JP6271831B2 - Exposure apparatus and device manufacturing method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、露光装置、およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
露光装置は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版(レチクルなど)のパターンを投影光学系を介して感光性の基板(表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど)に転写する装置である。この露光装置は、原版と基板との相対的な位置合わせを行うためのアライメント検出系(位置検出系)を備える。アライメント検出系としては、例えば、投影光学系に隣設され、投影光学系を介さずに基板上またはステージ(基板保持部)上のマークを検出するオフアクシスアライメント検出系(OA検出系)がある。このOA検出系は、投影光学系を介する検出系と比較して、投影光学系の色収差の影響を受けないという利点がある。特許文献1は、このようなOA検出系である位置検出装置を開示している。従来、露光装置は、1つのOA検出系によりマークを検出していたが、近年の基板の大口径化に伴って基板上のマークの数も増加しているため、これらのマークの検出を1つのOA検出系により実施するには時間がかかり、スループットが低下する。そこで、特許文献2は、マークの検出時間を短縮させるために、複数のOA検出系を備えた露光装置を開示している。
In a lithography process included in a manufacturing process of a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like, an exposure apparatus applies a pattern of an original (such as a reticle) to a photosensitive substrate (a wafer having a resist layer formed on the surface) via a projection optical system. It is a device that transfers to a glass plate or the like. The exposure apparatus includes an alignment detection system (position detection system) for performing relative alignment between the original and the substrate. As an alignment detection system, for example, there is an off-axis alignment detection system (OA detection system) that is adjacent to the projection optical system and detects a mark on the substrate or stage (substrate holding unit) without using the projection optical system. . This OA detection system has an advantage that it is not affected by the chromatic aberration of the projection optical system, as compared with the detection system via the projection optical system.
ここで、投影光学系の光軸とOA検出系の光軸との間の距離であるベースライン量は、露光装置使用時の露光熱による装置材料の伸縮などの影響を受けて変動する場合がある。ベースライン量に変動が生じると、OA検出系の検出精度、ひいてはオーバーレイ精度が許容範囲を超える可能性がある。したがって、OA検出系の検出精度を維持するためには定期的にベースライン計測を行い、ベースライン量が変動している場合には、それを補正する必要がある。しかしながら、ベースライン計測を定期的に実施すると、計測時間が累積することでスループットに影響を及ぼす可能性がある。特に、特許文献2に示すOA検出系を複数備えた露光装置においては、固定である第1のOA検出系に比べて、少なくとも1つの可動である第2のOA検出系の位置変動が大きくなるので、第2のOA検出系の位置を頻繁に計測(特定)する必要がある。
Here, the baseline amount, which is the distance between the optical axis of the projection optical system and the optical axis of the OA detection system, may fluctuate due to the influence of expansion / contraction of the apparatus material due to exposure heat when the exposure apparatus is used. is there. When the baseline amount fluctuates, the detection accuracy of the OA detection system, and thus the overlay accuracy, may exceed the allowable range. Therefore, in order to maintain the detection accuracy of the OA detection system, it is necessary to periodically measure the baseline, and to correct the baseline amount if it has fluctuated. However, if baseline measurement is performed regularly, the measurement time may accumulate, which may affect throughput. In particular, in an exposure apparatus provided with a plurality of OA detection systems shown in
例えば、第1のOA検出系(固定)と第2のOA検出系(可動)との2つの位置検出系を備える露光装置を想定する。そして、ステージが、自身の移動により回収基板と供給基板とを交換する位置を「交換位置」と定義し、一方、自身の移動によりステージのチャックと、ハンド(搬送機構)との干渉を回避可能とする位置を「回避位置」と定義する。ここで、供給基板を供給する際には、まず、ハンドは、供給位置から供給基板を受け取った後、交換位置へ移動する。このとき、ステージは、チャックを下降させた状態で交換位置にて待機している。次に、ハンドは、下降することで、ピンへ供給ウエハを受け渡す。次に、ハンドは、ある軸方向の−(マイナス)方向に退避するが、この退避に合わせ、ステージは、その+方向へ移動する。これは、チャックが上昇して、チャック上に供給基板を吸着保持するに際して、チャックとハンドとの干渉を回避させるためである。次に、ステージは、上記のように+方向に移動して、回避位置にて一旦停止する。そして、チャックが上昇することで、供給基板は、ピンからチャックに受け渡されて、吸着保持される。次に、ベースライン計測を実施するに際して、ステージは、回避位置から第2のOA検出系の観察領域にステージ上のマークの少なくとも1つが入る位置(計測位置)へ移動する。この移動は、第2のOA検出系自体の移動誤差がベースライン量の計測値誤差となることを抑止するため、頻繁に第2のOA検出系のベースラインを測定するためのものである。すなわち、従来の露光装置では、ハンドから供給基板を受け取り、ベースライン計測に至るまでに、ステージは、交換位置から回避位置までの第1移動と、回避位置から計測位置までの第2移動との2つの移動を行うことになる。この第1移動と第2移動とが要求されることで、ベースライン計測に係る時間が長くなり、結果的にスループットに影響を及ぼし得ることとなる。 