JP2909053B2 - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JP2909053B2 JP5458798A JP5458798A JP2909053B2 JP 2909053 B2 JP2909053 B2 JP 2909053B2 JP 5458798 A JP5458798 A JP 5458798A JP 5458798 A JP5458798 A JP 5458798A JP 2909053 B2 JP2909053 B2 JP 2909053B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置、特
に、高集積半導体を製造するのに適した投影露光装置に
関するものである。 【0002】 【従来の技術】高集積半導体は、被露光物に複数枚の原
画の模様を順次転写して製造される。そして、2次元的
に移動可能なXYステージ上に設置された被露光物、例
えばウエハー上に、照明光学系を含む投影露光系によっ
て、複数枚の原画の模様を順次転写して行われるが、こ
の際、被露光物にあらかじめ転写された検出マークをパ
ターン検出器によって検出し、このパターン検出器で検
出されたマークを基準として、次段の原画との相対位置
を求め、その誤差量を補正して次段の原画の模様の重ね
合せを行っている。 【0003】図1はこのような投影露光方法の実施に用
いられる装置を示すもので、1はウエハ2が載置され、
XY方向にステップアンドリピートされるXYステージ
で、駆動モータ3及び4によってXY方向に駆動され、
レーザー測長系5によって位置制御されるようになって
おり、0.05μm程度の位置決め精度をもっている。
6は露光照明系、7はコンデンサレンズ、8は縮小レン
ズで、9は原版載置台10に載置されているパターン原
版(レチクル)である。11及び12はパターン検出系
で、11a、12aは検出系照明系、11b、12bは
パターン検出器、11c、12cはハーフミラー、11
d、12dはミラー、11e、12eはコリメータであ
る。 【0004】この装置を用いて投影露光を行うには、X
Yステージ1上にウエハ2が載置され、原版載置台10
に最初のレチクル9が設置された後、露光照明系6によ
り発生しコンデンサレンズ7を通り集光された光が、レ
チクル9を通り、縮小レンズ8を経て、XYステージ1
のウエハ2上にレチクル9のパターンが結像される。 【0005】次に、このようにして、ウエハ2上にレチ
クル9のパターンが転写された後、この上に異なるレチ
クル9のパターンの転写が行われるが、このウエハ2上
に転写されているレチクル9のパターンの上に、次段の
レチクル9のパタンを精度良く重ね合せて転写可能にす
るために、検出系照明系11および12よりの光をそれ
ぞれ、ハーフミラー11c、12c、ミラー11d、1
2dを介してレチクル9に設けられた穴から縮小レンズ
8を通してウエハ2に照射し、ウエハ2上の検出パター
ン13の像をレチクル2上に結像させ、この像を拡大し
たものをそれぞれ、ミラー11d、12d、ハーフミラ
ー11c、12cを介してパターン検出器11b、12
bに導き、パターン検出器11b、12bによって、ウ
エハ検出パターンの位置のX、Y座標を求め、これをウ
エハ2上の二つのチップの測定から、ウエハ2とレチク
ル9の位置の相対誤差を知り、その相対誤差をXYステ
ージの制御にフイードバックさせて転写を行っている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】一般にウエハは種々の
プロセスを経ることにより歪を受け、この歪は転写歪と
して現われる。この転写歪は全く不規則であるというわ
けではなく、むしろ規則的である。図2〜6は転写歪の
例を示す。何れの図も、横軸、縦軸にそれぞれX、Y軸
がとってある。図2及び図3の場合はチップ配列があた
かも弓形のうねりを持つような転写歪が発生した場合、
図4及び図5はチップ配列があたかもX方向、Y方向に
伸びるかまたは縮むような転写歪(ピッチエラー)が発
生した場合、図6はXYの直交度エラーが生じたような
転写歪が発生した場合を示すもので、これら各種のエラ
ーは、単独で生じることも、混合して起きることもあ
り、配列誤差は1:1プロジェクション方式の投影露光
装置において特に大きく1μm以上になることもある。 【0007】転写されたウエハ上の2個のチップ位置を
検出し、これを重ね合わせ露光時の基準位置として用い
るいわゆるグローバルアライメントが知られている。こ
のアライメント方式はスループット向上のためには非常
に有効であるが、前述のように転写歪がある場合は精度
の点で不十分である。チップごとに位置検出し、アライ
メントを行うチップアライメントもある。このアライメ
ント方式はスループットの点で大きな問題があり、ま
た、アライメント精度についても、あるチップをアライ
メントしたときにそのアライメントが何らかの原因で若
干ずれた場合、そのチップはそのままずれてしまうこと
もあり得る。 【0008】本発明の目的は高スループットおよび高精
度アライメントという互いに相反する利点を期待し得る
投影露光装置を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は、被露光物を移
動させるステージと、原画模様を前記被露光物に露光す
るための投影レンズを有し、前記ステージを順次移動し
て前記原画模様を前記被露光物に露光する投影露光装置
において、前記被露光物に転写された第1の原画模様の
少なくとも一部のそれぞれに対応して付された検出マー
検出できるように前記ステージを移動させ少なくと
も直線上にない選択された個の原画模様の位置を検出
するパタ−ン検出器と、その検出された位置に基づいて
前記転写された第1の原画模様の配列の直交度誤差を補
正するように前記ステージを移動させるステージ制御手
段を有し、第2の原画模様を前記転写された第1の原画
模様に重ね合わせように前記投影レンズを介して前記被
露光物に露光するように構成されることを特徴とするも
のである。 【0010】このような本発明によれば、被露光物に転
写された第1の原画模様のうちの少なくとも3個の原画
模様が選択されその位置が検出されることから、その選
択される原画模様の数が増える分だけグローバルアライ
メントよりも露光に時間がかかることになるが、チップ
アライメントよりは高スループットが期待できる。ま
た、アライメント精度についても、少なくとも3個の原
画模様が選択されることから、原画模様配列をかなり精
度良く求めることができ、加えて平均化効果により1個
の原画模様程度のアライメントが少しずれても、他の原
画模様がそれを補う形で影響を軽減することができる。
転写された原画模様に直交度の歪が含まれていても、精
度良く、重ね合わせ転者することができる。かくして、
本発明によれば、高スループット及び高精度アライメン
トという互いに相反する利点が期待できる投影露光装置
が提供される。 【0011】一例として、図2〜6に示されるように、
チップが5行5列に配列されている場合は、中心のチッ
プとこの中心のチップからX軸方向、Y軸方向にそれぞ
れ1個のチップを置いて選んだ5チップを検出用チップ
として用いることができる。この場合、中心のチップの
座標が(x0、y0)、X軸方向二つのチップの座標がそ
れぞれ(xa、ya)、(xb、yb)、Y軸方向の二
つのチップの座標がそれぞれ(xc、yc)、(xd、
yd)と検出されたとすると、2図に示される円弧状の
うねりの場合は、(x0、y0)、(xa、ya)、(x
b、yb)の3点の検出座標から良く知られている最小
2乗法を用いて(x1、y1)、(x2、y2)を求めるこ
とにより5行5列のチップの配列が決定でき、図3に示
されるうねりの場合も図2の場合と同様の考え方でチッ
プ配列が決定できる。また、図4に示されるようにX方
向に伸びがある場合には、検出により求められた
(x0、y0)、(xa、ya)、(xb、yb)の3点
の座標からx1、x2を求めることにより5行5列のチッ
プ配列が決定できる。 【0012】図5に示すY方向に伸びのある場合も全く
同様にして配列が決定される。さらに、図6に示す直交
度エラーがある場合には、(xa、ya)、(xb、y
b)、(xc、yc)、(xd、yd)の4点の座標を
求めると、これらの座標より 【0013】 【数1】 【0014】として直交度エラーが求まり、5行5列の
配列が決まる。 【0015】従って、このように配列されたチップ上に
次段の原画の模様を転写する場合に、被露光物を載置し
ているXYステージを移動させることによって次段の原
画の模様を前段の原画の模様上の正しい位置に転写する
ことができる。 【0016】 【0017】 【発明の実施の形態】図7はこの投影露光装置の一実施
例の要部の概略説明図を示すもので、14及び15はウ
エハで、5個のチップを用いる場合のチップの配列と、
この方法で検出マークの位置が検出されるチップの位置
が示してあり、5個のチップは、中心に位置するチップ
と、このチップを中心として互に直角をなす方向にあ
り、かつこのチップから等距離に位置する4個よりなっ
ている。マークの位置は図1の投影露光装置の検出系照
明系11及び12のパターン検出器11b及び12bに
よって求められる。なおチップに付した符号は図2〜6
と同じにしてある。そして16は(xc、yc)、(x
0、y0)、(xd、yd)のデータが入力してX方向う
ねり誤差を求めるX方向うねり誤差補正計算回路、17
は同じくY方向ピッチ誤差を求めるY方向ピッチ誤差補
正計算回路、18は(xa、ya)、(x0、y0)、
(xb、yb)のデータが入力しY方向のうねり誤差を
求めるY方向うねり誤差補正計算回路、19は同じくX
方向ピッチ誤差を求めるX方向ピッチ誤差補正計算回
路、20は、(xd、yd)、(xc、yc)、(x
a、ya)、(xb、yb)のデータが入力し直交度誤
差を求める直交度誤差補正計算回路で、これらの計算回
路によって求めた計算結果によって最終ステージ目標位
置を求める。このようにして最終ステージ目標位置が求
められると、この最終ステージ目標位置と次段の原画の
位置とのずれを駆動モータ3及び4を用いてXYステー
ジを動かして調整すれば、ウエハ2上のチップに転写さ
れている前段の原画の模様上に次段の原画の模様を重ね
ることができる。 【0018】この目標決定は、行×列=5×5の配列を
もつ1:1プロジェクションの場合を例にして説明され
たが、一般に行×列=n×nの配列の場合、あるいは、
図8に示すように、ウエハ2上の行×列=n×nの配列
の一部がウエハ2の形状に制限されて欠除する場合にも
同様の考えで行うことができる。 【0019】なお、用いる補正式及び方法は、1:1プ
ロジェクションの機種、行×列の配列状況により適宜変
化するが、何れの場合にも同様に適用でき、また、配列
の決定は5チップ以上であれば、適宜選定することがで
きる。さらに、この方法は、前段が1:1プロジェクシ
ョン露光方法によって転写されたものに限られず、前段
が他のどのような種類の露光方法によって転写形成され
た場合にも適用可能である。 【0020】 【発明の効果】本発明によれば、転写された原画模様に
直交度の歪が含まれていても、精度良く、重ね合わせ転
写することができ、高スループット及び高精度アライメ
ントという互いに相反する利点が期待できる投影露光装
置を提供可能とするもので、産業上の効果の大なるもの
である。
【図面の簡単な説明】 【図1】投影露光に用いられる投影露光装置の説明図で
ある。 【図2】本発明の投影露光装置の原理を説明するための
ウエハ上のチップの配列を示す説明図である。 【図3】同じくウエハ上のチップの配列を示す説明図で
ある。 【図4】同じくウエハ上のチップの配列を示す説明図で
ある。 【図5】同じくウエハ上のチップの配列を示す説明図で
ある。 【図6】同じくウエハ上のチップの配列を示す説明図で
ある。 【図7】本発明の投影露光装置の一実施例の要部の概略
説明図である。 【図8】ウエハ上のチップの配列の他の例を示す平面図
である。 【符号の説明】 1…XYステージ、2…ウエハ、3、4…駆動モータ、
5…レーザ測長系、6…露光照明系、7…コンデンサー
レンズ、8…縮小レンズ、9…パターン原版(レチク
ル)、10…原版載置台、11、12…パターン検出
系、13…検出パターン
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−261585(JP,A) 特開 昭59−54225(JP,A) 特開 昭57−17132(JP,A) 特開 昭57−80724(JP,A) 特開 昭55−41739(JP,A) 特許2675528(JP,B2) 特公 平7−66905(JP,B2) 特公 平4−74854(JP,B2) Solid State Techn ology,Vol.25,No.5, (1982−5),p.111−115 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.被露光物を移動させるステージと、原画模様を前記
    被露光物に露光するための投影レンズを有し、前記ステ
    ージを順次移動して前記原画模様を前記被露光物に露光
    する投影露光装置において、前記被露光物に転写された
    第1の原画模様の少なくとも一部のそれぞれに対応して
    付された検出マーク検出できるように前記ステージを
    移動させ少なくとも直線上にない選択された個の原画
    模様の位置を検出するパタ−ン検出器と、その検出され
    た位置に基づいて前記転写された第1の原画模様の配列
    の直交度誤差を補正するように前記ステージを移動させ
    るステージ制御手段を有し、第2の原画模様を前記転写
    された第1の原画模様に重ね合わせように前記投影レン
    ズを介して前記被露光物に露光するように構成されるこ
    とを特徴とする投影露光装置。
JP5458798A 1998-03-06 1998-03-06 投影露光装置 Expired - Lifetime JP2909053B2 (ja)

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Title
Solid State Technology,Vol.25,No.5,(1982−5),p.111−115

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