JP3604801B2 - 露光装置および露光方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、LSIの製造工程において、微細回路パターンの作製に用いられる縮小投影露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1はステップアンドリピート方式の縮小投影露光装置の構成図である。同図において、ランプ1は露光照明系を構成しており、このランプ1からの照明光は、照明光学系およびシャッタ(どちらも図示省略)を経てマスク3を照明する。
【0003】
図1の装置においては、まず初めに、マスク基準プレート4に対しマスク3の位置合わせを行う。マスク3とマスク基準プレート4上のマークは照明ユニット6より、光ファイバー7にて導かれた光でマスク基準プレート4の下より照明される。ここでは照明ユニット6を用いた例を挙げているが、マスク基準プレート4上のマークを照明する光はランプ1よりファイバーにて導いても良い。照明されたマークの像は、2Cの位置へ駆動したTTLオンアクシス(on Axis)スコープ2の対物ミラー2Cを介して、カメラ2Dで画像データとして取り込まれる。
【0004】
取り込まれた画像データは画像処理され、求まったずれ量よりマスクステージ(図示省略)をX、Y、θ方向へ駆動することで、マスク3がマスク基準プレート4に対し位置合わせされる。
【0005】
図1では片側しか図示していないが、投影レンズ8の光軸を中心に反対側にも同様のマスク基準プレート4とTTLオンアクシススコープ2が構成されている。
【0006】
マスク基準プレート4に対し位置合わせされたマスク3のパターンは投影レンズ8で所定の倍率(例えば、1/5)に縮小され、ウエハ11に投影される。
【0007】
ウエハ11はウエハチャック(図示省略)にバキューム吸着し固定する。ウエハチャックは、縮小投影レンズ8の光軸方向にウエハチャックを駆動するZステージ(Z/S)12と、光軸に対し垂直な平面上を回転し、また、光軸方向に対し、ウエハを傾けるθアンドチルトステージ(θ&Tilt/S)13と、光軸と垂直な平面上を駆動するXYステージ(XY/S)14の上に載せてある。ウエハ11の投影レンズ8の光軸方向に対する位置は、光オートフォーカスユニット9で計測する。具体的には、光オートフォーカスユニット9は出射光ユニット9Aと、その出射光のウエハ11の表面からの反射光を受光する受光ユニット9Bとからなり、受光ユニット9Bでの受光位置でウエハ11のZ位置が計測できる。ウエハ11は、光オートフォーカスユニット9とZステージ12によりZ方向に制御され、常に投影レンズ8のベストピント位置に合わせ込まれる。
【0008】
ステップアンドリピートの際のステップ量と方向は、θアンドチルトステージ13上のバーミラー16とレーザ干渉計17によりX、Y、θの方向について計測し(Y方向およびθ方向制御のためのバーミラーおよびレーザ干渉計は図示省略)、モータ18により常時駆動および制御している。
【0009】
ウエハ11上のマークに対するアライメントはTTLオフアクシス(off
Axis)スコープユニット5にて、非露光光によるグローバルアライメントで行う。グローバルアライメントの計測シーケンスに関する詳細は、ここでは、省略する。TTLオフアクシススコープユニット5の構成については簡単な説明を行っておく。
TTLオフアクシススコープユニット5は、2つの偏光ビームスプリッタ5A、5Bと、非露光光源およびカメラユニット5Cと、TTLオフアクシススコープユニットスコープ基準マーク5Dとから構成されている。
非露光光源およびカメラユニット5Cから出射された非露光光は偏光ビームスプリッタ5Bを通過して5Aにより、投影レンズ8に入射される。ここで、非露光光はHeNeレーザ等、露光光とは波長の異なる光を用いる。
【0010】
投影レンズ8に入射された光は、ウエハ11もしくはキャリブレーションプレート15上の計測マークを照明する。計測マークを照明した光は反射され、再度投影レンズ8を経てTTLオフアクシススコープユニット5に戻ってくる。戻って来た光は偏光ビームスプリッタ5A、5Bを経て非露光光源およびカメラユニット5Cに入る、非露光光源およびカメラユニット5Cの中で補正光学系を経て、カメラに画像として届く。一方、TTLオフアクシススコープ基準マーク5Dは、照明ユニット6から光ファイバにて導かれた光にて照明される。照明された像は、偏光ビームスプリッタ5Bを経て、非露光光源およびカメラユニット5Cに入り、カメラに画像として届く。このようにして、各々の画像を計測してTTLオフアクシススコープ基準マーク5Dに対する、ウエハ11もしくはキャリブレーションプレート15上の計測マークのずれ量を求める。
以上のような一連の動作によりウエハ11上にマスク3のパターンを逐次露光していく。
【0011】
このような、ステップアンドリピート方式の縮小投影露光装置において、何工程にも及び露光を行っていく場合、1回1回のアライメント誤差を少なくしていくことが大切である。
特にTTLオフアクシスのグローバルアライメントの場合、ベースライン変化により発生するシフト誤差ばかりでなく、マスク3とXYステージ14の回転に起因するアライメント誤差や、投影レンズ8の倍率に起因するアライメント誤差に関しても厳しい管理が要求されている。
【0012】
このような、回転/倍率のアライメント誤差の低減のために、ステップアンドリピート方式の縮小投影露光装置においては、以下のような手順で装置の基準合わせを行って対応している。
【0013】
【表1】
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の説明でも明らかなように、アライメント誤差の低減のためには、回転/倍率を装置の基準に合わせることが不可欠である。しかし、現状では装置の基準合わせを行う場合には、焼き付けを行うウエハが必要であり、これは、ある期間をおいて定期的に確認および補正を行う上では大きな負荷となる。さらに、焼き付け後に、現像と計測が必要であることは言うまでもないことであり、トータルでかなり長時間の間、装置を止めてしまうことになる。
【0015】
また、マスク基準プレート4に対して、あるトレランスで位置合わせを行ったマスク3で隣接重ね焼きを行っているため、焼き付けて得られるマスク3とXYステージ13の回転、投影レンズ8の倍率のずれ量にはマスク3のアライメント残差が含まれてしまう。
【0016】
より精度良く装置の基準合わせを行うためには、マスク3のアライメント残差を予め保存しておいて、マスク3とXYステージ14の回転の計算、投影レンズ8の倍率計算時に反映する等の操作を行う必要がある。
【0017】
本発明で解決しようとしている課題は、上述のような回転および倍率の誤差を求める負荷および時間を少なくすることである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る第1の露光装置は、
投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光装置であって、
第1マークを有し、前記基板を移動させる基板ステージと、
前記マスクを位置合せするための基準マークとしての複数の第3マークを有する、前記投影光学系に関して前記マスクの側に設けられた基準部材と、
前記投影光学系を介して、前記第1マークと、前記マスクに形成された複数の第2マークのそれぞれとの間の位置ずれ、および前記複数の第3マークと前記マスクに形成された複数の第4マークとの間の対応するものどうしそれぞれの位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記複数の第2マークに関する複数の位置ずれおよび前記複数の第3マークと前記複数の第4マークとの間の複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算手段と
を有することを特徴とする。
この第1の露光装置に係る好ましい実施例において、前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源からの光により照明された前記第1マークおよび前記第2マークの像を撮像する撮像手段を含むことを特徴とする。また、前記検出手段により検出されるべき前記第1マークを、前記基板ステージにより、前記複数の第2マークそれぞれに対応した位置に移動させることを特徴とする。また、前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源とは異なる光源からの光により照明された前記第3マークおよび前記第4マークの像を撮像することを特徴とする。
【0019】
また、本発明に係る第2の露光装置は、
投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光装置であって、
第1マークを有し、前記基板を移動させる基板ステージと、
複数の第5マークを有し、前記投影光学系に関して前記マスクの配されるべき位置の側であって当該位置とは異なる位置に設けられた基準部材と、
前記投影光学系を介して、前記第1マークと、前記複数の第5マークのそれぞれとの間の位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記複数の第5マークに関する複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算手段と
を有することを特徴とする。
この第2の露光装置に係る好ましい実施例において、前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源からの光により照明された前記第1マークおよび前記第5マークの像を撮像する撮像手段を含むことを特徴とする。また、前記検出手段により検出されるべき前記第1マークを、前記基板ステージにより、前記複数の第5マークそれぞれに対応した位置に移動させることを特徴とする。また、前記基準部材は、複数の部分に分離して設けられていることを特徴とする。また、前記基準部材は、前記マスクを位置合せするための基準マークとしての第3マークを有することを特徴とする。ここで、前記第5マークと前記第3マークとは異なるマークであることを特徴とする。さらに、前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源とは異なる光源からの光により照明された前記第3マークおよび前記第4マークの像を撮像することを特徴とする。
本発明に係る第1の露光方法は、
投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光方法であって、
前記投影光学系を介して、前記基板を移動させる基板ステージに形成された第1マークと、前記マスクに形成された複数の第2マークのそれぞれとの間の位置ずれ、および前記投影光学系に関して前記マスクの側に設けられた基準部材に配された、前記マスクを位置合せするための基準マークとしての複数の第3マークと、前記マスクに形成された複数の第4マークとの間の対応するものどうしそれぞれの位置ずれを検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記複数の第2マークに関する複数の位置ずれおよび前記複数の第3マークと前記複数の第4マークとの間の複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算工程と
を有することを特徴とする。
本発明に係る第2の露光方法は、
投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光方法であって、
前記投影光学系を介して、前記基板を移動させる基板ステージに形成された第1マークと、前記投影光学系に関して前記マスクの配されるべき位置の側であって当該位置とは異なる位置に設けられた基準部材に形成された複数の第5マークのそれぞれとの間の位置ずれを検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記複数の第5マークに関する複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算工程と
を有することを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態によれば、マスクを感光基板(ウエハ)に転写するための照明手段と投影レンズと、その照明光の光量を制御するシャッタと、その照明光の範囲を制御するブレードと、感光基板と装置のキャリブレーションに使用するキャリブレーションプレートを搭載して投影レンズの光軸に対し平行方向および垂直方向へ駆動するX、Y、θおよびZステージと、それらのステージの平行および垂直方向の駆動位置を計測する手段と、マスクと感光基板上のパターンおよびマスクとキャリブレーションプレート上のパターンを投影レンズを介して重ね合わせて同時に計測できる手段と、マスクを位置合わせするためのマスク基準プレートを投影レンズの鏡筒上に持ちそのマスク基準プレートとマスク上のマークを重ね合わせて同時に計測できる手段と、その計測により求まったずれ量を元に所定の量だけマスクをX、Y、θ方向へ駆動する手段とを有する露光装置において、マスク基準プレートの座標とX、Y、θステージの座標のずれ、および投影レンズ倍率のずれをマスクを介在させて計測し、合わせ込みを自動で行うことを特徴とする。
【0021】
また、本発明の実施の他の形態によれば、上記の露光装置において、マスクを介在させることなく、マスク基準プレートの座標とX、Yおよびθステージの座標のずれ、および投影レンズ倍率のずれを計測し、合わせ込みを自動で行うことを特徴とする。
【0022】
【作用】
図2に示すように従来マスクとウエハをTTLオンアクシスでアライメントしたり、マスク3をマスク基準マーク4にアライメントする時に使用していた、TTLオンアクシススコープ2、2’を利用する。このTTLオンアクシススコープ2、2’の対物ミラーを2A、2A’の位置に移動し、その位置で光ファイバ20で導いたランプ1からの露光照明光でマスク3のマーク3A、3Bと投影レンズ8を通してXYステージ14上のキャリブレーションプレート15上のマーク15Aを照明する。その反射光を同じTTLオンアクシススコープ2、2’のカメラ2D、2D’(図示省略)で画像データとして取り込み、ずれ量を計測する。
【0023】
マーク15Aは、図1に示す従来の露光装置においては、グローバルアライメント用のTTLオフアクシススコープユニット5を位置合わせするために1個が設けられている。そこで、XYステージ14を移動してマーク15Aをマーク3Aと3Bの投影位置に順次し、各TTLオンアクシススコープ2、2’で、その時の画像を取り込み、ずれ量を求める。マーク3Aと3Bの距離はマスク3の設計値で予め分かっているので、例えば、以下のようにしてマスク3とXYステージ14の回転、および投影レンズ8の倍率が求まる。
【0024】
【表2】
【0025】
したがって、例えば、回転ずれはθアンドチルトステージ13を駆動して、投影レンズ倍率は図示しないマスクステージまたは倍率補正用レンズを駆動して補正する。
【0026】
【実施例1】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
マスクを介在させて計測を行う場合の実施例について述べる。
本発明の一実施例に係るシステム構成を示した図2と、図2の装置における計測フローチャートである図3に従って具体的な計測方法の説明を行う。
【0027】
まず初めに、図2を使って本実施例のシステムの構成について説明する。
マスク3のマークとXYステージ14上のキャリブレーションプレート15上のマークを、投影レンズ8を通して重ね合わせて計測できるTTLオンアクシススコープ2、2’を図2のようにマスク3と露光照明ランプ1の間に設ける。
このTTLオンアクシススコープ2、2’はマスク3上を任意の位置に独立に駆動可能である。
【0028】
TTLオンアクシススコープ2、2’が各々、2C、2C’の位置へ駆動した時には、マスク3とマスク基準プレート4、4’の各マークが同時に観察でき、2A、2A’の位置へ駆動した時はマスク3と投影レンズ8を介してXYステージ14上のマークを同時に観察することが可能である。
【0029】
マスク基準プレート4、4’上のマークを観察する場合は照明ユニット6から光ファイバ7、7’で導かれた光でマークを照明する。このとき、ランプ1からの光(露光光)をTTLオンアクシススコープ2、2’に導くためのシャッタ19は閉じられている。また、TTLオンアクシススコープ2、2’のフォーカス合わせに関しては、マスク基準プレート4、4’は製造時にTTLオンアクシススコープ2、2’に対し合わせ込みが行われており、マスク3に関しては、マスク3のガラス厚のバラツキは存在するがTTLオンアクシススコープ2、2’のフォーカス深度が充分にあるため、無視できる。
【0030】
一方、XYステージ14上のキャリブレーションプレート15上のマークを観察する場合は、露光光をTTLオンアクシススコープ2、2’に導くためのシャッタ19が開かれ、偏光ビームスプリッタ21、21’(図示省略)で分光された光で、マスク3のマークとXYステージ14上のマークが照明される。
【0031】
XYステージ14上のマークに関しては投影レンズ8を介して観察しているため、フォーカス合わせが必要となる。フォーカス合わせの方法は、光オートフォーカスユニット9でキャリブレーションプレート15のZ方向の位置を確認しながら、θアンドチルトステージ13をZ方向へ駆動してマークを上下動させ、マークの画像のコントラストとフォーカス位置の関係を表すデータを採る。一般に、コントラストとその時のフォーカス位置のデータはグラフにすると、上または下に凸の形になる。よって、このグラフからピーク位置または、ディップ位置を求めることで、画像のベストフォーカス位置とする。また、気圧、温度および露光状態により、投影レンズ8のベストフォーカス位置は時々刻々と変化している。これにより、当然、TTLオンアクシススコープ2、2’の画像フォーカスのベストピント位置も変化することになる。この変化に対しては、気圧、温度および露光状態を常時モニタしながらフォーカス変化量を計算し、光オートフォーカスユニット9でZ方向の位置を計測しながらθアンドチルトステージ13を駆動してリアルタイムで補正を行っている。
【0032】
XYステージ14の上には、XY平面上でθ方向およびZ方向と任意の傾き方向へ駆動できるθアンドチルトステージ13が配置され、その上にさらにバーミラー16とウエハチャック12とキャリブレーションプレート15が配置されている。
【0033】
XYステージ14の位置はバーミラー16とレーザ干渉計17により、常にモニタされている。さらに、XYステージ14の位置計測系および駆動系は、図2では1軸しか図示していないが、実際には3軸以上あり、XY方向は元より、XY平面でのθ方向に関する制御も行っている。Z方向および傾きに関しては、光オートフォーカスユニット9により、その位置が計測されθアンドチルトステージ13を駆動することで制御されている。
【0034】
図2では、マスク3上のマークは、投影レンズ8の光軸を中心に対称な3A、3Bの2つのマークしか図示していないが、マスク3上の任意の位置に複数個、置くことが可能である。
【0035】
次に、図3を使って図2の装置における具体的な計測方法について説明を行う。
(ステップ101)
初めに、マスク3とマスク基準プレート4、4’のアライメントを行う。
方法は、図2の照明ユニット6から光ファイバ7にて導かれた光でマスク基準プレート4の下から、マスク基準プレート4上のマークとマスク3のマーク(どちらも図示省略)を照明する。照明された各マークをTTLオンアクシススコープ2、2’のミラーを、2C、2C’の位置へ駆動することにより、カメラ2D、2D’(図示省略)へ画像として取り込む。取り込んだ画像データをデジタル処理してマスク基準プレート4、4’とマスク3のずれ量を求める。ずれ量は、X、Yシフトとθの3つである。
【0036】
(ステップ102)
次に、求まったずれ量がトレランス内に収まっているか/否かを判定する。
トレランス判定は、X、Yシフトとθの各々について行い、どれかひとつでも、トレランスをオーバーしていれば、「否」の判定となる。
【0037】
(ステップ103)
トレランス外であれば、ステップ101で求めたずれ量を元に、マスクステージ(図示省略)を駆動して追い込みを行う。
ここで駆動を行う場合、スループットを重視するのであれば、トレランスをオーバーしたずれに対してだけ行えば良いし、駆動により発生するかも知れない他成分を懸念するのであれば、トレランス判定の結果に関わりなく、X、Y、θ全てを駆動すれば良い。
追い込みを行った後、再度、ステップ101へ戻り、計測を行い、ステップ102にてトレランス判定を行う。
【0038】
(ステップ102)
トレランス判定を行っている以上、トレランスが0でない限りトレランス以下の追い込み残差が、存在してしまうことは明らかである。この残差は保存しておいて、最終的にマスク基準プレート4、4’とXYステージ14との回転、および投影レンズ8の倍率の経時変化の計算をする時に考慮する。
【0039】
トレランス内に追い込まれていれば、次の計測動作へ移る。
【0040】
(ステップ104A)
次に、マスク基準プレート4、4’とXYステージ14との回転、および投影レンズ8の倍率の計測準備のための、TTLオンアクシススコープ2、2’のミラーを2A、2A’の位置へ駆動する。この位置はマスク3上のマーク3A、3Bが観察できる位置である。
XYステージ14で、キャリブレーションプレート15上のマーク15Aをマスク3上のマーク3Aの投影位置へ駆動する。観察用の露光光シャッタ19を開いて露光光を光ファイバ20でTTLオンアクシススコープ2へ導く。図示していないが、TTLオンアクシススコープ2’にも同様に光ファイバで露光光を導いている。導かれた露光光は偏光ビームスプリッタ21でマスク3上のマーク3Aとキャリブレーションプレート15上のマーク15Aを照明する。このようにして照明された光は、キャリブレーションプレート15上で反射され再度、TTLオンアクシススコープ2に戻ってくる。再度、偏光ビームスプリッタ21を通った光は、今度はカメラ2Dへと進む。カメラ2Dでは、このようにして入って来た光を画像として取り込み計測を行う。
【0041】
(ステップ105A)
続いて、画像のコントラストが最良となるZ方向の位置を求める。
すなわち、光オートフォーカスユニットでキャリブレーションプレート15のZ方向位置を計測、同時に画像を取り込む。取り込んだ画像をデジタル処理して、キャリブレーションプレート15上のマーク15Aのコントラストを計算する。一定量、θアンドチルトステージ13をZ方向へ駆動し、その位置を光オートフォーカスユニット9で計測し、再度、コントラストを計算する。このような操作を一定回数繰り返し行う。
このようにして採ったZ位置とキャリブレーションプレート15上のマーク15Aのコントラストの関係データからコントラストが良くなるZ位置を決定する。
【0042】
θアンドチルトステージ13と光オートフォーカスユニット9を使って、上記の方法で決定したZ位置へキャリブレーションプレート15上のマーク15Aを追い込む。
【0043】
(ステップ106A)
マークのコントラストが最良となる位置で画像データを取り込み、デジタル処理してマスク3上のマーク3Aとキャリブレーションプレート15上のマーク15Aとの相対的ずれ量を求める。
3Aおよび3Bと15Aの各マークは種々のものが考えられるが、その内のいくつかを図4(A)(B)に示す。基本的には、XとYの直交する各方向が独立して計測できるようなマークである。
【0044】
(ステップ104B)
今度は、XYステージ14で、キャリブレーションプレート15上のマーク15Aをマスク3上のマーク3Bの投影位置へ駆動する。
観察用の露光光シャッタ19を開いて露光光を光ファイバ(図示省略)でTTLオンアクシススコープ2’へ導く。導かれた露光光は偏光ビームスプリッタ(図示省略)でマスク3上のマーク3Bとキャリブレーションプレート15上のマーク15Aを照明する。
以後は、ステップ104Aと同様にカメラ(図示省略)で画像を取り込んで計測を行う。
【0045】
(ステップ105B)
ステップ105Aの時と同様に画像のコントラストが良くなるZ方向の位置を求める。
方法は、ステップ105Aと同様であるので、説明は省略する。
ここで、ステップ105Aで求めたZ位置をそのまま使用しないのは、以下の2つの理由からである。
▲1▼XYステージ14が駆動されることにより発生する、Z方向の変化が存在する。この量は微小であるが、装置の基準である、マスク基準プレートとX、Y、θステージの合わせ込みの精度を確保するためには、無視できない。
▲2▼光オートフォーカスユニット9のビームの当たる位置が異なるため、キャリブレーションプレート15の凹凸の影響および、取り付け誤差による傾きの影響を受けてしまう。つまり、ステップ105Aで求めたZ位置へ光オートフォーカスユニット9で計測しながら追い込んでも、マーク15Aのコントラストが最良になるとは限らない。
【0046】
(ステップ106B)
マークのコントラストが最良となる位置で画像データを取り込み、デジタル処理してマスク3上のマーク3Bとキャリブレーションプレート15上のマーク15Aとの相対的ずれ量を求める。
【0047】
(ステップ107)
ステップ106Aおよびステップ106Bで求めたX、Yの各ずれ量と、マスク3のマスク基準プレート4、4’に対する合わせ込み残差量と、投影レンズ8の光軸を原点とした時の、マーク3A、3Bのマーク座標から、マスク基準プレート4、4’とXYステージ14の回転と投影レンズ8の倍率を計算により求める。
前回の、同計測値との比較から、経時変化量を求める。
【0048】
(ステップ108)