For example, assume an exposure apparatus that includes two position detection systems, a first OA detection system (fixed) and a second OA detection system (movable). And the position where the stage exchanges the collection substrate and the supply substrate by its own movement is defined as the “exchange position”. On the other hand, the movement of the stage can avoid interference between the chuck of the stage and the hand (conveyance mechanism). Is defined as an “avoidance position”. Here, when supplying the supply substrate, the hand first receives the supply substrate from the supply position and then moves to the replacement position. At this time, the stage stands by at the replacement position with the chuck lowered. Next, the hand descends to deliver the supply wafer to the pins. Next, the hand is retracted in the − (minus) direction of a certain axial direction, and the stage moves in the + direction in accordance with the retraction. This is to avoid interference between the chuck and the hand when the chuck is raised and the supply substrate is sucked and held on the chuck. Next, the stage moves in the + direction as described above and temporarily stops at the avoidance position. Then, when the chuck is raised, the supply substrate is transferred from the pin to the chuck and is held by suction. Next, when performing baseline measurement, the stage moves from the avoidance position to a position (measurement position) where at least one of the marks on the stage enters the observation area of the second OA detection system. This movement is for frequently measuring the baseline of the second OA detection system in order to prevent the movement error of the second OA detection system itself from becoming a measurement value error of the baseline amount. That is, in the conventional exposure apparatus, the stage moves between the first movement from the replacement position to the avoidance position and the second movement from the avoidance position to the measurement position before receiving the supply substrate from the hand and reaching the baseline measurement. Two moves will be performed. Since the first movement and the second movement are required, the time required for the baseline measurement becomes long, and as a result, the throughput can be affected.
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、スループットの向上に有利な露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus that is advantageous for improving throughput, for example.
上記課題を解決するために、本発明は、照明系からの光を原版に形成されたパターンに照射し、投影光学系を介してパターンの像を基板上に投影する露光装置であって、基板を吸着する吸着部と基板の受け渡しのための複数のピンと前記吸着部とを相対的に昇降させる昇降機構と第1マークとを有し、吸着部により基板を吸着して移動可能な基板保持部と、投影光学系を介さずに、第1マーク、または基板に形成されている第2マークを検出する検出系と、基板保持部の複数にピンに基板を受け渡す搬送機構と、を備え、水平方向の位置に関して、搬送機構が基板を複数のピンに渡すときに基板保持部が位置する第1位置と、搬送機構から複数のピンに渡された基板を昇降機構を用いて吸着部に吸着させるときに基板保持部が位置する第2位置とは互いに異なり、搬送機構が基板を複数のピンに渡した後、搬送機構が基板保持部から水平方向に関して離れるように基板と吸着部の間を移動するのに合わせて、基板保持部が第1位置から第2位置へ向かって移動し、第2位置に移動した基板保持部の第1マークを検出系が検出するであることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an exposure apparatus that irradiates a pattern formed on an original plate with light from an illumination system and projects an image of the pattern onto a substrate via a projection optical system. A substrate holding unit that has a suction unit that sucks the substrate, a plurality of pins for transferring the substrate, a lifting mechanism that relatively moves the suction unit up and down, and a first mark, and is movable by sucking the substrate by the suction unit And a detection system that detects the first mark or the second mark formed on the substrate without using the projection optical system, and a transport mechanism that transfers the substrate to the pins to a plurality of substrate holding portions, With respect to the horizontal position, the first position where the substrate holding unit is located when the transport mechanism passes the substrate to the plurality of pins, and the substrate passed to the plurality of pins from the transport mechanism is sucked to the suction portion using the lifting mechanism. The second position where the substrate holder is located The substrate holder is moved in the first direction as the transport mechanism moves between the substrate and the suction portion so as to move away from the substrate holder in the horizontal direction after the transport mechanism passes the substrate to the plurality of pins. The detection system detects the first mark of the substrate holder that has moved from the first position to the second position and has moved to the second position.
本発明によれば、例えば、スループットの向上に有利な露光装置を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide an exposure apparatus that is advantageous for improving the throughput.
