JP2860567B2 - 露光装置 - Google Patents
露光装置Info
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- JP2860567B2 JP2860567B2 JP1293864A JP29386489A JP2860567B2 JP 2860567 B2 JP2860567 B2 JP 2860567B2 JP 1293864 A JP1293864 A JP 1293864A JP 29386489 A JP29386489 A JP 29386489A JP 2860567 B2 JP2860567 B2 JP 2860567B2
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- Japan
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- mask
- wafer
- stage
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- mark
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、マスク等の原版と半導体ウエハ等の被露
光基板とを対向させて焼付を行なう露光装置に関し、特
に被露光基板駆動用のXYステージのθ姿勢を常に一定と
なるように制御することにより、焼付精度の向上を図っ
た露光装置に関する。
光基板とを対向させて焼付を行なう露光装置に関し、特
に被露光基板駆動用のXYステージのθ姿勢を常に一定と
なるように制御することにより、焼付精度の向上を図っ
た露光装置に関する。
［従来の技術］ 半導体集積回路を製造するための露光装置において
は、集積回路のパターンが形成されたマスクとこのパタ
ーンを焼付転写しようとする半導体ウエハとを露光前に
高精度に重ね合わせ（位置合わせ）する必要がある。最
近では、256メガビットDRAMクラスの集積回路の製造を
可能にすることが囑望されており、この場合、露光装置
としては、0.25ミクロン程度の線幅のパターンを誤差0.
06ミクロン以下の重ね合わせ精度で焼付転写可能なもの
が要求される。
は、集積回路のパターンが形成されたマスクとこのパタ
ーンを焼付転写しようとする半導体ウエハとを露光前に
高精度に重ね合わせ（位置合わせ）する必要がある。最
近では、256メガビットDRAMクラスの集積回路の製造を
可能にすることが囑望されており、この場合、露光装置
としては、0.25ミクロン程度の線幅のパターンを誤差0.
06ミクロン以下の重ね合わせ精度で焼付転写可能なもの
が要求される。
従来の露光装置として、いわゆるステップアンドリピ
ート式の露光装置（ステッパ）が知られている。このス
テッパにおいては、半導体ウエハをXYステージに載置し
レーザ干渉計を用いてXYステージの位置を計測および制
御して半導体ウエハ上の各ショットがマスクと重ね合わ
さる位置に送り込み、必要ならばそこでさらにウエハと
マスクとをアライメント（位置合わせ）してマスクの像
をそのショットに焼付けるようにしている。
ート式の露光装置（ステッパ）が知られている。このス
テッパにおいては、半導体ウエハをXYステージに載置し
レーザ干渉計を用いてXYステージの位置を計測および制
御して半導体ウエハ上の各ショットがマスクと重ね合わ
さる位置に送り込み、必要ならばそこでさらにウエハと
マスクとをアライメント（位置合わせ）してマスクの像
をそのショットに焼付けるようにしている。
ところで、XYステージおよびそのXYステージを案内す
るガイド等は極めて高精度に加工されているが、誤差0.
06ミクロン以下を目標とする場合、XYステージのヨーイ
ングやローリングやピッチング等による位置合わせ精度
への影響が無視し得ないものとなってきた。例えば、こ
のステッパにおいてXYステージがヨーイングによりθ回
転を起すと、XYステージ制御系では、第10図に１点鎖線
で示されるように、ＸおよびＹ計測ビームの照射位置を
それぞれ所定のＸおよびＹ座標に一致させるように制御
が行なわれる。このため、XYステージ上のウエハの各シ
ョットは、ヨーイングによるθ回転に加えてＸおよびＹ
方向にも位置ずれを起す。したがって、従来のステッパ
は、重ね合わせ精度が誤差0.06ミクロン以下というよう
な高精度には不充分であるか、または前記ヨーイングに
起因する位置ずれ成分を補正するようにすると制御シー
ケンスか複雑になるという不都合があった。
るガイド等は極めて高精度に加工されているが、誤差0.
