JPH0513304A - 投影露光装置及び半導体デバイス製造方法 - Google Patents
投影露光装置及び半導体デバイス製造方法Info
- Publication number
- JPH0513304A JPH0513304A JP3193525A JP19352591A JPH0513304A JP H0513304 A JPH0513304 A JP H0513304A JP 3193525 A JP3193525 A JP 3193525A JP 19352591 A JP19352591 A JP 19352591A JP H0513304 A JPH0513304 A JP H0513304A
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- JP
- Japan
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- wafer
- light
- image
- semiconductor device
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 位相シフト法を利用した形成したアライメン
トマークをオフアクシス顕微鏡を用いて検出することに
より、マスクとウエハとの位置合わせを高精度に行なっ
た投影露光装置を得ること。 【構成】 原板上のパターンを投影光学系を介して可動
のステージ手段面上に載置した被露光基板上の感光層に
投影露光する投影露光装置において、該原板上の所定位
置に通過光束の位相を反転させる領域を一部に設けた特
定マークを設け、該特定マークを該投影光学系を介して
該被露光基板を載置する載置台上の所定位置に設けた感
光層に潜像として又は該被露光基板上の一部に特定マー
ク像として形成し、該潜像又は特定マーク像の位置情報
を利用して原板と被露光基板とのアライメントを行なっ
たこと。
トマークをオフアクシス顕微鏡を用いて検出することに
より、マスクとウエハとの位置合わせを高精度に行なっ
た投影露光装置を得ること。 【構成】 原板上のパターンを投影光学系を介して可動
のステージ手段面上に載置した被露光基板上の感光層に
投影露光する投影露光装置において、該原板上の所定位
置に通過光束の位相を反転させる領域を一部に設けた特
定マークを設け、該特定マークを該投影光学系を介して
該被露光基板を載置する載置台上の所定位置に設けた感
光層に潜像として又は該被露光基板上の一部に特定マー
ク像として形成し、該潜像又は特定マーク像の位置情報
を利用して原板と被露光基板とのアライメントを行なっ
たこと。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はIC、LSI等の半導体
素子の製造用の投影露光装置に関し、特にレチクル(マ
スク)とウエハとの相対的位置合わせ機能を有した投影
露光装置に関するものである。
素子の製造用の投影露光装置に関し、特にレチクル(マ
スク)とウエハとの相対的位置合わせ機能を有した投影
露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の微細化と高集積化は日進月
歩の進歩を続けている。微細化の牽引車的役割を担って
いるDRAM(ダイナミック・ランダムアクセス・メモ
リ)では、既に商品レベルでサブミクロンの領域に入っ
ており、研究レベルではハーフミクロン(0.5μm)
以下の精度でのパターニングが議論されている。
歩の進歩を続けている。微細化の牽引車的役割を担って
いるDRAM(ダイナミック・ランダムアクセス・メモ
リ)では、既に商品レベルでサブミクロンの領域に入っ
ており、研究レベルではハーフミクロン(0.5μm)
以下の精度でのパターニングが議論されている。
【0003】256KビットのDRAM時代に出現した
ステッパと呼ばれる縮小型の投影露光装置は1M〜4M
ビットのDRAMの生産における主力機種となってお
り、今後の超微細デバイスにおいても有力視されてい
る。
ステッパと呼ばれる縮小型の投影露光装置は1M〜4M
ビットのDRAMの生産における主力機種となってお
り、今後の超微細デバイスにおいても有力視されてい
る。
【0004】微細化といえば解像力がいつも議論の的に
なるが、一方でマスクとウエハとの重ね合わせ精度も解
像力と同等以上に重要となっている。このときの重ね合
わせの要求精度は一般に解像力の1/3〜1/5程度と
されている。
なるが、一方でマスクとウエハとの重ね合わせ精度も解
像力と同等以上に重要となっている。このときの重ね合
わせの要求精度は一般に解像力の1/3〜1/5程度と
されている。
【0005】これまでに提案されたステッパにおけるア
ライメントシステムを大きく分類すると以下の3つにな
る。 (イ)TTL ON AXISシステム:アライメント
光の波長が露光光の波長と同一で、投影レンズを介して
レチクルとウエハを同時に観察する。 (ロ)TTL NON AXISシステム:アライメン
ト光の波長は露光光の波長と異なるが、投影レンズを介
してウエハを観察する。 (ハ)オフアクシスシステム:投影レンズとは全く別に
設けたアライメント系によりウエハを観察する。
ライメントシステムを大きく分類すると以下の3つにな
る。 (イ)TTL ON AXISシステム:アライメント
光の波長が露光光の波長と同一で、投影レンズを介して
レチクルとウエハを同時に観察する。 (ロ)TTL NON AXISシステム:アライメン
ト光の波長は露光光の波長と異なるが、投影レンズを介
してウエハを観察する。 (ハ)オフアクシスシステム:投影レンズとは全く別に
設けたアライメント系によりウエハを観察する。
【0006】この中でTTL ON AXIS方式のス
テッパーは、露光光と同じ波長の光をアライメント光と
して使用している為、ウエハのアライメントマーク部分
の感光層が感光されウエハのアライメントマークが一回
しか使用できないこと、感光層が感光され感光層の物理
的性質が変化し、アライメントの誤差が生じることから
現在ではあまり利用されていない。
テッパーは、露光光と同じ波長の光をアライメント光と
して使用している為、ウエハのアライメントマーク部分