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る露光装置の構成について説明する。図1は、本実施形態の露光装置1の構成を示す概略図である。この露光装置1は、一例として、半導体デバイスの製造工程に使用され、ステップ・アンド・リピート方式にてレチクル(原版)2に形成されているパターン(例えば回路パターン)を被処理基板であるウエハ3上(基板上)に転写露光する投影型露光装置とする。なお、図1では、投影光学系4の光軸(本実施形態では鉛直方向)に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で露光時のレチクル2およびウエハ3の走査方向にX軸を取り、X軸に直交する非走査方向にY軸を取っている。露光装置1は、照明系5と、レチクルステージ6と、投影光学系4と、ウエハステージ7と、位置検出系8と、制御部9とを備える。
(First embodiment)
First, the configuration of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the
照明系5は、例えば、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、または絞りなどの光学素子を含み、不図示の光源から照射された光を調整してレチクル2を照明する。光源としては、例えばパルスレーザー光源を採用可能である。ここで、照明系5は、光源としてレーザーを使用する場合には、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する整形光学系や、コヒーレントなレーザー光をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を含むことが望ましい。一方、光源は、レーザー光源に限定されるものではなく、単数または複数の水銀ランプやキセノンランプなどとしてもよい。レチクル2は、ウエハ3上に転写されるべきパターンが形成された、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ(原版保持部)6は、レチクル2を保持し、XY軸方向に移動可能とする。さらに、レチクルステージ6は、参照ミラー11を有し、レチクルステージ6の位置は、参照ミラー11にレーザービームを照射し、その反射光を受光する第1レーザー干渉計12により計測される。投影光学系4は、照明系5からの照射光10で照明されたレチクル2上のパターンを所定の倍率(例えば1/2〜1/5)でウエハ3上に投影露光する。投影光学系4としては、複数の光学要素のみから構成される光学系や、複数のレンズと少なくとも1枚の凹面鏡とから構成される光学系(カタディオプトリック光学系)が採用可能である。または、投影光学系4として、複数のレンズと少なくとも1枚のキノフォームなどの回折光学素子とから構成される光学系や、複数のミラーより成る光学系なども採用可能である。ウエハ3は、表面上にレジスト(感光剤)が塗布された、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ(基板保持部)7は、ウエハ3を保持し、少なくともX軸方向とY軸方向とに移動可能とする。このウエハステージ7は、ウエハ3を吸着力にて引き付けて保持するチャック(吸着部)13と、このチャック13、または一時的にウエハ3を吸着支持する複数のピンをZ軸方向で昇降させて、ウエハ3をチャック13の表面から離間可能とする昇降機構とを含む。特に、本実施形態の昇降機構は、不図示であるがウエハステージ7上にてチャック13を昇降させる昇降駆動部と、位置自体は固定され、チャック13が下降している際に一時的にウエハ3を支持する複数のピン14とを含むものとする。さらに、ウエハステージ7は、参照ミラー15を有し、ウエハステージ7の位置は、参照ミラー15にレーザービームを照射し、その反射光を受光する第2レーザー干渉計16により計測される。なお、露光装置1は、ウエハステージ7のZ軸方向における位置を計測するレーザー干渉計を備える場合もある。
The
位置検出系8は、アライメント処理として、ウエハ3上に形成されているアライメントマーク(第2マーク:以下「ウエハマーク」という)、またはウエハステージ7上に設置されている基準マーク(第1マーク)を検出可能とする。特に本実施形態では、位置検出系8として、投影光学系4を介さずに各マークを検出するオフアクシスアライメント(Off-axis Auto Alignment)検出系(OA検出系)を採用する。また、露光装置1は、このような位置検出系8を複数備え、特に本実施形態では、2つの位置検出系(第1位置検出系8a、第2位置検出系8b:図4および図5参照)を備えるものとする。各位置検出系8a、8bは、それぞれ投影光学系4に隣設され、各光軸は、投影光学系4の光軸と平行である。さらに、各位置検出系8a、8bは、それぞれ基本構成は同一であるが、投影光学系4に隣設した配置位置にて、一方は、駆動機構を有さず固定されており、他方は、駆動機構を有し、例えばX、Y、Zの各軸方向の特定の範囲で観察領域(検出領域)を可変とする。以下、第1位置検出系8aは、駆動機構を有さず、第2位置検出系8bは、駆動機構を有するものとして説明する。なお、この駆動機構は、第2位置検出系8bの全体の位置を変化させるものでもよいし、一部の位置を変化させるものでもよい。
The
図2は、位置検出系8の基本構成の一例を示す図である。位置検出系8は、まず、第1光源20と、照明および結像に係る光学系とを含む。第1光源20は、例えば可視光(または赤外光)を出射するものであり、出射された光は、2つの照明リレー光学系21、22を通過し、回転板23に形成された開口絞りに結像する。開口絞りを通過した特定の光は、さらに照明光学系24を通過した後、偏光ビームスプリッター25に入射する。偏光ビームスプリッター25により反射されたS偏光は、リレーレンズ26とλ/4板27とを通過した後に円偏光に変換され、さらに対物レンズ28を通過してウエハ3上に形成されているウエハマークWMをケーラー照明する。次に、ウエハマークWMで発生した反射光、回折光、および散乱光は、対物レンズ28、λ/4板27、およびリレーレンズ26へ戻る。これらの光は、今度はP偏光に変換された後、偏光ビームスプリッター25を通過し、結像光学系29によりウエハマークWMの像を光電変換素子(例えばCCDカメラ)30上に形成する。制御部9は、光電変換素子30から取得したウエハマークWMの像の位置に基づいて、ウエハ3の位置を特定する。一方、位置検出系8は、さらに、第2光源31と、基準用の照明に係る光学系とを含む。第2光源から出射した光は、照明光学系32により基準板33に対して一様な光量分布となるようにケーラー照明する。ここで、基準板33は、基準マークSMを有しており、この基準マークSMを透過した光のみがハーフミラー34に入射する。アライメント光を出射する第1光源20と、基準光を出射する第2光源31とをそれぞれ別光源とすることで、第1光源20の使用によりウエハマークWMを照明するときは、第2光源31は、基準光を出射しない。これに対して、第2光源31の使用により基準マークSMを照明するときは、第1光源20は、アライメント光を出射しない。これにより、位置検出系8は、同一視野内に、ウエハマークWMと基準マークSMとを形成することができる。そして、制御部9は、この検出結果に基づいて、基準マークSMに対するウエハマークWMの位置を算出する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a basic configuration of the
