JPH10275850A

JPH10275850A - 露光装置

Info

Publication number: JPH10275850A
Application number: JP9094827A
Authority: JP
Inventors: Shinji Mizutani; 真士水谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、半導体装置、液晶表示装置、あるい
は薄膜磁気ヘッドなどを製造する際のフォトリソグラフ
ィ工程で用いられる露光装置に関し、装置の設置面積が
小さく、またスループットを向上させた露光装置を提供
することを目的とする。【解決手段】搬送されたウェハ６を載置するウェハホル
ダ３０と、ウェハホルダ３０を支持して２次元平面を移
動可能なウェハステージ系１２、１４とを有し、レチク
ル１上のパターンの像をウェハ６上に露光する露光装置
において、ウェハステージ系１２、１４を移動させてウ
ェハ６の所定の複数のウェハエッジ部の形状を順次観察
視野内に入れて、ウェハホルダ３０上でのウェハ６の載
置位置を検出するウェハエッジ部観察顕微鏡５０を備え
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、液晶
表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッドなどを製造する際の
フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置あるいは液晶表示装置の製造
工程におけるフォトリソグラフィ工程では、半導体層や
金属配線層に微細な回路パターンを形成させるために投
影露光装置が用いられる。この投影露光装置は、回路パ
ターンの描画されたレチクルやフォトマスク（以下、レ
チクルと総称する）をレチクルステージ上に載置し、レ
ジストを塗布した半導体ウェハやガラス基板（以下、ウ
ェハという）をウェハホルダに真空吸着保持して、ウェ
ハステージの移動と共にレチクルに対して相対的にＸ−
Ｙ方向の２次元的に移動して、ウェハの所定領域にレチ
クルの回路パターンを投影露光するものである。

【０００３】そして、従来の投影露光装置では、ウェハ
搬送装置からウェハホルダにウェハが受け渡されると、
ウェハアライメント光学系を用いて行うウェハとレチク
ルとの正確な位置合わせ（アライメント）に先立って、
接触式、あるいは非接触式のプリアライメント機構を用
いてウェハホルダ上のウェハの大まかな位置および回転
量を把握するようにしている。ウェハアライメント光学
系によるアライメントは、レチクルの回路パターンとウ
ェハに既に形成された回路パターンとを正確に重ね合わ
せることを目的としているので、ウェハアライメント光
学系は高倍率で且つ観察視野は狭い。従って、ウェハ上
に形成されたウェハアライメントマークをウェハアライ
メント光学系の観察視野内に追い込むためには、プリア
ライメントにより、予めウェハのウェハホルダ上でのウ
ェハの位置および回転量がウェハアライメント光学系で
観察できる範囲内にあるか否かを把握する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の投影露光装置に
おける、露光位置に対するプリアライメント機構の配置
関係を図７に示す。図７は、投影光学系の光軸と平行に
ウェハを臨む方向から見たウェハホルダ周辺の模式的な
平面図である。図７における破線１００は、投影光学系
の鏡筒の外周を示している。破線１００で示される円形
領域の中心領域に実線で示した露光領域１０２がある。
ウェハホルダは、図示しないウェハ搬送機構からウェハ
６を受け渡されると、プリアライメントを行うための領
域３０’に移動する。図中の破線６’は、領域３０’内
でのウェハ６の位置を示している。

【０００５】領域３０’には、例えばウェハの３個所の
エッジ部をそれぞれ観察する３個のプリアライメント用
顕微鏡１０６で構成されるプリアライメント機構が設け
られている。３個の観察顕微鏡１０６により、円形状の
ウェハの２つのエッジ部および、ウェハエッジ部に設け
られた切り込み部（ノッチ部）あるいは直線部（オリエ
ンテーションフラット部）を検出してウェハホルダ上で
のウェハ６の位置と回転量が把握される。ウェハ６のウ
ェハホルダ上の位置、回転量に基づいてウェハステージ
を投影光学系の下面に移動させ、オフ・アクシス顕微鏡
がその観察視野１０４内にウェハ６上のアライメントマ
ークを検出できる位置までウェハ６を送り込んで、アラ
イメントが行われる。ウェハホルダの領域３０’に対す
る最大の移動領域を領域３０’’で示している。また、
ウェハ６に対して第１層目の露光の際には、ウェハ６に
アライメントマークは形成されていないのでプリアライ
メント機構による大まかな位置合わせだけに基づいて露
光が行われる。

【０００６】このように、従来の投影露光装置では、３
つの観察顕微鏡１０６で構成されるプリアライメント機
構を有するため、ウェハ搬送機構からウェハ６が受け渡
され、且つプリアライメントするために所定の領域３
０’を確保せざるを得ず、また、プリアライメント位置
から投影光学系の下面にウェハ６を移動させる距離（最
大で領域３０’から領域３０’’までの距離）も長い。
このように、従来の投影露光装置は、プリアライメント
機構を設けている分だけ、装置の設置面積が大きくなっ
てしまうという問題を有し、また、プリアライメント動
作からアライメント動作あるいは露光動作に至るまでに
ステージ移動の時間が必然的に必要となるためスループ
ットの面からも不利であるという問題を有している。本
発明の目的は、装置の設置面積が小さく、またスループ
ットを向上させた露光装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を表す図１
乃至図６に対応付けて説明すると上記目的は、搬送され
た感光基板（６）を載置する基板ホルダ（３０）と、基
板ホルダ（３０）を支持して２次元平面を移動可能な基
板ステージ（１２、１４）とを有し、レチクル（１）上
のパターンの像を感光基板（６）上に露光する露光装置
において、基板ステージ（１２、１４）を移動させて感
光基板（６）の所定の複数の基板エッジ部の形状を順次
観察視野内に入れて、基板ホルダ（３０）上での感光基
板（６）の載置位置を検出する基板エッジ部観察顕微鏡
（５０）を備えたことを特徴とする露光装置によって達
成される。

【０００８】そして、基板エッジ部観察顕微鏡（５０）
は、感光基板（６）の基板エッジ部を照明する照明系
（８０、８２）を備え、基板ホルダ（３０）は、基板エ
ッジ部観察顕微鏡（５０）で観察される所定の複数の基
板エッジ部周囲に切り欠き部（７２、７４、７６）が形
成され、切り欠き部下方には、照明系からの照明光を散
乱させる散乱板（７０）が配置されていることを特徴と
する露光装置によって達成される。また、基板エッジ部
観察顕微鏡（５０）は、感光基板（６）に形成されたア
ライメントマークを観察する基板アライメント顕微鏡
（５）を兼ねるようにしてもよい。

【０００９】本発明によれば、従来のプリアライメント
機構に代えて、ウェハアライメント顕微鏡と共軸、若し
くは独立のウェハエッジ部観察顕微鏡を投影光学系の投
影領域近傍に設け、プリアライメントでのウェハの位置
をウェハアライメントでのウェハの位置に近づけるよう
にしたので、装置全体の小型化を実現でき、また、ウェ
ハステージの移動量を減少させることができるのでスル
ープットを向上させることができるようになる。また、
特に、ウェハに対する第１層目の露光時については、ウ
ェハがウェハホルダに受け渡される際、ウェハエッジ部
観察顕微鏡によりウェハのウェハホルダ上での受け渡し
位置の誤差を即座に検出し、許容誤差範囲を逸脱して載
置されたウェハを露光対象から除外して、次のウェハの
受け渡し動作に移ることができるので、投影露光装置の
スループットを向上させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による露光
装置を図１乃至図６を用いて説明する。まず、本実施の
形態による露光装置の概略の構成を図１を用いて説明す
る。本実施の形態における露光装置は、レチクル１上の
パターンの像を投影光学系３を介して縮小投影し、パタ
ーン像をウェハ６上の各ショット領域に順次露光するス
テップ・アンド・リピート方式の投影露光装置である。
図１では、投影光学系３の光軸ＡＸ方向にＺ軸を取り、
Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交するＸ、Ｙ軸を取るも
のとする。

