JPH09320920A - 露光装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置において露光前に行われる装置のキ
ャリブレーションのエラーを検出し、エラー露光を防止
する。 【解決手段】 一連の基板の露光前に行うキャリブレー
ション、即ち位置センサおよびレチクルといった特定の
測定点の位置測定またはアライメントを行う際に、キャ
リブレーションの途中で少なくとも２回、たとえば最初
と最後に少なくとも一つの同一測定点の位置測定を行い
その測定された位置を比較する。この２回の測定で得ら
れた位置の差が予め設定する微少な許容値以上である場
合、エラーとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体または液晶製造用
露光装置に関するものであり、特に露光前および露光時
の装置の調整方法に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】半導体および液晶基板
製造用露光装置（以下露光装置と略す）は装置の所定位
置に設置されたレチクルに露光光を照射して、レチクル
の像を装置の露光ステージ上に置かれた半導体ウエハま
たは液晶用ガラス基板等の上に投影し該ウエハあるいは
ガラス基板を露光するものである。この際にレチクルと
基板（ウエハまたはガラス基板）とは所定の位置関係と
なるように正確に位置合わせされなければならない。そ
のためレチクルおよび基板を装置に対して所定の位置に
合わせるアライメントが行われる。

【０００３】このうち基板のアライメントは装置に設け
られたセンサを用いて基板上に形成されているアライメ
ントマークを検知しその位置を測定することにより行わ
れる。更にそれに先だって露光の前準備としてある種の
装置のキャリブレーションが必要である。これは露光の
際の原画であるレチクルを装置に位置合わせすると同時
に、ウエハやガラス基板を装置に位置合わせする（基板
の位置を測定する）ために用いる複数の位置センサその
ものの位置を測定（あるいはアライメント）するもので
あり通常ベースライン計測と呼ばれる。即ち位置センサ
によって計測される基板のアライメントマーク位置は該
センサに対する相対的な位置ということになるので、装
置の座標系に対する基板の絶対位置を決定するためには
予め露光装置に対する位置センサの絶対位置を決定して
おく必要があるわけであり、そのために行うのがここに
言うキャリブレーションである。なお、後に実施例に関
連して説明するが、ここで言う位置はレーザ干渉計を用
いて例えば0.01μm程度の分解能で厳密に測定され管理
される。

【０００４】センサのアライメントは、通常、装置に対
するレチクルのアライメントと共に行うが、一枚一枚の
基板の露光ごとに行うのではなく、たいていの場合同一
のレチクルを用いて行う一ロットあるいは数ロットの基
板の露光ごとに行う。但しロット切り換えの際にレチク
ルを交換した場合には必ず行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来上述のようなキャ
リブレーションを行うときに、 センサ位置の微少なドリフト センサ位置を管理する干渉計のドリフト あるいはセンサをアライメントする基準マークの位置
ドリフト 等のドリフトが起こり、正確なキャリブレーションがで
きないという場合があった。

【０００６】また、上記のような露光装置において、基
板のアライメント・露光を行う際に基板位置の変動また
は干渉計の変動があった場合、露光パターンは正確な位
置に露光されないことになるが、この露光位置の異常は
基板現像後の検査をしないと分からなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の方法においては、一連の基板の露光前に行う
キャリブレーション、即ち位置センサおよび／またはレ
チクルといった特定の測定点の位置測定またはアライメ
ントを行う際に、キャリブレーションの途中で少なくと
も一つの同一測定点の位置測定を２回行いその測定され
た位置を比較する。この２回の測定で得られた位置の差
が予め設定する微少な許容値以上である場合、エラーと
する。このエラーがでた場合再度キャリブレーションを
自動で行う様にもできる。

【０００８】また、個々の基板を露光する際には基板上
に設けられた複数のアライメントマークを前記位置セン
サを用いて位置測定しアライメントし、しかる後に露光
のを行うが、本発明の別の方法においては、露光終了後
に再度基板上のアライメントマークのうちの少なくとも
一つを再び位置測定し、露光前に測定された位置と露光
後に測定された位置との差が設定する微少な許容値以上
である場合、エラーとすることで不良を検出する。

【０００９】このような本発明により、従来一連の基板
の露光前のキャリブレーションにおけるアライメント時
に不備があっても、露光が終了してからしか判定ができ
なかったものが、露光以前に検知できるようになる。

【００１０】また、個々の基板のアライメント・露光の
際に露光中に露光位置のずれが生じた場合に現像して検
査することなく不良品を検出することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の方法が適用される露光装
置は通常互いに直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に可
動でその上にウエハが載置されるウエハステージを有す
る。該ウエハステージのＸ方向Ｙ方向の位置（移動量）
は干渉計によって例えば0.01μm単位で厳密に測定され
る。ウエハステージの情報にはステージ上に載置された
ウエハ上のアライメントマークを検出するための位置セ
ンサが設けられる。ステージ上には位置検出装置および
レチクルの位置測定に用いられる基準マークが形成され
る。

【００１２】位置センサの位置測定は例えばステージ上
に形成された基準マークと位置センサとがアライメント
されたときのステージの位置を干渉計によって読むこと
により測定することができる。

【００１３】本発明の方法において、少なくとも１つの
特定マークについて位置測定を２回行う。この特定マー
クの数を増やせばキャリブレーション誤差検出の精度は
上がるが、反面キャリブレーションにかかる時間は長く
なるので、それぞれの場合の要請に応じて適宜決めれば
よい。

【００１４】また、同一の特定マークの２回の測定をい
つ行うかは特に限定されないが、測定の一番初めと一番
最後とに行えばキャリブレーションの間を通じての誤差
検出が可能になるので好適である。

【００１５】また一連の基板の露光時に適用される本発
明の方法においては、個々の基板の露光のエラーを示す
露光前と露光後との基板の特定のアライメントマークの
位置ずれが生じた場合に、基板の露光を中止して以降の
基板の露光を行わないエラー終了としてもよいし、ある
いはエラーの生じた基板を記録しておくだけでそのまま
基板の露光を継続し、後でエラーの記録のある基板を排
除するようにすることもできる。

【００１６】

【実施例】本発明の方法を実施するための液晶用の露光
装置の例を図２に図式的に示す。露光装置は図に示した
互いに直角のＸ方向およびＹ方向に可動なＸＹステージ
５を有する。ＸＹステージには液晶用ガラス基板の露光
時に該基板が載置される。ＸＹステージはステージ駆動
部９によりＸ方向Ｙ方向の２方向に互いに独立に移動可
能である。ステージ５の側面にはＸ方向、Ｙ方向のそれ
ぞれに対応してレーザ干渉計からのレーザ光を反射する
ミラー６aおよび６bが設けられている。ステージ５の２
次元的な（Ｘ方向、Ｙ方向）位置はレーザ干渉計により
0.01μm程度の分解能で常時検出される。図２には図示
の都合上ミラー６aにレーザを照射してステージのＸ方
向の位置を検出するレーザ干渉計７のみを図示するが、
実際にはＹ方向にも同様のレーザ干渉計が設けられてい
る。レーザ干渉計７は装置本体に固定されている。レー
ザ干渉計の検出結果は制御部１０に入力される。制御部
１０はステージ駆動部９によるステージの移動を制御す
る。

【００１７】ステージの上方に不図示のレチクルホルダ
またはレチクルステージに保持されたレチクル１が位置
する。露光時にレチクル１は不図示の照明光学系からの
照明光により照明され、投影光学系射３を介してレチク
ル１上のパターンの像がステージ上の基板に投影される
ことで基板の露光が行われる。

【００１８】装置は更にステージ上に載置された基板の
アライメントマークの位置測定に用いられる基板アライ
メントセンサ４を有している。本実施例の装置では基板
アライメントセンサ４は４つ図示されているが、基板ア
ライメントセンサセンサ４の数は基板の位置補正パラメ
ータの数に応じて決められるものであり、特に４つには
限定されない。

