JP2787082B2 - 投影式露光装置および投影式露光方法ならびに素子製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は投影式露光装置、特に半導体製造装置におい
て複数種類のレチクルに対して同一の露光光学系を用い
て感光基板上にレチクルパターンを投影露光するための
装置に関するものである。

［従来の技術］ 半導体製造過程において、所定のレチクルパターンを
有するレチクルを照明し、そのパターンを感光基板上に
投影露光することにより、そのパターンを感光基板に焼
付転写する工程の際に投影式露光装置が用いられる。

従来の投影式露光装置においては、投影光学系上の所
定位置にサイズが一定のレチクルを支持し、その光学系
直下の所定位置に結像するレチクルパターンに対応して
感光基板を支持して前記露光工程を行っていた。

しかしながら、半導体製品の微細化に伴い、例えばLS
Iのパターンルールの縮小化と共に、チップ面積の増大
化が進んでいる。

このため、現在使用されている一般的なレチクルのサ
イズは、５″×５″×0.09（５″レチクル）であるが、
このままチップ面積が増大化すると、レチクルも６″サ
イズ（６″レチクル）のものに変更することを考えなけ
らばならない。

ここで、例えば投影露光装置（ステッパ）等は、露光
機能を司るステッパ本体部と、転写露光パターンを有す
るレチクルをステッパ本体近傍に収納する収納部と、そ
の収納部に収納し及びそこから取出してステッパ本体と
の間でレチクルの受渡しを司るレチクルローダ部と、被
露光物である感光基板（例えばレジスト付ウエハ）のス
テッパ本体への受渡しを司る基板ローダ部と、その他環
境温度安定化の為のチャンバ等、必要に応じて付加され
る機能要素により構成されている。

そこで、これら装置部分を異なるサイズのレチクルに
共通して用いるためには、それぞれの構成要素について
異なるサイズのレチクルに対応するための何らかの手段
を設けなければならない。このうち特に、投影露光のた
めの光学系に関しては問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ すなわち、例えば５″レチクルと６″レチクルでは、
パターン部の大きさ及び全体の外形と厚さ等が異なるた
め、従来の５″レチクル専用の投影露光装置で６″レチ
クルを用いることはできない。ここで、新たに６″レチ
クルに対応する専用の投影露光装置を作成することは容
易であるが、レチクルサイズに対応して夫々の投影露光
装置を備えることは、設備上及び半導体製作コスト等の
問題が多い。

このため、複数のレチクルのサイズに共通に対応でき
る投影露光装置が望ましい。

ここで、レチクルはその中央部を中心として、ほぼ全
面にパターンを有するので、そのパターンを投影するた
めには、投影露光装置におけるレチクル支持部はレチク
ルの外周部を支持する構造でなければならない。１つの
サイズ（例えば５″レチクル）に固定されたレチクル支
持部を備えた露光装置では、大きなサイズ（例えば
６″）のレチクルを使用した場合に、そのパターン上に
小さなサイズのレチクル用支持部が重なる恐れがある。
この状態でそのまま露光すると感光基板上にその支持部
の投影像が生じてしまう為、同一の投影露光装置で複数
のレチクルサイズに対応するためには、その装置のレチ
クル支持手段において固定された支持部を用いて異なる
サイズのレチクル用に共通化することは困難である。

そこで、レチクル支持部において支持手段を変えて異
なるサイズのレチクルに対応をする必要があるが、支持
手段を変化させることにより支持位置に変化が生じ、こ
のためにレチクルパターンの結像位置等が大きく異なる
可能性がある。

また、レチクルを支持するレチクルホルダー及びレチ
クルローダ等をレチクルサイズの違いに対応してその度
毎に取り外して交換したり、サイズの違いによって搬送
シーケンスを異ならせたりすることはスループットの低
下につながる可能性がある。

本発明は、以上の様な問題点に鑑みてなされたもの
で、異なるサイズのレチクルが使用できる露光装置を提
供するとともに、レチクルのサイズを変化させた場合に
もスループットの低下がなく、結像状態の変化にも適時
対応できる投影露光装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）に記載の投影式露光装置は、レチクルの
パターンを投影光学系を介して基板上に露光する投影式
露光装置であって、第１のレチクルを支持する第１支持
機構と、 前記第１のレチクルとは異なる第２のレチクルを支持
する第２支持機構と、前記第１のレチクルを前記投影光
学系上の所定位置に支持する第１支持状態と、前記第２
のレチクルを前記投影光学系上の所定位置に支持する第
２支持状態とに切換可能とするように前記第１支持機構
及び前記第２支持機構の移動を制御する移動制御手段
と、前記レチクル支持状態の切り換えに応じて変化する
前記投影光学系の投影像面の位置変化を補正する補正手
段とを備えた。

請求項（２）に記載の投影式露光装置は、請求項
（１）に記載の投影式露光装置において、前記第１のレ
チクルと前記第２のレチクルとは少なくともサイズが異
なるものである。

請求項（３）に記載の投影式露光装置は、請求項
（１）または（２）に記載の投影式露光装置において、
前記移動制御手段はレーザ干渉計を含み、該レーザ干渉
計の計測結果に基づいて前記第１支持機構及び前記第２
支持機構の移動を制御するものである。

請求項（４）に記載の投影式露光装置は、請求項
（３）に記載の投影式露光装置において、前記移動制御
手段が前記第１支持機構及び前記第２支持機構を保持す
る保持機構を有し、該保持機構の位置を前記レーザ干渉
計で計測し、この計測結果に基づいて前記第１支持機構
及び前記第２支持機構の移動を制御するものである。

請求項（５）に記載の投影式露光装置は、請求項
（４）に記載の投影式露光装置において、前記第１支持
機構と前記第２支持機構との少なくとも一方と前記保持
機構との位置関係を光学的に検出する位置検出機構を有
するものである。

請求項（６）に記載の投影式露光装置は、請求項
（４）または（５）に記載の投影式露光装置において、
前記保持機構が前記第１支持機構と前記第２支持機構と
を真空吸着する吸着機構を有するものである。

請求項（７）に記載の投影式露光装置は、請求項
（１）に記載の投影式露光装置において、前記補正手段
が、前記投影光学系による前記レチクルの投影像面に対
する前記基板の位置または傾きを調整可能な基板支持機
構を含み、前記基板支持機構が、前記レチクルの支持状
態の切り換えに応じた前記投影像面の変化分を補正する
ように前記基板の位置または傾きを調整するものであ
る。

請求項（８）に記載の投影式露光方式は、レチクルの
パターンを投影光学系を介して基板上に露光する投影式
露光方法であって、第１のレチクルと、該第１のレチク
ルとは異なる第２のレチクルとを交換可能に前記投影光
学系上の所定位置に配置する第１工程と、前記レチクル
と前記基板との相対的な傾き、または前記投影光学系の
焦点方向に関する前記レチクルと前記基板との位置関係
を調整する第２工程とを有し、前記第１のレチクルと前
記第２のレチクルとの交換に応じて変化する前記投影光
学系による前記レチクルのパターンの投影像面の変化に
関する値を前記第２工程にオフセットとして加えるもの
である。

請求項（９）に記載の素子製造方法は、フォーカス、
レベリングを行った後で、レチクルのパターンを基板上
に露光し、半導体素子を製造する素子製造方法であっ
て、第１のレチクルと、該第１のレチクルとは異なる第
２のレチクルとを交換可能に所定位置に配置する第１工
程と、前記第１のレチクルと前記第２のレチクルとの交
換に応じて変化する前記レチクルのパターン像の変化に
関する値をフォーカスの動作とレベリングの動作との少
なくとも一方の補正値とするものである。

［作 用］ 本発明の投影露光装置は上記の様に構成されているた
め、レチクルのサイズを交換しても、レチクルサイズに
よって露光装置を使い分ける必要性がない。さらに、複
数のレチクルサイズに対応する支持手段を備え、使用す
るレチクルのサイズに応じて切り替え可能なものである
ため、レチクル支持手段をその度に装置から取り外す等
して取り替える手間を省いている。

ここで、前記第１の支持状態と第２の支持状態とは夫
々異なるレチクルサイズに対応する支持状態を示すもの
であり、支持状態の切り替えとは、現状の支持状態が使
用予定のレチクルのサイズに対応する支持状態と異なる
場合に、使用予定のレチクルのサイズに対応する支持状
態にレチクル支持手段を変化させることである。このた
め、使用するレチクルのサイズが複数ある場合には、こ
れらのサイズに対応する複数の支持状態を予め想定する
ことで、夫々のサイズのレチクルに対応できることは言
うまでもない。

また、これらの支持状態は、例えばレチクルに用いら
れるペリクルフレームのサイズ変化等が生じても、その
変化に対応した支持状態を設定すれば、これらの変化に
も対応することができる。