【００１１】図１において、例えば、超高圧水銀ランプ
の輝線であるｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）、ｇ線（λ＝
４３６ｎｍ）、或いは、ＫｒＦエキシマレーザ光（λ＝
２４８ｎｍ）が照明光ＩＬとして用いられる。照明光Ｉ
Ｌは、コリメータレンズ、フライアイレンズ（図示せ
ず）等から構成される照明光学系ＩＡに入射してほぼ平
行光にされ、レチクル１を均一な照度分布で照明する。
レチクル１は、図示を省略したが中央部に所望の回路パ
ターンが電子ビーム描画装置等により描かれている。パ
ターン描画領域の外側のクロム膜等で遮光された遮光領
域には、クロム膜を剥離して形成された例えば十字形状
のアライメント用のレチクルアライメントマークが配置
されている。

【００１２】レチクル１は、Ｘ−Ｙ平面内を２次元的に
移動可能なレチクルステージ３２上に載置される。レチ
クルステージ３２はレチクル架台３１上に保持され、不
図示のレチクルステージ駆動系によりＸ−Ｙ平面内で並
進及び回転できるようになっている。レチクルステージ
３２のＸ方向、Ｙ方向の端部には移動鏡３３（Ｘ方向の
み図示している）が固定されており、レチクル架台３１
上に固定されたレーザ干渉計３４からのレーザ光を移動
鏡３３で反射させてレチクルステージ３２のＸ方向、Ｙ
方向の移動量を例えば０．０１μｍ程度の分解能で計測
することができるようになっている。レーザ干渉計３４
で計測された移動量は逐次ステージ制御系１６に送られ
る。ステージ制御系１６はレーザ干渉計３４で計測され
た移動量に基づいてレチクルステージ駆動系を駆動し
て、レチクルステージ３２の位置制御を行う。また、レ
−ザ干渉計３４からのレチクルステージ３２の位置情報
はステージ制御系１６を介して中央制御系１８にも出力
され、中央制御系１８はレチクルステージ３２の位置情
報に基づいてステージ制御系１６に必要な指令を出力す
るようになっている。

【００１３】レチクル１を透過した照明光ＩＬは、投影
光学系３に入射して集光し、投影光学系３の結像面にレ
チクル１の回路パターンの像を形成する。投影光学系３
は、レチクル１側およびウェハ６側に共にテレセントリ
ックであり、投影倍率は例えば１／５である。

【００１４】ウェハ６は、試料台２９に支持されたウェ
ハホルダ３０上に真空吸着等により保持されている。試
料台２９は、ウェハ６のＺ方向の位置及び傾きを補正す
るＺチルト駆動部１０を介して、Ｘ方向に並進可能なＸ
ステージ１１に支持されている。また、Ｘステージ１１
は、Ｙ方向に並進可能なＹステージ１２上に保持されて
いる。Ｙステージ１２はウェハベース１４上に支持され
ている。Ｘステージ１１およびＹステージ１２はそれぞ
れ不図示のウェハステージ駆動系によりＸ方向及びＹ方
向に移動できるようになっている。

【００１５】また、試料台２９のＸ、Ｙ方向上端部には
移動鏡１３（Ｘ方向のみ図示している）が固定されてお
り、レーザ干渉計１７からのレーザ光を移動鏡１３で反
射させて試料台２９のＸ方向、Ｙ方向の移動量およびヨ
ーイング成分を例えば０．０１μｍ程度の分解能で計測
することができるようになっている。レーザ干渉計１７
で計測された試料台２９の移動量は逐次ステージ制御系
１６に送られる。ステージ制御系１６はレーザ干渉計１
７で計測された移動量に基づいてＸ、Ｙステージ駆動系
を駆動して、試料台２９の位置制御を行う。また、レ−
ザ干渉計１７からの試料台２９の位置情報はステージ制
御系１６を介して中央制御系１８にも出力され、例えば
中央制御系１８では、レーザ干渉計１７で計測された移
動量に基づいて試料台２９を基準とするステージ座標系
でのウェハ６の位置座標を算出し、それに基づいてステ
ージ制御系１６に必要な指令を出力するようになってい
る。