ステップ107で求めた回転、倍率の経時変化の量を元に、装置に補正をかける。補正をかけるための幾通りかの方法を述べておく。
まず、回転に関しては、
▲1▼θアンドチルトステージ13のθ機構を利用して求まった回転量だけθアンドチルトステージ13を回転することにより合わせ込む方法、および
▲2▼XYステージ14の走りを求まった回転量に合わせて階段補正する方法等
がある。
【0049】
マスク3をマスク基準プレート4とXYステージ14の回転量だけ回転する方法もあるが、この方法は相対位置合わせであり、基準合わせとはならない。
【0050】
一方、レンズ倍率に関しては、
▲1▼投影レンズ8がウエハ側がテレセントリックでマスク側が非テレセントリックな場合は、マスク3の位置を光軸方向(Z方向)に動かすことで、投影像の大きさを求まった倍率の経時変化分だけ変えることができる。
▲2▼投影レンズ内に倍率補正用の駆動レンズ等がある場合には、そのレンズ等を求まった倍率の経時変化分だけ駆動することで合わせ込みを行う。
【0051】
【実施例2】
次に、マスクを介在させずに計測を行う場合の実施例について説明する。
本発明の第2の実施例に係るシステム構成を図5に示し、実施例1との違いを主に、説明を行う。
【0052】
まず、実施例との大きな違いはマスク基準プレート4、4’上にマーク4A、4Bを配置したことである。これにより、マスクがなくても計測が可能であり、もし、マスクがあってもマスクの4A、4Bに相当する位置にパターンがなく、しかも、透過領域であれば計測が可能となる。
【0053】
続いて具体的な説明を行っていく。TTLオンアクシススコープ2、2’を各々2A、2A’の位置へ駆動することで、マスク基準マーク4、4’上のマーク4A、4Bが照明/観察できる。このとき、XYステージ14上のキャリブレーションプレート上のマーク15Aを、マーク4A、4Bの投影位置へ駆動して各々のずれ量を計測すれば、マスク基準プレート4、4’の座標と、XYステージ14の座標の回転と投影レンズ8の倍率が求まる。
【0054】
ここで、TTLオンアクシススコープ2、2’のフォーカスはマスク3が存在する状態でマスク3上のマークに合うように調整されているため、マスク3が存在しないと、マスク基準プレート4、4’上のマーク4A、4Bはデフォーカスして観察されてしまう。そこで、TTLオンアクシススコープ2、2’内にフォーカス位置調整用のレンズ22を設け、このレンズを光軸方向に駆動することで、フォーカス合わせを行う。
【0055】
また、キャリブレーションプレート15上のマーク15Aのコントラストが最良となる位置もZ方向にずれるため、コントラストが最良となる位置の検出が短時間で済むように、あらかじめ、ずらした位置(計算値)から計測を開始する。このようにして、フォーカス合わせを行ったあと計測は、実施例1と同様となる。
【0056】
また、実施例1で述べたと同様に、マスク基準プレート4、4’も図示以外に、任意の位置に複数個、配置することが可能である。
【0057】
以上のように、本発明によれば、上述のような回転および倍率の誤差を求める負荷および時間を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の装置のシステム構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例に係るシステム構成を示す図である。
【図3】図2のシステムにおける計測フローチャートを示す図である。
【図4】図2のシステムで使用するマークを例示する図である。
【図5】本発明の別の実施例に係るシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
1:ランプ、2:TTLオンアクシススコープ、2’:TTLオンアクシススコープ、2A、2A’、2C、2C’:対物ミラー、2D、2D’:カメラ、3:マスク、3A、3B:マーク、4、4’:マスク基準プレート、4A、4B:マーク、5:TTLオフアクシススコープユニット、5A、5B:ビームスプリッタ、5C:カメラユニット、5D:TTLオフアクシススコープユニットスコープ基準マーク、6:照明ユニット、7、7’:光ファイバ、8:投影レンズ、9:光オートフォーカスユニット、9A:出射光ユニット、9B:受光ユニット、11:ウエハ、12:Zステージ、13:θアンドチルトステージ、14:XYステージ、15:キャリブレーションプレート、15A:マーク、16:バーミラー、17:レーザ干渉計、18:モータ、19:カメラ、20:光ファイバ、21、21’:偏光ビームスプリッタ、22:レンズ。
Claims (13)
- 投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光装置であって、
第1マークを有し、前記基板を移動させる基板ステージと、
前記マスクを位置合せするための基準マークとしての複数の第3マークを有する、前記投影光学系に関して前記マスクの側に設けられた基準部材と、
前記投影光学系を介して、前記第1マークと、前記マスクに形成された複数の第2マークのそれぞれとの間の位置ずれ、および前記複数の第3マークと前記マスクに形成された複数の第4マークとの間の対応するものどうしそれぞれの位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記複数の第2マークに関する複数の位置ずれおよび前記複数の第3マークと前記複数の第4マークとの間の複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算手段と
を有することを特徴とする露光装置。 - 前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源からの光により照明された前記第1マークおよび前記第2マークの像を撮像する撮像手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記検出手段により検出されるべき前記第1マークを、前記基板ステージにより、前記複数の第2マークそれぞれに対応した位置に移動させることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源とは異なる光源からの光により照明された前記第3マークおよび前記第4マークの像を撮像することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光装置であって、
第1マークを有し、前記基板を移動させる基板ステージと、
複数の第5マークを有し、前記投影光学系に関して前記マスクの配されるべき位置の側であって当該位置とは異なる位置に設けられた基準部材と、
前記投影光学系を介して、前記第1マークと、前記複数の第5マークのそれぞれとの間の位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記複数の第5マークに関する複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算手段と
を有することを特徴とする露光装置。 - 前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源からの光により照明された前記第1マークおよび前記第5マークの像を撮像する撮像手段を含むことを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
- 前記検出手段により検出されるべき前記第1マークを、前記基板ステージにより、前記複数の第5マークそれぞれに対応した位置に移動させることを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
- 前記基準部材は、複数の部分に分離して設けられていることを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
- 前記基準部材は、前記マスクを位置合せするための基準マークとしての第3マークを有することを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
- 前記第5マークと前記第3マークとは異なるマークであることを特徴とする請求項9に記載の露光装置。
- 前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源とは異なる光源からの光により照明された前記第3マークおよび前記マスクに形成された第4マークの像を撮像することを特徴とする請求項9に記載の露光装置。
- 投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光方法であって、
前記投影光学系を介して、前記基板を移動させる基板ステージに形成された第1マークと、前記マスクに形成された複数の第2マークのそれぞれとの間の位置ずれ、および前記投影光学系に関して前記マスクの側に設けられた基準部材に配された、前記マスクを位置合せするための基準マークとしての複数の第3マークと、前記マスクに形成された複数の第4マークとの間の対応するものどうしそれぞれの位置ずれを検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記複数の第2マークに関する複数の位置ずれおよび前記複数の第3マークと前記複数の第4マークとの間の複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算工程と
を有することを特徴とする露光方法。 - 投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光方法であって、
前記投影光学系を介して、前記基板を移動させる基板ステージに形成された第1マークと、前記投影光学系に関して前記マスクの配されるべき位置の側であって当該位置とは異なる位置に設けられた基準部材に形成された複数の第5マークのそれぞれとの間の位置ずれを検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記複数の第5マークに関する複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算工程と
を有することを特徴とする露光方法。
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