JPH0547631A - 半導体露光方法およびその装置 - Google Patents
半導体露光方法およびその装置Info
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- JPH0547631A JPH0547631A JP3199087A JP19908791A JPH0547631A JP H0547631 A JPH0547631 A JP H0547631A JP 3199087 A JP3199087 A JP 3199087A JP 19908791 A JP19908791 A JP 19908791A JP H0547631 A JPH0547631 A JP H0547631A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、Ｘ線縮小露光法に対応可能な
高精度かつ安価なマスクとウェハの相対位置合わせ方法
を提供するものである。 【構成】裏面アライメント法によってウェハ裏面のウェ
ハマークを従来の安価な可視光を用いた光学式裏面マー
ク検出器で検出する一方、反射縮小光学系を介して形成
されるマスク上の基準マークのＸ線像とステージ上に設
けられたマスク校正マークとの重なり具合をＸ線マーク
検出器で位置検出し、両検出器間の光軸ずれ量をあらか
じめ校正しておき、その校正値に基づいて露光すべき位
置を補正する。 【効果】本発明によれば、従来の可視光を用いたマスク
とウェハの相対あわせ法にくらべ、簡略安価な装置構成
にもかかわらず極めて高い精度でマスクとウェハの位置
合わせが可能となる。
高精度かつ安価なマスクとウェハの相対位置合わせ方法
を提供するものである。 【構成】裏面アライメント法によってウェハ裏面のウェ
ハマークを従来の安価な可視光を用いた光学式裏面マー
ク検出器で検出する一方、反射縮小光学系を介して形成
されるマスク上の基準マークのＸ線像とステージ上に設
けられたマスク校正マークとの重なり具合をＸ線マーク
検出器で位置検出し、両検出器間の光軸ずれ量をあらか
じめ校正しておき、その校正値に基づいて露光すべき位
置を補正する。 【効果】本発明によれば、従来の可視光を用いたマスク
とウェハの相対あわせ法にくらべ、簡略安価な装置構成
にもかかわらず極めて高い精度でマスクとウェハの位置
合わせが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路を製造す
る際の露光工程で用いられるＸ線縮小露光技術における
マスクとウェハの相対的位置合わせ方法およびその装置
に関する。
る際の露光工程で用いられるＸ線縮小露光技術における
マスクとウェハの相対的位置合わせ方法およびその装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体製造工程では、マスクやレ
チクルの回路パターンをウェハ上に焼き付けるために紫
外光を用いたステッパ等の露光装置が用いられている。
近年、半導体回路の高集積化に伴い回路の最小パターン
幅は０.２μｍ より小さな値が要求されてきており、上
記紫外光を用いたステッパではレンズ系の制約のために
解像不可能な状況となってきている。
チクルの回路パターンをウェハ上に焼き付けるために紫
外光を用いたステッパ等の露光装置が用いられている。
近年、半導体回路の高集積化に伴い回路の最小パターン
幅は０.２μｍ より小さな値が要求されてきており、上
記紫外光を用いたステッパではレンズ系の制約のために
解像不可能な状況となってきている。
【０００３】このため、紫外光より波長の短いＸ線を露
光光源とするＸ線露光法が提案されている。古くから研
究が進められてきた等倍マスクを用いるＸ線プロキシミ
ティ露光法は、極めて薄いメンブレン状のマスクを用い
て影絵のようにしてウェハ上にマスクパターンを投影す
る露光法であるが、欠陥および寸法ひずみのないメンブ
レンマスクの製造が困難であり、まだ実用化にはいたっ
ていない。
光光源とするＸ線露光法が提案されている。古くから研
究が進められてきた等倍マスクを用いるＸ線プロキシミ
ティ露光法は、極めて薄いメンブレン状のマスクを用い
て影絵のようにしてウェハ上にマスクパターンを投影す
る露光法であるが、欠陥および寸法ひずみのないメンブ
レンマスクの製造が困難であり、まだ実用化にはいたっ
ていない。
【０００４】これに対して最近、拡大マスクが使用可能
なＸ線縮小露光法として、図１に示すような反射光学系
を用いた露光法が提案されている（例えば、特開昭63−
311315号など）。すなわち、シンクロトロン放射リング
などから出射される波長１３０Å程度の軟Ｘ線を拡大反
射マスク１に照射し、拡大反射マスク１上の反射パター
ン部から反射された軟Ｘ線を３面の非球面反射鏡２，
３，４からなる縮小光学系および折り曲げ鏡５を介して
ウェハ６上に結像させる。この場合、上記反射縮小光学
系において収差なく結像できるフィールドは、図２に示
すように半径ｒ＝１２mm，幅ｄ＝１mm程度のリング状で
あるので、半導体露光工程で必要とされる直径１５０mm
