JPH0224012B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体生産用露光装置に係り、特に、
半導体ウエハー等の試料が載置されたステージを
高精度に位置決め移動するためのステージ移動装
置に関する。

（従来の技術） 近年、半導体集積回路の微細化により、高精度
の露光装置が要求されている。この露光装置に不
可欠のものが高精度の移動、位置決め装置であ
る。

ここで、第５図を参照して、従来のＸ線露光装
置の一例について概説する。

露光装置ハウジング１２には可動状態にステー
ジ１３が配設され、このステージ１３にはウエハ
ー１４が載置されて、エアーロツク手段１２１に
よつてロツクされる。ウエハー１４と露光用マス
ク１５との位置決めを行う際、マスク１５とウエ
ハー１４に設けられたアライメントマークを用い
てマスク１５とウエハー１４とのアライメント
（位置決め）が行われる。まず、マイクロスコー
プ１６が破線で示す位置から実線で示すに移動す
る。ここで、光源１７からの光によつてマスク１
５とウエハー１４とのアライメントマークの像が
マイクロスコープ１６を介してモニタ１８に映し
出される。さらにこのアライメントマーク信号は
アライメントマーク検出装置１９に入力され、ア
ライメント誤差が検出される。そして、この誤差
に基づいてスキヤナー２０によりステージ１３が
移動される。上記のアライメント誤差が許容値以
内となると、マイクロスコープ１６が実線で示す
位置から破線で示す位置に移動し、SOR光２１
によつてウエハー１４が露光される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、従来の露光装置の場合、マスクとウ
エハーとのアライメントの際、その都度マイクロ
スコープ、即ち位置決め検出装置SOR光通路を
塞ぐように移動して、アライメントを行い、アラ
イメントが終了すると、位置決め検出装置を移動
してSOR光通路を実質的にあけ、その後SOR光
によつて露光を行つている。このようにアライメ
ントの都度、位置決め検出装置を移動させなけれ
ばらないから、スループツト（単位時間当りの生
産量）が低くなるという問題点がある。

さらに、位置決め検出装置の移動による誤差に
よつて、マスクとウエハーとのアライメント検出
が影響されるという問題点がある。

本発明の目的はスループツトが高く、しかも位
置決め精度のよいステージ移動機構を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、直線軸案内に移動可能に支持
されるとともにこの直線軸案内に直角な方向に移
動可能に支持され、それぞれ露光用マスクが配置
される第１及び第２の枠体と、この第１及び第２
の枠体内で、それぞれ上記の直線軸案内方向及び
上記の直角方向に移動可能に支持され、ウエハー
が載置される第１及び第２のステージと、予め定
められた第１及び第２の待機位置でそれぞれ第１
及び第２のステージに対応して設けられ、ウエハ
ーと露光用マスクとの位置決めを行う第１及び第
２のアライメント手段と、第１の枠体と第１のス
テージとを一体として、第２の枠体と第２のステ
ージとを一体として露光位置へ移動する移動手段
とを有し、第１及び第２の待機位置における位置
決めと露光位置への移動を交互に行うようにした
ことを特徴とするステージ移動装置が得られる。

（作用） 本発明のステージ移動装置では第１の待機位置
において、第１のステージに載置されたウエハー
と第１の枠体に配置されたマスクとが第１のアラ
イメント手段によつて位置決めされている際、第
２のステージに載置されたウエハーと第２の枠体
のマスクとは第２のアライメント手段によつて位
置決めされて、露光位置に移動し、露光されてい
る。このように本発明では第１及び第２の待機位
置でのウエハーとマスクとの位置決めと露光位置
への移動とを交互に行つている。

（実施例） 以下本発明について実施例により説明する。

まず、第１図を参照して、長方形状の支持枠体
１には長手方向にスライダー１ｂを介して直線案
内ロツド１ａが所定の間隔をおいて複数本（第１
図では４本）取り付けられている。一方、支持枠
体１の左端近傍において直線案内ロツド１ａに直
交して複数のガイドロツド１ｃが所定の間隔をお
いてスライダー１ｄを介して支持枠体１に取り付
けられている。上述の直線案内ロツド１ａには後
述するように露光用マスクが配置される第１の枠
体２が長手方向（以下Ｘ軸方向という）に移動可
能に支持されている。また、枠体２はガイドロツ
ド１ｃに沿つて、即ち、第１図に示すＹ軸に沿つ
て移動可能である。

枠体２内にはＸ軸方向に複数のガイドロツド２
ａが所定の間隔をおいてスライダー２ｂを介して
取り付けられており、さらにガイドロツド２ａに
直交して複数のガイドロツド２ｃが所定の間隔を
おいてスライダー２ｄを介して枠体２に取り付け
られている。ガイドロツド２ａには後述するよう
に半導体用ウエハーが載置される第１のステージ
３がＸ軸方向に移動可能に支持されている。ま
た、この第１のステージ３はガイドロツド２ｃに
沿つてＹ軸方向に移動可能である。

同様にして、支持枠体の右端近傍には第２の枠
体４が直線案内ロツド１ａにＸ軸方向に移動可能
に支持されており、この第２の枠体４はガイドロ
ツド１ｅに沿つてＹ軸方向へ移動可能である。な
お、ガイドロツド１ｅはスライダー１ｆを介して
支持枠体１に取り付けられている。スライダー４
ｂを介して枠体４に取り付けられたガイドロツド
４ａには第２のステージ５がＸ軸方向に移動可能
に支持され、この第２のステージ５はガイドロツ
ド４ｃに沿つてＹ軸方向に移動可能である。なお
ガイドロツド４ｂはスライダー４ｄを介して第２
の枠体４に取り付けられている。そして、第１の
枠体２と第２の枠体４との高さは異つており、Ｘ
軸方向の駆動が干渉しないようにしている。

第２図も参照して（なお、第２図では、第１図
において、左側の第１の枠体２及び第１のステー
ジ３のみを示している。）、第１のステージ３上に
はピエゾ素子６ａを介してウエハチヤツク機構６
が備えられており、このウエハチヤツク機構６は
第１のステージ３上で回転可能である。そして、
ウエハー７がチヤツク機構６に保持される。一
方、枠体２にはマスクステージ８が連結されてお
りマスク９が配置支持されている。

ところで、第１図に示すように第１の枠体２及
び第１のステージ３が支持枠体１の左端近傍にあ
を状態（以下第１の待機位置という）で第１のス
テージ３に対応して第１のアライメント機構が備
えられている。また第２の枠体４及び第２のステ
ージ５が枠体１の右端近傍にある状態（以下第２
の待機位置という）で第２のステージ５に対応し
て第２のアライメント機構が備えられている（な
お、第１図には第１及び第２のアライメント機構
を示さず）。

アライメント機構はレベリング機構と位置決め
機構とを備えている。第２図に示すようにレベリ
ング機構はレーザ発振器１０ａ、レンズ系１０
ｂ、ビームスプリツター１０ｃ、ミラー１０ｄ〜
１０ｇ、及び光検出器１０ｈを備えており、ミラ
ー１０ｄ〜１０ｇはマスクステージ８に支持され
ている。

レーザ発振器１０ａからのレーザ光はレンズ系
１０ｂ、ビームスプリツタ１０ｃ、レテイクル
（図示せず）及びミラー１０ｄ，１０ｅを経てウ
エハー７で焦点を形成し、さらにウエハー７で反
射された光はミラー１０ｇで反射され、再びウエ
ハー７で焦点を形成して、ビームスプリツター１
０ｃを経て光検出器１０ｈに入力される。上述の
レテイクルはミラー１０ｅを支持する支持材に形
成されているから、レテイクルとウエハー７との
距離が所定の位置（フオーカスの位置）から離れ
ると、即ち、マスク９とウエハー７との距離が所
定の位置から離れると、光検出器１０ｈからの出
力が弱くなる。従つて、光検出器１０ｈからの出
力が最大となるようにピエゾ素子６ａによつてチ
ヤツク機構６を調整し、ウエハー７とマスク９と
の平行度及び距離を所定の位置とする。

一方、第３図に示すように、位置決め機構はレ
ーザ発振器１１ａ、ｆ−θレンズ１１ｂ、プリズ
ム１１ｃ、ビームスプリツタ１１ｄ，１１ｅ，ミ
ラー１１ｆ〜１１ｉ、レンズ１１ｊ，１１ｋ、及
び光検出器１１ｌ，１１ｍ等を備えている。