の感光層が感光されウエハのアライメントマークが一回
しか使用できないこと、感光層が感光され感光層の物理
的性質が変化し、アライメントの誤差が生じることから
現在ではあまり利用されていない。
【0007】またオフアクシス方式のステッパーは、レ
チクルとウエハの相対位置合わせにおいて介在する間接
誤差因子が多く、またアライメントから露光に至る時間
及び移動距離が長いため誤差成分の経時変化が大きく、
結果的に高い重ね合わせ精度を得るのが難しい。そのた
め、現在ではあまり利用されていない。従ってTTLN
ON AXIS方式が現在主流となっている。
チクルとウエハの相対位置合わせにおいて介在する間接
誤差因子が多く、またアライメントから露光に至る時間
及び移動距離が長いため誤差成分の経時変化が大きく、
結果的に高い重ね合わせ精度を得るのが難しい。そのた
め、現在ではあまり利用されていない。従ってTTLN
ON AXIS方式が現在主流となっている。
【0008】一方、投影レンズの解像力は
Re=k×(λ/NA)
なるレイリーの式にのっとり、露光波長にg線(波長4
36nm)を用いて投影レンズの開口数(NA)を大き
くすることで解像力Reの向上を図ってきた。
36nm)を用いて投影レンズの開口数(NA)を大き
くすることで解像力Reの向上を図ってきた。
【0009】しかし、これもレイリーの式
DOF=±λ/2NA2
で明らかなように、NAの増加と共に焦点深度DOFが
減少し、他方投影レンズの設計、製造も略限界に達して
いる。そのため、今後のサブミクロンの世代を担うため
には露光波長を短くすることが要望されている。
減少し、他方投影レンズの設計、製造も略限界に達して
いる。そのため、今後のサブミクロンの世代を担うため
には露光波長を短くすることが要望されている。
【0010】現在i線(波長365nm)の光を用いた
ステッパが種々と提案されている。一方、KrFエキシ
マレーザ(波長248nm)を光源とする所謂エキシマ
ステッパも有望視されている。
ステッパが種々と提案されている。一方、KrFエキシ
マレーザ(波長248nm)を光源とする所謂エキシマ
ステッパも有望視されている。
【0011】エキシマステッパを用いて半導体素子を製
造するには前述のTTLNONAXISアライメントシ
ステムをそのまま用いることが難しい。それはKrFエ
キシマレーザ(波長248nm)の光を通す硝材は現在
のところ僅かに石英とホタル石に限られており、露光波
長以外の光に対する色収差補正が設計上非常に困難であ
る為である。
造するには前述のTTLNONAXISアライメントシ
ステムをそのまま用いることが難しい。それはKrFエ
キシマレーザ(波長248nm)の光を通す硝材は現在
のところ僅かに石英とホタル石に限られており、露光波
長以外の光に対する色収差補正が設計上非常に困難であ
る為である。
【0012】図6(A)は従来のg線を対象とした投影
レンズの軸上色収差特性を示す。図6(B)は従来のエ
キシマレーザ用の石英の単一の硝材を用いた投影レンズ
の軸上色収差特性を示す。図6(A)、(B)において
横軸は波長、縦軸は軸上色収差を示す。
レンズの軸上色収差特性を示す。図6(B)は従来のエ
キシマレーザ用の石英の単一の硝材を用いた投影レンズ
の軸上色収差特性を示す。図6(A)、(B)において
横軸は波長、縦軸は軸上色収差を示す。
【0013】図6(A)のg線用の投影レンズの場合、
通常は硝材の組み合わせによって目標とする波長におい
て色収差特性曲線がゼロ点で接するように設計をするこ
とができる。
通常は硝材の組み合わせによって目標とする波長におい
て色収差特性曲線がゼロ点で接するように設計をするこ
とができる。
【0014】一方、図6(B)のエキシマ用の投影レン
ズにおいては硝材の自由度がないために色収差は目標波
長の1点でクロスするほぼ直線になってしまう。
ズにおいては硝材の自由度がないために色収差は目標波
長の1点でクロスするほぼ直線になってしまう。
【0015】g線用の投影レンズに対しアライメント光
として例えばHe−Neレーザ(波長633nm)から
のレーザ光を選択した場合、軸上色収差はおよそ十数μ
mである。これに対しエキシマ用の投影レンズに非露光
アライメント光として例えばArレーザ(波長500n
m)からのレーザ光を選択した場合、その軸上色収差は
mmのオーダーにも達してしまう。この為、軸上色収差
の特性曲線を改良しないとエキシマ用の投影レンズにお
けるTTL NON AXIS(非露光)アライメント
システムの実現は大変困難となってくる。
として例えばHe−Neレーザ(波長633nm)から
のレーザ光を選択した場合、軸上色収差はおよそ十数μ
mである。これに対しエキシマ用の投影レンズに非露光
アライメント光として例えばArレーザ(波長500n
m)からのレーザ光を選択した場合、その軸上色収差は
mmのオーダーにも達してしまう。この為、軸上色収差
の特性曲線を改良しないとエキシマ用の投影レンズにお
けるTTL NON AXIS(非露光)アライメント
システムの実現は大変困難となってくる。
【0016】この認識に基づき、再びオフアクシス方式
が着目されオフアクシス方式のアライメントシステムに
対する前述の欠点の改良案としてダミーウエハを用いる
方式(特開平1−120820号公報)や、記録材料を
搭載したチャックを用いる方式(特開平1−28630
9号公報)等のステッパが種々と提案されている。
が着目されオフアクシス方式のアライメントシステムに
対する前述の欠点の改良案としてダミーウエハを用いる
方式(特開平1−120820号公報)や、記録材料を
搭載したチャックを用いる方式(特開平1−28630
9号公報)等のステッパが種々と提案されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】前述したステッパのう
ちダミーウエハや記録材料に形成したアライメントマー
クを用いる方式ではアライメントマークのコントラスト
が悪かったり、解像力が悪かったりするとアライメント
マークの検出精度が低下してくるという問題点があっ
た。
ちダミーウエハや記録材料に形成したアライメントマー
クを用いる方式ではアライメントマークのコントラスト
が悪かったり、解像力が悪かったりするとアライメント
マークの検出精度が低下してくるという問題点があっ
た。
【0018】例えばアライメントマークのコントラスト
が悪い場合にはアライメントマークを検出する検出系の
S/N比が悪くなり、検出精度が低下してくる。又、ア
ライメントマークを検出する解像力が悪い場合には、一
般にアライメントマークのエッジ部分が不明瞭である
為、コントラストが悪い場合と同様に検出系のS/N比
が低下してくる。
が悪い場合にはアライメントマークを検出する検出系の
S/N比が悪くなり、検出精度が低下してくる。又、ア
ライメントマークを検出する解像力が悪い場合には、一
般にアライメントマークのエッジ部分が不明瞭である
為、コントラストが悪い場合と同様に検出系のS/N比
が低下してくる。
【0019】従来より露光されるパターンのコントラス
トや解像力を向上させる一方法として位相シフト法を用
いた方法がある。
トや解像力を向上させる一方法として位相シフト法を用
いた方法がある。
【0020】本発明はマスクとウエハとの位置合わせを
行なう為のウエハ、ウエハ載置台に設けた感光層そして
ダミーウエハや記録材料(感光層)に形成するアライメ
ントマークに位相シフト法を適用し、高コントラストで
高解像力でアライメントマークの形成を可能とし、アラ
イメントの検出精度を高めた投影露光装置の提供を目的
とする。
行なう為のウエハ、ウエハ載置台に設けた感光層そして
ダミーウエハや記録材料(感光層)に形成するアライメ
ントマークに位相シフト法を適用し、高コントラストで
高解像力でアライメントマークの形成を可能とし、アラ
イメントの検出精度を高めた投影露光装置の提供を目的
とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置で
は、原板上のパターンを投影光学系を介して可動のステ
ージ手段面上に載置した被露光基板上の感光層に投影露
光する投影露光装置において、該原板上の所定位置に通
過光束の位相を反転させる領域を一部に設けた特定マー
クを設け、照明手段により照明された該特定マークを該
投影光学系を介して該被露光基板を載置する載置台上の
所定位置に設けた感光層に潜像として又は該被露光基板
上の一部に特定マーク像として形成し、該潜像又は特定
マーク像を検出手段で検出し、該検出手段からの検出結
果に基づいて制御手段により該ステージ手段の移動を制
御するようにしたことを特徴としている。
は、原板上のパターンを投影光学系を介して可動のステ
ージ手段面上に載置した被露光基板上の感光層に投影露
光する投影露光装置において、該原板上の所定位置に通
過光束の位相を反転させる領域を一部に設けた特定マー
クを設け、照明手段により照明された該特定マークを該
投影光学系を介して該被露光基板を載置する載置台上の
所定位置に設けた感光層に潜像として又は該被露光基板
上の一部に特定マーク像として形成し、該潜像又は特定
マーク像を検出手段で検出し、該検出手段からの検出結
果に基づいて制御手段により該ステージ手段の移動を制
御するようにしたことを特徴としている。
【0022】又本発明では、前記投影露光装置は前記被
露光基板を載置する載置台上の所定位置に設けた感光層
に形成した潜像を消去する消去手段を有していることを
特徴としている。
露光基板を載置する載置台上の所定位置に設けた感光層
に形成した潜像を消去する消去手段を有していることを
特徴としている。
【0023】この他本発明の半導体デバイスの製造方法
としては、マスクの回路パターンに対してウエハのパタ
ーン領域を位置合わせする際、投影光学系により該マス
クの位置合わせマークの像を該ウエハ上に投影して転写
し、該ウエハ上に転写せしめられた該位置合わせマーク
像を現像せずに検出する段階を有し、該投影光学系によ
り該マスクの回路パターンの像を該ウエハ上のパターン
領域に投影して転写した後、該ウエハを化学的に処理す
ることにより、該ウエハから半導体デバイスを製造する
方法において、前記マスクの位置合わせマークを遮光部
と透光部を交互に並べた格子パターンにより形成し、該
格子パターンに遮光部を挟んで隣り合う透光部を通過す
る光に位相差を付与する位相部材を形成し、該位相部材
が形成された格子パターンの像を投影することを特徴と
している。
としては、マスクの回路パターンに対してウエハのパタ
ーン領域を位置合わせする際、投影光学系により該マス
クの位置合わせマークの像を該ウエハ上に投影して転写
し、該ウエハ上に転写せしめられた該位置合わせマーク
像を現像せずに検出する段階を有し、該投影光学系によ
り該マスクの回路パターンの像を該ウエハ上のパターン
領域に投影して転写した後、該ウエハを化学的に処理す
ることにより、該ウエハから半導体デバイスを製造する
方法において、前記マスクの位置合わせマークを遮光部
と透光部を交互に並べた格子パターンにより形成し、該
格子パターンに遮光部を挟んで隣り合う透光部を通過す
る光に位相差を付与する位相部材を形成し、該位相部材
が形成された格子パターンの像を投影することを特徴と
している。
【0024】
【実施例】図1は本発明の実施例1の要部概略図であ
る。本実施例では光源としてエキシマレーザを用いたス
テップアンドリピート方式の半導体デバイス製造用の縮
小投影露光装置に適用した場合を示している。
る。本実施例では光源としてエキシマレーザを用いたス
テップアンドリピート方式の半導体デバイス製造用の縮
小投影露光装置に適用した場合を示している。
【0025】図中、1はホトマスクとしての原板(以下
「レチクル」という。)、2は半導体基板(以下「ウエ
ハ」という。)である。エキシマレーザ30から出射し
た光ビーム31は照明光学系3を通ってレチクル1を照
明する。このとき、投影レンズ4によりレチクル1上の
半導体素子の回路パターンが被露光基板であるウエハ2
上に縮小投影され、ウエハ2上の感光層に転写される。
「レチクル」という。)、2は半導体基板(以下「ウエ
ハ」という。)である。エキシマレーザ30から出射し
た光ビーム31は照明光学系3を通ってレチクル1を照
明する。このとき、投影レンズ4によりレチクル1上の
半導体素子の回路パターンが被露光基板であるウエハ2
上に縮小投影され、ウエハ2上の感光層に転写される。
【0026】98は開口径可変の可変NA絞りであり、
