JPH03195011A - 露光位置検出制御方法およびそれに用いる露光装置 - 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、半導体集積回路装置の露光装置に関し、特に
半導体ウェハ（以下、ウェハという）のホトリソグラフ
ィ工程において、周辺露光およびネーミングの位置合わ
せ精度の向上が可能とされる露光位置検出制御方法およ
びそれを用いた露光装置に適用して有効な技術に関する
。

［従来の技術］ 半導体集積回路装置は、多数回のホトエツチングおよび
薄膜のデポジションなどが繰り返されることによって製
造される。たとえば、ホトリソグラフィの基本工程は、
レジストの塗布、感光および現像などによって構成され
、それに加えてウェハ周辺での異物発生防止のための周
辺露光や、製造管理のネーミングなどの補助的な工程が
必要となる。そして、これらの補助的な工程における露
光位置精度は、ウェハの素子実装有効エリアの増減を左
右する大きな要因となっている。

そこで、従来は、特開昭６３−２９６３４１号公報など
に記載されるような露光処理方法において、レーザ光と
光電変換素子とでウニ／％の外周エツジを検出し、ウェ
ハの外周エツジを含む外周を所望の幅で露光処理を行っ
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記のような従来技術においては、ウェハの
外周エツジのみの検出値に基づいて光学系全体の位置補
正を行わなければならず、また光学系における光軸の経
時変化によって、投影像とウェハとの相対位置が変化す
るという問題がある。

従って、従来の露光位置検出制御方法においては、位置
決め精度の面において問題があった。

さらに、露光装置としては、露光用の光源と位置決め用
の光源とを別々に設けているために、光源間における干
渉などによって位置決めまたは露光処理精度に影響を与
えると同時に、装置全体が大型化されるという問題があ
る。

そこで、本発明の目的は、露光工程における露光位置の
位置合わせ精度の向上が可能とされ、ウェハの素子実装
有効エリアの拡大を図ると同時に、信頼性の高い露光処
理が可能とされる露光位置検出制御方法およびそれを用
いた露光装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の露光位置検出制御方法は、露光対象
物の外形に対して位置決めを行い、該露光対象物に被露
光対象パターンを投影する露光位置検出制御方法であっ
て、前記被露光対象ノ（ターンの投影像と、前記露光対
象物の外周エツジとの相対位置を検出するものである。

また、前記相対位置の検出値に基づき、前記被露光対象
パターンと、前記露光対象物との相対位置を補正して位
置決めを行うようにしたものである。

さらに、本発明の露光装置は、前記露光位置検出制御用
の光源を、前記露光対象物に前記被露光対象パターンを
投影する露光処理に共用し、前記露光位置検出制御方法
を用いて露光処理を行うものである。

［作用］ 前記した露光位置検出制御方法によれば、被露光対象パ
ターンの投影像と、露光対象物の外周エツジとの相対位
置を、たとえばリニアセンサ、エリアセンサまたはＴＶ
左カメラるいは光電変換素子で検出することにより、被
露光対象パターンの投影像と露光対象物の外周エツジと
が相対的に検出され、被露光対象パターンと露光対象物
との位置決めを相対的に行うことができる。

また、この場合に、前記相対位置の検出値に基づき、被
露光対象パターンと露光対象物との相対位置を補正する
ことにより、位置決め精度の向上が可能である。

さらに、前記した露光装置によれば、露光位置検出制御
用の光源を、露光対象物に被露光対象パターンを投影す
る露光処理に共用し、前記露光位置検出制御方法を用い
て露光処理を行うことにより、光源が位置決め精度およ
び露光処理精度の相互間に影響を与えることなく、信頼
性の高い位置決めおよび露光処理が可能である。