程度のウェハ全面には一度に露光できない。そのため、
図３に示すようにウェハ６をＸＹステージ７上に載せ、
拡大反射マスク１とＸＹステージ７の速度比をマスクの
拡大率の比、例えば５：１に正確に保って拡大反射マス
ク１とＸＹステージ７を同時に機械的に走査して１フィ
ールド分を露光する。１フィールド分の露光後、従来の
ステッパと同様にＸＹステージ７を２次元的に移動さ
せ、再度１フィールド分を露光する。このような走査露
光とステージ移動を繰返しながらウェハ全面の露光を行
なう。なお、図３中の集光鏡８はＸ線源から放射される
軟Ｘ線を有効に集めて反射マスク１を照明するためのも
のである。また、波長１３０Å程度の軟Ｘ線は大気があ
ると吸収されてしまうため、上記光学系部分は真空容器
９の中に設置される。
なＸ線縮小露光法として、図１に示すような反射光学系
を用いた露光法が提案されている（例えば、特開昭63−
311315号など）。すなわち、シンクロトロン放射リング
などから出射される波長１３０Å程度の軟Ｘ線を拡大反
射マスク１に照射し、拡大反射マスク１上の反射パター
ン部から反射された軟Ｘ線を３面の非球面反射鏡２，
３，４からなる縮小光学系および折り曲げ鏡５を介して
ウェハ６上に結像させる。この場合、上記反射縮小光学
系において収差なく結像できるフィールドは、図２に示
すように半径ｒ＝１２mm，幅ｄ＝１mm程度のリング状で
あるので、半導体露光工程で必要とされる直径１５０mm
程度のウェハ全面には一度に露光できない。そのため、
図３に示すようにウェハ６をＸＹステージ７上に載せ、
拡大反射マスク１とＸＹステージ７の速度比をマスクの
拡大率の比、例えば５：１に正確に保って拡大反射マス
ク１とＸＹステージ７を同時に機械的に走査して１フィ
ールド分を露光する。１フィールド分の露光後、従来の
ステッパと同様にＸＹステージ７を２次元的に移動さ
せ、再度１フィールド分を露光する。このような走査露
光とステージ移動を繰返しながらウェハ全面の露光を行
なう。なお、図３中の集光鏡８はＸ線源から放射される
軟Ｘ線を有効に集めて反射マスク１を照明するためのも
のである。また、波長１３０Å程度の軟Ｘ線は大気があ
ると吸収されてしまうため、上記光学系部分は真空容器
９の中に設置される。
【０００５】さて、半導体製造工程では、前回の焼き付
け工程で形成された回路パターンの上にこれから焼き付
けようとする回路パターンを正確に重ね合わせるための
いわゆるマスクとウェハのアライメント作業が必要であ
る。上記Ｘ線縮小露光法のアライメント方法については
特開昭63−312638号に開示されている。この例では、可
視光を照明光として、マスク上のアライメントマークと
ウェハ上のアライメントマークを前記反射縮小光学系を
介して同時に観察しながらアライメントする、従来のス
テッパと同様の技術が示されている。しかしながら、前
記反射縮小光学系はステッパのレンズ光学系とは異な
り、反射鏡による光線の「ケラレ」の制約から開口数
（ＮＡ）はせいぜい０.１ 程度の値が上限となるため、
可視光に対しては十分な解像力は得られず、高いアライ
メント精度は期待できない欠点を有している。この場
合、アライメントの照明光を露光光と同様な軟Ｘ線とす
れば高い解像力が得られるので良好なアライメント精度
が期待できるが、露光時のウェハ上にはレジストが塗布
されており、上記アライメントのための軟Ｘ線照明光は
レジスト層でほとんど吸収されてしまうため、ウェハ表
面のアライメントマークには到達せず、アライメント作
業に必要な強度レベルのＸ線反射信号は得られない。
け工程で形成された回路パターンの上にこれから焼き付
けようとする回路パターンを正確に重ね合わせるための
いわゆるマスクとウェハのアライメント作業が必要であ
る。上記Ｘ線縮小露光法のアライメント方法については
特開昭63−312638号に開示されている。この例では、可
視光を照明光として、マスク上のアライメントマークと
ウェハ上のアライメントマークを前記反射縮小光学系を
介して同時に観察しながらアライメントする、従来のス
テッパと同様の技術が示されている。しかしながら、前
記反射縮小光学系はステッパのレンズ光学系とは異な
り、反射鏡による光線の「ケラレ」の制約から開口数
（ＮＡ）はせいぜい０.１ 程度の値が上限となるため、
可視光に対しては十分な解像力は得られず、高いアライ
メント精度は期待できない欠点を有している。この場
合、アライメントの照明光を露光光と同様な軟Ｘ線とす
れば高い解像力が得られるので良好なアライメント精度
が期待できるが、露光時のウェハ上にはレジストが塗布
されており、上記アライメントのための軟Ｘ線照明光は
レジスト層でほとんど吸収されてしまうため、ウェハ表
面のアライメントマークには到達せず、アライメント作
業に必要な強度レベルのＸ線反射信号は得られない。
【０００６】一方、上記レジスト層による軟Ｘ線照明光
の制約を受けないアライメント法として、ウェハ裏面に
設けたアライメントマークを検出する方法が特開昭62−
115164号に開示されている。すなわち、図４に示すよう
に、ウェハ裏面にウェハマーク１０を設けておき、ウェ
