JP3805829B2 - スキャン露光装置およびスキャン露光方法 - Google Patents
スキャン露光装置およびスキャン露光方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体装置の製造工程で使用されるスキャン露光装置およびスキャン露光方法に係り、特にＴＴＲアライメント装置およびそれを用いたアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の回路パターンの微細化に伴い、パターン転写手段として、高解像性能を有する光学式縮小投影露光装置が広く使用されてきた。この光学式縮小投影露光装置露光装置によりデバイスパターンを描画する場合、露光に先立って半導体ウエハを高精度に位置合わせ（アライメント）する必要がある。
【０００３】
このアライメントに際して、通常はウエハ上に形成されたマーク位置を検出しており、このウエハマーク位置の検出方法は、グローバル方式とダイ・バイ・ダイ方式とに大きく分類できる。
【０００４】
前者のグローバルアライメント方式は、ウエハに形成された数個のアライメントマークをアライメント光学系を用いて検出し、検出されたマーク位置からチップの配列を補正して露光を行うものであり、生産性が優れている。
【０００５】
これに対して、後者のダイ・バイ・ダイアライメント方式は、ウエハ上のチップ領域毎にマーク位置を検出してアラメントを行うものであり、高精度な位置合わせが可能である。この場合、露光中にレチクルとウエハを同時に計測でき、高い重ね合わせ精度が得られるＴＴＲ(through the reticle）アライメント装置を採用できる。
【０００６】
図７は、従来のステップ・アンド・リピート露光装置の構成およびＴＴＲアライメント信号処理系を概略的に示している。
図７において、２はレチクル、４は色収差補正機構、７は投影レンズ、８はウエハステージ、９は半導体ウエハ、１０はウエハのチップ領域である。
【０００７】
前記ウエハ９は、ウエハステージ８上に搭載されており、ウエハステージ８はウエハステージ駆動機構（図示せず）によってステージ面に平行なｘｙ方向に移動可能である。
【０００８】
電子ビームなどで回路パターンが描画された露光領域１５を有するレチクル２は、レチクルステージ（図示せず）上に搭載されており、このレチクルステージはレチクルステージ駆動機構（図示せず）によってステージ面に平行なｘｙ方向に移動可能である。
【０００９】
１はHe・Neレーザ等のアライメント光、１３はレチクル露光領域１５上に配置されたレチクルのｘ方向に平行な縞模様を有する一次元回折格子（レチクルアライメントマーク）、１１はチップ領域１０上に配置された二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）、６はアライメント光反射ミラー、５はアライメント受光素子、１６は空間フィルタである。
【００１０】
ＴＴＲアライメント装置は、アライメント照射部（図示せず）からアライメント光１をレチクル露光領域１５上の一次元回折格子１３に照射し、この一次元回折格子１３を通過したレチクルのｙ方向位置情報を有する回折±１次光を投影レンズ７を介してチップ領域１０上の二次元回折格子１１に集光させる。そして、上記二次元回折格子１１から反射したチップのｙ方向位置情報を有する反射回折光を前記投影レンズ７および反射ミラー６を介して受光素子５に入射させて電気信号に変換し、アライメント信号処理回路（図示せず）で位置情報（アライメント出力信号）に変換するものである。
【００１１】
なお、前記アライメント光１がウエハ上に塗布されたフォトレジストを感光しないように、一般にアライメント光１として露光光とは異なる波長を用いるので、レチクルとウエハの結像関係はアライメント光と露光光とで異なり、色収差が生じる。この色収差を補正するために色収差補正機構４が用いられている。
【００１２】
また、前記一次元回折格子１３を通過したアライメント０次光は、レチクルのｙ方向位置情報を持たないので不要であり、空間フィルター（遮光体）１６によって遮光される。
【００１３】
また、図示しないが、前記ウエハステージ８の位置を計測するためのレーザ干渉計、前記レチクルステージの位置を計測するためのレーザ干渉計なども設けられている。
【００１４】
また、図示しないが、前記ＴＴＲアライメント装置で得られたアライメントマーク位置情報と前記レーザ干渉計７で得られたウエハステージ位置情報との演算処理を行い、処理結果に基づいてウエハステージ８の位置を制御するための信号を出力する演算装置も設けられている。
【００１５】
ところで、近年、ＬＳＩ等の製造に使用される露光装置は、レチクルパターンをウエハ上に一括露光するステップ・アンド・リピート露光装置（ステッパ）のほかに、レチクルとウエハを相対的に移動しながら露光するステップ・アンド・スキャン露光装置（スキャナ）に移行している。このスキャン露光装置は、スキャン方向に露光フィールドを拡大することができるので、チップサイズの拡大に対応できる。
【００１６】
しかし、スキャン露光装置では、露光がスキャンと同時に行われるので、従来のＴＴＲアライメント装置を採用すると、露光中にアライメントができない。
一方、特開平７−７４０７９号公報には、スキャン露光と同時にレチクルとウエハの相対変位を直接に測定し得るＴＴＲアライメント装置を使用し、スキャン露光と同時にレチクルとウエハの位置決めを行うステップ・アンド・リピート方式の露光方法および露光装置が開示されている。
【００１７】
上記露光方法および露光装置では、レチクルのパターンの両側に走査方向に沿って第１の回折格子マークを形成し、ウエハのショット領域の両側に走査方向に沿って第２の回折格子マークを形成しておき、レチクルとウエハを走査駆動するとともに前記２組の回折格子マークの位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の走査位置および回転角を微調整し、レチクルのパターンをウエハ上に逐次露光するものである。
【００１８】
この場合、上記第１の回折格子マークおよび第２の回折格子マークとして、同一パターンが用いられている。即ち、上記２組の回折格子マークとして、それぞれ２次元の市松格子状のパターン（Ｘ軸に対して４５°で交差するε軸およびη軸に沿ってそれぞれ所定ピッチで形成された格子パターン）が用いられている。
【００１９】
しかし、上記したようにＸ軸に対して４５°で交差するε軸およびη軸に沿ってそれぞれ所定ピッチで形成された格子パターンを有する２組の２次元の市松格子状のパターンの位置ずれ量を連続的に検出するための処理は複雑である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来のスキャン露光装置は、スキャン露光と同時にレチクルとウエハにそれぞれ形成された２次元の市松格子状のパターンの位置ずれ量を連続的に検出するための処理が複雑であるという問題があった。
【００２１】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、スキャン露光と同時にＴＴＲアライメント方式によりレチクルとウエハの相対変位を直接に検出する際の処理を容易にし、スキャン露光中にウエハのアライメントを高精度で行なうことが可能なスキャン露光方法およびスキャン露光装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明のスキャン露光装置は、描画パターンが形成されたレクチルと、前記レクチルが搭載されたレクチルステージと、半導体ウエハが搭載されたウエハステージと、前記レクチルに露光光を照射して前記描画パターンを投影レンズを介して前記半導体ウエハ上に投影する投影光学系と、前記レクチルステージとウエハステージとを描画スキャン方向に対して相対的に移動させながら前記投影光学系を用いて前記半導体ウエハに対する露光を行うスキャン露光機構と、前記レクチル上に描画パターン形成領域のスキャン方向に沿う両側に連続的に配置されたそれぞれ縦縞格子パターンを有する２組の一次元回折格子と、前記半導体ウエハのチップ領域のスキャン方向に沿う両側に連続的に配置された二次元回折格子と、前記２組の一次元回折格子に互いに異なる波長のアライメント光を照射し、前記２組の一次元回折格子をそれぞれ通過した回折光を、色収差補正機構を介することなしに、前記投影光学系の投影レンズを介して前記二次元回折格子に集光させ、前記二次元回折格子から反射した回折光に基づいて前記２組の一次元回折格子および二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レクチルステージおよびウエハステージの少なくとも一方の位置を微調整するＴＴＲアライメント装置とを具備することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のスキャン露光方法は、前記スキャン露光装置を使用し、前記スキャン露光機構によるスキャン露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行うことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスキャン露光装置を示している。
図１のスキャン露光装置において、電子ビーム（ＥＢ）等でパターンが描画された露光領域１５を有するレチクル２と、前記レチクル２が搭載されたレチクルステージ（図示せず）と、半導体ウエハ９が搭載され、基準マーク１２が付されたウエハステージ８と、前記レチクルに露光光を照射して描画パターンを投影レンズ７を介して半導体ウエハ上に投影する投影光学系と、前記レチクルステージとウエハステージ８とを描画スキャン方向Ａに対して相対的に移動させながら前記投影光学系を用いて前記半導体ウエハ９に対する逐次露光を行うスキャン露光機構が設けられている。
【００２５】
さらに、前記レクチル上に描画パターン形成領域（露光領域１５）のスキャン方向に沿う両側に配置された一次元回折格子３と、前記半導体ウエハのチップ領域１０のスキャン方向に沿う両側に配置された二次元回折格子１１と、前記一次元回折格子３にアライメント光１ａ、１ｂを照射し、前記一次元回折格子３を通過した回折光を前記投影光学系の投影レンズ７を介して前記二次元回折格子１１に集光させ、前記二次元回折格子１１から反射した回折光に基づいて前記一次元回折格子３および二次元回折格子１１の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レクチルステージおよびウエハステージ８の少なくとも一方の描画スキャン方向位置を微調整するＴＴＲアライメント装置と、前記レクチル２と前記投影レンズ７との間に配置された一対の色収差補正機構４が設けられている。
【００２６】
なお、上記ＴＴＲアライメント装置は、He・Neレーザ等のアライメント光１ａ、１ｂは、一対のアライメント光反射ミラー６、一対のアライメント受光素子５、一対の空間フィルタ（遮光体）１６を有する。
【００２７】
また、図１中には、前記一次元回折格子（レチクルアライメントマーク）３の一例を拡大して示しており、描画パターン形成領域のｘ方向両側でスキャン方向（ｙ方向）と平行に連続した縦縞格子パターン３ａが形成されている。
【００２８】
また、図１中には、前記二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）１１の一例を拡大して示しており、チップ領域のｘ方向両側でスキャン方向（ｙ方向）と平行な帯状領域内に二次元格子パターン１１ａが連続的に形成されている。
【００２９】
なお、図２は、前記二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）１１の他の例を示しており、チップ領域のｘ方向両側でスキャン方向（ｙ方向）と平行な帯状領域内に市松格子状のパターン１１ｂが連続的に形成されている。
【００３０】
次に、図１のスキャン露光装置を使用したスキャン露光方法の一例を説明する。
前記スキャン露光機構によるスキャン露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行う。
【００３１】
ここで、前記ＴＴＲアライメント装置の動作について説明する。
アライメント照射部（図示せず）からアライメント光１ａ、１ｂをレチクル上の一次元回折格子３に照射し、この一次元回折格子３を通過したレチクルのｘ方向位置情報を有する回折±１次光を投影レンズ７を介してチップ領域１０上の二次元回折格子１１に集光させる。
【００３２】
そして、上記二次元回折格子１１から反射したチップのｘ方向位置情報を有する反射回折光を前記投影レンズ７および反射ミラー６を介して受光素子５に入射させて電気信号に変換する。
【００３３】
なお、前記アライメント光１ａ、１ｂがウエハ上に塗布されたフォトレジストを感光しないように、一般にアライメント光１として露光光とは異なる波長を用いるので、レチクルとウエハの結像関係はアライメント光と露光光とで異なり、色収差が生じる。この色収差を補正するために、例えばレンズやプリズムを用いた色収差補正機構４が用いられている。また、前記一次元回折格子３を通過したアライメント０次光は、レチクルのｘ方向位置情報を持たないので不要であり、空間フィルター１６によって遮光される。
【００３４】
図３（ａ）乃至（ｄ）は、スキャン露光装置で発生するおそれのあるパターン重ね合わせ誤差の原因となるショット内のスキャン方向の誤差の例を示している。ここで、パターン重ね合わせ誤差とは、例えば、あるスキャン露光により形成された第１層目の配線パターンと別のスキャン露光により形成された第２層目の配線パターンとの重ね合わせ誤差である。
【００３５】
上記ショット内誤差の原因は、主に、１）ＥＢ等によるレチクル描画時誤差、２）ウエハプロセスによる変形、３）露光装置のレンズディストーション、４）スキャン露光装置のスキャン誤差に大別される。
【００３６】
そこで、前記した図１のスキャン露光装置において、図３（ａ）乃至（ｄ）に示した例のようなスキャン方向の誤差を前記ＴＴＲアライメント装置によって測定することができるので、この計測されたスキャン方向誤差情報に基づいてショットパターン内の高次（ｎ次）の系統誤差を補正し得るショット内誤差補正機構（平行シフト誤差Ｘ、Ｙの補正機構、回転誤差θの補正機構、倍率誤差Ｍｘ、Ｍｙの補正機構、スキュー誤差θo の補正機構）をさらに具備することが望ましい。
【００３７】
この場合、上記ショット内誤差補正機構のうち、回転誤差θを補正するためのショット回転調整機構としては、例えば前記レチクルステージをレチクル面内の回転方向に移動可能に構成し、このレチクルステージの回転位置を調整する回転位置調整機構２０を設ければよい。また、倍率誤差Ｍｘ、Ｍｙの補正機構としては、投影レンズの空気気などを調節する倍率調節機構２１を設ければよい。
【００３８】
上記したようなショット内誤差補正機構を備えたスキャン露光装置およびスキャン露光方法によれば、スキャン露光と同時にアライメント検出を連続的に行い、検出されたアライメント誤差が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行う際に、前記アライメント誤差情報をスキャン露光装置のショット内補正機構にフィードバックすることにより、ショット内の線形誤差のみならず、ショット内の非線形誤差を補正することが可能になる。即ち、１）ＥＢ等によるレチクル描画時誤差、２）ウエハプロセスによる変形、３）露光装置のレンズディストーション、４）スキャン露光装置のスキャン誤差が原因となるショット内の重ね合わせ誤差を低減することが可能になる。
【００３９】
なお、ここで、前記ｎ次の系統誤差のうち代表的にショット内回転誤差について補足説明する。
ウエハ面内のチップ領域のショット内回転誤差は、次式に示すように、ウエハ面座標ｘ，ｙのｎ次関数θ（ｘ，ｙ）で近似される。
【００４０】
θs(x,y)＝θs ＋θ1 ｘ＋θ2 ｙ＋θ3 ｘ2 ＋θ4 ｙ2 ＋θ5 ｘ・ｙ＋…
ここで、右辺第１項のθs はショット内回転誤差であり、右辺第２項以下の （θ1 、θ2 、θ3 、θ4 、θ5 、…）は、ｎ次関数で近似した各次数における係数である。
【００４１】
なお、上記の実施の形態では、レチクルのスキャン方向に平行な方向に対して位置検出するアライメント機構を設けたが、本発明は、アライメント位置検出の検出方向を限定するものではなく、スキャン方向に直角な方向に対して位置検出するアライメント機構、あるいは、スキャン方向に平行および直角な方向に対して同時に位置決めするアライメント機構を設ける場合にも適用できる。
【００４２】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るスキャン露光装置で使用される一次元回折格子を示している。
第２の実施の形態に係るキャン露光装置は、図１に示した第１の実施の形態に係るスキャン露光装置と比べて、一次元回折格子３ｂおよびＴＴＲアライメント装置が異なり、その他は同じである。
【００４３】
図４に示す一次元回折格子３ｂは、前記レチクル上に描画パターン形成領域のスキャン方向に沿う両側でスキャン領域の全範囲に配置された横縞格子パターンを有する。
【００４４】
また、図４の一次元回折格子３ｂとともに使用されるＴＴＲアライメント装置は、前記一次元回折格子にアライメント光を照射し、前記一次元回折格子を通過した回折光を前記投影光学系の投影レンズを介して前記二次元回折格子に集光させ、前記二次元回折格子から反射した回折光に基づいて前記一次元回折格子および二次元回折格子のスキャン方向に直角な方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルステージおよびウエハステージの少なくとも一方の位置を微調整するものである。
【００４５】
上記第２の実施の形態に係るスキャン露光装置を使用して露光を行う際には、スキャン露光機構による露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向に直角な方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置および回転角を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行うことが可能になる。
【００４６】
また、第２の実施の形態に係るスキャン露光装置においても、ショット内誤差補正機構をさらに具備することにより、ショット内線形誤差だけでなく、ショット内非線形誤差も補正することが可能になる。
【００４７】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るスキャン露光装置で使用される一次元回折格子を示している。
第３の実施の形態に係るスキャン露光装置は、第１の実施の形態あるいは第３の実施の形態のスキャン露光装置と比べて、一次元回折格子およびＴＴＲアライメント装置が異なり、その他は同じである。
【００４８】
図５に示す一次元回折格子は、第１の実施の形態で使用された一次元回折格子（第１の一次元回折格子）３ａおよび第２の実施の形態で使用された一次元回折格子（第２の一次元回折格子）３ｂが並設されている。
【００４９】
また、図５の一次元回折格子３ａ、３ｂとともに使用されるＴＴＲアライメント装置は、前記第１、第２の一次元回折格子にアライメント光を照射し、前記第１、第２の一次元回折格子を通過した回折光を前記投影光学系の投影レンズを介して前記二次元回折格子に集光させ、前記二次元回折格子から反射した回折光に基づいて前記第１の一次元回折格子と二次元回折格子とのスキャン方向の位置ずれ量および第２の一次元回折格子と二次元回折格子とのスキャン方向に直角な方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルステージおよびウエハステージの少なくとも一方のスキャン方向の位置およびスキャン方向に直角な方向の位置を微調整するものである。
【００５０】
上記第３の実施の形態に係るスキャン露光装置を使用して露光を行う際には、スキャン露光機構による露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量およびスキャン方向に直角な方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行うことが可能になる。
【００５１】
また、第３の実施の形態に係るスキャン露光装置においても、ショット内誤差補正機構をさらに具備することにより、ショット内線形誤差だけでなく、ショット内非線形誤差も補正することが可能になる。
【００５２】
ところで、ＬＳＩのパターンの微細化の要求により露光光の短波長化が進められている。この露光光の短波長化に伴って、アライメント光と露光光の色収差がますます拡大している。例えば露光光にKrF エキシマレーザ(248 nm)、アライメント光にHe・Neレーザ(633nm) を用いると、色収差は１ｍ以上にもなり、図１に示した色収差補正機構では色収差補正は難しい。
【００５３】
この色収差補正の問題を解決し得るスキャン露光装置を次に説明する。
図６は、本発明の第４の実施の形態に係るスキャン露光装置を示している。
第４の実施の形態に係るスキャン露光装置は、図１に示した第１の実施の形態に係るスキャン露光装置と比べて、一次元回折格子およびＴＴＲアライメント装置が異なり、その他は同じである。
【００５４】
上記一次元回折格子として、前記レチクル上に描画パターン形成領域のスキャン方向に沿う両側に互いに平行で連続的に配置されたそれぞれ縦縞格子パターンを有する２組の一次元回折格子３１、３２を有する。
【００５５】
上記２組の一次元回折格子３１、３２とともに使用されるＴＴＲアライメント装置は、前記２組の一次元回折格子に互いに異なる波長のアライメント光を照射し、前記２組の一次元回折格子をそれぞれ通過した回折光を前記投影光学系の投影レンズを介してそれぞれ前記二次元回折格子１１に集光させ、この二次元回折格子からそれぞれ反射した回折光に基づいて２組の一次元回折格子および二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルステージおよびウエハステージの少なくとも一方の位置を微調整するものである。
【００５６】
上記第４の実施の形態に係るスキャン露光装置を使用して露光を行う際には、スキャン露光機構による露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行うことが可能になる。
【００５７】
また、第４の実施の形態に係るスキャン露光装置においても、ショット内誤差補正機構をさらに具備することにより、ショット内線形誤差だけでなく、ショット内非線形誤差も補正することが可能になる。
【００５８】
上記したような一次元回折格子およびＴＴＲアライメント装置を使用する場合には、特殊な色収差補正機構を用いることなく、スキャン露光中にレチクルとウエハの位置決めを行なうことができる。
【００５９】
なお、上記各実施の形態では光スキャン露光装置について説明したが、本発明のスキャン露光装置は、光スキャン露光装置に限定することなく、ＥＢあるいはＸ線あるいはイオンビームなどを用いるスキャン露光装置に適用でき、また、マスクパターンを形成するためのスキャン露光装置にも適用できる。
【００６０】
さらに、本発明のスキャン露光装置およびスキャン露光方法では、ある製造ロットにおける予め特定のウエハに対して前記したようなＴＴＲアライメント方式によりレチクルとウエハの相対変位を検出したデータを保持しておき、他のウエハの露光中に前記保持データをオフラインでフィードバックしてアライメントを行うようにしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
上述したように本発明のスキャン露光装置およびスキャン露光方法によれば、スキャン動作中にＴＴＲアライメント方式によりレチクルとウエハの相対変位を容易に検出してアライメントを高精度で行うことができる。この際、ショット内誤差補正機構を制御することにより、非線形のショット内誤差を補正することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るスキャン露光装置の構成を概略的に示す図。
【図２】図１中の二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）の変形例を示すパターン図。
【図３】スキャン露光装置によるパターン露光時に発生するおそれのあるパターン重ね合わせ誤差の原因となるショット内のスキャン方向の誤差の例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るスキャン露光装置で使用される一次元回折格子を示すパターン図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るスキャン露光装置で使用される一次元回折格子を示すパターン図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るスキャン露光装置の構成を概略的に示す図。
【図７】ステップ・アンド・リピート露光装置およびＴＴＲアライメント装置の従来例を示す構成説明図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…アライメント光、
２…レチクル
３、３ａ、３ｂ…一次元回折格子（レチクルアライメントマーク）、
４…色収差補正機構、
５…受光素子、
６…反射ミラー、
７…投影レンズ、
８…ウエハステージ、
９…半導体ウエハ、
１０…チップ領域、
１１ａ、１１ｂ…二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）、
１２…基準マーク、
１５…露光領域（描画パターン形成領域）、
１６…空間フィルタ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体装置の製造工程で使用されるスキャン露光装置およびスキャン露光方法に係り、特にＴＴＲアライメント装置およびそれを用いたアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の回路パターンの微細化に伴い、パターン転写手段として、高解像性能を有する光学式縮小投影露光装置が広く使用されてきた。この光学式縮小投影露光装置露光装置によりデバイスパターンを描画する場合、露光に先立って半導体ウエハを高精度に位置合わせ（アライメント）する必要がある。
【０００３】
このアライメントに際して、通常はウエハ上に形成されたマーク位置を検出しており、このウエハマーク位置の検出方法は、グローバル方式とダイ・バイ・ダイ方式とに大きく分類できる。
【０００４】
前者のグローバルアライメント方式は、ウエハに形成された数個のアライメントマークをアライメント光学系を用いて検出し、検出されたマーク位置からチップの配列を補正して露光を行うものであり、生産性が優れている。
【０００５】
これに対して、後者のダイ・バイ・ダイアライメント方式は、ウエハ上のチップ領域毎にマーク位置を検出してアラメントを行うものであり、高精度な位置合わせが可能である。この場合、露光中にレチクルとウエハを同時に計測でき、高い重ね合わせ精度が得られるＴＴＲ(through the reticle）アライメント装置を採用できる。
【０００６】
図７は、従来のステップ・アンド・リピート露光装置の構成およびＴＴＲアライメント信号処理系を概略的に示している。
図７において、２はレチクル、４は色収差補正機構、７は投影レンズ、８はウエハステージ、９は半導体ウエハ、１０はウエハのチップ領域である。
【０００７】
前記ウエハ９は、ウエハステージ８上に搭載されており、ウエハステージ８はウエハステージ駆動機構（図示せず）によってステージ面に平行なｘｙ方向に移動可能である。
【０００８】
電子ビームなどで回路パターンが描画された露光領域１５を有するレチクル２は、レチクルステージ（図示せず）上に搭載されており、このレチクルステージはレチクルステージ駆動機構（図示せず）によってステージ面に平行なｘｙ方向に移動可能である。
【０００９】
１はHe・Neレーザ等のアライメント光、１３はレチクル露光領域１５上に配置されたレチクルのｘ方向に平行な縞模様を有する一次元回折格子（レチクルアライメントマーク）、１１はチップ領域１０上に配置された二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）、６はアライメント光反射ミラー、５はアライメント受光素子、１６は空間フィルタである。
【００１０】
ＴＴＲアライメント装置は、アライメント照射部（図示せず）からアライメント光１をレチクル露光領域１５上の一次元回折格子１３に照射し、この一次元回折格子１３を通過したレチクルのｙ方向位置情報を有する回折±１次光を投影レンズ７を介してチップ領域１０上の二次元回折格子１１に集光させる。そして、上記二次元回折格子１１から反射したチップのｙ方向位置情報を有する反射回折光を前記投影レンズ７および反射ミラー６を介して受光素子５に入射させて電気信号に変換し、アライメント信号処理回路（図示せず）で位置情報（アライメント出力信号）に変換するものである。
【００１１】
なお、前記アライメント光１がウエハ上に塗布されたフォトレジストを感光しないように、一般にアライメント光１として露光光とは異なる波長を用いるので、レチクルとウエハの結像関係はアライメント光と露光光とで異なり、色収差が生じる。この色収差を補正するために色収差補正機構４が用いられている。
【００１２】
また、前記一次元回折格子１３を通過したアライメント０次光は、レチクルのｙ方向位置情報を持たないので不要であり、空間フィルター（遮光体）１６によって遮光される。
【００１３】
また、図示しないが、前記ウエハステージ８の位置を計測するためのレーザ干渉計、前記レチクルステージの位置を計測するためのレーザ干渉計なども設けられている。
【００１４】
また、図示しないが、前記ＴＴＲアライメント装置で得られたアライメントマーク位置情報と前記レーザ干渉計７で得られたウエハステージ位置情報との演算処理を行い、処理結果に基づいてウエハステージ８の位置を制御するための信号を出力する演算装置も設けられている。
【００１５】
ところで、近年、ＬＳＩ等の製造に使用される露光装置は、レチクルパターンをウエハ上に一括露光するステップ・アンド・リピート露光装置（ステッパ）のほかに、レチクルとウエハを相対的に移動しながら露光するステップ・アンド・スキャン露光装置（スキャナ）に移行している。このスキャン露光装置は、スキャン方向に露光フィールドを拡大することができるので、チップサイズの拡大に対応できる。
【００１６】
しかし、スキャン露光装置では、露光がスキャンと同時に行われるので、従来のＴＴＲアライメント装置を採用すると、露光中にアライメントができない。
一方、特開平７−７４０７９号公報には、スキャン露光と同時にレチクルとウエハの相対変位を直接に測定し得るＴＴＲアライメント装置を使用し、スキャン露光と同時にレチクルとウエハの位置決めを行うステップ・アンド・リピート方式の露光方法および露光装置が開示されている。
【００１７】
上記露光方法および露光装置では、レチクルのパターンの両側に走査方向に沿って第１の回折格子マークを形成し、ウエハのショット領域の両側に走査方向に沿って第２の回折格子マークを形成しておき、レチクルとウエハを走査駆動するとともに前記２組の回折格子マークの位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の走査位置および回転角を微調整し、レチクルのパターンをウエハ上に逐次露光するものである。
【００１８】
この場合、上記第１の回折格子マークおよび第２の回折格子マークとして、同一パターンが用いられている。即ち、上記２組の回折格子マークとして、それぞれ２次元の市松格子状のパターン（Ｘ軸に対して４５°で交差するε軸およびη軸に沿ってそれぞれ所定ピッチで形成された格子パターン）が用いられている。
【００１９】
しかし、上記したようにＸ軸に対して４５°で交差するε軸およびη軸に沿ってそれぞれ所定ピッチで形成された格子パターンを有する２組の２次元の市松格子状のパターンの位置ずれ量を連続的に検出するための処理は複雑である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来のスキャン露光装置は、スキャン露光と同時にレチクルとウエハにそれぞれ形成された２次元の市松格子状のパターンの位置ずれ量を連続的に検出するための処理が複雑であるという問題があった。
【００２１】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、スキャン露光と同時にＴＴＲアライメント方式によりレチクルとウエハの相対変位を直接に検出する際の処理を容易にし、スキャン露光中にウエハのアライメントを高精度で行なうことが可能なスキャン露光方法およびスキャン露光装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明のスキャン露光装置は、描画パターンが形成されたレクチルと、前記レクチルが搭載されたレクチルステージと、半導体ウエハが搭載されたウエハステージと、前記レクチルに露光光を照射して前記描画パターンを投影レンズを介して前記半導体ウエハ上に投影する投影光学系と、前記レクチルステージとウエハステージとを描画スキャン方向に対して相対的に移動させながら前記投影光学系を用いて前記半導体ウエハに対する露光を行うスキャン露光機構と、前記レクチル上に描画パターン形成領域のスキャン方向に沿う両側に連続的に配置されたそれぞれ縦縞格子パターンを有する２組の一次元回折格子と、前記半導体ウエハのチップ領域のスキャン方向に沿う両側に連続的に配置された二次元回折格子と、前記２組の一次元回折格子に互いに異なる波長のアライメント光を照射し、前記２組の一次元回折格子をそれぞれ通過した回折光を、色収差補正機構を介することなしに、前記投影光学系の投影レンズを介して前記二次元回折格子に集光させ、前記二次元回折格子から反射した回折光に基づいて前記２組の一次元回折格子および二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レクチルステージおよびウエハステージの少なくとも一方の位置を微調整するＴＴＲアライメント装置とを具備することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のスキャン露光方法は、前記スキャン露光装置を使用し、前記スキャン露光機構によるスキャン露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行うことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスキャン露光装置を示している。
図１のスキャン露光装置において、電子ビーム（ＥＢ）等でパターンが描画された露光領域１５を有するレチクル２と、前記レチクル２が搭載されたレチクルステージ（図示せず）と、半導体ウエハ９が搭載され、基準マーク１２が付されたウエハステージ８と、前記レチクルに露光光を照射して描画パターンを投影レンズ７を介して半導体ウエハ上に投影する投影光学系と、前記レチクルステージとウエハステージ８とを描画スキャン方向Ａに対して相対的に移動させながら前記投影光学系を用いて前記半導体ウエハ９に対する逐次露光を行うスキャン露光機構が設けられている。
【００２５】
さらに、前記レクチル上に描画パターン形成領域（露光領域１５）のスキャン方向に沿う両側に配置された一次元回折格子３と、前記半導体ウエハのチップ領域１０のスキャン方向に沿う両側に配置された二次元回折格子１１と、前記一次元回折格子３にアライメント光１ａ、１ｂを照射し、前記一次元回折格子３を通過した回折光を前記投影光学系の投影レンズ７を介して前記二次元回折格子１１に集光させ、前記二次元回折格子１１から反射した回折光に基づいて前記一次元回折格子３および二次元回折格子１１の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レクチルステージおよびウエハステージ８の少なくとも一方の描画スキャン方向位置を微調整するＴＴＲアライメント装置と、前記レクチル２と前記投影レンズ７との間に配置された一対の色収差補正機構４が設けられている。
【００２６】
なお、上記ＴＴＲアライメント装置は、He・Neレーザ等のアライメント光１ａ、１ｂは、一対のアライメント光反射ミラー６、一対のアライメント受光素子５、一対の空間フィルタ（遮光体）１６を有する。
【００２７】
また、図１中には、前記一次元回折格子（レチクルアライメントマーク）３の一例を拡大して示しており、描画パターン形成領域のｘ方向両側でスキャン方向（ｙ方向）と平行に連続した縦縞格子パターン３ａが形成されている。
【００２８】
また、図１中には、前記二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）１１の一例を拡大して示しており、チップ領域のｘ方向両側でスキャン方向（ｙ方向）と平行な帯状領域内に二次元格子パターン１１ａが連続的に形成されている。
【００２９】
なお、図２は、前記二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）１１の他の例を示しており、チップ領域のｘ方向両側でスキャン方向（ｙ方向）と平行な帯状領域内に市松格子状のパターン１１ｂが連続的に形成されている。
【００３０】
次に、図１のスキャン露光装置を使用したスキャン露光方法の一例を説明する。
前記スキャン露光機構によるスキャン露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行う。
【００３１】
ここで、前記ＴＴＲアライメント装置の動作について説明する。
アライメント照射部（図示せず）からアライメント光１ａ、１ｂをレチクル上の一次元回折格子３に照射し、この一次元回折格子３を通過したレチクルのｘ方向位置情報を有する回折±１次光を投影レンズ７を介してチップ領域１０上の二次元回折格子１１に集光させる。
【００３２】
そして、上記二次元回折格子１１から反射したチップのｘ方向位置情報を有する反射回折光を前記投影レンズ７および反射ミラー６を介して受光素子５に入射させて電気信号に変換する。
【００３３】
なお、前記アライメント光１ａ、１ｂがウエハ上に塗布されたフォトレジストを感光しないように、一般にアライメント光１として露光光とは異なる波長を用いるので、レチクルとウエハの結像関係はアライメント光と露光光とで異なり、色収差が生じる。この色収差を補正するために、例えばレンズやプリズムを用いた色収差補正機構４が用いられている。また、前記一次元回折格子３を通過したアライメント０次光は、レチクルのｘ方向位置情報を持たないので不要であり、空間フィルター１６によって遮光される。
【００３４】
図３（ａ）乃至（ｄ）は、スキャン露光装置で発生するおそれのあるパターン重ね合わせ誤差の原因となるショット内のスキャン方向の誤差の例を示している。ここで、パターン重ね合わせ誤差とは、例えば、あるスキャン露光により形成された第１層目の配線パターンと別のスキャン露光により形成された第２層目の配線パターンとの重ね合わせ誤差である。
【００３５】
上記ショット内誤差の原因は、主に、１）ＥＢ等によるレチクル描画時誤差、２）ウエハプロセスによる変形、３）露光装置のレンズディストーション、４）スキャン露光装置のスキャン誤差に大別される。
【００３６】
そこで、前記した図１のスキャン露光装置において、図３（ａ）乃至（ｄ）に示した例のようなスキャン方向の誤差を前記ＴＴＲアライメント装置によって測定することができるので、この計測されたスキャン方向誤差情報に基づいてショットパターン内の高次（ｎ次）の系統誤差を補正し得るショット内誤差補正機構（平行シフト誤差Ｘ、Ｙの補正機構、回転誤差θの補正機構、倍率誤差Ｍｘ、Ｍｙの補正機構、スキュー誤差θo の補正機構）をさらに具備することが望ましい。
【００３７】
この場合、上記ショット内誤差補正機構のうち、回転誤差θを補正するためのショット回転調整機構としては、例えば前記レチクルステージをレチクル面内の回転方向に移動可能に構成し、このレチクルステージの回転位置を調整する回転位置調整機構２０を設ければよい。また、倍率誤差Ｍｘ、Ｍｙの補正機構としては、投影レンズの空気気などを調節する倍率調節機構２１を設ければよい。
【００３８】
