JPS6254918A - 縮小投影露光方法およびその装置 - Google Patents
縮小投影露光方法およびその装置Info
- Publication number
- JPS6254918A JPS6254918A JP60193818A JP19381885A JPS6254918A JP S6254918 A JPS6254918 A JP S6254918A JP 60193818 A JP60193818 A JP 60193818A JP 19381885 A JP19381885 A JP 19381885A JP S6254918 A JPS6254918 A JP S6254918A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alignment
- film thickness
- pattern
- photoresist
- wafer
- Prior art date
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- Granted
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、縮小投影露光装置において、レチクルとウェ
ハとのアライメントに先立ち、ウェハ上に塗布されたホ
トレジスト膜厚分布を測定することによって該膜厚分布
に起因したアライメント誤差を求め、この誤差データに
もとづいて実際にアライメントが行なわれる際でのアラ
イメント量を補正するようにしたアライメント方式に関
するものである。
ハとのアライメントに先立ち、ウェハ上に塗布されたホ
トレジスト膜厚分布を測定することによって該膜厚分布
に起因したアライメント誤差を求め、この誤差データに
もとづいて実際にアライメントが行なわれる際でのアラ
イメント量を補正するようにしたアライメント方式に関
するものである。
半導体集積回路の微細化が進行するのに伴い、縮小投影
露光装置で露光する際でのレチクルとウェハとのアライ
メント精度はますます高精度が要求されているのが現状
である。そのため、1チツプ毎にアライメン1〜が行な
えるようにしてウェハ内のチップの配列誤差に対応し得
る、縮小投影レンズを介すT T Lアライメント方式
が今後の高集積回路の製造において主流になると考えら
れている。
露光装置で露光する際でのレチクルとウェハとのアライ
メント精度はますます高精度が要求されているのが現状
である。そのため、1チツプ毎にアライメン1〜が行な
えるようにしてウェハ内のチップの配列誤差に対応し得
る、縮小投影レンズを介すT T Lアライメント方式
が今後の高集積回路の製造において主流になると考えら
れている。
第13図は、TTLアライメント方式の一例を示したも
のである。これによるとレチクル1の回路パターンは縮
小投影レンズ2を介し、ウェハステージ4上に載置され
たウェハ3にて1ないし数個のチップ16単位に露光さ
れるが、この露光に先立っては先ずレチクルアライメン
ト光学系5,5′により、レチクル初期設定用パターン
15.15’の位置が検出されることによって、レチク
ル1は初期位置にセットされる。次にウェハ3上におい
てチップ16近傍のアライメントパターン14.14’
が縮小投影レンズ2を介しレチクル1上のアライメント
パターン13.13’上に結像され、両パターンがウェ
ハアライメント検出光学系で検出されるようになってい
る。ウェハアライメント検出光学系は、ミラー6.6′
、リレーレンズ7.7′、拡大レンズ8,8′、可動ス
リット9.9’、光電子増倍管(フォトマルチプライヤ
) 10.10’の他、露光光と同じ波長のアライメン
ト用照明光を発する光ファイバ11.11’などより構
成されるようになっている。光ファイバ11.11’か
らの照明光はハーフミラ−、リレーレンズ7.7′、ミ
ラー6.6′を介し、アライメントパターン13.13
’を照明する一方、それらからの反射光はミラー6.6
′、リレーレンズ7.7′、ハーフミラ−1拡大レンズ
8.8’、 ミラー、可動スリット9,9′を介し光′
電子増倍管10.10’で検出されるようになっている
ものである。
のである。これによるとレチクル1の回路パターンは縮
小投影レンズ2を介し、ウェハステージ4上に載置され
たウェハ3にて1ないし数個のチップ16単位に露光さ
れるが、この露光に先立っては先ずレチクルアライメン
ト光学系5,5′により、レチクル初期設定用パターン
15.15’の位置が検出されることによって、レチク
ル1は初期位置にセットされる。次にウェハ3上におい
てチップ16近傍のアライメントパターン14.14’
が縮小投影レンズ2を介しレチクル1上のアライメント
パターン13.13’上に結像され、両パターンがウェ
ハアライメント検出光学系で検出されるようになってい
る。ウェハアライメント検出光学系は、ミラー6.6′
、リレーレンズ7.7′、拡大レンズ8,8′、可動ス
リット9.9’、光電子増倍管(フォトマルチプライヤ
) 10.10’の他、露光光と同じ波長のアライメン
ト用照明光を発する光ファイバ11.11’などより構
成されるようになっている。光ファイバ11.11’か
らの照明光はハーフミラ−、リレーレンズ7.7′、ミ
ラー6.6′を介し、アライメントパターン13.13
’を照明する一方、それらからの反射光はミラー6.6
′、リレーレンズ7.7′、ハーフミラ−1拡大レンズ
8.8’、 ミラー、可動スリット9,9′を介し光′
電子増倍管10.10’で検出されるようになっている
ものである。
さて、もしも、検出されたウェハアライメントパターン
14.14’とレチクルアライメントパターン13.1
3’の位置が一致していない場合には、ウェハ3を搭載
するウェハステージ4がずれ方向とその址に応じX方向
やY方向に移動されることによって両パターン14.1
4’、13.13’の位置が一致されるようになってい
るものである。このようにしてアライメントが終了した
後は、露光系12により露光光がレチクル1に照射され
るものである。
14.14’とレチクルアライメントパターン13.1
3’の位置が一致していない場合には、ウェハ3を搭載
するウェハステージ4がずれ方向とその址に応じX方向
やY方向に移動されることによって両パターン14.1
4’、13.13’の位置が一致されるようになってい
るものである。このようにしてアライメントが終了した
後は、露光系12により露光光がレチクル1に照射され
るものである。
なお、この種のアライメント方式に関連するものとして
は、例えば特開昭55−41739号公報が挙げられる
。
は、例えば特開昭55−41739号公報が挙げられる
。
ところで、このTTLアライメント方式において、従来
から指摘されながらも、未だに解決されていない問題と
しては、ウェハ上のホトレジストの塗布むらに起因する
アライメント精度の低下が挙げられる。第14図に示す
ように、ホトレジストは、スピンコータ(回転塗布機)
でウェハ3を高速回転させつつその遠心力によりウェハ
全面に1〜2μm(単層レジストの場合)の厚さで塗布
されるようになっている。この場合ホトレジストの流れ
る方向は矢印A、B、C,Dで示すようにウェハ中心か
ら放射状に広がる方向となるが、第15図はチップ17
近傍のX方向アライメントパターン19を拡大して示し
たものである。通常アライメントパターンは第15図に
示すように、Si基板21上に凹もしくは凸の段差パタ
ーンがSin、層22によって形成されることによって
構成されるが、更にその上に塗布されるホトレジスト2
3の膜厚は段差の形状に応じて緩やかな曲線を描くよう
になっている。このようにしてアライメントパターンは
Si基板21上に形成されるが1問題は第14図に示す
ように、チップ17近傍のX方向アライメントパターン
19はレジストの流れ方向Bと平行であるが。
から指摘されながらも、未だに解決されていない問題と
しては、ウェハ上のホトレジストの塗布むらに起因する
アライメント精度の低下が挙げられる。第14図に示す
ように、ホトレジストは、スピンコータ(回転塗布機)
でウェハ3を高速回転させつつその遠心力によりウェハ
全面に1〜2μm(単層レジストの場合)の厚さで塗布
されるようになっている。この場合ホトレジストの流れ
る方向は矢印A、B、C,Dで示すようにウェハ中心か
ら放射状に広がる方向となるが、第15図はチップ17
近傍のX方向アライメントパターン19を拡大して示し
たものである。通常アライメントパターンは第15図に
示すように、Si基板21上に凹もしくは凸の段差パタ
ーンがSin、層22によって形成されることによって
構成されるが、更にその上に塗布されるホトレジスト2
3の膜厚は段差の形状に応じて緩やかな曲線を描くよう
になっている。このようにしてアライメントパターンは
Si基板21上に形成されるが1問題は第14図に示す
ように、チップ17近傍のX方向アライメントパターン
19はレジストの流れ方向Bと平行であるが。
例えばチップ18近傍のX方向アライメントパターン2
0はレジストの流れ方向Cとはほぼ直交するようになっ
ていることである。その結果、第16図に示すようにア
ライメントパターン19部分でのパターン幅方向のホト
レジスト膜厚分布は左右対称となるが、同図(b)に示
すようにアライメントパターン20部分でのホトレジス
ト膜厚分布はパターンエツジ部でホトレジストの流れが
大きく乱され左右非対称になるというものである。
0はレジストの流れ方向Cとはほぼ直交するようになっ
ていることである。その結果、第16図に示すようにア
ライメントパターン19部分でのパターン幅方向のホト
レジスト膜厚分布は左右対称となるが、同図(b)に示
すようにアライメントパターン20部分でのホトレジス
ト膜厚分布はパターンエツジ部でホトレジストの流れが
大きく乱され左右非対称になるというものである。
さて、これらアライメントパターン19.20はパター
ン照明光24a 、 25aによって照明されるが、パ
ターンからの反射光は近似的にホトレジスト表面カラノ
反射光24b、25bトSj基板21もしくはS i
Oを層22表面からの反射光24c、 25cとの干渉
光として得られるようになっている。即ち、第18図に
示すように、ホトレジスト23の膜厚に応じてその干渉
光の強度は周期的に変化するというわけである。
ン照明光24a 、 25aによって照明されるが、パ
ターンからの反射光は近似的にホトレジスト表面カラノ
反射光24b、25bトSj基板21もしくはS i
Oを層22表面からの反射光24c、 25cとの干渉
光として得られるようになっている。即ち、第18図に
示すように、ホトレジスト23の膜厚に応じてその干渉
光の強度は周期的に変化するというわけである。
以上よりアライメントパターン19からの反射光強度分
布は第17図(a)に示すように左右対称となるが、ア
ライメントパターン20からの反射光強度分布は同図(
b)に示すように左右非対称となるものである。よって
検出信号波形の対称性を利用し波形の対称中心をアライ
メントパターンの中心位置とする従来のアライメント方
式においては、同図(b)に示すように真のパターン中
心位置Iwに対し、Idをパターン中心位置とみなして
しまうことがあり、アライメント精度の低下は逸れ得な
いものとなっている。
布は第17図(a)に示すように左右対称となるが、ア
ライメントパターン20からの反射光強度分布は同図(
b)に示すように左右非対称となるものである。よって
検出信号波形の対称性を利用し波形の対称中心をアライ
メントパターンの中心位置とする従来のアライメント方
式においては、同図(b)に示すように真のパターン中
心位置Iwに対し、Idをパターン中心位置とみなして
しまうことがあり、アライメント精度の低下は逸れ得な
いものとなっている。
本発明の目的は、ウェハアライメントパターンにおける
ホトレジスト膜厚分布がそのパターン幅方向で非対称に
なる場合であっても、そのアライメントパターンの中心
位置を確実に求め得るアライメント方式を供するにある
。
ホトレジスト膜厚分布がそのパターン幅方向で非対称に
なる場合であっても、そのアライメントパターンの中心
位置を確実に求め得るアライメント方式を供するにある
。
この目的のため本発明は、ウェハアライメントパターン
部分とその近傍でのホトレジスト膜厚分布が予め知れて
いる場合には、理論的にその分布に起因するアライメン
トパターンの中心位置検出誤差を求め得ることに着目し
、レチクルとウェハとを従来方式に従ってアライメント
するに先立ってウェハアライメントパターン上に塗布さ
れたホトレジストの膜厚分布を測定し、測定されたホト
レジスト膜厚分布データからアライメントの際に予想さ
れる、ホトレジスト膜厚分布に起因するアライメントパ
ターンの中心位置検出誤差を求め。
部分とその近傍でのホトレジスト膜厚分布が予め知れて
いる場合には、理論的にその分布に起因するアライメン
トパターンの中心位置検出誤差を求め得ることに着目し
、レチクルとウェハとを従来方式に従ってアライメント
するに先立ってウェハアライメントパターン上に塗布さ
れたホトレジストの膜厚分布を測定し、測定されたホト
レジスト膜厚分布データからアライメントの際に予想さ
れる、ホトレジスト膜厚分布に起因するアライメントパ
ターンの中心位置検出誤差を求め。
この誤差データにもとづいて、アライメントの際でのア
ライメント量を補正するようにしたものである。具体的
にはホトレジスト膜厚分布に起因するアライメントパタ
ーン位置検出誤差は、アライメントパターンとその近傍
におけるホトレジスト膜厚分布と、該ホトレジスト膜厚
分布によって生じるウェハアライメントパターン位置検
出誤差との関係を予め把握しておき、測定されたホトレ
ジスト膜厚分布データをその関係と照合することによっ
て求めるか、測定されたホトレジスト膜厚分布データか
ら求められるアライメントパターンからの反射光強度分
布より求めるようにしたものである。
ライメント量を補正するようにしたものである。具体的
にはホトレジスト膜厚分布に起因するアライメントパタ
ーン位置検出誤差は、アライメントパターンとその近傍
におけるホトレジスト膜厚分布と、該ホトレジスト膜厚
分布によって生じるウェハアライメントパターン位置検
出誤差との関係を予め把握しておき、測定されたホトレ
ジスト膜厚分布データをその関係と照合することによっ
て求めるか、測定されたホトレジスト膜厚分布データか
ら求められるアライメントパターンからの反射光強度分
布より求めるようにしたものである。
以下、本発明を第1図から第12図により説明する。
先ず第1図、第2図により本発明の原理について説明す
れば、第2図(a)は同図(b)に示すモデル化された
アライメントパターン32部分に塗布される直前の理想
的な均一厚さのホトレジスト31を示したものである。
れば、第2図(a)は同図(b)に示すモデル化された
アライメントパターン32部分に塗布される直前の理想
的な均一厚さのホトレジスト31を示したものである。
なお、アライメントパターン32の段差は理想的に垂直
になっているものとする。
になっているものとする。
また、同図(c)はアライメントパターン32部分に塗
布された後のホトレジスト31′の状態を示したもので
ある。図示のようにパターン段差に応じてその表面は緩
やかな曲線を描いていることが判る。更に同図(d)は
塗布された後のアライメントパターン部分におけるホト
レジストの膜厚分布31′を示したものである。一般に
この膜厚分布r (I )、特に段差部における形状は
式(1)に示すようにホトレジストの基本膜厚、即ち、
パターン部以外の部分での膜厚d、パターンの段差深さ
t。
布された後のホトレジスト31′の状態を示したもので
ある。図示のようにパターン段差に応じてその表面は緩
やかな曲線を描いていることが判る。更に同図(d)は
塗布された後のアライメントパターン部分におけるホト
レジストの膜厚分布31′を示したものである。一般に
この膜厚分布r (I )、特に段差部における形状は
式(1)に示すようにホトレジストの基本膜厚、即ち、
パターン部以外の部分での膜厚d、パターンの段差深さ
t。
パターンの幅Wおよびパターン中心からの距離Iの2乗
の関数fとして表わされ得るものとなっている。
の関数fとして表わされ得るものとなっている。
r(I)= f (d 、t 、W、 I2)
・・−・(1)よって、ウェハアライメントパター
ンの段差深さt、幅W、ホトレジストの基本膜厚dが与
えられれば、如何なる材質と層構造のアライメントパタ
ーンに対しても第2図(d)に示すようなホトレジスト
膜厚分布r(I)を計算し得るものである。一方、アラ
イメントパターンからの反射光の強度は先に説明したよ
うに、各部のホトレジスト膜厚に応じた干渉光強度とし
て得られることから、計算により得られたホI・レジス
ト膜厚分布r(I)を第18図に示したホトレジス1−
膜厚−干渉強度曲線にあてはめることによって、アライ
メントパターンからの反射光強度を計算することが可能
である。
・・−・(1)よって、ウェハアライメントパター
ンの段差深さt、幅W、ホトレジストの基本膜厚dが与
えられれば、如何なる材質と層構造のアライメントパタ
ーンに対しても第2図(d)に示すようなホトレジスト
膜厚分布r(I)を計算し得るものである。一方、アラ
イメントパターンからの反射光の強度は先に説明したよ
うに、各部のホトレジスト膜厚に応じた干渉光強度とし
て得られることから、計算により得られたホI・レジス
ト膜厚分布r(I)を第18図に示したホトレジス1−
膜厚−干渉強度曲線にあてはめることによって、アライ
メントパターンからの反射光強度を計算することが可能
である。
第2図(e)は計算により得られたアライメントパター
ン部の反射光強度分布33を示したものである。
ン部の反射光強度分布33を示したものである。
本例では理想状態としてホトレジストは5in2層30
上に均一に塗布されており、パターン32部での膜厚分
布は左右対称となっている。そのため、第2図(e)の
反射光強度分布P(I)も左右対称となり、波形の対称
性を利用するパターン検出方式の場合、真の中心位置■
!と検出されたパターン中心位置Icとは一致するよう
になっている。なお図中での符号29はSi基板を示す
。
上に均一に塗布されており、パターン32部での膜厚分
布は左右対称となっている。そのため、第2図(e)の
反射光強度分布P(I)も左右対称となり、波形の対称
性を利用するパターン検出方式の場合、真の中心位置■
!と検出されたパターン中心位置Icとは一致するよう
になっている。なお図中での符号29はSi基板を示す
。
さて、第1図(a)は先の場合と同様に同図(b)に示
すモデル化されたアライメントパターン37部分に塗布
される直前のホトレジスト36を示したものである。但
し、このホトレジスト36には実際のレジスト塗布時に
発生する塗布むらに対応させて右側のパターン段差部に
相当する部分に幅a、膜厚Sの塗布むらを付加させてい
る。また、同図(c)はアライメントパターン37部分
に塗布された後のホトレジスト36′の状態を、更に同
図(d)はこのホトレジスト36′の膜厚分布36′を
示したものである。
すモデル化されたアライメントパターン37部分に塗布
される直前のホトレジスト36を示したものである。但
し、このホトレジスト36には実際のレジスト塗布時に
発生する塗布むらに対応させて右側のパターン段差部に
相当する部分に幅a、膜厚Sの塗布むらを付加させてい
る。また、同図(c)はアライメントパターン37部分
に塗布された後のホトレジスト36′の状態を、更に同
図(d)はこのホトレジスト36′の膜厚分布36′を
示したものである。
図示のように付加された塗布むらにより左右非対称にな
っていることが判る。この場合での膜厚分布r(I)は
式(1)に塗布むらの膜厚Sを考慮した式(2)の形で
表わすことができる。
っていることが判る。この場合での膜厚分布r(I)は
式(1)に塗布むらの膜厚Sを考慮した式(2)の形で
表わすことができる。
r(I)=f(d、t、W、S、I’)−=・(2)こ
の膜厚分布r(I)から反射光強度分布P(I)を計算
すると同図(e)に示すように左右非対称な反射光強度
分布38波形が得られ、検出されたパターン中心位置I
cは真の中心位置ニーと一致せず検出誤差eが発生する
。この検出誤差量eはアライメントパターンの段差深さ
t、パターンの幅W、またパターン材質および層構造が
与えられれば、ホトレジストの基本膜厚dと塗布むら量
Sの関数として予め計算によって求めておくことが可能
である。第3図は様々な基本膜厚dと塗布むら量Sとの
組合せに対して検出誤差量e++〜emnを計算し、マ
トリックス90として示したものである。
の膜厚分布r(I)から反射光強度分布P(I)を計算
すると同図(e)に示すように左右非対称な反射光強度
分布38波形が得られ、検出されたパターン中心位置I
cは真の中心位置ニーと一致せず検出誤差eが発生する
。この検出誤差量eはアライメントパターンの段差深さ
t、パターンの幅W、またパターン材質および層構造が
与えられれば、ホトレジストの基本膜厚dと塗布むら量
Sの関数として予め計算によって求めておくことが可能
である。第3図は様々な基本膜厚dと塗布むら量Sとの
組合せに対して検出誤差量e++〜emnを計算し、マ
トリックス90として示したものである。
例えば、基本膜厚、塗布むら量がそれぞれdl+82で
ある場合には、検出誤差量はeI2として求められるも
のである。したがって、アライメントの前に予め各チッ
プのウェハアライメントパターンとその近傍のホ1へレ
ジスト膜厚分布r(I)の測定を行ない、式(2)から
逆に塗布むらの膜厚Sを求め、既知の基本膜厚dととも
に、このマトリックスを参照すれば、アライメントの際
に発生する検出誤差ff1eを求め得、アライメント量
の補正が可能となるわけである。但し、第3図は膜厚S
がウェハアライラン1−パターンより一定距離偏移して
いる場合でのものである。第14図で説明したようにチ
ップ近傍のX、Y方向のウェハアライメントパターンは
ホトレジストの流れ方向に対し、様々な角度関係をとり
、しかもホトレジストはウェハ中心より離れる程に円周
方向にもカを受けることから、一般にはウェハアライメ
ントパターン長手方向に一定距離偏移して平行に膜厚S
が生じるとは限らないというものである。よって、一般
的にはウェハアライメントパターンの長手方向3箇所に
おいて膜厚Sの偏移距離を求め、その平均値を以て膜厚
の偏移距離とする必要があり、偏移距離に応じて第3図
に示す如くのマトリックスが用意されることになる。
ある場合には、検出誤差量はeI2として求められるも
のである。したがって、アライメントの前に予め各チッ
プのウェハアライメントパターンとその近傍のホ1へレ
ジスト膜厚分布r(I)の測定を行ない、式(2)から
逆に塗布むらの膜厚Sを求め、既知の基本膜厚dととも
に、このマトリックスを参照すれば、アライメントの際
に発生する検出誤差ff1eを求め得、アライメント量
の補正が可能となるわけである。但し、第3図は膜厚S
がウェハアライラン1−パターンより一定距離偏移して
いる場合でのものである。第14図で説明したようにチ
ップ近傍のX、Y方向のウェハアライメントパターンは
ホトレジストの流れ方向に対し、様々な角度関係をとり
、しかもホトレジストはウェハ中心より離れる程に円周
方向にもカを受けることから、一般にはウェハアライメ
ントパターン長手方向に一定距離偏移して平行に膜厚S
が生じるとは限らないというものである。よって、一般
的にはウェハアライメントパターンの長手方向3箇所に
おいて膜厚Sの偏移距離を求め、その平均値を以て膜厚
の偏移距離とする必要があり、偏移距離に応じて第3図
に示す如くのマトリックスが用意されることになる。
以下、実施例にもとづき更に詳しく説明すれば、第4図
はチップ毎にホトレジスト膜厚分布を測定するためのス
テージとTTLアライメント兼露光露光用テージとを独
立にして持つ本発明に係るアライナの平面を示したもの
である。供給側トラック42より供給されたウェハ45
は先ずプリアライメントステージ43で概略の姿勢が決
定された後、吸着式あるいは機械式のハンドリング機構
44により膜厚分布測定用ステージ40上にセットされ
るようになっている。この後はチップ80のX方向およ
びy方向ウェハアライメントパターン81.82とその
近傍のホトレジスト膜厚分布を同時に測定し得る2つの
検出視野72.73をもった膜厚測定器67により各チ
ップ単位にホトレジスト膜厚測定が行なわれるものであ
る。第5図は側面からの膜厚測定の様子を示すが、この
膜厚測定に関しては以下のように幾つかの方式が考えら
れるものとなっている。
はチップ毎にホトレジスト膜厚分布を測定するためのス
テージとTTLアライメント兼露光露光用テージとを独
立にして持つ本発明に係るアライナの平面を示したもの
である。供給側トラック42より供給されたウェハ45
は先ずプリアライメントステージ43で概略の姿勢が決
定された後、吸着式あるいは機械式のハンドリング機構
44により膜厚分布測定用ステージ40上にセットされ
るようになっている。この後はチップ80のX方向およ
びy方向ウェハアライメントパターン81.82とその
近傍のホトレジスト膜厚分布を同時に測定し得る2つの
検出視野72.73をもった膜厚測定器67により各チ
ップ単位にホトレジスト膜厚測定が行なわれるものであ
る。第5図は側面からの膜厚測定の様子を示すが、この
膜厚測定に関しては以下のように幾つかの方式が考えら
れるものとなっている。
(1)白色光源をモノクロメータによって波長スキャニ
ングすることによって波長可変光源として使用し、干渉
強度のピーク位置を検出し、その時の光源波長から膜厚
を測定する方式。
ングすることによって波長可変光源として使用し、干渉
強度のピーク位置を検出し、その時の光源波長から膜厚
を測定する方式。
(2)白色光でウェハアライメントパターンを照明し、
その反射干渉光を波長選択ミラーおよび干渉フィルタで
3〜4つの波長に波長分離し1個々の干渉強度の組合せ
から膜厚を求める方式。
その反射干渉光を波長選択ミラーおよび干渉フィルタで
3〜4つの波長に波長分離し1個々の干渉強度の組合せ
から膜厚を求める方式。
(3)多波長発振レーザでウェハアライメントパターン
を照明し、その反射干渉光を(2)と同様、波長選択ミ
ラーおよび干渉フィルタで3〜4つの波長に波長分離し
、個々の干渉強度 の組合せから膜厚を求める方式。
を照明し、その反射干渉光を(2)と同様、波長選択ミ
ラーおよび干渉フィルタで3〜4つの波長に波長分離し
、個々の干渉強度 の組合せから膜厚を求める方式。
膜厚測定は何れの方式によってもよいが、第6図(a)
はX方向アライメントパターン81部分に対し、膜厚が
測定されている様子を示したものである。図中矢印Eは
ホトレジストがスピンコータにより回転塗布される際で
のレジストの流れ方向を示しているが、ホトレジストの
膜厚はA−A’線。
はX方向アライメントパターン81部分に対し、膜厚が
測定されている様子を示したものである。図中矢印Eは
ホトレジストがスピンコータにより回転塗布される際で
のレジストの流れ方向を示しているが、ホトレジストの
膜厚はA−A’線。
B−B’線、c−c’線といった具合に3箇所で測定さ
れ、その平均値を膜厚分布として得るようになっている
。また、同図(b)は第6図(a)におけるB−B’線
断面を、更に同図(c)は測定されたホトレジスト膜厚
分布53′を示したものである。なお、第6図(b)中
の符号53.52.51はそれぞれホトレジスト、si
o、1eJ、Si基板を示す。
れ、その平均値を膜厚分布として得るようになっている
。また、同図(b)は第6図(a)におけるB−B’線
断面を、更に同図(c)は測定されたホトレジスト膜厚
分布53′を示したものである。なお、第6図(b)中
の符号53.52.51はそれぞれホトレジスト、si
o、1eJ、Si基板を示す。
さて、第6図(d)は測定された膜厚分布r(I)と既
知の基本膜厚d8、パターンの段差深さtおよび幅Wと
を式(2)に代入して得られたホトレジスト53′の塗
布むらの状態を示したものである。
知の基本膜厚d8、パターンの段差深さtおよび幅Wと
を式(2)に代入して得られたホトレジスト53′の塗
布むらの状態を示したものである。
よって、ホトレジストの基本膜厚d8とこの塗布むらの
膜厚S4を予め計算しメモリに記憶しておいた第3図に
示す如くの偏移距離対応のマトリックス90より参照す
れば、アライメントの際に発生する検出誤差量e84が
得られるものである。以上の動作を各チップに対して行
なうが、得られた検出LA 差址e i jは全てメモ
リに記憶されるようになっている。
膜厚S4を予め計算しメモリに記憶しておいた第3図に
示す如くの偏移距離対応のマトリックス90より参照す
れば、アライメントの際に発生する検出誤差量e84が
得られるものである。以上の動作を各チップに対して行
なうが、得られた検出LA 差址e i jは全てメモ
リに記憶されるようになっている。
以上のようにしてウェハ45におけるチップ全てに対す
る膜厚の測定が終了すれば、そのウェハ45はアーム4
9によりTTLアライメント兼露光用XYoM動ステー
ジ41上にウェハ47としてセットされるようになって
いる。ここでは、ウェハの0回転量補正が行なわれた後
、各チップ単位にTTLアライメントが行なわれるもの
である。TTLアライメント光学系は既にこれまでに述
べたものに同様である。第7図はウェハアライメント検
出光学系における光電子増倍管からの出力信号を示した
ものである。両端の大きな信号変化はレチクルのアライ
メントパターン(窓パターン)のエツジを示しており1
両エツジの中心Irがレチクルアライメントパターンの
中心位置となっている。ウェハアライメントパターンの
検出信号に対して、これまでの波形の対称中心をパター
ンの中心位置として求めるパターン検出方式による場合
は検出中心位置はIdとなるが、これに式(3)にしめ
すように先に記憶しておいた検出誤差量es4によって
補正を加えるようにすれば、理想的にウェハアライメン
トパターンの中心位置I%lが求められるものである。
る膜厚の測定が終了すれば、そのウェハ45はアーム4
9によりTTLアライメント兼露光用XYoM動ステー
ジ41上にウェハ47としてセットされるようになって
いる。ここでは、ウェハの0回転量補正が行なわれた後
、各チップ単位にTTLアライメントが行なわれるもの
である。TTLアライメント光学系は既にこれまでに述
べたものに同様である。第7図はウェハアライメント検
出光学系における光電子増倍管からの出力信号を示した
ものである。両端の大きな信号変化はレチクルのアライ
メントパターン(窓パターン)のエツジを示しており1
両エツジの中心Irがレチクルアライメントパターンの
中心位置となっている。ウェハアライメントパターンの
検出信号に対して、これまでの波形の対称中心をパター
ンの中心位置として求めるパターン検出方式による場合
は検出中心位置はIdとなるが、これに式(3)にしめ
すように先に記憶しておいた検出誤差量es4によって
補正を加えるようにすれば、理想的にウェハアライメン
トパターンの中心位置I%lが求められるものである。
I w= I d −eaa +++
H+ (3)この後は補正されたウェハアライメント
パターンの中心位[I wとレチクルアライメントパタ
ーンの中心位置Irよりアライメント量Δが求められ、
その分ステージ41はX方向に微動されるものである。
H+ (3)この後は補正されたウェハアライメント
パターンの中心位[I wとレチクルアライメントパタ
ーンの中心位置Irよりアライメント量Δが求められ、
その分ステージ41はX方向に微動されるものである。
Y方向のアライメントについても事情は全く同様である
。そのチップに対するアライメントが終了すれば露光系
より露光光が照射され、レチクルの回路パターンがウェ
ハ上のチップに焼き付けられるわけである。以上の動作
を各チップ単位に繰り返すが、全チップに対する露光が
終了すれば、排出側トラック48によりウェハ47は排
出されるところとなるものである0以上のように、各チ
ップ単位にこれまで問題となっていたホトレジストの塗
布むらが補正され、補正された状態でアライメントが行
なえるため、アライメント精度が向上されるところとな
るものである。
。そのチップに対するアライメントが終了すれば露光系
より露光光が照射され、レチクルの回路パターンがウェ
ハ上のチップに焼き付けられるわけである。以上の動作
を各チップ単位に繰り返すが、全チップに対する露光が
終了すれば、排出側トラック48によりウェハ47は排
出されるところとなるものである0以上のように、各チ
ップ単位にこれまで問題となっていたホトレジストの塗
布むらが補正され、補正された状態でアライメントが行
なえるため、アライメント精度が向上されるところとな
るものである。
次に本発明の他の実施態様を第8図から第10図により
説明する。本態様におけるアライナの構成とアライメン
ト光学系は先の実施態様と同様であり第4図、第13図
に示す通りである。先ず第8図について説明すれば、こ
れはアライメント前にステージ40で測定された。ウェ
ハアライメントパターン部のホトレジスト膜厚分布r(
I)を示したものである。この膜厚分布r(I)はその
分布曲線55より判るようにパターンの段差部分で急激
に変化しているので、その曲線55を微分することによ
っては第9図に示すように、パターンの段差部分に対応
して鋭いピークをもつ曲線56が得られることになる。
説明する。本態様におけるアライナの構成とアライメン
ト光学系は先の実施態様と同様であり第4図、第13図
に示す通りである。先ず第8図について説明すれば、こ
れはアライメント前にステージ40で測定された。ウェ
ハアライメントパターン部のホトレジスト膜厚分布r(
I)を示したものである。この膜厚分布r(I)はその
分布曲線55より判るようにパターンの段差部分で急激
に変化しているので、その曲線55を微分することによ
っては第9図に示すように、パターンの段差部分に対応
して鋭いピークをもつ曲線56が得られることになる。
この2つのピークの中心位置をウェハアライメントパタ
ーンの中心位置とみなし得るものである。次に膜厚分布
r(I)を予めメモリに記憶しておいた第18図に示す
曲線にあてはめることによって、第10図に示すように
ウェハアライメントパターンからの反射光強度分布57
が求められ、求められた反射光強度分布P(I)に対し
てこれまでの波形の対称中心をパターンの中心位置とす
るパターン検出方式を適用する場合、検出中心位置はI
cとなり検出誤差が発生する。この検出誤差量eを各チ
ップのx、y方向面アライメントパターンに対して求め
、メモリに記憶しておくわけである。以下は先の実施例
と同様、ステージ41において各チップのアライメント
に際し、対応した検出誤差量eで以てアライメント量に
補正を加えつつ露光を繰り返すようにするものである。
ーンの中心位置とみなし得るものである。次に膜厚分布
r(I)を予めメモリに記憶しておいた第18図に示す
曲線にあてはめることによって、第10図に示すように
ウェハアライメントパターンからの反射光強度分布57
が求められ、求められた反射光強度分布P(I)に対し
てこれまでの波形の対称中心をパターンの中心位置とす
るパターン検出方式を適用する場合、検出中心位置はI
cとなり検出誤差が発生する。この検出誤差量eを各チ
ップのx、y方向面アライメントパターンに対して求め
、メモリに記憶しておくわけである。以下は先の実施例
と同様、ステージ41において各チップのアライメント
に際し、対応した検出誤差量eで以てアライメント量に
補正を加えつつ露光を繰り返すようにするものである。
即ち、本態様ではアライメントの補正に用いられる検出
誤差量eの求め方だけが異なるものであり、他の事情は
先のものに同様となっている。
誤差量eの求め方だけが異なるものであり、他の事情は
先のものに同様となっている。
最後に本発明に係るアライナの他の構成を第11図、第
12図により説明する。第11図は第4図に示したアラ
イナの構成を更に改良し、ホトレジスト膜厚分布測定用
ステージとTTLアライメント兼露光露光用ステージ体
されたアライナの構成を示したものである。図示のよう
にステージはXY方向に動く粗動ステージ60、ホトレ
ジスト膜厚分布測定用ステージ61、TTLアライメン
ト兼露光用XYf)精勤ステージ62より構成されたも
のとなっている。プリアライメント終了済のウェハ63
はステージ61上にセットされるが、この時、既に膜厚
分布が測定され、検出誤差量がメモリに記憶されり露光
待ちウェハ68はステージ62上にセットされ0回転が
補正されるようになっている。この後2つのウェハ63
.68は粗動ステージ60によってステップ・アンド・
リピートされながら、一方は膜厚測定器67によって各
チップ64のx”y両方向のアライメントパターン73
.72部とその近傍のホトレジスト膜厚分布が測定され
、算出された検出誤差量はメモリに記憶されるようにな
っている。他方は縮小投影レンズ2を介し、メモリに記
憶されている検出誤差によって補正を加えつつ各チップ
69単位にウェハアライメントパターン70.71にも
とづきアライメントが行なわれた後露光されるものとな
っている。第12図は第11図に示すアライナの平面を
示したものであり、常に2つのウェハの対応するチップ
に対して、ホトレジスト膜厚分布測定と、アライメント
および露光とが行なわれるようになっている。このよう
にする場合は、ホトレジスト膜厚分布測定のために余分
な時間を要することなく、高いスループットで、高精度
なアライメントが可能となる。
12図により説明する。第11図は第4図に示したアラ
イナの構成を更に改良し、ホトレジスト膜厚分布測定用
ステージとTTLアライメント兼露光露光用ステージ体
されたアライナの構成を示したものである。図示のよう
にステージはXY方向に動く粗動ステージ60、ホトレ
ジスト膜厚分布測定用ステージ61、TTLアライメン
ト兼露光用XYf)精勤ステージ62より構成されたも
のとなっている。プリアライメント終了済のウェハ63
はステージ61上にセットされるが、この時、既に膜厚
分布が測定され、検出誤差量がメモリに記憶されり露光
待ちウェハ68はステージ62上にセットされ0回転が
補正されるようになっている。この後2つのウェハ63
.68は粗動ステージ60によってステップ・アンド・
リピートされながら、一方は膜厚測定器67によって各
チップ64のx”y両方向のアライメントパターン73
.72部とその近傍のホトレジスト膜厚分布が測定され
、算出された検出誤差量はメモリに記憶されるようにな
っている。他方は縮小投影レンズ2を介し、メモリに記
憶されている検出誤差によって補正を加えつつ各チップ
69単位にウェハアライメントパターン70.71にも
とづきアライメントが行なわれた後露光されるものとな
っている。第12図は第11図に示すアライナの平面を
示したものであり、常に2つのウェハの対応するチップ
に対して、ホトレジスト膜厚分布測定と、アライメント
および露光とが行なわれるようになっている。このよう
にする場合は、ホトレジスト膜厚分布測定のために余分
な時間を要することなく、高いスループットで、高精度
なアライメントが可能となる。
なお、ホトレジスト膜厚分布から、検出誤差量を算出す
る方法は、先の2つの方式のうち、何れによってもよい
。
る方法は、先の2つの方式のうち、何れによってもよい
。
以上説明したように本発明によるアライメント方式によ
れば、TTLアライメントにおいてこれまで指摘されな
がらも解決されていなかったホトレジストの塗布むらに
起因するアライメント精度の低下が除去され、安定にし
てしかも高精度なアライメントが可能になるという効果
がある。
れば、TTLアライメントにおいてこれまで指摘されな
がらも解決されていなかったホトレジストの塗布むらに
起因するアライメント精度の低下が除去され、安定にし
てしかも高精度なアライメントが可能になるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(、)は、本発明の詳細な説明するため
の図、第2図(a)〜(e)は、同じくその原理を説明
するための図、第3図は、基本膜厚と塗布むら量、更に
は塗布むらの偏移距離との組合せに対応する検出誤差量
をマトリックスとして示す図、第4図、第5図は、本発
明に係るアライナの平面とその側面を示す図、第6図(
a)〜(d)は、測定された膜厚分布より検出誤差量を
求める方法を説明するための図、第7図は、アライメン
ト量の求め方とそれにもとづくアライメント方法を説明
するための図、第8図、第9図、第10図は、測定され
た膜厚分布より反射光強度分布を求めたうえ検出誤差量
を求める方法を説明するための図、第11図。 第12図は、本発明に係る他のアライナの構成を示す図
、第13図は、これまでのTTLアライメント方式に係
る縮小投影露光装置の構成を示す図、第14図、第15
図は、スピンコータによるレジスト塗布方法とウェハア
ライメントパターンへのレジスト塗布方法を説明するた
めの図、第16図(a)、 (b)は、ウェハアライメ
ントパターンに対するホトレジストの流れ方向如何によ
ってホトレジスト膜厚分布が如何に変化するかを説明す
るための図、第17図(a)、 (b)は、それらホト
レジスト膜厚分布に対応する反射光強度分布を示す図、
第18図は、ホトレジスト膜厚に対する干渉光(反射光
)の強度を示す図である。 1・・・レチクル、2・・・縮小投影レンズ、13.1
3’・・・レチクルアライメントパターン、40.61
・・・膜厚分布測定用ステージ、41.62・・・TT
Lアライメント兼露光用XYθ精勤ステージ、45.4
7.63.68・・・ウェハ、67・・・膜厚測定器、
64.69.80・・・チップ。 65、66、70.71.81.82・・・ウェハアラ
イメントパターン。 代理人 弁理士 秋 本 正 実第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9vIJ IW−4−■ 第10図 IW IC 第11図 第12図 第13図 第14図 第15図 第16図 第17図 (a) (blwld
の図、第2図(a)〜(e)は、同じくその原理を説明
するための図、第3図は、基本膜厚と塗布むら量、更に
は塗布むらの偏移距離との組合せに対応する検出誤差量
をマトリックスとして示す図、第4図、第5図は、本発
明に係るアライナの平面とその側面を示す図、第6図(
a)〜(d)は、測定された膜厚分布より検出誤差量を
求める方法を説明するための図、第7図は、アライメン
ト量の求め方とそれにもとづくアライメント方法を説明
するための図、第8図、第9図、第10図は、測定され
た膜厚分布より反射光強度分布を求めたうえ検出誤差量
を求める方法を説明するための図、第11図。 第12図は、本発明に係る他のアライナの構成を示す図
、第13図は、これまでのTTLアライメント方式に係
る縮小投影露光装置の構成を示す図、第14図、第15
図は、スピンコータによるレジスト塗布方法とウェハア
ライメントパターンへのレジスト塗布方法を説明するた
めの図、第16図(a)、 (b)は、ウェハアライメ
ントパターンに対するホトレジストの流れ方向如何によ
ってホトレジスト膜厚分布が如何に変化するかを説明す
るための図、第17図(a)、 (b)は、それらホト
レジスト膜厚分布に対応する反射光強度分布を示す図、
第18図は、ホトレジスト膜厚に対する干渉光(反射光
)の強度を示す図である。 1・・・レチクル、2・・・縮小投影レンズ、13.1
3’・・・レチクルアライメントパターン、40.61
・・・膜厚分布測定用ステージ、41.62・・・TT
Lアライメント兼露光用XYθ精勤ステージ、45.4
7.63.68・・・ウェハ、67・・・膜厚測定器、
64.69.80・・・チップ。 65、66、70.71.81.82・・・ウェハアラ
イメントパターン。 代理人 弁理士 秋 本 正 実第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9vIJ IW−4−■ 第10図 IW IC 第11図 第12図 第13図 第14図 第15図 第16図 第17図 (a) (blwld
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、レチクル回路パターンを縮小投影レンズを介しウェ
ハ上に縮小投影露光するに先立って、レチクル上のアラ
イメントパターンとウェハ上のアライメントパターンと
をアライメントする際に、ウェハ上に塗布されたホトレ
ジストの膜厚分布を少なくともウェハアライメントパタ
ーン部と該パターン部近傍において測定し、測定された
ホトレジスト膜厚分布データよりホトレジスト膜厚分布
に起因するウェハアライメントパターン位置検出誤差を
求め、該位置検出誤差にもとづきアライメントする際で
のアライメント量を補正することを特徴とするアライメ
ント方式。 2、ホトレジスト膜厚分布に起因するウェハアライメン
トパターン位置検出誤差は、予め把握されているウェハ
アライメントパターン部と該パターン部近傍におけるホ
トレジスト膜厚分布と、該ホトレジスト膜厚分布によっ
て生じるウェハアライメントパターン位置検出誤差との
関係に、測定されたホトレジスト膜厚分布データを照合
することによって導出される特許請求の範囲第1項記載
のアライメント方式。 3、ホトレジスト膜厚分布に起因するウェハアライメン
トパターン位置検出誤差は、測定されたホトレジスト膜
厚分布データから、ウェハアライメントパターンからの
反射光強度分布を算出し、該反射光強度分布より導出さ
れる特許請求の範囲第1項記載のアライメント方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60193818A JPS6254918A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 縮小投影露光方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60193818A JPS6254918A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 縮小投影露光方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6254918A true JPS6254918A (ja) | 1987-03-10 |
| JPH0578931B2 JPH0578931B2 (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=16314262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60193818A Granted JPS6254918A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 縮小投影露光方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6254918A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012238912A (ja) * | 2006-02-17 | 2012-12-06 | Nikon Corp | 調整方法、基板処理方法、基板処理装置、露光装置、測定検査装置、測定検査システム、処理装置、コンピュータ・システム、プログラム及び情報記録媒体 |
-
1985
- 1985-09-04 JP JP60193818A patent/JPS6254918A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012238912A (ja) * | 2006-02-17 | 2012-12-06 | Nikon Corp | 調整方法、基板処理方法、基板処理装置、露光装置、測定検査装置、測定検査システム、処理装置、コンピュータ・システム、プログラム及び情報記録媒体 |
| JP5223668B2 (ja) * | 2006-02-17 | 2013-06-26 | 株式会社ニコン | 調整方法及び基板処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0578931B2 (ja) | 1993-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |