JP2001284233A - 縮小投影露光装置及び縮小投影露光方法 - Google Patents

縮小投影露光装置及び縮小投影露光方法

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JP2001284233A
JP2001284233A JP2000098946A JP2000098946A JP2001284233A JP 2001284233 A JP2001284233 A JP 2001284233A JP 2000098946 A JP2000098946 A JP 2000098946A JP 2000098946 A JP2000098946 A JP 2000098946A JP 2001284233 A JP2001284233 A JP 2001284233A
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projection exposure
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Takayuki Uchiyama
貴之 内山
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NEC Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アライメント精度が高くウェハ間の測定誤差
を小さくすることができ、重ね合わせ精度が高い縮小投
影露光装置及び縮小投影露光方法を提供する。 【解決手段】 縮小投影露光装置には、表面にアライメ
ントマーク２７が形成されたウェハ１１がウェハステー
ジ８上に載置され、ウェハ８の位置を計測するアライメ
ント計測装置１０が設けられている。計測装置１０に
は、光源２０と、光源２０からの出射光３０が入射され
るシリンドリカルレンズ２１と、出射光３０をウェハ１
１上に照射させるハーフミラー２３と、アライメントマ
ーク２７にアライメントビーム３１を集光させるレンズ
２４と、ビーム３１を走査させる駆動装置と、アライメ
ントマーク２７の回折光を集光するレンズ２４と、フィ
ルタ２５と、回折光の強度を測定するアライメント信号
検出器２６とが設けられている。レンズ２１にはその向
きが変えられる回転駆動機構部２２が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子等の回路
パターンの形成に使用される縮小投影露光装置及び縮小
投影露光方法に関し、特にウエハ上のアライメントマー
クを使用して複数の回路パターンの露光時の位置合せを
する際のアライメント精度が高く、露光パターンの重ね
合わせ精度が高い縮小投影露光装置及び縮小投影露光方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数の回路等のパターンを重ね合
わせるため、ウエハ上に位置決め用のアライメントパタ
ーンが形成されている。各工程毎にアライメントパター
ンを測定し、このアライメントパターンで位置合せする
ようにウエハ又はレチクル等を移動させて各露光パター
ン間のアライメントを行なっている。
【０００３】アライメントパターンの測定方法には、回
折光検出式方法と画像処理検出方法とがある。図７
（ａ）は回折光検出方法を示す模式図、（ｂ）はＣ部の
拡大図、（ｃ）は横軸にアライメントビーム走査位置を
とり、縦軸にアライメント信号強度をとって、アライメ
ントマークの測定結果を示す模式図である。図８（ａ）
は画像処理検出方法を示す模式図、（ｂ）はＤ部の拡大
図、（ｃ）は横軸にアライメントビーム走査位置をと
り、縦軸にアライメント信号強度をとって、アライメン
トマークの測定結果を示す模式図である。
【０００４】回折光検出方式においては、ウエハステー
ジ１００の上にウエハ１０１が載置されており、ウエハ
１０１には回路等のパターン１０２が複数形成されてい
る。また、図７（ｂ）に示すように、ウエハ１０１には
位置決め用のアライメントマーク１０４が形成されてい
る。このアライメントマーク１０４の上をアライメント
ビーム１０３で走査する。図７（ｃ）に示すように、こ
のときに生じる回折光を検出してアライメント信号を得
る。この信号からアライメントマークの位置を測定す
る。なお、アライメントビーム１０３の走査方向はウエ
ハステージ１００の基準座標軸の方向と平行に設定され
ている。
【０００５】また、図８（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、画像処理検出方式においても、上述の回折光検出方
式と同様に、ウエハステージ１００の上にウエハ１０１
が載置され、ウエハ１０１には複数のパターン１０２及
びアライメントマーク１０５が形成されている。アライ
メントマーク１０５に光を照射しアライメントマーク１
０５を撮像しその画像１０６を取り込む。図８（ｂ）に
示すように、この画像１０６を画像処理方向１０７で画
像処理し、図８（ｃ）に示すように、アライメント信号
を得る。なお、アライメントマーク１０５の画像処理方
向１０７がウエハステージ１００の基準座標軸の方向と
平行に設定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエハ
１０１はウエハステージ１００の上に載置されると、ウ
エハ１０１のＸ方向軸とウエハステージ１００の基準Ｘ
方向軸とのなす角、即ち、ウエハ１０１のずれ角度が最