06ミクロン以下を目標とする場合、XYステージのヨーイ
ングやローリングやピッチング等による位置合わせ精度
への影響が無視し得ないものとなってきた。例えば、こ
のステッパにおいてXYステージがヨーイングによりθ回
転を起すと、XYステージ制御系では、第10図に１点鎖線
で示されるように、ＸおよびＹ計測ビームの照射位置を
それぞれ所定のＸおよびＹ座標に一致させるように制御
が行なわれる。このため、XYステージ上のウエハの各シ
ョットは、ヨーイングによるθ回転に加えてＸおよびＹ
方向にも位置ずれを起す。したがって、従来のステッパ
は、重ね合わせ精度が誤差0.06ミクロン以下というよう
な高精度には不充分であるか、または前記ヨーイングに
起因する位置ずれ成分を補正するようにすると制御シー
ケンスか複雑になるという不都合があった。
［発明が解決しようとする課題］ この発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、露光装置において、位置合わせ精度の向
上および制御シーケンスの簡略化を図ることを目的とす
る。
されたもので、露光装置において、位置合わせ精度の向
上および制御シーケンスの簡略化を図ることを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、マスクを保持し
てθ回転方向に移動可能なマスクステージと、ウエハを
保持してXY方向ならびにθ回転方向に移動可能なウエハ
ステージとを備え、マスクとウエハとを位置合せして焼
付けを行なう露光装置であって、該ウエハステージの回
転方向のθ姿勢を計測して、該ウエハステージのθ姿勢
が一定となるようにウエハステージ側を回転制御する手
段と、該マスクステージに保持されているマスクと、該
ウエハステージに保持されるウエハとXY方向ならびに回
転方向の相対的な位置ずれを計測する手段と、該回転方
向の相対的な位置ずれを補正するために、該計測をもと
にマスクステージ側を回転制御する手段と、該マスクス
テージを回転させる際、マスクステージの回転中心とマ
スク中心とのずれにより生じるマスクとウエハの間のXY
方向の誤差を計算する手段と、マスクとウエハとの間の
XY方向の相対的な位置ずれを補正するために、該計算の
結果ならびに前記XY方向の相対的な位置ずれ計測の結果
をもとに、該ウエハステージをXY方向に駆動する手段
と、を具備する。
てθ回転方向に移動可能なマスクステージと、ウエハを
保持してXY方向ならびにθ回転方向に移動可能なウエハ
ステージとを備え、マスクとウエハとを位置合せして焼
付けを行なう露光装置であって、該ウエハステージの回
転方向のθ姿勢を計測して、該ウエハステージのθ姿勢
が一定となるようにウエハステージ側を回転制御する手
段と、該マスクステージに保持されているマスクと、該
ウエハステージに保持されるウエハとXY方向ならびに回
転方向の相対的な位置ずれを計測する手段と、該回転方
向の相対的な位置ずれを補正するために、該計測をもと
にマスクステージ側を回転制御する手段と、該マスクス
テージを回転させる際、マスクステージの回転中心とマ
スク中心とのずれにより生じるマスクとウエハの間のXY
方向の誤差を計算する手段と、マスクとウエハとの間の
XY方向の相対的な位置ずれを補正するために、該計算の
結果ならびに前記XY方向の相対的な位置ずれ計測の結果
をもとに、該ウエハステージをXY方向に駆動する手段
と、を具備する。
［作用および効果］ この発明においては、被露光基板駆動用XYステージの
θ姿勢を常に一定の状態に保つようにしている。例え
ば、第10図を参照して、XYステージがヨーイング等によ
りθ回転を起すと２本のθ計測ビームの光路長差が変化
する。θ計測系はこの光路長差の変化よりθ回転を検出
しθ制御系が基板側θステージの駆動する等の方法によ
り前記θ回転を補正する。これにより、XYステージのθ
姿勢は、第10図に破線で示されるように、常に一定の状
態に保たれる。
θ姿勢を常に一定の状態に保つようにしている。例え
ば、第10図を参照して、XYステージがヨーイング等によ
りθ回転を起すと２本のθ計測ビームの光路長差が変化
する。θ計測系はこの光路長差の変化よりθ回転を検出
しθ制御系が基板側θステージの駆動する等の方法によ
り前記θ回転を補正する。これにより、XYステージのθ
姿勢は、第10図に破線で示されるように、常に一定の状
態に保たれる。
したがって、被露光体と原版との位置合わせ精度に対
するXYステージのθ姿勢変動による影響が軽減ないし除
去され、精度が向上する。また、Ｘ、Ｙおよびθの駆動
制御の独立性が高くなり、制御シーケンスが容易にな
る。特に、被露光基板と原版との相対位置ずれのうちX,
Y方向成分を基板側XYステージで、θ方向成分を原版側
θステージで補正するようにすれば、Ｘ、Ｙおよびθの
駆動制御の独立性がより高くなり、精度がより向上し、
制御シーケンスがより容易になる。
するXYステージのθ姿勢変動による影響が軽減ないし除
去され、精度が向上する。また、Ｘ、Ｙおよびθの駆動
制御の独立性が高くなり、制御シーケンスが容易にな
る。特に、被露光基板と原版との相対位置ずれのうちX,
Y方向成分を基板側XYステージで、θ方向成分を原版側
θステージで補正するようにすれば、Ｘ、Ｙおよびθの
駆動制御の独立性がより高くなり、精度がより向上し、
制御シーケンスがより容易になる。
［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例に係るステップアンド
リピート露光装置（ステッパ）のマスクウエハアライメ
ントおよび露光ステージ部の構成を示す。同図におい
て、１は露光光、例えばSORから放射されるＸ線であ
る、２は転写すべきパターンを形成されたマスクであ
る。３はマスクのパターンを転写されるウエハ、４はマ
スク３をその面内で回転させるためのマスクθステー
ジ、５はウエハ３をその面内で回転させるためのθ粗動
ステージ、６はウエハ３をマスク２と所定のプロキシミ
