JPH06112103A - 露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 露光装置間のレンズディストーションによる
ずれ量を低減させることによって重ね合せ精度を向上さ
せる。 【構成】 ウェハ２の周縁部の所定位置に各露光装置特
有のマークを形成するための周辺露光装置９と、この周
辺露光装置によって形成されたマークの形を画像認識す
るためのセンサ部１７と、センサ部１７で認識された画
像情報によって各露光装置を識別するための画像処理部
１０と、予め各露光装置のディストーションデータが入
力されているメモリ部１１ｂと、画像処理部１０によっ
て識別されたディストーションデータと、現在露光を行
なうとしている露光装置のディストーションデータとを
比較するための演算部１１ａと、この演算部１１ａによ
って得られた情報に基づいて、現在露光を行なおうとし
ている露光装置における投影レンズ５にかける圧力を制
御するための圧力制御手段１３が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＬＳＩ製造プロセス
における光リソグラフィ工程で使用する露光装置および
その露光装置を用いた露光方法に関し、特に、露光装置
間における重ね合せ精度を向上させることが可能となる
露光装置およびその露光装置を用いた露光方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体製造に用いられる露光
装置として、ステッパと呼ばれる装置が知られている。
このステッパは、ウェハを投影レンズ下でステップ移動
させながら、レチクル上に形成されているパターン像を
投影レンズで縮小して１枚のウェハ上の各ショット領域
に順次露光していくものである。このステッパには、ア
ライメント精度を向上させるため、従来から種々の工夫
がなされてきた。このアライメント精度を向上させる従
来の方法の一例が、特開昭６１−４４４２９号公報に開
示されている。以下、図５を用いて特開昭６１−４４４
２９号公報に開示されているアライメント法について説
明する。

【０００３】図５は、上記の特開昭６１−４４４２９号
公報に開示された従来のエンハンスメントグローバルア
ライメント（ＥＧＡ）法の露光シーケンスを概略的に示
すフロー図である。図５を参照して、まず、ウェハのオ
リエンテーションフラットを用いて、ウェハのプリアラ
イメントを行なう（ステップＳ１０）。その後、各ショ
ット領域に形成されたウェハグローバルアライメント
（ＷＧＡ）マークを用いて、ウェハの回転補正を行なう
（ステップＳ１１）。

【０００４】そして、ウェハステージをチップ配列の設
計値に基づいて移動させ、誤差検出用として設定された
複数のショット領域について、レーザステップアライメ
ント（ＬＳＡ）光学系によりその焼付パターンのＬＳＡ
アライメントマーク位置を検出する。それと同時に、レ
ーザ干渉計によってウェハステージの位置を検出する。
そして、これらの検出値によって、ウェハ上の焼付パタ
ーンとレチクルのパターン像との重ね合せ誤差を検出す
る（ステップＳ１２）。

【０００５】次に、各ショットにおける重ね合せ誤差と
上記のウェハステージの位置座標とから、実際の各ショ
ットの位置座標（焼付パターンの位置座標）からの偏差
を求める。そして、この偏差の平均値を補正値（誤差パ
ラメータ）として算出する（ステップＳ１３）。この誤
差パラメータと設計値とから、各々の回転、直交、ベー
スライン、スケーリング補正されたチップ配列マップを
作成する（ステップＳ１４）。

【０００６】そして、このチップ配列マップに従って、
ステップアンドリピート方式によりウェハステージの位
置決めをする（ステップＳ１５）。その後、各ショット
を露光する（ステップＳ１６）。以上のような場合の補
正値（誤差パラメータ）としては、上述のように、ベー
スライン補正、回転補正、直交度補正、スケーリング補
正の４つがある。この４つの補正値を用いて、より精度
よく重ね合されたパターンを得ることが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
アライメント法においては、アライメントマークのずれ
を検出する際に、レンズディストーションによるずれを
考慮していなかった。そのため、以下に説明するような
問題点があった。

