JP3084946B2 - Semiconductor exposure equipment - Google Patents
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程に
おける半導体露光装置、特にＸ線露光装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor exposure apparatus in a semiconductor device manufacturing process, and more particularly to an X-ray exposure apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高密
度化、高速化にともない、素子の微細化が要求されてい
るが、その製造工程における写真蝕刻工程で使われる光
の波長が短いほど微細な素子が形成できるため、波長が
１ｎｍ前後の軟Ｘ線（以下単にＸ線と呼ぶ）を光源とす
るＸ線露光が次世代の露光方法として有望視されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, as high-density and high-speed large-scale integrated circuits (LSIs) have been required to miniaturize elements, the wavelength of light used in a photolithography process in the manufacturing process is short. Since a finer element can be formed, X-ray exposure using a soft X-ray having a wavelength of about 1 nm (hereinafter simply referred to as X-ray) as a light source is expected as a next-generation exposure method.
【０００３】このようなＸ線マスクを用いるＸ線露光方
法においては、図６に示すようにそれぞれにアライメン
トマークを有したＸ線マスク１３と、表面にレジストを
塗布した半導体ウェハ１４とを、例えば２０μｍ離して
対向させ、両者の位置合わせを行なった後、蓄積リング
（図示せず）より放射されビームラインにより導かれた
シンクロトロン放射光（ＳＯＲ）と呼ばれるＸ線を照射
する。In an X-ray exposure method using such an X-ray mask, as shown in FIG. 6, an X-ray mask 13 having alignment marks and a semiconductor wafer 14 having a surface coated with a resist, for example, are used. After facing each other at a distance of 20 μm and aligning them, X-rays called synchrotron radiation (SOR) emitted from a storage ring (not shown) and guided by a beam line are irradiated.
【０００４】このようなＸ線露光を行うＸ線露光装置で
は、ウェハとマスクを高精度に位置合わせする必要があ
るため、Ｘ線露光中もサーボ制御できることが要求され
ている。In an X-ray exposure apparatus for performing such X-ray exposure, since it is necessary to align a wafer and a mask with high precision, it is required that servo control can be performed even during X-ray exposure.
【０００５】図６に従来の露光装置の構成図を示す。１
１はアライメント光学系、１２はマスクステージ、１３
はマスク、１４はウェハ、１５は微動ウェハステージ、
１６は粗動ウェハステージである。従来の露光装置は、
Ｘ線マスク１３をマスクステージ１２に固定する手段、
ウェハ１４をウェハステージ１５に固定する手段、アラ
イメント光源（図示せず）とアライメント検出部により
構成され、そのうちアライメント光源とアライメント検
出部は図５に示したように、マスクアライメントマーク
３０とウェハアライメントマーク３１のそれぞれに対応
する独立したマスク側アライメント光学系、ウェハ側ア
ライメント光学系が搭載され、マスクアライメントマー
ク３０からの信号をマスク側光検出器２９で、ウェハア
ライメントマーク３１からの信号をウェハ側光検出器２
８で検出している。FIG. 6 shows the configuration of a conventional exposure apparatus. 1
1 is an alignment optical system, 12 is a mask stage, 13
Is a mask, 14 is a wafer, 15 is a fine movement wafer stage,
Reference numeral 16 denotes a coarse movement wafer stage. Conventional exposure equipment
Means for fixing the X-ray mask 13 to the mask stage 12,
Means for fixing the wafer 14 to the wafer stage 15, an alignment light source (not shown), and an alignment detection unit are provided. Among them, the alignment light source and the alignment detection unit are, as shown in FIG. An independent mask-side alignment optical system and a wafer-side alignment optical system corresponding to each of the mask alignment marks 31 are mounted. A signal from the mask alignment mark 30 is detected by a mask-side photodetector 29, and a signal from the wafer alignment mark 31 is converted into a wafer-side light. Detector 2
8 to detect.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
露光装置は、マスク側アライメント光学系でマスク側の
アライメント信号を測定し、ウェハ側アライメント光学
系でウェハ側アライメント信号を測定しているので、そ
れぞれの光学系に特有な系、例えば光路長の違い、など
によって、アライメント信号誤差としてオフセット量が
アライメント信号に含まれる。マスクとウェハを正確に
合わせるためには、このオフセットを複数回のテスト露
光実験などによって統計的に求める、などを事前に行
い、以後の露光の際にはアライメント信号にオフセット
を加えてマスクとウェハを位置合わせする必要がある。
オフセットは露光のたびに測定されるわけではないの
で、なんらかの装置のメンテナンスや改造により、光学
系がわずかでも変化した場合、上記のオフセットを求め
る実験をもう一度やり直す必要があった。However, in the conventional exposure apparatus, the mask-side alignment optical system measures the mask-side alignment signal and the wafer-side alignment optical system measures the wafer-side alignment signal. The offset amount is included in the alignment signal as an alignment signal error due to a system unique to the optical system, for example, a difference in optical path length. In order to accurately align the mask and the wafer, this offset is statistically obtained by performing multiple test exposure experiments, etc., and the offset is added to the alignment signal during the subsequent exposure, and the mask and the wafer are added. Need to be aligned.
Since the offset is not measured at each exposure, even if the optical system is slightly changed due to any maintenance or modification of the apparatus, it is necessary to repeat the above experiment for obtaining the offset.
【０００７】そこで、本発明はアライメント光学系を露
光の都度、上記オフセットを測定可能な構造とすること
を目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide an alignment optical system having a structure capable of measuring the above-mentioned offset each time exposure is performed.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の露光装置は、マスク側アライメントマーク
からの信号をマスク側光検出器だけでなく、ウェハ側光
検出器でも検出可能な構造にし、マスク上に設けた位置
ずれのない２つのアライメントマークをマスク側光検出
器、ウェハ側光検出器のそれぞれで検出することによ
り、それぞれの光学系固有の系により生ずるアライメン
トオフセットを即時に測定できるようにした。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, an exposure apparatus according to the present invention can detect a signal from an alignment mark on a mask by not only a photodetector on a mask but also a photodetector on a wafer. With the structure, two alignment marks provided on the mask without any displacement are detected by the mask-side photodetector and the wafer-side photodetector, respectively, so that the alignment offset caused by the system unique to each optical system can be immediately detected. Measurement was made possible.
【０００９】[0009]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１０】図１に本発明の第１の実施例における露光
装置のアライメント光学系の構成図を示す。２１はアラ
イメント光であるHe-Neレーザ、２２はウェハ側信号用
アライメント光、２３はビームエキスパンダレンズ、２
４はビームの入射場所を変更するためのスリット、２５
はスリットにより切り分けされたマスクマークに入射す
るウェハ側信号アライメント光（以後、第１のウェハ側
信号アライメント光）、２６はおなじくウェハ側マーク
に入射するウェハ側信号アライメント光（以後、第２の
ウェハ側信号アライメント光）、２７はマスク側信号用
アライメント光、２８はウェハ側光検出器、２９はマス
ク側光検出器、３０はマスク側アライメントマーク、３
１はウェハ側アライメントマークである。FIG. 1 shows a configuration diagram of an alignment optical system of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. 21 is a He-Ne laser as alignment light, 22 is alignment light for wafer side signal, 23 is a beam expander lens, 2
4 is a slit for changing the beam incident location, 25
Is a wafer-side signal alignment light (hereinafter, first wafer-side signal alignment light) incident on the mask mark cut by the slit, and 26 is a wafer-side signal alignment light (hereinafter, the second wafer-side signal alignment light) similarly incident on the wafer-side mark , 27 is a mask-side signal alignment light, 28 is a wafer-side photodetector, 29 is a mask-side photodetector, 30 is a mask-side alignment mark,
Reference numeral 1 denotes a wafer-side alignment mark.
【００１１】図２に図１で示したＸ線マスクやウェハの
アライメントマークとアライメント光の関係図を示す。
マスク１３には位置ずれのない格子パターンの第１と第
２のアライメントマーク３２、３３（以後、第１および
第２のマスク側アライメントマークと呼ぶ）が形成され
ている。また、ウェハにもアライメントマーク３１が形
成されている。FIG. 2 is a view showing the relationship between the alignment light and the alignment mark of the X-ray mask or wafer shown in FIG.
First and second alignment marks 32 and 33 (hereinafter, referred to as first and second mask-side alignment marks) having a grid pattern without positional deviation are formed on the mask 13. The alignment mark 31 is also formed on the wafer.
【００１２】図１において、He-Neレーザ２１から出射
されたアライメント光はウェハ側信号アライメント光２
２とマスク側信号アライメント光２７に分離される。ウ
ェハ側信号アライメント光２２は、ビームエキスパンダ
レンズ２３によってアライメントマークの２〜３倍程度
の大きさに拡大される。続いて、スリット２４によりウ
ェハ側信号アライメント光２２は、第１のウェハ側信号
用アライメント光２５か第２のウェハ側信号用アライメ
ント光２６にわけられ、どちらかがマスクやウェハのア
ライメントマーク３０、３１に入射されるようになる。
まず、第１のウェハ側信号用アライメント光２５が第２
のマスク側アライメントマーク３３にのみ入射させる
（図２参照）。アライメントマーク３３から反射または
回折された第１のウェハ側信号アライメント光２５はウ
ェハ側光検出器２８に入る。一方、マスク側信号アライ
メント光２７は第１のマスク側アライメントマーク３２
に入射し、反射または回折され、マスク側光検出器２９
に入る。それぞれの信号から第１のマスク側アライメン
トマーク３２と第２のマスク側アライメントマーク３３
の位置ずれ信号オフセット△Ｘ0を検出する。この信号
オフセットはマスク側アライメント光学系とウェハ側ア
ライメント光学系それぞれ固有の系によって生ずるもの
である。In FIG. 1, an alignment light emitted from a He-Ne laser 21 is a wafer-side signal alignment light 2.
2 and the mask-side signal alignment light 27. The wafer-side signal alignment light 22 is expanded by the beam expander lens 23 to about two to three times the size of the alignment mark. Subsequently, the wafer-side signal alignment light 22 is divided into the first wafer-side signal alignment light 25 and the second wafer-side signal alignment light 26 by the slit 24, and either one is used as a mask or wafer alignment mark 30, 31.
First, the first wafer-side signal alignment light 25 is
(Refer to FIG. 2). The first wafer-side signal alignment light 25 reflected or diffracted from the alignment mark 33 enters the wafer-side photodetector 28. On the other hand, the mask-side signal alignment light 27 is
And is reflected or diffracted by the photodetector 29 on the mask side.
to go into. From the respective signals, a first mask side alignment mark 32 and a second mask side alignment mark 33
位置 X0 is detected. This signal offset is caused by a system unique to each of the mask-side alignment optical system and the wafer-side alignment optical system.
【００１３】次に、スリット２４を駆動させて、第２の
ウェハ側信号アライメント光２６をウェハ側アライメン
トマーク３１にのみ入射させる（図２参照）。アライメ
ントマーク３１から反射または回折されたウェハ側信号
アライメント光２６はウェハ側光検出器２８に入る。マ
スク側信号アライメント光２７についてはそのままにし
ておく。それぞれの信号から第１のマスク側アライメン
トマーク３２とウェハ側アライメントマーク３１の位置
ずれ信号△Ｘを検出する。Next, the slit 24 is driven so that the second wafer-side signal alignment light 26 is incident only on the wafer-side alignment mark 31 (see FIG. 2). The wafer-side signal alignment light 26 reflected or diffracted from the alignment mark 31 enters the wafer-side photodetector 28. The mask-side signal alignment light 27 is left as it is. From the respective signals, a position shift signal ΔX between the first mask side alignment mark 32 and the wafer side alignment mark 31 is detected.
【００１４】この△Ｘには位置ずれ信号オフセット△Ｘ
0を含んでいるので、それを除いた△Ｘ−△Ｘ0の分だけ
ウェハステージを駆動し、アライメント動作を行う。This ΔX has a position shift signal offset ΔX
Since 0 is included, the wafer stage is driven by the amount of △ X- △ X0 excluding the 0, and the alignment operation is performed.
【００１５】図３に本発明第２の実施例におけるの露光
装置のアライメント光学系の構成図を示す。第２の実施
例としては、前記第１の実施例でマスク側アライメント
光学系とウェハ側アライメント光学系の役割を逆転させ
た構成となっている。具体的には、ウェハ上に位置ずれ
のない第１と第２のウェハ側アライメントマーク３６、
３７を形成する（図４参照）。スリット２４はマスク側
アライメント光２７を第２のウェハ側アライメントマー
ク３７とマスク側アライメントマーク３５のどちらかを
入射させるようになっている。まず最初に第１のマスク
側信号アライメント光３９とウェハ側信号アライメント
光３８を比較することにより、第１のウェハ側アライメ
ントマーク３６と第２のアライメントマーク３７の位置
ずれ信号オフセット△Ｘ0を検出し、ついでスリット２
４を駆動し、第２のマスク側信号アライメント光４０と
ウェハ側信号アライメント光３８を比較することによ
り、マスク側アライメントマークと第１のウェハ側アラ
イメントマーク位置ずれ信号△Ｘを検出し、△Ｘ−△Ｘ
0の分だけウェハステージを駆動し、アライメント動作
を行う。FIG. 3 shows a configuration diagram of an alignment optical system of an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the roles of the mask-side alignment optical system and the wafer-side alignment optical system in the first embodiment are reversed. Specifically, the first and second wafer-side alignment marks 36 having no displacement on the wafer,
37 are formed (see FIG. 4). The slit 24 allows the mask-side alignment light 27 to enter either the second wafer-side alignment mark 37 or the mask-side alignment mark 35. First, by comparing the first mask-side signal alignment light 39 and the wafer-side signal alignment light 38, a position shift signal offset ΔX0 between the first wafer-side alignment mark 36 and the second alignment mark 37 is detected. Then slit 2
4 by comparing the second mask-side signal alignment light 40 and the wafer-side signal alignment light 38 to detect the mask-side alignment mark and the first wafer-side alignment mark position shift signal ΔX, − △ X
The wafer stage is driven by the amount of 0 to perform the alignment operation.
【００１６】なお、上記の実施例では、スリットをアラ
イメントマーク照射前に配置することによってアライメ
ントマークへの照射を選択的に行なっているが、アライ
メントマーク照射後にスリットを配置し、マスクからの
信号、ウェハからの信号を選択的に光検出器に入射させ
るようにしてもよい。In the above-described embodiment, the irradiation of the alignment mark is selectively performed by arranging the slit before the irradiation of the alignment mark. A signal from the wafer may be selectively incident on the photodetector.
【００１７】[0017]
【発明の効果】マスク側アライメントマークからの信号
をマスク側光検出器だけでなく、ウェハ側光検出器でも
検出可能な構造にし、マスク上の設けた位置ずれのない
２つのアライメントマークをマスク側光検出器、ウェハ
側光検出器のそれぞれで検出することにより、それぞれ
の光学系固有の系により生ずるアライメントオフセット
を即時に測定できるようにした。これにより、装置のメ
ンテナンスや改造により、光学系がわずかでも変化した
場合、上記のオフセットを求める実験をもう一度やり直
す必要がなくなる。According to the present invention, the signal from the alignment mark on the mask side can be detected not only by the photodetector on the mask side but also by the photodetector on the wafer side. By detecting each of the photodetector and the wafer-side photodetector, an alignment offset generated by a system unique to each optical system can be immediately measured. Accordingly, even if the optical system is slightly changed due to maintenance or modification of the apparatus, it is not necessary to repeat the experiment for obtaining the offset.
【図１】本発明の第１の実施例におけるＸ線露光装置の
アライメント光学部の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an alignment optical unit of an X-ray exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施例におけるＸ線マスクとウ
ェハとアライメント光との関係図FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an X-ray mask, a wafer, and alignment light according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施例におけるＸ線露光装置の
アライメント光学部の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of an alignment optical unit of an X-ray exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第２の実施例におけるＸ線マスクとウ
ェハとアライメント光との関係図FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an X-ray mask, a wafer, and alignment light according to a second embodiment of the present invention.
【図５】従来のＸ線露光装置のアライメント光学部の構
成図FIG. 5 is a configuration diagram of an alignment optical unit of a conventional X-ray exposure apparatus.
【図６】従来のＸ線露光装置の構成図FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional X-ray exposure apparatus.
１１ アライメント光学系 １２ マスクステージ １３ マスク １４ ウェハ １５ 微動ウェハステージ １６ 粗動ウェハステージ １７ 放射光（ＳＯＲ光） ２１ He-Neレーザ ２２ ウェハ側信号アライメント光 ２３ ビームエキスパンダレンズ ２４ スリット ２５ 第１のウェハ側信号アライメント光 ２６ 第２のウェハ側アライメント光 ２７ マスク側信号アライメント光 ２８ ウェハ側光検出器 ２９ マスク側光検出器 ３０ マスク側アライメントマーク ３１ ウェハ側アライメントマーク ３２ 第１のマスク側アライメントマーク ３３ 第２のマスク側アライメントマーク ３６ 第１のウェハ側アライメントマーク ３７ 第２のウェハ側アライメントマーク ３８ ウェハ側信号アライメント光 ３９ 第１のマスク側信号アライメント光 ４０ 第２のマスク側信号アライメント光 Reference Signs List 11 alignment optical system 12 mask stage 13 mask 14 wafer 15 fine movement wafer stage 16 coarse movement wafer stage 17 radiation light (SOR light) 21 He-Ne laser 22 wafer side signal alignment light 23 beam expander lens 24 slit 25 first wafer Side signal alignment light 26 Second wafer side alignment light 27 Mask side signal alignment light 28 Wafer side photodetector 29 Mask side photodetector 30 Mask side alignment mark 31 Wafer side alignment mark 32 First mask side alignment mark 33 First No. 2 mask-side alignment mark 36 First wafer-side alignment mark 37 Second wafer-side alignment mark 38 Wafer-side signal alignment light 39 First mask-side signal alignment light 40 Second mask Signal alignment light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16 G03F 7/20 G03F 9/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 1/16 G03F 7/20 G03F 9/00
Claims (2)
露光材料を所定位置に固定する手段とアライメント光源
とアライメント検出部とを含むＸ線露光装置において、
前記アライメント検出部が、ウェハ側アライメント光学
系からの信号とマスク側アライメント光学系からの信号
の両方の信号を検出できるマスク側光検出器を備えたこ
とを特徴とするＸ線露光装置。1. An X-ray exposure apparatus comprising: means for fixing an X-ray mask at a predetermined position; means for fixing a material to be exposed at a predetermined position; an alignment light source; and an alignment detector.
An X-ray exposure apparatus, wherein the alignment detection unit includes a mask-side photodetector capable of detecting both a signal from a wafer-side alignment optical system and a signal from a mask-side alignment optical system.
露光材料を所定位置に固定する手段とアライメント光源
とアライメント検出部とを含むＸ線露光装置において、
前記アライメント検出部が、ウェハ側アライメント光学
系からの信号とマスク側アライメント光学系からの信号
の両方の信号を検出できるウェハ側光検出器を備えたこ
とを特徴とするＸ線露光装置。2. An X-ray exposure apparatus comprising: means for fixing an X-ray mask at a predetermined position; means for fixing a material to be exposed at a predetermined position; an alignment light source; and an alignment detector.
An X-ray exposure apparatus, wherein the alignment detection unit includes a wafer-side photodetector capable of detecting both a signal from a wafer-side alignment optical system and a signal from a mask-side alignment optical system.
Priority Applications (1)
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| JP21247792A JP3084946B2 (en) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | Semiconductor exposure equipment |
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| JPH0661123A JPH0661123A (en) | 1994-03-04 |
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|---|---|---|---|---|
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1992
- 1992-08-10 JP JP21247792A patent/JP3084946B2/en not_active Expired - Fee Related
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