レーザ発振器１１ａからのレーザ光はｆ−θレ
ンズ１１ｂを経て、プリズム１１ｃで２経路に分
かれる。一方の光はビームスプリツタ１１ｄ、ミ
ラー１１ｆ，１１ｇを経て、マスク９に形成され
たレテイクル（図示せず）を通過し、ウエハー上
のマーク（回折格子）に当る。ウエハーマークに
より生じた回折光は上述の場合と逆の経路をたど
つてビームスプリツタ１１ｄを経て光検出器１１
ｌに入力される。

同様に他の光はビームスプリツタ１１ｅ、ミラ
ー１１ｈ，１１ｉを経てレテイクルを通過し、ウ
エハーマークに当る。ウエハーマークにより生じ
た回折光は逆の経路をたどつてビームスプリツタ
１１ｅを経て光検出器１１ｍに入力される。

光検出器１１ｌ，１１ｍでの検出光量によつ
て、レテイクルでの光遮断量を知り、レテイク
ル、即ち、マスク９とウエハー７のマークの位置
関係を知ることができる。従つて、光検出器１１
ｌ，１１ｍでの検出光量が最大となるようにステ
ージ５をＸ軸方向あるいはＹ軸方向に微調整す
る。

なお、前述のように枠体４上のマスクとステー
ジ５上のウエハーも第２のアライメント機構によ
り位置決めされる。

第４図も参照して、第２の枠体４及び第２のス
テージ５は図示しない移動手段によつて一体とし
て第２の待機位置から露光位置に移動して、
SOR光によつてウエハーが露光される。第２の
ステージ５において露光が行われている際、前記
のように第１の枠体２（マスク９）及び第１のス
テージ３におけるアライメントが実施され、第１
の枠体２及び第１のステージ３はアライメント終
了の状態で待機している。第２のステージ５にお
ける露光が終了すると、第２の枠体４及び第２の
ステージ５が第２の待機位置に戻るとともに、第
１の枠体２及び第１のステージ３が第１の待機位
置から露光位置に移動し、露光が開始される。こ
の際第２の枠体４及び第２のステージ５における
アライメントが行われる。このようにして、第１
及び第２のステージにおけるアライメントと露光
位置への移動、露光が交互に行われる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では、マスクが配
置される第１の枠体と、この第１の枠体に対応し
て、ウエハーが載置される第１のステージを備え
るとともに、別にマスクが配置される第２の枠体
と、この枠体に対応して、ウエハーが載置される
第２のステージを備えており、しかも第１及び第
２のステージに対応してそれぞれウエハーとマス
クとのアライメントを行う第１及び第２のアライ
メント機構を備えており、第１及び第２のステー
ジでのアライメントと露光位置での露光とを交互
に行うようにしたから、アライメント機構の位置
決め精度に起因するウエハーとマスクとのアライ
メント誤差が生ずることがなく、また、第１のス
テージにおいて露光が行われている際、第２のス
テージでアライメントが行われているのでスルー
プツトが向上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられるステージ移動機構
の要部を示す斜視図、第２図は本発明に用いられ
るアライメント機構のレベリング機構の動作を説
明するための図、第３図は本発明に用いられるア
ライメント機構の位置決め機構の動作を説明する
ための図、第４図はアライメント動作と露光動作
とを説明するための図、第５図は従来の露光装置
を示す図である。 １……支持枠体、２……第１の枠体、３……第
１のステージ、４……第２の枠体、５……第２の
ステージ、６……ウエハチヤツク機構、７……ウ
エハー、８……マスクステージ、９……マスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直線軸案内に移動可能に支持されるとともに
   該直線軸案内に直角な方向に移動可能に支持さ
   れ、それぞれ露光用マスクが配置される第１及び
   第２の枠体と、該第１及び第２の枠体内で、それ
   ぞれ前記直線軸案内方向及び前記直角方向に移動
   可能に支持され、ウエハーが載置される第１及び
   第２のステージと、予め定められた第１及び第２
   の待機位置でそれぞれ前記第１及び第２のステー
   ジに対応して設けられ、前記ウエハーと露光用マ
   スクとの位置決めを行う第１及び第２のアライメ
   ント手段と、前記第１の枠体と前記第１のステー
   ジとを一体として、前記第２の枠体と前記第２の
   ステージとを一体として露光位置へ移動する移動
   手段とを有し、前記第１及び第２の待機位置にお
   ける前記位置決めと前記露光位置への移動を交互
   に行うようにしたことを特徴とするステージ移動
   装置。