テイギャップを介して対向させる際ウエハ３をＺ（露光
光へ向かう方向に移動），ωＸ（Ｘ軸回りに回転），ω
Ｙ（Ｙ軸回りに回転）駆動するためのＺチルトステー
ジ、７はウエハ３をその面内で微小回転させるためのθ
微動ステージ、８はウエハをＸ方向に微小駆動するため
のＸ微動ステージ、９はウエハをＹ方向に微小駆動する
ためのＹ微動ステージ、10はＸ粗動ステージ、11はＸ粗
動ステージである。θ粗動ステージ５、Ｚチルトステー
ジ６、θ微動ステージ７、Ｘ微動ステージ８、Ｙ微動ス
テージ９、Ｘ粗動ステージ10、およびＹ粗動ステージ11
はウエハステージ24を構成している。
リピート露光装置（ステッパ）のマスクウエハアライメ
ントおよび露光ステージ部の構成を示す。同図におい
て、１は露光光、例えばSORから放射されるＸ線であ
る、２は転写すべきパターンを形成されたマスクであ
る。３はマスクのパターンを転写されるウエハ、４はマ
スク３をその面内で回転させるためのマスクθステー
ジ、５はウエハ３をその面内で回転させるためのθ粗動
ステージ、６はウエハ３をマスク２と所定のプロキシミ
テイギャップを介して対向させる際ウエハ３をＺ（露光
光へ向かう方向に移動），ωＸ（Ｘ軸回りに回転），ω
Ｙ（Ｙ軸回りに回転）駆動するためのＺチルトステー
ジ、７はウエハ３をその面内で微小回転させるためのθ
微動ステージ、８はウエハをＸ方向に微小駆動するため
のＸ微動ステージ、９はウエハをＹ方向に微小駆動する
ためのＹ微動ステージ、10はＸ粗動ステージ、11はＸ粗
動ステージである。θ粗動ステージ５、Ｚチルトステー
ジ６、θ微動ステージ７、Ｘ微動ステージ８、Ｙ微動ス
テージ９、Ｘ粗動ステージ10、およびＹ粗動ステージ11
はウエハステージ24を構成している。
12はマスク２上およびウエハ３上に形成されているア
ライメントマークに光を照射し、これらのマークからの
散乱光を検出するピックアップである。この実施例にお
いて、アライメントマークは、第2A図に示すように、ウ
エハ３上の各ショットのスクライブライン上にそのショ
ットの各辺の端に近接してXU,XD,YL,YRの計４個が形成
されている。１個のアライメントマークは、第2B図に示
すように、そのマークが配置されている辺に平行な方向
のマスク−ウエハ重ね合わせ誤差を検出するためのAAマ
ーク201およびマスク２とウエハ３の間隔を検出するた
めのAFマーク202となる回折格子が、先行プロセスにお
いて半導体回路パターンとともに形成されている。マス
ク２上にもこれらのウエハ３上アライメントマークと対
となる４個のアライメントマーク203,204が転写しよう
とする半導体回路パターンとともに金等で形成されてい
る。
ライメントマークに光を照射し、これらのマークからの
散乱光を検出するピックアップである。この実施例にお
いて、アライメントマークは、第2A図に示すように、ウ
エハ３上の各ショットのスクライブライン上にそのショ
ットの各辺の端に近接してXU,XD,YL,YRの計４個が形成
されている。１個のアライメントマークは、第2B図に示
すように、そのマークが配置されている辺に平行な方向
のマスク−ウエハ重ね合わせ誤差を検出するためのAAマ
ーク201およびマスク２とウエハ３の間隔を検出するた
めのAFマーク202となる回折格子が、先行プロセスにお
いて半導体回路パターンとともに形成されている。マス
ク２上にもこれらのウエハ３上アライメントマークと対
となる４個のアライメントマーク203,204が転写しよう
とする半導体回路パターンとともに金等で形成されてい
る。
第2B図において、205は発光素子である半導体レー
ザ、206は半導体レーザ205から出力される光束を平行光
にするコリメータレンズ、207は半導体レーザ205から出
力されコリメータレンズ206で平行光とされた投光ビー
ム、208はウエハ上AAマーク201とマスク上AAマーク203
により構成される光学系によって位置ずれ情報（AA情
報）を与えられたAA受光ビーム、209はウエハ上AFマー
ク202とマスク上AFマーク204により構成される光学系に
よってギャップ情報（AF情報）を与えられたAF受光ビー
ム、210はAA受光ビーム208により形成されるAA受光スポ
ット211の位置をAA情報として電気信号に変換する例え
ばCCD等のラインセンサであるAAセンサ、212はAF受光ビ
ーム209により形成されるAF受光スポット213の位置をAF
情報として電気信号に変換する例えばCCD等のラインセ
ンサであるAFセンサである。
ザ、206は半導体レーザ205から出力される光束を平行光
にするコリメータレンズ、207は半導体レーザ205から出
力されコリメータレンズ206で平行光とされた投光ビー
ム、208はウエハ上AAマーク201とマスク上AAマーク203
により構成される光学系によって位置ずれ情報（AA情
報）を与えられたAA受光ビーム、209はウエハ上AFマー
ク202とマスク上AFマーク204により構成される光学系に
よってギャップ情報（AF情報）を与えられたAF受光ビー
ム、210はAA受光ビーム208により形成されるAA受光スポ
ット211の位置をAA情報として電気信号に変換する例え
ばCCD等のラインセンサであるAAセンサ、212はAF受光ビ
ーム209により形成されるAF受光スポット213の位置をAF
情報として電気信号に変換する例えばCCD等のラインセ
ンサであるAFセンサである。
第１図の装置において、14はマスク２とウエハステー
ジ24とを位置合わせするためのウエハステージ24像に設
けられたマスク位置合わせ用基準マーク、16は超平面ミ
ラー、17はウエハステージ24のＹ方向の移動量およびＺ
軸回りの傾きθを計測するためミラー16に照射されて反
射されるＹ計測ビームおよびθ計測ビームである。100
は、マスクθステージ４、ウエハステージ24およびピッ
クアップ12が組み付けられる本体フレームである。
ジ24とを位置合わせするためのウエハステージ24像に設
けられたマスク位置合わせ用基準マーク、16は超平面ミ
ラー、17はウエハステージ24のＹ方向の移動量およびＺ
軸回りの傾きθを計測するためミラー16に照射されて反
射されるＹ計測ビームおよびθ計測ビームである。100
は、マスクθステージ４、ウエハステージ24およびピッ
クアップ12が組み付けられる本体フレームである。
第３図は、第１図の露光装置の電気制御系の構成を示
す。第１図の装置は、SORから水平方向のシートビーム
状に放射されるＸ線を鉛直方向に拡大して面状ビーム化
するミラーユニット、マスクとウエハのアライメントす
るアライメントユニットとアライメントされたマスクと
ウエハに前記面状Ｘ線で露光する露光ユニットとを含む
本体ユニット、ミラーユニットおよび本体ユニットの姿
勢をそれぞれ制御する姿勢制御ユニット、ならびにミラ
ーユニットおよび本体ユニットの雰囲気を制御するため
のチャンバーおよび空間ユニット等を備えている。
す。第１図の装置は、SORから水平方向のシートビーム
状に放射されるＸ線を鉛直方向に拡大して面状ビーム化
するミラーユニット、マスクとウエハのアライメントす
るアライメントユニットとアライメントされたマスクと
ウエハに前記面状Ｘ線で露光する露光ユニットとを含む
本体ユニット、ミラーユニットおよび本体ユニットの姿
勢をそれぞれ制御する姿勢制御ユニット、ならびにミラ
ーユニットおよび本体ユニットの雰囲気を制御するため
のチャンバーおよび空間ユニット等を備えている。
第３図において、301はこの装置全体の動作を制御す
るためのメインプロセッサユニット、302はメインプロ
セッサユニット301と本体ユニットとを接続する通信回
路、303は本体側通信インターフェイス、304は本体コン
トロールユニット305はピックアップステージ制御部、3
07および306,308は本体ユニット内で本体コントロール
ユニット304とマスクアライメントおよびマスク・ウエ
ハアライメントのマーク位置ずれ計測をするためのファ
インAA/AF制御部309a,309b,309c,309dとを接続する通信
回路および通信インターフェイス、311および310,312は
本体ユニット内で本体コントロールユニット304とアラ
イメント時の補正駆動およびステップ移動を制御するた
めのステージ制御部313とを接続する通信回路および通
信インターフェイスである。
るためのメインプロセッサユニット、302はメインプロ
セッサユニット301と本体ユニットとを接続する通信回
路、303は本体側通信インターフェイス、304は本体コン
トロールユニット305はピックアップステージ制御部、3
07および306,308は本体ユニット内で本体コントロール
ユニット304とマスクアライメントおよびマスク・ウエ
ハアライメントのマーク位置ずれ計測をするためのファ
インAA/AF制御部309a,309b,309c,309dとを接続する通信
回路および通信インターフェイス、311および310,312は
本体ユニット内で本体コントロールユニット304とアラ
イメント時の補正駆動およびステップ移動を制御するた
めのステージ制御部313とを接続する通信回路および通
信インターフェイスである。
第４図は、ステップアンドリピートの露光方式を示し
た図である。説明を簡潔にするために、第１図に対し、
マスク２の駆動手段であるマスクθステージ４、ウエハ
３の駆動手段であるウエハステージ24、ピックアップ12
の駆動手段であるピックアップステージ13は省略してい
る。
た図である。説明を簡潔にするために、第１図に対し、
マスク２の駆動手段であるマスクθステージ４、ウエハ
３の駆動手段であるウエハステージ24、ピックアップ12
の駆動手段であるピックアップステージ13は省略してい
る。
同図において、12（12a〜12d）はマスク２とウエハ３
のアライメント用のピックアップ、418はマスク上に描
かれている転写パターン、419は先行プロセスによって
ウエハ上に形成されている転写済パターン、420はマス
クをウエハステージ24上のマスク位置合わせ用基準マー
ク14に対して合わせるためのマスク位置合わせ用マー
ク、421は転写パターン418と転写済パターン419を合わ
せるためのマスク上アライメントマーク、422は同目的
のウエハ上アライメントマーク、423は同目的にピック
アップ12から投射される投光ビーム、401はショット間
のスクライブラインであり、このスクライブライン上に
マスク上アライメントマーク421およびウエハ上アライ
メントマーク422が描かれている。また、マスク上位置
合わせ用マーク420はウエハ上ショット間スクライブラ
イン401に対応するマスク２上転写パターン418の各辺の
外側の略中央部に各１個ずつ計４個が設けられている。
なお、マスク上位置合わせ専用のマーク420は設けずに
マスクウエハアライメント用のマスク上アライメントマ
ーク421をマスク上記位置合わせに兼用することも可能
である。
のアライメント用のピックアップ、418はマスク上に描
かれている転写パターン、419は先行プロセスによって
ウエハ上に形成されている転写済パターン、420はマス
クをウエハステージ24上のマスク位置合わせ用基準マー
ク14に対して合わせるためのマスク位置合わせ用マー
ク、421は転写パターン418と転写済パターン419を合わ
せるためのマスク上アライメントマーク、422は同目的
のウエハ上アライメントマーク、423は同目的にピック
アップ12から投射される投光ビーム、401はショット間
のスクライブラインであり、このスクライブライン上に
マスク上アライメントマーク421およびウエハ上アライ
メントマーク422が描かれている。また、マスク上位置
合わせ用マーク420はウエハ上ショット間スクライブラ
イン401に対応するマスク２上転写パターン418の各辺の
外側の略中央部に各１個ずつ計４個が設けられている。
なお、マスク上位置合わせ専用のマーク420は設けずに
マスクウエハアライメント用のマスク上アライメントマ
ーク421をマスク上記位置合わせに兼用することも可能
