JPH01120819A - 露光方法及びそれを用いた素子製造方法 - 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ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子製造用の露光装置
に関し、特にレチクルやマスク（以下「レチクル」とい
う。）等の第１物体面上に形成された電子回路等のパタ
ーンを直接若しくは投影レンズ等の光学手段を介して、
ウニへ面等の第２物体面上に露光転写する際に行う該第
１物体と該第２物体との位置合わせ、即ちアライメント
を高錆度に行った露光装置に関するものである。

（従来の技術） ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子製造用の露光装置には解像
性能を重ね合せ性能という２つの基本的な性能が要求さ
れている。前者は半導体基板（以下「ウェハ」と称す）
面上に塗布されたフォトレジスト面上にいかに微細なパ
ターンを形成するかという能力であり、後者は前工程で
ウニへ面上に形成されたパターンに対し、フォトマスク
上のパターンをいかに正確に位置合せして転写できるか
という能力である。

露光装置はその露光方法により、例えばコンタクト、プ
ロキシミティ、ミラー１：１投影、ステッパー、Ｘ線ア
ライナ−等に大分類され、その中で各々最適な重ね合せ
方式が考案され実施されている。

一般に半導体素子製造用としては解像性能を重ね合せ性
能の双方のバランスがとれた露光方法が好ましく、この
為、現在縮少投影型の露光装置、所謂ステッパーが多用
されている。

これからの露光装置として要求される解像性能は０．５
μｍ近傍であり、この性能の達成可能な露光方式として
は例えばエキシマレーザ−を光源としたステッパー、Ｘ
線を露光源としたプロキシミティタイプのアライナ−、
モしてＥＢの直接描画方式の３方式がある。このうち生
産性の点からすれば前者２つの方式が好ましい。

一方、重ね合せ精度は一般的に焼付最小線幅の１７３〜
１１５の値が必要とされており、この精度を達成するこ
とは一般に解像性能の達成と同等か、それ以上の困難さ
を伴っている。

一般にレチクル面上のパターンとウェハ面上のパターン
との相対的位置合せ、即ちアライメントには次のような
誤差要因が存在している。

（１−１）ウェハ面上のパターン（あるいはマーク）は
、デバイスの種類、工程によってその断面形状、物性、
光学的特性が多種多様に変化すること。

（１−２）多様なプロセスに対応して確実に所定の精度
でアライメントする為には、アライメント検出系（光学
系、信号処理系）に自由度を持たせねばならないこと。

（１−３）アライメント光学系に自由度を持たせるには
投影レンズと独立に構成する必要があり、その結果レチ
クルとウェハとのアライメントが間接的になってくるこ
と。

一般にはこれらの誤差要因をなるべく少なくし、更にバ
ランス良く維持することが重要となっている。

次に前述の誤差要因の具体例について示す。

（２−１）アライメント光を露光波長と同一波長にする
ことにより、ＴＴＬＯＮＡｘｉｓアライメント系が構成
できる。これは投影レンズがこの波長に対して良好なる
収差補正がなされている為に、例えばレチクルの上側に
アライメント光学系を配置することができ、ウェハパタ
ーンの投影像とレチクル面上のパターンを同−視野内で
同時に観察しながら双方の位置合せなすることができ、
かつアライメント完了したその位置で露光をかけること
ができる。従って、この方法はシステム誤差要因は存在
しない。

しかしながらこの方法はアライメント波長は選択の余地
はなく、又、吸収レジストの様なプロセスにはウェハか
らの信号光が極端に減衰すると対プロセス上の欠点を持
つことになる。

（２−２）オフアクシスタイプのステッパーにおいては
ウェハのアライメント光学系は投影レンズの制約を一切
受けずに自由に設計することが出来、その自由度により
プロセスへの対応力を強化できる。しかしながら、この
方式ではレチクルとウェハの同時観察はできず、レチク
ルはレチクルアライメント川の顕微鏡で所定の基準に対
してアライメントを行い、ウェハはウェハアライメント
用顕微鏡（以下「ウェハ顕微鏡」という。）で顕微鏡内
の基準にアライメントを行フている。この為、レチクル
とウェハの間に誤差要因が存在してくる。更にウェハア
ライメント後、ウェハのパターンをレチクルの投影像と
重ねるため、所定の距離（これを「基準長」又はｒＢａ
ｓｅ　１ｉｎｅ　Ｊという）ウェハを移動せねばならな
い。従って、この方法はシステム誤差要因が増大する結
果になる。

この様にシステム誤差を含むアライメント方式を持つ装
置に於いては、これらの誤差要因を安定維持する様につ
とめると同時に、定期的にその量をチエツクし補正して
やる必要がある。例えば投影レンズの光軸をアライメン
ト顕微鏡の光軸間の距離である基準長は通常数十ｍ！１
１の位である。一般には仮りにこの間を結合する物質の
熱膨張を押えるべく厳密な温度管理をしたとしても０．
１μｍ〜Ｏ０旧μｍの単位では経時変化している。この
様に経時変化を生しる要因としては前述のペースライン
の他にレンズの投影倍率、レチクルのアライメント位置
、ウェハステージの配列座標系などがある。

従来のシステム誤差の補正方法として倍率及び５ＨＯＴ
配列の保証された基準ウェハにレジストを塗布し、通常
の手順に従ってアライメント及び露光をして装置から取
り出し該レジストを現像しバーニアの様なマークを頼り
に誤差量を読み取り、そこから算出された値をオフセッ
ト値として装置に入力するという手段が一般的であった
。

