用のマーク検出光学系（アライメント光学系）
が設けられている。

これは照明光源（ファイバー等も含む）１０゜ビームス
プリッタ１１．対物レンズ１２．ミラー１３、焦点板１
４．及び撮像素子（テレビカメラ等）１５から構成され
、この系自体は公知のものである。このアライメント光
学系は同軸落射照明の顕微鏡と同等の構成で６り、レチ
クルＲのマークＲＭとウェハＷのマークＷＭとを同時に
撮像素子１５により検知することができる。あるいは基
準マークＦＭが形成された部材の表面を鏡面とし、これ
をマークＲＭの投影点に位置させておけば、レチクルＲ
のマークＲＭのみでも検知することができる。尚、マー
クＲＭのみを検出して、レチクルＲ１装置に対してアラ
イメントする目的で、このアライメント光学系を使用す
る場合は、焦点板１４に形成され次指標マークとマーク
ＲＭとを同時観察し、指標マークに対してマークＲＭを
７ライメントする。逆にマークＲＭとＷＭとのアライメ
ント状態を検知する目的でこのアライメント光学系を使
用する場合は、焦点板１４はことさら必要なく、光路中
から除去させておけばよい。また撮ｇＲ素子１５は振動
スリットとフォトマルとを組み合わせた光電検出器にし
てもよいし、単なるフォトマル′にして、光源１（ｌレ
ーザビームの発生源とスキャナーとの組み合わせにして
もよい。

本実施例では、レチクルＲと７ライメント光学系との間
に、レチクルＲと同一形状の透明なガラス板２０が光路
長補正用に配置できるように、レチクルホルダー２と同
等の構成のホルダー２１を設ける。

レチクルホルダー２はレチクルアライメントの際に可動
なような構造にしておくのに対し、ホルダー２１はガラ
ス板２１をレチクルＲと平行に保持しさえすればよく、
可動機構は不要である。ホルダー２１はガラス板２０１
に真空吸着で保持する。これらレチクルＲとガラス板２
０とは搬送用の７オーク状アーム３０によってそれぞれ
レチクルホルダー２上、又はホルダー２１上に搬送され
る。この搬送用のアーム３０の構＃：ＶＣツイテは、例
えば特開昭５７−６４９２８号公報において開示されて
いるので、詳細な説明は省略する。アーム３０は直進駆
動部３１によって矢印Ｙ方向に移動する。アーム３０と
直進駆動部３１は回転駆動部３２により矢印θ方向に回
転運動する。

さらにアーム３０．直進駆動部３１１回転駆動部３２は
上下駆動部３３によシ矢印２方向に直線運動スる。尚、
アーム３０は本来レチクルＲを搬送する次めのものでち
るが、ガラス板２０が同一形状であれば、ガラス板２０
の搬送にも共有できる。

さて本実施例では、さらにレチクルＲに付着し友異物（
ゴミ）等を検査するゴミ検査装置４０が設ｆｆられてい
る。このゴミ検査装置は走査されたレーザビーム４０ａ
ｉレチクル（又はペリクル）の被検面に照射し、異物か
ら発生する散乱光を７オトデイテクタ４０ｂで受光する
方式のもので、詳細については例えば特開昭５７−８０
５４６号公報、特開昭５８−６２５４４号公報等に開示
されている通りである。さらにレチクルＲは一枚毎にケ
ース５１，５２．５３に収納される。このケースの構成
、アーム３０との連動関係についても特開昭５７−６４
９２８号公報に開示されている。

このレチクル用のケース５１，５２．５３と同一のケー
ス５４．５５の夫々には、異なった厚さのガラス板２０
が収納される。従ってアーム３０のＹ方向、θ方向、２
方向の運動によってレチクルＲはレチクルホルダー２．
ゴミ検査装［！［４０，及びケース５１，５２，５３の
うち１つのケースと間で搬送され、同様にガラス板２０
もホルダー２１゜ゴミ検査装置４０．及びケース５４．
５５のうちの１つのケースとの間で搬送される。

次に本実施例の動作をさらに第２図を参照して説明する
。−般的な規格として、レチクルは０．０９インチの厚
さのものと、０．１８インチの厚さのものとに大別でき
る。

本実施例では一例として０．０９インチ厚のレチクルを
ケース５１に収納し、０．１８インチ厚のレチクルをケ
ース５２に収納しておくものとする。

さらにガラス板２０として０．０９インチ厚のレチクル
に対応した厚めのガラス板はケース５４に、０．１８イ
ンチ厚に対応した薄いガラス板はケース５５に夫々収納
しておくものとする。

アーム３０は、例えばケース５１に収納された０、０９
インチ厚のレチクルＲｉ取り出し、ゴミ検査装置４０に
搬送する。ゴミ検査装置４０内では集光したレーザビー
ム４０＆がレチクル只の上面及び下面を走査するが、レ
チクルＲの厚み変化があっでも常にレーザビーム４０＆
が所定のスポットサイズで集光（合焦）するように、ゴ
ミ検査装置４０内でのレチクルＲの高さ方向の位置は自
動的に調整きれる。ゴミ検査装置１１４０での検査が終
了し、ゴミの付着が認められないか、あるいは付着した
ゴミが露光の際の解像に影響を与えないと認められた場
合、アーム３０はレチクルＲ＝ｉゴミ検査装置４０から
取り出し、レチクルホルダー２へ搬送する。尚、アーム
３０上のレチクルＲは、不図示のプリアライメント部に
てレチクルホルダー２に対する予備的な位置決めが行な
われる。

従ってレチクルホルダー２上に載置され次レチクルＲは
装置に対してほぼアライメントされ次状態になる。ここ
でレチクルホルダー２はレチクルＲを真空吸着する。

次にアーム３０はケース５４に収納され九厚めのガラス
板２０ｔ−取り出し、ゴミ検査装置４０に搬送する。こ
こでのゴミ検査は、ガラス板２０がレチクルＲから大き
く離れて配置されるため、ガラス板２０上でのゴミの大
きさはレチクルＲ上のゴミよりはるかに大きくても許容
される。

このためガラス板２０に対するゴミ検査は、レチクルに
対する検査基準よりも低くしておき、そのかわりに高速
モードにて短時間で検査することができる。ガラス板２
０のゴミ検査は第１図中の２０′で示すように、レチク
ルＲの検査の場合と全く同様に実行できる。ガラス板２
０の検査が終了したら、アーム３０はそのガラス板２０
にゴミ検査装置４０から取り出し、ホルダー２１に搬送
する。ホルダー２１はプリアライメントされたガラス板
２０を真空吸着するが、ガラス板２０のホルダー２１上
での位置決め精度はプリアライメントの精度で十分であ
り、場合によってはプリアライメントも不要である。

さて、次にアライメント光学系を用いてレチクルＲのア
ライメントを行なうわけであるが、この際、アライメン
ト光学系は第２図に示すようにガラス板２（ｌ介してレ
チクルＲの下面Ｐ。のマークＲＭを観察する。第２図に
おいてレチクルＲの厚さｔ”　ｔｔ　＋ガラス板２０の
厚さｋｉｔとし、レチクルＲとガラス板２０とが同じ材
質のものであるとすると、ｔｌとｔ２の和が、予め定め
られ次−定値となるように設定しておく。この状態のと
き、対物レンズ１２による面Ｐｏとの共役面はＰｌであ
る。面Ｐ０はレチクルＲ＝ｉ下面で保持する限り、装置
上の固定面となる。対物レンズ１２から面Ｐ。ｔでの作
動距離は通常−定の値に定められている次め、レチクル
Ｒとガラス板２０とが存在しないときの面Ｐ０との共役
面はＰ、になっている。アライメント光学系は、レチク
ルＲの厚み１．とガラス板２０の厚みｔ、との和による
一定の光路長差（面Ｐ、とＰ、の差）を見込んで、面Ｐ
１でマークＲＭが結像するように構成されている。

従ってレチクルＲとガラス板２０との材質が同じで、ｔ
、とｔ、の和により決まる光路長差が面ＰＩとＰ、の差
に対応すれば、マークＲＭは撮像素子１５（又は焦点板
１４）上にピントずれなく結像きれる。

さてレチクルアライメントの場合は、基準マークＦＭｉ
設は次反射面がマークＲＭの投影点に位置するようにス
テージ４を位置決めし、光源１０を点灯する。撮像素子
１５はマークＲＭと焦点板１４の指標マークとの重ね合
わせ状態を観察する。

そしてその画像信号に基づいてレチクルホルダー２を移
動させて、レチクルＲのアライメントを行なう。ｔｅ同
様に、レチクルＲのマークＲＭとウェハＷのマークＷＭ
とのアライメントも撮像素子１５からの画像信号に基づ
いて行なうことができる。この場合はレチクルホルダー
２．ステージ４のいずれか一方を移動させればよい。

