JPH07249558A - 位置合わせ方法 - Google Patents
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- JPH07249558A JPH07249558A JP6038076A JP3807694A JPH07249558A JP H07249558 A JPH07249558 A JP H07249558A JP 6038076 A JP6038076 A JP 6038076A JP 3807694 A JP3807694 A JP 3807694A JP H07249558 A JPH07249558 A JP H07249558A
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- 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
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
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- G—PHYSICS
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- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/7084—Position of mark on substrate, i.e. position in (x, y, z) of mark, e.g. buried or resist covered mark, mark on rearside, at the substrate edge, in the circuit area, latent image mark, marks in plural levels
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- 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】 既に複数層のパターンが形成された基板（半
導体ウエハ、ガラスプレート等）上に重ねてパターンを
露光する際に、位置ずれ量を小さくする。 【構成】 ショット領域４５上に３層の回路パターンが
形成され、１層目〜３層目にそれぞれＸ軸用のウエハマ
ーク４２ＸＡ〜４２ＸＣ、及びＹ軸用のウエハマーク４
２ＹＡ〜４２ＹＣが付設されている。これから露光する
レチクルのパターンが１層目及び２層目の回路パターン
と関連する場合、１層目のウエハマーク４２ＸＡ，４２
ＹＡ及び２層目のウエハマーク４２ＸＢ，４２ＹＢの座
標値に基づいてショット領域４５とレチクルのパターン
との位置合わせを行う。
導体ウエハ、ガラスプレート等）上に重ねてパターンを
露光する際に、位置ずれ量を小さくする。 【構成】 ショット領域４５上に３層の回路パターンが
形成され、１層目〜３層目にそれぞれＸ軸用のウエハマ
ーク４２ＸＡ〜４２ＸＣ、及びＹ軸用のウエハマーク４
２ＹＡ〜４２ＹＣが付設されている。これから露光する
レチクルのパターンが１層目及び２層目の回路パターン
と関連する場合、１層目のウエハマーク４２ＸＡ，４２
ＹＡ及び２層目のウエハマーク４２ＸＢ，４２ＹＢの座
標値に基づいてショット領域４５とレチクルのパターン
との位置合わせを行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等を製造する際に使用される露装置におけ
るマスクパターンと被露光基板との位置合わせ方法に関
し、特に被光基板上の既に複数層のパターンが形成され
ているショット領域上に更に別のターンを重ね合わせて
露光する場合の位置合わせ方法に適用して好適なもので
ある。
液晶表示素子等を製造する際に使用される露装置におけ
るマスクパターンと被露光基板との位置合わせ方法に関
し、特に被光基板上の既に複数層のパターンが形成され
ているショット領域上に更に別のターンを重ね合わせて
露光する場合の位置合わせ方法に適用して好適なもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フトマスク又はレチ
クル（以下、一例として「レチクル」を用いる）のパタ
ーンを感光材が塗布されたウエハ（又はガラスプレート
等）上の各ショット領域に露光する露光装置が使用され
ている。この種の露光装置としては、ウエハが載置され
たウエハステージを歩進（ステッピング）させて、レチ
クルのパターンをウエハ上の各ショット領域に順次露光
する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート
方式の露光装置（ステッパー等）が多用されている。ま
た、最近は、レチクルとウエハとを同期して走査するこ
とにより、投影光学系の露光フィールドよりも広い領域
にレチクルのパターンを露光する所謂ステップ・アンド
・スキャン方式の投影露光装置も開発されている。
リソグラフィ工程で製造する際に、フトマスク又はレチ
クル（以下、一例として「レチクル」を用いる）のパタ
ーンを感光材が塗布されたウエハ（又はガラスプレート
等）上の各ショット領域に露光する露光装置が使用され
ている。この種の露光装置としては、ウエハが載置され
たウエハステージを歩進（ステッピング）させて、レチ
クルのパターンをウエハ上の各ショット領域に順次露光
する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート
方式の露光装置（ステッパー等）が多用されている。ま
た、最近は、レチクルとウエハとを同期して走査するこ
とにより、投影光学系の露光フィールドよりも広い領域
にレチクルのパターンを露光する所謂ステップ・アンド
・スキャン方式の投影露光装置も開発されている。
【０００３】例えば半導体素子は、ウエハ上に多数層
（多数レイア）の回路パターンを重ねて形成されるの
で、例えば２層目以降の回路パターンをウエハ上に露光
する際には、ウエハ上の既に回路パターンが形成された
各ショット領域とレチクルのパターン像との位置合わ
せ、即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アライメン
ト）を精確に行う必要がある。従来の露光装置における
ウエハの位置合わせ方法につき図５を参照して説明す
る。
（多数レイア）の回路パターンを重ねて形成されるの
で、例えば２層目以降の回路パターンをウエハ上に露光
する際には、ウエハ上の既に回路パターンが形成された
各ショット領域とレチクルのパターン像との位置合わ
せ、即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アライメン
ト）を精確に行う必要がある。従来の露光装置における
ウエハの位置合わせ方法につき図５を参照して説明す
る。
【０００４】図５は、既に多層の回路パターンが形成さ
れたウエハＷのＸ方向に沿った断面を示し、この図５に
おいて、ウエハＷ上には上から順にＮ層目（Ｎは３以上
の整数）の被膜６１、（Ｎ−１）層目の被膜６２、（Ｎ
−２）層目の被膜６３、…が積み重ねて形成され、各被
膜６１，６２，６３，…内にそれぞれ回路パターンが形
成されている。また、各被膜６１，６２，６３，…の直
前層の表面にそれぞれ位置合わせ用のウエハマーク６４
Ａ（位置Ｘ11），６４Ｂ（位置Ｘ12），６４Ｃ（位置Ｘ
13），…が形成されている。ウエハマーク６４Ａ，６４
Ｂ，６４Ｃ，…は、それぞれ被膜６１，６２，６３，…
内にパターンを露光する際に同時に露光されて形成され
るものである。被膜６１，６２，６３は例えば酸化膜で
あり、ウエハマーク６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは例えば金
属膜である。
れたウエハＷのＸ方向に沿った断面を示し、この図５に
おいて、ウエハＷ上には上から順にＮ層目（Ｎは３以上
の整数）の被膜６１、（Ｎ−１）層目の被膜６２、（Ｎ
−２）層目の被膜６３、…が積み重ねて形成され、各被
膜６１，６２，６３，…内にそれぞれ回路パターンが形
成されている。また、各被膜６１，６２，６３，…の直
前層の表面にそれぞれ位置合わせ用のウエハマーク６４
Ａ（位置Ｘ11），６４Ｂ（位置Ｘ12），６４Ｃ（位置Ｘ
13），…が形成されている。ウエハマーク６４Ａ，６４
Ｂ，６４Ｃ，…は、それぞれ被膜６１，６２，６３，…
内にパターンを露光する際に同時に露光されて形成され
るものである。被膜６１，６２，６３は例えば酸化膜で
あり、ウエハマーク６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは例えば金
属膜である。
【０００５】そして、従来例えばＮ層目の被膜６１中の
パターンを露光する際には、アライメント系により直前
層である（Ｎ−１）層目のウエハマーク６４Ｂの位置Ｘ
12を検出し、例えばこのウエハＷ上の位置Ｘ12にショッ
ト中心に対する設計上のオフセット値を加算した位置を
基準位置（投影光学系の露光フィールドの中心等）に設
定してレチクルのパターンを露光していた。なお、回路
パターンの層（レイア）の中には、ウエハマークが形成
されない層もあるため、直前層にウエハマークがないと
きには、それより前の層で、且つ最も新しくウエハマー
クが形成された層（以下、「直前マーク層」という）の
ウエハマークの位置を検出していた。
パターンを露光する際には、アライメント系により直前
層である（Ｎ−１）層目のウエハマーク６４Ｂの位置Ｘ
12を検出し、例えばこのウエハＷ上の位置Ｘ12にショッ
ト中心に対する設計上のオフセット値を加算した位置を
基準位置（投影光学系の露光フィールドの中心等）に設
定してレチクルのパターンを露光していた。なお、回路
パターンの層（レイア）の中には、ウエハマークが形成
されない層もあるため、直前層にウエハマークがないと
きには、それより前の層で、且つ最も新しくウエハマー
クが形成された層（以下、「直前マーク層」という）の
ウエハマークの位置を検出していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の位
置合わせ方法では、直前マーク層のみのウエハマークを
基準として位置合わせを行っていた。そのため、位置ず
れ量が次第に積算され、上の層のパターン程位置ずれ量
が大きくなるという不都合があった。具体的に、例えば
全部の層にウエハマークがあるものとして、前層のウエ
ハマークを基準としたときの回路パターンの位置合わせ
のＸ方向への誤差量の最大値をΔＸとすると、Ｎ層目で
は最大で（Ｎ−１）・ΔＸの位置ずれ量が生じることに
なる。
置合わせ方法では、直前マーク層のみのウエハマークを
基準として位置合わせを行っていた。そのため、位置ず
れ量が次第に積算され、上の層のパターン程位置ずれ量
が大きくなるという不都合があった。具体的に、例えば
全部の層にウエハマークがあるものとして、前層のウエ
ハマークを基準としたときの回路パターンの位置合わせ
のＸ方向への誤差量の最大値をΔＸとすると、Ｎ層目で
は最大で（Ｎ−１）・ΔＸの位置ずれ量が生じることに
なる。
【０００７】また、半導体素子等においては、関連する
パターンが必ずしも隣り合う層に形成されるとは限らな
い。即ち、図５において、Ｎ層目の被膜６１内のパター
ンと（Ｎ−２）層目の被膜６３内のパターンとが電気的
に接続されるような場合には、Ｎ層目のパターンと（Ｎ
−２）層目のパターンとの位置ずれ量を最小に抑える必
要がある。しかしながら、従来は直前層のパターンを基
準として位置合わせを行っていたため、関連のある層間
の位置合わせ精度を高めることができないという不都合
があった。
パターンが必ずしも隣り合う層に形成されるとは限らな
い。即ち、図５において、Ｎ層目の被膜６１内のパター
ンと（Ｎ−２）層目の被膜６３内のパターンとが電気的
に接続されるような場合には、Ｎ層目のパターンと（Ｎ
−２）層目のパターンとの位置ずれ量を最小に抑える必
要がある。しかしながら、従来は直前層のパターンを基
準として位置合わせを行っていたため、関連のある層間
の位置合わせ精度を高めることができないという不都合
があった。
【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、既に複数層のパ
ターンが形成された基板（半導体ウエハ、ガラスプレー
ト等）上に重ねてパターンを露光する際に、位置ずれ量
が小さくなる位置合わせ方法を提供することを目的とす
る。更に、本発明はその際に、関連のある層間の位置ず
れ量が小さくなる位置合わせ方法を提供することをも目
的とする。
ターンが形成された基板（半導体ウエハ、ガラスプレー
ト等）上に重ねてパターンを露光する際に、位置ずれ量
が小さくなる位置合わせ方法を提供することを目的とす
る。更に、本発明はその際に、関連のある層間の位置ず
れ量が小さくなる位置合わせ方法を提供することをも目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による位置合わせ
方法は、例えば図１に示すように、マスクパターンを基
板（Ｗ）上の既に複数層のパターン（４６〜４８）が形
成されている所定の露光領域（４５）に露光する際に、
その所定の露光領域とそのマスクパターンとの位置合わ
せを行う方法において、複数層のパターン（４６〜４
８）内にそのマスクパターンに関連があると共にそれぞ
れ位置合わせ用のマーク（４２ＸＡ，４２ＸＢ）が付設
された複数層のパターン（４６，４７）が存在する場
合、そのマスクパターンに関連のある複数層のパターン
（４６，４７）のそれぞれに付設された位置合わせ用の
マーク（４２ＸＡ，４２ＸＢ）の座標値に基づいて所定
の露光領域（４５）とそのマスクパターンとの位置合わ
せを行うようにしたものである。
方法は、例えば図１に示すように、マスクパターンを基
板（Ｗ）上の既に複数層のパターン（４６〜４８）が形
成されている所定の露光領域（４５）に露光する際に、
その所定の露光領域とそのマスクパターンとの位置合わ
せを行う方法において、複数層のパターン（４６〜４
８）内にそのマスクパターンに関連があると共にそれぞ
れ位置合わせ用のマーク（４２ＸＡ，４２ＸＢ）が付設
された複数層のパターン（４６，４７）が存在する場
合、そのマスクパターンに関連のある複数層のパターン
（４６，４７）のそれぞれに付設された位置合わせ用の
マーク（４２ＸＡ，４２ＸＢ）の座標値に基づいて所定
の露光領域（４５）とそのマスクパターンとの位置合わ
せを行うようにしたものである。
【００１０】この場合、そのマスクパターンと関連のあ
る複数層のパターン（４６，４７）に対して、それぞれ
そのマスクパターンとの関連の程度に応じて重みを付
し、そのマスクパターンと関連のある複数層のパターン
（４６，４７）のそれぞれに付設された位置合わせ用の
マーク（４２ＸＡ，４２ＸＢ）の座標値を対応するそれ
ら重みを用いて加重平均した結果に基づいて、所定の露
光領域（４５）とそのマスクパターンとの位置合わせを
行うようにしてもよい。
る複数層のパターン（４６，４７）に対して、それぞれ
そのマスクパターンとの関連の程度に応じて重みを付
し、そのマスクパターンと関連のある複数層のパターン
（４６，４７）のそれぞれに付設された位置合わせ用の
マーク（４２ＸＡ，４２ＸＢ）の座標値を対応するそれ
ら重みを用いて加重平均した結果に基づいて、所定の露
光領域（４５）とそのマスクパターンとの位置合わせを
行うようにしてもよい。
【００１１】また、所定の露光領域（４５）とそのマス
クパターンとを第１の方向（Ｘ方向）、及びこの第１の
方向に交差する第２の方向（Ｙ方向）に対して位置合わ
せする場合、所定の露光領域（４５）上の複数層のパタ
ーン中のその第１の方向に対する位置合わせを行うため
に使用する複数層のパターンと、その第２の方向に対す
る位置合わせを行うために使用する複数層のパターンと
を互いに独立に選ぶようにしてもよい。
クパターンとを第１の方向（Ｘ方向）、及びこの第１の
方向に交差する第２の方向（Ｙ方向）に対して位置合わ
せする場合、所定の露光領域（４５）上の複数層のパタ
ーン中のその第１の方向に対する位置合わせを行うため
に使用する複数層のパターンと、その第２の方向に対す
る位置合わせを行うために使用する複数層のパターンと
を互いに独立に選ぶようにしてもよい。
【００１２】更に、所定の露光領域（４５）上に形成さ
れている全部の層のパターン（４６〜４８）に付設され
ている位置合わせ用のマーク（４２ＸＡ〜４２ＸＢ）の
座標値を用いて、所定の露光領域（４５）とそのマスク
パターンとの位置合わせを行うようにしてもよい。
れている全部の層のパターン（４６〜４８）に付設され
ている位置合わせ用のマーク（４２ＸＡ〜４２ＸＢ）の
座標値を用いて、所定の露光領域（４５）とそのマスク
パターンとの位置合わせを行うようにしてもよい。
【００１３】
【作用】斯かる本発明によれば、マスクパターンを基板
（Ｗ）上の既に例えば３層のパターン（４６〜４８）が
形成されている所定の露光領域（４５）に露光する際
に、マスクパターンと関連のあるパターンが１層目及び
２層目のパターン（４６，４７）であるとして、それぞ
れに位置合わせ用のマーク（４２ＸＡ，４２ＸＢ）が付
設されているものとする。この場合、それら１層目及び
２層目のパターンに付設された位置合わせ用のマーク
（４２ＸＡ，４２ＸＢ）の位置を計測し、この計測結果
に基づいてマスクパターンと露光領域（４５）との位置
合わせを行う。これにより、位置ずれ量の積算がなくな
るため、特に各層間での位置決め誤差のばらつきが小さ
い場合には、これから露光するマスクパターンの位置ず
れ量が小さくなり、且つ関連する層間の位置ずれ量も小
さくなる。
（Ｗ）上の既に例えば３層のパターン（４６〜４８）が
形成されている所定の露光領域（４５）に露光する際
に、マスクパターンと関連のあるパターンが１層目及び
２層目のパターン（４６，４７）であるとして、それぞ
れに位置合わせ用のマーク（４２ＸＡ，４２ＸＢ）が付
設されているものとする。この場合、それら１層目及び
２層目のパターンに付設された位置合わせ用のマーク
（４２ＸＡ，４２ＸＢ）の位置を計測し、この計測結果
に基づいてマスクパターンと露光領域（４５）との位置
合わせを行う。これにより、位置ずれ量の積算がなくな
るため、特に各層間での位置決め誤差のばらつきが小さ
い場合には、これから露光するマスクパターンの位置ず
れ量が小さくなり、且つ関連する層間の位置ずれ量も小
さくなる。
【００１４】また、そのマスクパターンと複数層のパタ
ーン（４６，４７）との関連の程度が異なる場合には、
そのマスクパターンとの関連の程度が大きい程大きい重
みをそれら複数層のパターン（４６，４７）に付し、そ
れぞれに付設された位置合わせ用のマーク（４２ＸＡ，
４２ＸＢ）の座標値を対応するそれら重みを用いて加重
平均した結果に基づいて、露光領域（４５）とそのマス
クパターンとの位置合わせを行う。また、各層への露光
工程において特に位置ずれ量が大きくなる工程が存在す
る場合に、その工程で形成された位置合わせ用のマーク
に小さな重みを付してもよい。
ーン（４６，４７）との関連の程度が異なる場合には、
そのマスクパターンとの関連の程度が大きい程大きい重
みをそれら複数層のパターン（４６，４７）に付し、そ
れぞれに付設された位置合わせ用のマーク（４２ＸＡ，
４２ＸＢ）の座標値を対応するそれら重みを用いて加重
平均した結果に基づいて、露光領域（４５）とそのマス
クパターンとの位置合わせを行う。また、各層への露光
工程において特に位置ずれ量が大きくなる工程が存在す
る場合に、その工程で形成された位置合わせ用のマーク
に小さな重みを付してもよい。
【００１５】また、所定の露光領域（４５）とそのマス
クパターンとを第１の方向（Ｘ方向）、及びこの第１の
方向に交差する第２の方向（Ｙ方向）に対して位置合わ
せする場合、その第１の方向に対する位置合わせを行う
ために使用する複数層のパターンと、その第２の方向に
対する位置合わせを行うために使用する複数層のパター
ンとを互いに独立に選ぶことにより、第１の方向及び第
２の方向に対する位置ずれ量をそれぞれ小さくできる。
この応用として、第１の方向及び第２の方向間で極端に
位置合わせ誤差の許容値が異なる場合、位置合わせ誤差
の許容値が大きい方を単層計測として、位置合わせ誤差
の許容値が小さい方を多層計測として、冗長な計測を避
けることもできる。
クパターンとを第１の方向（Ｘ方向）、及びこの第１の
方向に交差する第２の方向（Ｙ方向）に対して位置合わ
せする場合、その第１の方向に対する位置合わせを行う
ために使用する複数層のパターンと、その第２の方向に
対する位置合わせを行うために使用する複数層のパター
ンとを互いに独立に選ぶことにより、第１の方向及び第
２の方向に対する位置ずれ量をそれぞれ小さくできる。
この応用として、第１の方向及び第２の方向間で極端に
位置合わせ誤差の許容値が異なる場合、位置合わせ誤差
の許容値が大きい方を単層計測として、位置合わせ誤差
の許容値が小さい方を多層計測として、冗長な計測を避
けることもできる。
【００１６】更に、これから露光するマスクパターンは
広い意味では、所定の露光領域（４５）上に形成されて
いる全部の層のパターン（４６〜４８）と関連があると
言える。そこで、全部の層に付設されている位置合わせ
用のマーク（４２ＸＡ〜４２ＸＢ）の座標値を用いて、
所定の露光領域（４５）とそのマスクパターンとの位置
合わせを行うことにより、全体として位置ずれ量を最小
にできる。
広い意味では、所定の露光領域（４５）上に形成されて
いる全部の層のパターン（４６〜４８）と関連があると
言える。そこで、全部の層に付設されている位置合わせ
用のマーク（４２ＸＡ〜４２ＸＢ）の座標値を用いて、
所定の露光領域（４５）とそのマスクパターンとの位置
合わせを行うことにより、全体として位置ずれ量を最小
にできる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明による位置合わせ方法の一実施
例につき図面を参照して説明する。図２は本実施例の位
置合わせ方法を適用するのに好適な投影露光装置の概略
的な構成を示し、この図２において、超高圧水銀ランプ
１から発生した照明光ＩＬは楕円鏡２で反射されてその
第２焦点で一度集光した後、コリメータレンズ、干渉フ
ィルター、オプティカル・インテグレータ（フライアイ
レンズ）及び開口絞り（σ絞り）等を含む照明光学系３
に入射する。
例につき図面を参照して説明する。図２は本実施例の位
置合わせ方法を適用するのに好適な投影露光装置の概略
的な構成を示し、この図２において、超高圧水銀ランプ
１から発生した照明光ＩＬは楕円鏡２で反射されてその
第２焦点で一度集光した後、コリメータレンズ、干渉フ
ィルター、オプティカル・インテグレータ（フライアイ
レンズ）及び開口絞り（σ絞り）等を含む照明光学系３
に入射する。
【００１８】楕円鏡２の第２焦点の近傍には、モーター
３８によって照明光ＩＬの光路の閉鎖及び開放を行うシ
ャッター（例えば４枚羽根のロータリーシャッター）３
７が配置されている。なお、露光用照明光としては超高
圧水銀ランプ１等の輝線の他に、エキシマレーザ（Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等）等のレー
ザ光、あるいは金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波
等を用いても構わない。
３８によって照明光ＩＬの光路の閉鎖及び開放を行うシ
ャッター（例えば４枚羽根のロータリーシャッター）３
７が配置されている。なお、露光用照明光としては超高
圧水銀ランプ１等の輝線の他に、エキシマレーザ（Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等）等のレー
ザ光、あるいは金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波
等を用いても構わない。
【００１９】図２において、照明光学系３から射出され
たフォトレジスト層を感光させる波長域の照明光（ｉ線
等）ＩＬは、その大部分がビームスプリッター４で反射
された後、第１リレーレンズ５、可変視野絞り（レチク
ルブラインド）６及び第２リレーレンズ７を通過してミ
ラー８に至る。そして、ミラー８でほぼ垂直下方に反射
された照明光ＩＬが、メインコンデンサーレンズ９を介
してレチクルＲのパターン領域ＰＡをほぼ均一な照度で
照明する。レチクルブラインド６の配置面はレチクルＲ
のパターン形成面と共役関係（結像関係）にあり、レチ
クルブラインド６の開口部の大きさ、形状を変えること
によって、レチクルＲの照明視野を任意に設定できる。
たフォトレジスト層を感光させる波長域の照明光（ｉ線
等）ＩＬは、その大部分がビームスプリッター４で反射
された後、第１リレーレンズ５、可変視野絞り（レチク
ルブラインド）６及び第２リレーレンズ７を通過してミ
ラー８に至る。そして、ミラー８でほぼ垂直下方に反射
された照明光ＩＬが、メインコンデンサーレンズ９を介
してレチクルＲのパターン領域ＰＡをほぼ均一な照度で
照明する。レチクルブラインド６の配置面はレチクルＲ
のパターン形成面と共役関係（結像関係）にあり、レチ
クルブラインド６の開口部の大きさ、形状を変えること
によって、レチクルＲの照明視野を任意に設定できる。
【００２０】本実施例のレチクルＲにおいては、遮光帯
に囲まれたパターン領域ＰＡの４辺のほぼ中央部にそれ
ぞれアライメントマークとしてのレチクルマークが形成
されている。これらレチクルマークの像をウエハＷ上の
フォトレジスト層に投影することにより、そのフォトレ
ジスト層上にそれらレチクルマークの像が潜像として形
成されるものである。また、本実施例ではそれらレチク
ルマークが、ウエハＷの各ショット領域とレチクルＲと
の位置合わせを行う際の位置合わせ用マークとしても共
用される。それらレチクルマークは、レチクルＲの遮光
帯中に設けられた透明窓内にクロム等の遮光部により形
成される。更に、レチクルＲにはその外周付近に２個の
十字型の遮光性マークよりなるアライメントマークが対
向して形成されている。これら２個のアライメントマー
クは、レチクルＲのアライメント（投影光学系１３の光
軸ＡＸに対する位置合わせ）に用いられる。
に囲まれたパターン領域ＰＡの４辺のほぼ中央部にそれ
ぞれアライメントマークとしてのレチクルマークが形成
されている。これらレチクルマークの像をウエハＷ上の
フォトレジスト層に投影することにより、そのフォトレ
ジスト層上にそれらレチクルマークの像が潜像として形
成されるものである。また、本実施例ではそれらレチク
ルマークが、ウエハＷの各ショット領域とレチクルＲと
の位置合わせを行う際の位置合わせ用マークとしても共
用される。それらレチクルマークは、レチクルＲの遮光
帯中に設けられた透明窓内にクロム等の遮光部により形
成される。更に、レチクルＲにはその外周付近に２個の
十字型の遮光性マークよりなるアライメントマークが対
向して形成されている。これら２個のアライメントマー
クは、レチクルＲのアライメント（投影光学系１３の光
軸ＡＸに対する位置合わせ）に用いられる。
【００２１】レチクルＲは、モータ１２によって投影光
学系１３の光軸ＡＸの方向に微動可能で、且つその光軸
ＡＸに垂直な水平面内で２次元移動及び微小回転可能な
レチクルステージＲＳ上に載置されている。レチクルＲ
の上方にはレチクルアライメント系（ＲＡ系）１０Ａ及
び１０Ｂが配置され、これらＲＡ系１０Ａ及び１０Ｂ
は、レチクルＲの外周付近に形成された２個の十字型の
アライメントマークを検出するものである。ＲＡ系１０
Ａ及び１０Ｂからの計測信号に基づいてレチクルステー
ジＲＳを微動させることで、レチクルＲはパターン領域
ＰＡの中心点が投影光学系１３の光軸ＡＸと一致するよ
うに位置決めされる。
学系１３の光軸ＡＸの方向に微動可能で、且つその光軸
ＡＸに垂直な水平面内で２次元移動及び微小回転可能な
レチクルステージＲＳ上に載置されている。レチクルＲ
の上方にはレチクルアライメント系（ＲＡ系）１０Ａ及
び１０Ｂが配置され、これらＲＡ系１０Ａ及び１０Ｂ
は、レチクルＲの外周付近に形成された２個の十字型の
アライメントマークを検出するものである。ＲＡ系１０
Ａ及び１０Ｂからの計測信号に基づいてレチクルステー
ジＲＳを微動させることで、レチクルＲはパターン領域
ＰＡの中心点が投影光学系１３の光軸ＡＸと一致するよ
うに位置決めされる。
【００２２】さて、レチクルＲのパターン領域ＰＡを通
過した照明光ＩＬは、両側（又は片側）テレセントリッ
クな投影光学系１３に入射し、投影光学系１３により例
えば１／５に縮小されたレチクルＲの回路パターンの投
影像が、表面にフォトレジスト層が塗布され、その表面
が投影光学系１３の最良結像面とほぼ一致するように保
持されたウエハＷ上の１つのショット領域に重ね合わせ
て投影（結像）される。
過した照明光ＩＬは、両側（又は片側）テレセントリッ
クな投影光学系１３に入射し、投影光学系１３により例
えば１／５に縮小されたレチクルＲの回路パターンの投
影像が、表面にフォトレジスト層が塗布され、その表面
が投影光学系１３の最良結像面とほぼ一致するように保
持されたウエハＷ上の１つのショット領域に重ね合わせ
て投影（結像）される。
【００２３】ウエハＷは、微小回転可能なウエハホルダ
（不図示）に真空吸着され、このウエハホルダを介して
ウエハステージＷＳ上に保持されている。ウエハステー
ジＷＳは、モーター１６によりステップ・アンド・リピ
ート方式で２次元移動可能に構成され、ウエハＷ上の１
つのショット領域に対するレチクルＲの転写露光が終了
すると、ウエハステージＷＳは次のショット位置までス
テッピングされる。ウエハステージＷＳの端部にはレー
ザ干渉計１５からのレーザビームを反射する移動鏡１５
ｍが固定され、ウエハステージＷＳの２次元的な座標
は、レーザ干渉計１５によって例えば０．０１μｍ程度
の分解能で常時検出されている。レーザ干渉計１５は、
ウエハステージＷＳの投影光学系１３の光軸ＡＸに垂直
な一方向（これをＸ方向とする）及びこれに垂直なＹ方
向の座標を計測するものであり、それらＸ方向及びＹ方
向の座標によりウエハステージＷＳのステージ座標系
（静止座標系）（Ｘ，Ｙ）が定められる。即ち、レーザ
干渉計１５により計測されるウエハステージＷＳの座標
値が、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上の座標値である。
（不図示）に真空吸着され、このウエハホルダを介して
ウエハステージＷＳ上に保持されている。ウエハステー
ジＷＳは、モーター１６によりステップ・アンド・リピ
ート方式で２次元移動可能に構成され、ウエハＷ上の１
つのショット領域に対するレチクルＲの転写露光が終了
すると、ウエハステージＷＳは次のショット位置までス
テッピングされる。ウエハステージＷＳの端部にはレー
ザ干渉計１５からのレーザビームを反射する移動鏡１５
ｍが固定され、ウエハステージＷＳの２次元的な座標
は、レーザ干渉計１５によって例えば０．０１μｍ程度
の分解能で常時検出されている。レーザ干渉計１５は、
ウエハステージＷＳの投影光学系１３の光軸ＡＸに垂直
な一方向（これをＸ方向とする）及びこれに垂直なＹ方
向の座標を計測するものであり、それらＸ方向及びＹ方
向の座標によりウエハステージＷＳのステージ座標系
（静止座標系）（Ｘ，Ｙ）が定められる。即ち、レーザ
干渉計１５により計測されるウエハステージＷＳの座標
値が、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上の座標値である。
【００２４】また、ウエハステージＷＳ上にはベースラ
イン量（アライメント系の基準位置と露光の基準位置と
のずれ量）の計測時等で用いられる基準マークを備えた
基準部材（ガラス基板）１４が、ウエハＷの露光面とほ
ぼ同じ高さになるように設けられている。次に、投影光
学系１３の側方にはオフ・アクシス方式で撮像方式のア
ライメント系（以下「ＦＩＡ系（Field Image Alignmen
t 系）」という）が設けられている。このＦＩＡ系にお
いて、ハロゲンランプ２０で発生した光をコンデンサー
レンズ２１及び光ファイバー２２を介して干渉フィルタ
ー２３に導き、ここでフォトレジスト層の感光波長域及
び赤外波長域の光をカットする。干渉フィルター２３を
透過した光は、レンズ系２４、ビームスプリッター２
５、ミラー２６及び視野絞りＢＲを介してテレセントリ
ックな対物レンズ２７に入射する。対物レンズ２７から
射出された光が、投影光学系１３の照明視野を遮光しな
いように投影光学系１３の鏡筒下部周辺に固定されたプ
リズム（又はミラー）２８で反射され、ウエハＷをほぼ
垂直に照射する。
イン量（アライメント系の基準位置と露光の基準位置と
のずれ量）の計測時等で用いられる基準マークを備えた
基準部材（ガラス基板）１４が、ウエハＷの露光面とほ
ぼ同じ高さになるように設けられている。次に、投影光
学系１３の側方にはオフ・アクシス方式で撮像方式のア
ライメント系（以下「ＦＩＡ系（Field Image Alignmen
t 系）」という）が設けられている。このＦＩＡ系にお
いて、ハロゲンランプ２０で発生した光をコンデンサー
レンズ２１及び光ファイバー２２を介して干渉フィルタ
ー２３に導き、ここでフォトレジスト層の感光波長域及
び赤外波長域の光をカットする。干渉フィルター２３を
透過した光は、レンズ系２４、ビームスプリッター２
５、ミラー２６及び視野絞りＢＲを介してテレセントリ
ックな対物レンズ２７に入射する。対物レンズ２７から
射出された光が、投影光学系１３の照明視野を遮光しな
いように投影光学系１３の鏡筒下部周辺に固定されたプ
リズム（又はミラー）２８で反射され、ウエハＷをほぼ
垂直に照射する。
【００２５】対物レンズ２７からの光は、ウエハＷ上の
ウエハマーク（下地マーク）を含む部分領域に照射さ
れ、当該領域から反射された光はプリズム２８、対物レ
ンズ２７、視野絞りＢＲ、ミラー２６、ビームスプリッ
ター２５及びレンズ系２９を介して指標板３０に導かれ
る。ここで、指標板３０は対物レンズ２７及びレンズ系
２９に関してウエハＷと共役な面内に配置され、ウエハ
Ｗ上のウエハマークの像は指標板３０の透明窓内に結像
される。更に指標板３０には、その透明窓内に指標マー
クとして、Ｙ方向に延びた２本の直線状マークをＸ方向
に所定間隔だけ離して配置したものが形成されている。
指標板３０を通過した光は、第１リレーレンズ系３１、
ミラー３２及び第２リレーレンズ系３３を介して撮像素
子（ＣＣＤカメラ等）３４へ導かれ、撮像素子３４の受
光面上にはウエハマークの像と指標マークの像とが結像
される。撮像素子３４からの撮像信号ＳＶは主制御系１
８に供給され、ここでウエハマークのＸ方向の位置（座
標値）が算出される。なお、図２中には示していない
が、上記構成のＦＩＡ系（Ｘ軸用のＦＩＡ系）の他に、
Ｙ方向のマーク位置を検出するためのもう１組のＦＩＡ
系（Ｙ軸用のＦＩＡ系）も設けられている。
ウエハマーク（下地マーク）を含む部分領域に照射さ
れ、当該領域から反射された光はプリズム２８、対物レ
ンズ２７、視野絞りＢＲ、ミラー２６、ビームスプリッ
ター２５及びレンズ系２９を介して指標板３０に導かれ
る。ここで、指標板３０は対物レンズ２７及びレンズ系
２９に関してウエハＷと共役な面内に配置され、ウエハ
Ｗ上のウエハマークの像は指標板３０の透明窓内に結像
される。更に指標板３０には、その透明窓内に指標マー
クとして、Ｙ方向に延びた２本の直線状マークをＸ方向
に所定間隔だけ離して配置したものが形成されている。
指標板３０を通過した光は、第１リレーレンズ系３１、
ミラー３２及び第２リレーレンズ系３３を介して撮像素
子（ＣＣＤカメラ等）３４へ導かれ、撮像素子３４の受
光面上にはウエハマークの像と指標マークの像とが結像
される。撮像素子３４からの撮像信号ＳＶは主制御系１
８に供給され、ここでウエハマークのＸ方向の位置（座
標値）が算出される。なお、図２中には示していない
が、上記構成のＦＩＡ系（Ｘ軸用のＦＩＡ系）の他に、
Ｙ方向のマーク位置を検出するためのもう１組のＦＩＡ
系（Ｙ軸用のＦＩＡ系）も設けられている。
【００２６】次に、投影光学系１３の上部側方にはＴＴ
Ｌ（スルー・ザ・レンズ）方式でレーザ・ステップ・ア
ライメント方式（以下、「ＬＳＡ方式」という）のアラ
イメント系１７も配置され、アライメント系１７からの
位置検出用の光がミラーＭ１及びＭ２を介して投影光学
系１３に導かれている。その位置検出用の光は投影光学
系１３を介して、ウエハＷ上のウエハマーク付近にＹ方
向に長いスリット状のスポット光として照射され、この
ウエハマークからの回折光が投影光学系１３、ミラーＭ
２及びミラーＭ１を介してアライメント系１７に戻され
る。アライメント系１７で光電変換された検出信号が主
制御系１８に供給される。ウエハステージＷＳをＸ方向
に走査して、そのスポット光とウエハマークとを相対的
に走査したときにアライメント系１７から供給される信
号に基づいて、主制御系１８はウエハＷ上のウエハマー
クのＸ方向の位置を求める。また、Ｙ軸用のＬＳＡ方式
のウエハマークのＹ方向の位置を検出するアライメント
系（不図示）も備えられている。ＬＳＡ方式のアライメ
ント系のより具体的な構成は特開平２−２７２３０５号
公報に開示されている。
Ｌ（スルー・ザ・レンズ）方式でレーザ・ステップ・ア
ライメント方式（以下、「ＬＳＡ方式」という）のアラ
イメント系１７も配置され、アライメント系１７からの
位置検出用の光がミラーＭ１及びＭ２を介して投影光学
系１３に導かれている。その位置検出用の光は投影光学
系１３を介して、ウエハＷ上のウエハマーク付近にＹ方
向に長いスリット状のスポット光として照射され、この
ウエハマークからの回折光が投影光学系１３、ミラーＭ
２及びミラーＭ１を介してアライメント系１７に戻され
る。アライメント系１７で光電変換された検出信号が主
制御系１８に供給される。ウエハステージＷＳをＸ方向
に走査して、そのスポット光とウエハマークとを相対的
に走査したときにアライメント系１７から供給される信
号に基づいて、主制御系１８はウエハＷ上のウエハマー
クのＸ方向の位置を求める。また、Ｙ軸用のＬＳＡ方式
のウエハマークのＹ方向の位置を検出するアライメント
系（不図示）も備えられている。ＬＳＡ方式のアライメ
ント系のより具体的な構成は特開平２−２７２３０５号
公報に開示されている。
【００２７】次に、本実施例における露光動作につき説
明する。図１（ａ）は本実施例で露光対象とするウエハ
Ｗ上のショット領域４５の拡大平面図であり、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ線に沿う断面図である。但
し、図１（ｂ）は厚さ方向に更に拡大してある。図１
（ｂ）において、ウエハＷ上には既に１層目の被膜４６
中の回路パターン、２層目の被膜４７中の回路パター
ン、及び３層目の被膜４８中の回路パターンの３層のパ
ターンが形成されている。また、１層目の被膜４６中
（ウエハＷの表面）に位置合わせ用のウエハマーク４２
ＸＡが形成され、２層目の被膜４７中（被膜４６の表
面）にウエハマーク４２ＸＢがＸ方向にずれて形成さ
れ、３層目の被膜４８中（被膜４７の表面）にウエハマ
ーク４２ＸＣが更にＸ方向にずれて形成されている。更
に、３層目の被膜４８上にフォトレジスト層Ｆが塗布さ
れている。
明する。図１（ａ）は本実施例で露光対象とするウエハ
Ｗ上のショット領域４５の拡大平面図であり、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ線に沿う断面図である。但
し、図１（ｂ）は厚さ方向に更に拡大してある。図１
（ｂ）において、ウエハＷ上には既に１層目の被膜４６
中の回路パターン、２層目の被膜４７中の回路パター
ン、及び３層目の被膜４８中の回路パターンの３層のパ
ターンが形成されている。また、１層目の被膜４６中
（ウエハＷの表面）に位置合わせ用のウエハマーク４２
ＸＡが形成され、２層目の被膜４７中（被膜４６の表
面）にウエハマーク４２ＸＢがＸ方向にずれて形成さ
れ、３層目の被膜４８中（被膜４７の表面）にウエハマ
ーク４２ＸＣが更にＸ方向にずれて形成されている。更
に、３層目の被膜４８上にフォトレジスト層Ｆが塗布さ
れている。
【００２８】図１（ａ）に示すように、ウエハマーク４
２ＸＡ〜４２ＸＣは、ショット領域４５のＸ方向の近傍
にほぼ所定間隔で形成されている。言い換えると、１層
目〜３層目のパターンに付設されたウエハマークがそれ
ぞれウエハマーク４２ＸＡ〜４２ＸＣである。また、１
層目〜３層目の被膜４６〜４８は、それぞれその中のウ
エハマーク４２ＸＡ〜４２ＸＣ上では除去されている。
従って、例えば３層目のウエハマーク４２ＸＣは確実に
検出することができるようになっている。
２ＸＡ〜４２ＸＣは、ショット領域４５のＸ方向の近傍
にほぼ所定間隔で形成されている。言い換えると、１層
目〜３層目のパターンに付設されたウエハマークがそれ
ぞれウエハマーク４２ＸＡ〜４２ＸＣである。また、１
層目〜３層目の被膜４６〜４８は、それぞれその中のウ
エハマーク４２ＸＡ〜４２ＸＣ上では除去されている。
従って、例えば３層目のウエハマーク４２ＸＣは確実に
検出することができるようになっている。
【００２９】マークの構成につきより詳細に説明する
と、ウエハマーク４２ＸＡ，４２ＸＢ，４２ＸＣはそれ
ぞれＸ軸用のＦＩＡ系用のマークであり、Ｙ方向に長い
９本のスリット状パターンをＸ方向に所定ピッチで配列
したものである。その９本のスリット状パターンの内で
中央のパターンが最も長くなっている。本実施例ではそ
の９本のスリット状パターンのＸ方向の位置の計測結果
の平均値をそれぞれのウエハマークのＸ座標とする。但
し、各ウエハマークの９本のスリット状パターンの長さ
を全て同じにしてもよく、そのスリット状パターンの本
数を変えてもよい。
と、ウエハマーク４２ＸＡ，４２ＸＢ，４２ＸＣはそれ
ぞれＸ軸用のＦＩＡ系用のマークであり、Ｙ方向に長い
９本のスリット状パターンをＸ方向に所定ピッチで配列
したものである。その９本のスリット状パターンの内で
中央のパターンが最も長くなっている。本実施例ではそ
の９本のスリット状パターンのＸ方向の位置の計測結果
の平均値をそれぞれのウエハマークのＸ座標とする。但
し、各ウエハマークの９本のスリット状パターンの長さ
を全て同じにしてもよく、そのスリット状パターンの本
数を変えてもよい。
【００３０】また、ショット領域４５のＹ方向の近傍に
も、Ｙ方向にほぼ所定間隔でＹ軸用のＦＩＡ系用のウエ
ハマーク４２ＹＡ，４２ＹＢ，４２ＹＣが形成されてい
る。ウエハマーク４２ＹＡ，４２ＹＢ，４２ＹＣはそれ
ぞれウエハマーク４２ＸＡ，４２ＸＢ，４２ＸＣを９０
°回転したものである。さて、ショット領域４５上で図
１（ｂ）の３層目の被膜４８の表面４８ａ上に図２のレ
チクルＲのパターン領域ＰＡ内のパターンを露光するも
のとして、本実施例では次のようにしてショット領域４
５の中心を投影光学系１３の露光フィールドの中心（光
軸ＡＸ上）に位置合わせする。ここで、図１（ｂ）の３
層の回路パターンの内でレチクルＲのパターンと関係の
あるパターン、即ち例えば互いに接続されるパターン）
は、１層目の被膜４６のパターン及び２層目の被膜４７
のパターンであるとする。
も、Ｙ方向にほぼ所定間隔でＹ軸用のＦＩＡ系用のウエ
ハマーク４２ＹＡ，４２ＹＢ，４２ＹＣが形成されてい
る。ウエハマーク４２ＹＡ，４２ＹＢ，４２ＹＣはそれ
ぞれウエハマーク４２ＸＡ，４２ＸＢ，４２ＸＣを９０
°回転したものである。さて、ショット領域４５上で図
１（ｂ）の３層目の被膜４８の表面４８ａ上に図２のレ
チクルＲのパターン領域ＰＡ内のパターンを露光するも
のとして、本実施例では次のようにしてショット領域４
５の中心を投影光学系１３の露光フィールドの中心（光
軸ＡＸ上）に位置合わせする。ここで、図１（ｂ）の３
層の回路パターンの内でレチクルＲのパターンと関係の
あるパターン、即ち例えば互いに接続されるパターン）
は、１層目の被膜４６のパターン及び２層目の被膜４７
のパターンであるとする。
【００３１】この場合、本実施例では図２の撮像素子３
４を含むオフ・アクシス方式のＦＩＡ系を用いて、図１
（ｂ）の１層目のウエハマーク４２ＸＡ、及び２層目の
ウエハマーク４２ＸＢのＸ方向の位置を計測する。図３
（ａ）は、図２ののＦＩＡ系の指標板３０上の像を示
し、この図３（ａ）において、２つの指標マーク４１Ａ
及び４１Ｂの間に、ウエハマーク４２ＸＡの像４２ＸＡ
Ｐが結像されている。それら指標マーク４１Ａ，４１Ｂ
及びウエハマークの像４２ＸＡＰを囲む観察視野４３内
の像が撮像素子３４により撮像され、撮像素子３４は観
察視野４３内でＸ方向と共役なＸＰ方向に平行な走査線
４４に沿って撮像信号を読み出して主制御系１８に供給
する。主制御系１８では、この撮像信号を処理すること
により、指標マーク４１Ａ，４１Ｂを基準としたウエハ
マーク４２ＸＡの位置を検出し、この位置にレーザ干渉
計１５で計測されたＸ座標を加算することにより、ウエ
ハマーク４２ＸＡのＸ座標Ｘ1 を求める。
４を含むオフ・アクシス方式のＦＩＡ系を用いて、図１
（ｂ）の１層目のウエハマーク４２ＸＡ、及び２層目の
ウエハマーク４２ＸＢのＸ方向の位置を計測する。図３
（ａ）は、図２ののＦＩＡ系の指標板３０上の像を示
し、この図３（ａ）において、２つの指標マーク４１Ａ
及び４１Ｂの間に、ウエハマーク４２ＸＡの像４２ＸＡ
Ｐが結像されている。それら指標マーク４１Ａ，４１Ｂ
及びウエハマークの像４２ＸＡＰを囲む観察視野４３内
の像が撮像素子３４により撮像され、撮像素子３４は観
察視野４３内でＸ方向と共役なＸＰ方向に平行な走査線
４４に沿って撮像信号を読み出して主制御系１８に供給
する。主制御系１８では、この撮像信号を処理すること
により、指標マーク４１Ａ，４１Ｂを基準としたウエハ
マーク４２ＸＡの位置を検出し、この位置にレーザ干渉
計１５で計測されたＸ座標を加算することにより、ウエ
ハマーク４２ＸＡのＸ座標Ｘ1 を求める。
【００３２】なお、図１（ｂ）において、フォトレジス
ト層Ｆはアライメント用の光に対してほぼ透明であるた
め、被膜４６〜４８が透明であれば、ウエハマーク４２
ＸＡは直接ＦＩＡ系の撮像素子３４により観察でき、こ
の観察される画像に基づいて位置が検出される。一方、
被膜４６〜４８が不透明でもウエハマーク４２ＸＡの上
方の最上層の被膜４８の表面には凹凸部４９Ａが生じる
ため、この凹凸部４９Ａを観察することにより、実質的
にウエハマーク４２ＸＡの位置を検出できる。同様に、
２層目に付設されたウエハマーク４２ＸＢもＦＩＡ系に
より検出でき、この結果からウエハマーク４２ＸＢのＸ
座標Ｘ2 が検出できる。このウエハマーク４２ＸＢに関
しても、その上方の最上層の被膜４８の表面の凹凸部４
９Ｂの位置を計測してもよい。
ト層Ｆはアライメント用の光に対してほぼ透明であるた
め、被膜４６〜４８が透明であれば、ウエハマーク４２
ＸＡは直接ＦＩＡ系の撮像素子３４により観察でき、こ
の観察される画像に基づいて位置が検出される。一方、
被膜４６〜４８が不透明でもウエハマーク４２ＸＡの上
方の最上層の被膜４８の表面には凹凸部４９Ａが生じる
ため、この凹凸部４９Ａを観察することにより、実質的
にウエハマーク４２ＸＡの位置を検出できる。同様に、
２層目に付設されたウエハマーク４２ＸＢもＦＩＡ系に
より検出でき、この結果からウエハマーク４２ＸＢのＸ
座標Ｘ2 が検出できる。このウエハマーク４２ＸＢに関
しても、その上方の最上層の被膜４８の表面の凹凸部４
９Ｂの位置を計測してもよい。
【００３３】また、被膜４６〜４８が不透明であるよう
な場合には、凹凸部４９Ａ及び４９Ｂの位置を計測する
代わりに、２層目の露光を行う際にウエハマーク４２Ｘ
ＡのＸ座標Ｘ1 を計測して記憶しておき、３層目の露光
を行う際にウエハマーク４２ＸＢのＸ座標をＸ2 計測し
て記憶しておいてもよい。そして、４層目の露光を行う
際にはそのように記憶してあった座標を読み出して使用
してもよい。
な場合には、凹凸部４９Ａ及び４９Ｂの位置を計測する
代わりに、２層目の露光を行う際にウエハマーク４２Ｘ
ＡのＸ座標Ｘ1 を計測して記憶しておき、３層目の露光
を行う際にウエハマーク４２ＸＢのＸ座標をＸ2 計測し
て記憶しておいてもよい。そして、４層目の露光を行う
際にはそのように記憶してあった座標を読み出して使用
してもよい。
【００３４】その後、例えば設計上では、ウエハマーク
４２ＸＡのＸ座標Ｘ1 にオフセットΔＡを加算した位置
を投影光学系１３の露光フィールドの中心のＸ座標に設
定することになっており、且つウエハマーク４２ＸＢの
Ｘ座標Ｘ2 にオフセットΔＢを加算した位置を投影光学
系１３の露光フィールドの中心のＸ座標に設定すること
になっているものとする。このとき、本実施例では、次
式で計算されるＸ座標ＸS を有するウエハＷ上の位置を
投影光学系１３の露光フィールドの中心のＸ座標に合わ
せる。
４２ＸＡのＸ座標Ｘ1 にオフセットΔＡを加算した位置
を投影光学系１３の露光フィールドの中心のＸ座標に設
定することになっており、且つウエハマーク４２ＸＢの
Ｘ座標Ｘ2 にオフセットΔＢを加算した位置を投影光学
系１３の露光フィールドの中心のＸ座標に設定すること
になっているものとする。このとき、本実施例では、次
式で計算されるＸ座標ＸS を有するウエハＷ上の位置を
投影光学系１３の露光フィールドの中心のＸ座標に合わ
せる。
【００３５】 ＸS ＝｛（Ｘ1 ＋ΔＡ）＋（Ｘ2 ＋ΔＢ）｝／２ （１） このＸ座標ＸS を用いることにより、ショット領域４５
中の１層目及び２層目のパターンと、これから露光する
レチクルＲのパターンとのＸ方向の位置ずれ量が平均と
して最小になる。また、図１（ａ）においてショット領
域４５のＹ座標を示すＹ軸用のウエハマークの内、１層
目のウエハマーク４２ＹＡ及び２層目のウエハマーク４
２ＹＢのＹ座標もそれぞれ計測される。これら２つのＹ
座標に基づいてショット領域４５をＹ方向に位置決めす
ることにより、ショット領域４５中の１層目及び２層目
のパターンと、これから露光するレチクルＲのパターン
とのＹ方向の位置ずれ量も平均として最小になる。従っ
て、これから露光するレチクルＲのパターンと、このパ
ターンと関連のある１層目及び２層目のパターンとの、
Ｘ方向及びＹ方向への位置ずれ量が平均として最小とな
り、単に３層目のウエハマーク４２ＸＣ，４２ＹＣの座
標に基づいて位置決めする場合と比べて、製造される半
導体素子の歩留まりが向上する。
中の１層目及び２層目のパターンと、これから露光する
レチクルＲのパターンとのＸ方向の位置ずれ量が平均と
して最小になる。また、図１（ａ）においてショット領
域４５のＹ座標を示すＹ軸用のウエハマークの内、１層
目のウエハマーク４２ＹＡ及び２層目のウエハマーク４
２ＹＢのＹ座標もそれぞれ計測される。これら２つのＹ
座標に基づいてショット領域４５をＹ方向に位置決めす
ることにより、ショット領域４５中の１層目及び２層目
のパターンと、これから露光するレチクルＲのパターン
とのＹ方向の位置ずれ量も平均として最小になる。従っ
て、これから露光するレチクルＲのパターンと、このパ
ターンと関連のある１層目及び２層目のパターンとの、
Ｘ方向及びＹ方向への位置ずれ量が平均として最小とな
り、単に３層目のウエハマーク４２ＸＣ，４２ＹＣの座
標に基づいて位置決めする場合と比べて、製造される半
導体素子の歩留まりが向上する。
【００３６】なお、図１において、例えば１層目のパタ
ーンとこれから露光するレチクルＲのパターンの像との
微細度が同程度で、且つ２層目のパターンの微細度がそ
れらより粗いような場合には、１層目と２層目にそれぞ
れ異なる重みＷ1 及びＷ2(＜Ｗ1)を付してもよい。そし
て、（１）式の代わりに次のような加重平均によりウエ
ハＷ上の基準となる位置のＸ座標ＸS を求める。
ーンとこれから露光するレチクルＲのパターンの像との
微細度が同程度で、且つ２層目のパターンの微細度がそ
れらより粗いような場合には、１層目と２層目にそれぞ
れ異なる重みＷ1 及びＷ2(＜Ｗ1)を付してもよい。そし
て、（１）式の代わりに次のような加重平均によりウエ
ハＷ上の基準となる位置のＸ座標ＸS を求める。
【００３７】 ＸS ＝｛Ｗ1(Ｘ1 ＋ΔＡ）＋Ｗ2(Ｘ2 ＋ΔＢ）｝／（Ｗ1 ＋Ｗ2) （２） これにより、１層目を重視した位置合わせを行うことが
できる。但し、例えば１層目の処理プロセスではウエハ
マーク４２ＸＡの位置ずれ量が大きくなり、２層目の処
理プロセスではウエハマーク４２ＸＢの位置ずれ量が小
さいことが分かっているような場合には、２層目の重み
Ｗ2 を１層目の重みＷ1 より大きくして、２層目に重点
的に位置を合わせるようにしてもよい。
できる。但し、例えば１層目の処理プロセスではウエハ
マーク４２ＸＡの位置ずれ量が大きくなり、２層目の処
理プロセスではウエハマーク４２ＸＢの位置ずれ量が小
さいことが分かっているような場合には、２層目の重み
Ｗ2 を１層目の重みＷ1 より大きくして、２層目に重点
的に位置を合わせるようにしてもよい。
【００３８】また、厳密な意味では図１（ｂ）の３個の
層は全部これから露光するレチクルＲのパターンと関連
があると言える。そこで、３層目のウエハマーク４２Ｘ
ＣのＸ座標Ｘ3 をＸ軸用のＦＩＡ系で測定し、ウエハマ
ーク４２ＹＣのＹ座標をＹ軸用のＦＩＡ系で計測し、Ｘ
軸及びＹ軸のそれぞれで３個のウエハマークの座標の加
重平均に基づいて位置合わせを行ってもよい。これによ
り総合的な位置合わせ誤差を最小にすることができる。
層は全部これから露光するレチクルＲのパターンと関連
があると言える。そこで、３層目のウエハマーク４２Ｘ
ＣのＸ座標Ｘ3 をＸ軸用のＦＩＡ系で測定し、ウエハマ
ーク４２ＹＣのＹ座標をＹ軸用のＦＩＡ系で計測し、Ｘ
軸及びＹ軸のそれぞれで３個のウエハマークの座標の加
重平均に基づいて位置合わせを行ってもよい。これによ
り総合的な位置合わせ誤差を最小にすることができる。
【００３９】また、上述実施例ではＸ軸とＹ軸とで同じ
層のウエハマークを使用しているが、露光するパターン
によっては、各軸毎に使用するウエハマークの層を変え
てもよい。図４は、そのように各軸毎に異なる層のウエ
ハマークを使用する場合を示し、この図１に対応する部
分に同一符号を付して示す図４において、ショット領域
４５には３層のパターンが形成され、その内の１層目及
び２層目のパターンがそれぞれＸ軸に平行に細長いパタ
ーン５０であるとする。そして、これから露光するレチ
クルＲのパターンの像もＸ軸に平行に長いパターン５１
であるとする。この場合は、既に形成されているパター
ン５０とこれから露光するパターン５１とのＹ方向の位
置関係を厳密に設定する必要があるが、Ｘ方向の位置関
係はそれ程厳密である必要はない。
層のウエハマークを使用しているが、露光するパターン
によっては、各軸毎に使用するウエハマークの層を変え
てもよい。図４は、そのように各軸毎に異なる層のウエ
ハマークを使用する場合を示し、この図１に対応する部
分に同一符号を付して示す図４において、ショット領域
４５には３層のパターンが形成され、その内の１層目及
び２層目のパターンがそれぞれＸ軸に平行に細長いパタ
ーン５０であるとする。そして、これから露光するレチ
クルＲのパターンの像もＸ軸に平行に長いパターン５１
であるとする。この場合は、既に形成されているパター
ン５０とこれから露光するパターン５１とのＹ方向の位
置関係を厳密に設定する必要があるが、Ｘ方向の位置関
係はそれ程厳密である必要はない。
【００４０】そこで、Ｙ方向の位置決めは、１層目のウ
エハマーク４２ＹＡ及び２層目のウエハマーク４２ＹＢ
のＹ座標の計測結果を用いて行い、Ｘ方向の位置決め
は、例えば３層目のウエハマーク４２ＸＣのＸ座標の計
測結果を用いて行うようにする。これにより、Ｙ方向の
位置決め精度を高めることができると共に、位置決め精
度が低くてもよいＸ方向については最小の計測を行うだ
けでよく、アライメント時間が短縮できる。また、Ｘ方
向について関連のある層が２層目及び３層目である場合
には、Ｘ方向については、２層目のウエハマーク４２Ｘ
Ｂ及び３層目のウエハマーク４２ＸＣのＸ座標の計測結
果を用いて位置決めを行うようにしてもよい。これによ
り、Ｘ方向及びＹ方向の位置決め精度をそれぞれ最良の
状態に設定できる。
エハマーク４２ＹＡ及び２層目のウエハマーク４２ＹＢ
のＹ座標の計測結果を用いて行い、Ｘ方向の位置決め
は、例えば３層目のウエハマーク４２ＸＣのＸ座標の計
測結果を用いて行うようにする。これにより、Ｙ方向の
位置決め精度を高めることができると共に、位置決め精
度が低くてもよいＸ方向については最小の計測を行うだ
けでよく、アライメント時間が短縮できる。また、Ｘ方
向について関連のある層が２層目及び３層目である場合
には、Ｘ方向については、２層目のウエハマーク４２Ｘ
Ｂ及び３層目のウエハマーク４２ＸＣのＸ座標の計測結
果を用いて位置決めを行うようにしてもよい。これによ
り、Ｘ方向及びＹ方向の位置決め精度をそれぞれ最良の
状態に設定できる。
【００４１】また、上述実施例ではウエハマークとして
ＦＩＡ系用のマークが使用されているが、図３（ｂ）に
示すようにＬＳＡ方式のウエハマーク５２Ｘを使用して
もよい。ウエハマーク５２ＸはＸ軸用のマークであり、
正方形のドットパターンをＹ方向に延びた３列に所定ピ
ッチで配列したマークである。この場合、図２のウエハ
ステージＷＳを駆動して、アライメント系１７から投影
光学系１３を介して投影されたスリット状のスポット光
ＬＸＳに対してウエハマーク５２Ｘを走査して、ウエハ
マーク５２Ｘからの回折光を検出することにより、ウエ
ハマーク５２ＸのＸ座標が計測される。同様にＹ軸用の
ＬＳＡ方式のウエハマークの位置も計測される。
ＦＩＡ系用のマークが使用されているが、図３（ｂ）に
示すようにＬＳＡ方式のウエハマーク５２Ｘを使用して
もよい。ウエハマーク５２ＸはＸ軸用のマークであり、
正方形のドットパターンをＹ方向に延びた３列に所定ピ
ッチで配列したマークである。この場合、図２のウエハ
ステージＷＳを駆動して、アライメント系１７から投影
光学系１３を介して投影されたスリット状のスポット光
ＬＸＳに対してウエハマーク５２Ｘを走査して、ウエハ
マーク５２Ｘからの回折光を検出することにより、ウエ
ハマーク５２ＸのＸ座標が計測される。同様にＹ軸用の
ＬＳＡ方式のウエハマークの位置も計測される。
【００４２】更に、ウエハマークとしては、可干渉な２
光束の回折光をほぼ同一方向に戻す２光束干渉方式用の
回折格子マーク（例えば特開平２−２７２３０５号公報
参照）等を使用してもよい。なお、上述実施例では、例
えば図１（ａ）に示すように、Ｘ軸のウエハマーク４２
ＸＡ〜４２ＸＣがショット領域４５の下辺の近傍に一列
に配列されているが、それらＸ軸のウエハマークがショ
ット領域４５の上辺及び下辺の近傍等に点在していても
よい。
光束の回折光をほぼ同一方向に戻す２光束干渉方式用の
回折格子マーク（例えば特開平２−２７２３０５号公報
参照）等を使用してもよい。なお、上述実施例では、例
えば図１（ａ）に示すように、Ｘ軸のウエハマーク４２
ＸＡ〜４２ＸＣがショット領域４５の下辺の近傍に一列
に配列されているが、それらＸ軸のウエハマークがショ
ット領域４５の上辺及び下辺の近傍等に点在していても
よい。
【００４３】また、上述実施例ではウエハ上の全ての層
（レイア）にウエハマークが形成されているが、ウエハ