［実施例ＩＪ 第１図は本発明の一実施例である露光装置を示す概略構
成図、第２図は本実施例の露光装置の光学系を示す概略
構成図である。

まず、第１図により本実施例の露光装置の構成を説明す
る。

本実施例の露光装置は、たとえば投影光学系を用いた露
光対象物周辺の露光装置とされ、露光光を照射する露光
照明系ｌと、この露光光を集束および投影する露光光学
系２と、露光対象物としてのウェハを搭載および駆動す
るウェハ駆動系３と、被露光対象パターンであるマスク
パターンを搭載および駆動するマスク駆動系４と、この
ウェハおよびマスクパターンのエツジを検出する位置検
出系５と、このエツジ検出信号を処理する信号処理系６
とで構成されている。

露光照明系１は、たとえば第２図に示すようにフィルタ
などによりＧ線（４３６ｎｍ）波長が放射される水銀ラ
ンプなどの露光光源７と、露光光源７からの露光光を遮
断する電子シャッタ８とから構成され、露光光源７から
照射された露光光の露光時間が電子シャッタ８によって
制御される構造とされている。

露光光学系２は、たとえばミラー９．２組の集光レンズ
１０および２組の投影レンズ１１から構成され、たとえ
ば第２図に示すように集光レンズ１０が平凸レンズとさ
れ、ミラー９と反射側の集光レンズ１０の間にフィルタ
１２が介在されている。また、投影レンズ１１は、複数
枚の色消レンズ１１ａ１像面補正レンズ１１ｂ１結像レ
ンズ１１Ｃおよび虹彩絞りｌｉｄから構成されている。

そして、露光光源７から照射された露光光がミラー９を
介して集光レンズ１０によって集束され、さらに投影レ
ンズ１１によって投影される構造とされている。

ウェハ駆動系３は、モータ１３などの駆動源によって制
御されるウェハ台１４に、図示しないチャックなどによ
ってウェハ１５が着脱可能に搭載されている。

マスク駆動系４は、そ−タ１６などの駆動源によって制
御されるマスク台１７に、たとえば透明な石英ガラス基
板などにクロム（Ｃｒ）などの遮光膜でパターンが形成
されたマスクパターン１８が、図示しないチャックなど
によって着脱可能に搭載されている。

位置検出系５は、たとえば２組の投影レンズ１９と、リ
ニアセンサ２０とから構成され、投影レンズ１９を介し
てマスクパターン１８の投影像１８ａがリニアセンサ２
０によって検出される構造とされている。

信号処理系６は、エツジ検出回路２１、相対位置検出回
路２２および補正回路２３とから構成され、ウェハ１５
のエツジとマスクパターン１８のエツジとの位置情報が
エツジ検出回路２１によって電気信号に変換され、さら
に相対位置検出回路２２によって相対位！　（Ｗ）が検
出され、この検出信号に基づいて補正回路２−３によっ
てウェハ１５とマスクパターン１８との相対位置が補正
される構造とされている。

次に、本実施例の作用について説明する。

始めに、電子シャッタ８０制御のちとに、露光光源７か
ら照射された露光光を入射側の集光レンズ１０．ミラー
９および反射側の集光レンズ１０を通してマスクパター
ン１８上に照射する。そして、この露光光によるマスク
パターン１８を、−方は投影レンズ１１によってウェハ
１５上に投影してウェハ１５０周辺を露光する。

他方は、上記マスクパターン１８およびウェハ１５の外
周エツジを、検出用の投影レンズ１９によってリニアセ
ンサ２０上に投影する。この時、ウェハ１５の外周エツ
ジによってマスクパターン１８０投影像１８ａの一部が
遮光され、ウェハ１５のエツジからマスクパターン１８
のエツジまでの間が明るい投影像１８ａとしてリニアセ
ンサ２０上に投影される。

さらに、リニアセンサ２０上の投影像１８ａを、エツジ
検出回路２１によってウェハ１５のエツジカラマスクパ
ターン１８のエツジまでの間が高レベルとなる位置情報
を含む電気信号に変換し、この位置情報信号を処理して
ウェハ１５のエツジとマスクパターン１８のエツジとの
相対位置（Ｗ）を検出する。そして、この相対位置検出
信号に基づき、ウェハ１５とマスクパターン１８の相対
位置を補正し、高精度な位置精度にふいてウェハ１５の
周辺露光処理を行うことができる。

従って、本実施例の露光装置によれば、マスクパターン
１８の投影像１８ａがウェハ１５を露光する露光光によ
るものであるために、ウェハ１５の露光位置とウェハ１
５の相対位置との高精度な検出および補正が可能とされ
、露光処理の位置合わせ精度の向上が可能である。

［実施例２］ 第３図は本発明の他の実施例である露光装置を示す概略
構成図である。

本実施例の露光装置は、たとえば実施例１と同様に、露
光光を照射する露光照明系１と、この露光光を集束およ
び投影する露光光学系２と、ウェハ（Ｎ光対象物）を搭
載および駆動するウェハ駆動系３と、マスクパターン（
被露光対象パターン）を搭載および駆動するマスク駆動
系４と、このウェハおよびマスクパターンのエツジを検
出する位置検出系５と、このエツジ検出信号を処理する
信号処理系６とで構成されている。

そして、実施例１との相違点は、位置検出系５が２組の
光電変換素子２４ａ、２４ｂから構成され、かつこの光
電変換素子２４ａ、２４ｂによる電気信号が増幅回路２
５ａ、２５ｂによって増幅されている点である。さらに
、マスクパターン１８０投影像１８ａには斜線で示すよ
うな段差が設けられている。

従って、本実施例の露光装置においては、第１の光電変
換素子２４Ｈの位置情報をＡ、第２の光電変換素子２４
ｂの位置情報を８１定数をに＝２とし、たとえば相対位
置情報（Ｗ）をＷ＝Ｂ−Ａ／Ｋとした場合に、ウェハ１
５が第３図において左方向にΔＸだけ変位するとΔＷ＝
ΔＸ−ΔＸ／２＝ΔＸ／２の出力が得られ、逆に右方向
にΔＸだけ変位するとΔｗ＝　（−ΔＸ）−（−△ｘ　
／　２）＝−ΔＸ／２の出力が得られる。

これにより、マスクパターン１８の投影像１８ａとウェ
ハ１５のエツジとの相対位置ずれを求めることができる
ので、ウェハ１５とマスクパターン１８の相対位置を補
正し、高精度な位置精度においてウェハ１５の周辺露光
処理を行うことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、実施例１および２の露光装置については、ウ
ェハ１５の周辺露光処理を行う場合について説明したが
、本発明は前記各実施例に限定されるものではなく、た
とえば製造管理に必要なネーミングなどの露光処理につ
いても適用可能である。

また、実施例１の露光装置については、ウェハ１５のエ
ツジと、マスクパターン１８のエツジとがりニアセンサ
２０によって検出される場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、たとえば他の一次元センサ
または二次元センサなどの光センサあるいはＴＶカメラ
などについても広く適用可能である。

さらに、実施例２の露光装置については、相対位置情報
（Ｗ）をＷ＝Ｂ−Ａ／Ｋとして求めた場合について説明
したが、Ｗ＝Ａ−Ｂ／Ｋとして求めることも可能である
。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその利用分野であるウェハのホトリソグラフィ工程
に用いられる周辺露光およびネーミングの露光装置に適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、回路パターンなど他の露光装置についても広
く適用可能である。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下８己のとおり
である。

（１）、露光対象物の外形に対して位置決めを行い、こ
の露光対象物に被露光対象パターンを投影する露光装置
の露光位置検出制御方法において、被露光対象パターン
の投影像と、露光対象物の外周エツジとの相対位置を、
たとえばリニアセンサ、エリアセンサまたはＴＶカメラ
あるいは光電変換素子で検出することにより、被露光対
象パターンの投影像と露光対象物の外周エツジとが相対
的に検出され、被露光対象パターンと露光対象物との位
置決めを相対的に行うことができるので、位置決め精度
の向上が可能である。