レチクルＲとウェハＷとのアライメントが終了し几ら、
照明光ｔｔ−ガラス板２０を介してレチクルＲに照射し
、所望の露光を行なう。この際、レチクルＲの回路パタ
ーンＣＰのみを照明するために、照明光路中のレチクル
Ｒと共役な位置に照明視野絞りを配置しておく場合、照
明光学系はガラス板２０とレチクルＲの各厚みの和を考
慮して、照明視野絞りのエツジ像が面Ｐ０内に正確に合
焦するように設計されている。ま友アライメント時にア
ライメント光学系のミラー１３（又は対物しクズ１２ン
が回路パターンＣＰを遮光してしまう場合は、露光時に
ミラー１３（又は対物レンズ１２）を露光光路外に退避
させる必要がある。このためミラー１３を可動にしてお
くと、退避又は繰り出しの動作のたびに、摺動部等から
微小なゴミが発生し得るが、ガラス板２０はレチクルＲ
の全面を覆う形状であるから、発生したゴミがレチクル
Ｒに付着することはない。

尚、近年の露光装置は照明光ｔの短波長化が進み、紫外
線（例えば波長３０８　、２４９　ｎｍ　Ｉによる露光
が行なわれようとしているが、紫外線に対して吸収の少
ない材質、例えば石英（クォーツ１等によタガラス板２
０を作ることが望ましい。またガラス板２０とレチクル
Ｒの材質は同じ罠した方が厚みの管理上は楽であるが、
かならずしも同じである必要はない。

さらにガラス板２０はレチクルＲと同じ形状、大きさで
なくてもよく、アライメント光学系とレチクルＲとの間
のアライメント光路中のみに設けるようにしてもよい。

この場合、搬送用のアーム３０で搬送できるように、第
３図に示した回路パターンＣＰを遮光しないフレーム２
００の一部にガラス板２０１ｅ固着する。フレーム２０
０はレチクルＲとほぼ同形でアーム３０によシ搬送し得
る形状であり、ガラス板２０１はホルダー２１に装着し
たときアライメント光路中に位置するように定められて
いる。

また本実施例は投影型露光装置としたが、プロキシミテ
ィ方式の露光装置でも同様に適用し得る。

（発明の効果） 以上本発明によれば、マスクとアライメント光学系との
間に光路長補正用のガラス板等が着脱可能に配置されて
いるため、マスクの厚み変化によらず、常に最適な合焦
状態でアライメント光学系を使うことができる。また着
脱可能なので、適宜装置内から取り出して検査すること
によって、マスクへの異物の付着状態を推定することが
でき、装置の汚染状況を確認することができる。

また実施例のようにガラス板をレチクルと同一形状にす
ることによって、ガラス板は搬送手段を何ら変更するこ
となくレチクルと共通に搬送することができ、しかも同
一形態のケースに収納しておくことができる。

さらにガラス板をレチクルと同一形状にすることによっ
て、同一のゴミ検査装置で異物の付着が検査でき、しか
もガラス板が汚染されていたときは、レチクルの自動洗
浄装置によシそのまま洗浄できるといった利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による投影型露光装置の概略的
な構成を示す図、第２図は光路長補正の様子を説明する
光路図、第３図はガラス板のその他の構成を示す斜視図
である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｒ・・・レチクル、Ｗ・・・ウェハ、ＣＰ・・・回路パ
ターン、ＲＭ、ＷＭ・・・マーク、２・・・レチクルホ
ルタ−１３・・・投影レンズ、４・・・ステージ、１２
・・・対物レンズ、１５・・・撮像素子、２０・・・ガ
ラス板、２１・・・ホルダー、３０・・・アーム、４０
・・・ゴミ検査装置、５１．５２，５３，５４．５５・
・・ケース。 第ｊ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の厚みｔ＿１の透明ガラスに転写すべきパタ
   ーンが形成されたマスクを着脱可能に保持するマスク保
   持手段と；前記パターンの転写される被転写基板を載置
   するステージと；前記マスクに形成された所定のパター
   ンを光学的に検知するアライメント光学系と；前記厚み
   をｔ＿１との和により決まる光路長がほぼ一定となるよ
   りに定められた厚みｔ＿２の透明板を、前記マスクとア
   ライメント光学系との間に着脱可能に保持する透明板保
   持手段と；前記マスクの前記マスク保持手段への搬送と
   、前記透明板の前記透明板保持手段への搬送とを兼用し
   て行なう搬送手段とを備えたことを特徴とする露光装置
   。
2. （２）前記透明板は前記マスクを覆うような外形を有し
   、前記露光装置はさらに前記マスクに付着した異物、も
   しくはパターン欠陥を検出する検査部を有し、前記搬送
   手段は前記マスクと透明板を選択的に前記検査部へ搬送
   し得るように構成され、前記検査部で前記透明板を検査
   することにより、前記露光装置内の異物汚染状況を検知
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。