JP2720873B2 - 位置合わせ装置及び方法 - Google Patents
位置合わせ装置及び方法Info
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- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩの製造工程にお
いて用いられるマイクロパターン転写装置における位置
合わせ方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、半導体集積回路の量産を行う工程
において、微細化したパターンの転写を行う装置として
は、超高圧水銀ランプのｇ線スペクトルを光源として投
影を行う縮小投影型露光装置（ステッパー）が最もよく
用いられてきた。しかし、最近では、さらに微細なパタ
ーンの転写を高いスループットで行い得る装置として、
ＸｅＣｌ，ＫｒＦ，ＡｒＦ等を用いたエキシマレーザを
光源とする投影露光装置が注目されている。 【０００３】上記のようなエキシマレーザを光源とする
場合において使用する投影レンズ系としては、エキシマ
レーザを自然発振させた広いスペクトル幅の光を用いる
色消しレンズと、エキシマレーザのスペクトル幅を狭く
して発振させた光を用いる単色光レンズの２種類が考え
られている。このうち、単色光レンズは製作が比較的容
易な点から、かかる単色光レンズを用いた投影露光装置
が早期に実現されるものと考えられる。 【０００４】 【発明が解決しようとする問題点】上記のような単色光
レンズを用いて位置合わせを行う場合、露光光であるエ
キシマレーザ光以外のスペクトルの光により投影光学系
を介した位置合わせ、いわゆるスルーザレンズ（ＴＴ
Ｌ）アライメントを行うことは困難である。すなわち、
投影光学系を構成する単色光レンズは色収差が補正され
ていないので、広いスペクトル幅の光において結像を良
好に行うことができない。 【０００５】一方、エキシマレーザ光によりアライメン
トを行う場合においては、エキシマレーザ光、例えば波
長２４８．５ｎｍのＵＶ光は通常のｇ線用のレジストに
ほとんど吸収されてしまうので、レジストの下地すなわ
ちウェハのアライメントマークを見ることができない。
以上のように、エキシマレーザを光源とする単色光レン
ズを用いた投影露光装置においてアライメントを行う場
合には、露光光のエキシマレーザ光及びそれ以外の非感
光光のいずれの光を用いても、良好な条件によるＴＴＬ
アライメントを行うことが困難であるという問題点があ
った。 【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたもので、ＴＴＬアライメントによらずして良好
な重ね合わせ精度を得ることのできる位置合わせ装置及
び方法を提供することを目的とする。 【０００７】 【問題点を解決するための手段】本願第１発明による位
置合わせ装置では、第１の平板（Ｒ）を露光波長の光で
照明し、第１の平板（Ｒ）に形成されたパターンを投影
光学系（Ｌ）を介して、２次元移動するステージ（Ｓ）
上に載置された第２の平板（Ｗ）に露光するのに先立
ち、第１の平板（Ｒ）のパターンの投影像と第２の平板
（Ｗ）とを位置合わせする装置において、第２の平板を
第１の平板のパターンの投影像と位置合わせするため
に、露光波長とは異なる波長の光を用いて第２の平板上
のマークを検出するマーク検出手段（ＷＸ，ＷＹ，Ｗ
θ）と；ステージの一部に設けられ、露光波長の光の下
で投影光学系を介して投影される第１の平板上の特定の
パターン（ＰＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭθ）の像を記録する記
録媒体（ＬＰ）と；記録媒体に記録された特定パターン
の像がマーク検出手段で検出されるようなステージの位
置を計測する位置計測手段（１，２）と；記録媒体上に
記録された特定パターンの像を消し去る消去手段（１
７）と；を備えたものとしている。 【０００８】また、本願第２発明の位置合わせ方法で
は、２次元移動可能なステージ（Ｓ）上に載置された第
２の平板（Ｗ）に第１の平板（Ｒ）のパターンを露光波
長の光の下で投影光学系（Ｌ）を介して露光するのに先
立ち、露光波長とは異なる波長の光を用いた位置検出手
段（ＷＸ，ＷＹ，Ｗθ）を使って第２の平板（Ｗ）上の
マークの位置を検出することにより、第１の平板（Ｒ）
のパターンの像と第２の平板（Ｗ）とを相対的に位置合
わせする方法において、投影光学系を介して投影される
第１の平板上の特定パターン（ＰＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭ
θ）の像を消去可能に記録する記録媒体（ＬＰ）をステ
ージの一部に設け；露光波長の光の下で投影光学系を介
して第１の平板上の予め定められた位置に形成された複
数の特定パターンの像を記録媒体（ＬＰ）上に投影して
記録し；記録媒体上に記録された特定パターンの像の各
位置を位置検出手段（ＷＸ，ＷＹ，Ｗθ）を用いて計測
し；該計測された位置情報に基づいて、第１の平板上の
パターンの投影像の位置誤差および回転誤差の少なくと
も一方を計測することを特徴としている。 【０００９】 【作用】本願第１発明及び第２発明は、例えばウェハ等
の第２の平板を載置するためのステージの一部に設けら
れ、露光光による光学像情報を記録する記録媒体に、投
影光学系を介した露光光により例えばレチクル等の第１
の平板のパターンの像を投影し、この投影によって記録
媒体上に記録されたパターン像の位置を計測するもので
あり、具体的には計測された位置情報に基づいてベース
ライン計測や投影像の位置誤差，回転誤差の計測を行っ
ている。 【００１０】さらに本願第１発明によれば、記録媒体に
記録されたパターン像を消し去る手段を設けているた
め、例えば記録媒体上の不必要なパターン像を早く消し
去って次の計測動作に移ることができ、位置合わせに要
する時間を短縮することができる。また本願発明におい
ては、例えば、エキシマレーザを露光光源とする単色レ
ンズによる投影光学系であっても、ＴＴＬアライメント
方式によらず良好な重ね合わせ精度のアライメントを行
うことができる。また、記録媒体上のパターン像の位置
計測をオフアキシスアライメント系によって行う場合に
は，投影光学系の色収差の影響を受けることがない。 【００１１】 【実施例】 （第一実施例）図１は本発明の第一の実施例を適用する
露光装置の主要部を示す斜視図である。以下、図を参照
しながら本発明の方法について説明する。まず、本発明
の方法を適用する露光装置の構成について説明する。 【００１２】図において、直交座標系ＸＹをなすウェハ
ステージＳの位置を計測するためのレーザ干渉計１，２
がそれぞれＸ，Ｙ軸上に設けられている。また、該ウェ
ハステージＳのＸＹ方向移動部の上方には、不図示のＺ
（垂直）方向移動ステージ及び回転ステージが設けられ
ている。さらに、その上にはウェハＷを真空吸着するウ
ェハホルダが設けられている。 【００１３】次に、Ｌは投影レンズであり、レチクルＲ
上に描かれた回路パターンをウェハＷ上に縮小投影する
ためのものである。レチクルＲを露光装置に搬入して所
定の位置に設定する際には、レチクルアライメント顕微
鏡ＲＸ，ＲＹ，Ｒθにより、レチクルＲに設けられたレ
チクルアライメントマークＲＸＭ，ＲＹＭ，ＲθＭの中
心を検出し、不図示のレチクル移動ステージによりレチ
クルＲのｘ，ｙ方向及び回転方向の位置決めがなされ
る。 【００１４】なお、レチクルアライメントマークＲＸ
Ｍ，ＲＹＭ，ＲθＭは、レチクルＲの中心に対して放射
状のマークであり、検出方向は放射方向と直角な接線方
向となっている。該レチクルアライメントマークＲＸ
Ｍ，ＲＹＭ，ＲθＭは、レチクルＲ内の投影レンズＬの
投影露光範囲の内側に位置してもよいが、該投影露光範
囲の外側に位置する方が回路領域を自由にとれるので都
合がよい。 【００１５】一方、前記レチクルアライメント顕微鏡Ｒ
Ｘ，ＲＹ，Ｒθの光源としては、ハロゲンランプ、水銀
ランプ、またはＣＷレーザ等の連続光が用いられる。こ
の場合、光源波長は露光光とは異なっている。次に、Ｐ
ＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭθは、マスク上の投影用マスクパタ
ーンであり、ベースラインシフトまたはレチクル回転の
計測に用いるためのものである。 【００１６】次に、ＷＸ，ＷＹ，Ｗθはウェハアライメ
ント用のオフアキシス系のウェハアライメント検出セン
サーであってそれぞれＸ検出センサー、Ｙ検出センサ
ー、θ検出センサーである。Ｘ検出センサーＷＸは、干
渉計Ｘ軸のレーザ光線の延長上の点においてＸ方向のマ
ークを検出し、Ｙ検出センサーＷＹは、干渉計Ｙ軸のレ
ーザ光線の延長上の点においてＹ方向のマークを検出す
るので、アツベ誤差をなくしたマーク位置検出ができる
ようになっている。この検出する為のセンサーとして
は、光電顕微鏡やＴＶモニタ等公知のものを使用するこ
とが可能である。この検出センサーは、露光光よりも長
波長のスペクトル光を自己照明光としてウェハに射出す
る構成を有している。 【００１７】上記のようなアライメント装置の詳細につ
いては、本出願人による特開昭５６−１０２８２３号に
開示されている。次に、上記のような構成の露光装置を
用いた場合の本発明の一実施例の方法について説明す
る。ＬＰはウェハステージＳ上に設けられた螢光板であ
り、光等の照射による励起後に螢光、リン光等の残光を
発するいわゆる螢光性の物質が上面に設けられた平板よ
りなる。該螢光板ＬＰは、露光装置の転写最小パターン
サイズに比べて十分滑らかな表面でかつ必要な露光領域
以上の面積を有している。 【００１８】図２は、図１に示した装置の結像パターン
面を示す平面図である。図において、投影用マスクパタ
ーンＰＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭθの像は、投影像領域７の中
にそれぞれＰＩＸ，ＰＩＹ，ＰＩθとして投影されてい
る。この場合において、Ｙマーク像ＰＩＹの中心をＸ軸
が通るように、Ｘマークの像ＰＩＸの中心をＹ軸が通る
ようにＸ軸，Ｙ軸をそれぞれ定めるものとする。 【００１９】次に、前記螢光板ＬＰへの露光は、まず、
ウェハステージＳを移動することによって該螢光板ＬＰ
を投影像領域７へ移動し、そこでレチクルＲ上のパター
ン像の露光を行う。次に、Ｘ検出センサーＷＸ及びＹ検
出センサーＷＹを用いて、レチクルＲ上の投影用マスク
パターンＲＭＸ，ＲＭＹ，ＲＭθの像ＰＩＸ，ＰＩＹ，
ＰＩθの位置測定を行う。 【００２０】図３は投影像領域７の拡大図である。本図
は、レチクルＲをアライメントした時に、まだ回転誤差
が残っている場合を示したものである。上記の場合にお
いて、レチクルＲの回転誤差を、ＸＹ座標系におけるＹ
パターン像ＰＩＹとθパターン像ＰＩθのＹ座標差ＲＲ
として表わす。この量は、Ｙ検出センサーＷＹとＹ軸上
の干渉計２を用いて計測される。 【００２１】次に、レチクルアライメント顕微鏡Ｒθの
検出中心を、計測量を補正するようにずらし、再度レチ
クルＲのアライメントを行う。そして、螢光板ＬＰへの
露光後、Ｙ検出センサーＷＹによるレチクル回転量ＲＲ
の測定が許容値以下になるまで以上のルーチンをくり返
す。一般にはレチクルアライメント顕微鏡の検出位置の
ドリフトはほとんどないので、１度のレチクル回転量Ｒ
Ｒの測定で上記ルーチンは終了する。 【００２２】上記の場合において、Ｙパターン像ＰＩＹ
の中心検出時のＹ座標を計測して記憶すれば、これが第
２回目におけるＹ検出センサーＷＹのＸ軸からの距離Ｌ
Ｙとなる。また、Ｘパターン像ＰＩＸの中心検出時のＸ
座標を測定して記憶すれば、これがＸ検出センサーＷＸ
のＹ軸からの距離となる。従って、ウェハＷをＹ検出セ
ンサーＷＹ、θ検出センサーＷθ、Ｘ検出センサーＷＸ
を用いてアライメントした後に、距離ＬＹ，ＬＸを用い
てウェハＷ上の任意の点を座標系ＸＹの中心８に位置決
めすることができる。 【００２３】次に、螢光板ＬＰに投影される像ＰＩＸ，
ＰＩＹの螢光像ＬＩＸ１，ＬＩＹ１の一例を図４（ａ）
に示す。この場合は、螢光像の形状を長い矩形としてい
る。検出精度を高めるには幅ＩＷ１を小さくすればよい
が、そうすることにより解像度は上がるが、検出される
螢光の光量は減少してしまう。従って、図４（ｂ）に示
すＬＩＸ２，ＬＩＹ２のように、細かな矩形パターンの
集合とすれば、解像度が向上し、かつ光量も減少しな
い。なお、θパターン像ＰＩθについてはＹパターン像
ＰＩＹと全く同様の形状とすればよい。 【００２４】なお、螢光板ＬＰ上には露光後も螢光が残
るが、励起後も長く残る螢光を利用する場合には、有機
物の禁制遷移を用いたり、深いトラップを持つＺｎＳ螢
光体等のリン光を用いると、１秒以上の発光時間を有す
る残光が得られるので、計測を行うのが容易となる。と
ころで、螢光が弱い場合でも検出できるように、Ｘ検出
センサーＷＸ，Ｙ検出センサーＷＹ，θ検出センサーＷ
θとして、感度の高い検出器、例えばフォトマルチプラ
イヤーやマイクロチャンネルプレート等を用いた高感度
撮像素子を用いるとよい。 【００２５】（第二実施例）上述した第一実施例におい
ては、螢光又はリン光を検出するものであったが、露光
像を時間をおいて検出したり、あるいは早く消し去りた
い場合には、螢光の解尽現象を用いるとよい。次に、こ
の実施例に適したウェハアライメント検出センサーの一
例を図５に示す。 【００２６】１６は光ファイバー、１４は遠隔制御によ
って矢印１５の方向に移動可能となっているシャッタ
ー、１２は視野絞り、１１，１３はそれぞれ第１，第２
コンデンサーレンズ、ＢＳはビームスプリッターであ
る。また、Ｌ２は対物レンズであり、螢光板ＬＰ２上の
像を光電顕微鏡、ＩＴＶ、フォトダイオードアレー等の
位置検出器１０上に結ぶ。 【００２７】１７は矢印１８の方向に移動可能となって
いるカラーフィルターである。該カラーフィルター１７
は、解尽を行なう時は赤色又は赤外光を透過するが、ウ
ェハアライメント時は橙又は赤色を透過するように出入
される。レチクルＲの像が螢光板ＬＰ２上に露光され、
ウェハアライメント検出センサー２０の検出領域に移動
されると、シャッター１４が開き、螢光より長波長の赤
色又は赤外光が螢光板ＬＰ２上に照射される。すると螢
光板ＬＰ２上のレチクルＲの像が光を放ち、位置検出器
１０により検出される。 【００２８】位置検出器１０の前には、ウェハアライメ
ントマーク検出時のスペクトルを効率よく透過するカラ
ーフィルターを設けるとよい。なお、螢光の解尽時の照
明スペクトルとウェハアライメント時のスペクトルとは
異なっている方が螢光のみを検出するのが容易である。
また、螢光のスペクトルとウェハアライメント時のスペ
クトルは同じ領域にある方が対物レンズ１２の色消し等
に有利であり、検出時の照明光の分離もよくなる。 【００２９】ところで、以上説明した各実施例において
は、螢光板ＬＰ又はＬＰ２はステージＳ上に固着したよ
うに示したが、これに限定されることなく、ベースライ
ンやレチクル回転誤差の計測中にステージＳに対してず
れなければよい。従って、螢光物質が紫外光の繰返され
る露光によって劣化する場合には、螢光板ＬＰやＬＰ２
を交換可能としてもよい。 【００３０】また、螢光板ＬＰ，ＬＰ２の代わりにウェ
ハＷ上に螢光物質を塗布したものや、螢光物質でウェハ
の形状をした板等を用いてもよい。さらに、本発明はオ
フアキシス位置検出系だけでなく、スルーザレンズ位置
検出に対しても、検出位置のドリフト等が生じる場合に
は適用して良好なアライメント精度が得られることはい
うまでもない。 【００３１】なお、螢光板上でレチクルの転写像を検出
することにより、ディストーションや投影倍率誤差の計
測にも利用できるので有用である。 【００３２】 【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、パ
ターンの光学像を記録可能な記録媒体をステージ上に設
けたので、簡単な構成で精度のよくベースライン計測や
投影像の位置誤差，回転誤差を計測できるという効果が
ある。また、記録媒体上のパターン像の位置計測をオフ
アキシスアライメント系によって行うことにより、投影
光学系の色収差による影響を受けることなくパターン像
の位置を正確に計測することができる。 【００３３】また、記録媒体上に記録されたパターン像
を早く消し去ることもできるので、直ちに次の計測動作
に移ることもできる。さらに、記録媒体として蛍光性平
板を用い、パターン像を計測する際にエキシマレーザ等
の紫外光を用いると蛍光の励起効率が特に高くなるほ
か、蛍光の発生時間幅がエキシマレーザ光よりも長くな
るので、位置計測時の検出が良好なＳ／Ｎで容易に行え
るようになるという効果がある。
いて用いられるマイクロパターン転写装置における位置
合わせ方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、半導体集積回路の量産を行う工程
において、微細化したパターンの転写を行う装置として
は、超高圧水銀ランプのｇ線スペクトルを光源として投
影を行う縮小投影型露光装置（ステッパー）が最もよく
用いられてきた。しかし、最近では、さらに微細なパタ
ーンの転写を高いスループットで行い得る装置として、
ＸｅＣｌ，ＫｒＦ，ＡｒＦ等を用いたエキシマレーザを
光源とする投影露光装置が注目されている。 【０００３】上記のようなエキシマレーザを光源とする
場合において使用する投影レンズ系としては、エキシマ
レーザを自然発振させた広いスペクトル幅の光を用いる
色消しレンズと、エキシマレーザのスペクトル幅を狭く
して発振させた光を用いる単色光レンズの２種類が考え
られている。このうち、単色光レンズは製作が比較的容
易な点から、かかる単色光レンズを用いた投影露光装置
が早期に実現されるものと考えられる。 【０００４】 【発明が解決しようとする問題点】上記のような単色光
レンズを用いて位置合わせを行う場合、露光光であるエ
キシマレーザ光以外のスペクトルの光により投影光学系
を介した位置合わせ、いわゆるスルーザレンズ（ＴＴ
Ｌ）アライメントを行うことは困難である。すなわち、
投影光学系を構成する単色光レンズは色収差が補正され
ていないので、広いスペクトル幅の光において結像を良
好に行うことができない。 【０００５】一方、エキシマレーザ光によりアライメン
トを行う場合においては、エキシマレーザ光、例えば波
長２４８．５ｎｍのＵＶ光は通常のｇ線用のレジストに
ほとんど吸収されてしまうので、レジストの下地すなわ
ちウェハのアライメントマークを見ることができない。
以上のように、エキシマレーザを光源とする単色光レン
ズを用いた投影露光装置においてアライメントを行う場
合には、露光光のエキシマレーザ光及びそれ以外の非感
光光のいずれの光を用いても、良好な条件によるＴＴＬ
アライメントを行うことが困難であるという問題点があ
った。 【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたもので、ＴＴＬアライメントによらずして良好
な重ね合わせ精度を得ることのできる位置合わせ装置及
び方法を提供することを目的とする。 【０００７】 【問題点を解決するための手段】本願第１発明による位
置合わせ装置では、第１の平板（Ｒ）を露光波長の光で
照明し、第１の平板（Ｒ）に形成されたパターンを投影
光学系（Ｌ）を介して、２次元移動するステージ（Ｓ）
上に載置された第２の平板（Ｗ）に露光するのに先立
ち、第１の平板（Ｒ）のパターンの投影像と第２の平板
（Ｗ）とを位置合わせする装置において、第２の平板を
第１の平板のパターンの投影像と位置合わせするため
に、露光波長とは異なる波長の光を用いて第２の平板上
のマークを検出するマーク検出手段（ＷＸ，ＷＹ，Ｗ
θ）と；ステージの一部に設けられ、露光波長の光の下
で投影光学系を介して投影される第１の平板上の特定の
パターン（ＰＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭθ）の像を記録する記
録媒体（ＬＰ）と；記録媒体に記録された特定パターン
の像がマーク検出手段で検出されるようなステージの位
置を計測する位置計測手段（１，２）と；記録媒体上に
記録された特定パターンの像を消し去る消去手段（１
７）と；を備えたものとしている。 【０００８】また、本願第２発明の位置合わせ方法で
は、２次元移動可能なステージ（Ｓ）上に載置された第
２の平板（Ｗ）に第１の平板（Ｒ）のパターンを露光波
長の光の下で投影光学系（Ｌ）を介して露光するのに先
立ち、露光波長とは異なる波長の光を用いた位置検出手
段（ＷＸ，ＷＹ，Ｗθ）を使って第２の平板（Ｗ）上の
マークの位置を検出することにより、第１の平板（Ｒ）
のパターンの像と第２の平板（Ｗ）とを相対的に位置合
わせする方法において、投影光学系を介して投影される
第１の平板上の特定パターン（ＰＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭ
θ）の像を消去可能に記録する記録媒体（ＬＰ）をステ
ージの一部に設け；露光波長の光の下で投影光学系を介
して第１の平板上の予め定められた位置に形成された複
数の特定パターンの像を記録媒体（ＬＰ）上に投影して
記録し；記録媒体上に記録された特定パターンの像の各
位置を位置検出手段（ＷＸ，ＷＹ，Ｗθ）を用いて計測
し；該計測された位置情報に基づいて、第１の平板上の
パターンの投影像の位置誤差および回転誤差の少なくと
も一方を計測することを特徴としている。 【０００９】 【作用】本願第１発明及び第２発明は、例えばウェハ等
の第２の平板を載置するためのステージの一部に設けら
れ、露光光による光学像情報を記録する記録媒体に、投
影光学系を介した露光光により例えばレチクル等の第１
の平板のパターンの像を投影し、この投影によって記録
媒体上に記録されたパターン像の位置を計測するもので
あり、具体的には計測された位置情報に基づいてベース
ライン計測や投影像の位置誤差，回転誤差の計測を行っ
ている。 【００１０】さらに本願第１発明によれば、記録媒体に
記録されたパターン像を消し去る手段を設けているた
め、例えば記録媒体上の不必要なパターン像を早く消し
去って次の計測動作に移ることができ、位置合わせに要
する時間を短縮することができる。また本願発明におい
ては、例えば、エキシマレーザを露光光源とする単色レ
ンズによる投影光学系であっても、ＴＴＬアライメント
方式によらず良好な重ね合わせ精度のアライメントを行
うことができる。また、記録媒体上のパターン像の位置
計測をオフアキシスアライメント系によって行う場合に
は，投影光学系の色収差の影響を受けることがない。 【００１１】 【実施例】 （第一実施例）図１は本発明の第一の実施例を適用する
露光装置の主要部を示す斜視図である。以下、図を参照
しながら本発明の方法について説明する。まず、本発明
の方法を適用する露光装置の構成について説明する。 【００１２】図において、直交座標系ＸＹをなすウェハ
ステージＳの位置を計測するためのレーザ干渉計１，２
がそれぞれＸ，Ｙ軸上に設けられている。また、該ウェ
ハステージＳのＸＹ方向移動部の上方には、不図示のＺ
（垂直）方向移動ステージ及び回転ステージが設けられ
ている。さらに、その上にはウェハＷを真空吸着するウ
ェハホルダが設けられている。 【００１３】次に、Ｌは投影レンズであり、レチクルＲ
上に描かれた回路パターンをウェハＷ上に縮小投影する
ためのものである。レチクルＲを露光装置に搬入して所
定の位置に設定する際には、レチクルアライメント顕微
鏡ＲＸ，ＲＹ，Ｒθにより、レチクルＲに設けられたレ
チクルアライメントマークＲＸＭ，ＲＹＭ，ＲθＭの中
心を検出し、不図示のレチクル移動ステージによりレチ
クルＲのｘ，ｙ方向及び回転方向の位置決めがなされ
る。 【００１４】なお、レチクルアライメントマークＲＸ
Ｍ，ＲＹＭ，ＲθＭは、レチクルＲの中心に対して放射
状のマークであり、検出方向は放射方向と直角な接線方
向となっている。該レチクルアライメントマークＲＸ
Ｍ，ＲＹＭ，ＲθＭは、レチクルＲ内の投影レンズＬの
投影露光範囲の内側に位置してもよいが、該投影露光範
囲の外側に位置する方が回路領域を自由にとれるので都
合がよい。 【００１５】一方、前記レチクルアライメント顕微鏡Ｒ
Ｘ，ＲＹ，Ｒθの光源としては、ハロゲンランプ、水銀
ランプ、またはＣＷレーザ等の連続光が用いられる。こ
の場合、光源波長は露光光とは異なっている。次に、Ｐ
ＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭθは、マスク上の投影用マスクパタ
ーンであり、ベースラインシフトまたはレチクル回転の
計測に用いるためのものである。 【００１６】次に、ＷＸ，ＷＹ，Ｗθはウェハアライメ
ント用のオフアキシス系のウェハアライメント検出セン
サーであってそれぞれＸ検出センサー、Ｙ検出センサ
ー、θ検出センサーである。Ｘ検出センサーＷＸは、干
渉計Ｘ軸のレーザ光線の延長上の点においてＸ方向のマ
ークを検出し、Ｙ検出センサーＷＹは、干渉計Ｙ軸のレ
ーザ光線の延長上の点においてＹ方向のマークを検出す
るので、アツベ誤差をなくしたマーク位置検出ができる
ようになっている。この検出する為のセンサーとして
は、光電顕微鏡やＴＶモニタ等公知のものを使用するこ
とが可能である。この検出センサーは、露光光よりも長
波長のスペクトル光を自己照明光としてウェハに射出す
る構成を有している。 【００１７】上記のようなアライメント装置の詳細につ
いては、本出願人による特開昭５６−１０２８２３号に
開示されている。次に、上記のような構成の露光装置を
用いた場合の本発明の一実施例の方法について説明す
る。ＬＰはウェハステージＳ上に設けられた螢光板であ
り、光等の照射による励起後に螢光、リン光等の残光を
発するいわゆる螢光性の物質が上面に設けられた平板よ
りなる。該螢光板ＬＰは、露光装置の転写最小パターン
サイズに比べて十分滑らかな表面でかつ必要な露光領域
以上の面積を有している。 【００１８】図２は、図１に示した装置の結像パターン
面を示す平面図である。図において、投影用マスクパタ
ーンＰＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭθの像は、投影像領域７の中
にそれぞれＰＩＸ，ＰＩＹ，ＰＩθとして投影されてい
る。この場合において、Ｙマーク像ＰＩＹの中心をＸ軸
が通るように、Ｘマークの像ＰＩＸの中心をＹ軸が通る
ようにＸ軸，Ｙ軸をそれぞれ定めるものとする。 【００１９】次に、前記螢光板ＬＰへの露光は、まず、
ウェハステージＳを移動することによって該螢光板ＬＰ
を投影像領域７へ移動し、そこでレチクルＲ上のパター
ン像の露光を行う。次に、Ｘ検出センサーＷＸ及びＹ検
出センサーＷＹを用いて、レチクルＲ上の投影用マスク
パターンＲＭＸ，ＲＭＹ，ＲＭθの像ＰＩＸ，ＰＩＹ，
ＰＩθの位置測定を行う。 【００２０】図３は投影像領域７の拡大図である。本図
は、レチクルＲをアライメントした時に、まだ回転誤差
が残っている場合を示したものである。上記の場合にお
いて、レチクルＲの回転誤差を、ＸＹ座標系におけるＹ
パターン像ＰＩＹとθパターン像ＰＩθのＹ座標差ＲＲ
として表わす。この量は、Ｙ検出センサーＷＹとＹ軸上
の干渉計２を用いて計測される。 【００２１】次に、レチクルアライメント顕微鏡Ｒθの
検出中心を、計測量を補正するようにずらし、再度レチ
クルＲのアライメントを行う。そして、螢光板ＬＰへの
露光後、Ｙ検出センサーＷＹによるレチクル回転量ＲＲ
の測定が許容値以下になるまで以上のルーチンをくり返
す。一般にはレチクルアライメント顕微鏡の検出位置の
ドリフトはほとんどないので、１度のレチクル回転量Ｒ
Ｒの測定で上記ルーチンは終了する。 【００２２】上記の場合において、Ｙパターン像ＰＩＹ
の中心検出時のＹ座標を計測して記憶すれば、これが第
２回目におけるＹ検出センサーＷＹのＸ軸からの距離Ｌ
Ｙとなる。また、Ｘパターン像ＰＩＸの中心検出時のＸ
座標を測定して記憶すれば、これがＸ検出センサーＷＸ
のＹ軸からの距離となる。従って、ウェハＷをＹ検出セ
ンサーＷＹ、θ検出センサーＷθ、Ｘ検出センサーＷＸ
を用いてアライメントした後に、距離ＬＹ，ＬＸを用い
てウェハＷ上の任意の点を座標系ＸＹの中心８に位置決
めすることができる。 【００２３】次に、螢光板ＬＰに投影される像ＰＩＸ，
ＰＩＹの螢光像ＬＩＸ１，ＬＩＹ１の一例を図４（ａ）
に示す。この場合は、螢光像の形状を長い矩形としてい
る。検出精度を高めるには幅ＩＷ１を小さくすればよい
が、そうすることにより解像度は上がるが、検出される
螢光の光量は減少してしまう。従って、図４（ｂ）に示
すＬＩＸ２，ＬＩＹ２のように、細かな矩形パターンの
集合とすれば、解像度が向上し、かつ光量も減少しな
い。なお、θパターン像ＰＩθについてはＹパターン像
ＰＩＹと全く同様の形状とすればよい。 【００２４】なお、螢光板ＬＰ上には露光後も螢光が残
るが、励起後も長く残る螢光を利用する場合には、有機
物の禁制遷移を用いたり、深いトラップを持つＺｎＳ螢
光体等のリン光を用いると、１秒以上の発光時間を有す
る残光が得られるので、計測を行うのが容易となる。と
ころで、螢光が弱い場合でも検出できるように、Ｘ検出
センサーＷＸ，Ｙ検出センサーＷＹ，θ検出センサーＷ
θとして、感度の高い検出器、例えばフォトマルチプラ
イヤーやマイクロチャンネルプレート等を用いた高感度
撮像素子を用いるとよい。 【００２５】（第二実施例）上述した第一実施例におい
ては、螢光又はリン光を検出するものであったが、露光
像を時間をおいて検出したり、あるいは早く消し去りた
い場合には、螢光の解尽現象を用いるとよい。次に、こ
の実施例に適したウェハアライメント検出センサーの一
例を図５に示す。 【００２６】１６は光ファイバー、１４は遠隔制御によ
って矢印１５の方向に移動可能となっているシャッタ
ー、１２は視野絞り、１１，１３はそれぞれ第１，第２
コンデンサーレンズ、ＢＳはビームスプリッターであ
る。また、Ｌ２は対物レンズであり、螢光板ＬＰ２上の
像を光電顕微鏡、ＩＴＶ、フォトダイオードアレー等の
位置検出器１０上に結ぶ。 【００２７】１７は矢印１８の方向に移動可能となって
いるカラーフィルターである。該カラーフィルター１７
は、解尽を行なう時は赤色又は赤外光を透過するが、ウ
ェハアライメント時は橙又は赤色を透過するように出入
される。レチクルＲの像が螢光板ＬＰ２上に露光され、
ウェハアライメント検出センサー２０の検出領域に移動
されると、シャッター１４が開き、螢光より長波長の赤
色又は赤外光が螢光板ＬＰ２上に照射される。すると螢
光板ＬＰ２上のレチクルＲの像が光を放ち、位置検出器
１０により検出される。 【００２８】位置検出器１０の前には、ウェハアライメ
ントマーク検出時のスペクトルを効率よく透過するカラ
ーフィルターを設けるとよい。なお、螢光の解尽時の照
明スペクトルとウェハアライメント時のスペクトルとは
異なっている方が螢光のみを検出するのが容易である。
また、螢光のスペクトルとウェハアライメント時のスペ
クトルは同じ領域にある方が対物レンズ１２の色消し等
に有利であり、検出時の照明光の分離もよくなる。 【００２９】ところで、以上説明した各実施例において
は、螢光板ＬＰ又はＬＰ２はステージＳ上に固着したよ
うに示したが、これに限定されることなく、ベースライ
ンやレチクル回転誤差の計測中にステージＳに対してず
れなければよい。従って、螢光物質が紫外光の繰返され
る露光によって劣化する場合には、螢光板ＬＰやＬＰ２
を交換可能としてもよい。 【００３０】また、螢光板ＬＰ，ＬＰ２の代わりにウェ
ハＷ上に螢光物質を塗布したものや、螢光物質でウェハ
の形状をした板等を用いてもよい。さらに、本発明はオ
フアキシス位置検出系だけでなく、スルーザレンズ位置
検出に対しても、検出位置のドリフト等が生じる場合に
は適用して良好なアライメント精度が得られることはい
うまでもない。 【００３１】なお、螢光板上でレチクルの転写像を検出
することにより、ディストーションや投影倍率誤差の計
測にも利用できるので有用である。 【００３２】 【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、パ
ターンの光学像を記録可能な記録媒体をステージ上に設
けたので、簡単な構成で精度のよくベースライン計測や
投影像の位置誤差，回転誤差を計測できるという効果が
ある。また、記録媒体上のパターン像の位置計測をオフ
アキシスアライメント系によって行うことにより、投影
光学系の色収差による影響を受けることなくパターン像
の位置を正確に計測することができる。 【００３３】また、記録媒体上に記録されたパターン像
を早く消し去ることもできるので、直ちに次の計測動作
に移ることもできる。さらに、記録媒体として蛍光性平
板を用い、パターン像を計測する際にエキシマレーザ等
の紫外光を用いると蛍光の励起効率が特に高くなるほ
か、蛍光の発生時間幅がエキシマレーザ光よりも長くな
るので、位置計測時の検出が良好なＳ／Ｎで容易に行え
るようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を適用する露光装置の主要部
を示す斜視図。 【図２】図１の装置の像面での平面図。 【図３】図２における投影露光領域の拡大図。 【図４】（ａ）投影マスクパターンの第１の例を示す
図。 （ｂ）投影マスクパターンの第２の例を示す図。 【図５】螢光の解尽を利用するのに適したウェハアライ
メント検出センサーの一例を示す構成図。 【主要部分の符号の説明】 ＰＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭθ・・・投影用マスクパターン、
ＬＰ，ＬＰ２・・・螢光板、ＰＩＸ，ＰＩＹ，ＰＩθ・
・・投影マスク像、ＷＸ，ＷＹ，Ｗθ・・・オフアキシ
スウェハアライメント検出センサー
を示す斜視図。 【図２】図１の装置の像面での平面図。 【図３】図２における投影露光領域の拡大図。 【図４】（ａ）投影マスクパターンの第１の例を示す
図。 （ｂ）投影マスクパターンの第２の例を示す図。 【図５】螢光の解尽を利用するのに適したウェハアライ
メント検出センサーの一例を示す構成図。 【主要部分の符号の説明】 ＰＭＸ，ＰＭＹ，ＰＭθ・・・投影用マスクパターン、
ＬＰ，ＬＰ２・・・螢光板、ＰＩＸ，ＰＩＹ，ＰＩθ・
・・投影マスク像、ＷＸ，ＷＹ，Ｗθ・・・オフアキシ
スウェハアライメント検出センサー
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．第１の平板を露光波長の光で照明し、該第１の平板
に形成されたパターンを投影光学系を介して、２次元移
動するステージ上に載置された第２の平板に露光するの
に先立ち、前記第１の平板のパターンの投影像と前記第
２の平板とを位置合わせする装置において、 前記第２の平板を前記第１の平板のパターンの投影像と
位置合わせするために、前記露光波長とは異なる波長の
光を用いて前記第２の平板上のマークを検出するマーク
検出手段と；前記ステージの一部に設けられ、前記露光
波長の光の下で前記投影光学系を介して投影される前記
第１の平板上の特定のパターンの像を記録する記録媒体
と；前記記録媒体に記録された特定パターンの像が前記
マーク検出手段で検出されるようなステージの位置を計
測する位置計測手段と；前記記録媒体上に記録された特
定パターンの像を消し去る消去手段と；を備えたことを
特徴とする装置。 ２．前記記録媒体は、少なくとも上面が蛍光性の物質で
形成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３．２次元移動可能なステージ上に載置された第２の平
板に第１の平板のパターンを露光波長の光の下で投影光
学系を介して露光するのに先立ち、前記露光波長とは異
なる波長の光を用いた位置検出手段を使って前記第２の
平板上のマークの位置を検出することにより、前記第１
の平板のパターンの像と前記第２の平板とを相対的に位
置合わせする方法において、 前記投影光学系を介して投影される前記第１の平板上の
特定パターンの像を消去可能に記録する記録媒体を前記
ステージの一部に設け；前記露光波長の光の下で前記投
影光学系を介して前記第１の平板上の予め定められた位
置に形成された複数の特定パターンの像を前記記録媒体
上に投影して記録し；前記記録媒体上に記録された特定
パターンの像の各位置を前記位置検出手段を用いて計測
し；該計測された位置情報に基づいて、前記第１の平板
上のパターンの投影像の位置誤差および回転誤差の少な
くとも一方を計測することを特徴とする位置合わせ方
法。 ４．前記記録媒体は、少なくとも上面が蛍光性の物質で
形成されていることを特徴とする請求項３に記載の方
法。 ５．前記計測された位置情報に基づいて、前記第１の平
板上のパターンの投影像のディストーション誤差および
倍率誤差の少なくとも一方を計測することを特徴とする
請求項３に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8282395A JP2720873B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 位置合わせ装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8282395A JP2720873B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 位置合わせ装置及び方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62129980A Division JP2629709B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 位置合わせ方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09171959A JPH09171959A (ja) | 1997-06-30 |
| JP2720873B2 true JP2720873B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=17651857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8282395A Expired - Fee Related JP2720873B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 位置合わせ装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2720873B2 (ja) |
-
1996
- 1996-10-24 JP JP8282395A patent/JP2720873B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09171959A (ja) | 1997-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |