JP4164414B2 - ステージ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、およびCCD等の撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられるマスクとそれを用いたデバイス製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高密度、高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が求められている。このため、半導体製造工程中のリソグラフィー工程のうち、レジストパターンの形成に用いる露光装置にも、KrFレーザー（２４８nm）、ArFレーザー（１９３nm）、F2レーザー（１５７nm）などの極紫外線やX線（０．２〜１．５nm）などの短い露光波長を利用したステッパが開発されている。
【０００３】
このうち、X線を用いた露光では、所望のパターンが形成されたX線マスクを、レジストを塗布したウエハに近接させ、X線マスクの上からX線を照射し、マスクパターンがウエハ上に転写するプロキシミティー露光方式が開発されている。
【０００４】
また、高強度のX線を得るために、シンクロトロン放射光を用いて露光する方法が提案され、１００nm以下のパターンを転写できることが示されている。シンクロトロン放射光源は、大掛かりな設備を必要とするため、１つの光源に対して１０台以上の露光装置を接続し、デバイスの製造を行わなくては採算がとれない。そのため、シンクロトロン放射光光源を用いた露光装置は、半導体メモリ等の需要が大きな生産に適している。
【０００５】
近年、通信用デバイスとしてGaAsを用いたデバイスが実用化されており、通信速度向上への要求に伴って、デバイスの急激な線幅の微細化が要求されてきている。通信用デバイスは、半導体メモリに比べて生産量は少なく、少量多種生産されるものであり、シンクロトロン放射光を光源としたX線露光システムを通信デバイス製造に導入した場合、採算が合わないことが予想される。そこで、通信デバイスに限らず、少量生産のデバイス製造に適した、低コストで微細な転写を可能な露光装置の開発が期待されてきた。その要求に応えるものとして、小型で強力なX線を発生させるX線源を使用した露光装置が開発され、実際の通信デバイスの生産に使用されている。光源は、レーザーをターゲットに照射してプラズマを発生させ、プラズマからX線を発生するレーザープラズマ線源光源と言われるものや、ガス中でピンチプラズマを発生させ、X線を発生させるものがあり、これらの光源はポイントソースと呼ばれる。露光装置は、ポイントソース一機に対して、マスクウエハの位置合わせをしてパターンを転写する露光装置本体が一機接続される構成が一般的である。
【０００６】
プロキシミティーX線露光は、光学系を用いて転写原版（マスク）の像を被露光基板（ウエハ）上に縮小して結像させる縮小投影露光とは違い、転写原版（マスク）と被露光基板（ウエハ）とを微小間隔をおいて平行に保持した状態で露光光を照射し、パターンを転写する方法であり、マスク上の回路パターンが一対一で転写される。マスクのアライメント誤差がそのまま回路パターンの重ね合わせ誤差となるため、高精度のマスクアライメントが要求されている。そのため、プロキシミティーX線露光においては、マスクをウエハステージ座標系に合わせる方法がとられている。
【０００７】
従来のマスクアライメントシステムについては、特許文献１に記述されており、図７に装置構成を示す。本体フレーム５１には、アライメント計測を行うマスクアライメントスコープ１１、マスク２０の回転方向の位置決めを行うマスクステージ４１、ウエハ３０の位置、姿勢の位置決めを行い、露光ごとにステップ移動するウエハステージ３１が搭載されている。マスクアライメントスコープ１１は、２軸ステージ５０１上に搭載され、ＸＹ方向に移動可能である。３３は、ウエハステージ３１の位置を精密に制御するためのレーザー干渉計ビームである。５０２はアライメント光、５０３はウエハステージの基準マークが設けられた基準マーク台である。
【０００８】
図８はアライメント部の構成を示し、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの４つのマスクアライメントスコープが搭載されており、それぞれマスク２０上に形成されたマスク側アライメントマーク５０４と、ウエハ３０に形成されたウエハ側アライメントマーク５０５との相対距離をアライメント光５０２により計測している。記号ａ、ｂが付加されているものはＸ方向、記号ｃ、ｄが付加されているものはＹ方向の位置計測を行うように構成されている。各マスクアライメントスコープの計測結果からウエハとマスクの相対位置を算出し、ウエハの位置決めを行う。
【０００９】
上記構成において、マスクアライメントを行う手段について図９を参照して説明する。
【００１０】
図９（ａ）は装置にマスク３０が装着されただけの状態、図９（ｂ）はマスクアライメントを行い、マスクの回転位置のステージ座標系に対する位置合わせが完了した状態を示している。マスク２０のメンブレン上に４つのマスクアライメントマーク１０５ａ〜１０５ｄが形成されている。１０５ａ、ｂはＸ方向、１０５ｃ、ｄはＹ方向の位置をそれぞれ計測するためのマークである。マスクアライメントスコープ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、ぞれぞれのマーク位置に移動する。各マークの計測時には、その直下（不図示）にウエハステージに搭載されている基準マークを毎回移動し、基準マークに対してのマスクアライメントマーク１０５の相対位置を検出する。Ｘ方向２点、Ｙ方向２点の各計測結果からウエハ座標系に対するマスクの回転と相対位置（Ｘ，Ｙの各位置）を計測し、その計測結果に基づいてマスクステージを駆動し、回転位置をウエハ座標系に合わせる。また、マスクステージ４１は、マスク中心を回転軸としてのみ駆動可能なので、ステージ座標系に対する相対位置（Ｘ，Ｙの各位置）のずれは補正できないが、その計測結果をウエハステージの位置決め時に補正量として反映される。
【００１１】
図９（ｂ）の点線で表したものが最初のマスクアライメントスコープ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各位置である。各マスクアライメントスコープは、各マスクアライメントマーク位置へ移動する必要から２軸ステージ５０１に搭載されている。マスクの回転位置を算出するには、最低３機のマスクアライメントスコープが必要となり、同様に２軸ステージも最低３機必要となる。
【００１２】
【特許文献１】
特許第2829642号公報。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、マスクアライメントを行う際には、マスクアライメントマークに対して、マスクアライメントスコープと基準マークの三者を位置合わせする必要があった。さらに、位置合わせ時には、マスクステージの駆動に伴って、ウエハステージ（基準マーク）、マスクアライメントスコープ４機（最低３機）を移動する必要があった。アライメント計測は、マスクとマスクアライメントスコープとの相対位置によって計測結果に誤差が発生する。しかし、マスクアライメントスコープとマスクステージは、別々の座標系であり、それぞれの位置計測系によって駆動されている。そのため、マスクアライメント時などに、マスクアライメントスコープとマスクステージが同じ位置に駆動しても、マスクアライメントマークとマスクアライメントスコープの相対位置が変化してしまうことがあった、そのため、アライメント計測結果に誤差が発生し、マスクアライメント精度が悪化してしまうという問題があった。
【００１４】
マスクの回転位置の検出は、２箇所の離れたマーク間での位置の差を距離で除算して算出するため、２点間の距離が離れていた方がよいが、マークはメンブレン内に配置しなければアライメント計測できないため、十分な距離が取れないという問題があった。
【００１５】
また、マスクアライメントスコープは、マスクステージ、マスキングブレードの背面から計測を行う構成のため、スコープからマスクまでの距離（ワーキングディスタンス）が大きくなってしまい、マスクアライメントスコープが大型化してしまうという問題もあった。さらに、マスクステージ、マスキングブレード、マスクアライメントスコープ用位置決めステージが露光位置周辺に密集し、装置のメンテナンス性を損なってしまうという問題もあった。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、より低コストで精度の良い露光装置が提供可能となり、より安価で高性能の半導体デバイスの生産を可能とすることである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明のステージ装置は、原版と基板とを相対的に移動させて、その原版とその基板との位置合わせを行うステージ装置であって、前記原版を保持し、移動する原版ステージと、前記基板を保持し、移動する基板ステージと、前記基板ステージに固定されたアライメントスコープと、を備え、前記アライメントスコープは、光源とフレネルレンズで形成された基板側マークとセンサとを有し、その光源からの光でその基板側マークを照明し、その基板側マークを透過して前記原版に設けられたフレネルレンズで形成された原版側マークで反射した光をそのセンサで検出し、そのアライメントスコープの検出結果に基づいて、前記原版と前記基板との位置合わせを行う。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る実施形態のプロキシミティーX線露光装置に搭載されるマスクとウエハのアライメント部及びウエハステージ部の各構成を示している。
【００２８】
同図において、１１はマスクアライメント計測を行うマスクアライメントスコープ、１２はウエハ位置計測を行うオフアクシススコープ、２０は回路パターンが描画されたマスク、３０はウエハ、３１はウエハステージ、３２はレーザー干渉計ビームを反射するためのミラー、３３はレーザー干渉計ビーム、４１はマスクの回転位置を位置決めするマスクステージ、５１は装置全体を支持する本体フレーム、５２はウエハステージ３１が移動する基準面を有するステージ定盤である。上記構成において、マスク２０の上方から下向きに露光光であるＸ線を照射し、マスク２０に描画された回路パターンをウエハ３０の露光面上に転写する。
【００２９】
マスクステージ４１は、マスク２０を脱着可能に保持し、マスク２０の姿勢（回転位置）をウエハステージ３１の座標系に合わせる役割を持ち、本体フレーム５１に搭載されている。オフアクシススコープ１２は、本体フレーム５１に固定されており、ウエハステージ３１を駆動することによって、ウエハ３０に形成されたウエハアライメントマークの位置を検出するものである。そして、ウエハアライメントマーク位置の検出結果に基づいてウエハステージ３１がマスク２０に対して位置決めのためにステップ駆動され、逐次露光が行なわれる。
【００３０】
ウエハステージ３１は、ステージ定盤５２上をＸＹ方向に移動してウエハ３０の露光面全体を露光する。また、マスクアライメント時にマスクアライメントスコープ１１をマスク２０に形成されたマスクアライメントマークの位置に移動し、マスクアライメントマーク位置の計測を可能にするための役割を持つ。
【００３１】
ウエハステージ３１は非常に精密な位置決めが要求されているため、レーザー干渉計で位置が制御される。レーザー干渉計はウエハステージ３１の外側面の２辺に設けられた棒状のミラー３２にレーザー干渉計ビーム３３を照射し、ミラー３２からの反射ビームを計測することによりステージ位置を検出する。マスクアライメントスコープ１１は、ウエハステージ３１上に２機搭載されており、それぞれＸ方向、Ｙ方向の各位置を計測する。
【００３２】
図２はマスク２０の構成を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図である。
【００３３】
同図において、マスク２０は、マスクフレーム１０３に対して、回路パターンを描画したメンブレン１０２を有するマスク基板１０１を接着して構成されている。尚、図２（ｂ）では、マスク基板１０１がマスクフレーム１０３に対して上側にある状態を示しているが、露光装置に搭載される際にはマスク基板１０１が下側となる。
【００３４】