さらに、支持状態の変化により生ずるレチクルパター
ン結像面の位置変化（フォーカスやレベリング）に対応
して、予め夫々の支持状態におけるレチクル像面の位置
を固有の補正値として保持し、支持状態の変化に対応し
て感光基板の位置を補正する制御手段を備えているた
め、レチクルサイズを交換することによるスループット
の低下がない。ここで、投影光学系によるレチクル投影
像面、又は予め設定された基準面を基準として感光基板
の位置及び傾きを検出し、基板支持手段を制御して、感
光基板を適正位置に調整するため、常に適正なレチクル
パターンの投影露光が行える。加えて、レチクルの支持
位置の違いによる誤差を計測してレチクルの高さを微調
整するレチクルフォーカス駆動等を設ける必要もない。

また、異なるサイズのレチクルに対応してレチクル支
持状態を変化させる手段としては、夫々のサイズに対応
する支持手段を備え、使用するレチクルのサイズに応じ
た支持手段に交換するものでも、使用するレチクルサイ
ズに対応してレチクル支持手段の支持部の位置を変化さ
せることにより支持状態を変化させるものでも良い。

［実施例］ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の実施例にかかる投影露光装置の概
略を示す斜視図である。

本実施例においては、異なるサイズのレチクルを支持
する手段として、５″レチクル用ホルダ５と、６″レチ
クル用ホルダ６との２つのホルダを備えており、その夫
々のホルダを使用するレチクルのサイズに合せて使用す
ることで、異なるサイズのレチクルに対応している。こ
のホルダの別のサイズ用のホルダとすれば他のサイズの
レチクルを使用することもできる。

これらのホルダは、１対のホルダアーム4a,4b上に真
空吸着等により取り外し可能に配設されており、後述す
るレチクル搬送手段により所定位置、例えば５″レチク
ルであれば軸L₁上でレチクルサイズに対応するホルダ５
に５″レチクルが受け渡される。ホルダ５は、５″レチ
クルを支持したままアーム駆動部８によりアーム4a,bご
とｙ方向に移動された後、５″レチクルを被照明位置で
ある投影レンズ３の光軸AX₀上に固定する。上記のレチ
クル受渡位置は、どのサイズのレチクルの場合でも、例
えば光軸AX₀上であってもよく、この場合にはホルダの
みを光軸AX₀上の所定位置に固定した後に、レチクルを
ホルダ上に搬送し設置すればよい。尚、アーム4a,4b
は、駆動部８によって上下（ｚ方向）にも移動される。

ここで、レチクル搬送手段及びレチクル支持手段は、
レチクルサイズを予め指定することにより、そのサイズ
に対応するホルダが準備され、そのホルダに対応するサ
イズのレチクルが用意されたホルダ上に搬送されるもの
であれば良い。

本実施例では、予め使用するレチクルを選択した段階
で、そのレチクルに対応するサイズのホルダが決定さ
れ、かつそのホルダへのレチクルの所定の受け渡し位置
に該ホルダが準備され、その位置へ選択したレチクルが
搬送される。例えば５″レチクルを選択した場合にはレ
チクルは所定位置で５″用ホルダ５に受け渡され、６″
レチクルR₁であれば６″用ホルダ６に受け渡される。第
１図において6Bはホルダ６に形成された開口、5Bはホル
ダ５に形成された開口である。

次に、第１図とともに第４図を用いて、レチクル支持
状態の切り替え手段および支持手段について説明する。

第４図（Ａ），（Ｂ）のようにレチクル受渡位置にお
いて、たとえば５″レチクルR₂は軸L₁上でホルダ５に搬
送され、支持部材5Aにより外周部の四点でホルダ５に支
持される。このホルダ５は、第４図（Ｃ）のようにアー
ム4a,4bの駆動部８によりｙ方向に駆動され、５″レチ
クルR₂の中心を光軸AX₀上に持ち来たすと共に、第４図
（Ｄ）のように光軸AX₀上においてｚ方向に移動されて
支持部材5CとレチクルステージRS側に固定された支持部
材７とが当接する位置まで降下され、ホルダ５はレチク
ルステージRS上に固定される。また、６″レチクルR₁を
使用する場合には、ホルダ６が軸L₁上に位置するように
アーム4a,4bで位置決めされた後、ホルダ６に６″レチ
クルR₁が搬送されたのち支持部材6Aにより６″レチクル
が支持され、同様にホルダ６ごと光軸AX₀上に移動され
たのち、ホルダ６の裏面と支持部材７とが当接する位置
までアーム4a,4bが降下し、ホルダ６はレチクルステー
ジRSに固定される。ここで、支持部材７とホルダ５の支
持部材5Cとの間、又は支持部材７とホルダ６の裏面との
間は真空吸着され、アーム4a,4bは各ホルダ5,6よりも下
方の位置で待機する。

