JPH0273616A - 露光装置の制御方法 - 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、原版（マスク、レチクル等）上に形成された
パターン像を露光ビームを用いて感光基板（ウェハ等）
上に露光転写する露光装置に関し、特にウェハ搬送装置
等の振動による整合動作や露光動作への影響を軽減する
ための制御方法に関するものである。

［従来の技術］ いわゆるステッパーと呼ばれるステップ・アンド・リピ
ート方式の露光装置の場合、ウェハに対して一回に露光
できる領域（ショット）が小さいので、マスクとウェハ
上の１シヨツトの位置合わせ（アライメント）と露光を
行なうごとに、ウェハを吸着保持したウェハステージを
二次元的にステップ移動させてウェハ全面の露光を行な
っている。

このような露光装置においては、超ＬＳＩ等の半導体素
子の微細化に伴い、マスクとウェハとのアライメントの
高精度化が重要な技術課題となっている。このアライメ
ント精度の高精度化に際し、問題となるのが機械的な外
力の影響である。

アライメント時または露光時の機械的な外力は、ウェハ
ステージに振動として伝わり、結果としてアライメント
エラーや不良チップの発生を招くという問題があった。

特に、インラインで使用されるステッパーの場合、１枚
のウェハについてステップ・アンド・リピート露光を行
なっている間に、露光済みのクエへが回収用のキャリヤ
へ搬送される一方、供給用のキャリヤからは未露光のウ
ェハが搬送されてきて、オリエンテーションフラットを
所定の方向に揃えるオリフラ検出と呼ばれる作業が行な
われる。したがって、ウェハの搬送やオリフラ検出時に
ウェハステージに対して振動が伝わらない構造となるよ
うに、ステッパー本体やウェハ搬送装置を設計する必要
があった。

［発明が解決しようとする課題〕 本発明は、前述のようなアライメントまたは露光時のマ
スクまたはウェハに機械的外力が伝わり、アライメント
エラーが生じたり、露光時の振動により不良チップが発
生するという問題の解決を課題とし、更には、防振を考
慮した機械的設計の負担の軽減を図るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、アライメントまたは露光時には、ア
ライメントまたは露光動作に関与しない駆動装置の動作
を禁止し、または振動の発生が無視できる程度に該駆動
装置のサーボ特性を変化させるように露光装置を制御す
る。

［作用］ アライメント中または露光中には振動が発生しないかま
たは発生してもアライメントおよび露光には影響しない
。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

第１図は、本発明が適用される露光装置の要部平面図で
ある。同図において、１および１′はウェハ、２はウェ
ハ供給キャリヤ、３は供給ハンドでウェハ１を供給キャ
リヤ２からオリ挟合４へ、あるいはオリ挟合４からウェ
ハステージ５へ移載するために用いられる。６は回収ハ
ンドで露光の終了したウェハをウェハステージ５からウ
ェハ回収キャリヤ７へ移載するものである。

第２図は、本発明が適用される露光装置の電気回路構成
を示すブロック図である。同図において、２１は装置全
体の制御を司る本体ＣＰＵで、マイクロコンピュータま
たはミニコンピユータ等の中央演算処理装置からなる。

２２はウェハステージ駆動装置、２３はアライメント検
出系、２４はマスクステージ駆動装置、２５は照明系、
２６はシャッタ駆動装置、２７はフォーカス検出系、２
８は２駆動装置、２９はウェハやマスクの搬送系で、こ
れらは本体ＣＰＵにより制御される。また、３０はコン
ソールユニットで、本体ＣＰＵ２１にこの露光装置の動
作に関する各種の命令やパラメータを与えるためのもの
である。３１はコンソールＣＰＵ、３２はパラメータ等
を記憶する外部メモリで、１１はコンソールのモニタ受
像機（コンソールＣＲＴ）、１２は装置に指令を与えた
りパラメータを入力するキーボードである。

第３図は、上記露光装置の動作全体の概略のフローチャ
ートである。

第１図〜第３図を参照して、まず、装置がパワーオンす
ると、装置本体の各部分２１〜２９、コンソールユニッ
ト３０の初期化がなされる（ステップＳ１）。次に、コ
ンソールユニット３０のキ−ボード１２から動作パラメ
ータを設定入力する（ステップＳ２）。設定人力された
パラメータは本体ＣＰＵ２１に転送される（ステップＳ
３）。