上記したようなショット内誤差補正機構を備えたスキャン露光装置およびスキャン露光方法によれば、スキャン露光と同時にアライメント検出を連続的に行い、検出されたアライメント誤差が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行う際に、前記アライメント誤差情報をスキャン露光装置のショット内補正機構にフィードバックすることにより、ショット内の線形誤差のみならず、ショット内の非線形誤差を補正することが可能になる。即ち、１）ＥＢ等によるレチクル描画時誤差、２）ウエハプロセスによる変形、３）露光装置のレンズディストーション、４）スキャン露光装置のスキャン誤差が原因となるショット内の重ね合わせ誤差を低減することが可能になる。
【００３９】
なお、ここで、前記ｎ次の系統誤差のうち代表的にショット内回転誤差について補足説明する。
ウエハ面内のチップ領域のショット内回転誤差は、次式に示すように、ウエハ面座標ｘ，ｙのｎ次関数θ（ｘ，ｙ）で近似される。
【００４０】
θs(x,y)＝θs ＋θ1 ｘ＋θ2 ｙ＋θ3 ｘ2 ＋θ4 ｙ2 ＋θ5 ｘ・ｙ＋…
ここで、右辺第１項のθs はショット内回転誤差であり、右辺第２項以下の （θ1 、θ2 、θ3 、θ4 、θ5 、…）は、ｎ次関数で近似した各次数における係数である。
【００４１】
なお、上記の実施の形態では、レチクルのスキャン方向に平行な方向に対して位置検出するアライメント機構を設けたが、本発明は、アライメント位置検出の検出方向を限定するものではなく、スキャン方向に直角な方向に対して位置検出するアライメント機構、あるいは、スキャン方向に平行および直角な方向に対して同時に位置決めするアライメント機構を設ける場合にも適用できる。
【００４２】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るスキャン露光装置で使用される一次元回折格子を示している。
第２の実施の形態に係るキャン露光装置は、図１に示した第１の実施の形態に係るスキャン露光装置と比べて、一次元回折格子３ｂおよびＴＴＲアライメント装置が異なり、その他は同じである。
【００４３】
図４に示す一次元回折格子３ｂは、前記レチクル上に描画パターン形成領域のスキャン方向に沿う両側でスキャン領域の全範囲に配置された横縞格子パターンを有する。
【００４４】
また、図４の一次元回折格子３ｂとともに使用されるＴＴＲアライメント装置は、前記一次元回折格子にアライメント光を照射し、前記一次元回折格子を通過した回折光を前記投影光学系の投影レンズを介して前記二次元回折格子に集光させ、前記二次元回折格子から反射した回折光に基づいて前記一次元回折格子および二次元回折格子のスキャン方向に直角な方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルステージおよびウエハステージの少なくとも一方の位置を微調整するものである。
【００４５】
上記第２の実施の形態に係るスキャン露光装置を使用して露光を行う際には、スキャン露光機構による露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向に直角な方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置および回転角を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行うことが可能になる。
【００４６】
また、第２の実施の形態に係るスキャン露光装置においても、ショット内誤差補正機構をさらに具備することにより、ショット内線形誤差だけでなく、ショット内非線形誤差も補正することが可能になる。
【００４７】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るスキャン露光装置で使用される一次元回折格子を示している。
第３の実施の形態に係るスキャン露光装置は、第１の実施の形態あるいは第３の実施の形態のスキャン露光装置と比べて、一次元回折格子およびＴＴＲアライメント装置が異なり、その他は同じである。
【００４８】
図５に示す一次元回折格子は、第１の実施の形態で使用された一次元回折格子（第１の一次元回折格子）３ａおよび第２の実施の形態で使用された一次元回折格子（第２の一次元回折格子）３ｂが並設されている。
【００４９】
また、図５の一次元回折格子３ａ、３ｂとともに使用されるＴＴＲアライメント装置は、前記第１、第２の一次元回折格子にアライメント光を照射し、前記第１、第２の一次元回折格子を通過した回折光を前記投影光学系の投影レンズを介して前記二次元回折格子に集光させ、前記二次元回折格子から反射した回折光に基づいて前記第１の一次元回折格子と二次元回折格子とのスキャン方向の位置ずれ量および第２の一次元回折格子と二次元回折格子とのスキャン方向に直角な方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルステージおよびウエハステージの少なくとも一方のスキャン方向の位置およびスキャン方向に直角な方向の位置を微調整するものである。
【００５０】
上記第３の実施の形態に係るスキャン露光装置を使用して露光を行う際には、スキャン露光機構による露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量およびスキャン方向に直角な方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行うことが可能になる。
【００５１】
また、第３の実施の形態に係るスキャン露光装置においても、ショット内誤差補正機構をさらに具備することにより、ショット内線形誤差だけでなく、ショット内非線形誤差も補正することが可能になる。
【００５２】
ところで、ＬＳＩのパターンの微細化の要求により露光光の短波長化が進められている。この露光光の短波長化に伴って、アライメント光と露光光の色収差がますます拡大している。例えば露光光にKrF エキシマレーザ(248 nm)、アライメント光にHe・Neレーザ(633nm) を用いると、色収差は１ｍ以上にもなり、図１に示した色収差補正機構では色収差補正は難しい。
【００５３】
この色収差補正の問題を解決し得るスキャン露光装置を次に説明する。
図６は、本発明の第４の実施の形態に係るスキャン露光装置を示している。
第４の実施の形態に係るスキャン露光装置は、図１に示した第１の実施の形態に係るスキャン露光装置と比べて、一次元回折格子およびＴＴＲアライメント装置が異なり、その他は同じである。
【００５４】
上記一次元回折格子として、前記レチクル上に描画パターン形成領域のスキャン方向に沿う両側に互いに平行で連続的に配置されたそれぞれ縦縞格子パターンを有する２組の一次元回折格子３１、３２を有する。
【００５５】
上記２組の一次元回折格子３１、３２とともに使用されるＴＴＲアライメント装置は、前記２組の一次元回折格子に互いに異なる波長のアライメント光を照射し、前記２組の一次元回折格子をそれぞれ通過した回折光を前記投影光学系の投影レンズを介してそれぞれ前記二次元回折格子１１に集光させ、この二次元回折格子からそれぞれ反射した回折光に基づいて２組の一次元回折格子および二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルステージおよびウエハステージの少なくとも一方の位置を微調整するものである。
【００５６】
上記第４の実施の形態に係るスキャン露光装置を使用して露光を行う際には、スキャン露光機構による露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レチクル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レチクルとウエハの少なくとも一方の位置を微調整してウエハ上のチップ領域毎にアラメントを行うことが可能になる。
【００５７】
また、第４の実施の形態に係るスキャン露光装置においても、ショット内誤差補正機構をさらに具備することにより、ショット内線形誤差だけでなく、ショット内非線形誤差も補正することが可能になる。
【００５８】
上記したような一次元回折格子およびＴＴＲアライメント装置を使用する場合には、特殊な色収差補正機構を用いることなく、スキャン露光中にレチクルとウエハの位置決めを行なうことができる。
【００５９】
なお、上記各実施の形態では光スキャン露光装置について説明したが、本発明のスキャン露光装置は、光スキャン露光装置に限定することなく、ＥＢあるいはＸ線あるいはイオンビームなどを用いるスキャン露光装置に適用でき、また、マスクパターンを形成するためのスキャン露光装置にも適用できる。
【００６０】
さらに、本発明のスキャン露光装置およびスキャン露光方法では、ある製造ロットにおける予め特定のウエハに対して前記したようなＴＴＲアライメント方式によりレチクルとウエハの相対変位を検出したデータを保持しておき、他のウエハの露光中に前記保持データをオフラインでフィードバックしてアライメントを行うようにしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
上述したように本発明のスキャン露光装置およびスキャン露光方法によれば、スキャン動作中にＴＴＲアライメント方式によりレチクルとウエハの相対変位を容易に検出してアライメントを高精度で行うことができる。この際、ショット内誤差補正機構を制御することにより、非線形のショット内誤差を補正することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るスキャン露光装置の構成を概略的に示す図。
【図２】図１中の二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）の変形例を示すパターン図。
【図３】スキャン露光装置によるパターン露光時に発生するおそれのあるパターン重ね合わせ誤差の原因となるショット内のスキャン方向の誤差の例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るスキャン露光装置で使用される一次元回折格子を示すパターン図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るスキャン露光装置で使用される一次元回折格子を示すパターン図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るスキャン露光装置の構成を概略的に示す図。
【図７】ステップ・アンド・リピート露光装置およびＴＴＲアライメント装置の従来例を示す構成説明図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…アライメント光、
２…レチクル
３、３ａ、３ｂ…一次元回折格子（レチクルアライメントマーク）、
４…色収差補正機構、
５…受光素子、
６…反射ミラー、
７…投影レンズ、
８…ウエハステージ、
９…半導体ウエハ、
１０…チップ領域、
１１ａ、１１ｂ…二次元回折格子（ウエハアライメントマーク）、
１２…基準マーク、
１５…露光領域（描画パターン形成領域）、
１６…空間フィルタ。
Claims (4)
- 描画パターンが形成されたレクチルと、
前記レクチルが搭載されたレクチルステージと、
半導体ウエハが搭載されたウエハステージと、
前記レクチルに露光光を照射して前記描画パターンを投影レンズを介して前記半導体ウエハ上に投影する投影光学系と、
前記レクチルステージとウエハステージとを描画スキャン方向に対して相対的に移動させながら前記投影光学系を用いて前記半導体ウエハに対する露光を行うスキャン露光機構と、
前記レクチル上に描画パターン形成領域のスキャン方向に沿う両側に連続的に配置されたそれぞれ縦縞格子パターンを有する２組の一次元回折格子と、
前記半導体ウエハのチップ領域のスキャン方向に沿う両側に連続的に配置された二次元回折格子と、
前記２組の一次元回折格子に互いに異なる波長のアライメント光を照射し、前記２組の一次元回折格子をそれぞれ通過した回折光を、色収差補正機構を介することなしに、前記投影光学系の投影レンズを介して前記二次元回折格子に集光させ、前記二次元回折格子から反射した回折光に基づいて前記２組の一次元回折格子および二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レクチルステージおよびウエハステージの少なくとも一方の位置を微調整するＴＴＲアライメント装置
とを具備することを特徴とするスキャン露光装置。 - 前記ＴＴＲアライメント装置によって得られた前記レクチルおよび半導体ウエハの相対位置情報に基づいてショットパターン内の高次の系統誤差を補正するショット内誤差補正機構をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のスキャン露光装置。
- 請求項１または２記載のスキャン露光装置を使用し、前記スキャン露光機構による露光を行うと同時に、前記ＴＴＲアライメント装置により前記レクチル上の一次元回折格子および前記チップ領域の二次元回折格子のスキャン方向の位置ずれ量を連続的に検出し、この検出された位置ずれ量が所定範囲内に収まるように前記レクチルとウエハの少なくとも一方の位置またはショットパターン内の高次の系統誤差を補正してウエハ上のチップ領域毎にアライメントを行うことを特徴とするスキャン露光方法。
- 請求項１または２記載のスキャン露光装置を使用し、ある製造ロットにおける予め指定された特定のウエハに対して前記ＴＴＲアライメント装置によりレクチルとウエハの相対変位を検出したデータを保持するステップと、他のウエハの露光中に前記保持データを使用して前記レクチルとウエハの少なくとも一方の位置またはショットパターン内の高次の系統誤差を補正するステップとを具備することを特徴とするスキャン露光方法。
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