である。
第５図は、ステップアンドリピート露光シーケンスの
フローチャートである。
フローチャートである。
この露光シーケンスにおいては、まず、ステップ501
でウエハステージ24にウエハを供給し、ウエハステージ
24にチャッキングする。ステップ502ではウエハステー
ジ24を移動してウエハ２上の２つのプリアライメントマ
ークをプリアライメント光学系（図示せず）で計測し、
ウエハ２のプリアライメントを行ない、このときのプリ
アライメント補正量ΔPXおよびΔPYを記憶する。ステッ
プ503では、マスクの交換の要否を判断する。現在チャ
ッキングされているマスクで露光する場合はステップ51
0に、マスクを交換して露光する場合はステップ504に進
む。
でウエハステージ24にウエハを供給し、ウエハステージ
24にチャッキングする。ステップ502ではウエハステー
ジ24を移動してウエハ２上の２つのプリアライメントマ
ークをプリアライメント光学系（図示せず）で計測し、
ウエハ２のプリアライメントを行ない、このときのプリ
アライメント補正量ΔPXおよびΔPYを記憶する。ステッ
プ503では、マスクの交換の要否を判断する。現在チャ
ッキングされているマスクで露光する場合はステップ51
0に、マスクを交換して露光する場合はステップ504に進
む。
ステップ504では、現在チャッキングされているマス
クをマスクトラバーサ（不図示）を用いてマスクステー
ジ４からはずしてマスクカセット（不図示）に収納し、
露光に用いるマスクをマスクトラバーサを用いてマスク
カセットから取りだしてマスクステージ４にチャッキン
グする。そして、ステップ505ではメモリ内のマスクア
ライメント補正量ΔMXおよびΔMYをクリアし、ステップ
506でマスク２に描かれている４個のマスク上アライメ
ントマーク421のうちYRおよびYLの２個を使用してマス
粗アライメントを行なう。
クをマスクトラバーサ（不図示）を用いてマスクステー
ジ４からはずしてマスクカセット（不図示）に収納し、
露光に用いるマスクをマスクトラバーサを用いてマスク
カセットから取りだしてマスクステージ４にチャッキン
グする。そして、ステップ505ではメモリ内のマスクア
ライメント補正量ΔMXおよびΔMYをクリアし、ステップ
506でマスク２に描かれている４個のマスク上アライメ
ントマーク421のうちYRおよびYLの２個を使用してマス
粗アライメントを行なう。
第６図は、マスク粗アライメント処理の詳細を示す。
第６図において、ステップ601ではウエハステージ24
上のアライメントマーク（基準マーク14）を使用してマ
スク上アライメントマーク421のうちYRマークの位置ず
れ量ΔXyrおよびΔYyrの計測を行なう。続くステップ60
2ではマスク上アライメントマーク421のうちYLマークの
位置ずれ量ΔXylおよびΔYylの計測を行なう。
上のアライメントマーク（基準マーク14）を使用してマ
スク上アライメントマーク421のうちYRマークの位置ず
れ量ΔXyrおよびΔYyrの計測を行なう。続くステップ60
2ではマスク上アライメントマーク421のうちYLマークの
位置ずれ量ΔXylおよびΔYylの計測を行なう。
ステップ603ではYRマークの位置ずれ量ΔXyr,ΔYyrと
YLマークの位置ずれΔXyl,ΔYylとに基づいてマスク２
の位置ずれ量ΔX,ΔY,Δθを算出する。そして、ステッ
プ604で位置ずれ量Δθ分だけマスクθステージ４を駆
動し、マスクアライメント補正量ΔMX,ΔMYに位置ずれ
量ΔX,ΔＹを加算した後、ステップ605に進む。ステッ
プ605ではマスク位置ずれ量Δθが粗アライメントの許
容値内か否かを判定する。許容値を外れていれば、ステ
ップ606に進み、マスク粗アラメントの回数カウンタを
歩進し、この回数が予め設定されているリトライ回数を
超えたか否かを判定する。超えていれば、所定回数リト
ライしたにもかかわらずマスクのθ粗アライメントがで
きなかったのであるから、露光処理を終了したり、警報
またはエラー表示を行なう等のエラー処理を行なう。リ
トライ回数を超えていなければ、ステップ601に戻って
ステップ601以下のθ粗アライメントをリトライする。
YLマークの位置ずれΔXyl,ΔYylとに基づいてマスク２
の位置ずれ量ΔX,ΔY,Δθを算出する。そして、ステッ
プ604で位置ずれ量Δθ分だけマスクθステージ４を駆
動し、マスクアライメント補正量ΔMX,ΔMYに位置ずれ
量ΔX,ΔＹを加算した後、ステップ605に進む。ステッ
プ605ではマスク位置ずれ量Δθが粗アライメントの許
容値内か否かを判定する。許容値を外れていれば、ステ
ップ606に進み、マスク粗アラメントの回数カウンタを
歩進し、この回数が予め設定されているリトライ回数を
超えたか否かを判定する。超えていれば、所定回数リト
ライしたにもかかわらずマスクのθ粗アライメントがで
きなかったのであるから、露光処理を終了したり、警報
またはエラー表示を行なう等のエラー処理を行なう。リ
トライ回数を超えていなければ、ステップ601に戻って
ステップ601以下のθ粗アライメントをリトライする。
ステップ605の判定においてマスク２の位置ずれ量Δ
θが粗アライメントの許容値内であればこのマスク粗ア
ライメント処理を終了して第５図のステップ507に進
む。
θが粗アライメントの許容値内であればこのマスク粗ア
ライメント処理を終了して第５図のステップ507に進
む。
第５図のステップ507ではウエハステージ24上の基準
マーク14とマスク２上の４個のアライメントマーク421
（XU,XD,YL,YR）とを使用してマスク微アライメントを
行なう。
マーク14とマスク２上の４個のアライメントマーク421
（XU,XD,YL,YR）とを使用してマスク微アライメントを
行なう。
第７図は、マスク微アライメント処理の詳細を示す。
第７図において、ステップ702ではウエハステージ24
上のアライメントマーク14を使用してマスク上アライメ
ントマーク421のうちYRマークの位置ずれ量ΔYyrを計測
する。また、ステップ703〜705ではそれぞれマスク上YL
マークの位置ずれ量ΔYyl、マスク上XUマークの位置ず
れ量ΔXxuおよびマスク上XDマークの位置ずれ量ΔXxdを
計測する。
上のアライメントマーク14を使用してマスク上アライメ
ントマーク421のうちYRマークの位置ずれ量ΔYyrを計測
する。また、ステップ703〜705ではそれぞれマスク上YL
マークの位置ずれ量ΔYyl、マスク上XUマークの位置ず
れ量ΔXxuおよびマスク上XDマークの位置ずれ量ΔXxdを
計測する。
次のステップ706では各マークの位置ずれ量ΔYyr、Δ
Yyl、ΔXxuおよびΔXxdに基づいてマスク２の位置ずれ
量ΔX,ΔY,Δθを算出する。そして、ステップ707で位
置ずれ量Δθ分だけマスクθステージ４を駆動し、かつ
マスクアライメント補正量ΔMX,ΔMYにΔX,ΔＹを加算
した後、ステップ708に進む。ステップ708ではマスク位
置ずれ量ΔX,ΔY,Δθがマスクアライメントの許容値内
か否かを判定する。許容値を外れていれば、ステップ70
9に進み、マスク微アライメントの回数が予め設定され
ているリトライ回数を超えたか否かを判定する。超えて
いれば、所定回数リトライしたにもかかわらずマスクの
微アライメントができなかったのであるから、露光処理
を終了したり、警報またはエラー表示を行なう等のエラ
ー処理を行なう。リトライ回数を超えていなければ、ス
テップ702へ戻り、上述したステップ702以下の処理を繰
り返す。
Yyl、ΔXxuおよびΔXxdに基づいてマスク２の位置ずれ
量ΔX,ΔY,Δθを算出する。そして、ステップ707で位
置ずれ量Δθ分だけマスクθステージ４を駆動し、かつ
マスクアライメント補正量ΔMX,ΔMYにΔX,ΔＹを加算
した後、ステップ708に進む。ステップ708ではマスク位
置ずれ量ΔX,ΔY,Δθがマスクアライメントの許容値内
か否かを判定する。許容値を外れていれば、ステップ70
9に進み、マスク微アライメントの回数が予め設定され
ているリトライ回数を超えたか否かを判定する。超えて
いれば、所定回数リトライしたにもかかわらずマスクの
微アライメントができなかったのであるから、露光処理
を終了したり、警報またはエラー表示を行なう等のエラ
ー処理を行なう。リトライ回数を超えていなければ、ス
テップ702へ戻り、上述したステップ702以下の処理を繰
り返す。
ステップ708の判定においてマスク位置ずれ量ΔX,Δ
Y,Δθがマスクアライメントの許容値内であれば、この
マスク微アライメント処理をを終了して第５図のステッ
プ508に進む。
Y,Δθがマスクアライメントの許容値内であれば、この
マスク微アライメント処理をを終了して第５図のステッ
プ508に進む。
第５図のステップ508ではマスクアライメント補正量
ΔMXおよびΔMYをマスク中心ずれΔCXおよびΔCYとして
セットし、マスクウエハアライメント補正量ΔWXおよび
ΔWYをクリアした後ステップ510に進む。
ΔMXおよびΔMYをマスク中心ずれΔCXおよびΔCYとして
セットし、マスクウエハアライメント補正量ΔWXおよび
ΔWYをクリアした後ステップ510に進む。
ステップ510では、プリセットされたショットの座標
値（Xsn,Ysn）にプリアライメント補正量ΔPX,ΔPYとマ
スクアライメント補正量ΔMX,ΔMYとマスクウエハアラ
イメント補正量ΔWX,ΔWYに応じた補正を施した位置に
ウエハステージ24をステップ移動する。次に、ステップ
511でウエハ上のアライメントマーク422（YR,YL,XU,X
D）とマスク上のアライメントマーク421（YR,YL,XU,X
D）を使用してマスクウエハアライメントを行なう。
値（Xsn,Ysn）にプリアライメント補正量ΔPX,ΔPYとマ
スクアライメント補正量ΔMX,ΔMYとマスクウエハアラ
イメント補正量ΔWX,ΔWYに応じた補正を施した位置に
ウエハステージ24をステップ移動する。次に、ステップ
511でウエハ上のアライメントマーク422（YR,YL,XU,X
D）とマスク上のアライメントマーク421（YR,YL,XU,X
D）を使用してマスクウエハアライメントを行なう。
第８図は、マスクウエハアライメント処理の詳細を示
す。
す。
第８図において、ステップ801ではウエハ上アライメ
ントマークのうちのYRマーク422とマスク上アライメン
トマークのうちのYRマーク421との位置ずれ量ΔYyrを計
測するマスクウエハアライメントマーク計測処理を行な
う。また、ステップ802〜804ではそれぞれウエハ上およ
びマスク上アライメントマークのうちYLマーク、XUマー
クおよびXDマークについてそれらの各ずれ量ΔYyl、ΔX
xuおよびΔXxdを計測する。
ントマークのうちのYRマーク422とマスク上アライメン
トマークのうちのYRマーク421との位置ずれ量ΔYyrを計
測するマスクウエハアライメントマーク計測処理を行な
う。また、ステップ802〜804ではそれぞれウエハ上およ
びマスク上アライメントマークのうちYLマーク、XUマー
クおよびXDマークについてそれらの各ずれ量ΔYyl、ΔX
xuおよびΔXxdを計測する。
ステップ805では上記位置ずれ量ΔYyr、ΔYyl、ΔXxu
およびΔXxdがそれぞれマスクウエハアライメントの許
容値内か否かを判定する。許容値を外れていれば、ステ
ップ806へ進み、マスクウエハアライメントの回数が予
め設定されているリトライ回数を超えたか否かを判定す
る。超えていれば、所定回数リトライしたにもかかわら
ずマスクウエハアライメントができなかったのであるか
ら、そのショットの露光処理を終了して第５図のステッ
プ513の処理へ進んだり、警報またはエラー表示を行な
う等のエラー処理を行なう。リトライ回数を超えていな
ければ、ステップ807へ進み、各マークの位置ずれ量ΔY
yr、ΔYyl、ΔXxuおよびΔXxdに基づいてマスク２とウ
エハ３との位置ずれ量ΔX,ΔY,Δθを求める。続くステ
ップ808ではマスク２の中心とマスクθステージ４の中