投影レンズ4のNAを変えている。照明光学系3の構成
については、すでに多くのステッパで提案がなされてい
るので、以下簡略化して説明する。
投影レンズ4のNAを変えている。照明光学系3の構成
については、すでに多くのステッパで提案がなされてい
るので、以下簡略化して説明する。
【0027】ミラー41により上方(z方向)に向けら
れたビーム31はインコヒーレント光学系32、フライ
アイレンズ33、開口径が可変の可変σ絞り99、コン
デンサーレンズ34a,34b、ミラー35を順に経て
マスキング結像面に至る。36はマスキング結像面に配
置されているマスキングブレード、37a,37bはマ
スキングブレード36の像をミラー38を介してレチク
ル1上に結像するマスキング結像レンズである。
れたビーム31はインコヒーレント光学系32、フライ
アイレンズ33、開口径が可変の可変σ絞り99、コン
デンサーレンズ34a,34b、ミラー35を順に経て
マスキング結像面に至る。36はマスキング結像面に配
置されているマスキングブレード、37a,37bはマ
スキングブレード36の像をミラー38を介してレチク
ル1上に結像するマスキング結像レンズである。
【0028】レチクル1はレチクル保持台11により支
持している。レチクル保持台11はステージ(不図示)
によりX,Y,θ方向に移動するように支持している。
ウエハ2は載置台としてのウエハチャック21により真
空吸着された状態で投影露光されるが、図1では支持チ
ャック22により支持され、ウエハチャック21と分離
している状態を示している。ウエハチャック21の周辺
部にはパターン記録材料(感光層、例えば光磁気記録材
料、ホトクロミック材料)23と塗布した硝子板24を
配置している。硝子板24は同図では2組示している
が、実際には図3に符番113,114,115,11
6で示すように4組をウエハチャック21の周辺に配置
している。
持している。レチクル保持台11はステージ(不図示)
によりX,Y,θ方向に移動するように支持している。
ウエハ2は載置台としてのウエハチャック21により真
空吸着された状態で投影露光されるが、図1では支持チ
ャック22により支持され、ウエハチャック21と分離
している状態を示している。ウエハチャック21の周辺
部にはパターン記録材料(感光層、例えば光磁気記録材
料、ホトクロミック材料)23と塗布した硝子板24を
配置している。硝子板24は同図では2組示している
が、実際には図3に符番113,114,115,11
6で示すように4組をウエハチャック21の周辺に配置
している。
【0029】ウエハチャック21は可動のステージ5に
よりX,Y,Z,θ,ωX (X軸回りの回転成分)、ω
Y (Y軸回りの回転成分)の各方向に移動する。ステー
ジ5はステージ定盤50に支持している。
よりX,Y,Z,θ,ωX (X軸回りの回転成分)、ω
Y (Y軸回りの回転成分)の各方向に移動する。ステー
ジ5はステージ定盤50に支持している。
【0030】ステージ5はステージ定盤50に対してY
軸方向に移動するYステージ51、Yステージ51に対
してX軸方向に移動するXステージ52を有し、その上
に例えば3本の圧電素子(ピエゾ素子)53によるレベ
リング(ωX ,ωY )とZ軸方向に移動するレベリング
ステージ54が、更にその上に回転(θ)微動ステージ
55と、上下(Z)微動ステージ56を載置している。
ウエハチャック21はZ微動ステージ56の上に載置し
ている。
軸方向に移動するYステージ51、Yステージ51に対
してX軸方向に移動するXステージ52を有し、その上
に例えば3本の圧電素子(ピエゾ素子)53によるレベ
リング(ωX ,ωY )とZ軸方向に移動するレベリング
ステージ54が、更にその上に回転(θ)微動ステージ
55と、上下(Z)微動ステージ56を載置している。
ウエハチャック21はZ微動ステージ56の上に載置し
ている。
【0031】レベリングステージ54の上にはステージ
5の位置座標の基準となるミラー85をX,Y方向に夫
々に載置しており、レーザ干渉計86を通過したビーム
を反射することでステージ5の位置や走行距離等を検出
している。
5の位置座標の基準となるミラー85をX,Y方向に夫
々に載置しており、レーザ干渉計86を通過したビーム
を反射することでステージ5の位置や走行距離等を検出
している。
【0032】87はレーザ干渉計86からの光信号を電
気信号に変換するレシーバである。又、レベリングステ
ージ54の上にはθ粗動機構57とZ粗動機構58を設
けており、その面上に支持チャック22を載置してい
る。
気信号に変換するレシーバである。又、レベリングステ
ージ54の上にはθ粗動機構57とZ粗動機構58を設
けており、その面上に支持チャック22を載置してい
る。
【0033】レチクル1の上側には投影レンズ4に対し
て一定の位置関係となるように配置したレチクル光学系
6を配置している。レチクル光学系6はレチクル保持台
11上に設けたレチクルセットマーク12とレチクル1
上に設けたレチクルアライメントマーク(図2の105
L,105R)の相対位置を検出している。
て一定の位置関係となるように配置したレチクル光学系
6を配置している。レチクル光学系6はレチクル保持台
11上に設けたレチクルセットマーク12とレチクル1
上に設けたレチクルアライメントマーク(図2の105
L,105R)の相対位置を検出している。
【0034】光源(不図示)からの光をファイバー1
4、レチクル照明光学系13を介してレチクルセットマ
ーク12とレチクルアライメントマーク105L,10
5Rに照射し、照射した各々のマークの像を、ビームス
プリッタ47、対物レンズ46、リレーレンズ45、そ
してビームスプリッタ44を介してCCD48で検出し
ている。
4、レチクル照明光学系13を介してレチクルセットマ
ーク12とレチクルアライメントマーク105L,10
5Rに照射し、照射した各々のマークの像を、ビームス
プリッタ47、対物レンズ46、リレーレンズ45、そ
してビームスプリッタ44を介してCCD48で検出し
ている。
【0035】CCD48で検出したマークの像により、
レチクルセットマーク12とレチクルアライメントマー
ク105L,105Rの相対位置を算出し、レチクル1
をX,Y,θ方向に移動させるレチクルステージ(不図
示)によりレチクルセットマーク12に対してレチクル
アライメントマーク105L,105Rを位置合わせす
る。これにより投影レンズ4に対してレチクル1を所定
の位置関係となるようにしている。
レチクルセットマーク12とレチクルアライメントマー
ク105L,105Rの相対位置を算出し、レチクル1
をX,Y,θ方向に移動させるレチクルステージ(不図
示)によりレチクルセットマーク12に対してレチクル
アライメントマーク105L,105Rを位置合わせす
る。これにより投影レンズ4に対してレチクル1を所定
の位置関係となるようにしている。
【0036】ステージ5の上方の投影レンズ4に隣接し
た空間にオフアクシス顕微鏡7を配置している。オフア
クシス顕微鏡7は非露光光(白色光)を用いた単眼の顕
微鏡より成り、内部の基準マーク70とウエハ2上のア
ライメントマークとの相対位置検出を行なっている。
た空間にオフアクシス顕微鏡7を配置している。オフア
クシス顕微鏡7は非露光光(白色光)を用いた単眼の顕
微鏡より成り、内部の基準マーク70とウエハ2上のア
ライメントマークとの相対位置検出を行なっている。
【0037】対物レンズ71とリレーレンズ72はウエ
ハ2上のアライメントマークを拡大して結像面74に投
影している。エレクターレンズ77,78は両者が光軸
上に挿入された時は低倍エレクターレンズとして作用
し、エレクターレンズ78が光軸上から退去した時は高
倍エレクターレンズとして作用し、結像面74の空中像
をCCDカメラ79の受光面に投影している。
ハ2上のアライメントマークを拡大して結像面74に投
影している。エレクターレンズ77,78は両者が光軸
上に挿入された時は低倍エレクターレンズとして作用
し、エレクターレンズ78が光軸上から退去した時は高
倍エレクターレンズとして作用し、結像面74の空中像
をCCDカメラ79の受光面に投影している。
【0038】25は光源(不図示)から光を導く光ファ
イバーであり、ここからの光は照明レンズ26、ビーム
スプリッタ73、リレーレンズ72、そして対物レンズ
71とを介してウエハ2の照明光となる。
イバーであり、ここからの光は照明レンズ26、ビーム
スプリッタ73、リレーレンズ72、そして対物レンズ
71とを介してウエハ2の照明光となる。
【0039】同様に27は光源(不図示)から光を導く
光ファイバーであり、ここからの光は照明レンズ28を
介して基準マーク70を照明する。ビームスプリッタ7
5は基準マーク70のパターン面と結像面74がCCD
カメラ79の受光面から同じ光路長となるよう配置して
いる。これにより基準マーク70をエレクターレンズ7
7,78によりCCDカメラ79の受光面に投影結像し
ている。
光ファイバーであり、ここからの光は照明レンズ28を
介して基準マーク70を照明する。ビームスプリッタ7
5は基準マーク70のパターン面と結像面74がCCD
カメラ79の受光面から同じ光路長となるよう配置して
いる。これにより基準マーク70をエレクターレンズ7
7,78によりCCDカメラ79の受光面に投影結像し
ている。
【0040】オフアクシス顕微鏡7にはフォーカス検出
機能が備わっている。これは例えばCCDカメラ79の
出力信号を用いてボケ量の検出処理することにより可能
である。
機能が備わっている。これは例えばCCDカメラ79の
出力信号を用いてボケ量の検出処理することにより可能
である。
【0041】更にステージ5の上方には、投影レンズ4
に近接してパターン記録材料面23に書き込まれたパタ
ーンを消去するための消去手段80を配置している。消
去手段80は具体的にはファイバー81により光を導入
しプリズム82、レンズ83により光をパターン記録材
料面23に落射照明し、これによりパターン記録材料面
23に形成したパターンを消去している。
に近接してパターン記録材料面23に書き込まれたパタ
ーンを消去するための消去手段80を配置している。消
去手段80は具体的にはファイバー81により光を導入
しプリズム82、レンズ83により光をパターン記録材
料面23に落射照明し、これによりパターン記録材料面
23に形成したパターンを消去している。
【0042】制御回路9は前述の各構成要素をコントロ
ールするために用いている。CPU91は予め定められ
たシーケンスソフトに従って各要素に指令を出し、また
各要素からのデータを判断して次の手順を決める。
ールするために用いている。CPU91は予め定められ
たシーケンスソフトに従って各要素に指令を出し、また
各要素からのデータを判断して次の手順を決める。
【0043】演算回路92は主にステージ5の座標位置
やオフアクシス顕微鏡7の検出結果などからレチクル1
のパターン配置を算出するなど、高速性と高精度を要求
される演算処理に用いており、記録回路93はそれら測
定データや演算データを記憶している。部分的な詳細構
造については後述するが、以上が本実施例の基本構成で
ある。
やオフアクシス顕微鏡7の検出結果などからレチクル1
のパターン配置を算出するなど、高速性と高精度を要求
される演算処理に用いており、記録回路93はそれら測
定データや演算データを記憶している。部分的な詳細構
造については後述するが、以上が本実施例の基本構成で
ある。
【0044】図2は本発明に使用するレチクル1の要部
正面図である。図2において101は投影レンズ4によ
る投影転写可能領域を示し、102は半導体素子用の実
素子パターンが形成されている領域であり、この領域に
接するスクライブライン領域には精密なアライメントマ
ーク103L,103Rを、又図示の上方には粗のアラ
イメントマーク104を配置している。更に、X軸上の
左右にレチクルセットマーク12との相対位置計測用の
レチクルアライメントマーク105L,105Rを配置
している。
正面図である。図2において101は投影レンズ4によ
る投影転写可能領域を示し、102は半導体素子用の実
素子パターンが形成されている領域であり、この領域に
接するスクライブライン領域には精密なアライメントマ
ーク103L,103Rを、又図示の上方には粗のアラ
イメントマーク104を配置している。更に、X軸上の
左右にレチクルセットマーク12との相対位置計測用の