ハ下面に設置された裏面マーク検出器１１でこれを検出
する。この場合、マスク上の基準マーク１２を露光光学
系１３を介してウェハ表面と同一面上に結像させ、この
マスクマーク像も上記裏面マーク検出器１１で検出する
ことにより、露光光学系１３を介したマスクとウェハの
相対位置合わせを行なうことができる。しかしながらこ
の裏面アライメント法を前記Ｘ線縮小露光法に適用しよ
うとした場合、裏面マーク検出器１１が通常の可視光を
用いた光学検出式では、露光光学系を介して形成される
マスク上の基準マークのＸ線像は検出できない。裏面マ
ーク検出器をＸ線検出方式とすれば上記問題は解決でき
るが、検出器が極めて複雑かつ高価なものとなってしま
うことは明らかである。
の制約を受けないアライメント法として、ウェハ裏面に
設けたアライメントマークを検出する方法が特開昭62−
115164号に開示されている。すなわち、図４に示すよう
に、ウェハ裏面にウェハマーク１０を設けておき、ウェ
ハ下面に設置された裏面マーク検出器１１でこれを検出
する。この場合、マスク上の基準マーク１２を露光光学
系１３を介してウェハ表面と同一面上に結像させ、この
マスクマーク像も上記裏面マーク検出器１１で検出する
ことにより、露光光学系１３を介したマスクとウェハの
相対位置合わせを行なうことができる。しかしながらこ
の裏面アライメント法を前記Ｘ線縮小露光法に適用しよ
うとした場合、裏面マーク検出器１１が通常の可視光を
用いた光学検出式では、露光光学系を介して形成される
マスク上の基準マークのＸ線像は検出できない。裏面マ
ーク検出器をＸ線検出方式とすれば上記問題は解決でき
るが、検出器が極めて複雑かつ高価なものとなってしま
うことは明らかである。
【０００７】上記のように、従来のＸ線縮小露光装置に
おけるアライメント法はあまり高い精度が期待できない
か、または極めて高価な装置を必要とするものであっ
た。
おけるアライメント法はあまり高い精度が期待できない
か、または極めて高価な装置を必要とするものであっ
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｘ線
縮小露光法に対応可能な、高精度かつ安価なマスクとウ
ェハの相対位置合わせ方法を提供するものである。
縮小露光法に対応可能な、高精度かつ安価なマスクとウ
ェハの相対位置合わせ方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、裏面アライ
メント法によってウェハ裏面のウェハマークを従来の安
価な可視光を用いた光学式裏面マーク検出器で検出する
一方、露光光学系を介して形成されるマスク上の基準マ
ークのＸ線像を専用のＸ線マーク検出器で位置検出し、
両検出器間の光軸ずれ量をあらかじめ校正しておく方法
により達成できる。
メント法によってウェハ裏面のウェハマークを従来の安
価な可視光を用いた光学式裏面マーク検出器で検出する
一方、露光光学系を介して形成されるマスク上の基準マ
ークのＸ線像を専用のＸ線マーク検出器で位置検出し、
両検出器間の光軸ずれ量をあらかじめ校正しておく方法
により達成できる。
【００１０】
【作用】ウェハを積載するＸＹステージ上にマスク基準
マーク検出用Ｘ線検出器を設ける一方、該ＸＹステージ
上に校正用の基準裏面マークを設け、マスク基準マーク
位置が検出されたＸＹステージ位置と該基準裏面マーク
位置が検出されたＸＹステージ位置の差から露光光学系
に対する裏面マーク検出器の相対的位置関係を知り、そ
の結果をもとに、以後、裏面マーク検出器で検出した裏
面ウェハマーク位置から所望の露光位置にウェハを移動
すべき距離を計算、実際に位置決めしながら露光する。
マーク検出用Ｘ線検出器を設ける一方、該ＸＹステージ
上に校正用の基準裏面マークを設け、マスク基準マーク
位置が検出されたＸＹステージ位置と該基準裏面マーク
位置が検出されたＸＹステージ位置の差から露光光学系
に対する裏面マーク検出器の相対的位置関係を知り、そ
の結果をもとに、以後、裏面マーク検出器で検出した裏
面ウェハマーク位置から所望の露光位置にウェハを移動
すべき距離を計算、実際に位置決めしながら露光する。
【００１１】
【実施例】以下、図５を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。拡大反射マスク１の端部にはマスクアライメ
ント用マーク２１が設けられており、このマークが装置
本体に固定されているマスクアライメント検出器２２の
中心軸に一致するようにマスク位置を調整して装置本体
に装着する。さらにマスク１の端部には幅５μｍ，長さ
１５０μｍの矩形をしたマスク基準マーク２３が設けら
れている。これらのマークおよび他の回路パターン部は
反射多層膜でできており、シンクロトロン放射光源から
照射された軟Ｘ線２４を反射する。マスク基準マーク２
３で反射された軟Ｘ線は３面の非球面反射鏡２，３，４
からなる反射型縮小投影光学系で１／５に縮小され、折
り曲げ鏡５を介して半導体型Ｘ線受光素子２５の上に結
像される。この受光素子２５の表面は幅１μｍ，長さ２