【００１６】また、本実施の形態による投影露光装置に
は、レチクル１とウェハ６との位置合わせを行うための
ＴＴＬ方式のアライメントセンサ４がレチクル１と投影
光学系３との間に設けられ、オフ・アクシス方式でＦＩ
Ａ方式（撮像方式）のアライメントセンサ５が投影光学
系３と異なる光軸を有して投影光学系３側部に備えられ
ている。アライメントセンサ４の中には、ＬＳＡ（Ｌａ
ｓｅｒＳｔｅｐＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のアライ
メントセンサと、ＬＩＡ（ＬａｓｅｒＩｎｔｅｒｆｅ
ｒｏｍｅｔｒｉｃＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のアライ
メントセンサとが並列に組み込まれており、必要なアラ
イメント精度等に応じて何れかの方式を使用できるよう
になっている。なお、アライメントセンサ４、５の観察
視野は、数１００μｍ×数１００μｍ程度である。

【００１７】アライメント時には、これらのアライメン
トセンサ４、５の何れかによりウェハ６上に形成された
アライメントマークの位置、または所定のパターンの位
置を検出し、その検出結果に基づき、常時ウェハ６の各
ショット領域に前工程で形成されたパターンとレチクル
上のパターンとを正確に位置合わせする。これらのアラ
イメントセンサ４、５からの検出信号はアライメント制
御系１５によって処理され、アライメント制御系１５は
中央制御系１８により制御されている。また、試料台２
９上に、ウェハ６の表面と同じ高さの表面を有する基準
マーク板４３が固定され、基準マーク板４３の表面には
アライメントの基準となるマークが形成されている。

【００１８】以上のように、ステージ制御系１６及びア
ライメント制御系１５は中央制御系１８により制御さ
れ、中央制御系１８が投影露光装置の全体を統括的に制
御して、一定のシーケンスで露光動作が行われるように
なっている。

【００１９】また、投影光学系３のウェハ側の端部付近
であって、アライメントセンサ５とは別の光軸を有する
オフ・アクシス方式の２次元の画像処理装置であるウェ
ハエッジ部観察顕微鏡５０が配置されている。このウェ
ハエッジ部観察顕微鏡５０は、ウェハ６がウェハホルダ
３０の上方のローディングポジション（受け渡し位置）
に搬送されたときに、ウェハ６の外周部のエッジ部の複
数個所の像をウェハ６を移動させて撮像するものであ
り、アライメントセンサ５の観察視野より広い観察視野
を有している。ウェハエッジ部観察顕微鏡５０からの撮
像信号がアライメント制御系１５に供給され、アライメ
ント制御系１５では供給された撮像信号からその受け渡
し位置にあるウェハ６の横ずれ誤差、及び回転誤差を算
出する。ウェハエッジ部観察顕微鏡５０の配置及び構成
については後述する。

【００２０】次に、ウェハ搬送系及びウェハの受け渡し
機構について図２を用いて説明する。ここで、ウェハホ
ルダ３０、試料台２９、Ｚチルト駆動部１０、Ｘステー
ジ１１、Ｙステージ１２、及びウェハベース１４をまと
めてウェハステージ系と総称することにする。

【００２１】図２（ａ）は、ウェハ搬送系及びウェハス
テージ系周辺の構成の平面図、図２（ｂ）はその側面図
を示す。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、ウェハス
テージ系の−Ｘ方向の上方には、ウェハを受け渡しする
ためのウェハ搬送装置３９が配置されている。ウェハ搬
送装置３９はＸ方向に直列に並んだウェハアーム２１、
２２、それらウェハアーム２１、２２を所定の位置まで
スライドさせるスライダー２３、及びウェハアーム２
１、２２を駆動する不図示のアーム駆動系から構成され
ている。また、スライダー２３は露光装置本体とは独立
に設置されており、スライダー２３の駆動時の振動が露
光装置本体側に伝わらないようになっている。さらに、
２つのウェハアーム２１、２２は共にＵ字状のフォーク
を有し、それらの上表面にウェハが載置されるようにな
っている。これら２つのウェハアーム２１、２２により
露光後のウェハをアンロード（搬出）すると同時に、次
のウェハをロードできるようになっている。

【００２２】ウェハアーム２１、２２は、ローダ制御装
置２４からの指令に基づき、スライダー２３に沿って、
ウェハがウェハステージ系に受け渡されるローディング
ポジションまで移動させ、ウェハアーム２２により既に
露光されたウェハ６Ａを搬出する。その後、ウェハアー
ム２１により次に露光されるウェハ６をウェハステージ
系に移動し、センターアップ３８上に載置する。図２
（ｂ）は、スライダー２３上のウェハアーム２２に露光
済みのウェハ６Ａが載置され、ウェハアーム２１からセ
ンターアップ３８の先端部にウェハ６が渡された状態を
示している。

