JPS6313329A - 露光方法 - Google Patents
露光方法Info
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- JPS6313329A JPS6313329A JP61156241A JP15624186A JPS6313329A JP S6313329 A JPS6313329 A JP S6313329A JP 61156241 A JP61156241 A JP 61156241A JP 15624186 A JP15624186 A JP 15624186A JP S6313329 A JPS6313329 A JP S6313329A
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- Japan
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- shot
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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)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (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】
［発明の分野］
本発明は、ＩＣ＋ＬＳＩ等の半導体装置を製造する工程
の内、ホトリソグラフィ工程において使用される露光装
置に関する。
の内、ホトリソグラフィ工程において使用される露光装
置に関する。
具体的には、レチクルもしくはマスク上のパターンを半
導体基板（ウェハ）上に該半導体基板を歩進しつつ複数
回露光するいわゆるステッパあるいはＸ線ステ・シバに
関し、特に、これらのステッパにおいて、レチクル（マ
スク）上のパターンと半導体基板上のパターンとの位置
整合のためのアライメント検出系と、アライメントから
露光の繰り返しにおける手順とを整合させる技術に関す
る。
導体基板（ウェハ）上に該半導体基板を歩進しつつ複数
回露光するいわゆるステッパあるいはＸ線ステ・シバに
関し、特に、これらのステッパにおいて、レチクル（マ
スク）上のパターンと半導体基板上のパターンとの位置
整合のためのアライメント検出系と、アライメントから
露光の繰り返しにおける手順とを整合させる技術に関す
る。
［従来技術の説明］
半導体装置（ＩＣ，ＬＳＩ等）の高速化、高集積化に伴
い、アライナ（半導体焼付装置）にもより高い性能が要
求され、現在は、光縮小投影型露光装置（いわゆるステ
ッパ）が半導体生産の主力アライナになっている。将来
的にはより微細な解像力を持つＸ線アライナが有力視さ
れている。Ｘ線アライナにおいてもクエへ面積より小さ
なパターン領域を持つマスクにより、繰り返しウェハ上
に露光してゆくステッパタイプが有力と考えられている
。
い、アライナ（半導体焼付装置）にもより高い性能が要
求され、現在は、光縮小投影型露光装置（いわゆるステ
ッパ）が半導体生産の主力アライナになっている。将来
的にはより微細な解像力を持つＸ線アライナが有力視さ
れている。Ｘ線アライナにおいてもクエへ面積より小さ
なパターン領域を持つマスクにより、繰り返しウェハ上
に露光してゆくステッパタイプが有力と考えられている
。
アライナと呼ばれる装置は、基本的に２つの機能要素、
つまり■マスクのパターンをウェハ上に転写する露光系
、および■マスクのパターンとウェハのパターンの相対
位置合せするアライメント系を持っているが、ステッパ
にはさらにウェハをＸＹ座標に沿って高速かつ高精度に
わ動可能なＸＹステージを含む配列機能が組込まれてい
る。
つまり■マスクのパターンをウェハ上に転写する露光系
、および■マスクのパターンとウェハのパターンの相対
位置合せするアライメント系を持っているが、ステッパ
にはさらにウェハをＸＹ座標に沿って高速かつ高精度に
わ動可能なＸＹステージを含む配列機能が組込まれてい
る。
さらに例えばステッパにおいては、デバイスの性能向上
、生産性の向上のために種々の付加機能が要求される。
、生産性の向上のために種々の付加機能が要求される。
例えば、自動化のためのレチクル自動交換機能、歩留り
向上のためのレチクル検査機能、稼動率向上のための環
境モニタ機能もしくは自己診断機能、工程管理のための
ウェハおよびレチクルバーコードリーダ、あるいは集中
工程管理のためのインラインもしくはオンライン対応、
さらに工場の自動化および完全無人化に対応した搬送ロ
ボット対応などが現在考えられている。このような機能
拡張により、ステッパは膨大なシステムにふくれあがり
、その結果、装置のコスト（価ｍ）は増大する一方であ
る。
向上のためのレチクル検査機能、稼動率向上のための環
境モニタ機能もしくは自己診断機能、工程管理のための
ウェハおよびレチクルバーコードリーダ、あるいは集中
工程管理のためのインラインもしくはオンライン対応、
さらに工場の自動化および完全無人化に対応した搬送ロ
ボット対応などが現在考えられている。このような機能
拡張により、ステッパは膨大なシステムにふくれあがり