心とのずれ量ΔCX,ΔCYによるマスク中心X,Yずれ量ΔＸ
θ，ΔＹθを求めてΔCX,ΔCYに加える。このマスク中
心X,Yずれ量ΔＸθ，ΔＹθは、下式により求めること
ができる。ここで（MX,MY）および（MX′,MY′）は、第
９図を参照して、マスクθステージ４の中心を原点とす
る任意の直交座標系におけるマスク２の中心のΔθ補正
前および補正後の位置座標である。
およびΔXxdがそれぞれマスクウエハアライメントの許
容値内か否かを判定する。許容値を外れていれば、ステ
ップ806へ進み、マスクウエハアライメントの回数が予
め設定されているリトライ回数を超えたか否かを判定す
る。超えていれば、所定回数リトライしたにもかかわら
ずマスクウエハアライメントができなかったのであるか
ら、そのショットの露光処理を終了して第５図のステッ
プ513の処理へ進んだり、警報またはエラー表示を行な
う等のエラー処理を行なう。リトライ回数を超えていな
ければ、ステップ807へ進み、各マークの位置ずれ量ΔY
yr、ΔYyl、ΔXxuおよびΔXxdに基づいてマスク２とウ
エハ３との位置ずれ量ΔX,ΔY,Δθを求める。続くステ
ップ808ではマスク２の中心とマスクθステージ４の中
心とのずれ量ΔCX,ΔCYによるマスク中心X,Yずれ量ΔＸ
θ，ΔＹθを求めてΔCX,ΔCYに加える。このマスク中
心X,Yずれ量ΔＸθ，ΔＹθは、下式により求めること
ができる。ここで（MX,MY）および（MX′,MY′）は、第
９図を参照して、マスクθステージ４の中心を原点とす
る任意の直交座標系におけるマスク２の中心のΔθ補正
前および補正後の位置座標である。
MX′＝MX cosθ−MY sinθ MY′＝MX sinθ＋MY cosθ ΔＸθ＝MX′−MX ΔＹθ＝MY′−MY ステップ808の処理を終了すると、ステップ809へ進
む。ステップ809ではマスクθステージ４を位置ずれ量
Δθ分だけ駆動するとともに、位置ずれ量ΔＸとΔＸθ
およびΔＹとΔＹθに対しウエハステージ24で補正駆動
する。そして、ステップ810でマスクウエハアライメン
ト補正量ΔWX,ΔWYに位置ずれ量ΔＸとΔＸθおよびΔ
ＹとΔＹθを加えた後、ステップ801に戻り、上述した
ステップ801以下の処理を繰返す。
む。ステップ809ではマスクθステージ４を位置ずれ量
Δθ分だけ駆動するとともに、位置ずれ量ΔＸとΔＸθ
およびΔＹとΔＹθに対しウエハステージ24で補正駆動
する。そして、ステップ810でマスクウエハアライメン
ト補正量ΔWX,ΔWYに位置ずれ量ΔＸとΔＸθおよびΔ
ＹとΔＹθを加えた後、ステップ801に戻り、上述した
ステップ801以下の処理を繰返す。
一方、ステップ805の判定においてウエハ３とマスク
２におけるYR、YL、XUおよびXD各アライメントマーク対
の位置ずれ量ΔYyr、ΔYyl、ΔXxuおよびΔXxdΔθがマ
スクウエハアライメントの許容値内であればこのマスク
ウエハアライメント処理を終了して第５図のステップ51
2に進む。
２におけるYR、YL、XUおよびXD各アライメントマーク対
の位置ずれ量ΔYyr、ΔYyl、ΔXxuおよびΔXxdΔθがマ
スクウエハアライメントの許容値内であればこのマスク
ウエハアライメント処理を終了して第５図のステップ51
2に進む。
第５図のステップ512ではショット露光を行ない、続
くステップ513では同一ウエハ上に次に露光すべきショ
ットがあるか否かを判定する。露光すべきショットがあ
ればステップ503に戻って上述したステップ503以下の処
理を繰り返し、次のショットが無ければステップ514に
てウエハステージ24上のウエハを回収した後、ステップ
501に戻り、次のウエハについて上述したステップ501以
下の処理を繰り返す。
くステップ513では同一ウエハ上に次に露光すべきショ
ットがあるか否かを判定する。露光すべきショットがあ
ればステップ503に戻って上述したステップ503以下の処
理を繰り返し、次のショットが無ければステップ514に
てウエハステージ24上のウエハを回収した後、ステップ
501に戻り、次のウエハについて上述したステップ501以
下の処理を繰り返す。
第１図は、この発明の一実施例に係るステップアンドリ
ピート露光装置の要部構成図、 第2A図および第2B図は、ウエハ上アライメントマークお
よびマスク上アライメントマークの説明図、 第３図は、第１図の露光装置の制御系のハードウエア構
成図、 第４図は、ステップアンドリピート露光方式の説明図、 第５図は、ステップアンドリピート露光シーケンスの１
バッチ分のフローチャート、 第６図は、第５図ステップ506のマスク粗アライメント
処理の内容を記したフローチャート、 第７図は、第５図ステップ507のマスク微アライメント
処理の内容を記したフローチャート、 第８図は、第５図ステップ511のマスクウエハアライメ
ント処理の内容を記したフローチャート、 第９図は、マスクウエハθ位置ずれ補正時のマスク中心
ずれの様子を示す説明図、そして、 第10図は、XYステージのヨーイングによるマスクウエハ
位置ずれの説明図である。 1:X線（露光光） 2:マスク（原版） 3:ウエハ（被露光基板） 4:マスクθステージ 8:X微動ステージ 9:Y微動ステージ 10:X粗動ステージ 11:Y粗動ステージ 12（12a〜12d）：ピックアップ 13:ピックアップステージ 24:ウエハステージ 304:本体コントロールユニット 305:ピックアップステージ制御部 420:マスク上マスクアライメントマーク 421（XU,XD,YR,YL）：ウエハ上アライメントマーク 422（XU,XD,YR,YL）：マスク上アライメントマーク 423:投光ビーム 1001:ステージ座標系。
ピート露光装置の要部構成図、 第2A図および第2B図は、ウエハ上アライメントマークお
よびマスク上アライメントマークの説明図、 第３図は、第１図の露光装置の制御系のハードウエア構
成図、 第４図は、ステップアンドリピート露光方式の説明図、 第５図は、ステップアンドリピート露光シーケンスの１