大５００μradで載置されることがある。このように、
ウエハステージ１００上にウエハ１０１の向きがずれて
載置された場合に、アライメントが実施されると、実質
的にアライメントマーク１０４、１０５に対して斜めに
走査することになる。このため、図７（ｃ）及び図８
（ｃ）に示すように、回折光検出方式及び画像処理検出
方式のいずれの方式により、アライメントマーク１０
４、１０５を測定した場合においても、アライメントマ
ーク１０４、１０５のＳ／Ｎ比が低下する。即ち、アラ
イメント信号におけるノイズ成分が大きくなり、アライ
メントマーク１０４、１０５の読み取り精度が悪くな
る。このため、重ね合わせ精度が劣化するという問題点
がある。
【０００７】また、ウエハステージ１００に載置された
ウエハ１０１のずれ角度により、アライメント信号はそ
のＳ／Ｎ比が異なるので、アライメントマーク１０４、
１０５の計測結果はウエハ１０１毎に異なり、その差が
大きいという問題点がある。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アライメント精度が高くウエハ間の測定誤
差を小さくすることができ、重ね合わせ精度が高い縮小
投影露光装置及び縮小投影露光方法を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る縮小投影露
光装置は、ウエハが載置されるウエハステージと、この
ウエハステージ上のウエハに設けられた方向性を有する
アライメントマークを断面形状が方向性を有するビーム
で走査するビーム走査部と、前記アライメントマークか
らの光の検出結果に基づいて前記ウエハの基準方向とウ
エハステージの基準方向とがなすウエハずれ角度を測定
するアライメント計測部と、前記ウエハを前記ウエハテ
ーブル上にローディングした後前記ビーム走査部を駆動
して前記アライメント計測部により前記ウエハのローデ
ィング時のウエハずれ角度を求め次いで前記ウエハステ
ージの基準方向に対する前記方向性を有するビームの方
向を前記ウエハずれ角度だけずらして再度前記ビーム走
査部により前記アライメントマークを前記ビームで走査
してファインアライメントを求める制御部とを有するこ
とを特徴とする。なお、ビームの走査とは、ビームとウ
エハとを相対的に移動させることであり、ビーム自体を
移動させてウエハを固定しておいてもよく、ビームを固
定してウエハを移動させてもよい。
【００１０】この発明においては、ビーム走査部によ
り、方向性を有するアライメントマークを断面形状が方
向性を有するビームで走査し、アライメント計測部でこ
のときのビームによるアライメントマークからの光を検
出し、その結果に基づいてウエハの基準方向とウエハス
テージの基準方向とがなすウエハのずれ角度を測定す
る。そして、このウエハずれ角度だけ前記ビームの方向
をずらして再度ビーム走査部によりアライメントマーク
をビームで走査してファインアライメントを求める。こ
のため、アライメントマークからの光の信号のＳ／Ｎ比
が高くなり、アライメントを高精度に行なうことができ
るので、次のパターンを露光する際に、露光ショット配
列の線形成分を高精度で測定することができ、重ね合せ
精度を向上させることができる。
【００１１】本発明に係る他の縮小投影露光装置は、ウ
エハが載置されるウエハステージと、このウエハステー
ジ上のウエハに設けられた方向性を有するアライメント
マークを撮像する撮像部と、前記撮像部により得られた
画像から前記アライメントマークの形状を把握し前記ウ
エハの基準方向とウエハステージの基準方向とがなすウ
エハずれ角度を求め前記アライメントマークの方向を前
記ウエハずれ角度だけずらせて再度前記アライメントマ
ークの形状を把握しファインアライメントを求める画像
処理部とを有することを特徴とする。
【００１２】この発明においては、撮像部により、方向
性を有するアライメントマークを撮像し画像を得る。こ
のアライメントマークの画像から、画像処理部はアライ
メントマークの形状を把握し、ウエハの基準方向とウエ
ハステージの基準方向とがなすウエハのずれ角度を求め
このウエハずれ角度だけ前記アライメントマークの方向
をずらして再度アライメントマークの形状を把握する。
このようにして、ファインアライメントを求めるため、
Ｓ／Ｎが高いアライメント信号を得ることができる。こ
のため、アライメント精度を向上させることができ、こ
れにより、露光パターンの重ね合せ精度を向上させるこ
とができる。
【００１３】なお、前記ビームはスリット状をなし、前
記アライメントマークは複数個の格子状に配列された長
方形ラインとその間のスペースとからなるものとするこ
とができる。
【００１４】この場合、例えば、前記制御部は前記ファ
インアライメント計測時に前記ビームの方向を前記ウエ
ハずれ角度だけずらして前記ビームの長手方向と前記ア
ライメントマークの配列方向とを平行にすることができ
るものである。これにより、ビームの形状をスリット状
とし、ビームの長手方向とアライメントマークの配列方
向とを平行にしているので、アライメント計測部で検出
される光の信号のＳ／Ｎ比が更に向上し、アライメント
精度を更に向上させることができる。
【００１５】また、前記ビーム走査部は、断面円形の光
ビームを出射する光源と、前記光源からのビームを前記
ウエハに向けて反射するハーフミラーと、前記ビームの
光軸に介在し断面円形のビームをスリット状に整形する
シリンドリカルレンズと、前記ハーフミラーを駆動して
ビームを前記ウエハのアライメントマーク上で走査させ