、その結果、装置のコスト（価ｍ）は増大する一方であ
る。
このように１つの目的機能に対し１つの機能要素という
形で積み上げたシステム（装置）において考慮すべきは
、これらの機能要素（ハード）の相互活用による有効活
用である。
形で積み上げたシステム（装置）において考慮すべきは
、これらの機能要素（ハード）の相互活用による有効活
用である。
例えば、オートアライメントに使用する画像信号処理回
路は、バーコードリーダの信号処理を兼用することでよ
り有効に活用できる。
路は、バーコードリーダの信号処理を兼用することでよ
り有効に活用できる。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明の概念的な目的は、アライナ、特にステッパタイ
プアライナのコストパーフォマンスを向上させること、
つまり、システムの持つ機能（ハード）が特定された時
、それらを相互に有効活用してより高い性能を引き出す
こと、逆の見方をすれば、システムの性能（仕様、機能
）が指定されたとき、より少ない機能要素（ハード）で
指定性能を引き出すような活用法（ソフト）を提供する
ことである。
プアライナのコストパーフォマンスを向上させること、
つまり、システムの持つ機能（ハード）が特定された時
、それらを相互に有効活用してより高い性能を引き出す
こと、逆の見方をすれば、システムの性能（仕様、機能
）が指定されたとき、より少ない機能要素（ハード）で
指定性能を引き出すような活用法（ソフト）を提供する
ことである。
具体的には、ステッパタイプのアライナにおけるアライ
メント検出系と高精度位置決めステージの関係において
、その両者の特性の理解の上に立って両者を有機的に活
用することにより、アライメント性能の向上を計る手段
を提供すること、あるいは従来並みの性能をより縮小さ
れたアライメント検出系によって達成する手段を提供す
ることである。
メント検出系と高精度位置決めステージの関係において
、その両者の特性の理解の上に立って両者を有機的に活
用することにより、アライメント性能の向上を計る手段
を提供すること、あるいは従来並みの性能をより縮小さ
れたアライメント検出系によって達成する手段を提供す
ることである。
［実施例］
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。第１図は
、本出願人が先の出願による特開昭５８−２５６３８号
に提示したアライメント検出系を含むステッパシステム
の概略図を示す。
、本出願人が先の出願による特開昭５８−２５６３８号
に提示したアライメント検出系を含むステッパシステム
の概略図を示す。
同図において、レチクル１のパターンは、ランプ５を含
む照明光学系４によって照明されたとき、投影レンズ３
によりウェハ２の表面に投影結像する。ウェハ２は、Ｘ
Ｙステージ６に装置され、ステージ６の■３勤によりそ
の表面全域にレチクルパターン像を投影露光することが
できる。
む照明光学系４によって照明されたとき、投影レンズ３
によりウェハ２の表面に投影結像する。ウェハ２は、Ｘ
Ｙステージ６に装置され、ステージ６の■３勤によりそ
の表面全域にレチクルパターン像を投影露光することが
できる。
ステージ位置（すなわちウェハ位置）は、ＸＹステージ
６構成するＸＹテーブル９の端部に設けられた平面ミラ
一部ｌＯにレーザ干渉測長器１６の光を当てることによ
り、例えば０．０２μｍの分解能でステージ位置をモニ
タすることができる。
６構成するＸＹテーブル９の端部に設けられた平面ミラ
一部ｌＯにレーザ干渉測長器１６の光を当てることによ
り、例えば０．０２μｍの分解能でステージ位置をモニ
タすることができる。
レチクル１の上方に配置されたアライメント検出系１３
は、２つの対物ミラー１１．１１’ と、２つの対物レ
ンズ１２．°１２’を含む双眼の顕微鏡を備え、２つの
目により、レチクル上の２つのアライメントマークと、
ウェハ上の２つのアライメントマークを同時に観察可能
である。アライメント検出系１３の内部で光電変換され
た光信号は、アンプ１４で増幅される。制御装置１９内
の演算回路１５は、従来の処理法に従い、アンプ１４の
出力よりＸＹ方向の誤差成分（Ｘ Ｌｎ、 Ｙ Ｌｎ、
Ｘ Ｒｎ、 Ｙ Ｒｎ）を検知し出力する。 ここで
サフィックスｎは、１枚のウェハ上のｎ番目の露光位置
（ショット）を示し、Ｌ、Ｒは左右の区別を示している
。例えば、ＸＬｎは第ｎショットの左側アライメントマ
ーク位置のＸ方向誤差成分である。
は、２つの対物ミラー１１．１１’ と、２つの対物レ
ンズ１２．°１２’を含む双眼の顕微鏡を備え、２つの
目により、レチクル上の２つのアライメントマークと、
ウェハ上の２つのアライメントマークを同時に観察可能
である。アライメント検出系１３の内部で光電変換され
た光信号は、アンプ１４で増幅される。制御装置１９内
の演算回路１５は、従来の処理法に従い、アンプ１４の
出力よりＸＹ方向の誤差成分（Ｘ Ｌｎ、 Ｙ Ｌｎ、
Ｘ Ｒｎ、 Ｙ Ｒｎ）を検知し出力する。 ここで
サフィックスｎは、１枚のウェハ上のｎ番目の露光位置
（ショット）を示し、Ｌ、Ｒは左右の区別を示している
。例えば、ＸＬｎは第ｎショットの左側アライメントマ
ーク位置のＸ方向誤差成分である。