マークを有する層（又は被膜）の間、又は上部にウエハ
マークの無い層が存在していてもよい。この場合、ウエ
ハマークの在る層から計測対象のマークを選択すればよ
い。また、本発明は、ステッパー型の露光装置のみなら
ず、レチクルとウエハとを相対的に走査して露光を行う
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも同様に
適用できる。このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
（レイア）にウエハマークが形成されているが、ウエハ
マークを有する層（又は被膜）の間、又は上部にウエハ
マークの無い層が存在していてもよい。この場合、ウエ
ハマークの在る層から計測対象のマークを選択すればよ
い。また、本発明は、ステッパー型の露光装置のみなら
ず、レチクルとウエハとを相対的に走査して露光を行う
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも同様に
適用できる。このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、これから露光するマス
クパターンと関連のある複数層の位置合わせ用のマーク
の座標値に基づいて位置合わせを行うようにしているた
め、位置合わせ誤差が積算されることがなくなり、位置
合わせ誤差が小さくなる利点がある。更に、関連のある
層間の位置合わせ誤差も小さくなる。
クパターンと関連のある複数層の位置合わせ用のマーク
の座標値に基づいて位置合わせを行うようにしているた
め、位置合わせ誤差が積算されることがなくなり、位置
合わせ誤差が小さくなる利点がある。更に、関連のある
層間の位置合わせ誤差も小さくなる。
【００４５】また、関連のある複数層に重みを付し、そ
れら複数層の位置合わせ用のマークの座標値の加重平均
に基づいて位置合わせを行う場合には、特に関連の深い
層間の位置合わせ誤差を小さくできる。更に、第１の方
向及び第２の方向で異なる層の位置合わせ用のマークの
座標値を使用する場合には、第１の方向及び第２の方向
でそれぞれ関連のある層間の位置決め誤差を最小にでき
る利点がある。
れら複数層の位置合わせ用のマークの座標値の加重平均
に基づいて位置合わせを行う場合には、特に関連の深い
層間の位置合わせ誤差を小さくできる。更に、第１の方
向及び第２の方向で異なる層の位置合わせ用のマークの
座標値を使用する場合には、第１の方向及び第２の方向
でそれぞれ関連のある層間の位置決め誤差を最小にでき
る利点がある。
【００４６】また、それまでに形成された全層の位置合
わせ用のマークの座標値を用いて位置合わせを行う場合
には、位置合わせ誤差を全体として小さくできる。
わせ用のマークの座標値を用いて位置合わせを行う場合
には、位置合わせ誤差を全体として小さくできる。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例で露光されるショッ
ト領域及びウエハマークの配列を示す拡大平面図、
（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ線に沿う要部の断面図であ
る。
ト領域及びウエハマークの配列を示す拡大平面図、
（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ線に沿う要部の断面図であ
る。
【図２】本発明の一実施例で使用される投影露光装置を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図３】（ａ）は図２中のＦＩＡ系の観察視野を示す
図、（ｂ）は図２中のＬＳＡ方式のアライメント系１７
によりウエハマークの位置検出を行う場合の説明図であ
る。
図、（ｂ）は図２中のＬＳＡ方式のアライメント系１７
によりウエハマークの位置検出を行う場合の説明図であ
る。
【図４】Ｘ方向とＹ方向とで異なるウエハマークを位置
合わせ用に使用する場合のパターンの例を示す拡大平面
図である。
合わせ用に使用する場合のパターンの例を示す拡大平面
図である。
【図５】従来の位置合わせ方法の説明に供する部分拡大
断面図である。
断面図である。
１ 水銀ランプ ３ 照明光学系 ９ メインコンデンサーレンズ Ｒ レチクル １３ 投影光学系 Ｗ ウエハ ＷＳ ウエハステージ １５ レーザ干渉計 １７ ＴＴＬ方式のアライメント系 １８ 主制御系 ４２ＸＡ〜４２ＸＣ Ｘ軸用のウエハマーク ４２ＹＡ〜４２ＹＣ Ｙ軸用のウエハマーク ４５ ショット領域
Claims (4)
- 【請求項１】 マスクパターンを基板上の既に複数層の
パターンが形成されている所定の露光領域に露光する際
に、前記所定の露光領域と前記マスクパターンとの位置
合わせを行う方法において、 前記複数層のパターン内に前記マスクパターンと関連が
あると共にそれぞれ位置合わせ用のマークが付設された
複数層のパターンが存在する場合、 前記マスクパターンと関連のある複数層のパターンのそ
れぞれに付設された位置合わせ用のマークの座標値に基
づいて前記所定の露光領域と前記マスクパターンとの位
置合わせを行うようにしたことを特徴とする位置合わせ
方法。 - 【請求項２】 前記マスクパターンと関連のある複数層
のパターンに対して、それぞれ前記マスクパターンとの
関連の程度に応じて重みを付し、前記マスクパターンと
関連のある複数層のパターンのそれぞれに付設された位
置合わせ用のマークの座標値を対応する前記重みを用い
て加重平均した結果に基づいて、前記所定の露光領域と
前記マスクパターンとの位置合わせを行うようにしたこ
とを特徴とする請求項１記載の位置合わせ方法。 - 【請求項３】 前記所定の露光領域と前記マスクパター
ンとを第１の方向、及び該第１の方向に交差する第２の
方向に対して位置合わせする際に、 前記所定の露光領域上の複数層のパターン中の前記第１
の方向に対する位置合わせを行うために使用する複数層
のパターンと、前記第２の方向に対する位置合わせを行
うために使用する複数層のパターンとを互いに独立に選
ぶようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の位
置合わせ方法。 - 【請求項４】 前記所定の露光領域上に形成されている
全部の層のパターンに付設されている位置合わせ用のマ
ークの座標値を用いて、前記所定の露光領域と前記マス
クパターンとの位置合わせを行うようにしたことを特徴
とする請求項１又は２記載の位置合わせ方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6038076A JPH07249558A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 位置合わせ方法 |
| US08/400,564 US5532091A (en) | 1994-03-09 | 1995-03-08 | Aligning method |
| KR1019950004751A KR950034471A (ko) | 1994-03-09 | 1995-03-09 | 위치맞춤방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6038076A JPH07249558A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 位置合わせ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249558A true JPH07249558A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12515407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6038076A Pending JPH07249558A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 位置合わせ方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5532091A (ja) |
| JP (1) | JPH07249558A (ja) |
| KR (1) | KR950034471A (ja) |
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