【０００８】図４は、レンズディストーションによっ
て、露光されたパターンが理想格子からずれている様子
を示す模式図である。図４を参照して、実際に露光され
た露光パターン２１は、レンズディストーションによっ
て、図４に示されるように、理想格子２０から所定量だ
けずれている。この場合であれば、理想位置Ａに対し
て、露光された位置Ａ′は、ΔＸだけずれている。この
ような理想位置からのずれは、各露光装置に存在し得る
ものであるため、複数の露光装置を経て露光が行なわれ
た場合には、露光装置を経るにつれ露光像の理想位置か
らのずれ量は大きくなるといえる。それにより、露光装
置間における露光による重ね合せマージンが著しく縮小
されるといった問題点が生じていた。

【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、露光装置間のレンズディス
トーションなどのディストーションによる誤差を低減さ
せることによって、重ね合せ精度を向上させることを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に基づく露光装
置は、ウェハ周縁部の所定位置に各露光装置の特有のマ
ークを形成するための周辺露光装置と、この周辺露光装
置によって形成されたマークの形を画像認識するための
センサ部と、センサ部で認識された画像情報によって各
露光装置を識別するための画像処理部と、予め各露光装
置のディストーションデータが入力されているメモリ部
と、画像処理部によって識別された第１露光装置のディ
ストーションデータと、第２露光装置のディストーショ
ンデータとを比較するための比較手段と、比較手段によ
って得られた情報に基づいて第２露光装置の投影レンズ
にかける圧力を制御するための圧力制御手段とを備えて
いる。

【００１１】この発明に基づく露光方法によれば、ま
ず、第１の周辺露光装置によって、ウェハ上の所定位置
に第１露光装置特有の第１のマークを形成する。そし
て、センサ部によって、第１周辺露光装置によって形成
された第１のマークの形状を認識し、同時に第２周辺露
光装置によってウェハ上の所定位置に第２露光装置特有
の第２のマークを形成する。そして、画像処理部によっ
てセンサ部で認識された情報に基づいて各露光装置を識
別し、この画像処理部によって識別された第１露光装置
のディストーションデータをメモリ部から取出し、比較
手段によって、第２露光装置のディストーションデータ
と比較する。そして、この比較手段によって得られた情
報に基づいて、圧力制御手段によって第２露光装置の投
影レンズにかける圧力を制御する。

【００１２】

【作用】この発明に基づく露光装置および露光方法によ
れば、ウェハ周縁部の所定位置に各露光装置特有のマー
クを形成することが可能となる。それにより、そのマー
クを識別することによって、各露光装置を特定すること
ができる。露光装置のメモリ部には、予め各露光装置の
ディストーションデータが入力されているため、上記の
特定された露光装置によって生ずるディストーションデ
ータを適宜得ることが可能となる。それにより、第１露
光装置のディストーションデータと、現在露光を行なう
としている第２の露光装置のディストーションデータと
を比較することが可能となる。

【００１３】そして、比較手段によって、第１露光装置
のディストーションデータと第２露光装置のディストー
ションデータとを比較することによって、それらのずれ
量を算出できる。このずれ量を考慮して、第２露光装置
の投影レンズにかける圧力を制御することによって、第
１露光装置のディストーションデータと第２露光装置の
ディストーションデータとのずれ量を著しく小さくする
ことが可能となる。それにより、各露光装置間のディス
トーションによるずれを著しく小さくすることができ、
結果として、各露光装置間のアライメント精度を向上さ
せることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明に基づく一実施例について、
図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明に基づく
一実施例における露光装置の概略構成を示すブロック図
である。図１を参照して、この発明に基づく露光装置
は、ウェハ１２が載置され、ステップアンドリピート動
作するウェハステージ１と、ウェハステージ１上に所定
間隔を隔てて設けられた投影レンズ５と、投影レンズ５
上に所定間隔を隔てて設置されるレチクル４と、レチク
ル４上に設けられレチクル４上の実素子パターン像を投
影レンズ５を介してウェハステージ１上に載置されたウ
ェハ２に焼付ける照明系３と、投影レンズ５上に所定間
隔を隔てて設けられたミラー８と、ウェハ２の既設の焼
付けパターンのアライメントマークの位置をミラー８を
介して読取るマーク検出光学系７と、処理系１１と、ウ
ェハステージ駆動装置１２と、画像処理装置１０と、周
辺露光部９と、圧力制御手段１３とを備えている。

【００１５】周辺露光部９には、周辺露光装置９ａとセ
ンサ部９ｂとが設けられている。この周辺露光装置９ａ
によって、その露光装置特有の形状をしたレジスト像が
ウェハ２上に露光される。それにより、ウェハ２の周縁
部における所定位置に、露光装置特有のマークが形成さ
れることになる。それにより、そのマークを識別するこ
とによって、各露光装置を特定することができる。

【００１６】ここで、図２を用いて、ウェハ２における
どの部分に上記の周辺露光装置９ａによって上記のマー
クが形成されるかについて説明する。図２は、ウェハ２
におけるショット領域１５と、レジスト除去領域１４
と、周辺露光領域１６とを模式的に示す説明図である。
図２を参照して、ウェハ２の所定部分には、オリエンテ
ーションフラット部２ａが形成されている。そして、ウ
ェハ２の周縁部から、たとえば２〜３ｍｍの距離だけ帯
状にレジストが除去されるレジスト除去領域１４が形成
される。

【００１７】そして、このレジスト除去領域１４から所
定間隔を隔ててショット領域１５が存在する。このショ
ット領域１５内に、各ショットが行なわれることにな
る。本発明においては、上記のレジスト除去領域１４と
ショット領域１５との間の領域（周辺露光領域１６）
に、上記の周辺露光装置９ａによって、各露光装置特有
のマークが形成されることになる。マークの形成方法と
しては、たとえばレジスト除去領域１４形成のための露
光時にウェハ２をずらせるなどして上記の周辺露光領域
１６にマークを形成する。

【００１８】周辺露光部９は、上述のように、センサ部
９ｂをも有している。このセンサ部９ｂは、ウェハ２の
オリエンテーションフラット部２ａからどの位置に上記
のマークを焼付けるかを認識する機能を有している。

【００１９】一方、センサ部１７は、図１に示されるよ
うに、画像処理装置１０に接続されており、この画像処
理装置１０は処理系１１に接続されている。このセンサ
部１７によって周辺露光装置によって形成されたマーク
の形を画像認識する。そして、センサ部１７で取込まれ
た画像情報が画像処理装置１０に送り込まれる。この画
像処理装置１０によってどの露光装置で露光を行なった
かを識別する。そして、識別された情報が処理系１１に
送り込まれる。

【００２０】他方、処理系１１内には、メモリ部１１ｂ
と演算部１１ａとが設けられている。メモリ部１１ｂに
は、予め各露光装置のレンズディストーションのデータ
が蓄えられている。演算部１１ａは、メモリ部１１ｂに
蓄えられた情報を適宜取出し、比較を行なう比較手段と
しての機能を有している。それにより、演算部１１ａに
よって、露光装置間のディストーションデータのずれ量
を算出するこが可能となる。

【００２１】また、処理系１１には、ウェハステージ駆
動装置１２および圧力制御手段１３がさらに接続されて
いる。それにより、処理系１１からの指令によってウェ
ハステージを移動させることが可能となる。また、処理
系１１によって、投影レンズ５が設けられている室内の
圧力を制御することも可能となる。それにより、ディス
トーションデータのずれ量に応じて、圧力制御手段１３
によって投影レンズにかけられる圧力を制御することが
可能となる。

【００２２】次に、図３および図４を用いて、この発明
に基づく露光方法について説明する。図３は、この発明
に基づく露光方法を概略的に示すフロー図である。図３
を参照して、まず最初に、図４に示されるようなレンズ
ディストーションを有する第１の縮小投影露光装置を用
いて露光する（ステップＳ１）。そして、同時に、周辺
露光装置９内のセンサ部９ｂによって、予め設定してお
いたウェハ２内の所定位置を検出する。そして、周辺露
光部９ａによってその部分にその第１の露光装置特有の
マークを露光する（ステップＳ２）。

【００２３】次に、所望のパターンを有するウェハ２を
別の第２の縮小投影露光装置を用いて露光する。そのと
き、センサ部１７および画像処理装置１０によって、第
１の露光装置特有のマークを読取る（ステップＳ３）。
それにより、どの露光装置を用いて露光を行なったかが
識別される。この識別された情報をメモリ部１１ｂに伝
達する（ステップＳ４）。そして、その第１の露光装置
のディストーションデータをメモリ部１１ｂから取出
す。

【００２４】そして、この取出されたディストーション
データと、現在露光を行なおうとしている第２の露光装
置のディストーションデータとを比較する。これが処理
系１１内における演算部１１ａで行なわれることにな
る。このようにして比較することによって、両者のずれ
量を検知することができる（ステップＳ５）。それによ
り、ディストーションデータが取り込まれる。

【００２５】そして、このずれ量がなくなるように、圧
力制御手段１３によって、投影レンズ５が設置されてい
るレンズ室内の気圧が調整される。それにより、レンズ
の歪を調整でき、上記のディストーションデータ間のず
れ量を著しく低減することが可能となる。その結果、露
光装置間における重ね合せの精度を向上させることが可
能となる。

【００２６】このようにレンズディストーションデータ
に基づいたアライメント処理を行なった後、従来例と同
様のアライメント法が行なわれる。なお、上記の実施例
においては、レンズディストーションのデータを用いて
アライメントを行なったが、レンズディストーションデ
ータ以外の露光装置に関する情報すべてに対してこの発
明は用いることが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、露光装置間におけるレンズディストーションなどの
ディストーションによるずれ量を著しく低減させること
が可能となる。それにより、従来例よりも各段に露光装
置間におけるアライメント精度を向上させることが可能
となり、結果としてウェハの歩留りを向上させることも
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に基づく一実施例における露光装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】この発明に基づく周辺露光が行われる領域を示
す図である。

【図３】この発明に基づく露光方法を概略的に示すフロ
ー図である。

【図４】理想格子パターンと、レンズディストーション
を含む露光後のパターンとのずれを示す模式図である。

【図５】従来の露光方法を概略的に示すフロー図であ
る。

【符号の説明】

５ 投影レンズ ９ 周辺露光装置 ９ａ 周辺露光部 ９ｂ センサ部 １０ 画像処理装置 １１ 処理系 １１ａ 演算部 １１ｂ メモリ部 １３ 圧力制御手段 １７ センサ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハ周縁部の所定位置に各露光装置特
   有のマークを形成するための周辺露光装置と、 前記周辺露光装置によって形成されたマークの形を画像
   認識するためのセンサ部と、 前記センサ部で認識された画像情報によって各露光装置
   を識別するための画像処理部と、 予め各露光装置のディストーションデータが入力されて
   いるメモリ部と、 前記画像処理部によって識別された第１露光装置のディ
   ストーションデータと、第２露光装置のディストーショ
   ンデータとを比較するための比較手段と、 前記比較手段によって得られた情報に基づいて前記第２
   露光装置の投影レンズにかける圧力を制御するための圧
   力制御手段と、 を備えた露光装置。
2. 【請求項２】 第１周辺露光装置によってウェハ上の所
   定位置に第１露光装置特有の第１のマークを形成する工
   程と、 センサ部によって、前記第１周辺露光装置によって形成
   された第１のマークの形状を認識する工程と、 第２周辺露光装置によって前記ウェハ上の所定位置に第
   ２露光装置特有の第２のマークを形成する工程と、 画像処理部によって前記センサ部で認識された情報に基
   づいて各露光装置を識別する工程と、 前記画像処理部によって識別された第１露光装置のディ
   ストーションデータを前記メモリ部から取出し、比較手
   段によって第２露光装置のディストーションデータと比
   較する工程と、 前記比較手段によって得られた情報に基づいて、圧力制
   御手段によって前記第２露光装置の投影レンズにかける
   圧力を制御する工程と、 を備えた露光方法。