JPH1064979A - 光学式プリアライメント装置および該プリアライメント装置を備えた露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いランダムマッチング精度で多様な感光基
板を高速且つ高精度に位置決めする。 【解決手段】 ステージ（６）に載置された感光基板
（５）の複数のエッジ部（２４）をそれぞれ照明するた
めの複数の照明手段（２１）と、感光基板の複数のエッ
ジ部を介した検出光（Ａ１〜Ａ３）に基づいて複数のエ
ッジ部を検出するための検出手段（２９）とを備えてい
る。そして、検出手段で検出した複数のエッジ部の位置
情報に基づいて感光基板を位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学式プリアライメ
ント装置および該プリアライメント装置を備えた露光装
置に関し、特に半導体素子などの製造のための露光装置
において、駆動ステージ上で感光基板のエッジを検出し
感光基板を光学的に位置決めするプリアライメント装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＩＣ露光装置においては、搬送系
から露光用の駆動ステージ（以下、単に「ステージ」と
いう）へ感光基板であるウエハが搬入され、ステージに
載置される。なお、ウエハには、その向きを示すために
オリエンテーションフラット（以下、略して「オリフ
ラ」という）あるいはノッチのような切り欠きが形成さ
れている。そこで、ウエハの切り欠きや外周形状を頼り
に、接触方式のプリアライメント装置や非接触方式のプ
リアライメント装置により、ウエハの位置検出および位
置決めが所定の精度で行われる。露光装置では、プリア
ライメント装置によりウエハが所定の精度で位置決めさ
れた後、ウエハのファースト露光や、ウエハのサーチ
や、ウエハのファインアライメントのような動作が順次
行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＩＣの製造工程におい
て、１つのウエハが複数の露光装置の間を巡って処理さ
れるのが通常である。この場合、ウエハの位置決めすな
わちプリアライメントにおいて、複数の露光装置の間で
ランダムマッチング精度が保証されなければならない。
特に、従来の露光装置では、ステージ上に設けられた３
点ピンにウエハを押し付けて位置決めするメカ的な接触
方式によるプリアライメント（以下、「メカプリアライ
メント」という）が実施されている。したがって、発塵
などの点で優れた光電検出による非接触方式のプリアラ
イメント（以下、「光学式プリアライメント」という）
を新たに実施しようとする場合、メカプリアライメント
を採用している旧来の露光装置とのランダムマッチング
精度を保証するために特別の配慮が必要になる。

【０００４】光学式プリアライメントを採用する露光装
置において、旧来の露光装置との間で高いランダムマッ
チング精度を得るためには、ウエハの切り欠きや外周形
状の検出位置が旧来の３点ピンの位置とほぼ一致してい
ることが望ましい。しかしながら、前述したように、ウ
エハには、切り欠きとしてオリフラが形成されているタ
イプとノッチが形成されているタイプとがある。また、
ウエハサイズも一様ではない。さらに、露光装置のステ
ージ上におけるウエハの切り欠きの位置決め方向も必ず
しも一様ではない。

【０００５】ところで、旧来のメカプリアライメント装
置では、その構成を比較的コンパクトにすることが容易
であり、上述のように多様なウエハに対して高いランダ
ムマッチング精度を保証することが可能であった。しか
しながら、光学式プリアライメント装置では、多様なウ
エハをファースト露光から高速且つ高精度にプリアライ
メントするために、その構成が大がかりになる傾向があ
った。さらに、光学式プリアライメント装置では、メカ
プリアライメント装置ほどには多様なウエハに対して容
易に対応することが困難であった。

【０００６】また、プリアライメント装置の構成が大型
化すると、露光装置内の空気の流れを阻害し、非常に高
精度な温空調制御を必要とするステージ回りの諸性能に
悪影響を及ぼす恐れがある。また、光学式プリアライメ
ントでは、落射照明よりも透過照明の方がウエハの反り
等の形状に左右されない安定した光電検出が可能である
ため、ステージに取り付けられた照明部によりウエハの
エッジ部を透過照明することが望ましい。そして、照明
光として、ウエハに塗布されたレジストを感光しない可
視光や紫外光が用いられるのが通常である。この場合、
ステージ上においてウエハの外周部に対応する領域に配
置される透過照明部は、露光光の照射をしばしば受ける
ことになり、露光光によるソラリゼーション等の光学的
な性能劣化が発生する恐れがある。

【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、高いランダムマッチング精度で多様な感光基
板を高速且つ高精度に位置決めすることのできる光学式
プリアライメント装置および該プリアライメント装置を
備えた露光装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明においては、マスクを露光光で照
明し前記マスクに形成されたパターンをステージ上の感
光基板に転写する露光装置のために、前記感光基板を光
学的に位置決めするための光学式プリアライメント装置
において、前記ステージに載置された前記感光基板の複
数のエッジ部をそれぞれ照明するための複数の照明手段
と、前記感光基板の複数のエッジ部を介した検出光に基
づいて前記複数のエッジ部を検出するための検出手段と
を備え、前記検出手段で検出した前記複数のエッジ部の
位置情報に基づいて前記感光基板を位置決めすることを
特徴とする光学式プリアライメント装置を提供する。