レチクルアライメントマーク105L,105Rを配置
している。
【0045】精密アライメントマーク103L,103
Rは後述するチャック上の画像記録面に露光転写されA
GA(advanced gloval alignment)を行なうマークで
もあり、ウエハ上に露光転写され、次の工程でウエハの
AGAに使用されるマークでもある。
Rは後述するチャック上の画像記録面に露光転写されA
GA(advanced gloval alignment)を行なうマークで
もあり、ウエハ上に露光転写され、次の工程でウエハの
AGAに使用されるマークでもある。
【0046】図3は本発明に係るウエハチャック21と
ウエハ2とを示す要部平面図である。ウエハチャック2
1には、その4角に略等間隔となるように画像記録面1
13,114,115,116が配置されている。画像
記録面113,114,115,116の各表面はZ方
向に関してウエハチャック21に保持されているウエハ
2の表面とほぼ同一平面になるように設定している。
ウエハ2とを示す要部平面図である。ウエハチャック2
1には、その4角に略等間隔となるように画像記録面1
13,114,115,116が配置されている。画像
記録面113,114,115,116の各表面はZ方
向に関してウエハチャック21に保持されているウエハ
2の表面とほぼ同一平面になるように設定している。
【0047】図4(A),(B)は本実施例のレチクル
1における精密アライメントマーク103L(103
R)の詳細説明図である。図4(A)は平面概略図、図
4(B)は断面概略図である。マーク103Lは遮光部
111(例えばクロム膜部)の中に露光光が透過する透
過部110(本実施例ではX方向とY方向に各3箇所)
を形成した格子パターンより成る。
1における精密アライメントマーク103L(103
R)の詳細説明図である。図4(A)は平面概略図、図
4(B)は断面概略図である。マーク103Lは遮光部
111(例えばクロム膜部)の中に露光光が透過する透
過部110(本実施例ではX方向とY方向に各3箇所)
を形成した格子パターンより成る。
【0048】透過部110には図4(B)に示すように
隣り合う透過部に通過光の位相を反転させる部材(位相
シフト膜)112を形成している。119はレチクルの
基板となるガラス(石英等)である。隣り合う透過部に
光の位相を反転させる部材(位相シフト膜)112を設
けることにより、ウエハチャック上の画像記録材料面に
高コントラストで高解像のマークを形成している。
隣り合う透過部に通過光の位相を反転させる部材(位相
シフト膜)112を形成している。119はレチクルの
基板となるガラス(石英等)である。隣り合う透過部に
光の位相を反転させる部材(位相シフト膜)112を設
けることにより、ウエハチャック上の画像記録材料面に
高コントラストで高解像のマークを形成している。
【0049】次に本実施例においてレチクルとウエハと
の位置合わせの動作手順について図5のフローチャート
を参照して説明する。動作が開始される(ステップ15
0)と図1に示すようにレチクル1がレチクル保持台1
1にセットされる(ステップ151)。その後、レチク
ル光学系6と制御回路9によりレチクルセットマーク1
2とレチクルアライメントマーク105L,105Rの
相対位置が計測され、レチクルステージ(不図示)によ
りレチクルセットマーク12に対してレチクルアライメ
ントマーク105L,105Rが位置合わせされる(ス
テップ151)。
の位置合わせの動作手順について図5のフローチャート
を参照して説明する。動作が開始される(ステップ15
0)と図1に示すようにレチクル1がレチクル保持台1
1にセットされる(ステップ151)。その後、レチク
ル光学系6と制御回路9によりレチクルセットマーク1
2とレチクルアライメントマーク105L,105Rの
相対位置が計測され、レチクルステージ(不図示)によ
りレチクルセットマーク12に対してレチクルアライメ
ントマーク105L,105Rが位置合わせされる(ス
テップ151)。
【0050】これにより投影レンズ4に対してレチクル
1が所定位置となるようにしている。例えばレチクル1
の中心が投影レンズ4の光軸上に位置するようにしてい
る。レチクルアライメント終了後、ウエハ2がウエハチ
ャック21に搬入される(ステップ152)。
1が所定位置となるようにしている。例えばレチクル1
の中心が投影レンズ4の光軸上に位置するようにしてい
る。レチクルアライメント終了後、ウエハ2がウエハチ
ャック21に搬入される(ステップ152)。
【0051】次にエキシマレーザ光31を発生させ、照
明光学系3を介してレチクル1上のパターン及び精密ア
ライメントマーク103L,103Rをウエハチャック
21の画像記録面113,114,115,116に露
光転写する。レチクル1の精密アライメントマーク10
3L,103Rには通過光束の位相をシフトさせる部材
が図4のように形成されている。画像記録面113,1
14,115,116に露光転写された精密アライメン
トマーク103L,103Rに対してオフアクシス顕微
鏡7を通してAGAを行なう(ステップ155)。これ
により所謂ベースラインを求める。
明光学系3を介してレチクル1上のパターン及び精密ア
ライメントマーク103L,103Rをウエハチャック
21の画像記録面113,114,115,116に露
光転写する。レチクル1の精密アライメントマーク10
3L,103Rには通過光束の位相をシフトさせる部材
が図4のように形成されている。画像記録面113,1
14,115,116に露光転写された精密アライメン
トマーク103L,103Rに対してオフアクシス顕微
鏡7を通してAGAを行なう(ステップ155)。これ
により所謂ベースラインを求める。
【0052】次いでステップ156では図3に示すウエ
ハ上のショットナンバー7,12,18,43,47,
51,76,82,87の各ショットの精密アライメン
トマークに対しAGAを実行する。
ハ上のショットナンバー7,12,18,43,47,
51,76,82,87の各ショットの精密アライメン
トマークに対しAGAを実行する。
【0053】ステップ157においてはステップ15
5,156でAGAで得られたアライメント検出データ
及びステージ位置データからウエハ露光時の配列座標を
決定する。
5,156でAGAで得られたアライメント検出データ
及びステージ位置データからウエハ露光時の配列座標を
決定する。
【0054】ステッップ155で得られたデータからは
ベースライン長及びステージの倍率成分と直交度成分及
び投影レンズの倍率成分等を算出している。
ベースライン長及びステージの倍率成分と直交度成分及
び投影レンズの倍率成分等を算出している。
【0055】ステップ156で得られたデータからはウ
エハ内のショット配列のX軸、Y軸成分とX方向、Y方
向の各々の倍率成分及びチップローテーション量を算出
している。以上の結果から露光時の配列座標を決定す
る。
エハ内のショット配列のX軸、Y軸成分とX方向、Y方
向の各々の倍率成分及びチップローテーション量を算出
している。以上の結果から露光時の配列座標を決定す
る。
【0056】ステップ158ではステップ157で算出
した配列座標に従いウエハのステップアンド露光を行な
う。ステップアンド露光されたウエハはウエハチャック
21から搬出される(ステップ159)。
した配列座標に従いウエハのステップアンド露光を行な
う。ステップアンド露光されたウエハはウエハチャック
21から搬出される(ステップ159)。
【0057】次に画像記録面に次の精密アライメントマ
ークを露光転写する領域があるか、どうか判断し無けれ
ば画像記録面の像を消去手段80の下に持って行き、消
去する(ステップ160,161)。
ークを露光転写する領域があるか、どうか判断し無けれ
ば画像記録面の像を消去手段80の下に持って行き、消
去する(ステップ160,161)。
【0058】次のウエハが待機しているか判断し、待機
しているのであればウエハチャック21に搬入し、ステ
ップ153から再度行なう。無ければ終了となる。(ス
テップ162,163)。
しているのであればウエハチャック21に搬入し、ステ
ップ153から再度行なう。無ければ終了となる。(ス
テップ162,163)。
【0059】ここで本実施例ではステップ154,15
5を各ウエハ毎に行なっているが、ベースライン長、ス
テージの倍率成分、直交度成分、投影レンズの倍率成分
等が安定しているのであれば各ウエハ毎に行なう必要は
ない。
5を各ウエハ毎に行なっているが、ベースライン長、ス
テージの倍率成分、直交度成分、投影レンズの倍率成分
等が安定しているのであれば各ウエハ毎に行なう必要は
ない。
【0060】本実施例では、エキシマステッパーのオフ
アクシスアライメントシステムについて述べているが、
画像記録面やダミーウエハ面の感光層に露光転写する光
はアライメントマークを露光転写できる光ならエキシマ
以外のg線でもi線でも良い。
アクシスアライメントシステムについて述べているが、
画像記録面やダミーウエハ面の感光層に露光転写する光
はアライメントマークを露光転写できる光ならエキシマ
以外のg線でもi線でも良い。
【0061】またアライメントシステムとしてオフアク
シスシステムで述べているが画像記録面やダミーウエハ
面の感光層に露光転写されたマークを検出できる方式な
らばTTL ON AXIS、あるいはTTL NON
AXISの方式でも良い。
シスシステムで述べているが画像記録面やダミーウエハ
面の感光層に露光転写されたマークを検出できる方式な
らばTTL ON AXIS、あるいはTTL NON
AXISの方式でも良い。
【0062】
【発明の効果】本発明によればマスクとウエハとの位置
合わせを行なうアライメントマークを位相シフト法によ
り形成することにより、高コントラストで高解像力のア
ライメントマークが容易に得られ、高精度のアライメン
トを行なうことのできる投影露光装置を達成することが
できる。
合わせを行なうアライメントマークを位相シフト法によ
り形成することにより、高コントラストで高解像力のア
ライメントマークが容易に得られ、高精度のアライメン
トを行なうことのできる投影露光装置を達成することが
できる。
【図1】 本発明の実施例1の要部概略図
【図2】 図1のマスク面上のアライメントマークの説
明図
明図
【図3】 図1のウエハ及びウエハチャック面の説明図
【図4】 図1のマスク面上のアライメントマークの説
明図
明図
【図5】 本発明の実施例1のアライメントにおけるフ
ローチャート図
ローチャート図
【図6】 投影レンズの色収差に関する説明図
1 マスク
2 ウエハ
3 照明光学系
4 投影レンズ
5 ステージ
6 レチクル光学系
7 オフアクシス顕微鏡
9 制御回路
21 ウエハチャック
22 支持チャック
23 パターン記録材料
24 硝子板
80 消去手段
104 粗アライメントマーク
105L,105R レチクルアライメントマーク
Claims (13)
- 【請求項1】 原板上のパターンを投影光学系を介して
可動のステージ手段面上に載置した被露光基板上の感光
層に投影露光する投影露光装置において、該原板上の所
定位置に通過光束の位相を反転させる領域を一部に設け
た特定マークを設け、照明手段により照明された該特定
マークを該投影光学系を介して該被露光基板を載置する
載置台上の所定位置に設けた感光層に潜像として又は該
被露光基板上の一部に特定マーク像として形成し、該潜
像又は特定マーク像を検出手段で検出し、該検出手段か
らの検出結果に基づいて制御手段により該ステージ手段
の移動を制御するようにしたことを特徴とする投影露光
装置。 - 【請求項2】 前記投影露光装置は前記被露光基板を載
置する載置台上の所定位置に設けた感光層に形成した潜
像を消去する消去手段を有していることを特徴とする請
求項1の投影露光装置。 - 【請求項3】 原板上のパターンを投影光学系を介して
可動のステージ手段面上に載置した被露光基板面上の感
光層に投影露光する投影露光装置において、該原板上の
所定位置に通過光束の位相を反転させる領域を一部に有
した特定マークを設け、該特定マークを利用することに
より、該原板と該被露光基板との相対的位置合わせを該
投影光学系を介して行ったことを特徴とする投影露光装
置。 - 【請求項4】 マスクの回路パターンに対してウエハの
パターン領域を位置合わせする際、投影光学系により該
