JP2621179B2 - アライメント方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、投影露光装置のアライメント方法に関し、
特にアライメント光学系と投影光学系によって決まるテ
レセントリック状態に補正する方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 以下、従来の技術によるアライメント方法の一例につ
いて第１図を参照しながら説明する。第１図には、現在
比較的多く使用されている投影露光装置が示されてお
り、まず露光光学系について簡単に説明する。

図において、露光用照明系10から放射された露光光
は、両側テレセントリックに構成された投影レンズ12を
介してレチクルＲ及びウエハＷ上で結像し、レチクルＲ
の下面の回路パターンをウエハステージ14に載置された
ウエハＷ上に投影露光するようになっている。

次に、アライメント光学系について説明する。

図示しないレーザ光源から出力されたレーザアライメ
ント光LAは、レーザ送光系16を介して射出され、ハーフ
ミラー18において反射されて対物レンズ20に入射するよ
うになっている。

対物レンズ20を透過したアライメント光LAは、瞳位置
に配置されたハービング22を透過し、更に対物レンズ24
を透過した後にミラー26で反射されてレチクルＲに入射
するようになっている。レチクルＲにはアライメント用
のレチクルマークRM（図示せず）が形成されている。

ここで、上記対物レンズ20,ハービング22,対物レンズ
24及びミラー26によって当該装置のアライメント光学系
が構成され、該アライメント光学系はレチクルマークRM
及び後記ウエハマークWMの位置に応じてX,Yの２次元方
向に移動可能な構成になっている。また、ハービング22
は図示しないエンコーダによってその角度を精密に制御
され、該角度を変えることによって、アライメント光学
系の投影レンズ12に対するテレセントリック状態（以
後、テレセン状態と言う）をS,M両方向に任意に変えら
れるようになっている。

次に、レチクルＲを照射したアライメント光LAは、投
影レンズ12を透過してウエハステージ14上のウエハマー
クWMにテレセン状態で達することとなる。ウエハマーク
WMは、ウエハＷの表面と同じ高さの位置に配置されてい
る。更にアライメント光LAは、レチクルマークRM及びウ
エハマークWM上をスキャンできる構成となっている。ま
た、ウエハステージ14はX,Y及びＺの３軸方向に移動可
能な構成となっており、該ウエハステージ14のX,Y方向
の位置は干渉計28によって制御されるようになってい
る。

他方、レチクルマークRM及びウエハマークWMの各アラ
イメントマークからの検出光は、散乱光として各々入射
光と同じ光路を逆に戻ってハーフミラー22に各々入射
し、該ハーフミラー22を透過して光電検出器30によって
各々のマーク位置が検出されるようになっている。

次に、上述した従来技術の全体的な動作について説明
する。

まず、レチクルＲを装置内にローディングし、レチク
ルＲのレチクルマークRMの位置にアライメント光学系を
移動させ、更にウエハステージ14の移動によりレチクル
マークRMのウエハＷ面上における結像位置にウエハマー
クWMを移動させる。そして、アライメント光学系と投影
レンズ12とを予めテレセン状態にアライメントする。

上記のようにテレセン状態にした後に、レーザ送光系
16を介して図示しないレーザ光源からアライメント光LA
を出力し、レーザ送光系16から射出したアライメント光
LAは、ハーフミラー18,対物レンズ20,ハービング22,対
物レンズ24及びミラー26の各光学素子の各作用によって
レチクルマークRMに入射する。

次に、レチクルマークRM（図示せず）とウエハマーク
WM上をアライメント光で走査し、両アライメントマーク
からの戻り光を光電検出器30で受光し、各アライメント
マーク位置を検出する。そして、この光電検出器30で得
られた情報に基づいて投影レンズ12に対するレチクルＲ
とウエハＷとの相対的なアライメントを行なう。その
後、レチクルＲの交換などの時にレチクルマークRM（図
示せず）の位置即ちアライメント光学系の位置が変わる
と、投影レンズ12の球面収差により、アライメント光学
系と投影レンズ12とのテレセン状態が上記レチクルマー
クRMの位置に応じて変化してしまう。このため、予め作
成してあるテレセンマップの情報に基づいてハービング
22の角度を調節して、所定のテレセン状態に補正する。

