JP3193502B2

JP3193502B2 - 半導体露光装置

Info

Publication number: JP3193502B2
Application number: JP01440693A
Authority: JP
Inventors: 敏一松下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-01-04
Filing date: 1993-01-04
Publication date: 2001-07-30
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH06204108A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＩＣ、ＬＳＩ等の半導体
素子の製造過程で使用される半導体露光装置に関し、特
に、装置の運転中に中規模の地震等による外部振動が加
わったときでも、不良品を生産せずに、且つ素早く装置
を正常運転に戻す為の地震対策を施した半導体露光装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体露光装置では、設置仕様書
に規定された床振動の条件や、設置先毎に個別に検討さ
れた床振動の条件等を満たす通常の装置使用環境におけ
る振動に対して、正常に所定の性能が維持できるような
防振対策、接続部の結合力アップ等の各種工夫がなされ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来、半
導体露光装置の運転中（輸送中と異なり固定金具や緩衝
材等が無い状態）に比較的揺れの大きな震度２〜４程度
の中規模の地震が発生した場合を想定して、不良品の生
産防止、装置の安全確保、装置の早急な正常運転再開等
の為の対策を施すことは特に行われていない。従って従
来の防振対策のみによれば、地震の規模や発生のタイミ
ング、装置の設置環境などの条件によっては従来の防振
対策では取りきれない振動（例えば２Ｈｚ、震度４では
４ｍｍになることもある）によって生じる露光装置内各
部の位置ずれ等により、所定の性能が維持できず、不良
品を生産してしまう。特に防振対策があまり行われてい
ない別置き部（実施例で説明）の位置ずれの可能性が高
い。しかも、近年の半導体素子の回路パターンの微細化
にともない、上記位置ずれに対する許容値は益々小さく
なりつつある。さらに、地震による外部振動によって、
露光装置内の搬送物が落下破壊し、その破片などによ
り、高精密ステージなどが正常に動かなくなったり、衝
撃で叩きつけられた高精密ステージが壊れるような装置
自身の故障や破損が発生する。

【０００４】本発明の目的は、このような従来の問題に
鑑み、半導体露光装置において、中規模の地震に対する
有効な対策を施すことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の第１の半導体露光装置は、第１物体面上のパタ
ーンを第２物体面上に露光転写する半導体露光装置本体
と、前記第１物体面上のパターンを照明するための前記
装置本体とは別置きされた光源と、前記第２物体を前記
装置本体に搬送するための前記装置本体とは別置きされ
た搬送手段と、前記装置本体、前記光源および前記搬送
手段の内の１つに設けられた地震検知用センサと、稼動
中の状態を記憶するメモリとを有し、更に、前記センサ
が前記光源または前記搬送手段の設置環境を参考にして
決められた規模以上の地震を検知すると、稼動中の動作
を停止する手段、地震があったことを警告する手段、操
作者にその後の必要な行為を指示する手段、および操作
者による行為終了の設定後、前記メモリに記憶した停止
前の状態に基づいて運転を再開する手段を有する。

【０００６】本発明の第２の半導体露光装置は、第１の
露光装置において、前記搬送手段は前記第２物体を装置
本体に対して搬送中に前記センサが地震を検知すると、
直ちに搬送動作を停止する。本発明の第３の半導体露光
装置は、第１の露光装置において、前記第１物体または
前記第２物体の位置を制御し、位置制御中に前記センサ
が地震を検知すると、直ちに位置制御を停止して定位置
にとどまる位置制御手段を有する。本発明の第４の半導
体露光装置は、第１の露光装置において、前記センサが
地震を検知すると、可動部分の最も安全な位置状態にお
いて稼働中の処理を停止して待機する処理手段を有す
る。

【０００７】

【作用】この構成において、例えば、露光装置に設けら
れた地震検知用の加速度センサにより地震を検知した場
合には、露光装置は直ちに運転を一時停止して、装置の
安全を確保した状態で待機し、使用者が指示された点検
項目に従って点検を行った後、停止前の状態をメモリか
ら呼び出し、その状態から運転を再開する。これによ
り、大がかりな防振対策等を施す必要なく、希ではある
が不良品生産や装置自身の破損という重大な事態を招く
中規模地震による損害が防止される。

【０００８】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る半導体露光装置を示
す。この半導体露光装置はレンズ等の光学手段を介して
第１物体上のパターンを第２物体上に投影露光する投影
露光型のものであるが、その基本構成に、本発明の特徴
である地震検知用加速度センサが取り付けてある。図
中、１は半導体素子を形成するために露光転写される回
路パターンを有する第１物体であるレチクル、２はレチ
クル１の回路パターンが露光転写される第２物体である
ウエハ、３はレチクル１のパターンを所定の縮小倍率で
ウエハ２に投影する投影レンズ、４は光源であるレー
ザ、５はレーザからのレーザ光を照度が均一で所定の大
きさの光束に変換する照明光学系、６はウエハ２を高精
度で位置決めするウエハステージ、７は数種類のレチク
ル１を保管するレチクルライブラリ、８はレチクル１の
パターンをウエハ２に露光転写するときにレチクル１を
保持して位置決めするレチクルステージ、９は所望のレ
チクルライブラリ７より取り出してレチクルステージ８
上に供給し、また、レチクルステージ８上の不要となっ
たレチクルライブラリ７に収納するレチクル搬送系、１
０は複数のウエハ２を保管するウエハカセット、１１は
未露光のウエハ２をウエハカセット１０より取り出して
ウエハステージ６上に供給し、また逆に露光済みのウエ
ハ２をウエハステージ６より回収してウエハカセット１
０に収納するウエハ搬送系、１２はレチクル１とウエハ
２との位置ずれを計測するアライメントスコープ、１３
は防振装置、１４は地震検知用の加速時計、１５は露光
装置を操作コントロールする制御操作部、１６は制御操
作部１５の一部を構成している表示用ディスプレーであ
る。加速度計１４が取り付けられた以外は従来の半導体
露光装置の基本構成と大差はない。

【０００９】次に、この構成において、本発明の目的で
ある、露光装置の運転中に比較的揺れの大きな震度２〜
４程度の地震が発生した場合に、露光装置が不良品を
作らないようにし、装置自身が破損するのを防止し、
そして装置の早期運転再開を行う機能について順次説
明する。

【００１０】まず不良品の製造防止について説明する。
地震による振動の影響を最も受け易いと思われるのは、
本体と、本体の一部を構成するが床に単独で別置きされ
ている別置き部との位置関係である。本体とは、本実施
例の場合、マウント（防振装置）１３上に乗って支持さ
れている部分全体を意味する。一方、別置き部とは、こ
こではレーザ４、ウエハカセット１０およびウエハ搬送
系１１である。すなわちマウント１３に乗っておらず、
単独で床に置かれている部分である。本体部はマウント
１３の防振機構によって地震による振動が吸収されるの
で、地震による外部振動に対して位置ずれや衝撃による
破損や破壊を起こしにくい。更に、装置自身の質量は２
〜３ｔｏｎと大きいので、地震の揺れによる位置ずれは
僅かである。

【００１１】しかし、別置き部は、通常の使用状態すな
わち装置の設置規格に示される床振動の状態などでは本
体部との位置ずれを起こすことはないが、その防振機構
が本体部のように必ずしも十分でないこと、質量も軽い
こと等から通常の使用状態を越える振動が中規模程度の
地震によって加わった場合には、必ずしも本体部と別置
き部の位置関係が保証されない。設置規格では例えば２
Ｈｚで１ｇａｌ程度まで保証されているが、震度４の地
震では８０ｇａｌ程度の加速度が加わることがある。例
えばレーザ４は、有毒ガスも使用している事による安全
面への配慮のためや、温度を一定にしたりゴミのない環
境を作り上げるために多額の維持費のかかる部屋（クリ
ーンルーム）のスペースを有効活用するために、本体か
ら離して別置きとして設置するケースが多くなってきて
いる。にもかかわらず近年の回路パターンの微細化の要
求に応えるため、レーザ４と本体上の照明光学系５との
位置関係をより厳しく管理する事が求められている。例
えば照明系５を出た光による照明は、その有効範囲にお
いて各位置での照度差が±１〜２％である事が求められ
ており、それを実現するために本体部と別置き部の位置
ずれは０．５ｍｍ以下程度とされる。

【００１２】しかし希にしか起きない地震のためにだけ
専用の防振機構を設けたり、大型化して剛性を上げるの
はコストアップにもつながり適切ではない。そこで、装
置本体または別置き部に地震を検知する加速度計１４を
設けて、特に別置き部の設置環境を参考にして決められ
た値以上の加速度が検知された時は、装置の動作を一時
中止して、露光装置が異常チップを生産して生産性の低
下を来す事を防止している。そして各点検項目のチェッ
ク、すなわちここではレーザ４と本体部の位置ずれチェ
ックが終了するまで装置の運転を再開させない。繰り返
すが、どんなに大きな揺れの地震に対しても装置本体と
別置き部の位置関係が狂わない装置が理想であるが、上
記位置関係を狂わせるほどの大きな揺れを伴う地震は限
られており、すべての状況に対応可能な装置構造とする
と、装置の大型化やコストアップにつながる。そこで本
発明では、無視できないが頻度は多くない大きな揺れの
ともなう地震に対しては、一時停止して不良品の生産を
防止するが、回復迄の時間の短縮（後述）を図る事で安
価な方法での地震対策を可能にしている。

【００１３】図１では、光源としてレーザを用いた例が
示されているが、従来から最も使用されている超高圧水
銀灯を光源とした場合も同様の事が考えられる。図２は
光源として超高圧水銀灯２２を使用した場合の例であ
る。図２の例では超高圧水銀灯はレーザ４の場合と同じ
様に別置きされているランプハウス２１に収納されてい
る。従来、ランプを収納する場所であるランプハウスは
照明系５と一体であり、別置きではなかった。ところが
露光装置の性能向上が求められるにつれて、水銀ランプ
から発するランプハウスからの熱が露光装置の温度環境
に与える影響が無視出来なくなり、本例のようにランプ
ハウスが別置きされるケースがでてきている。

【００１４】光源以外の別置き部の例として、図１に
は、ウエハキャリア１０やウエハ搬送系１１が示されて
いる。別置きの構成であると、ウエハ搬送系の位置ずれ
によりウエハの搬送が停止する可能性が考えられる。こ
れは不良チップの生産にはつながらないが、装置の生産
性に直結する重大な問題である。したがって地震があっ
た場合には性能の問題と同様にその都度確実に問題がな
いかチェックしておくのが望ましい。尚、ウエハキャリ
ア１０までが本体部に構成されている場合でも、近年の
生産ラインの自動化に伴い自動搬送ロボットがウエハキ
ャリアを運搬してくる事も多くなっているため、ロボッ
トの移動ラインとの位置関係についても同様に考えられ
る。

【００１５】別の不良品の製造の可能性を生じさせる原
因としては、レチクル１とウエハ２の位置合せ精度の悪
化がある。図１の装置では、ウエハ２の位置決めは、ア
ライメントスコープ１２によってウエハ２の位置を確認
し、ウエハステージ６によって所定の位置に送ることに
より行っている。一方、レチクル１も同様にレチクルス
テージ８と不図示のアライメントスコープとによって行
われている。ところで近年の半導体素子の微細化にとも
ない、０．１μｍレベルの位置決めが要求されている。
これに対して防振装置であるマウント１３によれば、震
度４、２Ｈｚ程度の地震では本体上で４ｍｍ程度の揺れ
が残ることもある。これらは明らかに無視できない数値
であり、したがって地震を検知したときは直ちに位置決
めや露光を中止して待機状態にはいる。

【００１６】尚、加速度センサを取り付ける場所は、床
の振動が直に伝わる本体のマウント１３の下か、別置き
部が良い。

【００１７】次に装置自身の破損を防ぐ方法について説
明する。地震による揺れが装置自身を破損する可能性と
して一番考えられるのは、搬送物が落下してその破片に
よって装置が支障を来す事である。図１の装置の場合、
露光に際しては、露光装置で露光処理される前のウエハ
２が入ったウエハキャリア１０から、ウエハ２をウエハ
搬送系１１のハンドによって取り出し、不図示の位置決
め機構によって荒い位置決めを行った後に、ウエハ２
を、高精度で位置決めするウエハステージ６に渡す。ウ
エハステージ６上に渡されたウエハ２の位置をアライメ
ントスコープ１２によって確認し、その後、所定の位置
に運んで露光する。その後、再びウエハ搬送系１１によ
ってウエハキャリア１０に収納する。

【００１８】ここで、ウエハ２は通常、図３に示すよう
に、真空吸着溝３６を介する真空吸着方式によってウエ
ハの裏面を吸着しハンド３０によって保持する。ハンド
からウエハステージ６にウエハ２を受け渡す場合や、図
４に示すように、ウエハ２をハンド３１からハンド３２
に受け渡すようなハンド間の受け渡しの場合は、受け取
る側のハンドにおける真空吸着が確認された後に渡す側
のハンドの真空吸着を解除する。この真空吸着が正常に
働いている限りはハンドがウエハ２を落下させる事はな
い。しかし、このような受け渡しを地震による揺れの中
で行うのは、ウエハ２落下の危険性を明らかに増大させ
る。このような条件でウエハが落下する可能性は確かに
低いが、万が一にもウエハが高精密品のウエハステージ
６等に落下した場合の修復に要する手間と費用を考える
と、ウエハ２の落下は是非とも避けなければいけない項
目である。従って地震検知用加速度計１４が設定量以上
の加速度を検知した時は、ウエハ２の受け渡しを直ちに
中止してウエハの保持がより確実な状態となるまで待機
する。

【００１９】レチクル１についても同様の事が言える。
レチクル１の動きもウエハ２の場合とほぼ同じで、複数
のレチクル２が収納されたレチクルライブラリ７からレ
チクル搬送系９が所定のレチクル１を取り出し、レチク
ル１を保持位置決めするレチクルステージ８にレチクル
１を供給する。レチクルステージ８に供給されたレチク
ル１は位置決めした後に照明光学系５によって露光す
る。露光終了後、レチクルステージ８上のレチクル１を
再びレチクル搬送系９によってレチクルライブラリ７に
収納する。レチクルの保持方法もウエハ２の場合とほぼ
同様にレチクル搬送系９のハンドがレチクルの裏面を吸
着することにより行っている。但し、レチクルライブラ
リ７に収納されているときは、レチクル１にゴミが付着
するのを防止するために、レチクル１は、不図示のレチ
クル１全体を格納できるケースに収納されている。レチ
クル１の搬送中の落下の危険性が高いのもウエハ２の場
合と同様にハンドからハンドやハンドからレチクルステ
ージ８への受け渡しの時である。レチクル落下の可能性
もウエハ２の場合と同様にけっして高くないが、レチク
ル落下によるレチクルステージ８などへのダメージはや
はりウエハ２の場合と同様に甚大であり、従って地震に
よるレチクル落下の可能性が僅かでもある場合、レチク
ルの搬送や受け渡しを直ちに中止して安全な状態で待機
する。

【００２０】このようにレチクル１やウエハ２のような
搬送物の落下破損によるウエハステージ６やレチクルス
テージ８のような高精密品へのダメージを極力なくす為
に、加速度計１４が地震を検知すると直ちに危険な搬送
物の受け渡しや搬送を中止して待機状態にはいる。

【００２１】次に可動部の破損防止について説明する。
可動部の中でも最も高精度が要求されるウエハステージ
６の場合について説明する。ウエハステージ６は基本的
にはＸＹＺの３軸構造の高精度ステージであり、ＸＹ方
向はレーザ干渉計で高精度に位置制御される。レーザ干
渉計による制御は、１０Ｈｚ程度の振動に対してまで追
従性があり、一般の地震が２Ｈｚ程度であると考える
と、ウエハステージ６は地震を検知次第速やかに停止
し、位置制御を働かせてその場に留まり続けるのがよ
い。そうすることでウエハステージ６が地震による加振
力で叩かれ移動させられて、端部が衝突して破損するこ
とを防ぐことができる。ウエハステージ６が高精度のエ
アー浮上ステージであって、もしレーザ干渉計による位
置制御が出来なくなったときは、エアーはそのままで、
待機しているのがよい。エアーが緩衝剤の働きをするか
らである。なお、Ｚ方向に関しては、駆動機構がピエゾ
（圧電素子）またはギヤー列を使用している場合が多
く、外部振動に対して比較的強い構造であり、且つＺ方
向のストロークは小さいので、位置制御をかけなくても
良い。

【００２２】最後に早期運転再開の動作について説明す
る。上述のように、地震が発生したときは不良品の生産
を防止するために装置の運転を止めて、所定の点検項目
のチェックが終了するまで装置を停止させるため、いか
に素早く運転を再開できるかが重要なポイントになる。
時間が短縮出来るか否かは、各確認項目をいかに速くチ
ェック出来るか否かで決まる。本実施例では各チェック
項目は、自動でなく装置の使用者が行う事を想定してい
るので、装置の使用者が何をどうチェックすれば良いか
がすぐに分かるように、制御操作部１５のディスプレー
１６に各チェック項目を順番に表示していく。何故な
ら、地震による装置停止の状態は希であり、使用者が日
頃から行う操作とは異なり、使用頻度が低い操作である
ので、使用者が装置の運転を再開するためにはどう対処
すれば良いかすぐには分からないと考えられるからであ
る。取扱い説明書に書いてあっても体験したことが無け
ればその存在も忘れがちである。つまり本発明の目的で
ある地震対策はあくまでも希なケースと考えている。だ
からディスプレー１６上に、装置が待機中である事を表
示して知らせる（音を出しても良い）とともに、運転再
開に必要な作業を分かりやすく指示するのである。ディ
スプレー１６はむろん通常の装置オペレーションに使用
するディスプレーと共通でよく、新たなものを設ける必
要はない。表示する内容は、例えば図５に示すように
『光源との軸ずれを確認して下さい。方法は以下のとう
りです。終了したら確認ボタンを押して下さい。』、
『次にウエハ搬送系の位置を確認して下さい。方法は以
下のとうりです。終了したら確認ボタンを押して下さ
い。』等のように順次表示していく。

【００２３】尚、各確認や調整においては、装置の設置
時或は工場調整時に使用する機構をそのまま使用すれば
よく、新たなものを設ける必要はない。

【００２４】更に運転再開のための機能として、待機開
始時のウエハ２とレチクル１の状態を制御操作部１５内
のメモリに記憶しておき、運転再開は、中断したときの
状態から行う機能を有する。従って無駄なレチクル１の
交換も不要であるし、ウエハ２も無駄にならない。但し
ウエハ２とレチクルは地震による揺れを受けた直後であ
るので、再度位置合せを行ってから運転を再開する。

【００２５】また本発明の地震対策機能は、制御操作部
１５からのコマンド入力により機能を中止させることも
できる。また、加速度センサも専用のものを設けるので
なく、装置内にある別の目的の加速度センサを共用して
も良い。但しその場合は、床の振動と、共用するセンサ
の検出する加速度との関係を予め求めておく必要があ
る。更に上記の説明では、装置の使用者自らが各項目を
チェックするが、例えば本体部と別置き部の位置合せが
自動でできる等の機構を備え、装置自身が自動的に地震
による影響の一部または全部を確認しさらに補正まで行
う事が出来るようにしてもよい。

【００２６】さらに、ここでは露光装置を例にとって説
明したが、露光装置に限らず各種検査装置、プロセス関
係装置等にも応用出来るのは自明である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体露光装置において、装置の動作を制御するための地
震検知用のセンサを設けたため、そのセンサが地震を検
知した時は運転を一時止めて安全な状態で待機する等に
より、中程度の震度２〜４程度の地震が起きた場合で
も、不良品の生産を防止し且つ装置自身の安全を守るこ
とができる。また、そのために、大がかりな防振対策等
を施す必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る、地震検知用加速度
センサを取りつけた状態の半導体露光装置の全体構成図
である。

【図２】図１の装置において、光源をレーザから超高
圧水銀灯に変えた場合の例を示す全体構成図である。

【図３】図１の装置において搬送用ハンドがウエハを
保持する方法を示す斜視図である。

【図４】図１の装置において搬送用ハンドが搬送用ハ
ンドにウエハを受け渡す方法を示す斜視図である。

【図５】図１の装置において表示用ディスプレーが
『チェック項目とその内容』を表示している例を示す模
式図である。

【符号の説明】

１：レチクル、２：ウエハ、３：投影レンズ、４：レー
ザ、５：照明光学系、６：ウエハステージ、７：レチク
ルライブラリー、８：レチクルステージ、９：レチクル
搬送系、１０：ウエハカセット、１１：ウエハ搬送系、
１２：アライメントスコープ、１３：防振装置、１４：
地震検知用加速度センサ、１５：制御操作部、１６：表
示用ディスプレー、２１：ランプハウス、２２：超高圧
水銀灯、３０：ハンド、３１：ハンド（渡す側）、３
２：ハンド（受け取る側）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−68919（ＪＰ，Ａ) 特開平２−170520（ＪＰ，Ａ) 特開平３−41299（ＪＰ，Ａ) 特開平２−265885（ＪＰ，Ａ) 特開平３−91157（ＪＰ，Ａ) 特開平４−101748（ＪＰ，Ａ) 特開平２−103168（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 G05D 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１物体面上のパターンを第２物体面上
に露光転写する半導体露光装置本体と、前記第１物体面
上のパターンを照明するための前記装置本体とは別置き
された光源と、前記第２物体を前記装置本体に搬送する
ための前記装置本体とは別置きされた搬送手段と、前記
装置本体、前記光源および前記搬送手段の内の１つに設
けられた地震検知用センサと、稼動中の状態を記憶する
メモリとを有し、更に、前記センサが前記光源または前
記搬送手段の設置環境を参考にして決められた規模以上
の地震を検知すると、稼動中の動作を停止する手段、地
震があったことを警告する手段、操作者にその後の必要
な行為を指示する手段、および操作者による行為終了の
設定後、前記メモリに記憶した停止前の状態に基づいて
運転を再開する手段を有することを特徴とする半導体露
光装置。
【請求項２】前記搬送手段は前記第２物体を装置本体
に対して搬送中に前記センサが地震を検知すると、直ち
に搬送動作を停止することを特徴とする請求項１記載の
半導体露光装置。
【請求項３】前記第１物体または前記第２物体の位置
を制御し、位置制御中に前記センサが地震を検知する
と、直ちに位置制御を停止して定位置にとどまる位置制
御手段を有することを特徴とする請求項１記載の半導体
露光装置。
【請求項４】前記センサが地震を検知すると、可動部
分の最も安全な位置状態において稼動中の処理を停止し
て待機する処理手段を有することを特徴とする請求項１
記載の半導体露光装置。