【００１９】各センサおよびレチクル位置のキャリブレ
ーションは各基板のアライメント・露光の前に行われ
る。キャリブレーションとしてのそれぞれの基板アライ
メントセンサ４の位置測定にあたってはＸＹステージ５
を適当に移動して各基板アライメントセンサ４の検出位
置に基準マーク８が来るようにし、そのときのレーザ干
渉計の示す位置を読みとることで行う。

【００２０】本実施例の装置においてはレチクル位置の
キャリブレーションも基準マーク８を用いて行う。その
ような場合基準マークの下側からレーザ光等の光を照射
して基準マークを上方に投影できるように構成し、投影
された基準マーク８とレチクル上に形成されているレチ
クルアライメントマーク２との重なりをレチクルの上方
に設けられたレチクルアライメントセンサ１１で検知
し、そのときのＸＹステージの位置をレーザ干渉計で読
みとることによってレチクル（レチクルアライメントマ
ーク）の位置測定を行う。なお、レチクルチェンジャを
用いて複数のレチクルを切り換えながら露光を行う場合
にも上記の構成は適用可能であり、そのような場合は基
準マークとレチクルアライメントマークのアライメント
をレチクルごとに行う。

【００２１】以上に説明したキャリブレーションの動作
は基準マーク８とレチクルアライメントマーク２および
基板アライメントセンサ４との一連のアライメント動作
であるが、この間に上に説明したようなドリフト、即ち
基準マークの位置移動または干渉計の変動またはアライ
メント光線の位置変動を含むアライメントセンサの位置
移動があった場合、キャリブレーション結果が正確でな
くなる。

【００２２】そこで本発明においてはキャリブレーショ
ン動作の最初と最後で、特定の同じ測定点（例えば基板
アライメントセンサの１つ、またはレチクルアライメン
トマークの一つ）と基準マークのアライメントを行い両
者の差を算出するようにする。もし各ドリフト要因がな
ければこの差はせいぜいアライメントの再現性程度（即
ちドリフトが生じない状態でアライメントを複数回行っ
た場合のアライメントの通常誤差範囲）となるが、ドリ
フトが発生した場合、これを越える大きな値となる。そ
こで予めアライメントの再現性で起こる値を許容値とし
て設定しておき、この差が許容値を越えた場合にはエラ
ーとして露光に移行しないようにするか、または再度キ
ャリブレーションを行う様なシーケンスとする。

【００２３】図１はこのときのシーケンスを表す。以下
図１を用いてこのシーケンスについて説明する。

【００２４】ステップＳ１０１でシーケンスがスタート
すると、まず予め定めておいた特定の測定点、即ち基板
アライメントセンサまたはレチクルアライメントマーク
のうちの一つの位置測定を行い、特定測定点の位置の初
期値を求める（ステップＳ１０２）。

【００２５】続いてステップ１０２で位置測定した特定
の測定点以外の各測定点の位置測定を行う（ステップ１
０３）。

【００２６】ステップ１０３が終わると特定測定点を含
むすべての測定点の位置測定が終わったことになるが、
そこでステップ１０４において、最初に測定した特定測
定点の位置測定を再度行い特定測定点の位置の最終値を
求める。

【００２７】続いてステップ１０５においてステップ１
０２とステップ１０４で求めた特定測定点の位置の初期
値と最終値の差を求め、その差がアライメント再現性の
程度以上であるか否かを判定する。具体的には所定値を
設定しておき、該所定値と前記初期値と最終値の差との
大小を比較する。

【００２８】ステップ１０５で初期値と最終値との差が
所定値以上の場合はキャリブレーション中にドリフトに
よる誤差が発生したことを意味するのでステップ１０６
においてキャリブレーションのリトライ（再試行）をす
るか否かを決定する。実際にはステップ１０６の時点で
オペレータがリトライするかエラー終了するかを選択す
るようにしてもよいし、あるいはドリフト発生時にリト
ライするかエラー終了するかをオペレータが予め設定し
ておけるように装置の制御系を構成しておいてもよい。