上記テレセンマップの作成は、使用するレチクルＲの
露光領域内に適当な間隔（例えば1mm）をもった位置を
設定し、これらの位置に対応したアライメント光学系の
移動によるテレセン状態のズレ量を算出し、更にこれら
のズレ量から所定のテレセン状態になるハービング22の
角度を求めることによって行なう。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記のような従来技術においては、テレセン
マップ作成時のテレセン状態の計測誤差及びアライメン
ト光学系を移動した時の光学部品のメカ的再現性の精度
等の経時的誤差が生じ、高精度にテレセン状態を保つこ
とが困難であるという問題点があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ア
ライメント光学系と投影レンズによって決まるテレセン
トリック状態を高精度に補正できるアライメント方法を
提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかるアライメント方法は、テレセントリ
ックな構成の投影光学系を介して、基板とマスクの双方
に設けられたアライメントマークを検出し、その検出し
た前記アライメントマークの位置情報に基づいて、マス
クと基板との相対的なアライメントを行う投影露光装置
のアライメント方法において、 アライメント光学系と前記投影光学系によって決まる
テレセントリック状態からの誤差成分を、基板とマスク
の双方に設けられたアライメントマークの位置に基づい
て計測し、 この計測された誤差成分に基づいて、前記アライメン
ト光学系と投影光学系によって決まる所定のテレセント
リック状態に送光系側で補正することを技術的要点とし
ている。

［作用］ 本発明においては、基板とマスクをアライメントする
マーク位置で直接テレセントリック状態を補正するた
め、アライメント光学系が移動する場合においても機械
的な誤差の影響を受けず、任意の位置において正確に所
定のテレセントリック状態に補正できることとなる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。なお、装置の構成については上記従来技術と同一
であるため、詳細については省略し、第２図のフローチ
ャートを参照しながら動作及び作用について詳細に説明
する。

まず、レチクルＲを装置内にローディングし、所定の
位置にレチクルＲをアライメントした後、レチクルＲの
レチクルマークRMの位置にアライメント光学系を移動さ
せ、更にウエハステージ14の移動によりレチクルマーク
RMのウエハＷ面上における結像位置にウエハマークWM又
はウエハステージ14上の基準マーク（図示せず）を移動
させる。そして、ハービング22の角度を調節してアライ
メント光学系と投影レンズ12とを予めテレセン状態にア
ライメントする。

上記のようにテレセン状態にした後に、レーザ送光系
16から射出したアライメント光LAは、ハーフミラー18,
対物レンズ20,及び投影レンズ12の瞳と共役に配置され
たハービング22,対物レンズ24及びミラー26の各光学素
子の各作用によってレチクルＲに形成されたレチクルマ
ークRM（図示せず）に入射し、更に投影レンズ12を介し
ウエハマークWMを照射し、第３図のような状態にする。

そして、両マーク上をスポット光SPでＸ方向にスキャ
ンし、更には同図（Ｂ）に示したような位置によって
（Ａ）と直角なＹ方向にスポット光SPでスキャンする。
このような動作によって第４図に示したように、スキャ
ン位置に対応する光の強度として各アライメントマーク
のエッジ部分に対応する検出信号をX,Y両方向について
検出し、両マークの相対的な位置を検出する。

次に、第４図のように得られた信号に基づいてレチク
ルマークRMとウエハマークWMとの相互の水平方向のズレ
量のうち、Ｘ方向のズレ量ΔＸを として求め、同様にしてＹ方向のズレ量としてΔＹを求
める。

そして、ウエハステージ14をＺ方向に順次所定量だけ
移動させ、上述した両マークでのX,Y両方向のスポット
光SPのスキャンを各々数回行ない、上記ズレ量ΔＸ及び
ΔＹのＺ方向における値を各々求める。

第５図には、ズレ量ΔＸまたはΔＹとＺ方向の位置と
の関係が示されており、ベストフォーカス位置を基準と
したグラフの傾きによってテレセン状態の誤差を正確に
判断できることとなる。つまり、第５図のグラフがＺ方
向に垂直になった状態がテレセン状態となる。なお、Δ
Ｙについても同様にして同様なデータを得る。

次に、第５図のデータに基づいて、予め設定された所
定のテレセン状態からの誤差をX,Y両方向について各々
算出する。そして、この値に基づいて、ハービング22の
角度をエンコーダ（図示せず）を介して投影レンズ12の
視野のサジタル方向，メリジオナル方向の両方向にそれ
ぞれ制御して、所定のテレセン状態に補正する。

なお、上記のようなテレセン状態からの誤差の検出及
び補正は、１回のみでも良いが、再度繰り返した場合に
はテレセン状態の精度が更に向上する。

その後は、影レンズ12に対するレチクルＲとウエハＷ
との相対的なアライメントをしつつ、投影露光を行な
う。そして、レチクルＲ交換でレチクルマークRMの位置
が変わった時、上記と同様な方法でテレセン状態に補正
する。

このように上記実施例においては、装置にレチクルＲ
をアライメントした後に、直ちにアライメントマーク位
置でテレセン状態を検出して補正するため、従来のよう
推定によるテレセンマップの誤差やアライメント光学部
品のメカ的再現性及び経時変化の影響を受けずに、常に
正確に所定のテレセン状態に補正できるという効果があ
る。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、上記実施例においてはアライメント光学系の投影レ
ンズ12に対するサジタル，メリジオナル両方向（X,Y方
向）のテレセン状態の補正を１つのハービング22で行な
っているが、サジタル，メリジオナル方向別々のハービ
ングを使用しても同様の効果が得られるものである。

また、レチクルマークRMとウエハマークWM（又は基準
マーク）の両方からの検出信号によってテレセン状態の
誤差を求めているが、ウエハマークWMのみからの検出光
だけを利用することも可能であり、この場合、第４図の
ｂの値のみを使用し、Ｚ方向にその差分を求めればよ
い。

更に、上述した従来技術と本実施例を併用することも
可能であり、第５図に示したＺ方向の検出範囲をテレセ
ンマップに基づいて狭くしてテレセン状態の補正を行な
った場合には測定時間の短縮を図れることとなる。

［発明の効果］ 以上の様に本発明によれば、アライメント位置におい
てテレセントリック状態を計測して補正するため、任意
の位置において極めて正確にテレセントリック状態の補
正ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例及び従来技術による装置の構成
図、第２図，第３図，第４図及び第５図は実施例の作用
を示す説明図である。 「主要部分の符号の説明」 12……投影レンズ、18……ハーフミラー、20,24……対
物レンズ、22……ハービング、26……ミラー、Ｒ……レ
チクル、Ｗ……ウエハ、LA……アライメント光。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テレセントリックな構成の投影光学系を介
   して、基板とマスクの双方に設けられたアライメントマ
   ークを検出し、その検出した前記アライメントマークの
   位置情報に基づいて、マスクと基板との相対的なアライ
   メントを行う投影露光装置のアライメント方法におい
   て、 アライメント光学系と前記投影光学系によって決まるテ
   レセントリック状態からの誤差成分を、基板とマスクの
   双方に設けられたアライメントマークの位置に基づいて
   計測し、 この計測された誤差成分に基づいて、前記アライメント
   光学系と投影光学系によって決まる所定のテレセントリ
   ック状態に送光系側で補正することを特徴とするアライ
   メント方法。