マスクの位置合わせマークの像を該ウエハ上に投影して
転写し、該ウエハ上に転写せしめられた該位置合わせマ
ーク像を現像せずに検出する段階を有し、該投影光学系
により該マスクの回路パターンの像を該ウエハ上のパタ
ーン領域に投影して転写した後、該ウエハを化学的に処
理することにより、該ウエハから半導体デバイスを製造
する方法において、前記マスクの位置合わせマークを遮
光部と透光部を交互に並べた格子パターンにより形成
し、該格子パターンに遮光部を挟んで隣り合う透光部を
通過する光に位相差を付与する位相部材を形成し、該位
相部材が形成された格子パターンの像を投影することを
特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項5】 前記位相部材が前記隣り合う透光部を通
過する光にほぼ180度の位相差を付与することを特徴
とする請求項4の半導体デバイス製造方法。 - 【請求項6】 マスクの回路パターンに対してウエハの
パターン領域を位置合わせする際、投影光学系により該
マスクの位置合わせマークの像を記録部材上に投影して
転写し、該記録部材に記録せしめられた該位置合わせマ
ーク像を検出する段階を有し、該投影光学系により該マ
スクの回路パターンの像を該ウエハ上のパターン領域に
投影して転写した後、該ウエハを化学的に処理すること
により、該ウエハから半導体デバイスを製造する方法に
おいて、前記マスクの位置合わせマークを遮光部と透光
部を交互に並べた格子パターンにより形成し、該格子パ
ターンに遮光部を挟んで隣り合う透光部を通過する光に
位相差を付与する位相部材を形成し、該位相部材が形成
された格子パターンの像を投影することを特徴とする半
導体デバイスの製造方法。 - 【請求項7】 前記位相部材が前記隣り合う透光部を通
過する光にほぼ180度の位相差を付与することを特徴
とする請求項6の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項8】 前記記録部材が、基板と該基板上に形成
した光磁気記録材料とを備えることを特徴とする請求項
6の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項9】 前記記録部材が、基板と該基板上に形成
したフォトクロミック材料とを備えることを特徴とする
請求項6の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項10】 前記基板がダミーウエハより成ること
を特徴とする請求項6の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項11】 前記ダミーウエハが光磁気記録材料を
備えることを特徴とする請求項10の半導体デバイスの
製造方法。 - 【請求項12】 前記ダミーウエハがフォトクロミック
材料とを備えることを特徴とする請求項10の半導体デ
バイスの製造方法。 - 【請求項13】 前記ダミーウエハがレジスト材料とを
備えることを特徴とする請求項10の半導体デバイスの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193525A JPH0513304A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 投影露光装置及び半導体デバイス製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193525A JPH0513304A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 投影露光装置及び半導体デバイス製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513304A true JPH0513304A (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=16309526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3193525A Pending JPH0513304A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 投影露光装置及び半導体デバイス製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0513304A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980081185A (ko) * | 1997-04-09 | 1998-11-25 | 도링에드워드에이 | 포토리소그래피용 다중 검출기 정렬 시스템 |
| JP2006339644A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Asml Netherlands Bv | インプリント・リソグラフィ |
| CN102087470A (zh) * | 2011-01-04 | 2011-06-08 | 黑龙江八达通用微电子有限公司 | 一种光刻版及其实现方法 |
-
1991
- 1991-07-08 JP JP3193525A patent/JPH0513304A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980081185A (ko) * | 1997-04-09 | 1998-11-25 | 도링에드워드에이 | 포토리소그래피용 다중 검출기 정렬 시스템 |
| JP2006339644A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Asml Netherlands Bv | インプリント・リソグラフィ |
| CN102087470A (zh) * | 2011-01-04 | 2011-06-08 | 黑龙江八达通用微电子有限公司 | 一种光刻版及其实现方法 |
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