制御部9は、露光装置1の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。この制御部9は、例えばコンピュータなどで構成され、露光装置1の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部9は、少なくとも、後述するウエハ3の受け渡し時やベースライン計測時のウエハステージ7の駆動制御、位置検出系8の動作制御、または位置検出系8の検出結果に基づくベースライン量の算出などを実行する。なお、制御部9は、露光装置1の他の部分と一体で(共通の筐体内に)構成してもよいし、露光装置1の他の部分とは別体で(別の筐体内に)構成してもよい。
The
次に、露光装置1におけるアライメント処理に関する動作である、ベースライン計測、アライメント計測、およびベースライン計測を実施するまでのウエハ3の交換動作について説明する。一般に、露光装置は、露光処理を実施する前に、ウエハ上のショット(パターン転写領域)を露光装置の露光領域(レチクルのパターンの投影像)に合わせるアライメント処理を実施する。さらに、このアライメント処理を実施する位置検出系としてOA検出系を採用する場合には、予めベースライン量を精度良く求めておく必要がある。ここで、ベースライン量とは、露光領域内の基準点(例えば中心点)に対する位置検出系の観察領域の基準点(例えば中心点)のオフセット量、すなわち、この2つの基準点間の距離である。本実施形態の露光装置1におけるアライメント処理を説明するに先立ち、まず、ウエハ3のアライメント処理に必要なベースライン計測について説明する。
Next, the exchange operation of the
図3は、ベースライン計測を説明するための露光装置1の主要構成および動作を示す概略図である。特に、図3(a)は、照射光10の入射側から見たレチクルステージ6の平面図であり、図3(b)は、図3(a)と対応した露光装置1の主要構成を示す側面図である。ここで、レチクルステージ6は、その表面上に、レチクル2とレチクルステージ6との位置を合わせるための複数のレチクル基準マーク40と、2箇所のレチクルステージ基準プレート41とを設置している。レチクルステージ基準プレート41には、複数の位置計測用マーク(第3マーク:以下「RSマーク」という)42が所定の間隔で配置されている。さらに、ウエハステージ7は、チャック13上にウエハステージ基準マーク43を設置している。ウエハステージ基準マーク43には、不図示であるが、複数の位置計測用マーク(以下「WSマーク」という)が所定の間隔で配置されている。以下、説明の簡単化のために、WSマークについてもウエハステージ基準マークと同一の符号を付す。制御部9は、まず、ベースライン計測に先立ち、不図示のレチクルアライメント顕微鏡を用いてレチクル基準マーク40を検出させ、レチクルステージ6に対してレチクル2を位置決めさせる。次に、ベースライン計測の第1工程として、制御部9は、露光光を用いるアライメントスコープ(露光光スコープ)44により、投影光学系4を介してRSマーク42とWSマーク43との相対位置を検出させる。このとき、チャック13は、上昇時の定位置(以下「上昇位置」という)に停止している。この上昇位置では、チャック13に吸着保持された状態のウエハ3の表面とウエハステージ基準マーク43の表面とのZ軸方向の高さ位置は、略同一である。次に、第1工程の終了後、制御部9は、第2工程として、ウエハステージ7を移動させることにより、位置検出系8の観察領域(視野)にWSマーク43を合わせる。その後、制御部9は、WSマーク43と位置検出系8内の基準マークSMとの相対位置を検出させる。そして、制御部9は、第1工程と第2工程との検出結果に基づいて位置情報の差分を取ることで、ベースライン量を算出する。これにより、位置検出系8を用いてウエハ3に対するアライメント計測を実施する際には、ウエハ3上のショットを露光装置1の露光領域に合わせることができる。なお、ベースライン量が特定された後は、基準マークSMを基準としてウエハマークWM(図2参照)の位置を検出することが可能となる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the main configuration and operation of the
特に、本実施形態の位置検出系8は、固定の第1位置検出系8aと可動の第2位置検出系8bとの2つであることから、ベースラインの計測位置は、以下の3箇所となる。第1の計測位置は、第2位置検出系8bの設置位置の直下に、駆動機構の駆動によりXY平面上でWSマーク43を合わせた位置である。この計測位置では、第2位置検出系8bがWSマーク43を検出する。第2の計測位置は、第1位置検出系8aの設置位置の直下に、ウエハステージ7の駆動によりXY平面上でWSマーク43を合わせた位置である。この計測位置では、第1位置検出系8aがWSマーク43を検出する。そして、第3の計測位置は、投影光学系4を介した露光光スコープ44(図3参照)の設置位置の直下に、ウエハステージ7の駆動によりXY平面上でWSマーク43を合わせた位置である。この計測位置では、露光光スコープ44が、RSマーク42(図3参照)と、WSマーク43との相対位置を検出する。上記にて、制御部9が第1工程と第2工程との検出結果に基づいて位置情報の差分を取ると記したところは、具体的には、これら3つの計測位置での計測結果の差分を取ることを意味する。なお、上記第2および第3の計測位置での検出は、検出される値が比較的安定していることが多いため、ウエハ3一枚ごとでなく、ウエハ3の複数枚ごとに1回の実施でもよい。
In particular, since the
図4は、位置検出系8によるアライメント計測を説明するためのウエハ3の概略平面図である。ウエハ3上には複数のショットSが設定されており、さらに、複数のショットS上に複数のウエハマークWMが形成されている。ここでは、一例として4つのショットとウエハマークのみを記載している。ウエハマークWMの間隔Lは、レチクル2上のマークの配置やウエハ3上のショットレイアウトに基づいて、予め設定されている。露光装置1は、上記のベースライン計測を実施した上で、露光処理に際し、位置検出系8によりアライメント計測を実施する。このとき、露光装置1は、第1位置検出系8aと第2位置検出系8bとの2つの位置検出系8を備えているので、図4に示すように2つのウエハマークWMを略同時に、すなわち検出タイミングの少なくとも一部を重ならせて検出させることができる。特に、ウエハ3によっては形成されているウエハマークWMの位置が異なる。この場合、制御部9は、まずウエハステージ7の移動により第1位置検出系8aの観察位置を1つのウエハマークWMに合わせる。その後、制御部9は、レチクル2上のマークの配置やウエハ3上のショットレイアウトに基づいて予め設定された位置へ第2位置検出系8bを移動させることにより、第2検出系8bの観察位置をもう1つのウエハマークWMに合うように補正させる。なお、第2位置検出系8bの駆動は、ベースライン計測の前には静定しておく。このような複数のウエハマークWMに対する同時アライメント計測は、位置検出系が1つの場合に比べて、ウエハステージ7の駆動時間を短縮させることができるので、結果的に、アライメント計測に必要とされる時間が短縮される。