【００２９】ステップ１０６でリトライすると決定され
ればステップ１０２に戻ってキャリブレーションプロセ
スをはじめからやり直す。リトライしない場合にはエラ
ー終了とし、引き続く露光動作を行なわないようにし
て、誤差原因を調査するなどすることになる。

【００３０】ステップ１０５に戻って、ここで初期値と
最終値の差が所定値以下であると判定された場合には、
ドリフトの発生がなくキャリブレーション動作が正常に
行われたと判断し、ステップ１０８に進む。

【００３１】ステップ１０８ではステージ上に基板を載
置し、通常の一連の基板アライメントおよび露光動作を
行う。

【００３２】以上の実施例では特定測定点の初回位置測
定（初期値）および再位置測定（最終値）をすべての測
定点の位置測定の最初と最後に行っている。これは最初
と最後に行えばキャリブレーションを行っている間を通
じてのドリフトの影響を調べられるので好適であるため
である。しかし本発明は必ずしもこれに限られるもので
はなく、各測定点のキャリブレーション中に同一の測定
点を２回測定してそれらの測定位置を比較するものはす
べて本発明に含まれる。

【００３３】また本実施例では、一つの測定点（基板ア
ライメントセンサのうちの一つあるいはレチクルアライ
メントマークのうちの一つ）のみを特定測定点として、
その一つの測定点についてのみ再測定を行っているが、
特定測定点を２つ以上設定し、そのそれぞれについて再
測定と所定値との比較を行うように構成してもよい。当
然ながら特定測定点を増やせばそれだけキャリブレーシ
ョン誤差の検出精度は上がることになる。

【００３４】続いて基板露光に適用される本発明の別の
方法の実施例を説明する。

【００３５】該方法の用いられる装置を図３に示す。こ
の装置は図２の装置と同様であるので同様の参照符号を
付して装置の構成についての説明は省略する。図２との
違いはＸＹステージ５上に載置された基板１２が図示さ
れている点である。本装置において、不図示の照明光学
系により上方から照明されたレチクル１のパターン像が
投影光学系３を介して基板１２上に結像され、基板１２
の露光が行われる。

【００３６】基板上には４つの基板アライメントマーク
１３が設けられている。この基板アライメントマーク１
３とそれぞれに対応する基板アライメントセンサ４とが
アライメントされたときのステージの位置をレーザー干
渉計７で読みとることにより基板アライメントマーク１
３の位置測定が行われる。

【００３７】この基板アライメントマークの位置測定
（アライメント）は、通常、基板の露光前に行うが、本
発明の方法においては露光後に再度特定の基板アライメ
ントマークの位置測定を行い、露光前に測定された位置
との差が基板のアライメントの再現性程度以上である場
合にエラーと判定するものである。

【００３８】図４のフローチャートにより本発明の方法
を説明する。

【００３９】ステップ２０１でシーケンスがスタートす
ると、ステップ２０２で通常の基板アライメント動作、
即ち各基板アライメントマークの位置測定を行う。

【００４０】続いてステップ２０３で通常の基板の露光
動作を行う。

【００４１】基板の露光終了後にステップ２０４で特定
の基板アライメントセンサの再位置測定を行う。

【００４２】そしてステップ２０５において、特定マー
クのステップ２０２で最初に測定された位置とステップ
２０４で再測定された位置との差が所定値以上であるか
どうかを判定する。

【００４３】所定値以上の場合は基板露光時に基板の位
置ずれが生じたことを意味するので、ステップ２０６に
進んでエラー終了するか（ステップ２０７）あるいは当
該基板の露光においてエラーが発生したことを記録する
か（ステップ２０８）を決定する。実際にはステップ２
０６の時点でオペレーターがエラー終了するかエラー記
録するかを選択するようにしてもよいし、あるいはどち
らを選択するかを予め設定しておけるように装置の制御
系を構成してもよい。

【００４４】ステップ２０８のエラー記録に進んだ場合
は、位置ずれの生じた基板の番号をエラーとして記録し
ておき、装置の動作を中断することなく以下の処理（次
の基板の処理も含めて）を続行する（ステップ２０
９）。エラー記録された基板は後の工程で不良品として
排除する。

【００４５】ステップ２０７のエラー終了に進んだ場合
は、装置の動作を一旦止めて、装置の点検を行いエラー
の原因を調べるなどする。

【００４６】ステップ２０５で特定マークのはじめの測
定位置と再測定位置との差が所定値以下の場合には露光
時に位置ずれが生じず、問題なく露光が行われたと判断
できるのでそのままステップ２０９に進んで処理を続行
する。

【００４７】以上において位置測定を行う基板アライメ
ントマークの数を４つ、再位置測定を行う特定アライメ
ントマークの数を一つとして説明したが、本発明はこれ
に限定されず、２つ以上のアライメントマークについて
再測定を行ってもよい。特定アライメントマークの数を
増やせば、処理時間が長くなるが位置ずれのエラー検出
精度は向上する。従って特定アライメントマークの数は
要求される条件に従って決めればよい。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明の方法では一連の基
板の露光前の装置のキャリブレーション中に異常があっ
た場合に、露光に入る前にそれを検出して露光を阻止で
きる。従って不良となる露光を予め防止でき、不良率を
低減することができるという効果がある。

【００４９】また基板露光中に基板に生じた位置ずれ等
の異常を検知できるため、個々の基板を現像して検査す
ることなく不良な基板を検出できる。あるいは露光中に
エラーが生じたことを検知し以降の露光を中止すること
により、不良な状態で露光を継続してしまうという不都
合が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である露光装置のキャリブレー
ション動作のフローチャートである。

【図２】本発明の方法が適用される液晶用露光装置の一
例を概略的に示す図である。

【図３】図２と同様の液晶用露光装置の基板露光中の様
子を示す図である。

【図４】基板露光時の基板アライメント、露光動作のフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ レチクル ２ レチクルアライメントマーク ３ 投影光学系 ４ 基板アライメントセンサ ５ ＸＹステージ ６a、６b ミラー ７ レーザー干渉計 ８ 基準マーク ９ ステージ駆動部 １０ 制御部 １１ レチクルアライメントセンサ １２ 基板 １３ 基板アライメントマーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光装置において基板の露光前に露光の
   位置精度に関連する装置内の複数の測定点の位置測定を
   行うキャリブレーション時に、少なくとも一つの同一測
   定点の位置測定を２回行い、その２回の測定で得られた
   位置を比較し、２回の測定で得られた位置の差が予め設
   定する許容値以上である場合、キャリブレーションエラ
   ーと判定することを特徴とする露光装置の調整方法。
2. 【請求項２】 前記同一測定点に対して行う２回の位置
   測定は複数の測定点の位置測定の最初と最後に行うこと
   を特徴とする請求項１に記載の露光装置の調整方法。
3. 【請求項３】 前記測定点は露光される基板のアライメ
   ントマークの位置合わせに用いられる基板アライメント
   センサと基板上に投影されるパターンが形成されたレチ
   クルの位置合わせに用いられるレチクルアライメントマ
   ークとのどちらか一方または両方であることを特徴とす
   る請求項１または２のいずれかに記載の露光装置の調整
   方法。
4. 【請求項４】 露光装置において基板の露光を行う際
   に、露光前に基板上の複数のアライメントマークの位置
   測定を行い、露光後に露光前に位置測定された前記複数
   のアライメントマークのうちの少なくとも１つについて
   位置の再測定を行い、そのようにして同一のアライメン
   トマークについて露光前と露光後に測定された２つの位
   置を比較し、該位置の差が予め設定する許容値以上であ
   る場合、エラーと判定することを特徴とする露光装置に
   おける露光エラー検出方法。
5. 【請求項５】 請求項４の方法において、複数の基板の
   露光を連続して行う際に前記露光エラーと判定された基
   板がどれであるかを記録しておくことを特徴とする露光
   エラー検出方法。