（２）、被露光対象パターンの投影像と、露光対象物の
外周エツジとの相対位置の検出値に基づき、被露光対象
パターンと露光対象物との相対位置を補正することがで
きるので、位置決め精度が向上され、信頼性の高い露光
位置検出制御方法を得ることができる。

（３）、前記（１）および（２）により、露光工程にお
ける露光位置の位置合わせ精度が向上されるので、露光
対象物の素子実装有効エリアの拡大を図ることができる
。

（４）、１光対象物の外形に対して位置決めを行い、こ
の露光対象物に被露光対象パターンを投影する露光装置
において、露光位置検出制御用の光源を、露光対象物に
被露光対象パターンを投影する露光処理に共用し、前記
露光位置検出制御方法を用いて露光処理を行うことによ
り、光源が位置決め精度および露光処理精度の相互間に
影響を与えることがないので、信頼性の高い位置決めお
よび露光処理が可能である。

（５）、前記（４）により、露光処理用光源と位置決め
用光源とを共用することができるので、装置全体がコン
パクトに小型化され、回路パターンの露光処理と周辺露
光およびネーミングなどの補助的なホトレジスト工程の
一貫処理が可能とされる露光装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１である露光装置を示す概略構
成図、 第２図は実施例１の露光装置の光学系を示す概略構成図
、 第３図は本発明の実施例２である露光装置を示す概略構
成図である。 １・・・露光照明系、２・・・露光光学系、３・・・ウ
ェハ駆動系、４・・・マスク駆動系、５・・・位置検出
系、６・・・信号処理系、７・・・露光光源、８・・・
電子シャッタ、９・・・ミラー　１０・・・集光レンズ
、１１・・・投影レンズ、１１ａ・・・色消レンズ、１
１ｂ・・・像面補正レンズ、１１Ｃ・・・結像レンズ、
１１ｄ・・・虹彩絞り、１２・・・フィルタ、１３・・
・モータ、１４・・・ウェハ台、１５・・・ウェハ（露
光対象物）、１６・・・モータ、１７・・・マスク台、
１８・・・マスクパターン（被露光対象パターン）、１
８ａ・・・投影像、１９・・・投影レンズ、２０・・・
リニアセンサ、２１・・・エツジ検出回路、２２・・・
相対位置検出回路、２３・・・補正回路、２４ａ、２４
ｂ・・・光電変換素子、２５ａ、２５ｂ・・・増幅回路
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、露光対象物の外形に対して位置決めを行い、該露光
   対象物に被露光対象パターンを投影する露光位置検出制
   御方法であって、前記被露光対象パターンの投影像と、
   前記露光対象物の外周エッジとの相対位置を検出するこ
   とを特徴とする露光位置検出制御方法。 ２、前記相対位置の検出値に基づき、前記被露光対象パ
   ターンと、前記露光対象物との相対位置を補正して位置
   決めを行うことを特徴とする請求項１記載の露光位置検
   出制御方法。 ３、前記相対位置の検出をリニアセンサ、エリアセンサ
   またはＴＶカメラで行い、検出された相対位置情報（Ｗ
   ）により前記被露光対象パターンと、前記露光対象物と
   の相対位置を補正して位置決めを行うことを特徴とする
   請求項１記載の露光位置検出制御方法。 ４、前記相対位置の検出を２個の光電変換素子で行い、
   第１の光電変換素子の位置情報をＡ、第２の光電変換素
   子の位置情報をＢ、定数をＫとした場合に、前記相対位
   置情報（Ｗ）を、Ｗ＝Ｂ−Ａ／ＫまたはＷ＝Ａ−Ｂ／Ｋ
   として求め、該相対位置情報により前記被露光対象パタ
   ーンと、前記露光対象物との相対位置を補正して位置決
   めを行うことを特徴とする請求項１記載の露光位置検出
   制御方法。 ５、前記露光位置検出制御用の光源を、前記露光対象物
   に前記被露光対象パターンを投影する露光処理に共用す
   ることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の露
   光位置検出制御方法に用いる露光装置。