演算回路１５はさらに、この出力誤差量ＸＬｎ。
Ｙ Ｌｎ、 Ｘ Ｒｎ、 Ｙ Ｒｎを、次式のようにＸ
方向、Ｙ方向、回転（θ）方向、倍率（ランアウトβ）
の各成分に分解し、ｃ ’ｐ Ｕ １７にデータを送り
込む。
方向、Ｙ方向、回転（θ）方向、倍率（ランアウトβ）
の各成分に分解し、ｃ ’ｐ Ｕ １７にデータを送り
込む。
ＣＰＵ１７は、不図示のアライメント駆動手段に駆動信
号を送り、レチクル１とウェハ２との相対位置をそれぞ
れの方向について補正した後、露光工程に進む。
号を送り、レチクル１とウェハ２との相対位置をそれぞ
れの方向について補正した後、露光工程に進む。
・・・・・・（１）
第２図（ａ）にウェハ上に描かれたパターンのショット
配列の例を示す。ショットには便宜上露光順番に従って
ショット番号１，２，３．・・・・・・。
配列の例を示す。ショットには便宜上露光順番に従って
ショット番号１，２，３．・・・・・・。
ｎ−１，ｎ、ｎ＋１・・・・・・を付しである。
それぞれのショットの左右には先行の工程における該シ
ョットの露光と同時に作り込まれたアライメントマーク
ＷＬｎ、ＷＲｎがある。通常、アライメントマーク（以
下、ＡＡマークという）はスクライブ線５１上に作り込
まれる。結果的に、隣接するショットのＡＡマークは第
２図（ｂ） に示すように縦スクライプ線上にやはり隣
接して配置される。第２図（ｂ）において、実線はウェ
ハ側のＡＡマークである。また、波線（ＲＲｎとＲＬ
（ｎ−１） ）はウェハ上に投影されたレチクル側のＡ
Ａマークを示す。
ョットの露光と同時に作り込まれたアライメントマーク
ＷＬｎ、ＷＲｎがある。通常、アライメントマーク（以
下、ＡＡマークという）はスクライブ線５１上に作り込
まれる。結果的に、隣接するショットのＡＡマークは第
２図（ｂ） に示すように縦スクライプ線上にやはり隣
接して配置される。第２図（ｂ）において、実線はウェ
ハ側のＡＡマークである。また、波線（ＲＲｎとＲＬ
（ｎ−１） ）はウェハ上に投影されたレチクル側のＡ
Ａマークを示す。
本発明の主たる要件は、第１図の装置に適用する場合に
ついて述べれば、■アライメント検出系１３の対物１２
の視野５７を第２図（ｂ） に示すごとく隣接するショ
ット（ここでは第ｎ−１シヨツトと第ｎ＋１ショット）
の両方のＡＡマークを同時観察可能となるように設定す
ること、および■そこから得られる検出信号より演算回
路１５において現ショット（第ｎショット）および隣接
ショット（第ｎ−１および第ｎ＋１ショット）の各ＡＡ
マークのレチクル・ウニへ間の相対位置誤差を検知し、
誤差量信号として出力することである。
ついて述べれば、■アライメント検出系１３の対物１２
の視野５７を第２図（ｂ） に示すごとく隣接するショ
ット（ここでは第ｎ−１シヨツトと第ｎ＋１ショット）
の両方のＡＡマークを同時観察可能となるように設定す
ること、および■そこから得られる検出信号より演算回
路１５において現ショット（第ｎショット）および隣接
ショット（第ｎ−１および第ｎ＋１ショット）の各ＡＡ
マークのレチクル・ウニへ間の相対位置誤差を検知し、
誤差量信号として出力することである。
つまり、第１図に示す２眼の対物を持つシステムにおい
て第ｎショットで位置検出したとすれば、演算回路１５
は８つの誤差データ（Ｘ Ｌｎ。
て第ｎショットで位置検出したとすれば、演算回路１５
は８つの誤差データ（Ｘ Ｌｎ。
Ｙ Ｌｎ、 Ｘ Ｒｎ、 Ｙ Ｒｎ、 Ｘ Ｎ（ｎ
−１）、 Ｙ Ｎ（ｎ−１）。
−１）、 Ｙ Ｎ（ｎ−１）。
ｘＮ（ｎ＋ｉ）、 ＹＮ（ｎ＋１））を出力する。
ここで、例えば、Ｎ （ｎ−１）は第Ｎショットの位置
で観察した第（ｎ−１）ショットのＡＡマークの誤差デ
ータであることを示す。
で観察した第（ｎ−１）ショットのＡＡマークの誤差デ
ータであることを示す。
このようなアライメントに使用するレチクルの例を第３
図に示す。実素子パターン領域６０の左右に作り込まれ
たマークの内、ＲＲｎ、 ＲＬｎは露光すべきショット
のウェハ側Ａ ＡマークＷ−Ｒｎ、 ＷＬｎ（第２図（
ｂ）参照）と対応するレチクルＡＡマークで、ＲＬ （
ｎ−１） 、 ＲＲ（ｎ＋１）は隣接するシＥ ’／ト
のウェハ側ＡＡマークＷＬ（ｎ−１） 、ＷＲ（ｎ＋
１）に対応するレチクルＡＡマークである。６５．８６
は次工程のステッパで使用するためにウェハ側に作り込
むべきウェハＡＡマークパターンである。
図に示す。実素子パターン領域６０の左右に作り込まれ
たマークの内、ＲＲｎ、 ＲＬｎは露光すべきショット
のウェハ側Ａ ＡマークＷ−Ｒｎ、 ＷＬｎ（第２図（
ｂ）参照）と対応するレチクルＡＡマークで、ＲＬ （
ｎ−１） 、 ＲＲ（ｎ＋１）は隣接するシＥ ’／ト
のウェハ側ＡＡマークＷＬ（ｎ−１） 、ＷＲ（ｎ＋
１）に対応するレチクルＡＡマークである。６５．８６
は次工程のステッパで使用するためにウェハ側に作り込
むべきウェハＡＡマークパターンである。
さて、前述のように何らハードの追加なしに得られた２
倍のデータの利用法は、多岐にわたってすべてを説明し
きれないので、ここではその数例を挙げるにとどめる。
倍のデータの利用法は、多岐にわたってすべてを説明し
きれないので、ここではその数例を挙げるにとどめる。
（例１）
従来方式によれば、第４図（ａ）に示すごとく左右２点
