JPS63190334A - 投影露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する分野） 本発明はステップアンドリピートタイプの投影露光装置
、特にレチクル上の半導体集積回路製造用のパターンの
像を投影光学系を通して半導体ウェハ上にステップアン
ドリピートて投影露光する投影露光装置に関する。

（従来の技術） 半導体回路素子はその構成パターンの最小寸法が微細化
しており、このため投影露光装置においても高い分解能
か必要とされて来ている。

高い分解能を得るためには、レチクルおよびウェハを投
影光学系の互いに共役な光学基準面位置に正確に位置決
めしなければならない。

その為の焦点位置検知方法の一つとして、従来より、被
測定面たるウェハ上に斜め方向より光束を照射し、その
反射光をポジションセンサ等て検出することにより、ウ
ェハ表面の焦点位置からのずれを検知する方法か知られ
ている。

しかし、この方法をステップアンドリピートタイプの投
影露光装置に適用した場合にはウェハ周辺部て焦点位置
検出光がウェハから外れ、反射光が検出されないことが
あり、このため投影レンズの焦点位置にウェハ表面な合
焦てきないという不都合か生しることかある。また、こ
の方法ては焦点位置検出光を反射するウェハの反射点の
状態によって検出誤差が生しるので、ステップアントリ
ピートタイプの投影露光装置に適用すると、ウェハの周
辺部のショット領域てはレチクルとウェハを共役な光学
基準面位置に位置決めてきない恐れかある。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものて、その目
的は例えばウェハをステップアントリピート露光する場
合、ウェハのどのような部分ても焦点位置を正確に検出
し、ウェハのステップアントリピート露光を正確に実行
する乙とのできるステップアンドリピートタイプの投影
露光装置を提供することにある。

（発明の概要） 本発明はウェハ周辺部て焦点位置検出光かウェハから外
れ焦点位置検出か不能になる場合に、検出か不能となる
領域の内側までステップアンドリピート露光のためのＸ
−Ｙステージてウェハを補正駆動させることを特徴とし
、これによりレチクルとウェハを投影光学系の共役な光
学基準面位置に正確に位置決めすることを可能とする。

また、レチクル上に半導体素子用のパターンを複数形成
し、１回の露光動作（ショット）でウェハ上に複数の半
導体素子用のパターン像を焼付ける場合、補正駆動する
量を１つの半導体素子用のパターンの像の寸法の整数倍
て、かつ補正駆動後のウェハの検出位置とウニへの露光
位置との距離を最小となるように選択することを特徴と
し、これにより検出位置と露光位置のウェハ反射面の状
態を同一にし、反射面による検出誤差を除去する。

（実施例の説明） 以下、本発明を図に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は半導体ウェハ上にレチクルに形成された半導体
素子用パターン（チップパターン）の像をステップアン
ドリピート露光で焼き付ける投影露光装置を示すもので
、この図において、ｌは照明系てあり、照明系１から出
た光束はレチクル２に集光される。レチクル２上には複
数のチップパターンか形成されており、これらのチップ
パターンは照明系ｌからの光束により投影レンズ５を通
してその投影像がウェハ９に縮小投影され、焼き付けら
れる。ウェハ９の下部にはウェハ９を２方向（投影レン
ズ５の光軸方向）に駆動するＺステージ８か設けられて
いる。焦点位置検出装置４は投影レンズ５の焦点位置に
ウェハ９を合致させるための量を測定し、この量に基づ
いてＺステージ８を制御して、焦点位置にウェハ９を位
置させる。焦点位置検出装置４は光学的にウェハ９の位
置を検出する周知のものて、光源３、ミラ６゜１４、セ
ンサ（受光素子）１０を有し、光源３からの光をミラ６
てウェハ９の表面（投影レンズ５の光軸との交点の位置
）に斜めに入射させ、その反射光をミラ１４によりセン
サ１ｏに導くことにより、ウェハ９のＺ位置に対応した
位置信号なセンサｌＯから出力する。

また、Ｘ−Ｙステージ７は、ウェハ９のステップアンド
リピート露光を可能にするためのもので、２ステージ８
を支持している。Ｘ−Ｙステージ７は駆動モータ１３に
よってＸ、Ｙの各方向に駆動され、ウェハ９の各ショッ
ト領域を投影レンズ５による露光位置に位置させる。

ｘ−Ｙステージ７のＸ、Ｙの各方向の位置はレーザ干渉
計１２によって保証されている。

制御部１１は焦点位置装置４からウェハ９のＺ位置性号
を得て、それに対応する量をＺステージ８に与える機能
を有し、また、ｘ−Ｙステージ７を正確に位置決めする
ために、現在位置を計測するレーザ干渉計１２の出力を
フイートハツク信号として受け、Ｘ−Ｙステージ７に駆
動信号を与える制御機能を有している。さらにウェハ９
上の半導体集積回路を形成する領域て合焦点か可能であ
るかを事前に入力されたデータに基づいて判断し、ｘ−
Ｙステージ７による補正駆動の補正量を計算し、ｘ−Ｙ
ステージ７に指令する機能を有している。

次に、この装置の補正駆動を具体的に説明する。第２図
はウェハ９のショット配列を示す図て、ウェハ９の各シ
ョット領域はＮ００１〜Ｎ０．２８の順にステップアン
トリピートで露光され、レチクル２のチップパターンの
像が焼き付けられる。第３図は第２図のＡ内を拡大して
示した図て、この図において、２０はＮｏ、１７のショ
ット領域を示し、３０はＮｏ、　１８のショット領域を
示している。各ショット領域にはレチクル２に３行３列
て形成されている９個（マルチチップ）のチップパター
ンａ〜ｉの像が投影レンズ５によって投影される。また
、Ｓ、、Ｓｙは各ショット領域のＸ、Ｙ各方向の辺の長
さ、ＣＸ。

Ｃｙは１つのチップパターンのＸ、Ｙ各方向のウェハ９
上ての辺の長さである。ＳＸ、ＳｙとＣＸ、　Ｃｙとの
間には次の関係かある。

５Ｘ＝３Ｃ，，５ｙ＝３ＣＶ また、焦点位置検出装置４の検出位置、即ちウェハ９の
面に光源３からの光束か投射される位置は、Ｘ−Ｙステ
ージ７の補正駆動をしない標準状態て、ショット領域の
中心、即ち、ショット中央のチップ２０ｅ、３０ｅの中
心２０ｅ’、３０ｅ’である。焦点位置の検出か可能な
範囲はウェハ面内である。

第３図において、１７番目のショット領域２０の焦点位
置検出装置４によるウェハ面の検出位置は、先に述べた
様に、チップ２０ｅの中心２０ｅ′である。この位置は
ウェハ面上であるのて焦点位置検出可能範囲内となり、
ウェハ９を投影レンズ５を介してレチクル２と共役な光
学基準面位置に正確に位置決めてきる。しかし、次の１
８番目のショット領域３０を露光するために、ｘ−Ｙス
テージ７てＳＸたけウェハ９を移動させると、焦点位置
検出装置４によるウェハ面の検出位置、即ちチップ３０
ｅの中心３０ｅ′はウェハ面上の外にあるので検出不能
となり、レチクル２とウェハ９を投影レンズ５の共役な
位置に位置決めできない。そのため、ショット領域３０
の中には３つの有効なチップ３０ａ、３０ｄ、３０ｇか
存在するにもがかわらす、無効なチップとなり、歩留り
の低下となる。

そこて、このような場合、本発明では、ショット領域２
０とショット領域３０の間て、焦点位置検出可能範囲内
にあり、かつ、所定の条件を満足する位置にＸ−Ｙステ
ージ７てウェハ９を補正駆動させて、ショット領域３０
のチップ３０ｄの中心３０ｄ′に対する焦点位置の検出
を可能にする。焦点位置の検出後、ウェハ９のショット
領域３０を露光位置に移動し、露光することによってチ
ップ３０ａ、３０ｄ。

３０ｇを無効なチップから有効なチップとしている。こ
の補正駆動のための補正駆動量は以下の如く設定される
。

ａ）次のショット領域を露光位置とするためにＸ方向に
ウェハ９を移動する場合、補正駆動量（実際のステップ
移動量）は、Ｘ方向の設定ステップ移動量をＳＸとする
と、 Ｘ方向に、ＳＸ−ｍＸＣ。

となる。ここて、ｍは露光中心（第３図の３０ｅ’）に
最も近い移動途中のチップ（第３図の３０ｄ）の中心を
検出中心（第３図の３０ｄ’）とするために、 ｍ　Ｘ　Ｃｘ　＜　Ｓ　Ｘ を満足し、検出位置（光源３からの光束かミラ６によっ
て投射される位置）が焦点位置検出可能範囲（ウニ八表
面）内となり絶対値か最小となる整数に設定される。

ｂ）次のショット領域を露光位置とするためにＹ方向に
ウェハ９を移動する場合、補正駆動量（実際のステップ
移動量）は、Ｙ方向の設定ステップ移動量をＳｙとする
と、 Ｙ方向に、Ｓｙ−ｍｘＣｙ となる。ここて、ｍはａ）項と同じ理由からｍＸＣ，、
＜Ｓ。

を満足し、検出位置が焦点位置検出可能範囲内となる最
小な整数に設定される。

Ｃ）ａ）項の場合て、更に前のショット領域でもＸ−Ｙ
ステージ７てウェハ９を補正駆動している場合（２ショ
ット続けて、露光位置で焦点位置検出かてきない場合）
、補正駆動量（実際のステップ移動量）は、 Ｘ方向に、ＳＸ、Ｙ方向に、ｍｘＣｙ となる。ｍの条件はｂ）項と同しである。

ｄ）ｂ）項の場合て、更に前のショット領域てもＸ−Ｙ
ステージ７てウェハ９を補正駆動している場合（２ショ
ット続けて、露光位置て焦点位置検出かてきない場合）
、補正駆動量（実際のステップ移動量）は Ｘ方向に、ｍＸｃｘ　、Ｙ方向に、Ｓｙとなる。ｍの条
件はａ）項と同じである。

なお、第３図の場合の実際のステップ移動量である補正
駆動量は、ｍ＝１て、Ｘ方向に（ＳＮ−ＣＸ）となる。

従って、この場合、ショット領域３０の焦点位置検出の
対象となる位置はチップパターン３０ｄの中心３０　ｄ
’となる。

次に、第４図に示したフローに基づいて第１図の装置の
動作を説明する。ステップアントリピート露光のために
ｘ−Ｙステージ７てウェハ９を移動し、次のショット領
域を投影レンズ５による露光位置に移動する前に、ステ
ップＳｌて制御部１１は事前に入力されているウェハ９
のショット配列データに基づいて次のショット領域が通
常のステップ送り量て焦点位置検出装置４により焦点位
置検出か可能となるショット領域かどうかを判断する。

可能であると判断すれば、ステップＳ５てｘ−Ｙステー
ジ７によりウェハ９を通常のステップ送り量たけ移動さ
せて、次のショット領域を露光位置に位置さ−せ、焦点
位置検出装置４とＺステージ８によりウェハ９をレチク
ル２と共役な位置とした後、ステップＳ６て照明系１か
らの光束て露光す１す る。一方、不可能と判断した場合には、前記ａ）〜ｄ）
項の場合から条件を満たす一つを選択し、それに基づい
た補正駆動量をステップＳ２て計算する。その後、ステ
ップＳ３てＸ−Ｙステージ７によりウェハ９をステップ
Ｓ２で求めた補正駆動量だけ移動し、この位置で焦点位
置検出装置４により焦点位置検出を実行し、ウェハ９の
焦点位置調整をＺステージ８で行なう。このステップＳ
４の動作の終了後、制御部１１は再びＸ−Ｙステージ７
によりウェハ９を移動し、ステップＳ５て次のショット
領域を露光位置とする。そして、ステップＳ６てそのシ
ョット領域を露光する。なお、ステップＳ３の補正駆動
位置でウェハ９の移動を停止させた後、ステップＳ４て
焦点位置検出するのでなく、補正駆動位置では移動を減
速するのみて、ｘ−Ｙステージ７に具備されたレーザ干
渉計１２の読み値より、焦点位置検出のタイミングを得
て、焦点位置検出を行なうことも可能である。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、ステップアンドリピート
タイプの投影露光装置において、例えばウェハの様な基
板の周辺部にも例えばレチクルの様な原板に形成された
パターンを正確に投影露光により焼き付けることかてき
るのて、例えばウェハにレチクルのチップパターンを焼
き付ける場合には、無効にしていたチップの数を減らす
ことができる。第２，３図の場合には、１枚のウェハて
有効チップの数を１０％程度増加することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の投影露光装置の一実施例を示す図、第
２図はウェハのショットレイアウトの一例を示す図、第
３図は第２図のウエノλの要部を拡大して示す図、第４
図は第１図の装置の動作を示すフローチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のチップパターンを有するレチクルパターンが形成
   されたレチクルを保持し、上記レチクルを通してウェハ
   をステップアンドリピート露光することにより、上記ウ
   ェハの各ショット領域に上記レチクルパターンの像を焼
   き付ける投影露光装置において、投影光学系によって投
   影される上記レチクルパターンの像に対して上記ウェハ
   をステップ移動するために上記ウェハを保持するステー
   ジと、上記レチクルパターンの像が投影される露光位置
   で上記投影光学系の上記ショット領域に対する焦点位置
   を検出する焦点位置検出手段と、次のショット領域が上
   記露光位置に送られた際上記焦点位置検出手段によって
   上記焦点位置の検出が可能かどうかを判別する判別手段
   と、この判別手段の判別結果に基づいて上記ステージの
   ステップ移動を上記チップパターンの寸法に関連した値
   を整数倍した値だけ補正する補正手段を有することを特
   徴とする投影露光装置。