る第１駆動手段と、前記シリンドリカルレンズをその中
心軸の周りに回転させて前記スリット状ビームを前記ウ
エハ上で回転させる第２駆動手段と、を有するように構
成することができる。
【００１６】本発明に係る縮小投影露光方法は、ウエハ
ステージ上に載置されたウエハの表面に形成された方向
性を有するアライメントマークを断面形状が方向性を有
するビームで走査してウエハテーブルの基準方向に対す
るウエハ基準方向のウエハずれ角度を求める工程と、前
記ビームの方向を前記ウエハずれ角度だけずらして再度
前記アライメントマークを前記ビームで走査してファイ
ンアライメントを求める工程と、を有することを特徴と
する。
【００１７】この発明においては、ウエハの表面に形成
された方向性を有するアライメントマークを断面形状が
方向性を有するビームにより走査してラフアライメント
を求める。このラフアライメント結果に基づいてウエハ
ステージの基準方向に対するウエハ基準方向のウエハの
ずれ角度を求める。次に、ビームの方向をウエハずれ角
度だけずらして再度アライメントマークを前記ビームで
走査することによりファインアライメントを求める。こ
のため、ファインアライメントにおいてはアライメント
マークの方向性とビームの方向性とが一致し、アライメ
ント精度を著しく向上させることができる。従って、露
光パターンの重ね合わせ精度を高めることができる。
【００１８】本発明に係る他の縮小投影露光方法は、ウ
エハステージ上に載置されたウエハの表面に形成された
方向性を有するアライメントマークを撮像し得られた画
像からアライメントマークの形状を把握してウエハテー
ブルの基準方向に対するウエハ基準方向のウエハずれ角
度を求める工程と、前記アライメントマークの方向を前
記ウエハずれ角度だけずらして再度前記アライメントマ
ークの形状を把握しファインアライメントを求める工程
と、を有することを特徴とする。
【００１９】この発明においては、ウエハの表面に形成
された方向性を有するアライメントマークを撮像し得ら
れた画像からアライメントマークの形状を把握してウエ
ハステージの基準方向に対するウエハ基準方向のウエハ
のずれ角度を求める。そして、アライメントマークの方
向をウエハずれ角度だけずらして再度アライメントマー
クの形状を把握する。このため、ウエハのずれ角度によ
らず、アライメントファインアライメントを高精度に行
なうことができる。このため、露光パターンの重ね合わ
せ精度を高めることができる。
【００２０】なお、前記ビームはスリット状をなし、前
記アライメントマークは複数本のラインとその間のスペ
ースとからなるものとすることができる。
【００２１】この場合、前記ファインアライメントを求
める際に、前記ビームの方向を前記ウエハずれ角度だけ
ずらして前記ビームの長手方向と前記アライメントマー
クのライン方向とを平行にすることができる。
【００２２】更に、ウエハローディング時のウエハずれ
角度が所定角度以上の場合に、前記ビームの方向を前記
ウエハずれ角度だけ変更した後ファインアライメントを
求め、前記ウエハずれ角度が所定角度未満の場合に、前
記ビームの方向を変更せずに縮小投影露光することもで
きる。これにより、ウエハのずれ角度が小さく所定の重
ね合わせ精度を得ることができる場合には、ファインア
ライメントを省略することができる。これにより、アラ
イメント時間を短縮することができるので、スループッ
トを向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る縮小
投影露光装置及び縮小投影露光方法について添付の図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
例に係る縮小投影露光装置を示す模式図である。
【００２４】本実施例の縮小投影露光装置においては、
例えば波長が２４８ｎｍ程度のＫｒＦエキシマレーザー
を露光光源１としている。この光源１から出射される露
光光１２に対して傾斜した第１のミラー２が配置されて
いる。このミラー２に対向して第２のミラー５が、第１
のミラー２と傾斜方向が逆向きで傾斜角度が同一に配置
されている。ミラー２とミラー５との間には、照明光学
系３が配置され、照明光学系３の光線の出射側に照明絞
り４が配置されている。ミラー５に反射された反射光が
入射されるように、露光する回路等のパターンが形成さ
れたレチクル６が配置されている。レチクル６はステー
ジ（図示せず）に載置されており、このステージにはレ
チクル６を水平面内でその向きを変えることができる回
転駆動手段（図示せず）が設けられている。更に、レチ
クル６を通過した光を絞る縮小投影レンズ７が配置され
ている。そして、縮小投影レンズ７からの光線の出射側
にはウエハステージ８が配置されている。このウエハス
テージ８の上には縮小投影レンズ７の焦点位置に位置す
るようにウエハ１１が載置されている。また、ウエハス
テージ８にはウエハステージ８の位置を移動させるウエ
ハステージ駆動部９が設けられている。
【００２５】このような構成の縮小投影露光装置におい
ては、光源１から出射された露光光１２は反射ミラー２
で反射され、照明光学系３及び照明絞り４を通過し、反
射ミラー５により反射され、反射光がレチクル６に照射
される。そして、レチクル６上のパターンは縮小投影レ
ンズ７によりウエハ１１に縮小されて投影露光される。
【００２６】図２は回折光によりアライメントマークを
計測する回折光検出式アライメント装置を示す模式図で
ある。ウエハ１１上に次のパターンを露光する際、前工
程にて形成されたパターンに重ね合わせる必要がある。
このため、ウエハ１１の表面にアライメントマーク２７
が形成されている。投影露光装置には前工程のパターン
の位置計測を実施するためのアライメント計測装置１０
が設けられており、ビーム走査部、アライメント計測部
及び制御部を有する。アライメントマーク２７が計測部
１０により計測される。このアライメントマーク２７
は、ウエハ１１の表面に、例えば矩形状の凸部及び凹部
が縦及び横方向に複数交互に形成されてなるものであ
り、方向性を有する。即ち、このアライメントマーク２
７のパターンは、複数個の格子状に配列された長方形ラ
インとその間のスペースとからなるものである。
【００２７】ビーム走査部においては、波長が、例えば
６３３ｎｍ程度の単色光レーザが光源２０として設けら
れている。光源２０から出射されるビームの断面形状は
円形である。光源２０からの出射光３０の光軸に介在し
てシリンドリカルレンズ２１（円筒形レンズ）が設けら
れている。出射光３０がこのシリンドリカルレンズ２１
を通過すると、出射光３０のビームの形状が出射方向の
垂直断面において水平方向に広がりスリット状に整形さ
れる。シリンドリカルレンズ２１の出射光３０側にハー
フミラー２３が出射光３０に対して傾斜して設けられて
おり、出射光３０をウエハ１１に向けて反射する。
【００２８】また、シリンドリカルレンズ２１にはシリ
ンドリカルレンズ２１をその中心軸の周りに回転させて
アライメントビーム３１の向きをビームの形状をスリッ
ト状に保ったまま任意の角度に調整させるシリンドリカ
ルレンズ回転駆動機構部２２が設けられている。これに
より、アライメントマーク２７のラインの長手方向とア
ライメントビーム３１の長手方向とを平行にすることが
できる。
【００２９】ハーフミラー２３の反射光３０ａ側にレン
ズ２４がその焦点位置にウエハ１１上のアライメントマ
ーク２７が位置するように配置されている。
【００３０】また、アライメント計測部においては、ハ
ーフミラー２３の透過光３０ｂ側にレンズ２４が配置さ
れている。そして、レンズ２４の透過光３０ｂ側にフィ
ルタ２５が配置されており、アライメント信号検出器２
６が配置されている。フィルタ２５は透過光３０ｂを遮
るパターンになっており、アライメントマーク２７のエ
ッジ部からの回折光３２だけを通過させるようになって
いる。更に、制御部（図示せず）は、アライメント計測
部において計測されたウエハ８のずれ角度だけ回転駆動
機構部２２を制御してシリンドリカルレンズ２１を回転
させるものである。
【００３１】上述のような構成のアライメント計測装置
１０においては、光源２０から出射された出射光３０が
シリンドリカルレンズ２１によりスリット状に成形さ
れ、ハーフミラー２３に入射される。反射光はレンズ２
４で絞られアライメントマーク２７で焦点を結びアライ
メントビーム３１になる。アライメントビーム３１の形
状はスリット状である。この場合に、ハーフミラー２３
は固定されているので、アライメントビーム３１の照射
方向も固定される。この状態でウエハステージ駆動部９
によりウエハ１１を移動させてアライメントビーム３１
をアライメントマーク２７上で走査させる。このとき、
アライメントマーク２７の回折光３２がレンズ２４及び
ハーフミラー２３を通過し、レンズ２４により絞られス
リット２５を通過し、アライメント信号検出器２６で回
折光３２の強度が測定される。このようにして、アライ
メント信号を得ることができる。
【００３２】なお、本実施例のアライメント計測装置１
０においては、アライメントビームの照射方向を固定
し、ウエハを移動させているが、これに限らず、ハーフ
ミラー２３を回転駆動してアライメントビーム３１をウ
エハ１１のアライメントマーク２７上で走査させても良
い。このような構成にすることにより、ウエハステージ
８を固定し、ハーフミラーの駆動装置によりハーフミラ
ー２３を回転させてアライメントビーム３１をアライメ
ントマーク２７上で走査させることができる。
【００３３】次に、本実施例の露光方法について説明す
る。図３（ａ）はウエハステージに載置されたウエハを
示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図、（ｃ）は
横軸にアライメントビーム走査位置をとり、縦軸にアラ
イメント信号強度をとって、アライメントマークの測定
結果を示すグラフ図である。上述の如く構成された縮小
投影露光装置においては、前工程で回路等のパターン１
２が形成されたウエハ１１をウエハステージ８上におい
て、別の新たなパターンをウエハ１１に重ね合わせて露
光するため、ラフアライメント及びファインアライメン
トを経て露光される。ラフアライメントとは、ウエハ１
１上の２乃至３程度のショットのアライメントマーク２
７に対して位置の計測を行なうものであり、ウエハステ
ージ８の基準軸からのウエハ１１の位置のずれを測定す
るものである。ファインアライメントとは、ウエハ１１
上の１０ショット程度の複数ショットにおけるアライメ
ントマーク２７のサンプリング計測により、ショット配
列等の線形成分を計測するものである。この線形成分の
計測結果に基づいてステップアンドリピートによりウエ
ハ１１の上に露光が実施される。ここで、線形成分と
は、ウエハステージ８の基準軸に対してアライメントマ
ーク２７の直交する２軸方向のオフセット（ずれ）、ア
ライメントマーク２７のずれ角度、アライメント２７の
直交度及びアライメントマーク２７の直交する２軸方向
のスケーリング（縮小又は拡大）のことである。
【００３４】先ず、前工程で回路等のパターン１２が形
成されたウエハ１１はウエハステージ８に載置される。
この状態で、アライメントビーム３１をアライメントマ
ーク２７上で走査させて、ラフアライメントによりアラ
イメントマーク２７の位置の測定を行ない、ウエハステ
ージ８の基準方向に対するウエハ１１の基準方向のウエ
ハずれ角度を測定する。次に、ファインアライメントに
おいては、ラフアライメントにより測定されたウエハ１
１のずれ角度だけ回転駆動機構部２２により、シリンド
リカルレンズ２１の向きを変え、アライメントビーム３
１の向きを傾けアライメントビーム３１の走査方向とア
ライメントマーク２７の長方形ラインの短辺方向の配列
方向とを一致させる。この状態でアライメントビーム３
１を走査させる。これにより、図３（ｃ）に示すよう
に、Ｓ／Ｎ比が高いアライメント信号を得ることができ
る。即ち、ノイズ成分比が少ないアライメント信号を得
ることができる。このようにして測定されたアライメン
トマーク２７に合せるようにしてレチクル６を回転駆動
手段によりその向きを変え、露光ショットの回転補正を
行ない新たなパターンをウエハ１１上に露光する。
【００３５】本実施例においては、ラフアライメントに
よりウエハ１１のずれ角度を測定し、このラフアライメ
ントにより求められたウエハ１１のずれ角度と同じ角度
だけ、回転駆動機構部２２によりシリンドリカルレンズ
２１の向きを変え、アライメントビーム３１の走査方向
の向きを変える。即ち、ラフアライメントとはアライメ
ントマーク２７の計測条件を変更する。このようにし
て、ファインアライメントを行なうことができる。この
ため、ウエハ１１のずれ角度によらず、アライメントマ
ーク２７のライン長方形ラインの短辺方向の配列方向と
アライメントビーム３１の長手方向とを平行にすること
ができる。これにより、回折光の強度を高くすることが
できるので、Ｓ／Ｎ比が高いアライメント信号を得るこ
とができる。従って、ショット配列等の線形成分を高精
度で測定することができ、前工程で形成されたパターン
１２のずれ等を高精度で測定することができる。このた
め、次工程のパターンを露光する際に、重ね合わせ精度
を高く露光することができる。
【００３６】なお、本実施例においては、ウエハ１１の
ずれ角度を１５０μｒａｄ以下に抑えることができる。
このアライメントマーク２７の配列方向（長方形ライン
の短辺方向）とアライメントビーム３１の走査方向との
なす角度（ずれ角度）と重ね合わせ精度には相関関係が
ある。図４は横軸にアライメントマークの配列方向とア
ライメントビームの走査方向とのなす角度をとり、縦軸
に重ね合わせ精度をとってアライメントマークの配列方
向とアライメントビームの走査方向とのなす角度と、重
ね合わせ精度との相関関係を示すグラフ図である。な
お、図４における重ね合わせ精度はばらつき（３σ）で
表したものである。ウエハ１１のずれ角度が５００μｒ
ａｄでは重ね合わせ精度が６０ｎｍである。しかし、ウ
エハ１１のずれ角度が１５０μｒａｄでは重ね合わせ精
度が２５ｎｍである。このように、ウエハ１１のずれ角
度を５００μｒａｄから１５０μｒａｄにすることによ
り、重ね合わせ精度は６０ｎｍから２５ｎｍに向上す
る。なお、本実施例においては、アライメントマークの
パターンは、特に限定されるものではなく、方向性を有
すパターンであればよく、例えばラインアンドスペース
のパターンとすることができる。
【００３７】また、本実施例においては、ウエハ１１が
ウエハステージ８に載置された場合、露光ショットのず
れ角度の補正はウエハステージ８を回転させてずれ角度
を補正するものではなく、レチクル６のステージを回転
駆動手段により回転させて行なう。つまり、ウエハステ
ージ８上のウエハ１１は回転方向の補正が行なわれずに
ラフアライメント、ファインアライメント及び露光処理
まで行われる。
【００３８】更に、本実施例においては、上述のずれ角
度の大きさを判断する判断部を設けることができ、アラ
イメント検出部２６からのアライメント信号に基づいて
測定されたずれ角度の値が入力されるようにする。そし
て、アライメントマーク２７とアライメントビーム３１
とのなす角度（ずれ角度）の閾値（許容量）を、例えば
１５０μｒａｄ程度とし、ラフアライメントのウエハ１
１のずれ角度の計測時に、判断部により、ウエハ１１の
ずれ角度が１５０μｒａｄ以下の場合には、アライメン
トビーム３１の走査方向の回転補正を実施しないことに
すれば、即ち、ファインアライメントを省略すれば、回
転補正時間が不要となり、アライメント時間を短縮する
ことができる。このため、スループットが向上するの
で、半導体装置の製造時間を短縮することができる。
【００３９】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図５は画像処理によりアライメントマークを計測
する画像処理式アライメント装置を示す模式図である。
なお、図１乃至図３に示す第１の実施例と同一構成物に
は同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００４０】本実施例においては、第１の実施例と比較
して、光源２８にウエハ１１上に塗布されたレジスト膜
に感光しない波長範囲である広帯域波長のハロゲンラン
プ等を使用している。また、光源２８のビームの形状を
変えるシリンドリカルレンズ２１及びその向きを変える
回転駆動機構部２２が設けられていない。更に、ウエハ
１１上に形成されたアライメントマーク２７ａのパター
ンがラインアンドスペースのパターンに形成され、ウエ
ハ１１の表面に凸部と凹部とが交互に形成されている。
また、フィルタ２５ａはハーフミラー２３の透過光３０
ｂを遮るパターンではない。更にまた、アライメントマ
ーク２７ａの画像を取り込む、例えばＣＣＤ等のアライ
メント画像センサ２９が設けられ、この画像センサ２９
により得られた画像について画像処理し、アライメント
マーク２７ａの位置を測定する画像処理部（図示せず）
が設けられている点が異なり、それ以外の構成は第１の
実施例と同様である。
【００４１】次に、本実施例の露光方法について説明す
る。図６（ａ）はウエハステージに載置されたウエハを
示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図、（ｃ）は
横軸にアライメントビーム走査位置をとり、縦軸にアラ
イメント信号強度をとって、アライメントマークの測定
結果を示すグラフ図である。
【００４２】本露光方法においては、第１の実施例と同
様に、このウエハ１１には前工程にて形成されたパター
ン１２及びアライメントマーク２７ａが複数形成されて
おり、ウエハ１１はウエハステージ８上に載置されてい
る。
【００４３】先ず、光源２８からハーフミラー２３に出
射光３０を照射しハーフミラー２３で反射され、その反
射光３０ａがアライメントマーク２７ａに照射される。
そして、アライメントマーク２７ａで反射された反射光
３２ａをアライメント画像センサ２９で取り込んでアラ
イメントマーク２７ａの画像を得る。そして、画像処理
部により、アライメントマーク２７ａ画像の枠の長手方
向（ウエハステージ８の基準軸方向）に沿ってアライメ
ント信号を検出し、この信号によりウエハ１１の位置を
検出しウエハ１１のウエハステージ８の基準軸からのず
れ角度を求める。
【００４４】次に、図６（ｂ）に示すように、ファイン
アライメントにおいては、ラフアライメントの計測条件
を変更し、ラフアライメントから求められたずれ角度だ
け、アライメントマーク２７ａの画像４０を画像処理部
に組み込まれたソフトウェア上で回転補正し、画像処理
方向４１とアライメントマーク２７ａの配列方向とを一
致させ、アライメントマーク２７ａの画像４０から５程
度の複数の位置の信号を検出して平均化し、この平均化
した信号に基づいてアライメントマーク２７ａの形状の
検出を行なう。このとき、図６（ｃ）に示すように、Ｓ
／Ｎ比が高いアライメント信号を得ることができる。次
に、このアライメント信号に基づいて次のパターンをウ
エハ１１上に露光する。
【００４５】本実施例においては、ラフアライメントに
よりアライメントマーク２７ａの画像を取り込みウエハ
１１のずれ角度は画像処理部により求められる。次に、
このずれ角度に基づいてファインアライメントによりア
ライメントマーク２７ａの画像を画像処理部に組み込ま
れたソフトウェア上で回転させて補正することにより、
Ｓ／Ｎ比が高いアライメント信号を得ることができる。
即ち、アライメントを高精度で行なうことができるの
で、露光パターンの重ね合わせ精度を向上させることが
できる。
【００４６】また、本実施例においても、第１の実施例
と同様に、測定されたウエハ１１のずれ角度の大きさを
判断する判断部を設けることができる。この場合、判断
部にウエハ１１のずれ角度の閾値を設定しおき、ウエハ
１１のずれ角度が閾値以下のときには、ファインアライ
メントの工程を省略して露光処理するようにし、ウエハ
１１のずれ角度が閾値を超えるときには、ファインアラ
イメントによりアライメントマーク２７ａを測定し、そ
して露光処理するようにしておけば、ファインアライメ
ントが不必要な場合にはアライメントを省略することが
できる。このため、アライメント時間を短縮することが
できる。これにより、スループットを向上させることが
できる。
【００４７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ビ
ーム走査部により、方向性を有するアライメントマーク
を断面形状が方向性を有するビームで走査し、アライメ
ント計測部でこのときのビームによるアライメントマー
クからの光を検出する。その結果に基づいてウエハの基
準方向とウエハステージの基準方向とがなすウエハのず
れ角度を測定する。次に、このウエハずれ角度だけ前記
ビームの方向をずらして再度ビーム走査部によりアライ
メントマークをビームで走査することによりファインア
ライメントを求める。このため、Ｓ／Ｎが高いアライメ
ント信号を得ることができるので、アライメントを高精
度に行なうことができる。従って、次のパターンを露光
する際に、露光ショット配列の線形成分を高精度で測定
することができ、露光パターンの重ね合せ精度を向上さ
せることができる。
【００４８】また、本発明によれば、撮像部により、方
向性を有するアライメントマークを撮像し画像を得る。
このアライメントマークの画像から、画像処理部はアラ
イメントマークの形状を把握し、ウエハの基準方向とウ
エハステージの基準方向とがなすウエハのずれ角度を求
めこのウエハずれ角度だけアライメントマークの方向を
ずらして再度アライメントマークの形状を把握しファイ
ンアライメントを求める。このため、ウエハのずれ角度
によらず、Ｓ／Ｎが高いアライメント信号を得ることが
できるので、アライメント精度を向上させることができ
る。従って、露光パターンの重ね合せ精度を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る縮小投影露光装置を示す
模式図である。
【図２】回折光によりアライメントマークを計測する回
折光検出式アライメント装置を示す模式図である。
【図３】（ａ）はウエハステージに載置されたウエハを
示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図、（ｃ）は
横軸にアライメントビーム走査位置をとり、縦軸にアラ
イメント信号強度をとって、アライメントマークの測定
結果を示すグラフ図である。
【図４】横軸にアライメントマークの配列方向とアライ
メントビームの走査方向とのなす角度をとり、縦軸に重
ね合わせ精度をとってアライメントマークの配列方向と
アライメントビームの走査方向とのなす角度と、重ね合
わせ精度との相関関係を示すグラフ図である。
【図５】画像処理によりアライメントマークを計測する
画像処理式アライメント装置を示す模式図である。
【図６】（ａ）はウエハステージに載置されたウエハを
示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図、（ｃ）は
横軸にアライメントビーム走査位置をとり、縦軸にアラ
イメント信号強度をとって、アライメントマークの測定
結果を示すグラフ図である。
【図７】（ａ）は回折光検出方法を示す模式図、（ｂ）
はＣ部の拡大図、（ｃ）は横軸にアライメントビーム走
査位置をとり、縦軸にアライメント信号強度をとって、
アライメントマークの測定結果を示す模式図である。
【図８】（ａ）は画像処理検出方法を示す模式図、
（ｂ）はＤ部の拡大図、（ｃ）は横軸にアライメントビ
ーム走査位置をとり、縦軸にアライメント信号強度をと
って、アライメントマークの測定結果を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
１；露光光源 ２、５；ミラー ３；照明光学系 ４；照明絞り ６；レチクル ７；縮小投影レンズ ８、１００；ウエハステージ ９；ウエハステージ駆動部 １０；アライメント計測装置 １１、１０１；ウエハ １２；半導体形成領域 ２０、２８；アライメント光源 ２１；シリンドリカルレンズ ２２；シリンドリカルレンズ回転駆動機構部 ２３；ハーフミラー ２４；レンズ ２５、２５ａ；フィルタ ２６；アライメント信号検出器 ２７、２７ａ、１０４、１０５；アライメントマーク ２９；アライメント画像センサ ３０；出射光 ３１、１０３；アライメントビーム ３２；回折光 ３３；反射光 ４０、１０６；アライメント画像 １０７；画像処理方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｐ ５２５Ｘ Ｆターム(参考） 2F065 AA37 CC19 DD04 EE00 FF04 FF48 GG02 GG04 GG22 HH05 JJ03 JJ09 JJ26 LL00 LL04 LL08 LL21 LL28 LL42 LL65 MM03 MM26 PP12 5F046 BA04 CC01 CC06 DB05 DB10 FA10 FA18 FB16 FC03 FC04 FC05 FC08

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウエハが載置されるウエハステージと、
    このウエハステージ上のウエハに設けられた方向性を有
    するアライメントマークを断面形状が方向性を有するビ
    ームで走査するビーム走査部と、前記アライメントマー
    クからの光の検出結果に基づいて前記ウエハの基準方向
    とウエハステージの基準方向とがなすウエハずれ角度を
    測定するアライメント計測部と、前記ウエハを前記ウエ
    ハテーブル上にローディングした後前記ビーム走査部を
    駆動して前記アライメント計測部により前記ウエハのロ
    ーディング時のウエハずれ角度を求め次いで前記ウエハ
    ステージの基準方向に対する前記方向性を有するビーム
    の方向を前記ウエハずれ角度だけずらして再度前記ビー
    ム走査部により前記アライメントマークを前記ビームで
    走査してファインアライメントを求める制御部とを有す
    ることを特徴とする縮小投影露光装置。
  2. 【請求項２】 ウエハが載置されるウエハステージと、
    このウエハステージ上のウエハに設けられた方向性を有
    するアライメントマークを撮像する撮像部と、前記撮像
    部により得られた画像から前記アライメントマークの形
    状を把握し前記ウエハの基準方向とウエハステージの基
    準方向とがなすウエハずれ角度を求め前記アライメント
    マークの方向を前記ウエハずれ角度だけずらせて再度前
    記アライメントマークの形状を把握しファインアライメ
    ントを求める画像処理部とを有することを特徴とする縮
    小投影露光装置。
  3. 【請求項３】 前記ビームはスリット状をなし、前記ア
    ライメントマークは複数個の格子状に配列された長方形
    ラインとその間のスペースとからなるものであることを
    特徴とする請求項１に記載の縮小投影露光装置。
  4. 【請求項４】 前記制御部は前記ファインアライメント
    計測時に前記ビームの方向を前記ウエハずれ角度だけず
    らして前記ビームの長手方向と前記アライメントマーク
    の配列方向とを平行にすることを特徴とする請求項３に
    記載の縮小投影露光装置。