のＡＡマーク検出において、マーク７１．７２の正常値
に対し、マーク欠損などにより矢印ベクトルのごとく異
常値が出たとしても、検出系はどちらのマークが異常な
のかを判断することはできない。
のＡＡマーク検出において、マーク７１．７２の正常値
に対し、マーク欠損などにより矢印ベクトルのごとく異
常値が出たとしても、検出系はどちらのマークが異常な
のかを判断することはできない。
しかし、本発明を応用し、第４図（ｂ）に示すごとく隣
接するショットのＡＡマーク７３．７４の検出値を含め
て判断した場合、マーク７３．７４の検出値が正常値で
あれば正常値と異常値との比が３＝１になるはずである
から、割合の小さい側のマーク７２の検出値を異常と判
断し、マーク７１の情報のみまたはマーク７１と７３の
情報によりアライメントすることで、第ｎショットのミ
スアライメントを面上することができる。
接するショットのＡＡマーク７３．７４の検出値を含め
て判断した場合、マーク７３．７４の検出値が正常値で
あれば正常値と異常値との比が３＝１になるはずである
から、割合の小さい側のマーク７２の検出値を異常と判
断し、マーク７１の情報のみまたはマーク７１と７３の
情報によりアライメントすることで、第ｎショットのミ
スアライメントを面上することができる。
（例２）
ウェハ側の隣接するＡＡマークはそれぞれ２度ずつ、し
かも２眼の検出系の１眼ずつを交互に介して計測される
。例えば第２図（ａ）のマークＷＲｎおよびＷ Ｌ （
ｎ−１）は、第ｎ−１シヨツトにおいては検出系１３（
第１図）を用い、第ｎショットにおいては検出系１３′
を用いてマーク位置が検出および計測される。同一基
板上にごく近接して作られたマークの間隔および寸法は
アライメント要求精度レベルで見て不変であるから、２
度の計測においてこの間隔または寸法（例えばマークＷ
Ｒｎを構成する４木の直線の間隔）の読み値の変化をモ
ニタしていればアライメント検出系の異常を発見するこ
とができる。
かも２眼の検出系の１眼ずつを交互に介して計測される
。例えば第２図（ａ）のマークＷＲｎおよびＷ Ｌ （
ｎ−１）は、第ｎ−１シヨツトにおいては検出系１３（
第１図）を用い、第ｎショットにおいては検出系１３′
を用いてマーク位置が検出および計測される。同一基
板上にごく近接して作られたマークの間隔および寸法は
アライメント要求精度レベルで見て不変であるから、２
度の計測においてこの間隔または寸法（例えばマークＷ
Ｒｎを構成する４木の直線の間隔）の読み値の変化をモ
ニタしていればアライメント検出系の異常を発見するこ
とができる。
（イ列３ン
ステッパにおいて、各ショットについてアライメントす
るいわゆるダイバイダイ方式よりもスループットを向上
させる目的で、投影レンズ３の光束外に配置された顕微
鏡により、原則として１ウニ八について１回アライメン
トするいわゆるグローバルアライメント、あるいはウェ
ハ上の所定の領域ごとにアライメントするいわゆるゾー
ンアライメント等の方式が提案されている。これらの方
式においては主にステップ送りの精度で焼付を行なうた
め、露光装置のくせや熱処理、エツチング等によるウェ
ハ上のショット配列誤差（いわゆるプロセス誤差）があ
ると、重ね合せ不良が発生する。そこでこれを補正する
方法も種々提案されている。例えば、ウェハ上の所定の
サンプルショットについて位置ずれ量を計測し、これら
の位置すれ量情報からショット配列マツプまたは座標変
換関数を作成し、これをもとにステップ送り量を加減す
る方法である。
るいわゆるダイバイダイ方式よりもスループットを向上
させる目的で、投影レンズ３の光束外に配置された顕微
鏡により、原則として１ウニ八について１回アライメン
トするいわゆるグローバルアライメント、あるいはウェ
ハ上の所定の領域ごとにアライメントするいわゆるゾー
ンアライメント等の方式が提案されている。これらの方
式においては主にステップ送りの精度で焼付を行なうた
め、露光装置のくせや熱処理、エツチング等によるウェ
ハ上のショット配列誤差（いわゆるプロセス誤差）があ
ると、重ね合せ不良が発生する。そこでこれを補正する
方法も種々提案されている。例えば、ウェハ上の所定の
サンプルショットについて位置ずれ量を計測し、これら
の位置すれ量情報からショット配列マツプまたは座標変
換関数を作成し、これをもとにステップ送り量を加減す
る方法である。
このような方法に、本発明を適用すれば１つのショット
における計測で同時に隣接ショットの位置ずれ量情報も
得られるため、サンプル数を同じのままとすれば情報量
が多くなって補正量算出精度を上げることができる。ま
た、情報量がほぼ同一となる程度にサンプル数を減少さ
せて精度を同等に保ったままスルーブツトを向上させる
こともできる。
における計測で同時に隣接ショットの位置ずれ量情報も
得られるため、サンプル数を同じのままとすれば情報量
が多くなって補正量算出精度を上げることができる。ま
た、情報量がほぼ同一となる程度にサンプル数を減少さ
せて精度を同等に保ったままスルーブツトを向上させる
こともできる。
以上は、従来提示されているシステムの機能（ハード）
を拡張することなしにより高い性能を引き出す手法につ
いて述べた。
を拡張することなしにより高い性能を引き出す手法につ