【００２３】センターアップ３８は、Ｘステージ１１上
に設けられた伸縮機構３５に支持され、試料台２９、及
びウェハホルダ３０の開口内を上下動する３本のスピン
ドル部３８ａ〜３８ｃを有し、伸縮機構３５の上下方向
（Ｚ方向）ヘの移動により３本のスピンドル部３８ａ〜
３８ｃがウェハを上下させてウェハの受け渡しが行われ
る。３本のスピンドル部３８ａ〜８８ｃの先端にはそれ
ぞれ真空吸着用の吸着孔が形成され、それらの先端はウ
ェハの受け渡し時にはウェハアーム２１、２２との間で
受け渡しのできる高さまで移動し、ウェハをウェハホル
ダ３０上に載置する際には、ウェハホルダ３０の表面よ
り低い位置まで移動する。また、スピンドル部３８ａ〜
３８ｃの先端でウェハを真空吸引することにより、セン
ターアップ３８を上下させるときにウェハがずれないよ
うになっている。

【００２４】また、伸縮機構３５はその中心軸３５Ｚを
中心としてＸ−Ｙ平面上で回転自在に支持され、Ｘステ
ージ１１上に設けられた回転駆動系３６により回転する
駆動軸３７と係合して、回転駆動系３６を制御する中央
制御系１８からの指令により所望の角度まで回転できる
ようになっている。この回転駆動系３６、駆動軸３７、
及び伸縮機構３５からなる回転系は十分な角度設定分解
能を持っており、一例として２０μｒａｄの精度でウェ
ハ６を回転させることができる。

【００２５】また、図２（ｃ）はウェハ搬送系のターン
テーブル６０を示し、この図２（ｃ）において、ターン
テーブル６０上のウェハ６が図２（ｂ）のウェハアーム
２１を介してセンターアップ３８に渡される。また、タ
ーンテーブル６０の近傍にスリット状の光ビームをウェ
ハ６の外周部に照射する投光部６１ａと、ウェハ６の外
周部を通過した光ビームを受光して光電変換する受光部
６１ｂとを合む偏心センサ６１が配置され、受光部６１
ｂからの検出信号Ｓ１が図２（ｂ）の中央制御系１８に
供給されている。なお、本実施の形態での受光部６１ｂ
は１個のフォトダイオードよりなるが、それ以外に例え
ば１次元のラインセンサ等を使用して直接ウェハの外周
部の位置を検出してもよい。なお、ウェハ６は、図２
（ａ）に示すように外形が円形で、外周部の一部に切り
欠き部（ノッチ部）が形成されている。

【００２６】そのため、図２（ｃ）において、ターンテ
ーブル６０によりウェハ６を吸着保持した状態で回転さ
せると、ウェハ６の偏心及びノッチ部の存在によって受
光部６１ｂでの受光光量が変化する。そして、図２
（ｄ）に示すように、ターンテーブル６０の回転角φに
対して受光部６１ｂから出力される検出信号Ｓ１は、正
弦波状で、且つノッチ部に対応する部分６２で高レベル
となるように変化する。中央制御系１８では、その検出
信号Ｓ１及びターンテーブル６０の回転角φより、偏心
センサ６１の中心にウェハのノッチ部が位置していると
きの回転角φｎ、及びウェハ６の偏心量を求め、そのノ
ッチ部が後述する所定の方向になるようにしてターンテ
ーブル６０を静止させる。また、中央制御系１８は、そ
の偏心量の情報に基づいて、そのウェハ６をローディン
グポジションで受け取る際のウェハ用の試料台２９の位
置を調整する。

【００２７】次に、投影光学系３のウェハ側の端部付近
に設けられた２次元の画像処理装置としてのウェハエッ
ジ部観察顕微鏡５０およびウェハホルダ３０近傍の構成
をより詳細に図３を用いて説明する。図３は、ウェハエ
ッジ部観察顕微鏡５０を模式的に示し、ウェハ６がウェ
ハ搬送装置３９によりウェハホルダ３０上に載置された
状態を示している。図３（ａ）は、ウェハホルダ３０お
よびその近傍の平面図であり、図３（ｂ）は、その側面
図である。本実施の形態で用いたウェハ６は、円周上の
一部にノッチ部が形成された１２インチサイズのウェハ
である。図３（ａ）に示すように、ウェハホルダ３０に
は、ウェハエッジ部観察顕微鏡５０がウェハ６のエッジ
部を観察できるように、３個所の切り欠き部７２、７
４、７６が形成されている。切り欠き部７２と切り欠き
部７６は、ウェハホルダ３０の中心から切り欠き部７
２、７６のそれぞれの中心を通る２直線のなす角度が直
角になる位置に形成されている。

【００２８】また、切り欠き部７４は、切り欠き部７
２、７６から等距離であって、ウェハホルダ３０の中心
から切り欠き部７４の中心と切り欠き部７２、７６のそ
れぞれの中心とを結ぶ直線のなす角がそれぞれ４５°と
なる位置に形成されている。このような切り欠き部７２
〜７６の位置関係に基づいて、ウェハステージ系を移動
させてウェハエッジ部観察顕微鏡５０の観察視野内に切
り欠き部７２〜７６上の３個所のウェハ６のエッジ部を
順次位置させて観察することにより、ウェハホルダ３０
に対するウェハ６の位置誤差、回転誤差を求めることが
できる。

【００２９】また、ウェハホルダ３０の外周部の試料台
２９上には反射光を散乱する散乱板７０が設けられてお
り、落射照明観察により、ウェハエッジ部がコントラス
トよく観察できるようになっている。

【００３０】なお、ウェハアーム２１によりウェハ６を
ウェハホルダ３０上に載置する際、ウェハ６のノッチ部
がウェハホルダ３０の切り欠き部７４上に位置するよう
に、上述したウェハ搬送系のターンテーブル６０はウェ
ハ６をウェハアーム２１上に載置している。図３では、
ウェハ６のノッチ部が位置する切り欠き部７４上にウェ
ハエッジ部観察顕微鏡５０の観察視野が位置した状態を
示している。

【００３１】さて、ウェハエッジ部観察顕微鏡５０は、
ウェハホルダ３０の切り欠き部を照明する光ファイバ８
０、光学系８２等で構成される観察照明系と、切り欠き
部のウェハエッジ部の形状を観察するための光学系８
３、撮像素子８４等から構成される観察系とを有してい
る。図３では、図示しない光源から出射した白色光が光
ファイバ８０により導光されてプリズム等からなる光学
系８２を通過して、ウェハホルダ３０の切り欠き部７４
のウェハ６のエッジ部周辺及び散乱板７０を照明してい
る状態を示している。照明光は散乱板７０に対して垂直
な平行光束になるように調節されている。散乱板７０及
びウェハ６のエッジ部から反射された光は光学系８３を
経てＣＣＤカメラ等の撮像素子８４で結像するようにな
っている。なお、ウェハエッジ部観察顕微鏡５０の観察
視野は、数ｍｍ×数ｍｍ程度の大きさである。

【００３２】図４（ａ）は、ウェハホルダ３０上に載置
されたウェハ６のエッジ部を拡大した部分断面図であ
る。ここで、照明光はウェハ６や散乱板７０に対して垂
直な平行光であり、ウェハ６のエッジ部はエッジ端に向
かって基板厚が小さくなる傾斜が付けられているので、
ウェハエッジの傾斜面９０からの反射光は撮像素子８４
の対物レンズの開口外に出てしまい、撮像素子８４上の
像は概ね図４（ｂ）のようになる。この図４（ｂ）は、
ウェハホルダ３０の切り欠き部７２でのウェハエッジを
観察した例を示している。図４（ｂ）において、エッジ
部以外のウェハ６および散乱板７０からは反射光がウェ
ハエッジ部観察顕微鏡５０に入射するので明るく、ウェ
ハ６の傾斜面９０からの光は入射しないので暗くなり、
これからウェハ６のエッジ部の形状を認識することがで
きる。

【００３３】撮像素子８４で得られた画像は図５に示す
画像処理系に送られて画像処理される。図５において、
ウェハエッジ部観察顕微鏡５０の撮像素子８４からの画
像は、カメラ切換器８６を介してアライメント制御系１
５に送られる。カメラ切替器８６には、撮像素子８４だ
けでなく、アライメントセンサ５からの画像信号や、そ
の他の撮像素子１１０等からの画像信号が入力されるよ
うになっており、カメラ切替器８６はアライメント制御
系１５からの指令によりいずれかの画像信号を切り替え
てアライメント制御系１５に出力するようになってい
る。

【００３４】アライメント制御系１５では、受け取った
ウェハホルダ３０の切り欠き部７２〜７６での３個所の
ウェハエッジ部の画像信号を画像処理系８８に送る。画
像処理系８８ではこれらの画像信号に対して所定の画像
計測を行って、ウェハホルダ３０の所定位置に設けた切
り欠き部７２〜７６の中心位置に対するウェハ６の各エ
ッジ部のずれを計測して、ウェハホルダ３０の中心に対
するウェハ６の中心位置のずれおよび回転量を算出す
る。得られたウェハ６の中心位置のずれおよび回転量の
データはアライメント制御系１５へ送られる。なお、こ
の画像処理において、中央制御系１８からアライメント
制御系１５を介して、カメラ切換器８６、撮像素子８
４、および画像処理系８８の全てに同期信号が出力され
て画像取り込みのタイミングを同期させるようにしてい
るので、画像計測に要する時間を短縮することができる
ようになっている。

【００３５】このようにして、ウェハエッジ部観察顕微
鏡５０からの撮像信号がアライメント制御系１５を介し
て画像処理系８８に供給され、画像処理系８８で計測さ
れたウェハホルダ３０上のウェハ６の横ずれ誤差、及び
回転誤差に基づいて、アライメント制御系１５はウェハ
ステージ系を所定量移動させて、次のアライメントセン
サ５によるアライメント動作に移行する。このとき、ウ
ェハステージ系の移動と共に、あるいは独立してレチク
ルステージ３２を所定量移動させるようにしてもよい。
また、中央制御系１８は、特に、ウェハ６に対して第１
層目の露光を行う場合であって、例えば、切り欠き部７
４での画像データからウェハ６のノッチ部が検出され
ず、所定の許容誤差範囲を逸脱してウェハ６が載置され
たと判断したら、当該ウェハ６を露光対象から除外し
て、即座に次のウェハの受け渡し動作に移るようにして
いる。

【００３６】次に、本実施の形態における露光位置に対
するウェハエッジ部観察顕微鏡５０等の配置関係を図６
を用いて説明する。図６は、投影光学系の光軸と平行に
ウェハを臨む方向から見たウェハホルダ周辺の模式的な
平面図である。図６において、既に説明した図７と同一
の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略す
る。図６に示すように、本実施の形態による露光装置に
よれば、従来のプリアライメント機構を省いて、投影光
学系の投影領域１０２の近傍にウェハエッジ部観察顕微
鏡５０の観察視野１１０を配することができるので、ウ
ェハ搬送位置を投影光学系の中心寄りに設定することが
でき、従来型のウェハステージ系よりＸ−Ｙ方向の移動
ストロークを短くすることができる。

【００３７】このように、図７に示した従来の投影露光
装置と比較して、ウェハ交換時のステージ移動量を減少
させることができるので、スループットを向上させるこ
とができるようになる。なお、ウェハ６のウェハホルダ
３０上への載置精度は、ターンテーブル６０のウェハ位
置決め精度およびウェハローダ２１の受け渡し精度その
ものとなるが、ウェハエッジ部観察顕微鏡５０の観察視
野は広いので容易にウェハホルダ３０上のウェハ６のエ
ッジ部を観察してウェハ６の位置誤差および回転誤差を
計測することができる。そして、得られたウェハ６の位
置誤差、回転誤差に基づいて、レチクルステージ３２を
回転させたり、ウェハステージ系の走りをウェハ回転量
に応じて補正することができるので、上述のウェハ搬送
系でのウェハ位置決め精度、受け渡し精度を問題にせず
に容易にウェハのアライメントを行うことができるよう
になる。