ここで、本実施例で用いているレチクル搬送手段では
５″及び６″レチクルを共用の搬送装置（レチクルロー
ダ15のツメ16）で搬送するが、このツメ16においてサイ
ズにより夫々の支持位置が第４図（Ａ）のように異なる
（高さl₁分）。このためホルダに対する受渡位置も異な
る（高さl₁分）ので、各ホルダ5,6における支持部材の
高さが夫々（5Aと6Aで）異なっているが、各ホルダがｚ
軸方向のアーム4a,4bのストローク（l₄）だけ下降して
支持部材７上に固定された場合の支持部材７の上面から
レチクル面までの高さは、５″レチクルを使用した場合
の高さ（l₂）と６″レチクルを使用した場合の高さ
（l₃）とが等しくなるように支持部材5Cを用いて調整し
ている。なお、ホルダ交換時に支障がないように受渡位
置における部材5Cの下面と、部材７の上面との間には所
定間隔（l₅）が保たれるようになっている。

以上のレチクル支持部材5,6,7にはすべて吸着機構が
設けられており、レチクルを吸着して投影レンズ３上の
所定の被照明位置に固定することにより、レチクルの設
置が終了する。

本実施例では第２図に示すように、レチクルケース21
からの取り出しからホルダ上への設置まで、５″レチク
ルと６″レチクルの支持位置は常に一定の高さl₁だけ
５″レチクルの支持位置が低く設定されているので、レ
チクルサイズに依存せず、同じシーケンスでレチクルを
搬送することが可能となっている。

ところで、ホルダ5,6のレチクル支持部材5A及び6Aに
は、厚み調整可能なワッシャーが個々に付いており、20
μｍ以内の幅でその高さ及び傾きを調整できる様になっ
ている。しかしながら、上記のように５″レチクルと
６″レチクルのパターン面から投影レンズ３上面までの
間には、夫々異なる支持部材5A,5C又は6Aを介するた
め、レチクルサイズに伴なう支持手段の違いよって20μ
ｍ程度の残留レチクルフォーカス誤差が存在することが
あり、投影レンズが5:1の縮小型の場合でも１μｍ程度
のフォーカス誤差が生じる。

この実施例では、その残留フォーカス誤差を装置の固
有値として持たせてしまい、レチクルサイズの入力時に
後述するレチクル像面のフォーカス制御装置にオフセッ
ト量として与えることによりウエハ側のレチクル像面の
フォーカス位置および像面傾斜値を変更し、レチクルサ
イズに依存せず常に良好なフォーカスを得られる構成に
なっている。

また、５″レチクルと６″レチクルはその厚みが異な
るため、レチクル上のアライメント系及び照明系（結像
式のレチクルブラインド等）のフォーカスずれを生ずる
可能性がある。

そこで、本実施例では第１図に示すように光軸L_a,L_b
に沿って設けられたミラーG₁およびレンズG₂等からなる
アライメント光学系により、レチクルの下面にあるマー
クパターン、あるいは投影レンズ３を介してウエハＷ上
のマークを検出してアライメントする際に、各マークか
らの結像光束がレチクルの厚さ等の影響により光路長が
異なることの不都合を解決するため、例えばレンズG₂か
らレチクル面迄の光路中、又はレンズ系G₂以降のアライ
メント光学系内で、レチクル面と共役な位置もしくはそ
の近傍に、前記光路長を補正するための平行平板ガラス
等を出入れして、レチクルサイズの変更に伴なうレチク
ルの厚み変化分の光路長補正を行っている。なお、アラ
イメント光学系の位置もレチクルサイズの変化及び支持
手段の変化に応じて例えばレンズ系G₂とミラーG₁が一体
にｘ方向に移動等し、このミラーG₁がパターン上に重な
らないようにする必要がある。

さらに、レチクルプリアライメント機構としては光軸
AX_a,AX_bに沿って配置されたミラーG₃およびレンズG₄等
からなるプリアライメント光学系により、レチクルホル
ダ5,6の夫々の両側に設けられた窓（例えばm_6a等）を利
用して、ホルダ５又は６がアーム4a,4bに吸着されると
きにこのホルダとアーム4a,4bの位置合せができるよう
に構成されている。このためアーム4a,4bにはホルダの
窓M5a,M5b,M6a,M6bが位置すべき点にマークが形成され
ている。