【０００９】第１発明の好ましい態様によれば、前記感
光基板の複数のエッジ部のうち前記感光基板の特性に応
じた所望の複数のエッジ部を介した検出光だけを選択的
に前記検出手段へ導くための光選択手段をさらに備えて
いる。この場合、前記光選択手段は、前記感光基板の複
数のエッジ部のうち前記感光基板の特性に応じた所望の
複数のエッジ部だけを選択的に照明するために前記複数
の照明手段を切り換えるための照明光切換え手段である
ことが好ましい。また、前記感光基板の複数のエッジ部
は、第１の組の複数のエッジ部と第２の組の複数のエッ
ジ部とからなり、前記検出手段は、前記第１の組の複数
のエッジ部の各々を介した検出光と、前記第２の組の複
数のエッジ部のうち対応するエッジ部を介した検出光と
をそれぞれ合成するための検出光合成手段を有すること
が好ましい。

【００１０】本発明の第２発明においては、所定のパタ
ーンが形成されたマスクを露光光で照明するための照明
光学系と、前記マスクを介した露光光に基づいて感光基
板上に前記マスクのパターン像を形成するための投影光
学系と、前記感光基板を支持し前記投影光学系に対して
移動可能なステージと、前記感光基板を光学的に位置決
めするための光学式プリアライメント装置とを備えた露
光装置において、前記光学式プリアライメント装置は、
前記ステージに載置された前記感光基板の複数のエッジ
部をそれぞれ照明するための複数の照明手段と、前記感
光基板の複数のエッジ部を介した検出光に基づいて前記
複数のエッジ部を検出するための検出手段とを有し、前
記検出手段で検出した前記複数のエッジ部の位置情報に
基づいて前記感光基板を位置決めすることを特徴とする
露光装置を提供する。

【００１１】第２発明の好ましい態様によれば、前記感
光基板の複数のエッジ部のうち前記感光基板の特性に応
じた所望の複数のエッジ部を介した検出光だけを選択的
に前記検出手段へ導くための光選択手段をさらに備えて
いる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明では、ステージに載置され
た感光基板の複数のエッジ部を照明し、複数のエッジ部
を介した検出光に基づいて複数のエッジ部を検出し、複
数のエッジ部の位置情報に基づいて感光基板を位置決め
する。なお、露光装置では、感光基板搬送系からステー
ジへ搬入される感光基板の切り欠きの方向や切り欠きの
種類や感光基板サイズなどの情報は、予め露光装置に入
力される。したがって、本発明では、たとえば複数のエ
ッジ部のうち感光基板の特性に応じた所望の複数のエッ
ジ部だけを選択的に検出することにより、高いランダム
マッチング精度で多様な感光基板を高速且つ高精度に位
置決めすることができる。

【００１３】また、本発明の構成によれば、プリアライ
メント装置を小型化することができるので、露光装置内
の空気の流れをあまり阻害することなく、非常に高精度
な温空調制御を必要とするステージ回りの諸性能に悪影
響を及ぼすことを回避することができる。さらに、感光
基板のエッジ部を透過照明する場合、照明部と感光基板
との間の光路中に露光光を反射し照明光を透過させる特
性を有する露光光遮光手段を設けることにより、露光光
の照射によるソラリゼーション等の光学的な性能劣化が
照明部において発生するのを防止し、プリアライメント
装置としての性能を長期間に亘って良好に確保すること
ができる。

【００１４】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の各実施例にかかる光学式プリ
アライメント装置を備えた露光装置の構成を概略的に示
す図である。図１において、投影光学系４の光軸ＡＸに
平行な方向に沿ってＺ軸を、投影光学系４の光軸ＡＸに
垂直な面内において露光装置の正面に向かう方向に沿っ
てＸ軸を、投影光学系４の光軸ＡＸに垂直な面内におい
てＸ軸と直交する方向に沿ってＹ軸をそれぞれ設定して
いる。図１の露光装置は、露光光を供給するための露光
用の光源１を備えている。光源１として、たとえば波長
が２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの光を射出するエキシマ
レーザや、波長が３６５ｎｍのｉ線の光を射出する超高
圧水銀ランプなどを用いることができる。

【００１５】光源１から射出された露光光は、露光用の
照明光学系２を介して、転写すべきパターンが形成され
たマスク３をほぼ均一に照明する。マスク３のパターン
を透過した光は、投影光学系４を介して、感光基板であ
るウエハ５上にマスクパターン像を形成する。なお、ウ
エハ５は、ＸＹ平面内において二次元的に移動可能なス
テージ６上にウエハホルダ７を介して載置されている。
そして、ステージ６のＸ方向位置およびＹ方向位置は、
レーザ干渉計８によって常時計測されている。また、ス
テージ６およびレーザ干渉計８は、定盤９によって支持
されている。こうして、レーザ干渉計８の計測結果に基
づいてステージ６をひいてはウエハ５をＸＹ平面内にお
いて二次元的に移動させながら、ウエハ５の各露光領域
にマスク３のパターンを逐次投影露光することができ
る。

【００１６】図１の露光装置では、ウエハ搬送系ＷＬと
ステージ６との間でウエハ５の受け渡しが行われる。す
なわち、図示のように、ウエハ５の受け渡しのための位
置（ローディングポジション）に停止しているステージ
６の数十ミリ上方にウエハ搬送系ＷＬのロボットアーム
ＲＡの作用によりウエハ５が搬入されると、ステージ６
のウエハホルダ７の中央部からウエハ５の受け渡し用の
３本ピン部材１１が上昇してウエハ５を吸着して受け取
る。なお、３本ピン部材１１は、ステージ６の内部に設
けられた駆動部１２によってＺ方向およびＺ軸回りの回
転方向に駆動されるように構成されている。こうして、
ステージ６に載置されたウエハ５は、本実施例の光学式
プリアライメント装置により所定の精度で位置決めされ
る。そして、プリアライメント装置によりウエハが所定
の精度で位置決めされた後、ウエハのファースト露光
や、ウエハのサーチや、アライメント系１０によるウエ
ハのファインアライメントなどが行われる。