【００３８】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、アライメントセンサ５とは別にウェハエッジ部観察
顕微鏡５０を設けるようにしているが、ウェハエッジ部
観察顕微鏡５０とアライメントセンサ５とを一体化する
ことも可能である。この場合には、観察照明系と観察光
学系を共通化して異なる撮像素子でウェハエッジ部の観
察とウェハアライメントマークの観察を行うようにして
も、１つの撮像素子を用い、観察光学系の倍率を切り替
えるようにしてウェハエッジ部観察顕微鏡５０でアライ
メントセンサ５を兼用するようにしてもよい。

【００３９】また、上記実施の形態では、いわゆるステ
ップ・アンド・リピート方式の投影露光装置に本発明を
適用したが、本発明はこれに限られず、例えば、レチク
ルのパターンの一部を投影光学系を介してウェハ上に投
影し、レチクルとウェハとを同期させて走査することに
よりレチクルのパターンをウェハに逐次露光する、いわ
ゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光
装置に適用することも可能である。

【００４０】また、上記実施の形態においては、ノッチ
部が形成されたウェハを用いたが、ウェハ外周の一部が
平坦なオリエンテーション・フラットが形成されたウェ
ハを用いることももちろん可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、投影露光
装置のスループットを向上させ、また装置の小型化を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による露光装置の構成の
概略を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態による露光装置における
ウェハ搬送系及びウェハの受け渡し機構の構成の概略を
示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態におけるウェハエッジ部
観察顕微鏡５０を模式的に示し、ウェハ６がウェハホル
ダ３０上に載置された状態を示す図である。

【図４】図４（ａ）は、ウェハホルダ３０上に載置され
たウェハ６のエッジ部を拡大した部分断面図、図４
（ｂ）は、ウェハホルダ３０の切り欠き部７４でのウェ
ハエッジを観察した図である。

【図５】本発明の一実施の形態における画像処理系を示
す図である。

【図６】本発明の一実施の形態における投影光学系の光
軸方向からウェハホルダ３０を観察した概念図である。

【図７】従来の投影露光装置における、露光位置に対す
るプリアライメント機構の配置関係を示す図である。

【符号の説明】

１レチクル３投影光学系４、５アライメントセンサ６ウェハ１０Ｚチルト駆動部１１Ｘステージ１２Ｙステージ１３移動鏡１４ウェハベース１５アライメント制御系１６ステージ制御系１７レーザ干渉計１８中央制御系２１、２２ウェハアーム２３スライダー２４ローダ制御装置２９試料台３０ウェハホルダ３１レチクル架台３２レチクルステージ３３移動鏡３４レーザ干渉計３５伸縮機構３６回転駆動系３７駆動軸３８センターアップ３８ａ〜３８ｃスピンドル部３９ウェハ搬送装置４３基準マーク板５０ウェハエッジ部観察顕微鏡６０ターンテーブル６１偏心センサ６１ａ投光部６１ｂ受光部７０散乱板７２、７４、７６切り欠き部８０光ファイバ８４撮像素子Ｓ１検出信号ＡＸ投影光学系３の光軸ＩＬ照明光ＩＡ照明光学系 φ ターンテーブル６０の回転角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送された感光基板を載置する基板ホルダ
と、前記基板ホルダを支持して２次元平面を移動可能な
基板ステージとを有し、レチクル上のパターンの像を前
記感光基板上に露光する露光装置において、前記基板ステージを移動させて前記感光基板の所定の複
数の基板エッジ部の形状を順次観察視野内に入れて、前
記基板ホルダ上での前記感光基板の載置位置を検出する
基板エッジ部観察顕微鏡を備えたことを特徴とする露光
装置。
【請求項２】請求項１記載の露光装置において、前記基板エッジ部観察顕微鏡は、前記感光基板の前記基
板エッジ部を照明する照明系を備え、前記基板ホルダは、前記基板エッジ部観察顕微鏡で観察
される所定の複数の前記基板エッジ部周囲に切り欠き部
が形成され、前記切り欠き部下方には、前記照明系からの照明光を散
乱させる散乱板が配置されていることを特徴とする露光
装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の露光装置におい
て、前記基板エッジ部観察顕微鏡は、前記感光基板に形成さ
れたアライメントマークを観察する基板アライメント顕
微鏡を兼ねていることを特徴とする露光装置。