いて述べた。
く例４）
次に従来持っているシステムの機能を縮小してかつ従来
並みの性能を維持する手法について説明する。
並みの性能を維持する手法について説明する。
第１図に戻って、アライメント検出系１３の片側の対物
系１１’ 、 １２’ を取り去ったシステムについて
考える。この場合、単眼であるため、従来法に従えばθ
、βが検出不可となるか、スルーブツトが低下してしま
う。つまり、１ケ所分の位置ずれデータのみからはθ、
βの検出は不可能であり、一方、単眼でθ、βを検出し
ようとすれば、１つのショットについてウェハを例えば
左側ＡＡマーク検出位置、右側ＡＡマーク検出位置およ
び露光位置のように３段送りする必要があり、処理時間
が大幅に増加していた。
系１１’ 、 １２’ を取り去ったシステムについて
考える。この場合、単眼であるため、従来法に従えばθ
、βが検出不可となるか、スルーブツトが低下してしま
う。つまり、１ケ所分の位置ずれデータのみからはθ、
βの検出は不可能であり、一方、単眼でθ、βを検出し
ようとすれば、１つのショットについてウェハを例えば
左側ＡＡマーク検出位置、右側ＡＡマーク検出位置およ
び露光位置のように３段送りする必要があり、処理時間
が大幅に増加していた。
ここで、θ、βを検出するためにはＸＹステージの位置
を正確に計測するレーザ干渉計を利用するのが有効であ
る。例えば第ｎショットのアライメントにおいては、第
ｎ−１シヨツトで計測されたアライメント検出値Ｘ （
Ｎ−１）ｎ、 Ｙ （Ｎ−１）ｎとその時の干渉計座標
値ｘｎ−１、ｙｎ−１をメモリ１８に記憶し、第ｎショ
ットに移動後、これらの値と第ｎショットにおけるアラ
イメント検出値ＸＬｎ、ＹＬｎおよびそのときの干渉計
指示値ｘｉ′ｌ、ｙｎを合せて演算することにより、δ
Ｘ、δＹ、δθ、δβを算出できることは容易に理解で
きるであろう。
を正確に計測するレーザ干渉計を利用するのが有効であ
る。例えば第ｎショットのアライメントにおいては、第
ｎ−１シヨツトで計測されたアライメント検出値Ｘ （
Ｎ−１）ｎ、 Ｙ （Ｎ−１）ｎとその時の干渉計座標
値ｘｎ−１、ｙｎ−１をメモリ１８に記憶し、第ｎショ
ットに移動後、これらの値と第ｎショットにおけるアラ
イメント検出値ＸＬｎ、ＹＬｎおよびそのときの干渉計
指示値ｘｉ′ｌ、ｙｎを合せて演算することにより、δ
Ｘ、δＹ、δθ、δβを算出できることは容易に理解で
きるであろう。
二の事例では、検出系をコストダウンした単眼のＸＹ検
出でもスループットを損なわず、Ｘ、Ｙ。
出でもスループットを損なわず、Ｘ、Ｙ。
θ、β成分の位置ずれ検知が可能であることを示した。
（例５）
次に、本発明がさらに有効に活用しうる事例を説明する
。
。
前述したアライメントシステムは、アライメント光とし
て露光光を使用した場合の事例であるが、レジストに露
光光吸収剤を入れたり、反射防止の多層レジストの場合
にはアライメント光として非露光波長を使用せざるを得
ない。
て露光光を使用した場合の事例であるが、レジストに露
光光吸収剤を入れたり、反射防止の多層レジストの場合
にはアライメント光として非露光波長を使用せざるを得
ない。
非露光光アライメントシステムは数多く提案されている
。このようなアライメントシステムの１例として特開昭
６０−１３０７４２号で提案されたものがある。その概
念図を第５図に示す。
。このようなアライメントシステムの１例として特開昭
６０−１３０７４２号で提案されたものがある。その概
念図を第５図に示す。
このシステムにおいては、
（１）非露光波長が投影レンズを通った時の色収差を取
りきれないため１眼について１方向（ＸまたはＹ方向）
の成分しか検出できず、２眼対物８１．８２を持ちなか
らＸおよびＹ方向の１対の成分しか検出できない。
りきれないため１眼について１方向（ＸまたはＹ方向）
の成分しか検出できず、２眼対物８１．８２を持ちなか
らＸおよびＹ方向の１対の成分しか検出できない。
（２）ミラー８３が露光光束中に固定されるため、投影
レンズの持つ有効画面８４の内ハツチング部が露光不可
能となってしまう。
レンズの持つ有効画面８４の内ハツチング部が露光不可
能となってしまう。
（３）対物光軸８１．８２が固定されているため、１露
光サイクルの間に■位置８１でのＹアライメント、■位
置８２でのＸアライメントおよび■露光の３回のステッ
プ移動が必然となり、スルーブツトが低下してしまう。
光サイクルの間に■位置８１でのＹアライメント、■位
置８２でのＸアライメントおよび■露光の３回のステッ
プ移動が必然となり、スルーブツトが低下してしまう。
等という、大きな問題がある。
また、本出願人は昭和６１年６月１３日付特許出願（発
明の名称「露光装置」）にて非露光アライメント光の収
差を完全に取り除き１個の対物でＸＹ方向を検出しつる
すぐれたアライメント装置を提案している。
明の名称「露光装置」）にて非露光アライメント光の収
差を完全に取り除き１個の対物でＸＹ方向を検出しつる
すぐれたアライメント装置を提案している。
しかし、この装置を用い、従来の方法に従ってＸ、Ｙ、
θ、β方向の検出をしようとすれば、２個の対物を配置
せねばならず、（１）有効画面の一部が露光不可能とな
ったり、（２）露光サイクルにつき複数回のステップ移