次に、本体ＣＰＵ２１からの指令により搬送系２９は指
定マスクをマスクステージ（図示せず）上に搬送し設置
する（ステップ３４）。設置されたマスクは、マスクス
テージ駆動系２４とアライメント検出系２３により、本
体上の定位置に位置決めされる（ステップＳ５）。次に
、コンソールユニット３０からの処理スタート待ちの状
態になる（ステップＳ６）。ここで、スタートの指令が
コンソールキーボードから入力されると、その旨は本体
ＣＰＵに伝えられる。本体ＣＰＵ２１は搬送系２９に対
してウェハ供給キャリヤ２からウェハ１を取り出し、オ
リフラ検出を行ない、ウェハステージ５上に載置すべく
指令を出し、これによりウェハ１がウェハステージ５に
供給される。すなわち、ウェハ供給キャリヤ２に収納さ
れたウェハ１は、供給ハンド３のＲ１方向の動きおよび
ウェハ供給キャリヤ２の２方向の動作と供給ハンドの吸
着動作とによって供給キャリヤから取り出され、供給ハ
ンドによフてｏｌを中心としてθ１方向に旋回されてオ
リ挟合４に載置吸着される。ここではオリエンテーショ
ンフラットと呼ばれるウニへの切欠き８を所定の方向に
揃えるオリフラ検出作業が行なわれる。オリフラ検出は
、例えば本出願人が特開昭６３−７０４３６号公報に開
示したような手段を用いて行なうが、詳細は本発明には
直接関係しないので省略する。オリフラ検出の終ったウ
ェハ１′は、再び供給ハンド３によって今度はオリ挟合
４からウェハステージ５へ移載され、吸着保持される（
ステップＳ７）。次に、ウェハ上の各ショットとマスク
の位置合わせ（アライメント）を行ない、各ショットご
とにシャッタを開いてマスク上のパターンを転写焼付は
露光するステップ・アンド・リピート露光が行なわれる
（ステップ５８）０次に、本体ＣＰＵ２１から搬送系２
９に指令が行き、露光済みのクエへが回収される。すな
わち、回収ハンド６を０２を中心としてθ２方向に旋回
してウェハステージ５からウェハを受は取り、再び回収
ハンドを旋回してウェハ回収キャリヤ７に対峙させる。

そして、回収ハンド６のＲ２方向の動きと回収キャリヤ
７の２方向の動作によりウェハを回収キャリヤに収納す
る（ステップＳ９）。以上で、−枚のウェハの露光が完
了する。次に、１０ット分のウェハについてすべて露光
が完了したかをチエツクしくステップ５ＩＯ）、まだ未
露光のウェハがあればステップ５７〜Ｓ１０を繰り返し
処理して１０ット分のウェハの露光を行なう。ステップ
ＳＩＯで１０ット分すべて完了したら、ステップＳ６の
スタート待ち状態に戻る。

以上が本装置の通常の概略動作であるが、実際にはなる
べく装置のスルーブツトを増すために、供給ハンド３は
ウェハをオリ挟合４からウェハステージ５へ移載すると
すぐ次のクエへをウェハ供給キャリヤ２から取り出し、
オリ挟合４へと搬送する。そして、オリフラ検出を行な
い、ステップＳ８のステップ・アンド・リピート露光が
終了するのを待っている。また、回収ハンド６がウェハ
ステージ５から露光の終了したウェハを取り外すと、す
ぐに供給ハンド３がオリフラ検出の終了したウェハをオ
リ挟合４からウェハステージ５へと移載し、前記のステ
ップＳ８がスタートする。したがって、ステップ３７〜
Ｓ９は部分的にオーバーラツプして実行されることにな
り、搬送系の動作時の振動が装置のフレームを介してウ
ェハステージまたはマスクステージに伝わり、アライメ
ントエラーや露光不良の原因となるおそれがあった。

第４図から第７図を用いてその解決策である本発明の詳
細な説明する。

第４図は、搬送系２９の中の一つの駆動装置の要部構成
ブロック図で、例えば第１図に示す供給ハンド３のθｉ
方向旋回用駆動装置に対応するものである。図において
、４０はパルスコントローラで、本体ＣＰＵ２１によっ
てモータ４２を制御する上で必要なパラメータ（最高駆
動速度、加減速レートなど）が設定されるとともに、本
体ＣＰＵからの指令によってモータドライバ４１にモー
タ４２の回転方向や駆動パルスを出力する。また、本体
ＣＰＵに対してモータ４２の制御状態を示すステータス
レジスタを有する。４３はエンコーダでモータ４２の動
きをモータドライバ４１ヘフイードバツクするためのパ
ルスを発生する。

第５図〜第７図は、本発明の実施例に係わるフローチャ
ートで、第３図のステップ５７〜Ｓ９の内容に対応する
ものである。

これらの図を参照して、第３図のステップｓ６以降のフ
ローを説明する。ステップｓ６において、コンソールユ
ニット３０から本体ＣＰＵ２１にスタートの指令が伝え
られると、本体ＣＰＵは、搬送系２９に対してウェハ１
をウェハステージ５に供給するように指令を出す（ステ
ップＳ７）。ステップＳ７では、第６図に示すように、
まず搬送系の動作が禁止状態になっていないかの判定を
行なう（ステップＳ７−１）。これは、ステップＳ８（
第８図）の中でセットおよびリセットされる「搬送系動
作禁止フラグ」の状態をチエツクすることにより行なわ
れるが、１枚目のウェハの場合のようにステップＳ８が
まだ実行されていない段階では、この動作禁止フラグは
ステップＳ１の初期化でリセットされたままになってい
る。したがって、ステップ５７−１の判定はＮＯで抜け
、ステップ５７−２が実行される。すなわち、ウェハ１
が供給ハンド３によってウェハ供給キャリヤ２から取り
出され、オリ挟合４へ搬送載置される０次に、再び動作
禁止フラグのチエツクを行なうが（ステップＳ７−３）
、前述のようにここの判定もＮＯで抜け、次のステップ
が実行される。ステップ５７−５．５７−７の判定につ
いても同様でＮｏで抜ける。したがって、オリフラ検出
が行なわれ（ステップＳ７−４）、供給ハンド３はウェ
ハ１′をオリ挟合４からウェハステージ５へ搬送して（
ステップ３７−６）、第１図のような供給キャリヤ２に
対峙するホーム位置まで戻る（ステップＳ７−８）。但
し、実際には２枚目以降のウェハの場合は、ステップ３
７〜Ｓ９はオーバーラツプして実行されるので、後述の
ように動作禁止フラグがセットされていた場合にはこれ
がリセットされるまで待ち状態となり、供給ハンドを含
む搬送系の各駆動装置の動作は禁止される。

次に、第５図に示すステップｓ８のステップ・アンド・
リピート露光へ移行する。まず、ウェハステージ５を第
１シヨツトがマスク上のパターンと対向する位置まで移
動させる（ステップＳ８−１）。そして、搬送系の動作
を禁止する動作禁止フラグをセットする（ステップ５８
−２）。次に、搬送系の各駆動装置についてパルスコン
トローラ４０のステータスレジスタをチエツクして、各
駆動装置の動作状態を調べる（ステップＳ８−３）、そ
して、駆動終了状態であるかどうかの判定を行なう（ス
テップＳ８−４）。搬送系の全ての駆動装置が駆動終了
状態になるのを待って、この判定をＹｅｓで抜ける。次
に、マスクとショットとのアライメントを行ない（ステ
ップ５８−５）、露光を行なう（ステップＳ８−６）。

そして、ウェハ上の全ショットの露光が終了したかどう
かの判定を行ない（ステップＳ８−７）、未露光のショ
ットがあれば、次のショット位置ヘウエハステージ５を
移動させる（ステップＳ８−８）。以下、全ショットの
露光が終了するまで５８−５〜５８−８のステップを繰
り返す。全ショットの露光が終了すると、ステップ５８
−７の判定をＹｅｓで抜け、先の動作禁止フラグをリセ
ットして搬送系の各駆動装置の動作禁止を解除する（ス
テップ５８−９）。そしてウェハステージ５を回収ハン
ド６がウェハを受は取れるようにホーム位置に移動させ
る（ステップ５８−１０）。

次に、第７図のステップＳ９に移行する。ここでも第６
図のステップＳ７と同じように、まず動作禁止フラグが
セットされているかどうかをチェックスる（ステップＳ
９−１）。動作禁止フラグがセットされ、てぃなければ
、判定をＮｏで抜け、回収ハンド６を第１図の位置から
ウェハステージ５と対峙するようにθ２方向に旋回させ
る（ステラ７’Ｓ９−２）。次に、再び動作禁止フラグ
のチエツクを行ない（ステップ３９−３）、動作禁止状
態でなければ、判定をＮＯで抜ける。そして、回収ハン
ド６がウェハステージ５上のウェハを受は取り、ウェハ
回収キャリヤ７へ搬送して収納する（ステップＳ９−４
）。

以上のようにしてステップ５７〜Ｓ９が実行されるので
、これらの各ステップが部分的にオーバーラツプして実
行されたとしてもアライメントエラーや不良露光の発生
を抑えることができる。

次に、本発明の別の実施例について第８図および第９図
を用いて説明する。

第８図は、第３図のステップＳ８（第５図）に対応する
もので、ステップ・アンド・リピート露光のフローであ
る。第９図は、搬送系２９の一つの駆動装置の加減速特
性を示す速度線図で、横軸は時間、縦軸は速度である。