  5. 【請求項５】 前記ビーム走査部は、断面円形の光ビー
    ムを出射する光源と、前記光源からのビームを前記ウエ
    ハに向けて反射するハーフミラーと、前記ビームの光軸
    に介在し断面円形のビームをスリット状に整形するシリ
    ンドリカルレンズと、前記ハーフミラーを駆動してビー
    ムを前記ウエハのアライメントマーク上で走査させる第
    １駆動手段と、前記シリンドリカルレンズをその中心軸
    の周りに回転させて前記スリット状ビームを前記ウエハ
    上で回転させる第２駆動手段と、を有することを特徴と
    する請求項３に記載の縮小投影露光装置。
  6. 【請求項６】 ウエハステージ上に載置されたウエハの
    表面に形成された方向性を有するアライメントマークを
    断面形状が方向性を有するビームで走査してウエハテー
    ブルの基準方向に対するウエハ基準方向のウエハずれ角
    度を求める工程と、前記ビームの方向を前記ウエハずれ
    角度だけずらして再度前記アライメントマークを前記ビ
    ームで走査してファインアライメントを求める工程と、
    を有することを特徴とする縮小投影露光方法。
  7. 【請求項７】 ウエハステージ上に載置されたウエハの
    表面に形成された方向性を有するアライメントマークを
    撮像し得られた画像からアライメントマークの形状を把
    握してウエハテーブルの基準方向に対するウエハ基準方
    向のウエハずれ角度を求める工程と、前記アライメント
    マークの方向を前記ウエハずれ角度だけずらして再度前
    記アライメントマークの形状を把握しファインアライメ
    ントを求める工程と、を有することを特徴とする縮小投
    影露光方法。
  8. 【請求項８】 前記ビームはスリット状をなし、前記ア
    ライメントマークは複数本のラインとその間のスペース
    とからなるものであることを特徴とする請求項６に記載
    の縮小投影露光方法。
  9. 【請求項９】 前記ファインアライメントを求める際
    に、前記ビームの方向を前記ウエハずれ角度だけずらし
    て前記ビームの長手方向と前記アライメントマークのラ
    イン方向とを平行にすることを特徴とする請求項８に記
    載の縮小投影露光方法。
  10. 【請求項１０】 ウエハローディング時のウエハずれ角
    度が所定角度以上の場合に、前記ビームの方向を前記ウ
    エハずれ角度だけ変更した後ファインアライメントを求
    め、前記ウエハずれ角度が所定角度未満の場合に、前記
    ビームの方向を変更せずに縮小投影露光することを特徴
    とする請求項８又は９に記載の縮小投影露光方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179929A (ja) * 2004-12-23 2006-07-06 Asml Netherlands Bv ２次元位置合わせ測定構成及び２次元位置合わせ測定方法を有したリソグラフィ装置
CN109656102A (zh) * 2018-12-17 2019-04-19 德淮半导体有限公司 光刻效率调节方法、装置、服务器及计算机可读存储介质
CN111077743A (zh) * 2019-11-28 2020-04-28 中国科学院微电子研究所 对准信号数字化同步解调方法及装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179929A (ja) * 2004-12-23 2006-07-06 Asml Netherlands Bv ２次元位置合わせ測定構成及び２次元位置合わせ測定方法を有したリソグラフィ装置
JP2009105433A (ja) * 2004-12-23 2009-05-14 Asml Netherlands Bv ２次元位置合わせ測定構成及び２次元位置合わせ測定方法を有したリソグラフィ装置
EP1674937A3 (en) * 2004-12-23 2009-09-30 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus with two-dimensional alignment measurement arrangement and two-dimensional alignment measurement method
JP4584139B2 (ja) * 2004-12-23 2010-11-17 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置及びリソグラフィ装置中の位置合わせ測定方法
CN109656102A (zh) * 2018-12-17 2019-04-19 德淮半导体有限公司 光刻效率调节方法、装置、服务器及计算机可读存储介质
CN109656102B (zh) * 2018-12-17 2021-06-25 德淮半导体有限公司 光刻效率调节方法、装置、服务器及计算机可读存储介质
CN111077743A (zh) * 2019-11-28 2020-04-28 中国科学院微电子研究所 对准信号数字化同步解调方法及装置
CN111077743B (zh) * 2019-11-28 2021-10-01 中国科学院微电子研究所 对准信号数字化同步解调方法及装置

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