動が必然となってスルーブツトが低下してしまうという
問題がある。
θ、β方向の検出をしようとすれば、２個の対物を配置
せねばならず、（１）有効画面の一部が露光不可能とな
ったり、（２）露光サイクルにつき複数回のステップ移
動が必然となってスルーブツトが低下してしまうという
問題がある。
これらの２つの事例から、一般論として（ａ）対物の数
は少ない方が良い（コストおよび有効画面の面積として
の価値感） （ｂ）より多くの情報を取りこむためには、ウェハ上の
各位置のアライメントマークと対物観察範囲を合致すべ
くステージを動かせば良いのだが、その行為によりスル
ーブツトが損なわれる。
は少ない方が良い（コストおよび有効画面の面積として
の価値感） （ｂ）より多くの情報を取りこむためには、ウェハ上の
各位置のアライメントマークと対物観察範囲を合致すべ
くステージを動かせば良いのだが、その行為によりスル
ーブツトが損なわれる。
（ｃ）１つの対物系（検出系）から取り込める情報量は
多い方がよい。
多い方がよい。
ということがいえる。
そして、（ａ）〜（Ｃ）のあるべき姿と、ステッパの持
つ木質的な特徴、すなわち （ｉ）ステッパの動作はしょせんステップ移動、アライ
メントおよび露光の繰り返しであること（ｉ ｉ）ステ
ップの穆動量はレーザ干渉計により正確にモニタされて
いること （ｉｉｉ）露光すべきショットの境界に位置するスクラ
イブライン上には、隣接するショットのアライメントマ
ークを近接して配置することが可能であること の３点を加味して考えれば、先述した本発明の要件「■
隣接するショットの両方のアライメントマークを同時観
察可能にする」ことが、（ａ）〜（Ｃ）の要求に応える
有効な手段であることが容易に理解されよう。
つ木質的な特徴、すなわち （ｉ）ステッパの動作はしょせんステップ移動、アライ
メントおよび露光の繰り返しであること（ｉ ｉ）ステ
ップの穆動量はレーザ干渉計により正確にモニタされて
いること （ｉｉｉ）露光すべきショットの境界に位置するスクラ
イブライン上には、隣接するショットのアライメントマ
ークを近接して配置することが可能であること の３点を加味して考えれば、先述した本発明の要件「■
隣接するショットの両方のアライメントマークを同時観
察可能にする」ことが、（ａ）〜（Ｃ）の要求に応える
有効な手段であることが容易に理解されよう。
先の従来例（特開昭６０−１３０７４２号）においては
ウェハ上ショットの左右にマークを配置することにより
スループットの低下や機能要素（ハード）の付加（コス
トアップ）等という犠牲を払うことなしにθの検出が可
能となり、また、Ｘ、Ｙのみの検出であれば３段送りし
ていたところを２段送りで済ますことによりスルーブツ
トが向上するし、後の従来例（昭和６１年６月１３日付
特許出願）においては単眼のＸＹ検出のみのシステムに
しても、第２図（ａ）のようなアライメントマーク配列
により例イで示した方法によりＸ、Ｙ、 θ。
ウェハ上ショットの左右にマークを配置することにより
スループットの低下や機能要素（ハード）の付加（コス
トアップ）等という犠牲を払うことなしにθの検出が可
能となり、また、Ｘ、Ｙのみの検出であれば３段送りし
ていたところを２段送りで済ますことによりスルーブツ
トが向上するし、後の従来例（昭和６１年６月１３日付
特許出願）においては単眼のＸＹ検出のみのシステムに
しても、第２図（ａ）のようなアライメントマーク配列
により例イで示した方法によりＸ、Ｙ、 θ。
βの検出が可能になり、双眼を単眼にしたことにより、
ＡＡ検出系のコストが半減し、露光不可能領域が半減す
ることが理解できるだろう。
ＡＡ検出系のコストが半減し、露光不可能領域が半減す
ることが理解できるだろう。
隣接するショットの各々のアライメントマークを１ケ所
に集中させるのはショットのコーナーにＡＡマークを集
めるのが最も有効である（第６図）。
に集中させるのはショットのコーナーにＡＡマークを集
めるのが最も有効である（第６図）。
この場合１つの検出系の視野１００内に４つのショット
のＡＡマークを観察することができる。
のＡＡマークを観察することができる。
［発明の効果］
以上述べたようにアライメント検出等と高精度ステージ
を有するステッパタイプの露光装置において「１つの検
出系により隣接するショットの複数個のアライメントマ
ークから位置情報を取り出す」という概念を導入するこ
とによる効果をまとめると、 Ａ、従来性能を依持しながら、 （１）アライメント検出系の数を減らし、コストダウン
を計ることができる （２）アライメント検出系の数を減らすことができる結
果、ある特定のシステムにおいては投影レンズの有効画
面の拡大を計ることができる。
を有するステッパタイプの露光装置において「１つの検
出系により隣接するショットの複数個のアライメントマ
ークから位置情報を取り出す」という概念を導入するこ
とによる効果をまとめると、 Ａ、従来性能を依持しながら、 （１）アライメント検出系の数を減らし、コストダウン
を計ることができる （２）アライメント検出系の数を減らすことができる結
果、ある特定のシステムにおいては投影レンズの有効画
面の拡大を計ることができる。
Ｂ、従来の機能要素（ハード）を温存した場合、アライ
メント検出情報の増加により下記に例示するように重ね
