JPH09320921A - ベースライン量の測定方法及び投影露光装置 - Google Patents
ベースライン量の測定方法及び投影露光装置Info
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- JPH09320921A JPH09320921A JP8130246A JP13024696A JPH09320921A JP H09320921 A JPH09320921 A JP H09320921A JP 8130246 A JP8130246 A JP 8130246A JP 13024696 A JP13024696 A JP 13024696A JP H09320921 A JPH09320921 A JP H09320921A
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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
- 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
- G03F7/70325—Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
- G03F7/70333—Focus drilling, i.e. increase in depth of focus for exposure by modulating focus during exposure [FLEX]
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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
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンタクトホールを露光する際にウエハを投
影レンズPLの光軸方向に上下して露光する場合に、各
種アライメントセンサのベースライン計測及びEGA計
測を、正確にすることを目的とする。 【解決手段】 ベースライン量の計測方法は、投影レン
ズPLのベストフォーカス位置を検出する工程と、アラ
イメントセンサの光軸及び投影レンズPLの光軸を確認
しながら、ベストフォーカス位置から所定範囲(±Δ
Z)だけ、ウエハW又はベストフォーカス位置を投影レ
ンズPLの光軸方向に移動させる工程とを含むこととし
た。
影レンズPLの光軸方向に上下して露光する場合に、各
種アライメントセンサのベースライン計測及びEGA計
測を、正確にすることを目的とする。 【解決手段】 ベースライン量の計測方法は、投影レン
ズPLのベストフォーカス位置を検出する工程と、アラ
イメントセンサの光軸及び投影レンズPLの光軸を確認
しながら、ベストフォーカス位置から所定範囲(±Δ
Z)だけ、ウエハW又はベストフォーカス位置を投影レ
ンズPLの光軸方向に移動させる工程とを含むこととし
た。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、レチクルに描か
れた半導体回路パターン又は液晶表示素子パターン等
を、感光基板(レジスト層を塗布した半導体ウエハやガ
ラスプレート)に投影露光する投影露光装置に関するも
のである。特に感光基板にコンタクトホールを露光する
前に行うベースライン量の計測及び感光基板の位置決め
を統計処理するEGA(Enhanced Global Alignment)に
関するものである。
れた半導体回路パターン又は液晶表示素子パターン等
を、感光基板(レジスト層を塗布した半導体ウエハやガ
ラスプレート)に投影露光する投影露光装置に関するも
のである。特に感光基板にコンタクトホールを露光する
前に行うベースライン量の計測及び感光基板の位置決め
を統計処理するEGA(Enhanced Global Alignment)に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】 半導体集積回路又は液晶(以下、半導
体集積回路で説明する)は、数回から十数回以上の成
膜、回路パターン露光、エッチング等の工程を繰り返し
て製造される。このため、投影露光装置は、1層目の回
路パターンと2層目の回路パターンとの位置合わせを厳
密にしておかないと1、2層目の回路パターンが重ね合
わないまま露光してしまう。そこで、パターン露光の際
に各種アライメントセンサを使って感光基板(以下、ウ
エハで説明する)又は回路パターンの位置及び回転を検
出している。
体集積回路で説明する)は、数回から十数回以上の成
膜、回路パターン露光、エッチング等の工程を繰り返し
て製造される。このため、投影露光装置は、1層目の回
路パターンと2層目の回路パターンとの位置合わせを厳
密にしておかないと1、2層目の回路パターンが重ね合
わないまま露光してしまう。そこで、パターン露光の際
に各種アライメントセンサを使って感光基板(以下、ウ
エハで説明する)又は回路パターンの位置及び回転を検
出している。
【0003】これらのアライメントセンサの光学系は、
投影レンズPLの露光領域内の基準点(例えば露光中
心)に対して所定位置に設定されているが、製造誤差、
温度変化及び経時変化などによって所定位置からわずか
にずれる場合がある。この露光中心とアライメントセン
サの観察領域の基準点との距離(以下、ベースライン量
という)を正確に計測しておかないと重ね合わせ精度が
悪くなる。そこで、投影露光装置は、ウエハの光軸方向
の高さと同一の高さとしたフィデューシャルマークFM
を使い、投影レンズPLの最良結像面(レチクルとの共
役面)にフィデューシャルマークFMを配置した状態で
各種アライメント光学系のベースライン量を計測する。
なお、ベースライン量の計測は、レチクルを交換する毎
に最初のパターン露光を行う前に行われる。
投影レンズPLの露光領域内の基準点(例えば露光中
心)に対して所定位置に設定されているが、製造誤差、
温度変化及び経時変化などによって所定位置からわずか
にずれる場合がある。この露光中心とアライメントセン
サの観察領域の基準点との距離(以下、ベースライン量
という)を正確に計測しておかないと重ね合わせ精度が
悪くなる。そこで、投影露光装置は、ウエハの光軸方向
の高さと同一の高さとしたフィデューシャルマークFM
を使い、投影レンズPLの最良結像面(レチクルとの共
役面)にフィデューシャルマークFMを配置した状態で
各種アライメント光学系のベースライン量を計測する。
なお、ベースライン量の計測は、レチクルを交換する毎
に最初のパターン露光を行う前に行われる。
【0004】また、半導体集積回路は、数回から十数回
以上の成膜、回路パターン露光、エッチング等の工程を
繰り返すため、集積回路の形成過程にあるウエハの表面
には、数層分の膜が積層された部分や膜が全く積層され
ていない部分が混在する。膜の一層分の厚さは0.1μm
〜1μm程度であり、ウエハ表面(1ショット領域内)
の段差は最大で数μm程度になる可能性もある。
以上の成膜、回路パターン露光、エッチング等の工程を
繰り返すため、集積回路の形成過程にあるウエハの表面
には、数層分の膜が積層された部分や膜が全く積層され
ていない部分が混在する。膜の一層分の厚さは0.1μm
〜1μm程度であり、ウエハ表面(1ショット領域内)
の段差は最大で数μm程度になる可能性もある。
【0005】一方、投影レンズPLの焦点深度は、λを
露光用照明光の波長とし、NAを投影レンズの像面側の
開口数とすると、一般的に±λ/(2・NA・NA)と
表わされる。 Krfエキシマレーザ(λ=0.248μ
m)用の投影レンズPLは、NA=0.5前後のものが
作られており、この場合の焦点深度ΔZは約±0.50
μm(幅1.0μm)になる。この状態で、ウエハを投
影レンズの最良結像面に固定的に配置して露光を行った
場合、ウエハ上の段差が上述したように数μm程度もあ
ると、最良結像面(ベストフォーカス面)に対して±
0.50μmの焦点深度以上に離れてしまい、像形成が
不可能となってしまうことがある。特にコンタクトホー
ルを露光する場合には、この問題は大きい。
露光用照明光の波長とし、NAを投影レンズの像面側の
開口数とすると、一般的に±λ/(2・NA・NA)と
表わされる。 Krfエキシマレーザ(λ=0.248μ
m)用の投影レンズPLは、NA=0.5前後のものが
作られており、この場合の焦点深度ΔZは約±0.50
μm(幅1.0μm)になる。この状態で、ウエハを投
影レンズの最良結像面に固定的に配置して露光を行った
場合、ウエハ上の段差が上述したように数μm程度もあ
ると、最良結像面(ベストフォーカス面)に対して±
0.50μmの焦点深度以上に離れてしまい、像形成が
不可能となってしまうことがある。特にコンタクトホー
ルを露光する場合には、この問題は大きい。
【0006】そこで、例えば特開昭63−42122号
公報では、ウエハを投影レンズPLの光軸方向に移動さ
せて2、3点で同一のレチクルパターンを多重露光し
て、実効的な焦点深度を拡大する装置を開示している。
また、特開平5−13305号公報等は、ウエハWを投
影レンズのZ軸方向の変速で±焦点深度ΔZ分移動させ
ながら同一のレチクルパターンを露光して、実効的な焦
点深度を1.5〜2倍程度に拡大する装置を開示してい
る。
公報では、ウエハを投影レンズPLの光軸方向に移動さ
せて2、3点で同一のレチクルパターンを多重露光し
て、実効的な焦点深度を拡大する装置を開示している。
また、特開平5−13305号公報等は、ウエハWを投
影レンズのZ軸方向の変速で±焦点深度ΔZ分移動させ
ながら同一のレチクルパターンを露光して、実効的な焦
点深度を1.5〜2倍程度に拡大する装置を開示してい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、投影レンズP
LとウエハWとの間の像空間において、投影レンズPL
の光軸が、厳密にはテレセントリックではない場合があ
る。例えば、図5のように像空間で“く”の字状に光軸
OAが曲がっている場合がある。ここでベストフォーカ
ス位置Zcに対して±焦点深度DOF(1.0μm)の
ウエハをZ軸方向(光軸方向)に移動させてコンタクト
ホールを露光する場合を考えてみる。すると図10の一
部拡大図である図6に示すように、理想的なテレセント
リックな光軸IOAと光軸OAとがベストフォーカス位
置Zcにおいてδ1ずれていたとする。一方、ベストフ
ォーカス位置より焦点深度分低い位置(Zc−ΔZ)か
らベストフォーカス位置より焦点深度分高い位置(Zc
+ΔZ)まで、ウエハWをZ軸方向に移動させた場合の
平均的なずれ量は、δ2となる。つまり、δ1とδ2と
は必ずしも一致しない。
LとウエハWとの間の像空間において、投影レンズPL
の光軸が、厳密にはテレセントリックではない場合があ
る。例えば、図5のように像空間で“く”の字状に光軸
OAが曲がっている場合がある。ここでベストフォーカ
ス位置Zcに対して±焦点深度DOF(1.0μm)の
ウエハをZ軸方向(光軸方向)に移動させてコンタクト
ホールを露光する場合を考えてみる。すると図10の一
部拡大図である図6に示すように、理想的なテレセント
リックな光軸IOAと光軸OAとがベストフォーカス位
置Zcにおいてδ1ずれていたとする。一方、ベストフ
ォーカス位置より焦点深度分低い位置(Zc−ΔZ)か
らベストフォーカス位置より焦点深度分高い位置(Zc
+ΔZ)まで、ウエハWをZ軸方向に移動させた場合の
平均的なずれ量は、δ2となる。つまり、δ1とδ2と
は必ずしも一致しない。
【0008】さらに、アライメントセンサの観察領域の
基準点がベストフォーカス位置より焦点深度分低い位置
(Zc−ΔZ)から、ベストフォーカス位置より焦点深
度分高い位置(Zc+ΔZ)までの間において“く”の
字状に曲がっている場合もある。してみると、ウエハを
Z軸方向(光軸方向)に移動させてコンタクトホールを
露光する場合には、投影レンズのベストフォーカス位置
のみでいままでベースライン量を計測していたのでは誤
差を含んでしまう。また、ベースライン量の計測だけで
なく、ウエハ全体の位置を定めるためウエハ内の任意の
数ショットのマーク位置を計測し、その計測結果を統計
処理するアライメント(以下、EGA(Enhanced Globa
l Alignment)という)においても、誤差が計測値に含ま
れてしまう。
基準点がベストフォーカス位置より焦点深度分低い位置
(Zc−ΔZ)から、ベストフォーカス位置より焦点深
度分高い位置(Zc+ΔZ)までの間において“く”の
字状に曲がっている場合もある。してみると、ウエハを
Z軸方向(光軸方向)に移動させてコンタクトホールを
露光する場合には、投影レンズのベストフォーカス位置
のみでいままでベースライン量を計測していたのでは誤
差を含んでしまう。また、ベースライン量の計測だけで
なく、ウエハ全体の位置を定めるためウエハ内の任意の
数ショットのマーク位置を計測し、その計測結果を統計
処理するアライメント(以下、EGA(Enhanced Globa
l Alignment)という)においても、誤差が計測値に含ま
れてしまう。
【0009】そこで、露光投影装置の見かけ上の焦点深
度を拡大するためウエハWを投影レンズPLの光軸方向
に上下してコンタクトホール等を露光する場合に、各種
アライメントセンサのベースライン量の計測及び各種ア
ライメントセンサによるEGA計測を、より正確にする
ベースライン量の計測方法を提供することを目的とす
る。
度を拡大するためウエハWを投影レンズPLの光軸方向
に上下してコンタクトホール等を露光する場合に、各種
アライメントセンサのベースライン量の計測及び各種ア
ライメントセンサによるEGA計測を、より正確にする
ベースライン量の計測方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のベースライン量
の計測方法は、投影レンズPLのベストフォーカス位置
(Zc)を検出する工程と、アライメントセンサの観察
領域の基準点及び投影光学系の露光領域の基準点を確認
しながら、ベストフォーカス位置から所定範囲(±Δ
Z)だけ、前記ウエハW又は前記ベストフォーカス位置
を前記投影レンズPLの光軸方向(Z軸方向)に移動さ
せる工程とを含むこととした。
の計測方法は、投影レンズPLのベストフォーカス位置
(Zc)を検出する工程と、アライメントセンサの観察
領域の基準点及び投影光学系の露光領域の基準点を確認
しながら、ベストフォーカス位置から所定範囲(±Δ
Z)だけ、前記ウエハW又は前記ベストフォーカス位置
を前記投影レンズPLの光軸方向(Z軸方向)に移動さ
せる工程とを含むこととした。
【0011】従って、ウエハWを光軸方向に所定範囲前
後させてコンタクトホール等を露光する際に、前もって
フィディーシャルマークマークを光軸方向に所定範囲前
後させてベースライン量の計測を行えば、コンタクトホ
ールを露光するに適したベースライン量を得ることがで
きる。また、本発明のウエハWの位置決めを最小2乗法
で統計処理する位置決め方法は、投影レンズのベストフ
ォーカス位置を検出する工程と、複数のショットの位置
を確認しながらベストフォーカス位置(Zc)から所定
範囲(±ΔZ)だけ、ウエハW又はベストフォーカス位
置を前記投影レンズの光軸方向に移動させる工程とを含
むこととした。
後させてコンタクトホール等を露光する際に、前もって
フィディーシャルマークマークを光軸方向に所定範囲前
後させてベースライン量の計測を行えば、コンタクトホ
ールを露光するに適したベースライン量を得ることがで
きる。また、本発明のウエハWの位置決めを最小2乗法
で統計処理する位置決め方法は、投影レンズのベストフ
ォーカス位置を検出する工程と、複数のショットの位置
を確認しながらベストフォーカス位置(Zc)から所定
範囲(±ΔZ)だけ、ウエハW又はベストフォーカス位
置を前記投影レンズの光軸方向に移動させる工程とを含
むこととした。
【0012】従って、ウエハWの位置決めを最小2乗法
で統計処理する場合でも、よりコンタクトホールを露光
するに適した実測値を得ることができる。また、本発明
の投影露光装置は、パターンが形成されたレチクルRを
照明し、パターンを投影レンズPLを介してウエハWに
露光するものである。そして投影露光装置は、投影レン
ズPLのベストフォーカス位置(Zc)を検出するAF
センサと、検出されたベストフォーカス位置から所定範
囲(±ΔZ)だけ、ウエハW又はベストフォーカス位置
(Zc)を投影レンズPLの光軸方向(Z軸方向)に移
動させる駆動回路41と、ウエハW又はベストフォーカ
ス位置を所定範囲(±ΔZ)だけ移動させる際にウエハ
Wの位置を検出するアライメントセンサとを備えること
とした。この所定範囲(±ΔZ)とは、投影露光装置が
コンタクトホールを露光する際にウエハWを投影レンズ
の光軸方向に移動させる量と同じである。
で統計処理する場合でも、よりコンタクトホールを露光
するに適した実測値を得ることができる。また、本発明
の投影露光装置は、パターンが形成されたレチクルRを
照明し、パターンを投影レンズPLを介してウエハWに
露光するものである。そして投影露光装置は、投影レン
ズPLのベストフォーカス位置(Zc)を検出するAF
センサと、検出されたベストフォーカス位置から所定範
囲(±ΔZ)だけ、ウエハW又はベストフォーカス位置
(Zc)を投影レンズPLの光軸方向(Z軸方向)に移
動させる駆動回路41と、ウエハW又はベストフォーカ
ス位置を所定範囲(±ΔZ)だけ移動させる際にウエハ
Wの位置を検出するアライメントセンサとを備えること
とした。この所定範囲(±ΔZ)とは、投影露光装置が
コンタクトホールを露光する際にウエハWを投影レンズ
の光軸方向に移動させる量と同じである。
【0013】従って、コンタクトホールを露光する前に
以下を行う。ウエハW又はベストフォーカス位置を所定
範囲(±ΔZ)だけ移動させる際に、レチクルアライメ
ントセンサによりレチクル位置計測を行うとともにフィ
ディーシャルマークマークの位置を検出し、ベースライ
ン量の計測を行う。こうして、ウエハWを投影レンズP
Lの光軸方向に前後させてコンタクトホール等を露光す
るに適したベースライン量を得ることができる。また、
アライメントセンサでウエハWに露光された複数のショ
ットの位置を測定し設計座標値及び測定された実測値に
基づいてウエハWの位置決めを最小2乗法で統計処理す
る場合でも、よりコンタクトホールを露光するに適した
実測値を得ることができる。
以下を行う。ウエハW又はベストフォーカス位置を所定
範囲(±ΔZ)だけ移動させる際に、レチクルアライメ
ントセンサによりレチクル位置計測を行うとともにフィ
ディーシャルマークマークの位置を検出し、ベースライ
ン量の計測を行う。こうして、ウエハWを投影レンズP
Lの光軸方向に前後させてコンタクトホール等を露光す
るに適したベースライン量を得ることができる。また、
アライメントセンサでウエハWに露光された複数のショ
ットの位置を測定し設計座標値及び測定された実測値に
基づいてウエハWの位置決めを最小2乗法で統計処理す
る場合でも、よりコンタクトホールを露光するに適した
実測値を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明による投影露光装置
の実施例を説明する。図1は、本実施例の投影露光装置
を示す。ここで、投影レンズPLの光軸方向にZ軸を取
り、その光軸に垂直な2次元平面内で図1の紙面に平行
にX軸を、図1の紙面に垂直方向にY軸を取る。この図
1において、光源及びオプティカル・インテグレータ
等、ダイクロイックミラー11及びコンデンサレンズ1
2を含む光源系からの露光用の照明光ILが、均一な照
度分布でレチクルRのパターン形成面(下面)を照明す
る。そして、レチクルR上のパターンが投影レンズPL
を介してフォトレジストが塗布されたウエハW上に投影
露光される。
の実施例を説明する。図1は、本実施例の投影露光装置
を示す。ここで、投影レンズPLの光軸方向にZ軸を取
り、その光軸に垂直な2次元平面内で図1の紙面に平行
にX軸を、図1の紙面に垂直方向にY軸を取る。この図
1において、光源及びオプティカル・インテグレータ
等、ダイクロイックミラー11及びコンデンサレンズ1
2を含む光源系からの露光用の照明光ILが、均一な照
度分布でレチクルRのパターン形成面(下面)を照明す
る。そして、レチクルR上のパターンが投影レンズPL
を介してフォトレジストが塗布されたウエハW上に投影
露光される。
【0015】<レチクルステージの動作>レチクルRは
レチクルステージRS上に保持され、レチクルステージ
RSはレチクルベース(不図示)上で走査方向であるX
軸方向に駆動される。レチクルステージRS上には、Y
軸方向に伸びた移動鏡RM1が載置されている。移動鏡
RM1にはレーザ干渉計21からレーザー光がミラー2
2を介して照射され、レチクルRのX座標が計測され
る。図1ではY軸用の移動鏡RM2の表示を省略する。
図2に、レチクルR及びレチクルステージRSを照明光
ILの入射方向から見た図を示す。レチクルステージR
S上にはX軸方向に伸びた移動鏡RM2もが載置されて
おり、移動鏡RM2にレーザー光が照射されレチクルR
のY座標が計測される。
レチクルステージRS上に保持され、レチクルステージ
RSはレチクルベース(不図示)上で走査方向であるX
軸方向に駆動される。レチクルステージRS上には、Y
軸方向に伸びた移動鏡RM1が載置されている。移動鏡
RM1にはレーザ干渉計21からレーザー光がミラー2
2を介して照射され、レチクルRのX座標が計測され
る。図1ではY軸用の移動鏡RM2の表示を省略する。
図2に、レチクルR及びレチクルステージRSを照明光
ILの入射方向から見た図を示す。レチクルステージR
S上にはX軸方向に伸びた移動鏡RM2もが載置されて
おり、移動鏡RM2にレーザー光が照射されレチクルR
のY座標が計測される。
【0016】<ウエハステージの動作及びAF(Auto F
ocus)>ウエハWは、不図示のウエハホルダを介してウ
エハステージWS上に保持される。ウエハステージWS
は3個のZ軸方向に移動自在なアクチュエータ(積層型
圧電素子)16を介してXYステージXYS上に載置さ
れる。駆動回路41は、3個のアクチュエータ16を平
行に伸縮させることにより、ウエハステージWSのZ軸
方向の位置(焦点位置)の調整が行い、3個のアクチュ
エータ16の伸縮量を個別に調整することにより、ウエ
ハステージ14のX軸及びY軸の回りの傾斜角の調整を
行う。アクチュエータ16の横には、Z軸方向の位置を
検出するためのエンコーダとして、光学式又は静電容量
式等のリニアエンコーダ17が設けられている。
ocus)>ウエハWは、不図示のウエハホルダを介してウ
エハステージWS上に保持される。ウエハステージWS
は3個のZ軸方向に移動自在なアクチュエータ(積層型
圧電素子)16を介してXYステージXYS上に載置さ
れる。駆動回路41は、3個のアクチュエータ16を平
行に伸縮させることにより、ウエハステージWSのZ軸
方向の位置(焦点位置)の調整が行い、3個のアクチュ
エータ16の伸縮量を個別に調整することにより、ウエ
ハステージ14のX軸及びY軸の回りの傾斜角の調整を
行う。アクチュエータ16の横には、Z軸方向の位置を
検出するためのエンコーダとして、光学式又は静電容量
式等のリニアエンコーダ17が設けられている。
【0017】XYステージXYSは、装置ベース上でリ
ニアモータでXY方向に移動されるように載置されてい
る。また、ウエハステージWS上にはX軸用の移動鏡W
M1、Y軸用の移動鏡WM2が固定されている。これら
移動鏡WM1、WM2にレーザ干渉計23からレーザー
光がミラー24を介して照射される。こうして、ウエハ
WのX座標、Y座表が常時モニタされる。図1ではY軸
用の移動鏡WM2の表示を省略する。図3に、ウエハW
及びウエハステージWSを投影レンズPL側から見た図
を示す。
ニアモータでXY方向に移動されるように載置されてい
る。また、ウエハステージWS上にはX軸用の移動鏡W
M1、Y軸用の移動鏡WM2が固定されている。これら
移動鏡WM1、WM2にレーザ干渉計23からレーザー
光がミラー24を介して照射される。こうして、ウエハ
WのX座標、Y座表が常時モニタされる。図1ではY軸
用の移動鏡WM2の表示を省略する。図3に、ウエハW
及びウエハステージWSを投影レンズPL側から見た図
を示す。
【0018】投影レンズPLの側面には、ウエハWの表
面のZ軸方向の位置(焦点位置)を検出するための焦点
位置検出系(以下、「AFセンサ」という)が設けられ
ている。AFセンサは送光部と受光部とから構成されて
いる。受光部は、送光部の反対側に配置されるが、図1
では図示していない。送光部からは、フォトレジストに
対して非感光性の検出光が照射される。検出光は多数の
スリットを照明し、それらスリットの像が投影レンズP
Lの光軸に対して斜めにウエハW上に投影される。そし
て、ウエハW上で反射した検出光を受光部が検出する。
アクチュエータ16を平行に伸縮させてウエハWのZ軸
方向の位置を変えていき、その都度AFセンサで検出光
を照射することで、最良結像面(ベストフォーカス面)
を見つけていく。なお、多点のAFセンサであるため、
ウエハWの傾きも検出することができる。
面のZ軸方向の位置(焦点位置)を検出するための焦点
位置検出系(以下、「AFセンサ」という)が設けられ
ている。AFセンサは送光部と受光部とから構成されて
いる。受光部は、送光部の反対側に配置されるが、図1
では図示していない。送光部からは、フォトレジストに
対して非感光性の検出光が照射される。検出光は多数の
スリットを照明し、それらスリットの像が投影レンズP
Lの光軸に対して斜めにウエハW上に投影される。そし
て、ウエハW上で反射した検出光を受光部が検出する。
アクチュエータ16を平行に伸縮させてウエハWのZ軸
方向の位置を変えていき、その都度AFセンサで検出光
を照射することで、最良結像面(ベストフォーカス面)
を見つけていく。なお、多点のAFセンサであるため、
ウエハWの傾きも検出することができる。
【0019】<各種アライメントセンサのベースライン
量の測定>さらに、本実施例の投影露光装置には、各種
アライメント光学系が設けられている。 具体的には、
TTR(Through The Reticle)方式センサとしてビデオ
レチクルアライメント(以下、VRAという)センサが
設けられている。また、ウエハアライメントセンサとし
て、TTL(Through The Lens)方式のLSA(Laser Ste
p Alignment)センサ、LIA(Laser Interferometric A
lignment)センサがあり、またオフアクシス形式のセン
サも設けられている。
量の測定>さらに、本実施例の投影露光装置には、各種
アライメント光学系が設けられている。 具体的には、
TTR(Through The Reticle)方式センサとしてビデオ
レチクルアライメント(以下、VRAという)センサが
設けられている。また、ウエハアライメントセンサとし
て、TTL(Through The Lens)方式のLSA(Laser Ste
p Alignment)センサ、LIA(Laser Interferometric A
lignment)センサがあり、またオフアクシス形式のセン
サも設けられている。
【0020】図1、3に示すように、ウエハステージW
S上には、フィデューシャルマークFMがウエハWの高
さと同じ高さになるように設けられている。フィデュー
シャルマークFMには、VRA用センサのVRAマーク
が形成されている。またフィデューシャルマークFMに
は、上記LSA、LIAアライメントセンサ、オフアク
シス形式のセンサのベースライン量をチェックするため
のマークが各アライメントセンサ毎に形成されている。
これらのマークは、VRAマークを基準として予め決め
られた所定位置に形成されている。
S上には、フィデューシャルマークFMがウエハWの高
さと同じ高さになるように設けられている。フィデュー
シャルマークFMには、VRA用センサのVRAマーク
が形成されている。またフィデューシャルマークFMに
は、上記LSA、LIAアライメントセンサ、オフアク
シス形式のセンサのベースライン量をチェックするため
のマークが各アライメントセンサ毎に形成されている。
これらのマークは、VRAマークを基準として予め決め
られた所定位置に形成されている。
【0021】VRAセンサ37は、露光光と同じ波長の
アライメント光をフィデューシャルマークFM上のVR
Aマーク(十字状マーク)とレチクルRのVRAマーク
(十字状マーク)とに照射する。 VRAセンサ37
は、その反射光をCCDで受光して画像処理を行う。こ
のため、フィデューシャルマークFM上のVRAマーク
とレチクルRのVRAマークとが観察できるので、 X
YステージXYSを移動させて両者が一致する(重な
る)ように調整する。丁度重なってX、Y方向のずれ量
が0になるようにしておく。 XYステージXYSを移
動させないで、画像処理によりフィデューシャルマーク
FM上のVRAマークとレチクルRのVRAマークと
X、Y方向のずれ量を求めておいてもよい。
アライメント光をフィデューシャルマークFM上のVR
Aマーク(十字状マーク)とレチクルRのVRAマーク
(十字状マーク)とに照射する。 VRAセンサ37
は、その反射光をCCDで受光して画像処理を行う。こ
のため、フィデューシャルマークFM上のVRAマーク
とレチクルRのVRAマークとが観察できるので、 X
YステージXYSを移動させて両者が一致する(重な
る)ように調整する。丁度重なってX、Y方向のずれ量
が0になるようにしておく。 XYステージXYSを移
動させないで、画像処理によりフィデューシャルマーク
FM上のVRAマークとレチクルRのVRAマークと
X、Y方向のずれ量を求めておいてもよい。
【0022】VRAセンサ37でVRAマークを観察し
ている際に、フィデューシャルマークFM上のLIA用
の格子状のマークが、LIA用レーザー光束の照射され
る位置に配置されている。従って、LIA用レーザー光
束が照射されて所定位置からのX、Y方向のずれ量を確
認することで、LIAセンサの観察領域の基準点を求め
ることができる。また、この状態において、前述したフ
ィデューシャルマークFM上のオフアクシス用の十字型
のアライメントマークが、波長帯域幅の広い光で照射さ
れる位置に配置されている。従って、所定位置からの
X,Y方向のずれ量を確認することでオフアクシス形式
のセンサの観察領域の基準点を求めることができる。
LIA方式、オフアクシス方式はウエハステージWSを
静止してセンサのマークを検出する方式でありが、LS
A方式は、ウエハステージWSを走査させながらマーク
を検出する方式である。フィデューシャルマークFM上
のLSA用の格子状のマークも、 VRAマークを基準
として予め決められた所定位置に形成されている。従っ
て、ウエハステージWSを移動させながらマークを検出
した座標位置をレーザー干渉計23で検出して、所定位
置から実際に検出されたマーク位置とのX,Y方向のず
れ量を確認することでLSAセンサの観察領域の基準点
を求めることができる。
ている際に、フィデューシャルマークFM上のLIA用
の格子状のマークが、LIA用レーザー光束の照射され
る位置に配置されている。従って、LIA用レーザー光
束が照射されて所定位置からのX、Y方向のずれ量を確
認することで、LIAセンサの観察領域の基準点を求め
ることができる。また、この状態において、前述したフ
ィデューシャルマークFM上のオフアクシス用の十字型
のアライメントマークが、波長帯域幅の広い光で照射さ
れる位置に配置されている。従って、所定位置からの
X,Y方向のずれ量を確認することでオフアクシス形式
のセンサの観察領域の基準点を求めることができる。
LIA方式、オフアクシス方式はウエハステージWSを
静止してセンサのマークを検出する方式でありが、LS
A方式は、ウエハステージWSを走査させながらマーク
を検出する方式である。フィデューシャルマークFM上
のLSA用の格子状のマークも、 VRAマークを基準
として予め決められた所定位置に形成されている。従っ
て、ウエハステージWSを移動させながらマークを検出
した座標位置をレーザー干渉計23で検出して、所定位
置から実際に検出されたマーク位置とのX,Y方向のず
れ量を確認することでLSAセンサの観察領域の基準点
を求めることができる。
【0023】以上、各種アライメントセンサの基準点を
求めれば、アライメントセンサの観察領域の基準点及び
投影光学系の露光領域の基準点との間隔(ベースライン
量)を確認することができる。以下各種アライメントセ
ンサについて簡単に説明する。まず、LSAセンサにつ
いて説明する。レーザー光源33は、ビームスプリッタ
32、不図示のシリンドリカルレンズ及び視野絞りを介
して、反射鏡38で反射され投影レンズPLに入射す
る。レーザー光束は、細長く延びた楕円形状のスポット
光に形成されてフィデューシャルマークFM上に照射す
る。一方、フィデューシャルマークFM上には格子状の
マークが形成されている。そしてスポット光と格子状の
マークとが相対的に移動させられ、格子状のマーク上に
スポット光が照射された瞬間、錯乱光及び回折光が発生
する。錯乱光及び回折光は、投影レンズPLに逆入射し
てビームスプリッタ32で反射されて光電検出器31の
受光面に集光される。そして、光電検出器31で集光し
た時点の位置をレーザー干渉系23で検出し、LSAセ
ンサの観察領域の基準点を求める。なお、LSAの方式
はウエハステージWSを走査しながら検出する方式であ
り、その詳細は特開昭60-130742号公報等に記載されて
いる。
求めれば、アライメントセンサの観察領域の基準点及び
投影光学系の露光領域の基準点との間隔(ベースライン
量)を確認することができる。以下各種アライメントセ
ンサについて簡単に説明する。まず、LSAセンサにつ
いて説明する。レーザー光源33は、ビームスプリッタ
32、不図示のシリンドリカルレンズ及び視野絞りを介
して、反射鏡38で反射され投影レンズPLに入射す
る。レーザー光束は、細長く延びた楕円形状のスポット
光に形成されてフィデューシャルマークFM上に照射す
る。一方、フィデューシャルマークFM上には格子状の
マークが形成されている。そしてスポット光と格子状の
マークとが相対的に移動させられ、格子状のマーク上に
スポット光が照射された瞬間、錯乱光及び回折光が発生
する。錯乱光及び回折光は、投影レンズPLに逆入射し
てビームスプリッタ32で反射されて光電検出器31の
受光面に集光される。そして、光電検出器31で集光し
た時点の位置をレーザー干渉系23で検出し、LSAセ
ンサの観察領域の基準点を求める。なお、LSAの方式
はウエハステージWSを走査しながら検出する方式であ
り、その詳細は特開昭60-130742号公報等に記載されて
いる。
【0024】次に、ヘテロダイン形式のLIAセンサに
ついて説明する。レーザー光源33は、ビームスプリッ
タ32及び不図示の2光束周波数シフターを介して、反
射鏡38で反射され投影レンズPLに入射する。2光束
になったレーザー光束(周波数f1、周波数f2)は、
フィデューシャルマークFMの格子状のマークに重なっ
て照射される。すると、静止しているフィデューシャル
マークFM上の格子状のマーク上で干渉縞が生じ、2光
束のレーザー光束(周波数f1、周波数f2)の周波数
差(ビート周波数;f1−f2)で1次元に流れてい
る。そして干渉縞と格子状のマークとによって回折光が
発生し、投影レンズPLに逆投影されて回折光を光電検
出器31で集光する。一方、2光束のレーザー光束は、
別途設けられている基準格子のマークに照射され、そこ
で発生する回折光を受光する。フィデューシャルマーク
FM上の格子状のマークからの回折光の位相と基準格子
のマークからの回折光の位相との位相差が生じる。従っ
てLIAセンサの観察領域の基準点を求めることができ
る。なお、LIAの方式はウエハステージWSを静止し
て検出する方式であり、その詳細は特開昭61-215905号
公報等に記載されている。
ついて説明する。レーザー光源33は、ビームスプリッ
タ32及び不図示の2光束周波数シフターを介して、反
射鏡38で反射され投影レンズPLに入射する。2光束
になったレーザー光束(周波数f1、周波数f2)は、
フィデューシャルマークFMの格子状のマークに重なっ
て照射される。すると、静止しているフィデューシャル
マークFM上の格子状のマーク上で干渉縞が生じ、2光
束のレーザー光束(周波数f1、周波数f2)の周波数
差(ビート周波数;f1−f2)で1次元に流れてい
る。そして干渉縞と格子状のマークとによって回折光が
発生し、投影レンズPLに逆投影されて回折光を光電検
出器31で集光する。一方、2光束のレーザー光束は、
別途設けられている基準格子のマークに照射され、そこ
で発生する回折光を受光する。フィデューシャルマーク
FM上の格子状のマークからの回折光の位相と基準格子
のマークからの回折光の位相との位相差が生じる。従っ
てLIAセンサの観察領域の基準点を求めることができ
る。なお、LIAの方式はウエハステージWSを静止し
て検出する方式であり、その詳細は特開昭61-215905号
公報等に記載されている。
【0025】次に、オフアクシス方式のウエハアライメ
ントセンサについて説明する。投影レンズPLの側面に
は、投影レンズPL内を通過しない光学系が設けられて
いる。ハロゲンランプ34等を光源とした波長帯域幅の
広い光でフィデューシャルマークFM上の十字型のアラ
イメントマークを照射し、画像処理装置36で画像処理
するシステムである。この画像処理の結果、オフアクシ
ス方式のウエハアライメントセンサの観察領域の観察領
域の基準点を求めることができる。
ントセンサについて説明する。投影レンズPLの側面に
は、投影レンズPL内を通過しない光学系が設けられて
いる。ハロゲンランプ34等を光源とした波長帯域幅の
広い光でフィデューシャルマークFM上の十字型のアラ
イメントマークを照射し、画像処理装置36で画像処理
するシステムである。この画像処理の結果、オフアクシ
ス方式のウエハアライメントセンサの観察領域の観察領
域の基準点を求めることができる。
【0026】投影光学系の露光領域の基準点を求めるた
めに、前述のVRAセンサ37を使用する変わりに、フ
ィデューシャルマークFM内に発光部を設けておいても
よい。かかる発光部は、露光光源から光ファイバーで露
光光を導いており、発光部から発した露光光は、投影レ
ンズPL及びレチクルRを介して、光電検出部(不図
示)で受光する。レチクルRの所定位置には、透過パタ
ーンが形成されている。ウエハステージWS上を±X方
向(又は±Y方向)に移動させると、一瞬、発光部から
発した露光光が透過パターンを透過して光電検出部に入
射する。この入射した位置をレーザー干渉計で測定する
ことで、実際の投影レンズPLの露光領域の基準点を確
認する。この測定の詳細は、特開昭63-81818号公報等に
記載されている。
めに、前述のVRAセンサ37を使用する変わりに、フ
ィデューシャルマークFM内に発光部を設けておいても
よい。かかる発光部は、露光光源から光ファイバーで露
光光を導いており、発光部から発した露光光は、投影レ
ンズPL及びレチクルRを介して、光電検出部(不図
示)で受光する。レチクルRの所定位置には、透過パタ
ーンが形成されている。ウエハステージWS上を±X方
向(又は±Y方向)に移動させると、一瞬、発光部から
発した露光光が透過パターンを透過して光電検出部に入
射する。この入射した位置をレーザー干渉計で測定する
ことで、実際の投影レンズPLの露光領域の基準点を確
認する。この測定の詳細は、特開昭63-81818号公報等に
記載されている。
【0027】以上により、各種アライメントセンサの観
察領域の基準点と実際の投影レンズPLの露光領域の基
準点との間隔、すなわちベースライン量が測定される。 <コンタクトホールの露光のためのベースライン量の測
定>本実施例の投影露光装置でコンタクトホールを露光
する場合には、ウエハWをZ軸方向に±ΔZ量移動させ
ながら同一のレチクルパターンを露光する。±ΔZ量
は、上述した特開平5−13305号公報に開示される
ように±焦点深度ΔZ分であってもよいが、投影レンズ
PLのN.A.、照明系のσ値(照明系のN.A.と投
影レンズのN.A.との比)、パターンのホールの径な
どで適宜決められる。本実施例では、±ΔZ量を±焦点
深度として説明する。このΔZ量は、主制御装置40
(メインコンピュータ)又は複数の露光投影装置を管理
するホストコンピュータに記憶されている。又は、諸条
件(投影レンズのN.A.、照明系のσ値及びパターン
のホールの径など)に基づいて、コンタクトホールのレ
チクルごとにメインコンピュータ等でその都度計算して
もよい。
察領域の基準点と実際の投影レンズPLの露光領域の基
準点との間隔、すなわちベースライン量が測定される。 <コンタクトホールの露光のためのベースライン量の測
定>本実施例の投影露光装置でコンタクトホールを露光
する場合には、ウエハWをZ軸方向に±ΔZ量移動させ
ながら同一のレチクルパターンを露光する。±ΔZ量
は、上述した特開平5−13305号公報に開示される
ように±焦点深度ΔZ分であってもよいが、投影レンズ
PLのN.A.、照明系のσ値(照明系のN.A.と投
影レンズのN.A.との比)、パターンのホールの径な
どで適宜決められる。本実施例では、±ΔZ量を±焦点
深度として説明する。このΔZ量は、主制御装置40
(メインコンピュータ)又は複数の露光投影装置を管理
するホストコンピュータに記憶されている。又は、諸条
件(投影レンズのN.A.、照明系のσ値及びパターン
のホールの径など)に基づいて、コンタクトホールのレ
チクルごとにメインコンピュータ等でその都度計算して
もよい。
【0028】なお、一括型投影露光装置では、コンタク
トホールはZ軸方向にウエハステージWSを、3点に移
動した毎又は定速もしくは変速で移動しながら露光して
作成する。しかし、走査型(スキャン型)投影露光装置
では、走査方向(X軸方向)にウエハWを傾けることで
容易にコンタクトホールを露光することができる。つま
り、レチクルRの投影される領域(照明スリット領域;
ショット領域よりも狭い)を走査方向(X軸方向)に傾
けショット領域分走査する。そうすれば、焦点深度が
2、3倍となったコンタクトホールを得ることができ
る。
トホールはZ軸方向にウエハステージWSを、3点に移
動した毎又は定速もしくは変速で移動しながら露光して
作成する。しかし、走査型(スキャン型)投影露光装置
では、走査方向(X軸方向)にウエハWを傾けることで
容易にコンタクトホールを露光することができる。つま
り、レチクルRの投影される領域(照明スリット領域;
ショット領域よりも狭い)を走査方向(X軸方向)に傾
けショット領域分走査する。そうすれば、焦点深度が
2、3倍となったコンタクトホールを得ることができ
る。
【0029】動作について説明する。まず、本実施例の
投影露光装置は、AFセンサの送光部から、フィデュー
シャルマークFMに対して検出光を照射する。フィデュ
ーシャルマークFM上で反射した検出光を受光部が検出
し、最良結像面(ベストフォーカス面)を見つける。こ
の状態でベースライン量を計測しても、ベストフォーカ
ス位置より焦点深度分低い位置(Zc−ΔZ)からベス
トフォーカス位置より焦点深度分高い位置(Zc+Δ
Z)までの間において、投影レンズPLの光軸又はアラ
イメントセンサの光軸が、厳密にテレセントリックでな
ければ、正確なベースライン量とはいえない。
投影露光装置は、AFセンサの送光部から、フィデュー
シャルマークFMに対して検出光を照射する。フィデュ
ーシャルマークFM上で反射した検出光を受光部が検出
し、最良結像面(ベストフォーカス面)を見つける。こ
の状態でベースライン量を計測しても、ベストフォーカ
ス位置より焦点深度分低い位置(Zc−ΔZ)からベス
トフォーカス位置より焦点深度分高い位置(Zc+Δ
Z)までの間において、投影レンズPLの光軸又はアラ
イメントセンサの光軸が、厳密にテレセントリックでな
ければ、正確なベースライン量とはいえない。
【0030】そこで、ウエハWの傾きをレチクルRの投
影面に合致させ、かつベストフォーカス面を見つけた
後、次の工程を行う。コンタクトホールを露光する第1
の方法は、ウエハステージWSをZ軸方向にベストフォ
ーカス位置より焦点深度分低い位置(Zc−ΔZ)に移
動させこの状態で露光を行い、次に、ウエハステージW
Sをベストフォーカス位置に移動させこの状態で露光を
行い、さらに、ウエハステージWSをZ軸方向にベスト
フォーカス位置より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)
に移動させこの状態で露光を行う方法である。このよう
にして、実効的な焦点深度を拡大する。
影面に合致させ、かつベストフォーカス面を見つけた
後、次の工程を行う。コンタクトホールを露光する第1
の方法は、ウエハステージWSをZ軸方向にベストフォ
ーカス位置より焦点深度分低い位置(Zc−ΔZ)に移
動させこの状態で露光を行い、次に、ウエハステージW
Sをベストフォーカス位置に移動させこの状態で露光を
行い、さらに、ウエハステージWSをZ軸方向にベスト
フォーカス位置より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)
に移動させこの状態で露光を行う方法である。このよう
にして、実効的な焦点深度を拡大する。
【0031】従って、このコンタクトホールを露光する
3点((Zc−ΔZ)、Zc、(Zc+ΔZ))で、ベ
ースライン量を測定すれば、よりコンタクトホールを露
光するに適した平均ベースライン量を得ることができ
る。つまり、図4の第1方法に示すように、ウエハステ
ージWSをベストフォーカス位置より焦点深度分低い位
置(Zc−ΔZ)に移動して各種アライメントセンサの
ベースライン量を測定する。そしてウエハステージWS
をベストフォーカス位置(Zc)に移動してベースライ
ン量を測定する。さらに、ウエハステージWSをベスト
フォーカス位置より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)
に移動してベースライン量を測定する。これら3つのベ
ースライン量を平均したものをコンタクトホールを露光
する際の各種アライメントセンサの平均ベースライン量
とする。
3点((Zc−ΔZ)、Zc、(Zc+ΔZ))で、ベ
ースライン量を測定すれば、よりコンタクトホールを露
光するに適した平均ベースライン量を得ることができ
る。つまり、図4の第1方法に示すように、ウエハステ
ージWSをベストフォーカス位置より焦点深度分低い位
置(Zc−ΔZ)に移動して各種アライメントセンサの
ベースライン量を測定する。そしてウエハステージWS
をベストフォーカス位置(Zc)に移動してベースライ
ン量を測定する。さらに、ウエハステージWSをベスト
フォーカス位置より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)
に移動してベースライン量を測定する。これら3つのベ
ースライン量を平均したものをコンタクトホールを露光
する際の各種アライメントセンサの平均ベースライン量
とする。
【0032】なお、必ずしもベストフォーカス位置より
焦点深度分低い位置(Zc−ΔZ)、ベストフォーカス
位置(Zc)及びベストフォーカス位置より焦点深度分
高い位置(Zc+ΔZ)の3点に限るものではなく、ウ
エハステージWSをZ軸方向に移動させる範囲内で、5
点、10点と増やしてもかまわない。コンタクトホール
を露光する第2の方法は、ウエハステージWSをZ軸方
向にベストフォーカス位置より焦点深度分低い位置(Z
c−ΔZ)からベストフォーカス位置より焦点深度分高
い位置(Zc+ΔZ)まで定速又は変速で移動させなが
ら露光する方法である。こうして、実効的な焦点深度を
拡大する。
焦点深度分低い位置(Zc−ΔZ)、ベストフォーカス
位置(Zc)及びベストフォーカス位置より焦点深度分
高い位置(Zc+ΔZ)の3点に限るものではなく、ウ
エハステージWSをZ軸方向に移動させる範囲内で、5
点、10点と増やしてもかまわない。コンタクトホール
を露光する第2の方法は、ウエハステージWSをZ軸方
向にベストフォーカス位置より焦点深度分低い位置(Z
c−ΔZ)からベストフォーカス位置より焦点深度分高
い位置(Zc+ΔZ)まで定速又は変速で移動させなが
ら露光する方法である。こうして、実効的な焦点深度を
拡大する。
【0033】ベストフォーカス位置より焦点深度分低い
位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位置より焦点
深度分高い位置(Zc+ΔZ)までの平均ベースライン
量を求める方法は図4の第2の方法に示されている。従
って、ウエハステージWSを移動させながら、各種アラ
イメントセンサのベースライン量を測定する。ここで、
LIAセンサ用は、2光束のレーザー光束(周波数f
1、周波数f2)の周波数差(ビート周波数;f1−f
2)を50kHzとすると、理論的には1/50000
秒ごとに信号を取り込むことができる。しかし、VRA
センサ及びオフアクシス形式のセンサは、インターレー
ス式の画像信号処理方式のセンサであるから、通常1/
30秒ごとにしか信号を取り込むことができない。
位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位置より焦点
深度分高い位置(Zc+ΔZ)までの平均ベースライン
量を求める方法は図4の第2の方法に示されている。従
って、ウエハステージWSを移動させながら、各種アラ
イメントセンサのベースライン量を測定する。ここで、
LIAセンサ用は、2光束のレーザー光束(周波数f
1、周波数f2)の周波数差(ビート周波数;f1−f
2)を50kHzとすると、理論的には1/50000
秒ごとに信号を取り込むことができる。しかし、VRA
センサ及びオフアクシス形式のセンサは、インターレー
ス式の画像信号処理方式のセンサであるから、通常1/
30秒ごとにしか信号を取り込むことができない。
【0034】コンタクトホールを露光する期間内(例え
ば、100ms)にVRAセンサ及びオフアクシス形式
のセンサのベースライン量を測定しようとすると、2、
3回しかベースライン量が計測できない。従って、VR
Aセンサ及びオフアクシス形式のセンサの平均ベースラ
イン量を測定する際は、ウエハステージWSを300m
sから500msで、ベストフォーカス位置より焦点深
度分低い位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位置
より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)まで、移動する
ことが好ましい。そうすれば、より平均的な各種センサ
のベースライン量を求めることができる。また、VRA
センサ及びオフアクシス形式のセンサを、ノンインター
レース式の画像信号処理方式のセンサにしておき、1/
60秒ごとに信号を取り込むようにしてもよい。ベース
ライン量の測定時のみ信号を1/60秒ごとに得ること
ができるよう、切り換えるようにしてもよい。
ば、100ms)にVRAセンサ及びオフアクシス形式
のセンサのベースライン量を測定しようとすると、2、
3回しかベースライン量が計測できない。従って、VR
Aセンサ及びオフアクシス形式のセンサの平均ベースラ
イン量を測定する際は、ウエハステージWSを300m
sから500msで、ベストフォーカス位置より焦点深
度分低い位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位置
より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)まで、移動する
ことが好ましい。そうすれば、より平均的な各種センサ
のベースライン量を求めることができる。また、VRA
センサ及びオフアクシス形式のセンサを、ノンインター
レース式の画像信号処理方式のセンサにしておき、1/
60秒ごとに信号を取り込むようにしてもよい。ベース
ライン量の測定時のみ信号を1/60秒ごとに得ること
ができるよう、切り換えるようにしてもよい。
【0035】さらに、VRAセンサ及びオフアクシス形
式のセンサの光電変換素子が電荷蓄積型のセンサ(CC
D)であれば、ベストフォーカス位置より焦点深度分低
い位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位置より焦
点深度分高い位置(Zc+ΔZ)まで、オーバーフロー
しない範囲で電荷を蓄積し続けるように改良しても、平
均ベースライン量を得ることができる。
式のセンサの光電変換素子が電荷蓄積型のセンサ(CC
D)であれば、ベストフォーカス位置より焦点深度分低
い位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位置より焦
点深度分高い位置(Zc+ΔZ)まで、オーバーフロー
しない範囲で電荷を蓄積し続けるように改良しても、平
均ベースライン量を得ることができる。
【0036】フィデューシャルマークFM上の発光部か
ら発した露光光で投影レンズPLの観察領域の基準点を
確認する方式及びLSAセンサの方式は、走査型センサ
であるのであるから、一回の走査で1回の信号しか取る
ことができない。してみると、走査中にZ軸方向にウエ
ハステージWSを移動させると意味を失ってしまう。従
って、フィデューシャルマークFM上の発光部から発し
た露光光で投影レンズPLの観察領域の基準点を確認す
る方式及びLSAセンサの方式は、1走査ごとにウエハ
ステージWSをZ軸方向に移動させることとなる。つま
り、コンタクトホールを露光する第2の方法は適さず、
第1の方法が適している。
ら発した露光光で投影レンズPLの観察領域の基準点を
確認する方式及びLSAセンサの方式は、走査型センサ
であるのであるから、一回の走査で1回の信号しか取る
ことができない。してみると、走査中にZ軸方向にウエ
ハステージWSを移動させると意味を失ってしまう。従
って、フィデューシャルマークFM上の発光部から発し
た露光光で投影レンズPLの観察領域の基準点を確認す
る方式及びLSAセンサの方式は、1走査ごとにウエハ
ステージWSをZ軸方向に移動させることとなる。つま
り、コンタクトホールを露光する第2の方法は適さず、
第1の方法が適している。
【0037】<コンタクトホールの露光のためのEGA
の測定>ウエハWの熱処理等によりウエハWの伸縮が生
じていたり、XYステージXYS自体の直交度等の影響
で、ウエハWに露光された各ショット(チップ)の位置
が設計値通りの位置に配置されない。そのため、ダイ・
バイ・ダイアライメント(以下、D/Dという)のよう
に1ショットごとにアライメントする方法があるが、ス
ループットに優れない。従って、特開昭61-44429号に開
示されるようにウエハWに露光された複数ショットの内
任意の数ショットのマーク位置を計測し、その実測値と
計算値の誤差を最小2乗法で統計処理するEGAが提案
されている。また、残留誤差を重み付けする重み付けE
GAが提案されている。これはEGAとD/Dとの中間
に値するものである。このようなEGAにおいては、ウ
エハWに露光された複数ショットの内任意の数ショット
のマーク位置を、上述したLIAセンサ、LSAセンサ
及びオフアクシス形式のセンサで計測する。
の測定>ウエハWの熱処理等によりウエハWの伸縮が生
じていたり、XYステージXYS自体の直交度等の影響
で、ウエハWに露光された各ショット(チップ)の位置
が設計値通りの位置に配置されない。そのため、ダイ・
バイ・ダイアライメント(以下、D/Dという)のよう
に1ショットごとにアライメントする方法があるが、ス
ループットに優れない。従って、特開昭61-44429号に開
示されるようにウエハWに露光された複数ショットの内
任意の数ショットのマーク位置を計測し、その実測値と
計算値の誤差を最小2乗法で統計処理するEGAが提案
されている。また、残留誤差を重み付けする重み付けE
GAが提案されている。これはEGAとD/Dとの中間
に値するものである。このようなEGAにおいては、ウ
エハWに露光された複数ショットの内任意の数ショット
のマーク位置を、上述したLIAセンサ、LSAセンサ
及びオフアクシス形式のセンサで計測する。
【0038】この場合に、各種アライメントセンサの観
察領域の基準点が、ベストフォーカス位置より焦点深度
分低い位置(Zc−ΔZ)から、ベストフォーカス位置
より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)までの間におい
て厳密にテレセントリックでない場合がある。従って、
コンタクトホールの露光のためのベースライン量の測定
で説明したように、ショットのマーク位置を計測すれば
よい。すなわち、第1の方法として、ウエハステージW
SをZ軸方向に3点移動させるごとに各種アライメント
センサで各ショットのマーク位置を計測し、その平均を
求めることでEGAの実測値を求める。そして、第2の
方法として、ウエハステージWSをZ軸方向に定速又は
変速で移動させながら、LIAセンサ及びオフアクシス
形式のセンサで各ショットのマーク位置を計測し、その
計測値の平均を求めることでEGAの最小2乗法に使用
される実測値を求める。こうすることで、より正確な実
測値を得ることができる。
察領域の基準点が、ベストフォーカス位置より焦点深度
分低い位置(Zc−ΔZ)から、ベストフォーカス位置
より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)までの間におい
て厳密にテレセントリックでない場合がある。従って、
コンタクトホールの露光のためのベースライン量の測定
で説明したように、ショットのマーク位置を計測すれば
よい。すなわち、第1の方法として、ウエハステージW
SをZ軸方向に3点移動させるごとに各種アライメント
センサで各ショットのマーク位置を計測し、その平均を
求めることでEGAの実測値を求める。そして、第2の
方法として、ウエハステージWSをZ軸方向に定速又は
変速で移動させながら、LIAセンサ及びオフアクシス
形式のセンサで各ショットのマーク位置を計測し、その
計測値の平均を求めることでEGAの最小2乗法に使用
される実測値を求める。こうすることで、より正確な実
測値を得ることができる。
【0039】<他の応用例>上記実施例では、ウエハス
テージWSをZ軸方向にベストフォーカス位置より焦点
深度分低い位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位
置より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)に移動させて
いたが、その逆方向に移動させてもよいことは当然であ
る。
テージWSをZ軸方向にベストフォーカス位置より焦点
深度分低い位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位
置より焦点深度分高い位置(Zc+ΔZ)に移動させて
いたが、その逆方向に移動させてもよいことは当然であ
る。
【0040】また、上記実施例では、各種アライメント
センサに対して、ベースライン量の計測をするように説
明してきたが、実際にはすべてのアライメントセンサの
ベースライン量を測定する必要はなく、ウエハWの層構
造に適したアライメントセンサを1つ選択すればよい。
そのため、例えばLSAセンサのみのベースライン量を
計測すればたり、そのようにすることで時間の節約が図
れる。EGAの各ショットのマーク位置の実測値の計測
についても同様である。
センサに対して、ベースライン量の計測をするように説
明してきたが、実際にはすべてのアライメントセンサの
ベースライン量を測定する必要はなく、ウエハWの層構
造に適したアライメントセンサを1つ選択すればよい。
そのため、例えばLSAセンサのみのベースライン量を
計測すればたり、そのようにすることで時間の節約が図
れる。EGAの各ショットのマーク位置の実測値の計測
についても同様である。
【0041】さらに上記実施例では、ウエハステージW
SをZ軸方向に上下させていた。しかし、投影レンズP
Lの焦点位置を変えてコンタクトホールを露光する場合
には、焦点位置を変えながらベースライン量を求めても
よい。焦点位置を変える方式としては、焦点レンズを
光軸方向に移動する方式、投影レンズPL内の所定の
空気室(複数のレンズの内のn番とn+1番の間)を密
封し、その空気室内の圧力を調整することで、投影レン
ズPL自体のフォーカス位置を移動できる方式等があ
る。この場合でも、上記実施例と同様に焦点深度分低い
位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位置より焦点
深度分高い位置(Zc+ΔZ)までのベースライン量の
平均を測定することができる。
SをZ軸方向に上下させていた。しかし、投影レンズP
Lの焦点位置を変えてコンタクトホールを露光する場合
には、焦点位置を変えながらベースライン量を求めても
よい。焦点位置を変える方式としては、焦点レンズを
光軸方向に移動する方式、投影レンズPL内の所定の
空気室(複数のレンズの内のn番とn+1番の間)を密
封し、その空気室内の圧力を調整することで、投影レン
ズPL自体のフォーカス位置を移動できる方式等があ
る。この場合でも、上記実施例と同様に焦点深度分低い
位置(Zc−ΔZ)からベストフォーカス位置より焦点
深度分高い位置(Zc+ΔZ)までのベースライン量の
平均を測定することができる。
【0042】以上、ステップ&リピート方式の一括型投
影露光装置を前提に説明してきたが、走査型(スキャン
型)投影露光装置においてもベースライン量の計測、E
GAの最小2乗法に使用される実測値の計測も、上述し
た方法を適用して同様の効果を得ることができる。
影露光装置を前提に説明してきたが、走査型(スキャン
型)投影露光装置においてもベースライン量の計測、E
GAの最小2乗法に使用される実測値の計測も、上述し
た方法を適用して同様の効果を得ることができる。
【図1】本実施例を示す投影露光装置の概略図である。
【図2】本実施例のレチクルステージRSを示す図であ
る。
る。
【図3】本実施例のウエハステージRWをを示す図であ
る。
る。
【図4】コンタクトホールを露光する工程を示す図であ
る。
る。
【図5】投影レンズPLからウエハWまでの像空間にお
ける投影レンズの光軸を示す図である。厳密のはテレセ
ントリックでないことを強調して描いている。
ける投影レンズの光軸を示す図である。厳密のはテレセ
ントリックでないことを強調して描いている。
【図6】図5のウエハW部分を拡大した図である。
レチクル ……R ウエハ
……W レチクルステージ ……RS ウエハス
テージ ……WS XYステージ ……XYS 投影レン
ズ ……PL レチクル干渉計用ミラー……RM1、RM2 ウエハ干渉計用ミラー ……WM1、WM2
……W レチクルステージ ……RS ウエハス
テージ ……WS XYステージ ……XYS 投影レン
ズ ……PL レチクル干渉計用ミラー……RM1、RM2 ウエハ干渉計用ミラー ……WM1、WM2
Claims (11)
- 【請求項1】 マーク位置を検出するアライメントセン
サの観察領域の基準点とパターンが形成されたマスクを
感光基板の投影する投影光学系の投影領域の基準点との
距離を検出するベースライン量の計測方法において、 投影光学系の結像位置を検出する工程と、 前記アライメントセンサの観察領域の基準点及び前記投
影光学系の露光領域の基準点を確認しながら、前記結像
位置から所定範囲だけ、前記感光基板又は前記結像位置
を前記投影光学系の光軸方向に移動させる工程とを含む
ことを特徴とするベースライン量の計測方法。 - 【請求項2】 前記アライメントセンサが前記感光基板
を走査しながら位置検出をする走査型のアライメントセ
ンサである場合には、前記所定範囲を離散的に前記感光
基板又は前記結像位置を前記光軸方向に移動させること
を特徴とする請求項1に記載のベースライン量の計測方
法。 - 【請求項3】 前記アライメントセンサが前記感光基板
を静止した状態で位置検出をする静止型のアライメント
センサである場合には、前記所定範囲を定速又は変速で
前記感光基板又は前記結像位置を移動させることを特徴
とする請求項1に記載のベースライン量の計測方法。 - 【請求項4】 アライメントセンサで感光基板に露光さ
れた複数のショットの位置を測定し、設計座標値及び測
定された実測値に基づいて、前記感光基板の位置決めを
最小2乗法で統計処理する位置決め方法において、 投影光学系の結像位置を検出する工程と、 前記複数のショットの位置を確認しながら、前記結像位
置から所定範囲だけ、前記感光基板又は前記結像位置を
前記投影光学系の光軸方向に移動させる工程とを含むこ
とを特徴とする位置決め方法。 - 【請求項5】 前記アライメントセンサが前記感光基板
を走査しながら位置検出をする走査型のアライメントセ
ンサである場合には、前記所定範囲を離散的に前記感光
基板又は前記結像位置を前記光軸方向に移動させること
を特徴とする請求項4に記載の位置決め方法。 - 【請求項6】 前記アライメントセンサが前記感光基板
を静止した状態で位置検出をする静止型のアライメント
センサである場合には、前記所定範囲を定速又は変速で
前記感光基板又は前記結像位置を移動させることを特徴
とする請求項4に記載の位置決め方法。 - 【請求項7】 前記所定範囲は、前記感光基板を露光す
る際に感光基板を投影光学系の光軸方向に移動させる範
囲と同一であることを特徴とする請求項1又は請求項4
に記載の位置決め方法。 - 【請求項8】 パターンが形成されたマスクを照明し、
前記パターンを投影光学系を介して感光基板に露光する
投影露光装置において、 前記投影光学系の結像位置を検出する焦点検出手段と、 前記焦点検出手段で検出された結像位置から所定範囲だ
け、前記感光基板又は前記結像位置を前記投影光学系の
光軸方向に移動させる駆動手段と、 前記駆動手段により前記感光基板又は前記結像位置を前
記所定範囲だけ移動させる際に、前記感光基板の位置を
検出する位置検出手段とを備えることを特徴とする投影
露光装置。 - 【請求項9】 さらに、前記位置検出手段により検出し
た複数の位置の平均値を演算する演算手段を備えること
を特徴とする請求項8に記載の投影露光装置。 - 【請求項10】 前記位置検出手段は、前記感光基板を
走査しながら位置検出をする走査型のアライメントセン
サであり、 前記駆動手段により前記感光基板又は前記結像位置が離
散的に前記光軸方向に移動させられる毎に、前記走査型
のアライメントセンサが前記感光基板の位置を複数検出
することを特徴とする請求項8に記載の投影露光装置。 - 【請求項11】 前記位置検出手段は、前記感光基板を
静止した状態で位置検出をする静止型のアライメントセ
ンサであり、 前記駆動手段により前記感光基板又は前記結像位置が定
速又は変速で移動させられる最中に、前記静止型のアラ
イメントセンサが前記感光基板の位置を複数検出するこ
とを特徴とする請求項8に記載の投影露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8130246A JPH09320921A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | ベースライン量の測定方法及び投影露光装置 |
| US08/863,064 US5942357A (en) | 1996-05-24 | 1997-05-23 | Method of measuring baseline amount in a projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8130246A JPH09320921A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | ベースライン量の測定方法及び投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320921A true JPH09320921A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15029643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8130246A Pending JPH09320921A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | ベースライン量の測定方法及び投影露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5942357A (ja) |
| JP (1) | JPH09320921A (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG102627A1 (en) * | 1996-11-28 | 2004-03-26 | Nikon Corp | Lithographic device |
| JPH10209039A (ja) | 1997-01-27 | 1998-08-07 | Nikon Corp | 投影露光方法及び投影露光装置 |
| JP2000124122A (ja) * | 1998-10-19 | 2000-04-28 | Canon Inc | 半導体露光装置および同装置を用いるデバイス製造方法 |
| US6271606B1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-08-07 | Nikon Corporation | Driving motors attached to a stage that are magnetically coupled through a chamber |
| US6791686B1 (en) * | 2000-07-26 | 2004-09-14 | Nova Measuring Instruments Ltd. | Apparatus for integrated monitoring of wafers and for process control in the semiconductor manufacturing and a method for use thereof |
| US7561270B2 (en) | 2000-08-24 | 2009-07-14 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby |
| TW527526B (en) * | 2000-08-24 | 2003-04-11 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby |
| JP4937457B2 (ja) * | 2001-03-01 | 2012-05-23 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡制御装置、顕微鏡制御システム、顕微鏡の制御方法、プログラム、及び記録媒体 |
| KR100435260B1 (ko) * | 2001-12-03 | 2004-06-11 | 삼성전자주식회사 | 포토리소그래피 공정의 얼라인 계측방법 |
| US6936386B2 (en) * | 2003-10-17 | 2005-08-30 | United Microelectronics Corp. | Reticle alignment procedure |
| US7626701B2 (en) * | 2004-12-27 | 2009-12-01 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus with multiple alignment arrangements and alignment measuring method |
| US7515281B2 (en) * | 2005-04-08 | 2009-04-07 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US7483120B2 (en) * | 2006-05-09 | 2009-01-27 | Asml Netherlands B.V. | Displacement measurement system, lithographic apparatus, displacement measurement method and device manufacturing method |
| KR101202320B1 (ko) * | 2010-08-11 | 2012-11-16 | 삼성전자주식회사 | 정렬계를 이용한 계측 시스템과 정렬계의 시스템 변수 결정 방법 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0616478B2 (ja) * | 1983-12-19 | 1994-03-02 | 株式会社ニコン | 投影露光装置の位置合せ装置 |
| JPS61215905A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 位置検出装置 |
| US4710026A (en) * | 1985-03-22 | 1987-12-01 | Nippon Kogaku K. K. | Position detection apparatus |
| US4869999A (en) * | 1986-08-08 | 1989-09-26 | Hitachi, Ltd. | Method of forming pattern and projection aligner for carrying out the same |
| JPS6342122A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Hitachi Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPH0793251B2 (ja) * | 1986-09-25 | 1995-10-09 | 株式会社ニコン | 投影光学装置 |
| US4780616A (en) * | 1986-09-25 | 1988-10-25 | Nippon Kogaku K. K. | Projection optical apparatus for mask to substrate alignment |
| JP3234891B2 (ja) * | 1990-10-30 | 2001-12-04 | 株式会社ニコン | 投影露光装置 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP8130246A patent/JPH09320921A/ja active Pending
-
1997
- 1997-05-23 US US08/863,064 patent/US5942357A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5942357A (en) | 1999-08-24 |
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