バッチ分のフローチャート、 第６図は、第５図ステップ506のマスク粗アライメント
処理の内容を記したフローチャート、 第７図は、第５図ステップ507のマスク微アライメント
処理の内容を記したフローチャート、 第８図は、第５図ステップ511のマスクウエハアライメ
ント処理の内容を記したフローチャート、 第９図は、マスクウエハθ位置ずれ補正時のマスク中心
ずれの様子を示す説明図、そして、 第10図は、XYステージのヨーイングによるマスクウエハ
位置ずれの説明図である。 1:X線（露光光） 2:マスク（原版） 3:ウエハ（被露光基板） 4:マスクθステージ 8:X微動ステージ 9:Y微動ステージ 10:X粗動ステージ 11:Y粗動ステージ 12（12a〜12d）：ピックアップ 13:ピックアップステージ 24:ウエハステージ 304:本体コントロールユニット 305:ピックアップステージ制御部 420:マスク上マスクアライメントマーク 421（XU,XD,YR,YL）：ウエハ上アライメントマーク 422（XU,XD,YR,YL）：マスク上アライメントマーク 423:投光ビーム 1001:ステージ座標系。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜澤 俊一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 野瀬 哲志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−155115（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−202833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−127322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−45819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−59913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−179510（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−91245（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (1)
- 【請求項１】マスクを保持してθ回転方向に移動可能な
マスクステージと、ウエハを保持してXY方向ならびにθ
回転方向に移動可能なウエハステージとを備え、マスク
とウエハとを位置合せして焼付けを行なう露光装置であ
って、 該ウエハステージの回転方向のθ姿勢を計測して、該ウ
エハステージのθ姿勢が一定となるようにウエハステー
ジ側を回転制御する手段と、 該マスクステージに保持されているマスクと、該ウエハ
ステージに保持されるウエハとのXY方向ならびに回転方
向の相対的な位置ずれを計測する手段と、 該回転方向の相対的な位置ずれを補正するために、該計
測をもとにマスクステージ側を回転制御する手段と、 該マスクステージを回転させる際、マスクステージの回
転中心とマスク中心とのずれにより生じるマスクとウエ
ハの間のXY方向の誤差を計算する手段と、 マスクとウエハとの間のXY方向の相対的な位置ずれを補
正するために、該計算の結果ならびに前記XY方向の相対
的な位置ずれ計測の結果をもとに、該ウエハステージを
XY方向に駆動する手段と、 を具備することを特徴とする露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1293864A JP2860567B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1293864A JP2860567B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03155113A JPH03155113A (ja) | 1991-07-03 |
| JP2860567B2 true JP2860567B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=17800143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1293864A Expired - Fee Related JP2860567B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2860567B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3814453B2 (ja) * | 2000-01-11 | 2006-08-30 | キヤノン株式会社 | 位置決め装置、半導体露光装置およびデバイス製造方法 |
| JP2004055767A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-02-19 | Canon Inc | 電子ビーム露光装置及び半導体デバイスの製造方法 |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP1293864A patent/JP2860567B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03155113A (ja) | 1991-07-03 |
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Legal Events
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