【００１７】図２は、本発明の第１実施例にかかる光学
式プリアライメント装置の構成を示す斜視図である。な
お、第１実施例ではオリフラが形成されたウエハすなわ
ちＯＦウエハに対するプリアライメントを行っており、
図２にはＯＦウエハ５のオリフラ部が露光装置の正面方
向すなわち＋Ｘ方向を向くようにステージ６の３本ピン
部材１１上に受け渡された状態が示されている。図２で
は、図１に対応するように、露光装置の正面に向かって
Ｘ軸が設定されている。以下、図２を参照して、第１実
施例におけるＯＦウエハのプリアライメント動作を説明
する。

【００１８】図２において、ステージ６には、たとえば
ＬＥＤからなる６つのプリアライメント照明部２１ａ〜
２１ｆが取り付けられている。ここで、６つの照明部２
１ａ〜２１ｆが取り付けられている領域は、Ｚ軸方向に
沿ってＯＦウエハ５の外周部に対応している。なお、照
明部２１ｄは、ウエハ５の中心５ｃから＋Ｘ方向の位置
に配置されている。また、照明部２１ｂおよび２１ｃ
は、照明部２１ｄを中心としてＹ方向に沿って両側に配
置されている。さらに、照明部２１ａは、ウエハ５の中
心５ｃから＋Ｙ方向の位置に配置されている。また、照
明部２１ｅおよび２１ｆは、照明部２１ａを中心として
Ｘ方向に沿って両側に配置されている。

【００１９】第１実施例では、まず、オリフラ部が＋Ｘ
方向を向くように位置決めすべきタイプのＯＦウエハに
対するプリアライメントを行う。この場合、６つの照明
部２１ａ〜２１ｆのうち、照明部２１ｄ〜２１ｆが消灯
のまま、照明部２１ａ〜２１ｃだけが点灯する。照明部
２１ａ〜２１ｃから射出されたプリアライメント用の照
明光（可視光または赤外光）は、コリメータレンズ２２
ａ〜２２ｃおよび遮光板２３ａ〜２３ｃを介して、ＯＦ
ウエハ５の３つのエッジ部２４ａ〜２４ｃを均一に透過
照明する。なお、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ａ
〜２４ｃのうち、エッジ部２４ａはウエハ５の円周部の
エッジ領域であり、エッジ部２４ｂおよび２４ｃはウエ
ハ５のオリフラ部のエッジ領域である。すなわち、ＯＦ
ウエハ５の３つのエッジ部２４ａ〜２４ｃの位置は、従
来のメカプリアライメント装置においてオリフラ部が＋
Ｘ方向を向くように位置決めすべきタイプのＯＦウエハ
が押し付けられる３点ピンの位置とほぼ一致している。

【００２０】なお、上述の遮光板２３ａ〜２３ｃは、プ
リアライメント照明部２１ａ〜２１ｃの光軸に垂直に位
置決めされた平行平面板である。そして、各遮光板２３
のウエハ側の面（図中上側の面）には、エキシマレーザ
から射出された波長が２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの露
光光を反射し、プリアライメント用の照明光を透過させ
る特性を有する光学薄膜が蒸着されている。一方、各遮
光板２３の照明部側の面（図中下側の面）には、超高圧
水銀ランプから射出された波長が３６５ｎｍのｉ線の光
である露光光を反射し、プリアライメント用の照明光を
透過させる特性を有する光学薄膜が蒸着されている。

【００２１】ウエハ５のエッジ部２４ａを透過したエッ
ジ検出光Ａ１は、対物レンズ２５ａを介して集光され、
偏向ミラー２６ａで−Ｙ方向に反射される。偏向ミラー
２６ａで反射されたエッジ検出光Ａ１は、もう１つの偏
向ミラー２７ａで＋Ｘ方向に反射された後、ハーフミラ
ー２８ａに入射する。ハーフミラー２８ａを透過したエ
ッジ検出光Ａ１は、ＣＣＤのような撮像素子２９ａの撮
像面上にエッジ部２４ａの像を形成する。また、ウエハ
５のエッジ部２４ｂおよび２４ｃを透過したエッジ検出
光Ａ２およびＡ３は、対物レンズ２５ｂおよび２５ｃを
介して集光された後、ハーフミラー２８ｂおよび２８ｃ
にそれぞれ入射する。ハーフミラー２８ｂおよび２８ｃ
で＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ２およびＡ３
は、ＣＣＤのような撮像素子２９ｂおよび２９ｃの撮像
面上にエッジ部２４ｂおよび２４ｃの像をそれぞれ形成
する。

【００２２】こうして、プリアライメント装置の３つの
ＣＣＤ２９ａ〜２９ｃは、検出した３つのエッジ部２４
ａ〜２４ｃの像に応じた撮像信号を、図示を省略した制
御系に供給する。制御系では、供給された撮像信号を処
理し、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位
置並びにウエハ５のオリフラ部のＺ軸回りの回転座標位
置を算出する。制御系は、ウエハ５のオリフラ部のＺ軸
回りの回転座標位置に応じて３本ピン部材１１を所定角
度だけ回転駆動し、ステージ６に対するウエハ５の回転
ずれを補正する。次いで、制御系は、３本ピン部材１１
をＺ方向に沿って下降駆動し、ステージ６のウエハホル
ダ７にウエハ５を吸着させる。さらに、制御系は、ウエ
ハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置に応じて
ステージ６をＸＹ平面内で二次元駆動し、露光装置に対
するウエハ５の中心ずれを補正する。

【００２３】次に、オリフラ部が＋Ｙ方向を向くように
位置決めすべきタイプのＯＦウエハに対するプリアライ
メント動作について説明する。この場合、６つの照明部
２１ａ〜２１ｆのうち、照明部２１ａ〜２１ｃは消灯の
まま、照明部２１ｄ〜２１ｆだけが点灯する。照明部２
１ｄ〜２１ｆから射出された照明光は、コリメータレン
ズ２２ｄ〜２２ｆおよび遮光板２３ｄ〜２３ｆを介し
て、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ｄ〜２４ｆを均
一に透過照明する。なお、ＯＦウエハ５の３つのエッジ
部２４ｄ〜２４ｆのうち、エッジ部２４ｄはウエハ５の
円周部のエッジ領域であり、エッジ部２４ｅおよび２４
ｆはウエハ５のオリフラ部のエッジ領域である。すなわ
ち、ＯＦウエハ５の３つのエッジ部２４ｄ〜２４ｆの位
置は、従来のメカプリアライメント装置においてオリフ
ラ部が＋Ｙ方向を向くように位置決めすべきタイプのＯ
Ｆウエハが押し付けられる３点ピンの位置とほぼ一致し
ている。

【００２４】なお、上述の遮光板２３ｄ〜２３ｆは、プ
リアライメント照明部２１ｄ〜２１ｆの光軸に垂直に位
置決めされた平行平面板であり、その特性は遮光板２３
ａ〜２３ｃと同様である。したがって、遮光板２３ｄ〜
２３ｆは、露光光を反射するとともに、照明光を透過さ
せる。ウエハ５のエッジ部２４ｅおよび２４ｆを透過し
たエッジ検出光Ａ５およびＡ６は、対物レンズ２５ｅお
よび２５ｆを介して集光され、偏向ミラー２６ｅおよび
２６ｆで−Ｙ方向にそれぞれ反射される。偏向ミラー２
６ｅおよび２６ｆで反射されたエッジ検出光Ａ５および
Ａ６は、もう一対の偏向ミラー２７ｅおよび２７ｆで＋
Ｘ方向に反射された後、ハーフミラー２８ｂおよび２８
ｃにそれぞれ入射する。ハーフミラー２８ｂおよび２８
ｃを透過したエッジ検出光Ａ５およびＡ６は、ＣＣＤ２
９ｂおよび２９ｃの撮像面上にエッジ部２４ｅおよび２
４ｆの像をそれぞれ形成する。

【００２５】また、ウエハ５のエッジ部２４ｄを透過し
たエッジ検出光Ａ４は、対物レンズ２５ｄを介して集光
された後、ハーフミラー２８ａに入射する。ハーフミラ
ー２８ａで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ４は、
ＣＣＤ２９ａの撮像面上にエッジ部２４ｄの像を形成す
る。このように、ハーフミラー２８ａは、エッジ部２４
ａからの検出光Ａ１とエッジ部２４ｄからの検出光Ａ４
とを合成するための検出光合成手段を構成している。ま
た、ハーフミラー２８ｂは、エッジ部２４ｂからの検出
光Ａ２とエッジ部２４ｅからの検出光Ａ５とを合成する
ための検出光合成手段を構成している。さらに、ハーフ
ミラー２８ｃは、エッジ部２４ｃからの検出光Ａ３とエ
ッジ部２４ｆからの検出光Ａ６とを合成するための検出
光合成手段を構成している。

【００２６】こうして、プリアライメント装置の３つの
ＣＣＤ２９ａ〜２９ｃは、検出した３つのエッジ部２４
ｄ〜２４ｆの像に応じた撮像信号を、図示を省略した制
御系に供給する。制御系では、供給された撮像信号を処
理し、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位
置並びにウエハ５のオリフラ部のＺ軸回りの回転座標位
置を算出する。制御系は、ウエハ５のオリフラ部のＺ軸
回りの回転座標位置に応じて３本ピン部材１１を所定角
度だけ回転駆動し、ステージ６に対するウエハ５の回転
ずれを補正する。次いで、制御系は、３本ピン部材１１
をＺ方向に沿って下降駆動し、ステージ６のウエハホル
ダ７にウエハ５を吸着させる。さらに、制御系は、ウエ
ハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置に応じて
ステージ６をＸＹ平面内で二次元駆動し、露光装置に対
するウエハ５の中心ずれを補正する。

【００２７】第１実施例のように、ＯＦウエハ用のプリ
アライメント装置が搭載されたＩＣ露光装置では、ウエ
ハ搬送系ＷＬからステージ６へ搬入されるＯＦウエハの
オリフラ部が位置決めされるべき方向は＋Ｘ方向または
＋Ｙ方向である。また、ウエハ搬送系ＷＬから搬入され
るＯＦウエハのオリフラ部が位置決めされるべき方向に
関する情報は露光装置に予め入力されているので、ＯＦ
ウエハのオリフラ部が位置決めされるべき方向に応じて
照明部２１ａ〜２１ｆの切り換えだけでプリアライメン
トを行うことができる。すなわち、照明部２１ａ〜２１
ｃを選択することによりＯＦウエハのオリフラ部を＋Ｘ
方向に向けてプリアライメントすることができ、照明部
２１ｄ〜２１ｆを選択することによりＯＦウエハのオリ
フラ部を＋Ｙ方向に向けてプリアライメントすることが
できる。こうして、第１実施例では、非常に小型の光学
式プリアライメント装置により、オリフラ部の位置決め
すべき方向が異なるＯＦウエハのプリアライメントをフ
ァースト露光から高速且つ高精度に行うことができる。

【００２８】図３は、本発明の第２実施例にかかる光学
式プリアライメント装置の構成を示す斜視図である。第
２実施例ではノッチが形成されたウエハすなわちノッチ
ウエハに対するプリアライメントを行っており、図３に
はノッチウエハ５のノッチ部が露光装置の正面方向すな
わち＋Ｘ方向を向くようにステージ６の３本ピン部材１
１上に受け渡された状態が示されている。なお、図３で
は、図２の第１実施例と同様に、露光装置の正面に向か
ってＸ軸が設定されている。また、図３において、ステ
ージ６、ウエハホルダ７およびＣＣＤ３９ａ〜３９ｃの
図示を省略している。以下、図３を参照して、第２実施
例におけるノッチウエハのプリアライメント動作を説明
する。

【００２９】図３において、ステージ６には、たとえば
ＬＥＤからなる５つのプリアライメント照明部３１ａ〜
３１ｅが取り付けられている。ここで、５つの照明部３
１ａ〜３１ｅが取り付けられている領域は、Ｚ軸方向に
沿ってＯＦウエハ５の外周部に対応している。なお、照
明部３１ａはウエハ５の中心５ｃから＋Ｘ方向の位置に
配置され、照明部３１ｄはウエハ５の中心５ｃから＋Ｙ
方向の位置に配置されている。また、照明部３１ｂはウ
エハ５の中心５ｃから−Ｘ方向に対して図中時計回りに
４５度だけ回転した方向の位置に配置され、照明部３１
ｃはウエハ５の中心５ｃから−Ｘ方向に対して図中反図
中時計回りに４５度だけ回転した方向の位置に配置され
ている。さらに、照明部３１ｅはウエハ５の中心５ｃか
ら＋Ｘ方向に対して図中時計回りに４５度だけ回転した
方向の位置に配置されている。

【００３０】第２実施例では、まず、ノッチ部が＋Ｘ方
向を向くように位置決めすべきタイプのノッチウエハに
対するプリアライメントを行う。この場合、５つの照明
部３１ａ〜３１ｅのうち、照明部３１ｄおよび３１ｅが
消灯のまま照明部３１ａ〜３１ｃだけが点灯する。照明
部３１ａ〜３１ｃから射出されたプリアライメント用の
照明光（可視光または赤外光）は、コリメータレンズ３
２ａ〜３２ｃおよび遮光板３３ａ〜３３ｃを介して、ノ
ッチウエハ５の３つのエッジ部３４ａ〜３４ｃを均一に
透過照明する。なお、ノッチウエハ５の３つのエッジ部
３４ａ〜３４ｃのうち、エッジ部３４ｂおよび３４ｃは
ウエハ５の円周部のエッジ領域であり、エッジ部３４ａ
はウエハ５のノッチ部のエッジ領域である。すなわち、
ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ａ〜３４ｃの位置
は、従来のメカプリアライメント装置においてノッチ部
が＋Ｘ方向を向くように位置決めすべきタイプのノッチ
ウエハが押し付けられる３点ピンの位置とほぼ一致して
いる。

【００３１】なお、上述の遮光板３３ａ〜３３ｃは、プ
リアライメント照明部３１ａ〜３１ｃの光軸に垂直に位
置決めされた平行平面板である。そして、各遮光板３３
のウエハ側の面（図中上側の面）には、エキシマレーザ
から射出された波長が２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの露
光光を反射し、プリアライメント用の照明光を透過させ
る特性を有する光学薄膜が蒸着されている。一方、各遮
光板３３の照明部側の面（図中下側の面）には、超高圧
水銀ランプから射出された波長が３６５ｎｍのｉ線の光
である露光光を反射し、プリアライメント用の照明光を
透過させる特性を有する光学薄膜が蒸着されている。

【００３２】ウエハ５のエッジ部３４ａを透過したエッ
ジ検出光Ａ１は、対物レンズ３５ａを介して集光され、
偏向ミラー３６ａに入射する。偏向ミラー３６ａで−Ｙ
方向に反射されたエッジ検出光Ａ１は、ハーフミラー３
８ａに入射する。ハーフミラー３８ａで＋Ｘ方向に反射
されたエッジ検出光Ａ１は、図示を省略したＣＣＤ３９
ａの撮像面上にエッジ部３４ａの像を形成する。また、
ウエハ５のエッジ部３４ｂを透過したエッジ検出光Ａ２
は、対物レンズ３５ｂを介して集光され、偏向ミラー３
６ｂに入射する。偏向ミラー３６ｂで＋Ｘ方向に反射さ
れたエッジ検出光Ａ２は、ハーフミラー３８ｂに入射す
る。ハーフミラー３８ｂを透過したエッジ検出光Ａ２
は、図示を省略したＣＣＤ３９ｂの撮像面上にエッジ部
３４ｂの像を形成する。さらに、ウエハ５のエッジ部３
４ｃを透過したエッジ検出光Ａ３は、対物レンズ３５ｃ
を介して集光され、偏向ミラー３６ｃで＋Ｙ方向に反射
される。偏向ミラー３６ｃで反射されたエッジ検出光Ａ
２は、もう１つの偏向ミラー３７ｃに入射する。偏向ミ
ラー３７ｃで＋Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ３
は、図示を省略したＣＣＤ３９ｃの撮像面上にエッジ部
３４ｃの像を形成する。

【００３３】こうして、プリアライメント装置の３つの
ＣＣＤ３９ａ〜３９ｃは、検出した３つのエッジ部３４
ａ〜３４ｃの像に応じた撮像信号を、図示を省略した制
御系に供給する。制御系では、供給された撮像信号を処
理し、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位
置並びにウエハ５のノッチ部のＺ軸回りの回転座標位置
を算出する。制御系は、ウエハ５のノッチ部のＺ軸回り
の回転座標位置に応じて３本ピン部材１１を所定角度だ
け回転駆動し、ステージ６に対するウエハ５の回転ずれ
を補正する。次いで、制御系は、３本ピン部材１１をＺ
方向に沿って下降駆動し、ステージ６のウエハホルダ７
にウエハ５を吸着させる。さらに、制御系は、ウエハ５
の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置に応じてステ
ージ６をＸＹ平面内で二次元駆動し、露光装置に対する
ウエハ５の中心ずれを補正する。

【００３４】次に、ノッチ部が＋Ｙ方向を向くように位
置決めすべきタイプのノッチウエハに対するプリアライ
メント動作について説明する。この場合、５つの照明部
３１ａ〜３１ｅのうち、照明部３１ａおよび３１ｂは消
灯のまま照明部３１ｃ〜３１ｅだけが点灯する。照明部
３１ｃ〜３１ｅから射出された照明光は、コリメータレ
ンズ３１ｃ〜３１ｅおよび遮光板３１ｃ〜３１ｅを介し
て、ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ｃ〜３４ｅを
均一に透過照明する。なお、ノッチウエハ５の３つのエ
ッジ部３４ｃ〜３４ｅのうち、エッジ部３４ｃおよび３
４ｅはウエハ５の円周部のエッジ領域であり、エッジ部
３４ｄはウエハ５のノッチ部のエッジ領域である。すな
わち、ノッチウエハ５の３つのエッジ部３４ｃ〜３４ｅ
の位置は、従来のメカプリアライメント装置においてノ
ッチ部が＋Ｙ方向を向くように位置決めすべきタイプの
ノッチウエハが押し付けられる３点ピンの位置とほぼ一
致している。

【００３５】なお、上述の遮光板３３ｄおよび３３ｅ
は、プリアライメント照明部３１ｄおよび３１ｅの光軸
に垂直に位置決めされた平行平面板であり、その特性は
遮光板３３ａ〜３３ｃと同様である。エッジ部３４ｄを
透過したエッジ検出光Ａ４は、対物レンズ３５ｄを介し
て集光され、偏向ミラー３６ｄに入射する。偏向ミラー
３６ｄで−Ｙ方向に反射されたエッジ検出光Ａ４は、ハ
ーフミラー３８ｂに入射する。ハーフミラー３８ｂで＋
Ｘ方向に反射されたエッジ検出光Ａ４は、ＣＣＤ２９ｂ
の撮像面上にエッジ部３４ｄの像を形成する。

【００３６】また、エッジ部３４ｅを透過したエッジ検
出光Ａ５は、対物レンズ３５ｅを介して集光され、偏向
ミラー３６ｅに入射する。偏向ミラー３６ｅで＋Ｘ方向
に反射されたエッジ検出光Ａ５は、ハーフミラー３８ａ
に入射する。ハーフミラー３８ａを透過したエッジ検出
光Ａ５は、ＣＣＤ３９ａの撮像面上にエッジ部３４ｅの
像を形成する。さらに、ウエハ５のエッジ部３４ｃを透
過したエッジ検出光Ａ６は、前述したように、対物レン
ズ３５ｃを介して集光され、偏向ミラー３６ｃに入射す
る。偏向ミラー３６ｃで＋Ｙ方向に反射されたエッジ検
出光Ａ６は、もう１つの偏向ミラー３７ｃで＋Ｘ方向に
反射される。偏向ミラー３７ｃで反射されたエッジ検出
光Ａ６は、ＣＣＤ３９ｃの撮像面上にエッジ部３４ｃの
像を形成する。このように、ハーフミラー３８ａは、エ
ッジ部３４ａからの検出光Ａ１とエッジ部３４ｅからの
検出光Ａ５とを合成するための検出光合成手段を構成し
ている。また、ハーフミラー３８ｂは、エッジ部３４ｂ
からの検出光Ａ２とエッジ部３４ｄからの検出光Ａ４と
を合成するための検出光合成手段を構成している。

【００３７】こうして、プリアライメント装置の３つの
ＣＣＤ３９ａ〜３９ｃは、検出した３つのエッジ部３４
ｃ〜３４ｅの像に応じた撮像信号を、図示を省略した制
御系に供給する。制御系では、供給された撮像信号を処
理し、ウエハ５の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位
置並びにウエハ５のノッチ部のＺ軸回りの回転座標位置
を算出する。制御系は、ウエハ５のノッチ部のＺ軸回り
の回転座標位置に応じて３本ピン部材１１を所定角度だ
け回転駆動し、ステージ６に対するウエハ５の回転ずれ
を補正する。次いで、制御系は、３本ピン部材１１をＺ
方向に沿って下降駆動し、ステージ６のウエハホルダ７
にウエハ５を吸着させる。さらに、制御系は、ウエハ５
の中心５ｃのＸ座標位置およびＹ座標位置に応じてステ
ージ６をＸＹ平面内で二次元駆動し、露光装置に対する
ウエハ５の中心ずれを補正する。

【００３８】第２実施例のように、ノッチウエハ用のプ
リアライメント装置が搭載されたＩＣ露光装置では、ウ
エハ搬送系ＷＬからステージ６へ搬入されるノッチウエ
ハのノッチ部が位置決めされるべき方向は＋Ｘ方向また
は＋Ｙ方向である。また、ウエハ搬送系ＷＬから搬入さ
れるノッチウエハのノッチ部が位置決めされるべき方向
に関する情報は露光装置に予め入力されているので、ノ
ッチウエハのノッチ部が位置決めされるべき方向に応じ
て照明部３１ａ〜３１ｅの切り換えだけでプリアライメ
ントを行うことができる。すなわち、照明部３１ａ〜３
１ｃを選択することによりノッチウエハのノッチ部を＋
Ｘ方向に向けてプリアライメントすることができ、照明
部３１ｃ〜３１ｅを選択することによりノッチウエハの
ノッチ部を＋Ｙ方向に向けてプリアライメントすること
ができる。こうして、第２実施例では、非常に小型の光
学式プリアライメント装置により、ノッチ部の位置決め
すべき方向が異なるノッチウエハのプリアライメントを
ファースト露光から高速且つ高精度に行うことができ
る。

【００３９】また、第１実施例および第２実施例におい
て、プリアライメント装置を小型化することにより、装
置のコストの低減効果を期待することができる。加え
て、プリアライメント装置の小型化により、露光装置内
の空気の流れをあまり阻害することなく、非常に高精度
な温空調制御を必要とするステージ回りの諸性能に悪影
響を及ぼすことを回避することができる。また、第１実
施例および第２実施例では、高速で高精度なプリアライ
メントを実施するためにステージ上に配置した照明部に
よりウエハのエッジ部を透過照明している。この場合、
特段の配慮をしない限り、照明部が露光光の照射をしば
しば受けることになる。第１実施例および第２実施例で
は、照明部とウエハとの間に所定の露光光を遮光して照
明部を保護するための遮光板を配置している。したがっ
て、この遮光板の作用により、露光光の照射によるソラ
リゼーション等の光学的な性能劣化が照明部において発
生するのを防止し、プリアライメント装置としての性能
を長期間に亘って良好に確保することができる。

【００４０】なお、上述の各実施例では、特定の方向に
向けてオリフラ部を位置決めすべきＯＦウエハ専用のプ
リアライメント装置および特定の方向に向けてノッチ部
を位置決めすべきノッチウエハ専用のプリアライメント
装置をそれぞれ例示している。しかしながら、照明部、
偏向ミラー、光合成手段としてのハーフミラーなどの配
置を適宜変更することにより、オリフラ部とノッチ部と
が混在するタイプのウエハに対するプリアライメント装
置や、ウエハの切り込みを所望の方向に向かって位置決
めするプリアライメント装置などを本発明にしたがって
構成することができる。

【００４１】図４は、第１実施例および第２実施例の変
形例の要部の構成を模式的に示す図である。図４では、
光路に対して挿脱可能な切換えミラー４７の作用によ
り、２つの照明部４１ａおよび４１ｂからの照明光のう
ちのいずれか一方が選択的に共通のＣＣＤ４８に達する
様子を示している。したがって、第１実施例において、
たとえば２つの照明部２１ａおよび２１ｄが２つの照明
部４１ａおよび４１ｂにそれぞれ対応し、ＣＣＤ２９ａ
がＣＣＤ４８に対応するものと考えることができる。ま
た、第２実施例において、たとえば２つの照明部３１ｂ
および３１ｄが２つの照明部４１ａおよび４１ｂにそれ
ぞれ対応し、ＣＣＤ３９ｂがＣＣＤ４８に対応するもの
と考えることができる。

【００４２】図４の変形例では、照明部４１ｂから射出
された照明光は、コリメータレンズ４２ｂおよび遮光板
４３ｂを介して、ウエハ５のエッジ部４４ｂを均一に透
過照明する。エッジ部４４ｂを透過したエッジ検出光Ａ
２は、対物レンズ４５ｂを介して集光され、切換えミラ
ー４７に入射する。切換えミラー４７で反射されたエッ
ジ検出光Ａ２は、ＣＣＤ４８の撮像面上にエッジ部４４
ｂの像を形成する。一方、照明部４１ａから射出された
照明光は、コリメータレンズ４２ａおよび遮光板４３ａ
を介して、ウエハ５のエッジ部４４ａを均一に透過照明
する。エッジ部４４ａを透過したエッジ検出光Ａ１は、
対物レンズ４５ａを介して集光され、偏向ミラー４６ａ
に入射する。偏向ミラー３６ｄで反射されたエッジ検出
光Ａ１は、ＣＣＤ４８の撮像面上にエッジ部４４ａの像
を形成する。

【００４３】このように、光路に対して挿脱可能な切換
えミラー４７は、対応する２つの検出光Ａ１とＡ２との
うちいずれか一方の検出光を選択的にＣＣＤへ導くため
の検出光選択手段を構成している。したがって、この変
形例を第１実施例および第２実施例に適用した場合、照
明部の切り換えが不要となる。なお、変形例では、切換
えミラー４７が回転駆動により光路に対して挿脱可能に
構成されているが、たとえば並行移動により光路に対し
て挿脱可能になるように切換えミラー４７を構成するこ
ともできる。

【００４４】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、感光基
板の特性に応じた所望の複数のエッジ部だけを選択的に
検出することにより、高いランダムマッチング精度で多
様な感光基板を高速且つ高精度に位置決めすることがで
きる。また、プリアライメント装置を小型化することが
できるので、露光装置内の空気の流れをあまり阻害する
ことなく、非常に高精度な温空調制御を必要とするステ
ージ回りの諸性能に悪影響を及ぼすことを回避すること
ができる。さらに、透過照明部と感光基板との間の光路
中に露光光を反射し照明光を透過させる特性を有する露
光光遮光手段を設けることにより、露光光の照射による
照明部の光学的損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例にかかる光学式プリアライメ
ント装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例にかかる光学式プリアライ
メント装置の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の第２実施例にかかる光学式プリアライ
メント装置の構成を示す斜視図である。

【図４】第１実施例および第２実施例の変形例の要部の
構成を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 照明光学系 ３ マスク ４ 投影光学系 ５ ウエハ ６ ステージ ７ ウエハホルダ ８ レーザ干渉計 ９ 定盤 １０ アライメント系 １１ ３本ピン部材 １２ ３本ピン部材の駆動部 ＷＬ ウエハ搬送系 ＲＡ ロボットアーム ２１、３１ 照明部 ２２、３２ コリメータレンズ ２３、３３ 遮光板 ２４、３４ エッジ部 ２５、３５ 対物レンズ ２６、３６ 偏向ミラー ２７、３７ 偏向ミラー ２８、３８ ハーフミラー ２９、３９ ＣＣＤ ４７ 切換えミラー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクを露光光で照明し前記マスクに形
   成されたパターンをステージ上の感光基板に転写する露
   光装置のために、前記感光基板を光学的に位置決めする
   ための光学式プリアライメント装置において、 前記ステージに載置された前記感光基板の複数のエッジ
   部をそれぞれ照明するための複数の照明手段と、 前記感光基板の複数のエッジ部を介した検出光に基づい
   て前記複数のエッジ部を検出するための検出手段とを備
   え、 前記検出手段で検出した前記複数のエッジ部の位置情報
   に基づいて前記感光基板を位置決めすることを特徴とす
   る光学式プリアライメント装置。
2. 【請求項２】 前記感光基板の複数のエッジ部のうち前
   記感光基板の特性に応じた所望の複数のエッジ部を介し
   た検出光だけを選択的に前記検出手段へ導くための光選
   択手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に
   記載の光学式プリアライメント装置。
3. 【請求項３】 前記光選択手段は、前記感光基板の複数
   のエッジ部のうち前記感光基板の特性に応じた所望の複
   数のエッジ部だけを選択的に照明するために前記複数の
   照明手段を切り換えるための照明光切換え手段であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の光学式プリアライメン
   ト装置。
4. 【請求項４】 前記感光基板の複数のエッジ部は、第１
   の組の複数のエッジ部と第２の組の複数のエッジ部とか
   らなり、 前記検出手段は、前記第１の組の複数のエッジ部の各々
   を介した検出光と、前記第２の組の複数のエッジ部のう
   ち対応するエッジ部を介した検出光とをそれぞれ合成す
   るための検出光合成手段を有することを特徴とする請求
   項３に記載の光学式プリアライメント装置。
5. 【請求項５】 前記感光基板の複数のエッジ部は、第１
   の組の複数のエッジ部と第２の組の複数のエッジ部とか
   らなり、 前記光選択手段は、前記第１の組の複数のエッジ部を介
   した検出光と前記第２の組の複数のエッジ部を介した検
   出光とのうちいずれか一方を選択的に前記検出手段へ導
   くための検出光選択手段であることを特徴とする請求項
   ２に記載の光学式プリアライメント装置。
6. 【請求項６】 前記複数の照明手段は、前記ステージに
   それぞれ取り付けられ、前記露光光とは異なる所定波長
   の照明光で前記感光基板の複数のエッジ部を透過照明
   し、 各照明手段と前記感光基板との間の光路中には、前記露
   光光を反射し前記照明光を透過させる特性を有する露光
   光遮光手段が設けられていることを特徴とする請求項１
   乃至５のいずれか１項に記載の光学式プリアライメント
   装置。
7. 【請求項７】 所定のパターンが形成されたマスクを露
   光光で照明するための照明光学系と、前記マスクを介し
   た露光光に基づいて感光基板上に前記マスクのパターン
   像を形成するための投影光学系と、前記感光基板を支持
   し前記投影光学系に対して移動可能なステージと、前記
   感光基板を光学的に位置決めするための光学式プリアラ
   イメント装置とを備えた露光装置において、 前記光学式プリアライメント装置は、 前記ステージに載置された前記感光基板の複数のエッジ
   部をそれぞれ照明するための複数の照明手段と、 前記感光基板の複数のエッジ部を介した検出光に基づい
   て前記複数のエッジ部を検出するための検出手段とを有
   し、 前記検出手段で検出した前記複数のエッジ部の位置情報
   に基づいて前記感光基板を位置決めすることを特徴とす
   る露光装置。
8. 【請求項８】 前記感光基板の複数のエッジ部のうち前
   記感光基板の特性に応じた所望の複数のエッジ部を介し
   た検出光だけを選択的に前記検出手段へ導くための光選
   択手段をさらに備えていることを特徴とする請求項７に
   記載の露光装置。