第８図に示すステップ３８′では、まずウェハステージ
５を第１ショット位置へ８勅させる（ステップ５ａ−ｉ
）。そして、搬送系２９の各駆動装置についてパルスコ
ントローラ４０（第４図）のステータスをチエツクして
（ステップＳ８−３）、各駆動装置が駆動終了状態にな
るのを待つ（ステップＳ８−４）。この判定をＹｅｓで
抜けると、各パルスコントローラの動作パラメータの設
定を変更する（ステップ３８−１１）。この変更は、例
えば第９図に示すように最高速度をｖｌからｖｌに下げ
、加減速レートを小さくすることによって、搬送系の駆
動装置が動作する際の振動の発生を低減させるためのも
のである。なお、この変更は搬送系の全ての駆動装置の
駆動終了を待って同時に行なう必要はなく、駆動終了の
ステータスを確認した駆動装置のパルスコントローラか
ら順次行なっていけばよい。次の３８−５〜５８−８の
ステップについては第５図と同じなので説明を省略する
。さて、全ショットの露光が終了すると、次に搬送系２
９の各駆動装置について再びパルスコントローラのステ
ータスをチエツクして（ステップ５８−３’　）、駆動
終了かどうかの判定を行なう（ステップ５８−４’　）
。駆動が終了していれば、この判定をＹｅｓで抜け、各
パルスコントローラの動作パラメータの設定を変更する
（ステップ３８−１２）。この変更は、ステップ５８−
１１で行なったものを元に戻す（すなわち、最高速度を
ｖｌからｖｌに上げ、加減速レートを大きくする）もの
で、駆動終了を確認したパルスコントローラから順に行
なっていけばよい。

最後に、ウェハステージ５をホーム位置へ移動させる（
ステップ５８−１０）。

以上のように、アライメントおよび露光時は搬送系２９
の駆動装置の駆動パラメータを変更して振動の発生を抑
えるようにしたので、アライメントエラーや不良露光の
発生を低減させることができる。なお、この場合は第６
図のステップＳ７および第７図のステップＳ９における
動作禁止フラグのチエツクは必要なくなる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、原版上に形成さ
れたパターンの像を露光ビームを用いて感光基板上に露
光転写する露光装置において、原版と感光基板とのアラ
イメントまたは露光時にアライメントまたは露光動作に
関与しない駆動装置の動作を禁止するか、または該駆動
装置のサーボ特性を変化させることによって、原版およ
び感光基板に対する機械的外力の発生または伝達を防止
するようにしたので、アライメント精度の高精度化およ
び不良チップの発生の低減に寄与する効果を有する。ひ
いては、半導体素子生産の歩留りの向上に寄与するもめ
である。

また、振動を発生しにくくするために、剛性の高い材料
を使用したり、剛性の高い構造にしたりといった、防振
を考慮した機械設計の負担を軽減させる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる露光装置の要部構成平面図、第
２図は本発明に係わる露光装置の電気回路ブロック図、
第３図は本発明に係わる露光装置の本体動作概略フロー
チャート、第４図は露光装置搬送系の駆動装置の要部構
成ブロック図、第５図はステップ・アンド・リピート露
光の概略フローチャート、第６図はウェハ供給の概略フ
ローチャート、第７図はウェハ回収の概略フローチャー
ト、第８図は本発明の別の実施例に係わるステンブ・ア
ンド・リピート露光の概略フローチャート、第９図は露
光装置搬送系の駆動装置の駆動パターンの一例を示す速
度線図である。 １．１’　　：ウエハ、 ２：ウェハ供給キャリヤ、 ３：供給ハンド、 ４：オリ挟合、 ５：ウェハステージ、 ６：回収ハンド、 ７：ウニへ回収キャリヤ、 ２１：本体ＣＰＵ、 ２９：搬送系。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雑 石 図 第 図 第 図 ↑

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）露光ビーム照射源からの露光ビームを用いて原版
   上のパターンを基板上に露光転写する露光装置において
   、該原版と該基板との整合または露光を行なう間は該整
   合または露光動作に関与しない駆動装置の動作を禁止す
   ることを特徴とする露光装置の制御方法。
2. （２）露光ビーム照射源からの露光ビームを用いて原版
   上のパターンを基板上に露光転写する露光装置において
   、該原版と該基板との整合または露光を行なう間は該整
   合または露光動作に関与しない駆動装置のサーボ特性を
   変化させることを特徴とする露光装置の制御方法。
3. （３）前記駆動装置による振動が減衰するようにサーボ
   特性を変化させることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の露光装置の制御方法。
4. （４）前記整合または露光動作に関与しない駆動装置が
   ウェハ搬送手段の駆動装置であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の露光装置の制御方
   法。
5. （５）前記ウェハ搬送手段は、ウェハ供給部からオリエ
   ンテーションフラット検出部へおよび該オリエンテーシ
   ョンフラット検出部から露光を行なうウェハステージへ
   ウェハを搬送するウェハ供給ハンドおよびウェハステー
   ジからウェハ回収部へウェハを搬送するウェハ回収ハン
   ドを含むことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   露光装置の制御方法。