しかしながらこの方法では装置の稼動率が低下し、オペ
レーターの手間が増え、更に一連の作業に時間を多く要
するため露光後の時間経過に伴い更に経時変化が進んで
しまうという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） これに対してウニ八面上に塗布されたレジストに潜像（
露光された領域と未露光の領域とが作り出すパターン）
を形成し、該潜像の結像状態を露光装置自体に付属する
顕微鏡で検出し、基準長の読取り、投影レンズの倍率の
計測をしアライメントを行う方法が提案されている。

しかしながら従来はレジストが露光、微細パターンの形
成、及びその後のプロセスに対して最適となるように構
成されている為にこの方法は潜像検出の際、十分なコン
トラストが得られなく高精度な検出が出来ない等の問題
があった。

本発明はこのような問題点を解決することを主目的とし
ている。

即ち、本発明は第１物体としてのレチクルと第２物体と
してのウェハとを重ね合せる際、各種の重ね合せ上の誤
差要因、例えば投影光学系の経時的な倍率変化、基準長
の経時的な変化、そしてウェハＸ−Ｙステージの配列座
標の経時的な変化等のシステム誤差を良好に補正し、常
に高精度な重ね合せが可能な露光装置の提供を目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 照明系により照射された第１物体面上のパターンを可動
ステージ上に配置した第２物体面上に露光転写する露光
装置において、前記第１物体面に設けたアライメントパ
ターンを照射し、該アライメントパターンの像を前記可
動ステージ上に前記第２物体の代わりに配置した該アラ
イメントパターンの照射光に感度を有し、書き込み及び
消去が可能な可逆性の感光材料を有する第３物体面上に
形成し、該第３物体面上に形成された該アライメントパ
ターンの像の結像状態を検出することにより、首記第１
物体面上のパターンを前記第２物体面上に露光転写する
際のシステム誤差を求めたことである。

即ち、本発明はまず第１物体としての、例えばレチクル
面上のパターンを第３物体としてのダミーウェハ面上に
露光転写し、そのときの転写像の結像状態を第２物体と
して設けたウェハ用のウェハアライメント顕微鏡を利用
して検出し、このときの検出結果に基づいて装置全体の
システム誤差を装置自体内で自動的に又は半自動的に補
正していることを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の露光装置の概略図、第２図
は第１図のウェハステージ及びウェハ搬送系を含む一部
分の平面図である。

本実施例では所謂オフアクシスアライメント型の露光装
置を例にとり示している。

第１図において照明系４からの光束はプラテン６により
保持されている第１物体としてのレチクル２を照射する
。そしてレチクル２面上に形成されている電子回路等の
パターンを投影レンズ１によって第２物体としてのウェ
ハ３面上に投影転写する。

レチクル２とウェハ３は各々不図示の搬送手段により交
換可能となっている。レチクル２の下部周辺にはレチク
ル２を装置の座標系に対して正しく配置するためのレチ
クル基準マーク５がレチクル２と僅かの間隙を有して配
置されている。レチクル２を挟んで対向する位置にはレ
チクル２をレチクル基準マーク５に対して位置合せする
為のレチクル顕微鏡７が設けられている。尚、レチクル
顕微鏡７とレチクル基準マーク５は、例えばレチクル中
心を対称に２ケ所設けられている。

レチクルアライメントはレチクル顕微鏡７によりレチク
ル２面上に設けたレチクルセットマークとレチクル基準
マーク５との相対位置誤差を読み取り、ＸＹθ方向に移
動可能なレチクルステージ８によりレチクル２、及びプ
ラテン６を相対位置誤差が零に近づく方向に駆動させる
ことにより行う。そしてこのときの相対位置誤差が所定
の許容範囲になったら終了する。尚、７ａは撮像管、又
はＣＣＤ等である。

投影レンズ１の近傍にウェハアライメント顕微鏡１０が
配置されている。ウェハ３はウェハ保持台１１に真空吸
着されて保持されており、該ウェハ保持台１１は回転方
向及び上下方向に移動可能なθＺステージ１２に保持さ
れ、θＺステージ１２はＸＹ方向に移動可能となるよう
に構成されている。

尚、ここでθ方向はＺ軸回りの回転方向を示している。

ＸＹステージ１３の端部にはＹ方向の位置座標検出の為
の光学ミラー１４Ｙと、該光学ミラー１４Ｙに光束を入
射させる為のレーザー干渉測長器（以下「干渉計」とい
う。）１５Ｙが配置されている。同林にＸ方向の位置座
標検出の為の不図示の光学ミラー１４Ｘと不図示の干渉
計１５Ｘが配置されている。そして、これら２つの干渉
計１５Ｘ、１５Ｙを利用してＸＹステージ１３の位置そ
してウェハ３のＸＹ位置座標を読み取っている。

以上のレチクルアライメント、ウェハアライメント、そ
してステージの位置情報等のデータ処理はルーチン的に
行っている。又、シーケンシャルな動作等は制御装置２
０において行っている。

ジゴプの作成、装置へのコマンド、パラメーター等の設
定はコンソールのデイスプレィ２１、キーボード２２に
より人力して行っている。

第２図において３０は投影レンズ１の光軸であり以下便
宜上、ＸＹステージ１３の原点０と一致させて説明する
。

Ｙ軸、Ｘ軸は光学ミラー１４Ｘ、１４Ｙ（７）ミラー面
３１Ｘ、３１Ｙの方向で代表されている。

ウェハ顕微鏡１０の光軸３２（Ｐ点）は本実施例におい
ては便宜上Ｙ軸上（Ｘ＝Ｏ，Ｙ＝−１）の位置に配置し
ている。

投影レンズ１の光軸３０とウェハ顕微鏡１０の光軸３２
との距離ｌは、所謂基準長（Ｂａｓｅ　１ｉｎｅ）であ
る、ＸＹステージ１３のストロークはＸ方向については
ウェハの最大口径り、Ｙ方向については（Ｄ＋１）か若
しくはそれに近い値に設定されており、これによりウェ
ハ顕微ｌ！１０によりウェハ３の表面全域の観察及びウ
ェハ３全域の露光を行っている。

投影レンズ１の投影可能領域はウェハ３面上で円３５で
示す領域であるが、一般にはレチクル２は矩形状である
為、有効領域は矩形領域３６となってくる。この領域３
６が１回の露光でウェハ３面上にレチクル２向上のパタ
ーンが投影転写される領域である。

ＸＹステージ１３はそこに搭載したウェハ３の中心か投
影レンズ１の光軸３０と合致するように描かれているが
、ＸＹステージ１３はこの位置に対し、Ｘ方向に±Ｄ／
２　、　Ｙ方向に＋Ｄ／２゜−（Ｄ／２＋１）の範囲内
で移動可能である。

本実施例においては露光済のウェハ２を回収し、未露光
のウェハをウェハチャック上に載置する為にＸＹステー
ジ１３を２点鎖線で示すようにＱ点、Ｘ　＝−Ｄ／２、
Ｙ　＝　−（Ｄ／２　＋　１）（７）位置に移動させる
ことになる。

一方、通常のウェハ連続処理ルーチンの為に未露光ウェ
ハを収納したウニ八カセット２３から供給ベルト２４等
の搬送手段で、ウェハをプリアライメントステージ２５
上に移送し、プリアライメントステージ２５においてウ
ェハの外形を基準に略位置決めした後、供給ハンド２６
によりウェハ受渡し位置Ｑ点にあるウェハ保持台１１に
載せられる。

一方、ＸＹステージ１３上にあり既に露光処理されたウ
ェハは回収ハンド２７により回収ベルト２８に載せられ
、回収側のウニ八カセット２９に収納される。

この間のキャリブレーションに使用する第３物体として
のダミーウェハ４０は待機ステージ４１に保管されてい
る。ダミーウェハ４０はその基板上に、例えば光磁気記
録材料やフォトクロミック材料等の可逆性の材料を有す
るようにして構成されている。

オペレーターによりコンソールにインプットされた所定
の時間になったとき（あるいは所定のウェハに処理枚数
を終えたとき）制御装置２０の指令により、通常のウェ
ハ処理ルーチンを一旦停止し、露光済のウェハをウェハ
保持台１１から撤去した後、供給ハント２６によりダミ
ーウェハ４０をウェハ保持台１１に移送する。

ダミーウェハ４０は、この場合製造用のウェハと路間−
形状、同一寸法の円形薄板であるのが望ましい。

又、その基板の表裏面の平行度、平面度はウェハのそれ
より良好であることが望ましい。

第３図に本実施例におけるダミーウェハ４０の微視的な
断面図を示す。基板４２は厚さが１ｍｍ前後で、材料と
しては石英の様な熱膨張係数が小さく、更に加工性の良
い材料が好ましい。

この他、Ｌ　Ｅ　（Ｌｏｗ　Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　）硝
子のようにＳｉウェハと路間−の熱膨張係数を持つ材料
や金属材料、又はＳｉウェハそのものであっても良い。

基板４２の表面にＡＩやＣｒのような金属膜４３を蒸着
、又はスパッタリングで形成することにより、適切な反
射率を持たせている。

そして、金属膜４３の表面に書き込み及び消去が可能な
可逆性のある材料として、例えば光磁気記録材料層４４
をスパッタリングにより形成している。このときの光磁
気記録材料層４４の膜厚は１μｍ前後である。

本実施例における光磁気記録材料は、例えば磁気零囲気
中で一定レベルの光エネルギーを照射したとき露光領域
だけ、その極性が反転し、又、前記レベル以上の逆磁場
をかけると同一方向に極性がそろった整列状態になると
いう可逆的な性能を有するものである。

そしてこのとき露光領域と未露光領域からなるパターン
領域を形成し、これらの領域を透過、あるいは反射する
光は偏光角が異ワてくる為、これを利用してこれらの領
域を偏光顕微鏡で観察し、明瞭なコントラストによるパ
ターンを高精度に検出するようにしている。

キャリプレーシコンの為にダミーウェハ４０をＸＹステ
ージ１３側に送り込む時点に於いては、この光磁気記録
材料層４４は、その磁力線の方向が一様に整列状態にあ
り、例えばすべての位置でＮ極が表面側に向かって整列
している。（その状態を第３図では模式的に矢印で示し
ている。）キャリブレーションは光磁気記録材料層４４
に対してレチクル２面上のパターンを投影露光する。そ
うすると露光を受けた部分の光磁気記録材料層４４だけ
磁力方向の反転現象を起こし、結果的にレチクル２面上
のパターンを形成することになる。この反応を起こさせ
る為には光磁気記録材料層４４の部分を所定の強度と方
向を持った磁場零囲気にしておく必要がある。

露光時に投影レンズ１の像面近傍に、この様な磁場を作
りだす方法としては次のような方法がある。

（３−１）ダミーウェハ４０の基板４２そのものを磁石
にする方法。

（３−２）投影レンズｌの先端部や露光光束の周囲の輪
帯部分に磁石を配する方法。

（３−３）ウェハ保持台１１に磁石を仕込む方法。

、第４図に（３−３）の方法による一実施例のウェハ保
持台１１の構造の断面図を示す。

ウェハ保持台１１は上板４５と下板４６から成り、両者
は周辺に於いてビス４７で結合されている。上板４５と
下板４６の間にはチャンバー（空間）４８が形成され、
その中に磁石板４９が上板の下面に接着されている。そ
してここから発生する磁力線が、上板４５の上面に載せ
られるダミーウェハ４０に対して磁場を形成することに
なる。

従ってこの場合、上板４５はセラミックの様な非磁性材
料が望ましい。ウェハ３、若しくはダミーウェハ４０は
上板４５の上面に支持されるが、このときの平面矯正の
為に公知の真空吸着が使用される。

磁場を持つウェハ保持台１１にダミーウェハ４０を支持
し、これをＸＹステージ１３の移動により投影レンズ１
の下に移動し、レチクル２面上のパターンを投影露光す
ることにより、ダミーウェハ４０の光磁気記録材料層４
４に磁力の方向が互いに対向する領域のパターン（以下
「磁化像」という。）を形成している。

第５図、第６図は各々本発明に係るダミーウェハをフォ
トクロミック材料を用いて形成したときの−・実施例の
概略図である。

第５図において基板４２上にはフォトクロミック層７８
が形成されている。二層は例えばスどロビラン系、フル
ギド系、ジヒドロピレン系、チオインジゴ系、アジリジ
ン系、ビピリジン系、多環芳香族系、テトラベンゾペン
タセン系等を塗布しゃすいＰＭＭＡ等のベース材に溶か
してスピンコード等の手段で１１μｍ程度の厚さに塗布
されている。

これらのフォトクロミック材料はいずれも光を照射する
と物質の構造式が変化し、透過率が変化するものである
。又、別波長の光を照射したり、加熱したりすることに
より元の状態に戻る可逆性を有している。例えばスピロ
ピラン系では紫外線を照射することにより無色から紫色
になり、５７０ｎＩＩ＋近傍の光を照射するか又は加熱
すると元の無色に戻る。

第６図においては基板４２そのものがダミーウェハであ
り、例えばハロゲン化銀等を溶かし込んだ、所謂フォト
クロミックガラスより形成している。露光光として通常
使用される紫外光の透過性の点と前述した熱膨張の点で
フォトクロミックガラスの基板としては石英等が好まし
い。このフォトクロミックガラスは紫外光を照射すると
着色し、一定時間経過すると元の無色に戻る。

次に可逆性の材料として光磁気記録材料を用いた場合を
例にとりダミーウェハ４０上に形成された磁化像をウェ
ハ顕微鏡１０で観察し、位置検出するときの一実施例を
説明する。

ウェハ顕微鏡１０は本来、ウェハ３面上のパターンを観
察、又、ウェハ３上のアライメントパターンの位置を検
出する為のものである。一方、磁化像の検出はこれに付
加される機能であるからウェハ顕微鏡１０はこの両者の
検出能力を有している必要があり、又、両者の検出値は
相応の精度で一致していることが必要である。

つまり、全く同じ位置にウェハ面上アライメントのター
ゲットマークと、磁化像のターゲットマークがあった時
に、それぞれの検出値の差は装置全体の重ね合せ精度に
対し十分小さな値で一致していることが必要となる。

第７図にウェハ顕微ｍ１０の光学系を主体とした構造図
を示す。ウェハ顕微鏡１０を光源側から光に経路に従っ
て説明してゆく。メイン光学系はハウジング５０の中に
構成されているが、光源部５１はこれとは別位置に配置
され光ファイバー５２によって本体側光導入部に導かれ
る。

ここでランプハウス（光源部）５１と本体部から切り離
すのは、ランプハウスで発生する熱と本体部へ伝えない
ためである。

光ファイバー５２から出た光は照明レンズ５３、第１の
偏光フィルター５４、照明瞳フィルター５５を透過し、
光軸ａに沿って偏光分割プリズム５７に入る。

主光線はハーフ面５８を通過しミラー面５９によって直
角に偏光され、光軸すに沿って下方に向かい、対物レン
ズ６１により集光されて、ウェハ３あるいはダミーウェ
ハ４０の表面を照射する。

ウニ八表面で反射した光は光軸すに沿って上方に向かい
ミラー面５９で反射し、更にハーフ（偏光ミラー）面５
８で反射し、光軸Ｃ上を更にミラー面５９で反射して光
軸ｄに沿って進みリレーレンズ６１、エレクタ−レンズ
６２を経て基準マーク６５の上に結像する。

更に基準マーク６５を透過した光は第２の偏光板６７、
結像レンズ６８、そしてミラー６９を経て撮像管あるい
は撮像素子７０の受光面に再度結像する。従って、撮像
素子７０ではウェハ３面の像とウェハ３からの反射光を
基準マーク６５上のパターンでさえぎることによって生
じる基準マーク６５上のパターンの像と同時に観察する
ことができる。

撮像管７０で充電変換された電気信号はＣＣＵ７１を経
て画像処理回路７２により処理され、ウェハ３上のパタ
ーンと基準マーク６５上の基準パターンの相対位置情報
を出力して制御装置２０に送られる。

ここで第２の偏光フィルター（第１でもよいが）６７は
パルスモータ−７５及びベルト７６により所定の角度に
回転可能になっている。

通常のウェハを観察する場合は、第１の偏光板５４と第
２の偏光板６７を光学的に同位相方向にすることにより
受光側で最大光量を受けることができるし、又、ウェハ
の反射率変化に応じての光ＩＪ整手段としても使用する
ことができる。

ダミーウェハ４０の磁化像を観察する場合には磁力方向
正逆の差は、反射光の偏光角にしかならないから第２の
偏光板６７を位相角に合った角度に回転することにより
、磁化像を明暗のコントラストパターンとして撮像管に
於いて観察することができる。

尚、第２の偏光板の位置に於いては、ウェハ３の情報を
持った光と基準マーク６５の情報を持った光が共通に通
っているため、偏光板が回転により傾斜したとしても、
その為の軸ズレ量は共通であり、ウェハパターンと基準
マークパターンの双方の像の相対位置ズレは発生せず、
従ってアライメント誤差を発生することはない。

以上のようにしてウェハ顕微鏡でもってウェハ及びダミ
ーウェハのパターンの位置検出を行っている。

このように本実施例では露光光により反応し、露光によ
り形成された（露光部分と非露光部分）パターンを光学
的に検出出来、しかも書き込み消去が可能な可逆性のあ
る材料（本実施例では光磁気記録材料を用いたがフォト
クロミック材料等であっても良い。）を有したダミーウ
ェハを利用することにより、経時的に変化するシステム
誤差を補正し、レチクルとウェハとの重ね合せ積度の向
上を図フている。

又、可逆性のある材料を用いることにより、これらの補
正作業を装置内でルーチン化し、自動化することを可能
としている。

次に本実施例におけるシステム誤差の補正手順を光磁気
記録材料を用いた場合を例にとり、第８図のフローチャ
ートを用いて説明する。

まず光磁気記録媒体が塗布され、しかも同一方向に極性
がそろった整列状態のダミーウェハ４゜を供給バンド２
６により待機ステージ４１からウェハ保持台１１に移送
する。そして、そのまま予め設定されたパターンレイア
ウトに従って、ｘＹステージ１３の移動と露光を繰り返
す。このとき露光と同時にＸＹステージの位置座標を読
み取り記憶しておく。以下説明の簡略化の為に露光時、
及び検出時にはＸＹステージ１３は設計上の格子位置に
正確に位置決めされているものとする。

（つまりＸＹステージ１３の位置誤差はゼロ）実際には
検出時のりニアリティの保証された範囲内で誤差は許容
され、その時には検出誤差量とステージ位置誤差の加減
算で以下のΔＸ、ΔＹが算出されることは明らかである
。

ここで原画となるレチクル２は実素子用のレチクルであ
って、例えば第９図に示す様に実素子パターン８６の両
脇のスクライブラインに相当する位置に位置検出マーク
８７Ｌ、８７Ｒが配置されている。この位置検出マーク
８７Ｌ、８７Ｒを露光によりダミーウェハ４０上に投影
し、磁化像を形成している。

第１０図はこのときのダミーウェハ４０面上のパターン
の説明図である。第１０図において、例えばＥショット
においては位置検出用のＥショットマーク９２のうちマ
ーク９４はＹ軸方向の情報ＹＲを示し１、マーク９５は
Ｘ軸方向の情報ＸＲを示している。

又、Ｅショットマーク９１においても同様にＸ軸方向と
Ｙ軸方向の情報ＸＬ、ＹＬを示している。他のショット
においても同様である。

ステップアント露光を繰り返し、最終ショットまでいく
と、次にダミーウェハ４０をＡショットから順に各位置
検出マークが前記ウェハ顕微鏡１０によってｉ察可能と
なる位置にＸＹステージ１３を移動し、ウェハ顕微鏡１
０内の基準マークに対する相対的な位置ずれ量を検出し
記憶する。

次にここで検出した位置ずれ量から投影レンズ１の倍率
変化量やベースラインの変化量等を算出する手段を述べ
る。

任意のショット（ここではＥショットを取り上げる）の
露光時のステージ座標を（ｘ、、ＹＥ　）とする。Ｅシ
ョットマーク９１を観察するためには、ｘＹステージ１
３を座標（Ｘ、＋ｘβ／２゜ＹＥ＋１＋ｙβ／２）に移
動すれば良い。

ここでβは投影倍率、ｘ、ｙは各々第９図に示すレチク
ル２面におけるマーク間隔である。そのときの基準マー
クに対するずれ量をΔｘＬ。

ΔＹＬとする。同様にＥショットマーク９２を観察する
為には、ＸＹステージ１３を座標（Ｘ、−ｘβ／２．Ｙ
Ｅ＋ｌ−ｙβ／２）の位置に移動し、そのときのずれ量
をΔｘＲ２ΔＹＲとする。

投影倍率エラーなΔβとすると Δβ＝（ΔｘＬ−ΔＸＲ）／（Ｘ／β）となる。又、レ
チクル投影像のステージとの傾き角をΔＲθとすると ΔＲθ＝（ΔＹＬ−ΔＹ＊）／（Ｘ／β）となる。ベー
スラインの変化量のＸ成分をΔＸ　！ｅｏ１１゜、Ｙ成
分をΔＹ　５ｃｏｐｅとするとＸ　５ｃｏｐｅ　＝（Δ
ｘＬ＋ΔＸＲ）／２Ｙ０゜、＝（ΔＹＬ＋ΔＹＲ）／２ となる。但し、この量には単純にレンズとウェハ顕微鏡
１０の位置変化だけでなく、レチクル２の投影レンズ１
に対する位置合せ誤差、ステージのくせ等、現実にウェ
ハ顕微鏡１０で位置合せしたパターンとレチクル２とを
合わせる上でのシステム誤差がすべて含まれた量として
算出されることになる。

以上の例では単純に１シヨツトのみについて述べたが検
出誤差を軽減する為には、検出する全てのショットのデ
ータを異常データの削除及び平均化を行い、投影倍率の
エラーΔβ及びレチクル投影像とステージの傾き角ΔＲ
θとを算出し、各量をトレランスと比較してオーバーし
ていた場合には投影倍率の再設定、又はレチクルの位置
合せをやり直し、再びすでに形成されたマークと重なら
ないｉＸＹステージをオフセットして移動して、全ショ
ット露光するのが良い。

そして再び先に述べた手段により投影レンズの投影倍率
及びレチクル投影像とステージ送りをチエツクし、許容
範囲内であればマーク位置のずれ量とＸＹステージ１３
の座標との関係を最小自乗近似や異常データはね等と行
い第１の補正格子を設定する。

以上によりダミーウェハ４０はＸＹステージ１３上より
搬出され、待機ステージ４１の位置によって再び極性を
整列状態に復帰させてあく。

ダミーウェハ４０を搬出すると同時に実際の工程に流す
ウェハを処理することになる。前工程までに用意された
アライメントマークを検出できる様に偏光顕微鏡を通常
のウェハ顕微鏡１０に切り換えてあく。そして、キャリ
アから運び出されたウェハをオリフラ基準でウェハをプ
リアライメントし供給ハンド２４によりウェハ保持台１
１に移送する。そして、指定の数ショットのショットア
ライメントマーク位置を検出しウェハの回転合せを行い
、さらに指定数ショットを測定して位置ずれ量を検出し
統計的処理手段を用いて、ウェハショットの位置ずれ量
の補正格子を第２の補正格子として作成する。

そして先の磁化像検出によって得られた第１の補正格子
による補正を行い、第３の補正格子を作成する。

そして、このままウェハを投影レンズ１位置に移動し、
第１シヨツトから順に第３の補正格子による補正を行い
ながらステップアンド露光を繰り返し、全ショット終了
すると、回収ハンド２７でウェハを回収し、次のウェハ
を上記手段で継続する。

一方、待機ステージ４１の位置に戻されたダミーウェハ
４０は次の出番までの間に磁化像の消去を行う。

次にダミーウェハ４０面−Ｆの磁化像の消去方法につい
て説明する。磁化像の消去方法としては種々の方法が適
用できるが、例えば次の５つの方法等が良好に適用する
ことができる。

（４−１）磁化像の書き込み時と逆方向の強力な磁場を
かける。

（４−２）温度をキュリー温度まで上げて、逆方向に弱
い磁場をかける。

（４−３）弱い逆方向の磁場をかけておき露光光の一部
を分割して投影レンズの光軸外で再照射する。

（４−４）磁場の方向を逆にして投影レンズを介して露
光光を再照射する。

（４−５）チャック又は鏡筒側に設けられた電磁石に露
光時とは逆方向の強力な電流を流す。

第１１図は前述の（４−１）の方法を示す一実施例の概
略図である。同図においては回収ハント２７又は回収ベ
ルト２８の通過点に強力゛な磁力（例えば１〜５にＤｅ
、エルステッド）を持つ磁石８１が磁石ホルダー８２で
保持されている。磁化像を持ったダミーウェハ４０は回
収ベルト２８で回収されながら磁石８１の下側を通過す
る際に、その磁化像は消去される。

第１２図は前述の（４−２）の方法を示す一実施例の概
略図である。同図において回収ハンド２７で回収された
ダミーウェハ４０は一旦保温室８９内の保温台１０４上
に停止する。保温室８９内でタミーウェハ４０はヒータ
８８によって加熱されてキュリー温度（約６０度）に上
昇する。キュリー温度に達すると保温室８９の上下に配
置された磁石板４９より発生している弱い磁石によって
、ダミーウェハ４０の磁化像は消去される。

第１３図は前述の（４−３）の方法を示す一実施例の概
略図である。同図においては照明系４の光路中にハーフ
ミラ−８４を設け、例えばエキシマレーザ−からの光束
の一部を投影レンズ１とは別の光路に導光している。そ
して回収ベルト２８で回収されたダミーウェハ４０は穴
あき円盤磁石８３と磁石板４９により弱い磁場が形成さ
れている磁石ホルダー８２上で一旦停止する。そこでウ
ェハ３の露光と同時にハーフミラ−８４で取り出した光
束が同図に示すような光路を通ってダミーウェハ４０の
全面を照射する。これによりダミーウェハ４０の磁化像
は消去される。

第１４図は前述の（４−４）の方法を示す一実施例の概
略図である。コイル７９に磁化像の形成時と逆の電流を
流すことにより逆方向の磁界が形成している。ここでダ
ミーウェハ４０上の磁化像が形成された場所に投影レン
ズ１を介して、例えばエキシマレーザ−からの光束を再
照射する。そうするとダミーウェハ４０上の磁化像は消
去される。

第１５図は前述の（４−５）の方法を示す一実施例の概
略図である。コイル７９の磁化像の形成時と逆方向によ
り多くの電流Ｉｔを流すことにより、露光時と逆方向の
強力な磁場が形成される。この強力な磁場の中である投
影レンズ１の下にダミーウェハ４０を再び移動させるこ
とによって磁化像は消去される。

第１６図は第４図に示すウェハ保持台による磁力線発生
手段として用いた磁石を投影レンズ１側に持たせたとき
の一実施例の概略図である。磁力線チャックと同様に永
久磁石を投影レンズ鏡筒９７にビス４７等で固定しても
良いが、ここでは電磁石を用いた例を示している。

コイル７９を鉄等でできたコイル芯９８に巻き付けて電
磁石が構成されていてコイル芯９Ｂはビス４７で投影レ
ンズ鏡筒９７下部に固定されている。従ってコイル７９
に電流８０を流せばダミーウェハ４０の近傍に磁界が形
成される。

磁石として永久磁石でなく電磁石を用い、電磁石に流す
電流８０の向きと大きさを変化させ磁界の向きと大きさ
を変化させることにより、磁化像の書き込みと消去の双
方を可能としている。

次に本実施例においてダミーウェハとしてフォトクロミ
ック材料を用いた場合のダミーウェハ面上に形成された
潜像の消去方法の一実施例を示す。

第１７図はフォトクロミック材料としてスビロンビラン
系を用いた場合の一実施例の概略図である。本実施例で
は波長λ＝　５７０ｎｍ付近の光を用いて潜像を消去し
ている。

同図において回収ベルト２８で回収されたダミーウェハ
４０は所定位置に停止する。シャツタ１００は通常は閉
じているが潜像の消去時のみに開いて超高圧水銀灯（波
長λ＝　５７８ｎｍ付近に輝線を有している。）からの
光束を、直接及び楕円ミラー＋０２で反射させた後、集
光レンズ１１０を介してダミ−ウェハ４０全面に照射し
ている。このときシャッタ１００が開いている時間（潜
像の消去に必要な時間）は約５〜１０秒程度である。

尚、シャッタ１００は通常の露光済ウェハ３が超高圧水
銀灯１０１より完全に分ｍ＜回収経路が独立又は潜像消
去用の専用スペースがある場合等）されていれば不要で
ある。

又、本実施例においては超高圧水銀灯ｌｏｔの代わりに
例えば銅蒸気レーザー（波長λ＝　５７８ｎｍ　）等を
用いても良い。

７１ｇ１８図はダミーウェハ４０を加熱して潜像を消去
する場合の一実施例の概略図である。同図においては回
収経路の途中に保温室８９が設けられている。ダミーウ
ェハ４０は一旦Ｊ３ｉｉ　１０３を通って保温室８９の
中に入り保温台１０４上で停止する。

そしてヒーター８８で加熱することにより潜像な消去し
ている。このときフォトクロミック材料としてスピロピ
ラン系を用いた場合は加熱温度は約６０°Ｃである。

第１９図、第２０図は各々本発明においてダミーウェハ
４０の供給から回収までを示す一実施例の概略図である
。

第１９図においてはダミーウェハ４０を所定枚数のウェ
ハと共に供給側ウニ八カセット２３に収納しておく。た
だし供給側ウニへカセット２３内のダミーウェハ４０の
位置情報は、あらかじめオペレーターによりコンソール
に入力されている。

ウェハの露光処理の後、次の露光処理対照がダミーウェ
ハ４０となった時、制御装置２０からの指令により露光
装置本体はキャリブレーション待ちとなる。ダミーウェ
ハ４０はウェハと同一経路（プリアライメントステージ
２５→供給ハンド２６）をたどり、ウェハ保持台１１に
載せられる。そして一連のキャリブレーションを終えた
後、又、ウェハと同一経路（回収ハント２７→回収ベル
ト２８）をたどり、回収側ウニへカセット２９に収納さ
れる。このようにダミーウェハ４０を所定枚数のウェハ
と共に供給側ウニ八カセット２３に収納し、ウェハの流
れと同じ経路でダミーウェハを流すことにより、ダミー
ウェハ４０用の搬送装置を新たに付加することなくウニ
八カセット単位の露光装置のキャリブレーションを行っ
ている。

本実施例においてはフォトクロミック材料を有したダミ
ーウェハを既存のオフアクシスタイプの露光装置に特別
なハード的な手段を追加することなくソフト的な手法に
より容易に適用することができる特長を有している。

又、第２０図はダミーウェハ４０が露光装置上で再生不
可能な場合や、ダミーウェハ４０が多数枚必要な場合、
供給及び回収側ウニ八カセット２３．２９と別にダミー
ウェハ専用カセット及びその搬送装置を設けたときの一
実施例の概略図である。

一連の露光処理シーケンスが繰り返される中で、あらか
じめオペレーターよりコンソールに入力された所定の時
間になったとき（あるいは所定のウェハ処理枚数を終え
たとき）制御装置２０の指令により通常のウェハ処理ル
ーチンを一旦停止し、露光済のウェハがウェハ保持台１
１から撤去される。その後、供給側ダミーウェハカセッ
ト２０２からベル２ト２００の様な搬送手段で待機ステ
ージ４１にダミーウェハ４０が移送され、供給ハンド２
６によりウェハ保持台１１に載せられる。そして一連の
キャリブレーションを終えた後、ウェハ保持台１１→供
給ハンド２６→待機ステージ４１→ベルト２００という
経路をたどり１回収側ダミーウェハカセット２０３にダ
ミーウェハ４０が回収される。もちろんこのとき待機ス
テージ１１、例えばダミーウェハ再生装置を付加し、キ
ャリブレーション済のダミーウェハの再生を行った後に
回収側ダミーウェハカセット２０３にそれを回収するこ
ともできる。

尚、第１９図、第２０図においてダミーウェハには明ら
かにＳｉウェハとは異る認識手段を有し、本実施例にお
ける露光装置は、例えばブリアライメントステージ２５
に於いて、その特徴を検出してＳｉウェハがダミーウェ
ハかを識別する手段を有している。例えば、Ｓｉウェハ
に対し形状的、光学的、電気的などの特徴を持たせるこ
とにより容易にその識別を行っている。

尚、以上の実施例において、例えば光磁気記録材料を有
したダミーウェハを正規のウェハを納めたウェハカセッ
トに挿入しておき、通常のウェハ搬送経路を通ってウェ
ハ保持台に導き、前述の補正動作を行うようにしても良
い。

一部マニュアルサポート的な手段を用いれば、磁気ウェ
ハチャック及び偏光顕微鏡の一部ユニットの変更及び磁
化像を装置外で消去する等の手段を用いれば従来の露光
装置に本発明を適用することができる。

本実施例は光学的な投影レンズを有するステッパーに通
用した例を示したが、Ｘ線ステッパー等の錆密なステー
ジ位置計測手段を有する露光装置にも当然適用すること
ができる。

（発明の効果） 本発明によれば書き込み及び消去が可能な可逆性の材料
、例えば光磁気記録材料やフォトクロミック材料等を有
したダミーウェハ面上に磁化像は潜像を形成し、該磁化
像や潜像の結像状態を検出することにより、レチクルロ
ーテーション、投影レンズの倍率、基準長、ステージの
配列のクセ等のシステム誤差で、しかも経過的変化から
生ずるシステムの誤差を装置自体により、自動的に又は
半自動的に良好に補正し、レチクルとウェハとを高精度
に重ね合わせることのできる露光装置を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は第１図の
ウェハステージ及びウェハ搬送系を含む一部分の説明図
、第３．第４．第５．第６図は各々本発明に係るダミー
ウェハの一実施例の概略図、第７図はウェハ顕微鏡の光
学系の概略図、第８図は本発明に係るシステム誤差の補
正順序を示すフローチャート図、第９図はレチクル面上
のパターンの説明図、第１０図は本発明に係るダミーウ
ェハ面上のパターンの説明図、第１１゜第１２．第１３
．第１４．第１５図は各々本発明に係るダミーウェハに
形成した磁化像の消去方法を示す一実施例の概略図、第
１６図は本発明に係るダミーウェハ面上への磁化像の書
き込みと消去を示す概略図、第１７．第１８図は各々本
発明に係るダミーウェハに形成した潜像の消去方法を示
す一実施例の概略図、第１９．第２０図は各々本発明に
係るダミーウェハの供給から回収までを示す一実施例の
概略図である。 図中、１は投影レンズ、２はレチクル、３はウェハ。４
は照明系、５はレチクル基準マーク、６はプラテン、７
はレチクル顕微鏡、８はレチクルステージ、１０はウェ
ハ顕微鏡、１１はウェハ保持台、１２はθＺステージ、
１３はＸＹステージ、４０はダミーウェハ、２３はウェ
ハカセット、２４は供給ベルト、２５はプリアライメン
トステージ、２６は供給ハント、２７は回収ハント、２
８は回収ベルト、２９はウェハカセットである。 特許出願人　　キャノン株式会社 第　　　１　　　図 第　　　３　　図 第　　　９　　　　図 輿８図 ／ 烏　　１４　　図 萌　　１５　　図 第　　　１６　　７ 第　　１７　　図 １Ｊ４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）照明系により照射された第１物体面上のパターン
   を可動ステージ上に配置した第２物体面上に露光転写す
   る露光装置において、前記第１物体面に設けたアライメ
   ントパターンを照射し、該アライメントパターンの像を
   前記可動ステージ上に前記第２物体の代わりに配置した
   該アライメントパターンの照射光に感度を有し、書き込
   み及び消去が可能な可逆性の感光材料を有する第３物体
   面上に形成し、該第３物体面上に形成された該アライメ
   ントパターンの像の結像状態を検出することにより、前
   記第１物体面上のパターンを前記第２物体面上に露光転
   写する際のシステム誤差を求めたことを特徴とする露光
   装置。
2. （２）前記感光材料は光磁気記録材料若しくはフォトク
   ロミック材料であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の露光装置。