さて、ホルダ及びその上に支持されたレチクルに対し
て投影レンズ３をはさんでその直下には、感光基板とし
てのウエハＷが支持されている。

このウエハＷを保持するXYステージ１は、x,y方向に
２次元移動し、ウエハＷを吸着したＺステージ２は、XY
ステージ１上でｚ方向に移動させることが可能であり、
Ｚステージ２の直交する２辺に固定された移動鏡に対し
て測長軸LB_x,LB_yを有する干渉計等によりその位置を計
測できる構成になっている。

尚、第１図には図示していないが、Ｚステージ２上に
はウエハＷの傾きを微調するレベリングステージも組み
込まれている。ウエハＷはステージ２上において、例え
ばレチクルホルダ６上に支持されたレチクル（例えば
R₁）と投影レンズ３を通してほぼ共役な関係になってい
る。レチクル上方には露光の為の照明系が装備されてい
るが、ここでは説明を省略する。

ここで、ウエハＷに対するレチクルR₁の投影像のフォ
ーカスを合わせる為に、ウエハ面は投影レンズ３を介さ
ないフォーカス検出装置24,25によって監視されてい
る。また同装置24,25はウエハＷ上の１つのショット領
域SA内の平均的な面の傾きも検出可能であり、この検出
結果によってレチクルパターンの投影像面がウエハ面と
一致する様に制御されるようになっている。

このフォーカス検出装置としては、例えば特開昭58−
113706に示すような水平位置検出装置を用いており、ま
たウエハ面を制御するために、例えば特開昭62−274201
に示すようなレベリングステージを用い、前記の検出結
果に基いてＺステージ２やレベリングステージを調整す
る。

本実施例においては、この制御手段に、予め使用する
レチクルホルダに対応したフォーカス位置やレベリング
位置の補正値がオフセット量としてプリセットされてお
り、使用するレチクルサイズを変更し、レチクルホルダ
をそれに合せて変更した場合には、新たなホルダに対応
するオフセットを与えて適正なフォーカス位置、レベリ
ング位置にウエハ表面を補正するように、ウエハステー
ジの制御を行う。このような補正が必要なのは、検出装
置24,25によるフォーカスやレベリングの検出結果が、
ある仮想的な面を基準としていて、レチクルの投影像を
直接検出してフォーカスやレベリングを検出する方式で
はないからである。

第３図は、５″,6″共用レチクルケース21及びその内
側の様子を示している。このケース21内の22,23は、レ
チクル用の支持部材であり、夫々前後左右の支持部22a,
23cで６″レチクルR₁の外周部を四点で支える構成にな
っている。また、支持部22b,23aは５″レチクルR₂用の
支持部材で、支持部材22a,22cより内側の下段に存在す
る。この支持部22b,23aは支持部22a,23cより内側に低く
設置されているため、６″レチクルR₁を入れた時に支持
部22b,23aがパターン面に接触しない構成になってい
る。

ここで23d,23bは各レチクルが水平方向にとび出さな
いように規制するストッパーであり、ケースの側壁に形
成された凸部24は６″レチクルR₁の横ずれを規制するも
のである。

さらに、このケース21には前扉21Aが設けられてお
り、内部に収納されたレチクルを搬送する際にその上部
を支点として開放され、後述する取り出しアーム10等が
入りこむ構造となっている。

又、このケース21にレチクルを収納する際には、上蓋
21Eを開放しての所定のレチクルを収納又は取り出すこ
とができる。

このレチクルケース21には２種類のサイズのレチクル
を収納する構成になっているが、これは１サイズ専用で
あってもかまわないし、複数のレチクルケースを収納す
るライブラリー式になっていてもかまわない。各サイズ
に専用のレチクルケースにする場合でも、ケース外形は
同一にしておくとよい。

第２図にレチクルの搬送手段の一例を示す。ここで
は、まずレチクルケース21に収納されたレチクルが、６
インチ用の移動アーム18a,18b、又は５インチ用のアー
ム20a,20bによって軸L₄上の高さ位置P_e1,P_e2から軸L₃の
位置まで取り出される。同アーム18,20は、支持部材14
に支えられており、支持部材14をｙ方向に移動させる駆
動部13とこの駆動部13を垂直ガイド11に沿ってｚ方向に
移動させる駆動部12とを介してzy矢印方向に移動可能と
なっている。このため、矢印ｙ方向の移動によりレチク
ルケース21よりレチクルを取り出し、矢印ｚ方向の移動
によりレチクルローダ15との取り渡し位置に搬送される
訳である。

ここで、移動アーム18a,bは６″レチクル用であり、
同アーム20a,bは５″レチクル用である。これらのアー
ムもケース21内の支持部22a,b等と同様に高さおよび幅
が異なっており、レチクルサイズに依存せずにレチクル
を取出せる構成になっている。すなわち、移動アーム18
a,bはケース21の側壁21Fと支持部材23の間に挿入され、
同アーム20a,bは支持部材23の内側面に添ってケース21
内に挿入される。このとき、アーム18は５″レチクルの
外側の上部で６″レチクルの外周部の下側に挿入され、
アーム20は６″レチクルより下側に位置する５″レチク
ルの外周部の下側に挿入されるため、これらのアームが
レチクルのパターン面に触れることがない。

なお、21Cは所定の名札入りであり収納されたレチク
ルを表示し、21Dは窓であり内部の確認等を行うことが
できる。また、発光ダイオードLED1,2は収納されたレチ
クルのサイズの表示を行い、スイッチSB1により切り替
えるととも、前記露光装置等と連動させてレチクルホル
ダ等の誤動作等を防止することもできる。またケース21
の側壁21FにはライブラリーLBの対応するスロットSLTI
スライド可能に係合する突出部21Bが形成されている。

次に、ケースから取出されたレチクルは軸L₃上の高さ
P_d1,P_d2において、レチクルローダ15に受け渡される
が、レチクルローダ15も所定の駆動部（図示せず）によ
ってxz方向（ただしＺ軸のストロークは小さくてよい）
に移動可能となっており、所定のレチクルホルダへの受
け渡し位置すなわち軸L₁上の高さ位置P_a1,P_a2までレチ
クルを搬送する。

レチクルローダ15には、プリアライメントを行なう為
の４つのツメ16A,16B,16C,16Dがあり、レチクルを外側
からはさみ込むことによってプリアライメントを行な
う。この時も各ツメ16には５″レチクル用のツメ段部h₂
と６″用のツメ段部h₁があり、夫々高さが異なってい
る。またプリアライメントはレチクル中心が５″,6″で
変わらない様になっている。所定の受け渡し位置まで搬
送されたレチクルはサイズによって異なるレチクルホル
ダ上に設置される。

ここで、第５図を用いて本実施例の動作を説明する。

スタートの後、使用するレチクルを指定する。例え
ば、ライブラリLBのナンバ等の指定や、レチクルサイズ
（５″又は）６の指定が行なわれる。｛ステップ20
0｝。

ライブラリ側でサイズ指定、及びレチクル存在の有無
（例えばスイッチSB₁等からサイズ表示信号等を送る場
合には、その信号により）をチェックする｛ステップ20
2｝。

ここで、レチクルのサイズが異なる場合及びレチクル
が収納されていない場合には、エラー表示｛ステップ20
4｝され、装置はスタン・バイ状態となる｛ステップ20
6｝。

収納されたレチクルのサイズが正しい場合は、そのレ
チクルが６″レチクルか否かの判断を行う｛ステップ20
8｝。

６″レチクルの場合には、ホルダ６が所定の受渡位置
（軸L₁上）に準備され、そのホルダ６に指定された６″
レチクルを搬送し、その後投影レンズ上の所定位置に設
置されるように６″レチクル搬送パラメータを設定する
｛ステップ210｝。

その後、前記搬送パラメータに従って、アーム18、レ
チクルローダ15等により指定された６″レチクルがロー
ディングされる｛ステップ218｝。

また、５″レチクルを使用する場合には、上記と同様
に５″レチクル搬送パラメータ設定｛ステップ212｝の
後、アーム20、レチクルローダ15により５″レチクルが
搬送される｛ステップ218｝。第２図中、位置P_e1,P_c1,P
_d1,P_b1,P_a1,P₀が６″レチクルR₁の搬送ルートであり、
位置P_e2,P_c2,P_d2,P_b2,P_a2が５″レチクルR₂の搬送ルー
トである。

ここで、レチクルの搬送と同時に、夫々のレチクル使
用時のレチクル像面のフォーカス位置のずれ、及びレベ
リングのずれについての固有の補正値に従って、ウエハ
面に対するステージ１のオフセット量の制御が行われ
る。例えば本実施例では、６″レチクルを使用する場合
には、６″レチクル使用時に基準状態からずれたフォー
カス位置及びレベリング位置を補正するオフセット制御
が行われ｛ステップ214｝、５″レチクルを使用する場
合には５″レチクル使用時に基準状態からずれた量を補
正するオフセット量が与えられる。｛ステップ216｝。
このオフセット量は、フォーカスセンサー、レベリング
センサーを光学的、又は電気的に補正することでも同様
に与えられる。

本実施例では、オフセット誤差を抑えるため、５″レ
チクル用補正位置と６″レチクル用補正位置のほぼ中間
にオフセットの基準値を設定している。頻繁にレチクル
サイズの交換を行わない場合には、通常に使用するサイ
ズの補正値を基準値として設定してもよい。

レチクルがホルダ５、又は６にローディングされ、そ
のホルダが投影光学系上の所定位置にセットされると、
レチクルをさらに精密に設置するためにレチクルのアラ
イメントが行なわれ、必要に応じてウエハＷの全面、又
は１つのショット領域SA内の面の微細な位置制御等が行
われる。レチクルのアライメントの際、レチクルステー
ジRSの微動量は、x,y,θの３軸の測定長Bx,By,Bθをも
つ干渉計で計測できるようにするとよい。

以上の様に異なるサイズのレチクルをそのサイズに応
じた支持手段を用いて、露光光学系上の所定位置に支持
し、この支持手段の違いによるレチクル像面位置（フォ
ーカス、レベリング等）の違いを個別に補正するため、
常に適正な露光を行うことが可能である。さらに、同一
の搬送手段を用いて異なるサイズのレチクルを搬送でき
るため、設備上のコスト増も抑えることができる。

また、他の実施例では、第６図に示すようにレチクル
支持手段を変化させるものとして、レチクルホルダのレ
チクル支持部材が可動するものがある。この実施例で
は、レチクルホルダ60のレチクル支持部材61が５″レチ
クルを支持する場合には61Aの位置に固定されており、
６″レチクルを支持する場合には61Bの位置にまで移動
する。この場合には、レチクル支持手段が全体として小
さくなるという利点がある。しかし支持部を可動構造と
することで、支持位置の誤差が大きくなることが考えら
れるため、やはり前記同様にレチクルサイズ及びレチク
ル支持位置に対応してレチクル像面位置の補正を行う必
要がある。

また第２図では、５″,6″レチクル共用ケース21を示
したが、夫々の専用レチクルケースであっても前記レチ
クルケースを収納するライブラリーを別々に持っていれ
ば同様の搬送が可能となる。

さらに、搬送手段においても、例えばフリーアーム等
を利用して、レチクルケースからレチクルローダ15等を
用いることなく、直接レチクルホルダの受け渡し位置に
レチクルを搬送することも考えられる。

ここで本発明の前述の実施例では、レチクルの保存部
（ケース）から、取り出しアーム部、ローダ部、および
レチクルホルダに至るまで全てを段構造（段層構造）に
しているため、レチクルサイズによるメカ系の調整無し
にレチクルをレチクルケースからレチクルホルダ迄搬送
する事が可能となっている。この際にレチクルホルダに
おいて高さ調整部材5Cが設けられているため、レチクル
サイズによるレチクルフォーカス誤差等を最小限に抑え
ることが可能となっている。

［発明の効果］ 以上の様に本発明によれば、異なるサイズのレチクル
に対応した支持手段を備え、使用するレチクルのサイズ
に応じた支持手段を適時切り替えることが出来るため、
同一の投影光学系を用いて異なるサイズのレチクルが使
用できる。さらに、レチクルサイズを変更する度に支持
手段を取り外して交換する手間が省けるため、異なるサ
イズのレチクルを使用することに伴なうスループットの
低下を防止している。