FIG. 4 is a schematic plan view of the
ここで、上記のようなベースライン計測が実施される前には、これから露光処理されるウエハが、ベースライン計測位置に配置(搬送)されていなければならない。そこで、次に、ウエハステージ7によるウエハ3の搬送動作を含む、露光装置1によるウエハ3の交換動作について説明する。まず、本実施形態についての説明の前に、比較のために従来の露光装置による動作を説明する。なお、以下の従来の露光装置についての説明では、比較のしやすさから、本実施形態の露光装置1と同一構成のものには同一の符号を付す。
Here, before the baseline measurement as described above is performed, the wafer to be exposed from now on must be placed (transferred) at the baseline measurement position. Then, next, the exchange operation | movement of the
図7は、従来の露光装置によるウエハ3の交換(受け渡し)動作を説明する概略図である。図7では、これから露光処理されるウエハ(以下「供給ウエハ」という)3aがウエハステージ7のチャック13上に載置され、ベースライン計測位置に搬送されるまでの状態を時系列で示している。また、図7では、投影光学系4と、この投影光学系4に隣設した第1位置検出系8aおよび第2位置検出系8bとの設置位置を概略的に図示している。また、不図示であるが、露光装置1内、または露光装置1に隣設して、供給ウエハ3aを一時的に保持する供給ステージと、処理済みのウエハ(以下「回収ウエハ」という)3bを一時的に保持する回収ステージとが設置されている。以下、供給ステージが供給ウエハ3aを一時的に保持する位置を「供給位置」という。一方、回収ステージが回収ウエハ3bを一時保存する位置を「回収位置」という。さらに、露光装置1は、後述する交換位置と、上記の供給位置および回収位置との間で、ウエハ3を保持しつつ搬送するハンド50を備える。なお、ハンド50は、不図示の駆動部により移動され、この駆動部とともに搬送機構を構成する。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the exchange (delivery) operation of the
図7(a)は、ウエハステージ7が、自身の移動により回収ウエハ3bと供給ウエハ3aとを交換する位置(第1位置:以下「交換位置」という)に位置している状態を示す図である。ここで、回収ウエハ3bを回収する際には、まず、回収ウエハ3bを保持した状態のウエハステージ7は、交換位置に移動し、一旦停止する。次に、回収ウエハ3bの吸着保持が解除され、この交換位置でチャック13が下降することで、回収ウエハ3bは、ピン14上に支持される。次に、ハンド50は、ピン14に支持されている回収ウエハ3bと、下降しているチャック13との隙間空間に水平方向から進入した後、上昇することで、ピン14から回収ウエハ3bを受け取る。そして、ハンド50は、回収位置へ回収ウエハ3bを搬送する。なお、ここでは、回収ウエハと供給ウエハとの交換の際のウエハステージ7の位置を同じとしたが、回収ウエハを回収するウエハステージ位置と、供給ウエハを供給するウエハステージ位置とは、異なっていてもよい。
FIG. 7A is a diagram showing a state in which the
図7(b)は、ウエハステージ7が、自身の移動によりチャック13とハンド50との干渉を回避可能とする位置(第2位置:以下「回避位置」という)に位置している状態を示す図である。ここで、供給ウエハ3aを供給する際には、まず、ハンド50は、供給位置から供給ウエハ3aを受け取った後、交換位置へ移動する。このとき、ウエハステージ7は、チャック13を下降させた状態で、交換位置にて待機している。次に、ハンド50は、下降することで、ピン14へ供給ウエハ3aを受け渡す。次に、ハンド50は、−Y軸方向に退避するが、この退避に合わせ、ウエハステージ7は、+Y軸方向へ移動する。これは、チャック13が上昇して、チャック13上に供給ウエハ3aを吸着保持するに際して、チャック13とハンド50との干渉を回避させるためである。なお、ウエハステージ7を交換位置で停止させた状態で、ハンド50のみを大きく退避させることで、チャック13との干渉を回避させることも考えられる。しかしながら、この動作は、ハンド50の退避距離が長くなるため、両方が移動する場合に比べ時間がかかること、また装置内の省スペース化などの観点から望ましくない。次に、ウエハステージ7は、上記のように+Y軸方向に移動して、回避位置にて一旦停止する。ここで、この交換位置から回避位置までのウエハステージ7の移動を「第1移動」と定義する。そして、チャック13がを上昇することで、供給ウエハ3aは、ピン14からチャック13に受け渡され、吸着保持される。なお、ここでのウエハステージ7の停止は、ウエハ受け渡しの際に、ウエハステージ7に対して供給ウエハ3aの位置がずれないようにするために必須である。次に、ベースライン計測を実施するに際して、ウエハステージ7は、回避位置から第2位置検出系8bの観察領域にWSマーク43の少なくとも1つが入る位置(以下「計測位置」という)へ移動する。この移動は、第2位置検出系8b自体の移動誤差がベースライン量の計測値誤差となることを抑止するため、頻繁に第2位置検出系8bのベースラインを測定するためのものである。ここで、この回避位置から計測位置までのウエハステージ7の移動を「第2移動」と定義する。すなわち、従来の露光装置では、ハンド50から供給ウエハ3aを受け取り、ベースライン計測に至るまでに、ウエハステージ7は、第1移動と第2移動との2つの移動を行うことになる。
FIG. 7B shows a state in which the
これに対して、本実施形態に係る露光装置1によるウエハ3の交換動作は、図7を用いて説明した従来の露光装置による動作と以下の点で異なる。図5は、図7に対応した、露光装置1によるウエハ3の交換動作を説明する概略図である。特に本実施形態では、図5(b)に示すように、回避位置は、計測位置と同一である。このとき、WSマーク43の大きさは、第2位置検出系8bの駆動量(すなわち観察領域の可変範囲)よりも予め大きく設定し、回避位置では、常に第2位置検出系8bの直下にWSマーク43が入りやすいようにしておくことが望ましい。すなわち、露光装置1では、ウエハステージ7は、ウエハ3の交換動作の際に、従来必要であった第2移動を必要とせず、第1動作を行うのみとなる。したがって、露光装置1は、ウエハステージ7の駆動時間のうち、第2動作分の時間を短縮させることができる。従来、特に複数の位置検出系を備える露光装置では、1つのみの位置検出系を備えるものに比べてスループットが有利であったものの、検出精度を維持するために定期的にベースライン計測を実施する必要があり、スループットに影響を及ぼしていた。これに対して、露光装置1は、上記のように第2動作にかかる時間を短縮させることができるので、結果的にベースライン計測にかかる時間を短縮させることができ、装置全体としてのスループットへの影響を極力抑えることができる。なお、ここでは供給ウエハ3aを供給する動作に着目したが、図5(a)に示す回収ウエハ3bを回収する動作に着目して、ウエハ回収時に、回避位置にて第2位置検出系8bのベースライン計測を行ってもよい。さらに、回避位置にて、第2位置検出系8bの観察領域からWSマーク43が外れた場合には、制御部9は、ウエハステージ7を駆動させて、WSマーク43が観察領域に入るように回避位置を微小に変更してもよい。
On the other hand, the exchange operation of the
以上のように、本実施形態によれば、スループットの向上に有利な露光装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an exposure apparatus that is advantageous for improving the throughput.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る露光装置について説明する。本実施形態に係る露光装置の特徴は、ウエハステージ7に含まれるウエハステージ基準マーク(WSマーク)を第1実施形態にてチャック13上に設置したのに換えて、ウエハステージ7上に設置している点にある。図6は、第1実施形態に係る図5に対応した、本実施形態に係る露光装置によるウエハ3の交換動作を説明する概略図である。なお、図6において、図5に示す第1実施形態に係る露光装置1と同一構成には同一の符号を付し、説明を省略する。この場合、ウエハステージ基準マーク51は、その表面とチャック13に吸着保持された状態のウエハ3の表面とのZ軸方向の高さ位置が略同一となるように設置される。これにより、例えば、図6(b)に示すように、計測位置(第1実施形態と同様に回避位置と同義)にて、第2位置検出系8bは、チャック13の上昇駆動の完了を待つことなく、上昇駆動の開始からWSマーク51の検出を実施することができる。したがって、本実施形態の露光装置は、ウエハステージ7の第2の動作分の時間を短縮させるだけでなく、第2位置検出系8bによる検出開始時間を早まらせることができるので、ベースライン計測にかかる時間をさらに短縮させることができる。
(Second Embodiment)
Next, an exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The feature of the exposure apparatus according to the present embodiment is that the wafer stage reference mark (WS mark) included in the
なお、上記各実施形態では、例えば、ウエハステージ7、位置検出系8、および搬送機構(ハンド50)を含むユニットを位置決め装置とみるならば、この位置決め装置を露光装置に適用するものとしている。しかしながら、位置決め装置としては、このような露光装置に適用可能とするのみならず、例えば、基板上の樹脂を型のパターン部に接触させた状態で硬化させて、基板上にパターンを形成するインプリント装置などのリソグラフィー装置にも同様に適用可能である。
In each of the embodiments described above, for example, if a unit including the
(デバイスの製造方法)
次に、本発明の一実施形態のデバイス(半導体デバイス、液晶表示デバイスなど)の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)と、パッケージング工程(封入)を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
(Device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a device (semiconductor device, liquid crystal display device, etc.) according to an embodiment of the present invention will be described. A semiconductor device is manufactured through a pre-process for producing an integrated circuit on a wafer and a post-process for completing an integrated circuit chip on the wafer produced in the pre-process as a product. The pre-process includes a step of exposing a wafer coated with a photosensitive agent using the above-described exposure apparatus, and a step of developing the wafer. The post-process includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (encapsulation). A liquid crystal display device is manufactured through a process of forming a transparent electrode. The step of forming the transparent electrode includes a step of applying a photosensitive agent to a glass substrate on which a transparent conductive film is deposited, a step of exposing the glass substrate on which the photosensitive agent is applied using the above-described exposure apparatus, and a glass substrate. The process of developing is included. According to the device manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a higher quality device than before.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
1 露光装置
2 レチクル
3 ウエハ
4 投影光学系
5 照明系
7 ウエハステージ
8a 第1位置検出系
8b 第2位置検出系
13 チャック
43 ウエハステージ基準マーク
50 ハンド
WM ウエハマーク
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記基板を吸着する吸着部と前記基板の受け渡しのための複数のピンと前記吸着部とを相対的に昇降させる昇降機構と第1マークとを有し、前記吸着部により前記基板を吸着して移動可能な基板保持部と、
前記投影光学系を介さずに、前記第1マーク、または前記基板に形成されている第2マークを検出する検出系と、
前記基板保持部の前記複数のピンに前記基板を受け渡す搬送機構と、を備え、
水平方向の位置に関して、前記搬送機構が前記基板を前記複数のピンに渡すときに前記基板保持部が位置する第1位置と、前記搬送機構から前記複数のピンに渡された前記基板を前記昇降機構を用いて前記吸着部に吸着させるときに前記基板保持部が位置する第2位置とは互いに異なり、
前記搬送機構が前記基板を前記複数のピンに渡した後、前記搬送機構が前記基板保持部から前記水平方向に関して離れるように前記基板と前記吸着部の間を移動するのに合わせて、前記基板保持部が前記第1位置から前記第2位置へ向って移動し、
前記第2位置に移動した前記基板保持部の前記第1マークを前記検出系が検出することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that irradiates a pattern formed on an original plate with light from an illumination system and projects an image of the pattern onto a substrate via a projection optical system,
A suction part for sucking the substrate, a plurality of pins for transferring the substrate, and a lifting mechanism and a first mark for moving the suction part relative to each other, and a first mark for sucking and moving the substrate by the suction part Possible substrate holders,
A detection system for detecting the first mark or the second mark formed on the substrate without going through the projection optical system;
A transfer mechanism for delivering the substrate to the plurality of pins of the substrate holding unit,
With respect to the horizontal position, the substrate holding unit is positioned when the transport mechanism passes the substrate to the plurality of pins, and the substrate passed from the transport mechanism to the plurality of pins is moved up and down. Different from the second position where the substrate holding part is located when adsorbing to the adsorption part using a mechanism,
After the transport mechanism passes the substrate to the plurality of pins, the transport mechanism moves between the substrate and the suction unit so as to move away from the substrate holding unit with respect to the horizontal direction. The holding portion moves from the first position toward the second position;
An exposure apparatus, wherein the detection system detects the first mark of the substrate holding portion moved to the second position.
前記昇降機構は、前記複数のピンにより前記基板を支持した状態で前記吸着部を上昇させる駆動部を有し、
前記基板保持部が前記第2位置にあるときに、前記検出系は、前記駆動部により上昇した前記吸着部に前記基板が吸着された後に前記第1マークの検出を開始することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The first mark is installed on the suction portion,
The elevating mechanism has a drive unit that raises the suction unit in a state where the substrate is supported by the plurality of pins.
When the substrate holding unit is in the second position, the detection system starts detecting the first mark after the substrate is adsorbed by the adsorbing unit raised by the driving unit. The exposure apparatus according to claim 1.
前記昇降機構は、前記複数のピンにより前記基板を支持した状態で前記吸着部を上昇させる駆動部を有し、
前記基板保持部が前記第2位置にあるときに、前記検出系は、前記駆動部により上昇した前記吸着部に前記基板が吸着される前から前記第1マークの検出を開始することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The first mark is provided in a portion different from the suction portion of the substrate holding portion,
The elevating mechanism has a drive unit that raises the suction unit in a state where the substrate is supported by the plurality of pins.
When the substrate holding unit is in the second position, the detection system starts detecting the first mark before the substrate is adsorbed by the adsorbing unit raised by the driving unit. The exposure apparatus according to claim 1.
前記投影光学系を介して前記第1マークと前記第3マークとの相対位置を検出可能とするスコープと、を備え、
前記制御部は、前記スコープと前検出系とに対し、露光領域の基準点と前記検出系のそれぞれの検出領域の基準点との間のベースライン量を計測させ、前記ベースライン量を基準として、前記露光領域に前記基板上のパターン転写領域が合うように、前記基板保持部を移動させる、
ことを特徴とする請求項6または7に記載の露光装置。 An original holding unit including a third mark, which is movable while holding the original; and
A scope capable of detecting a relative position between the first mark and the third mark via the projection optical system;
The control unit causes the scope and the previous detection system to measure a baseline amount between a reference point of an exposure area and a reference point of each detection area of the detection system, and uses the baseline amount as a reference Moving the substrate holder so that the pattern transfer region on the substrate matches the exposure region;
An exposure apparatus according to claim 6 or 7, wherein
前記第1マークまたは前記基板に形成されている第2マークを検出する検出系と、
前記基板保持部の前記複数のピンに前記基板を受け渡す搬送機構と、を備え、
水平方向の位置に関して、前記搬送機構が前記基板を前記複数のピンに渡すときに前記基板保持部が位置する第1位置と、前記搬送機構から前記複数のピンに渡された前記基板を前記昇降機構を用いて前記吸着部に渡すときに前記基板保持部が位置する第2位置とは互いに異なり、
前記搬送機構が前記基板を前記複数のピンに渡した後、前記搬送機構の前記基板保持部から前記水平方向に関して離れるように前記基板と前記吸着部の間を移動するのに合わせて、前記基板保持部が前記第1位置から前記第2位置へ向って移動し、
前記第2位置に移動した前記基板保持部の前記第1マークを前記検出系が検出する、
ことを特徴とする位置決め装置。 A suction part for sucking a substrate, a plurality of pins for transferring the substrate, a lifting mechanism for moving the suction part relative to each other, and a first mark are provided, and the suction part can suck and move the substrate. A substrate holding part,
A detection system for detecting the first mark or the second mark formed on the substrate;
A transfer mechanism for delivering the substrate to the plurality of pins of the substrate holding unit,
With respect to the horizontal position, the substrate holding unit is positioned when the transport mechanism passes the substrate to the plurality of pins, and the substrate passed from the transport mechanism to the plurality of pins is moved up and down. Different from the second position where the substrate holding part is located when passing to the suction part using a mechanism,
After the transfer mechanism has passed the substrate to the plurality of pins, the substrate moves in accordance with the movement between the substrate and the suction portion so as to move away from the substrate holding portion of the transfer mechanism with respect to the horizontal direction. The holding portion moves from the first position toward the second position;
The detection system detects the first mark of the substrate holding portion moved to the second position;
A positioning device characterized by that.
その露光した基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。 A step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 1;
Developing the exposed substrate;
A device manufacturing method comprising:
前記基板を吸着する吸着部と前記基板の受け渡しのためのピンと前記吸着部とを相対的に昇降させる昇降機構と第1マークとを有し、前記吸着部により前記基板を吸着して移動可能な基板保持部と、
前記第1マーク、または前記基板に形成されている第2マークを検出する検出系と、
前記基板保持部の前記複数のピンに前記基板を受け渡す搬送機構と、を備え、
水平方向の位置に関して、前記搬送機構が前記基板を前記ピンに渡すときに前記基板保持部が位置する第1位置と、前記搬送機構から前記ピンに渡された前記基板を前記昇降機構を用いて前記吸着部に吸着させるときに前記基板保持部が位置する第2の位置とは互いに異なり、
前記搬送機構が前記基板を前記ピンに渡した後、前記搬送機構が前記基板保持部から前記水平方向に関して離れるように前記基板と前記吸着部の間を移動するのに合わせて、前記基板保持部が前記第1位置から前記第2位置へ移動し、
前記第2位置に移動した前記基板保持部の前記第1マークを前記検出系が検出することを特徴とするリソグラフィ装置。 A lithographic apparatus for forming a pattern on a substrate using an original plate,
A suction part for sucking the substrate, a pin for transferring the substrate, and a lifting mechanism for moving the suction part relatively up and down, and a first mark, are movable by sucking the substrate by the suction part. A substrate holder,
A detection system for detecting the first mark or the second mark formed on the substrate;
A transfer mechanism for delivering the substrate to the plurality of pins of the substrate holding unit,
With respect to the horizontal position, the substrate holding unit is positioned when the transport mechanism passes the substrate to the pin, and the substrate passed from the transport mechanism to the pin is moved using the lifting mechanism. Different from the second position where the substrate holding part is located when adsorbing to the adsorption part,
After the transport mechanism passes the substrate to the pin, the transport mechanism moves between the substrate and the suction unit so as to move away from the substrate support unit with respect to the horizontal direction. Moves from the first position to the second position,
The lithographic apparatus, wherein the detection system detects the first mark of the substrate holding portion moved to the second position.
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