０μｍのスリット開口部２６をもつ遮光膜２７でおおわ
れており、上記マスク基準マーク２３の投影像がスリッ
ト開口部２６と正確に一致した場合に最高レベルの受光
信号を発生する。この受光素子２５はウェハ６を移動す
るためのＸＹステージ７の端部上面に固定されており、
ＸＹステージ７を動かして上記のように受光信号レベル
がピークとなる位置を探す。ＸＹステージの座標は常時
レーザ干渉計２８で検出されており、受光信号レベルが
ピークとなるステージ位置が見つかるとその座標は制御
回路（図示せず）に記憶される。
説明する。拡大反射マスク１の端部にはマスクアライメ
ント用マーク２１が設けられており、このマークが装置
本体に固定されているマスクアライメント検出器２２の
中心軸に一致するようにマスク位置を調整して装置本体
に装着する。さらにマスク１の端部には幅５μｍ，長さ
１５０μｍの矩形をしたマスク基準マーク２３が設けら
れている。これらのマークおよび他の回路パターン部は
反射多層膜でできており、シンクロトロン放射光源から
照射された軟Ｘ線２４を反射する。マスク基準マーク２
３で反射された軟Ｘ線は３面の非球面反射鏡２，３，４
からなる反射型縮小投影光学系で１／５に縮小され、折
り曲げ鏡５を介して半導体型Ｘ線受光素子２５の上に結
像される。この受光素子２５の表面は幅１μｍ，長さ２
０μｍのスリット開口部２６をもつ遮光膜２７でおおわ
れており、上記マスク基準マーク２３の投影像がスリッ
ト開口部２６と正確に一致した場合に最高レベルの受光
信号を発生する。この受光素子２５はウェハ６を移動す
るためのＸＹステージ７の端部上面に固定されており、
ＸＹステージ７を動かして上記のように受光信号レベル
がピークとなる位置を探す。ＸＹステージの座標は常時
レーザ干渉計２８で検出されており、受光信号レベルが
ピークとなるステージ位置が見つかるとその座標は制御
回路（図示せず）に記憶される。
【００１２】ＸＹステージ７の上にはウェハ６が吸着さ
れている。ウェハ６の裏面には裏面アライメント用のウ
ェハマーク１０が設けられており、このマークをＸＹス
テージ下部に設けた裏面マーク検出器１１が検出できる
ようにＸＹテーブル７のウェハ積載中央部は穴２９があ
いている。また前記受光素子２５直下のテーブル部分に
も穴が設けられている。図６に示すように受光素子２５
の下面、前記スリット開口２６の直下にもウェハ下面の
裏面アライメント用ウェハマーク１０と同一形状のマー
ク３０が形成されており、上記裏面マーク検出器１１で
その位置を検出できる。ここで受光素子２５の厚みｈは
ウェハの板厚と同一かつ同一平面内に取り付けられてい
るので、裏面マーク検出器１１は同一焦点面でマーク３
０とウェハマーク１０の検出を行なうことができる。ま
た、同様にマスク基準マーク２３が受光素子２５の上面
に結像する焦点位置でマスク上の回路パターンをウェハ
上に露光することができる。
れている。ウェハ６の裏面には裏面アライメント用のウ
ェハマーク１０が設けられており、このマークをＸＹス
テージ下部に設けた裏面マーク検出器１１が検出できる
ようにＸＹテーブル７のウェハ積載中央部は穴２９があ
いている。また前記受光素子２５直下のテーブル部分に
も穴が設けられている。図６に示すように受光素子２５
の下面、前記スリット開口２６の直下にもウェハ下面の
裏面アライメント用ウェハマーク１０と同一形状のマー
ク３０が形成されており、上記裏面マーク検出器１１で
その位置を検出できる。ここで受光素子２５の厚みｈは
ウェハの板厚と同一かつ同一平面内に取り付けられてい
るので、裏面マーク検出器１１は同一焦点面でマーク３
０とウェハマーク１０の検出を行なうことができる。ま
た、同様にマスク基準マーク２３が受光素子２５の上面
に結像する焦点位置でマスク上の回路パターンをウェハ
上に露光することができる。
【００１３】さて、上記の装置校正において、マスクを
含めた露光光学系の光軸と裏面マーク検出器の光軸を校
正する手順について以下説明する。
含めた露光光学系の光軸と裏面マーク検出器の光軸を校
正する手順について以下説明する。
【００１４】まず、マスク基準マーク２３の結像位置近
傍に受光素子２５上のスリット開口部２６が位置付けら
れるようにＸＹステージ７を動作させた後、ＸＹステー
ジ７を微小に振動走査させて上記マスク基準マーク像の
中心位置とスリット開口２６の中心が一致して受光信号
がピークとなる位置を探す。さらにそのときのＸＹステ
ージ座標（Ｍｘ，Ｍｙ）を制御回路内に記憶して置く。
上記ステージ位置にある場合、裏面マーク検出器１１の
直上に受光素子２５下面のウェハ基準マーク３０が位置
付けられるように裏面マーク検出器１１が配置されてい
るが、温度変化等によりわずかにずれている場合もある
ので、再度ＸＹステージ７を微小に振動走査させてウェ
ハ基準マーク３０の中心位置がウェハ裏面マーク検出器
１１の中心軸に一致するステージ位置を探し、そのとき
のステージ座標（Ｗｘ，Ｗｙ）を前記同様に制御回路内
に記憶させる。前記マスク基準マーク位置の校正時のス
テージ座標（Ｍｘ，Ｍｙ）と裏面マーク位置校正時のス
テージ座標(Ｗｘ，Ｗｙ）は完全には一致しないので、
両座標のずれ量をウェハ裏面検出器１１の軸オフセット
値とする。
傍に受光素子２５上のスリット開口部２６が位置付けら
れるようにＸＹステージ７を動作させた後、ＸＹステー
ジ７を微小に振動走査させて上記マスク基準マーク像の
中心位置とスリット開口２６の中心が一致して受光信号
がピークとなる位置を探す。さらにそのときのＸＹステ
ージ座標（Ｍｘ，Ｍｙ）を制御回路内に記憶して置く。
上記ステージ位置にある場合、裏面マーク検出器１１の
直上に受光素子２５下面のウェハ基準マーク３０が位置
付けられるように裏面マーク検出器１１が配置されてい
るが、温度変化等によりわずかにずれている場合もある
ので、再度ＸＹステージ７を微小に振動走査させてウェ
ハ基準マーク３０の中心位置がウェハ裏面マーク検出器
１１の中心軸に一致するステージ位置を探し、そのとき
のステージ座標（Ｗｘ，Ｗｙ）を前記同様に制御回路内
に記憶させる。前記マスク基準マーク位置の校正時のス
テージ座標（Ｍｘ，Ｍｙ）と裏面マーク位置校正時のス
テージ座標(Ｗｘ，Ｗｙ）は完全には一致しないので、
両座標のずれ量をウェハ裏面検出器１１の軸オフセット
値とする。
【００１５】上記のようにして検出器１１のオフセット
値が求められたならば、以後はウェハ裏面のウェハマー
ク１０の位置を裏面マーク検出器１１で検出した後、そ
の位置をオフセット量だけ補正し、さらにマスクパター
ンの配列位置から定められる量だけＸＹステージ７を変
位させて露光することにより、マスク上の回路パターン
をウェハ上の所望位置に露光できることになる。例え
ば、オフセット値が０、かつ上記ステージ変位量を０と
した場合には、ウェハマーク１０の直上にマスク基準マ
ーク２３のパターンが露光されることになる。
値が求められたならば、以後はウェハ裏面のウェハマー
ク１０の位置を裏面マーク検出器１１で検出した後、そ
の位置をオフセット量だけ補正し、さらにマスクパター
ンの配列位置から定められる量だけＸＹステージ７を変
位させて露光することにより、マスク上の回路パターン
をウェハ上の所望位置に露光できることになる。例え
ば、オフセット値が０、かつ上記ステージ変位量を０と
した場合には、ウェハマーク１０の直上にマスク基準マ
ーク２３のパターンが露光されることになる。
【００１６】上記説明では１軸の合わせについてのみ述
べたが、従来のステッパと同様に実際は３軸、すなわち
Ｘ，Ｙ，θの合わせが必要であることは明白である。こ
のためには図７に示すように、３軸の裏面マーク検出器
１１−１，１１−２，１１−３を設け、これと対応する
ようにマスク基準マーク，スリット開口，半導体受光素
子、および半導体受光素子裏面のウェハ基準マークもそ
れぞれ３組設ければ良い。この場合、θ方向のオフセッ
トが生じている場合には、マスクを回転させて装置に装
着する、具体的にはマスクアライメント検出器２２の検
出軸を補正する必要があることは従来のステッパと同様
である。
べたが、従来のステッパと同様に実際は３軸、すなわち
Ｘ，Ｙ，θの合わせが必要であることは明白である。こ
のためには図７に示すように、３軸の裏面マーク検出器
１１−１，１１−２，１１−３を設け、これと対応する
ようにマスク基準マーク，スリット開口，半導体受光素
子、および半導体受光素子裏面のウェハ基準マークもそ
れぞれ３組設ければ良い。この場合、θ方向のオフセッ
トが生じている場合には、マスクを回転させて装置に装
着する、具体的にはマスクアライメント検出器２２の検
出軸を補正する必要があることは従来のステッパと同様
である。
【００１７】第２の実施例を図８を用いて説明する。こ
の例では半導体受光素子２５の代わりに単なるスリット
板３１をステージ上に設ける。この場合にもスリット板
３１の厚みはウェハと同一とし、また上表面には前記２
６と同様のスリット開口部３２をもつ遮光膜３３を設け
ておく。スリット板３１のスリット開口部３２直下には
穴３４があいており、第一の実施例の場合と同様に、マ
スク基準マーク２３のＸ線像がスリット開口部３２の中
心に位置された場合に最大光量のＸ線が開口部を通過し
てＸＹステージ７の静止ベース３５上に固定されたＸ線
受光器３６で受光される。また第一の実施例と同様に裏
面マーク検出器１１がＸＹステージ下部に設けられてい
て、スリット板３１の下面に設けられたウェハ基準マー
ク３０を検出するが、この実施例の場合にはＸ線受光器
３６と裏面マーク検出器１１が機械的に干渉するため、
ウェハ基準マーク３０はスリット開口部３２の直下から
は１ｃｍ程度離れて設けられている。
の例では半導体受光素子２５の代わりに単なるスリット
板３１をステージ上に設ける。この場合にもスリット板
３１の厚みはウェハと同一とし、また上表面には前記２
６と同様のスリット開口部３２をもつ遮光膜３３を設け
ておく。スリット板３１のスリット開口部３２直下には
穴３４があいており、第一の実施例の場合と同様に、マ
スク基準マーク２３のＸ線像がスリット開口部３２の中
心に位置された場合に最大光量のＸ線が開口部を通過し
てＸＹステージ７の静止ベース３５上に固定されたＸ線
受光器３６で受光される。また第一の実施例と同様に裏
面マーク検出器１１がＸＹステージ下部に設けられてい
て、スリット板３１の下面に設けられたウェハ基準マー
ク３０を検出するが、この実施例の場合にはＸ線受光器
３６と裏面マーク検出器１１が機械的に干渉するため、
ウェハ基準マーク３０はスリット開口部３２の直下から
は１ｃｍ程度離れて設けられている。
【００１８】この実施例の場合の校正法も第一の実施例
の場合とまったく同一であるが、厚さに制約を受けない
高感度のＸ線受光器を用いることができるため、高いア
ライメント精度が期待できる。またＸ線受光器３６はベ
ース上に固定されているため、電気雑音を拾いやすい信
号ケーブルがＸＹステージと一緒に動く必要がなくなる
利点がある。ただこの例の場合には、第一の実施例の場
合とは異なり、露光光学系のフィールド中央から１cm程
度離れた位置で裏面ウェハマークを検出することになる
ため、いわゆるアッベの誤差の影響をうけやすくなる。
このアッベの誤差の原因となる上記１cm程度のオフセッ
トを小さくするためには、スリット開口３２を通過した
Ｘ線を一度多層膜反射鏡などで折り曲げてからＸ線受光
器に導く方法なども考えられる。
の場合とまったく同一であるが、厚さに制約を受けない
高感度のＸ線受光器を用いることができるため、高いア
ライメント精度が期待できる。またＸ線受光器３６はベ
ース上に固定されているため、電気雑音を拾いやすい信
号ケーブルがＸＹステージと一緒に動く必要がなくなる
利点がある。ただこの例の場合には、第一の実施例の場
合とは異なり、露光光学系のフィールド中央から１cm程
度離れた位置で裏面ウェハマークを検出することになる
ため、いわゆるアッベの誤差の影響をうけやすくなる。
このアッベの誤差の原因となる上記１cm程度のオフセッ
トを小さくするためには、スリット開口３２を通過した
Ｘ線を一度多層膜反射鏡などで折り曲げてからＸ線受光
器に導く方法なども考えられる。
【００１９】上記２つの実施例ではステージ側にＸ線受
光器をおいてマスク側のマスク基準マークとステージ上
のマスク校正マークの相対位置関係を見たが、逆にステ
ージ上のスリット開口部（マスク校正マーク）からＸ線
を照射し、マスク側にＸ線受光器を置いてもよいことは
明らかである。
光器をおいてマスク側のマスク基準マークとステージ上
のマスク校正マークの相対位置関係を見たが、逆にステ
ージ上のスリット開口部（マスク校正マーク）からＸ線
を照射し、マスク側にＸ線受光器を置いてもよいことは
明らかである。
【００２０】また、ステージ上のマスク校正マークとし
て透過型のスリット開口の代わりに多層膜反射パターン
を設け、Ｘ線の反射光などを検知しても良い。
て透過型のスリット開口の代わりに多層膜反射パターン
を設け、Ｘ線の反射光などを検知しても良い。
【００２１】これまでの説明では、マスク基準マークや
マスク校正マークの形状を単一のパターンとして説明し
たが、これを回折格子状の複数のパターンやドット状パ
ターン、あるいはフレネルパターン等にしても良いこと
は明らかである。
マスク校正マークの形状を単一のパターンとして説明し
たが、これを回折格子状の複数のパターンやドット状パ
ターン、あるいはフレネルパターン等にしても良いこと
は明らかである。
【００２２】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、Ｘ線照明
光を用い、かつ露光光学系を介したマスク位置の校正が
できるので極めて高い精度が期待でき、またマスク校正
専用のＸ線受光器とすることができるので、簡略安価な
装置構成をすることが可能となる。
光を用い、かつ露光光学系を介したマスク位置の校正が
できるので極めて高い精度が期待でき、またマスク校正
専用のＸ線受光器とすることができるので、簡略安価な
装置構成をすることが可能となる。
【図１】Ｘ線縮小露光法の説明図である。
【図２】Ｘ線縮小露光法におけるフィールド形状を示す
図である。
図である。
【図３】Ｘ線縮小露光装置の構成例を示す図である。
【図４】裏面アライメント法を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図６】第一の実施例におけるＸ線受光部を示す図であ
る。
る。
【図７】ＸＹθ軸の検出構成例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示す図である。
１…拡大反射マスク、６…ウェハ、７…ＸＹステージ、
１０…ウェハマーク、１１…裏面マーク検出器、１２…
マスク基準マーク、２５…半導体Ｘ線受光素子、２６…
スリット開口、３０…ウェハ基準マーク、３６…Ｘ線受
光器。
１０…ウェハマーク、１１…裏面マーク検出器、１２…
マスク基準マーク、２５…半導体Ｘ線受光素子、２６…
スリット開口、３０…ウェハ基準マーク、３６…Ｘ線受
光器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬谷 英一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 片桐 創一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 持地 広造 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】マスク上の図形を投影光学系を用いて試料
上に投影露光する露光方法において、 マスクを該投影光学系の所定位置に位置付ける工程と、 ステージ上に該試料を積載して該投影光学系の像投影面
内を移動させると共に該ステージ位置を検出する工程
と、 上記投影光学系を介して、マスク上の基準マークと上記
移動ステージ上に設けられたマスク用校正マークとの光
学的相対位置関係が所定の位置関係にあることを検出す
ると共にその時のステージ位置を記憶するマスク位置校
正工程と、 上記ステージ上に設けられたウェハ基準マークと、ステ
ージ下面に設けられた裏面マーク検出器との相対位置関
係が所定の位置関係にあることを検出すると共にその時
のステージ位置を記憶するウェハ位置校正工程と、 上記マスク位置校正時と上記ウェハ位置校正時の両ステ
ージ位置の差に基づいて、 上記マスクと投影光学系とウェハ位置検出器の相互の空
間的位置関係を知る工程と、 ウェハ裏面に設けたウェハマークを上記裏面マーク検出
器で検出した後、上記空間的位置関係に基づいてステー
ジ移動量を補正することにより、所望のウェハ表面位置
に上記マスク上の図形を投影露光する工程、を含むこと
を特徴とする露光方法。 - 【請求項２】マスク上の図形を投影光学系を用いて試料
上に投影露光する露光装置において、 マスクを該投影光学系の所定位置に位置付ける手段と、 ステージ上に該試料を積載して該投影光学系の像投影面
内を移動させると共に該ステージ位置を検出する手段
と、 上記投影光学系を介して、マスク上の基準マークと上記
移動ステージ上に設けられたマスク用校正マークとの光
学的相対位置関係が所定の位置関係にあることを検出す
ると共にその時のステージ位置を記憶するマスク位置校
正手段と、 上記ステージ上に設けられたウェハ基準マークと、ステ
ージ下面に設けられた裏面マーク検出器との相対位置関
係が所定の位置関係にあることを検出すると共にその時
のステージ位置を記憶するウェハ位置校正手段と、 上記マスク位置校正時と上記ウェハ位置校正時の両ステ
ージ位置の差に基づいて、 上記マスクと投影光学系とウェハ位置検出器の相互の空
間的位置関係を知る手段と、 ウェハ裏面に設けたウェハマークを上記裏面マーク検出
器で検出した後、上記空間的位置関係に基づいてステー
ジ移動量を補正することにより、所望のウェハ表面位置
に上記マスク上の図形を投影露光する手段、を含むこと
を特徴とする露光装置。 - 【請求項３】上記露光に用いる光が、波長：３０Åから
１５０Åの間の軟Ｘ線であることを特徴とする第１項請
求の露光方法。 - 【請求項４】上記露光に用いる光が、波長：３０Åから
１５０Åの間の軟Ｘ線であると共に、上記マスク位置校
正工程に用いる検出光が上記露光光と同一の軟Ｘ線であ
ることを特徴とする第１項請求の露光方法。 - 【請求項５】上記マスク位置校正工程におけるマスク上
の基準マークとステージ上のマスク用校正マークの相対
的位置関係を検出する方法が、 マスク上の基準マークを投影光学系によってマスク用校
正マーク上に結像せしめ、該マスク基準マークと上記像
との重なり具合を該マスク用校正マーク下面に設けた受
光素子で検出される信号に基づくことを特徴とする請求
項３の露光方法。 - 【請求項６】上記受光素子がウェハと同一の厚みの半導
体センサであり、その上表面に開口状のマスク用校正マ
ークを形成するとともに、その下面にウェハ基準マーク
を形成し、これらをステージ上面に設けることを特徴と
する請求項４の露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3199087A JPH0547631A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 半導体露光方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3199087A JPH0547631A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 半導体露光方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547631A true JPH0547631A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16401890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3199087A Pending JPH0547631A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 半導体露光方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0547631A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7193231B2 (en) | 2002-08-29 | 2007-03-20 | Asml Netherlands B.V. | Alignment tool, a lithographic apparatus, an alignment method, a device manufacturing method and device manufactured thereby |
| JP2011510494A (ja) * | 2008-01-16 | 2011-03-31 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 測定手段を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置 |
| JP2015046331A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-12 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ステージ装置および荷電粒子線装置 |
| JP2017516138A (ja) * | 2014-05-13 | 2017-06-15 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | メトロロジーに用いられる基板及びパターニングデバイス、メトロロジー方法、及びデバイス製造方法 |
-
1991
- 1991-08-08 JP JP3199087A patent/JPH0547631A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7193231B2 (en) | 2002-08-29 | 2007-03-20 | Asml Netherlands B.V. | Alignment tool, a lithographic apparatus, an alignment method, a device manufacturing method and device manufactured thereby |
| JP2011510494A (ja) * | 2008-01-16 | 2011-03-31 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 測定手段を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置 |
| US9001304B2 (en) | 2008-01-16 | 2015-04-07 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projection exposure system for microlithography with a measurement device |
| US9696639B2 (en) | 2008-01-16 | 2017-07-04 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projection exposure system for microlithography with a measurement device |
| US10042271B2 (en) | 2008-01-16 | 2018-08-07 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Projection exposure system for microlithography with a measurement device |
| JP2015046331A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-12 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ステージ装置および荷電粒子線装置 |
| JP2017516138A (ja) * | 2014-05-13 | 2017-06-15 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | メトロロジーに用いられる基板及びパターニングデバイス、メトロロジー方法、及びデバイス製造方法 |
| US9915879B2 (en) | 2014-05-13 | 2018-03-13 | Asml Netherlands B.V. | Substrate and patterning device for use in metrology, metrology method and device manufacturing method |
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