また、５″レチクルと６″レチクルが投影光学系上で
所定位置に支持された場合のレチクル支持手段の違いに
よる残留レチクルフォーカス誤差及び像面傾斜を、感光
基板側のフォーカス制御機構及び傾斜制御機構により、
固有値のオフセット量として予め求めておいた補正値を
使って補正するので、複雑な計測をすることなくこれら
の誤差を除去でき、これらの調整によるスループットの
低下がない。また固有値のオフセットを感光基板側で制
御するので、ワッシャー等による追い込みも高精度を必
要としなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例にかかる装置の概略を示す斜
視図、 第２図は、同じくレチクル保存手段及び搬送手段を示す
斜視図、 第３図は、同じくレチクルケースを示す一部切欠斜視
図、 第４図は、同じくレチクル支持状態の切り替えを示す概
略正面図、 第５図は、同じくレチクルの交換に伴なう制御手段の動
作を示すブロック図、 第６図は、他の実施例のレチクルホルダを示す概略正面
図である。 ［主要部分の符号の説明］ １……XYステージ、２……Ｚステージ、Ｗ……ウエハ、 ３……投影レンズ、AX₀……投影レンズの光軸 ５……５″レチクル用ホルダ、 5A……５″レチクル支持部材、 ６……６″レチクル用ホルダ、 6A……６″レチクル支持部材、 R₁……６″レチクル、R₂……５″レチクル ７……レチクルホルダ支持部材、 ８……レチクルホルダ駆動部、 15……レチクルローダ、 16……レチクル搬送つめ、 18……６″レチクル取出しアーム、 20……５″レチクル取出しアーム、 21……レチクルケース、22,23……レチクルケース内の
レチクル支持部材、 60……共用レチクルホルダ、 61……可動レチクル支持部材。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−226924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−198863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−150191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−258425（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レチクルのパターンを投影光学系を介して
   基板上に露光する投影式露光装置において、 第１のレチクルを支持する第１支持機構と、 前記第１のレチクルとは異なる第２のレチクルを支持す
   る第２支持機構と、 前記第１のレチクルを前記投影光学系上の所定位置に支
   持する第１支持状態と、前記第２のレチクルを前記投影
   光学系上の所定位置に支持する第２支持状態とに切換可
   能とするように前記第１支持機構及び前記第２支持機構
   の移動を制御する移動制御手段と、 前記レチクル支持状態の切り換えに応じて変化する前記
   投影光学系の投影像面の位置変化を補正する補正手段と
   を備えたことを特徴とする投影式露光装置。
2. 【請求項２】前記第１のレチクルと前記第２のレチクル
   とは少なくともサイズが異なることを特徴とする請求項
   （１）記載の投影式露光装置。
3. 【請求項３】前記移動制御手段はレーザ干渉計を含み、
   該レーザ干渉計の計測結果に基づいて前記第１支持機構
   及び前記第２支持機構の移動を制御することを特徴とす
   る請求項（１）または請求項（２）記載の投影式露光装
   置。
4. 【請求項４】前記移動制御手段は前記第１支持機構及び
   前記第２支持機構を保持する保持機構を有し、該保持機
   構の位置を前記レーザ干渉計で計測し、この計測結果に
   基づいて前記第１支持機構及び前記第２支持機構の移動
   を制御することを特徴とする請求項（３）記載の投影式
   露光装置。
5. 【請求項５】前記第１支持機構と前記第２支持機構との
   少なくとも一方と前記保持機構との位置関係を光学的に
   検出する位置検出機構を有することを特徴とする請求項
   （４）記載の投影式露光装置。
6. 【請求項６】前記保持機構は前記第１支持機構と前記第
   ２支持機構とを真空吸着する吸着機構を有することを特
   徴とする請求項（４）または請求項（５）記載の投影式
   露光装置。
7. 【請求項７】前記補正手段は、前記投影光学系による前
   記レチクルの投影像面に対する前記基板の位置または傾
   きを調整可能な基板支持機構を含み、前記基板支持機構
   は、前記レチクルの支持状態の切り換えに応じた前記投
   影像面の変化分を補正するように前記基板の位置または
   傾きを調整することを特徴とする請求項（１）記載の投
   影式露光装置。
8. 【請求項８】レチクルのパターンを投影光学系を介して
   基板上に露光する投影式露光方法において、 第１のレチクルと、該第１のレチクルとは異なる第２の
   レチクルとを交換可能に前記投影光学系上の所定位置に
   配置する第１工程と、 前記レチクルと前記基板との相対的な傾き、または前記
   投影光学系の焦点方向に関する前記レチクルと前記基板
   との位置関係を調整する第２工程とを有し、 前記第１のレチクルと前記第２のレチクルとの交換に応
   じて変化する前記投影光学系による前記レチクルのパタ
   ーンの投影像面の変化に関する値を前記第２工程にオフ
   セットして加えることを特徴とする投影式露光方法。
9. 【請求項９】フォーカス、レベリングを行った後で、レ
   チクルのパターンを基板上に露光し、半導体素子を製造
   する素子製造方法において、 第１のレチクルと、該第１のレチクルとは異なる第２の
   レチクルとを交換可能に所定位置に配置する第１工程
   と、 前記第１のレチクルと前記第２のレチクルとの交換に応
   じて変化する前記レチクルのパターン像の変化に関する
   値をフォーカスの動作とレベリングの動作との少なくと
   も一方の補正値とすることを特徴とする素子製造方法。