合せ精度の向上を計ることができる。
メント検出情報の増加により下記に例示するように重ね
合せ精度の向上を計ることができる。
（１）重ね合せの検出方向の拡大をスルーブツトを損う
ことなく達成できる。つまり、ＸＹ酸成分み検出が可能
であった装置ではざらにβ成分の検出も可能となり、Ｘ
Ｙθを検出していた装置であればざらにβ成分の検出が
可能となる。
ことなく達成できる。つまり、ＸＹ酸成分み検出が可能
であった装置ではざらにβ成分の検出も可能となり、Ｘ
Ｙθを検出していた装置であればざらにβ成分の検出が
可能となる。
（２）マーク欠損や異物などによる検出異常値をエジェ
クト（排除）することができる。
クト（排除）することができる。
（３）アライメント検出系自体の異常を発見することが
できる。
できる。
（４）余剰データの平均化効果により、アライメント誤
差のばらつき値を減少できる。つまり、本発明では１つ
のＡＡマークの位置検出を複数回行なうことになり、こ
れらの測定値を用いることにより測定偏差を平均化して
小さくすることができる。また、１つのショットにおい
て１つのＡＡマークの位置検出を複数回行ない、これら
の検出値を平均化して１回ごとの測定偏差の影響を減少
させている従来装置に対しては、測定回数を少なくして
スループットを向上させることができる。
差のばらつき値を減少できる。つまり、本発明では１つ
のＡＡマークの位置検出を複数回行なうことになり、こ
れらの測定値を用いることにより測定偏差を平均化して
小さくすることができる。また、１つのショットにおい
て１つのＡＡマークの位置検出を複数回行ない、これら
の検出値を平均化して１回ごとの測定偏差の影響を減少
させている従来装置に対しては、測定回数を少なくして
スループットを向上させることができる。
第１図は、本発明の一実施例に係るステッパの概念図、
第２図（ａ）は、ウェハ上のショット配列およびアライ
メントマーク配置の説明図、 第２図（ｂ）は、本発明によるアライメント検出系等の
観察像の説明図、 第３図は、第１図の装置で使用するレチクルパターンの
一例の説明図、 第４図は、アライメント異常の説明図、第５図は、本発
明の適用対象である従来のアライメントシステムの概略
構成図、 第６図は、本発明の別の実施例に係るウェハ上パターン
配列の説明図である。 １ニレチクル ２：ウェハ ３：投影光学系 ４：照明光学系 ６：ＸＹステージ １０：レーザ測長用平面ミラ一部 １３：アライメント検出系 １５：演算回路 １６：レーザ測長器 １７：制御装置 １８：メモリ ５１ニスクライブ線 ６０：実素子パターン領域 ＷＬｎ、 ＷＲｎ、 ＷＬ（ｎ−１） ：ウェハ上のＡ
Ａ？−りＲＬｎ、 ＲＲｎ、 ＲＬ（ｎ−１）、
ＲＲ（ｎ＋１）ニレチクル上のＡＡマーク ５７：対物視野 ＬＹ 第１図 第５図
メントマーク配置の説明図、 第２図（ｂ）は、本発明によるアライメント検出系等の
観察像の説明図、 第３図は、第１図の装置で使用するレチクルパターンの
一例の説明図、 第４図は、アライメント異常の説明図、第５図は、本発
明の適用対象である従来のアライメントシステムの概略
構成図、 第６図は、本発明の別の実施例に係るウェハ上パターン
配列の説明図である。 １ニレチクル ２：ウェハ ３：投影光学系 ４：照明光学系 ６：ＸＹステージ １０：レーザ測長用平面ミラ一部 １３：アライメント検出系 １５：演算回路 １６：レーザ測長器 １７：制御装置 １８：メモリ ５１ニスクライブ線 ６０：実素子パターン領域 ＷＬｎ、 ＷＲｎ、 ＷＬ（ｎ−１） ：ウェハ上のＡ
Ａ？−りＲＬｎ、 ＲＲｎ、 ＲＬ（ｎ−１）、
ＲＲ（ｎ＋１）ニレチクル上のＡＡマーク ５７：対物視野 ＬＹ 第１図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板を保持して基板表面に略平行な方向に移動可能
とするステージ手段を備え、基板を順次移動しながら基
板上の複数の露光位置のそれぞれについてフォトマスク
上のパターンと基板上のパターンを相対位置合せしフォ
トマスク上のパターンを基板上の複数箇所に転写露光す
る段状繰り返し露光装置であって、 基板上の各露光位置の位置基準である複数のパターンの
うち２以上の露光位置についてのパターンを同時に観察
して各パターンの位置を表わす位置信号を発生する検出
手段と、 該位置信号に基づいて基板上のパターンとフォトマスク
上のパターンとの位置ずれ量を露光位置ごとに独立して
検知する演算手段と を具備することを特徴とする露光装置。 ２、前記基板が半導体装置の実素子パターンを形成され
る半導体ウェハであり、前記位置基準であるパターンが
、先行の工程における個々の実素子パターンごとの露光
により予め該ウェハ上の隣接する実素子パターン間のス
クライブライン上に隣接して形成された位置合せ用マー
クである特許請求の範囲第１項記載の露光装置。 ３、前記検出手段が、前記隣接して形成された複数の位
置合せ用マークを同一視野内に捕捉して観察するもので
ある特許請求の範囲第２項記載の露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61156241A JPH0789534B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 露光方法 |