マスク基板１０１上には、マスク２０の回転位置を位置決めするための位置基準となるマスクアライメントマーク１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが４箇所に配置されている。１０５ａと１０５ｂはＹ方向、１０５ｃと１０５ｄはＸ方向の各位置を計測するためのマークである。マスクアライメントマーク１０５は、メンブレン１０２上に配置する必要はなく、基板表面のどこに配置してもよい。マスクの回転位置は、Ｘ方向若しくはＹ方向の２箇所で計測し、その差を算出して検出するため、マスクアライメントマークは、可能な限り離して配置した方が精度がよい。
【００３５】
図３はマスクアライメントスコープ１１の詳細を示す断面図であり、図１及び図２に示す要素と同一要素には同一の番号を付して示している。
【００３６】
同図において、マスクアライメントスコープ１１は、ウエハステージ３１の外側面に固定されている。２０１はアライメント光源のレーザーダイオード、２０２はレーザーダイオードから出射されたビームを整える照明光学系、２０３は投光ビーム、２０４はビームを透過する平面ガラス、２０５は平面ガラス２０４上に形成されたグレーティングレンズマーク、２０６はアライメント情報を有する受光ビーム、２０７は受光ビームを２次元センサ上に投影するための受光光学系、２０８はアライメント情報を電気信号に変換するための２次元センサであり、ＣＣＤなどである。２０９はオフアクシススコープのベースライン補正用の基準マークである。
【００３７】
マスクに設置されているマスクアライメントマーク１０５とスコープ上のグレーティングレンズマーク２０５は、フレネルレンズで形成されており、２つのマークの相対位置情報が２次元センサ上に集光するスポット位置として得られる。２次元センサ２０８によって得られた画像情報から中央演算装置によって、マスクアライメントマークとマスクアライメントスコープ位置との相対位置を計算する。レーザー干渉計から得られるウエハステージ３１の座標と、アライメント計測値とからマスクアライメントマーク１０５のウエハ座標系における位置を得ることができる。
【００３８】
図４は、ウエハステージ、マスク及びオフアクシススコープの位置関係を示す。１１ａはＸ位置計測用のマスクアライメントスコープ、１１ｂはＹ方向計測用のマスクアライメントスコープであり、ウエハステージ３１の２辺の外側面に取り付けられている。点線で描かれたものはマスクであり、マスクは装置の略中心に置かれている。レーザー干渉計は、装置中心に向けてＸ方向とＹ方向に照射されるレーザー干渉計ビーム３３を受光することにより、ウエハステージ３１の位置を計測する。
【００３９】
図示のウエハステージ３１は、マスクアライメントマーク２０５ａの位置へマスクアライメントスコープ１１ａを移動し、計測している状態である。各マスクアライメントスコープ上には、ベースライン補正用の基準マーク２０９が設置されている。ベースライン補正時には、ウエハステージ３１をオフアクシススコープ１２の位置へ移動し、オフアクシススコープ１２で基準マーク位置を計測し、基準マーク位置を検出すると共に、ウエハステージ３１の位置をレーザー干渉計での座標により計測し、２つの値からベースラインの値を算出する。
【００４０】
次に、図５を参照して、マスクアライメント動作について説明する。図５(a)は、マスクを装置に搬入後、Ｘ方向のアライメントマーク１０５ｃ、１０５ｄを計測している様子を示している。マスクステージの回転中心は、装置組み立て時に、ウエハステージの座標中心、露光光の光軸中心と一致するように調整されている。鎖線で表しているのがマスクアライメントマーク１０５ｄの計測位置、実線で表しているのがマスクアライメントマーク１０５ｃの計測位置にウエハステージ３１を駆動した状態である。Ｙ方向の位置計測もＸ方向と同様に行う。４つのマークを計測する時にウエハステージ３１は、其々のマーク位置に移動することになる。４点の計測結果から、ウエハステージの座標系に対するマスクの座標と回転位置を算出する。その結果を元に、マスクステージを回転させ、マスクをウエハステージの座標系に回転位置を合わせる。上記マーク計測とマスクステージの駆動を繰り返して、マスクの回転位置がウエハステージ座標系に対して許容値以内になるまで位置合わせを行う。マスクステージが回転するたびに、マークの座標が変化するため、マークの移動に合わせて、ウエハステージの計測位置を変更している。
【００４１】
図５（ｂ）は、マスクの回転位置がウエハステージ座標系に合わされた結果を示している。マスクの回転方向のみ位置合わせするのは、一般に使用されているグローバルアライメントによって重ね合わせ露光を行う場合、各露光ショットの回転成分は取り去ることができないため、あらかじめ回転位置は合わせておく必要があるからである。マスクのＸ位置及びＹ位置の各ずれ量は、ウエハアライメント時にウエハステージの位置決め、露光画角を規整するマスキングブレード（不図示）の位置決めに反映される。
【００４２】
従来のマーク計測系では、マスクアライメントマーク位置にマスクアライメントスコープを移動するためにマスクアライメントスコープ専用の２軸ステージを要したが、上記構成では、レーザー干渉計によって位置制御されるウエハステージがマスクアライメントスコープの位置決め手段を兼ねているので、高精度にスコープの位置合わせが可能となっている。また、従来の方法では、マスクアライメントスコープと同様にウエハステージ上に設置された基準マークをマスクアライメントマーク位置へ移動する必要があったが、本実施形態の装置では、基準マークに相当するグレーティングレンズマークがマスクアライメントスコープと一体であるため、マスクアライメントマークとマスクアライメントスコープとの位置再現性が格段に向上している。そのため、各マークの計測再現性が向上している。また、マスクアライメントスコープがマスクアライメントマークに近接可能であるため、マスクアライメントスコープ光学系をより小型化、簡素化可能で、装置コスト低減になる。
【００４３】
ウエハアライメントは、装置上に搭載されたオフアクシススコープ１２によって行う。オフアクシススコープ１２はウエハ面上に形成されたアライメントマークを画像処理を施して位置を検出するものである。ウエハの位置計測を行う位置と実際にウエハを露光する位置とが一致していないため、露光位置（座標中心）とアライメント計測位置の相対位置（ベースライン）を知る必要がある。露光中心とオフアクシススコープも装置に剛に固定されているので、ベースラインは変化しないはずであるが、実際には装置の熱膨張などの影響によって常に変動しており、１０nmレベルの重ね合わせ精度には無視できない量である。そこで、頻繁にベースライン計測を行う必要がある。
【００４４】
ベースライン計測は、マスクアライメントスコープ１１をオフアクシススコープ１２の位置に移動し、オフアクシススコープ１２によって平面ガラス上の基準マーク２０９位置を計測することと、マスクアライメントマークを計測し、それぞれがウエハステージ座標系でどの位置にあるかを検出し、その結果ベースラインの変化を補正する。
【００４５】
図６は、オフアクシススコープ１２で基準マーク２０９を計測している状態を示している。実際には、Ｘ方向とＹ方向について２回計測を行う。
【００４６】
以上の説明においては、ウエハステージ上にマスクアライメントスコープを搭載し、マスクアライメントを行う方法と、ベースライン補正の方法について説明した。
【００４７】
上記実施形態では、Ｘ方向計測用とＹ方向計測用にそれぞれマスクアライメントスコープを搭載した例を示したが、Ｘ方向とＹ方向の両方向を計測可能なアライメントスコープを１機のみ搭載した構成でもよい。また、Ｘ線露光に限らず、原版と被露光基板が近接して配置される他の露光方式についても本発明は有効である。
【００４８】
また、本発明の適用分野は、マスク（原版）やウエハ（基板）を被移動体する露光装置に限らず、複数の物体を相対的に移動させて位置合わせを行うステージ装置として加工装置や計測装置などのあらゆる装置に搭載することも可能である。
【００４９】
上記実施形態によれば、マスクアライメントマークをマスクメンブレン上に必ずしも配置する必要がなく、マスクメンブレン周辺部に配置可能となり、マスクの回転位置算出時のマーク間距離が大きくとれることになり、マスクアライメントにおける回転位置の検出精度が向上する。さらに、マスクアライメントスコープとウエハ座標系の基準となるマーク（グレーチングレンズマーク）を一体化したことにより、マスクアライメントスコープ位置決め用の２軸ステージが不要となり、スコープ専用での位置決めを行っている時には発生していたスコープとマスクアライメントマークとの位置決め再現性誤差に起因した計測誤差が無くなり、計測の精度が向上する。
【００５０】
また、マスクアライメントスコープ位置決め用２軸ステージが不要となることで装置コストが低減される。マスクアライメントスコープも２機でよく、装置コストがさらに低減される。さらに、マスクに近接してマスクアライメントスコープを配置する必要がないため、構成が簡素化し、メンテナンス性が向上する。
【００５１】
以上の構成により、より低コストで精度の良い露光装置が提供可能となり、より安価で高性能の半導体デバイスの生産が可能となる。
【００５２】
［半導体デバイス製造方法］
次に、上記露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１０は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップＳ７）する。
【００５３】
図１１は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００５４】
本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、より低コストで精度の良い露光装置が提供可能となり、より安価で高性能の半導体デバイスの生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のプロキシミティーX線露光装置に搭載されるマスクとウエハのアライメント部及びウエハステージ部の各構成を示す図である。
【図２】マスクの構成を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】アライメントスコープの詳細を示す断面図である。
【図４】ウエハステージ、マスク及びオフアクシススコープの位置関係を示す図である。
【図５】本発明に係る実施形態のマスクアライメントを説明する図である。
【図６】本発明に係る実施形態のベースライン補正を説明する図である。
【図７】従来例の装置構成を示す図である。
【図８】従来例のアライメント部の構成を示す図である。
【図９】従来例のマスクアライメントを説明する図である。
【図１０】本実施形態の露光装置によるデバイスの製造プロセスの流れを説明するフローチャートである。
【図１１】本実施形態の露光装置によるウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１１ アライメントスコープ
１２ オフアクシススコープ
２０ マスク
３０ ウエハ
３１ ウエハステージ
３２ ミラー
３３ レーザー干渉計ビーム
３４ ウエハチャック
４１ マスクステージ
５１ 本体フレーム
５２ ステージ定盤
１０１ マスク基板
１０２ メンブレン
１０３ マスクフレーム
１０５ａ〜１０５ｄ マスクアライメントマーク
２０１ レーザーダイオード
２０２ 照明光学系
２０３ 投光ビーム
２０４ 平面ガラス
２０５ 受光ビーム
２０６ グレーティングレンズマーク
２０７ 受光光学系
２０８ ２次元センサ（ＣＣＤ）
２０９ 基準マーク
５０１ ２軸ステージ
５０２ アライメント光
５０３ 基準マーク台
５０４ マスク側AAマーク
５０５ ウエハ側AAマーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、およびCCD等の撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられるマスクとそれを用いたデバイス製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高密度、高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が求められている。このため、半導体製造工程中のリソグラフィー工程のうち、レジストパターンの形成に用いる露光装置にも、KrFレーザー（２４８nm）、ArFレーザー（１９３nm）、F2レーザー（１５７nm）などの極紫外線やX線（０．２〜１．５nm）などの短い露光波長を利用したステッパが開発されている。
【０００３】
このうち、X線を用いた露光では、所望のパターンが形成されたX線マスクを、レジストを塗布したウエハに近接させ、X線マスクの上からX線を照射し、マスクパターンがウエハ上に転写するプロキシミティー露光方式が開発されている。
【０００４】
また、高強度のX線を得るために、シンクロトロン放射光を用いて露光する方法が提案され、１００nm以下のパターンを転写できることが示されている。シンクロトロン放射光源は、大掛かりな設備を必要とするため、１つの光源に対して１０台以上の露光装置を接続し、デバイスの製造を行わなくては採算がとれない。そのため、シンクロトロン放射光光源を用いた露光装置は、半導体メモリ等の需要が大きな生産に適している。
【０００５】
近年、通信用デバイスとしてGaAsを用いたデバイスが実用化されており、通信速度向上への要求に伴って、デバイスの急激な線幅の微細化が要求されてきている。通信用デバイスは、半導体メモリに比べて生産量は少なく、少量多種生産されるものであり、シンクロトロン放射光を光源としたX線露光システムを通信デバイス製造に導入した場合、採算が合わないことが予想される。そこで、通信デバイスに限らず、少量生産のデバイス製造に適した、低コストで微細な転写を可能な露光装置の開発が期待されてきた。その要求に応えるものとして、小型で強力なX線を発生させるX線源を使用した露光装置が開発され、実際の通信デバイスの生産に使用されている。光源は、レーザーをターゲットに照射してプラズマを発生させ、プラズマからX線を発生するレーザープラズマ線源光源と言われるものや、ガス中でピンチプラズマを発生させ、X線を発生させるものがあり、これらの光源はポイントソースと呼ばれる。露光装置は、ポイントソース一機に対して、マスクウエハの位置合わせをしてパターンを転写する露光装置本体が一機接続される構成が一般的である。
【０００６】
プロキシミティーX線露光は、光学系を用いて転写原版（マスク）の像を被露光基板（ウエハ）上に縮小して結像させる縮小投影露光とは違い、転写原版（マスク）と被露光基板（ウエハ）とを微小間隔をおいて平行に保持した状態で露光光を照射し、パターンを転写する方法であり、マスク上の回路パターンが一対一で転写される。マスクのアライメント誤差がそのまま回路パターンの重ね合わせ誤差となるため、高精度のマスクアライメントが要求されている。そのため、プロキシミティーX線露光においては、マスクをウエハステージ座標系に合わせる方法がとられている。
【０００７】
従来のマスクアライメントシステムについては、特許文献１に記述されており、図７に装置構成を示す。本体フレーム５１には、アライメント計測を行うマスクアライメントスコープ１１、マスク２０の回転方向の位置決めを行うマスクステージ４１、ウエハ３０の位置、姿勢の位置決めを行い、露光ごとにステップ移動するウエハステージ３１が搭載されている。マスクアライメントスコープ１１は、２軸ステージ５０１上に搭載され、ＸＹ方向に移動可能である。３３は、ウエハステージ３１の位置を精密に制御するためのレーザー干渉計ビームである。５０２はアライメント光、５０３はウエハステージの基準マークが設けられた基準マーク台である。
【０００８】
図８はアライメント部の構成を示し、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの４つのマスクアライメントスコープが搭載されており、それぞれマスク２０上に形成されたマスク側アライメントマーク５０４と、ウエハ３０に形成されたウエハ側アライメントマーク５０５との相対距離をアライメント光５０２により計測している。記号ａ、ｂが付加されているものはＸ方向、記号ｃ、ｄが付加されているものはＹ方向の位置計測を行うように構成されている。各マスクアライメントスコープの計測結果からウエハとマスクの相対位置を算出し、ウエハの位置決めを行う。
【０００９】
上記構成において、マスクアライメントを行う手段について図９を参照して説明する。
【００１０】
図９（ａ）は装置にマスク３０が装着されただけの状態、図９（ｂ）はマスクアライメントを行い、マスクの回転位置のステージ座標系に対する位置合わせが完了した状態を示している。マスク２０のメンブレン上に４つのマスクアライメントマーク１０５ａ〜１０５ｄが形成されている。１０５ａ、ｂはＸ方向、１０５ｃ、ｄはＹ方向の位置をそれぞれ計測するためのマークである。マスクアライメントスコープ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、ぞれぞれのマーク位置に移動する。各マークの計測時には、その直下（不図示）にウエハステージに搭載されている基準マークを毎回移動し、基準マークに対してのマスクアライメントマーク１０５の相対位置を検出する。Ｘ方向２点、Ｙ方向２点の各計測結果からウエハ座標系に対するマスクの回転と相対位置（Ｘ，Ｙの各位置）を計測し、その計測結果に基づいてマスクステージを駆動し、回転位置をウエハ座標系に合わせる。また、マスクステージ４１は、マスク中心を回転軸としてのみ駆動可能なので、ステージ座標系に対する相対位置（Ｘ，Ｙの各位置）のずれは補正できないが、その計測結果をウエハステージの位置決め時に補正量として反映される。
【００１１】
図９（ｂ）の点線で表したものが最初のマスクアライメントスコープ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各位置である。各マスクアライメントスコープは、各マスクアライメントマーク位置へ移動する必要から２軸ステージ５０１に搭載されている。マスクの回転位置を算出するには、最低３機のマスクアライメントスコープが必要となり、同様に２軸ステージも最低３機必要となる。
【００１２】
【特許文献１】
特許第2829642号公報。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、マスクアライメントを行う際には、マスクアライメントマークに対して、マスクアライメントスコープと基準マークの三者を位置合わせする必要があった。さらに、位置合わせ時には、マスクステージの駆動に伴って、ウエハステージ（基準マーク）、マスクアライメントスコープ４機（最低３機）を移動する必要があった。アライメント計測は、マスクとマスクアライメントスコープとの相対位置によって計測結果に誤差が発生する。しかし、マスクアライメントスコープとマスクステージは、別々の座標系であり、それぞれの位置計測系によって駆動されている。そのため、マスクアライメント時などに、マスクアライメントスコープとマスクステージが同じ位置に駆動しても、マスクアライメントマークとマスクアライメントスコープの相対位置が変化してしまうことがあった、そのため、アライメント計測結果に誤差が発生し、マスクアライメント精度が悪化してしまうという問題があった。
【００１４】
マスクの回転位置の検出は、２箇所の離れたマーク間での位置の差を距離で除算して算出するため、２点間の距離が離れていた方がよいが、マークはメンブレン内に配置しなければアライメント計測できないため、十分な距離が取れないという問題があった。
【００１５】
また、マスクアライメントスコープは、マスクステージ、マスキングブレードの背面から計測を行う構成のため、スコープからマスクまでの距離（ワーキングディスタンス）が大きくなってしまい、マスクアライメントスコープが大型化してしまうという問題もあった。さらに、マスクステージ、マスキングブレード、マスクアライメントスコープ用位置決めステージが露光位置周辺に密集し、装置のメンテナンス性を損なってしまうという問題もあった。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、より低コストで精度の良い露光装置が提供可能となり、より安価で高性能の半導体デバイスの生産を可能とすることである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明のステージ装置は、原版と基板とを相対的に移動させて、その原版とその基板との位置合わせを行うステージ装置であって、前記原版を保持し、移動する原版ステージと、前記基板を保持し、移動する基板ステージと、前記基板ステージに固定されたアライメントスコープと、を備え、前記アライメントスコープは、光源とフレネルレンズで形成された基板側マークとセンサとを有し、その光源からの光でその基板側マークを照明し、その基板側マークを透過して前記原版に設けられたフレネルレンズで形成された原版側マークで反射した光をそのセンサで検出し、そのアライメントスコープの検出結果に基づいて、前記原版と前記基板との位置合わせを行う。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る実施形態のプロキシミティーX線露光装置に搭載されるマスクとウエハのアライメント部及びウエハステージ部の各構成を示している。
【００２８】
同図において、１１はマスクアライメント計測を行うマスクアライメントスコープ、１２はウエハ位置計測を行うオフアクシススコープ、２０は回路パターンが描画されたマスク、３０はウエハ、３１はウエハステージ、３２はレーザー干渉計ビームを反射するためのミラー、３３はレーザー干渉計ビーム、４１はマスクの回転位置を位置決めするマスクステージ、５１は装置全体を支持する本体フレーム、５２はウエハステージ３１が移動する基準面を有するステージ定盤である。上記構成において、マスク２０の上方から下向きに露光光であるＸ線を照射し、マスク２０に描画された回路パターンをウエハ３０の露光面上に転写する。
【００２９】
マスクステージ４１は、マスク２０を脱着可能に保持し、マスク２０の姿勢（回転位置）をウエハステージ３１の座標系に合わせる役割を持ち、本体フレーム５１に搭載されている。オフアクシススコープ１２は、本体フレーム５１に固定されており、ウエハステージ３１を駆動することによって、ウエハ３０に形成されたウエハアライメントマークの位置を検出するものである。そして、ウエハアライメントマーク位置の検出結果に基づいてウエハステージ３１がマスク２０に対して位置決めのためにステップ駆動され、逐次露光が行なわれる。
【００３０】
ウエハステージ３１は、ステージ定盤５２上をＸＹ方向に移動してウエハ３０の露光面全体を露光する。また、マスクアライメント時にマスクアライメントスコープ１１をマスク２０に形成されたマスクアライメントマークの位置に移動し、マスクアライメントマーク位置の計測を可能にするための役割を持つ。
【００３１】
ウエハステージ３１は非常に精密な位置決めが要求されているため、レーザー干渉計で位置が制御される。レーザー干渉計はウエハステージ３１の外側面の２辺に設けられた棒状のミラー３２にレーザー干渉計ビーム３３を照射し、ミラー３２からの反射ビームを計測することによりステージ位置を検出する。マスクアライメントスコープ１１は、ウエハステージ３１上に２機搭載されており、それぞれＸ方向、Ｙ方向の各位置を計測する。
【００３２】
図２はマスク２０の構成を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図である。
【００３３】
同図において、マスク２０は、マスクフレーム１０３に対して、回路パターンを描画したメンブレン１０２を有するマスク基板１０１を接着して構成されている。尚、図２（ｂ）では、マスク基板１０１がマスクフレーム１０３に対して上側にある状態を示しているが、露光装置に搭載される際にはマスク基板１０１が下側となる。
【００３４】
マスク基板１０１上には、マスク２０の回転位置を位置決めするための位置基準となるマスクアライメントマーク１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが４箇所に配置されている。１０５ａと１０５ｂはＹ方向、１０５ｃと１０５ｄはＸ方向の各位置を計測するためのマークである。マスクアライメントマーク１０５は、メンブレン１０２上に配置する必要はなく、基板表面のどこに配置してもよい。マスクの回転位置は、Ｘ方向若しくはＹ方向の２箇所で計測し、その差を算出して検出するため、マスクアライメントマークは、可能な限り離して配置した方が精度がよい。
【００３５】
図３はマスクアライメントスコープ１１の詳細を示す断面図であり、図１及び図２に示す要素と同一要素には同一の番号を付して示している。
【００３６】
同図において、マスクアライメントスコープ１１は、ウエハステージ３１の外側面に固定されている。２０１はアライメント光源のレーザーダイオード、２０２はレーザーダイオードから出射されたビームを整える照明光学系、２０３は投光ビーム、２０４はビームを透過する平面ガラス、２０５は平面ガラス２０４上に形成されたグレーティングレンズマーク、２０６はアライメント情報を有する受光ビーム、２０７は受光ビームを２次元センサ上に投影するための受光光学系、２０８はアライメント情報を電気信号に変換するための２次元センサであり、ＣＣＤなどである。２０９はオフアクシススコープのベースライン補正用の基準マークである。
【００３７】
マスクに設置されているマスクアライメントマーク１０５とスコープ上のグレーティングレンズマーク２０５は、フレネルレンズで形成されており、２つのマークの相対位置情報が２次元センサ上に集光するスポット位置として得られる。２次元センサ２０８によって得られた画像情報から中央演算装置によって、マスクアライメントマークとマスクアライメントスコープ位置との相対位置を計算する。レーザー干渉計から得られるウエハステージ３１の座標と、アライメント計測値とからマスクアライメントマーク１０５のウエハ座標系における位置を得ることができる。
【００３８】
図４は、ウエハステージ、マスク及びオフアクシススコープの位置関係を示す。１１ａはＸ位置計測用のマスクアライメントスコープ、１１ｂはＹ方向計測用のマスクアライメントスコープであり、ウエハステージ３１の２辺の外側面に取り付けられている。点線で描かれたものはマスクであり、マスクは装置の略中心に置かれている。レーザー干渉計は、装置中心に向けてＸ方向とＹ方向に照射されるレーザー干渉計ビーム３３を受光することにより、ウエハステージ３１の位置を計測する。
【００３９】
図示のウエハステージ３１は、マスクアライメントマーク２０５ａの位置へマスクアライメントスコープ１１ａを移動し、計測している状態である。各マスクアライメントスコープ上には、ベースライン補正用の基準マーク２０９が設置されている。ベースライン補正時には、ウエハステージ３１をオフアクシススコープ１２の位置へ移動し、オフアクシススコープ１２で基準マーク位置を計測し、基準マーク位置を検出すると共に、ウエハステージ３１の位置をレーザー干渉計での座標により計測し、２つの値からベースラインの値を算出する。
【００４０】
次に、図５を参照して、マスクアライメント動作について説明する。図５(a)は、マスクを装置に搬入後、Ｘ方向のアライメントマーク１０５ｃ、１０５ｄを計測している様子を示している。マスクステージの回転中心は、装置組み立て時に、ウエハステージの座標中心、露光光の光軸中心と一致するように調整されている。鎖線で表しているのがマスクアライメントマーク１０５ｄの計測位置、実線で表しているのがマスクアライメントマーク１０５ｃの計測位置にウエハステージ３１を駆動した状態である。Ｙ方向の位置計測もＸ方向と同様に行う。４つのマークを計測する時にウエハステージ３１は、其々のマーク位置に移動することになる。４点の計測結果から、ウエハステージの座標系に対するマスクの座標と回転位置を算出する。その結果を元に、マスクステージを回転させ、マスクをウエハステージの座標系に回転位置を合わせる。上記マーク計測とマスクステージの駆動を繰り返して、マスクの回転位置がウエハステージ座標系に対して許容値以内になるまで位置合わせを行う。マスクステージが回転するたびに、マークの座標が変化するため、マークの移動に合わせて、ウエハステージの計測位置を変更している。
【００４１】
図５（ｂ）は、マスクの回転位置がウエハステージ座標系に合わされた結果を示している。マスクの回転方向のみ位置合わせするのは、一般に使用されているグローバルアライメントによって重ね合わせ露光を行う場合、各露光ショットの回転成分は取り去ることができないため、あらかじめ回転位置は合わせておく必要があるからである。マスクのＸ位置及びＹ位置の各ずれ量は、ウエハアライメント時にウエハステージの位置決め、露光画角を規整するマスキングブレード（不図示）の位置決めに反映される。
【００４２】
従来のマーク計測系では、マスクアライメントマーク位置にマスクアライメントスコープを移動するためにマスクアライメントスコープ専用の２軸ステージを要したが、上記構成では、レーザー干渉計によって位置制御されるウエハステージがマスクアライメントスコープの位置決め手段を兼ねているので、高精度にスコープの位置合わせが可能となっている。また、従来の方法では、マスクアライメントスコープと同様にウエハステージ上に設置された基準マークをマスクアライメントマーク位置へ移動する必要があったが、本実施形態の装置では、基準マークに相当するグレーティングレンズマークがマスクアライメントスコープと一体であるため、マスクアライメントマークとマスクアライメントスコープとの位置再現性が格段に向上している。そのため、各マークの計測再現性が向上している。また、マスクアライメントスコープがマスクアライメントマークに近接可能であるため、マスクアライメントスコープ光学系をより小型化、簡素化可能で、装置コスト低減になる。
【００４３】
ウエハアライメントは、装置上に搭載されたオフアクシススコープ１２によって行う。オフアクシススコープ１２はウエハ面上に形成されたアライメントマークを画像処理を施して位置を検出するものである。ウエハの位置計測を行う位置と実際にウエハを露光する位置とが一致していないため、露光位置（座標中心）とアライメント計測位置の相対位置（ベースライン）を知る必要がある。露光中心とオフアクシススコープも装置に剛に固定されているので、ベースラインは変化しないはずであるが、実際には装置の熱膨張などの影響によって常に変動しており、１０nmレベルの重ね合わせ精度には無視できない量である。そこで、頻繁にベースライン計測を行う必要がある。
【００４４】
ベースライン計測は、マスクアライメントスコープ１１をオフアクシススコープ１２の位置に移動し、オフアクシススコープ１２によって平面ガラス上の基準マーク２０９位置を計測することと、マスクアライメントマークを計測し、それぞれがウエハステージ座標系でどの位置にあるかを検出し、その結果ベースラインの変化を補正する。
【００４５】
図６は、オフアクシススコープ１２で基準マーク２０９を計測している状態を示している。実際には、Ｘ方向とＹ方向について２回計測を行う。
【００４６】
以上の説明においては、ウエハステージ上にマスクアライメントスコープを搭載し、マスクアライメントを行う方法と、ベースライン補正の方法について説明した。
【００４７】
上記実施形態では、Ｘ方向計測用とＹ方向計測用にそれぞれマスクアライメントスコープを搭載した例を示したが、Ｘ方向とＹ方向の両方向を計測可能なアライメントスコープを１機のみ搭載した構成でもよい。また、Ｘ線露光に限らず、原版と被露光基板が近接して配置される他の露光方式についても本発明は有効である。
【００４８】
また、本発明の適用分野は、マスク（原版）やウエハ（基板）を被移動体する露光装置に限らず、複数の物体を相対的に移動させて位置合わせを行うステージ装置として加工装置や計測装置などのあらゆる装置に搭載することも可能である。
【００４９】
上記実施形態によれば、マスクアライメントマークをマスクメンブレン上に必ずしも配置する必要がなく、マスクメンブレン周辺部に配置可能となり、マスクの回転位置算出時のマーク間距離が大きくとれることになり、マスクアライメントにおける回転位置の検出精度が向上する。さらに、マスクアライメントスコープとウエハ座標系の基準となるマーク（グレーチングレンズマーク）を一体化したことにより、マスクアライメントスコープ位置決め用の２軸ステージが不要となり、スコープ専用での位置決めを行っている時には発生していたスコープとマスクアライメントマークとの位置決め再現性誤差に起因した計測誤差が無くなり、計測の精度が向上する。
【００５０】
また、マスクアライメントスコープ位置決め用２軸ステージが不要となることで装置コストが低減される。マスクアライメントスコープも２機でよく、装置コストがさらに低減される。さらに、マスクに近接してマスクアライメントスコープを配置する必要がないため、構成が簡素化し、メンテナンス性が向上する。
【００５１】
以上の構成により、より低コストで精度の良い露光装置が提供可能となり、より安価で高性能の半導体デバイスの生産が可能となる。
【００５２】
［半導体デバイス製造方法］
次に、上記露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１０は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップＳ７）する。
【００５３】
図１１は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００５４】
本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、より低コストで精度の良い露光装置が提供可能となり、より安価で高性能の半導体デバイスの生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のプロキシミティーX線露光装置に搭載されるマスクとウエハのアライメント部及びウエハステージ部の各構成を示す図である。
【図２】マスクの構成を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】アライメントスコープの詳細を示す断面図である。
【図４】ウエハステージ、マスク及びオフアクシススコープの位置関係を示す図である。
【図５】本発明に係る実施形態のマスクアライメントを説明する図である。
【図６】本発明に係る実施形態のベースライン補正を説明する図である。
【図７】従来例の装置構成を示す図である。
【図８】従来例のアライメント部の構成を示す図である。
【図９】従来例のマスクアライメントを説明する図である。
【図１０】本実施形態の露光装置によるデバイスの製造プロセスの流れを説明するフローチャートである。
【図１１】本実施形態の露光装置によるウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１１ アライメントスコープ
１２ オフアクシススコープ
２０ マスク
３０ ウエハ
３１ ウエハステージ
３２ ミラー
３３ レーザー干渉計ビーム
３４ ウエハチャック
４１ マスクステージ
５１ 本体フレーム
５２ ステージ定盤
１０１ マスク基板
１０２ メンブレン
１０３ マスクフレーム
１０５ａ〜１０５ｄ マスクアライメントマーク
２０１ レーザーダイオード
２０２ 照明光学系
２０３ 投光ビーム
２０４ 平面ガラス
２０５ 受光ビーム
２０６ グレーティングレンズマーク
２０７ 受光光学系
２０８ ２次元センサ（ＣＣＤ）
２０９ 基準マーク
５０１ ２軸ステージ
５０２ アライメント光
５０３ 基準マーク台
５０４ マスク側AAマーク
５０５ ウエハ側AAマーク
Claims (2)
- 原版と基板とを相対的に移動させて、その原版とその基板との位置合わせを行うステージ装置であって、
前記原版を保持し、移動する原版ステージと、
前記基板を保持し、移動する基板ステージと、
前記基板ステージに固定されたアライメントスコープと、を備え、
前記アライメントスコープは、光源とフレネルレンズで形成された基板側マークとセンサとを有し、その光源からの光でその基板側マークを照明し、その基板側マークを透過して前記原版に設けられたフレネルレンズで形成された原版側マークで反射した光をそのセンサで検出し、
そのアライメントスコープの検出結果に基づいて、前記原版と前記基板との位置合わせを行うことを特徴とするステージ装置。 - 前記基板上に形成されたアライメントマークを検出するオフアクシススコープを備え、
前記アライメントスコープは、基準マークを有し、
前記オフアクシススコープで前記基準マークを検出することにより、ベースラインを求めることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8253581B2 (en) | 2002-04-17 | 2012-08-28 | Restaurant Technology, Inc. | Loading device with a moveable platform and a pivotal arm |
| US7763830B2 (en) | 2003-12-02 | 2010-07-27 | Restaurant Technology, Inc. | Grilling component |
| US9872585B2 (en) * | 2010-06-11 | 2018-01-23 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Cooking belt |
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