| US07/069,226 US4823012A (en) | 1986-07-04 | 1987-07-02 | Step and repeat exposure apparatus having improved system for aligning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61156241A JPH0789534B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6313329A true JPS6313329A (ja) | 1988-01-20 |
| JPH0789534B2 JPH0789534B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=15623459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61156241A Expired - Lifetime JPH0789534B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 露光方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4823012A (ja) |
| JP (1) | JPH0789534B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5693439A (en) * | 1992-12-25 | 1997-12-02 | Nikon Corporation | Exposure method and apparatus |
| JP2010123949A (ja) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2652015B2 (ja) * | 1987-04-07 | 1997-09-10 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置 |
| JP2614884B2 (ja) * | 1988-02-04 | 1997-05-28 | 富士通株式会社 | 電子ビーム露光方法及びその装置 |
| US4979195A (en) * | 1988-09-22 | 1990-12-18 | Fujitsu Limited | Vertical stepper |
| US5422491A (en) * | 1988-11-04 | 1995-06-06 | Fujitsu Limited | Mask and charged particle beam exposure method using the mask |
| JP2702183B2 (ja) * | 1988-11-04 | 1998-01-21 | 富士通株式会社 | 半導体製造装置 |
| JP2960746B2 (ja) * | 1990-03-15 | 1999-10-12 | 株式会社日立製作所 | ビーム照射方法および電子ビーム描画方法とビーム照射装置並びに電子ビーム描画装置 |
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| JPS61174717A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Canon Inc | 位置合わせ装置 |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP61156241A patent/JPH0789534B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-07-02 US US07/069,226 patent/US4823012A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
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| JP2010123949A (ja) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 |
| US8908152B2 (en) | 2008-11-18 | 2014-12-09 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method to determine improved absolute position of exposure fields using mark structures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4823012A (en) | 1989-04-18 |
| JPH0789534B2 (ja) | 1995-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |