JP3326290B2 - 露光方法 - Google Patents

露光方法

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  • 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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度半導体装置等の
製造に際しての微細パターンのリソグラフィ工程に用い
られる露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置製造に際してのリソグラフィ
工程には、これまで光リソグラフィ法が用いられてき
た。然るに、近年における半導体装置の高密度化のテン
ポはめざましく、最近では線幅が0.1μm以下の超微
細パターンの加工技術が要求されるようになっている。
このような超微細パターンの加工には、最早、これまで
の光リソグラフィ法では対応できなくなってきている。
【0003】光リソグラフィ法では対応不可能な線幅
0.1μm以下の微細パターン加工を実現する方法とし
てX線縮小露光法がある。このX線縮小露光法による露
光装置の一例として、特開平6−163366号公報に
記載のものを挙げることができる。この例においては、
露光用の縮小光学系を非球面反射鏡の組み合わせで構成
し、露光工程の中で各光学面の形状を計測/修正して露
光性能を保つようにしている。しかしながら、上記の例
では、露光装置において必須とされる、露光するパター
ンの位置合わせ、いわゆるウェハアライメントをどのよ
うにして行なうかについては何も述べられていない。
【0004】X線縮小露光装置におけるウェハアライメ
ントの方法について述べた例としては、例えば特開昭6
3−312641号公報や特開平5−47631号公報
等を挙げることができる。前者の例においては、ウェハ
ないしウェハステージ上に設けたアライメントマークを
光又はX線で照明し、露光光学系を逆進して原パターン
側に形成されるマーク像を画像的に検出してアライメン
トを行なっている。また、後者の例においては、原パタ
ーン上に設けられた基準マークを露光光学系を用いてウ
ェハステージ上に投影し、ウェハステージ上に設けた基
準位置と比較してアライメントを行なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たウェハアライメント方法には、以下のような問題点が
ある。すなわち、アライメントにX線を用いる場合に
は、感度と位置分解能との双方共良い検出器を得ること
が難しく、結局は精度の良いアライメントを行なうこと
ができないと云う問題がある。一方、波長の長い紫外光
や可視光等を用いると露光光学系の解像力が低くなっ
て、良好なアライメントマーク像が得られないため、そ
の結果アライメント精度が低下するという問題がある。
【0006】したがって、本発明の目的は、高い精度で
ウェハアライメントを行なうことのできる露光方法を
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、まず被露光物(ウェハ等)の位置
決め手段上に固定設置された第1の球面反射鏡と露光光
学系の原パターン側に設けられた参照面との間の相対位
置関係を干渉計を用いて波面の傾きを測定することによ
って正確に合わせる。次いで、原パターンの位置決め手
段上に固定設置された第2の球面反射鏡と上記参照面と
の間の相対位置関係を上記と同様の方法によって正確に
合わせることにより、原パターンの位置決め座標と被露
光物の位置決め座標とを正確に対応させるようにしてい
る。
【0008】
【作用】ウェハアライメントを行なう方法の一つにオフ
アクシス方式と呼ばれる方法がある。このオフアクシス
方式では、ウェハステージ上に設けられた合わせマーク
を予め露光光学系を通して検出して、原パターンの位置
決め座標とウェハの位置決め座標とを関連づけることが
行なわれる。X線縮小露光装置においては、収差上の制
約で露光フィールドを広くできないことなどの理由によ
り、原パターンの位置決め手段を用いる必要があるた
め、オフアクシス方式でウェハアライメントを行なうに
は、原パターンの位置決め座標とウェハの位置決め座標
とを予め正確に関連づける必要があるのである。
【0009】図3に、参照面21の曲率中心が結像光学
系(露光光学系)11〜14の原パターン3側のフィー
ルド中心に概ね位置するように参照面21を位置決め
し、同時にウェハの位置決め手段2上に固定設置された
第1の球面鏡24の曲率中心が上記光学系の結像側のフ
ィールド中心に概ね位置するように位置決めして、干渉
計23により波面を観測している状態を示す。この状態
で干渉計23により露光光学系11〜14の波面収差を
測定すると、参照面21の曲率中心と第1の球面鏡24
の曲率中心とが露光光学系11〜14に関して正確に共
役関係すなわち光学系の物点とそれに対応する像点との
位置関係にあるときには、干渉計23によって観測され
る波面には傾きが生じない。一方、両曲率中心間に光学
系の光軸に垂直な方向にずれがあるときには、このずれ
量に比例した大きさの波面の傾斜が生じる。したがっ
て、干渉計23で波面を観測しながら、波面傾斜(波面
収差)がゼロとなるように、ウェハの位置決め手段2に
よって第1の球面鏡24の曲率中心位置を微動調節する
ことにより、両曲率中心位置を正確に共役関係の位置に
合わせることができる。そして、この合わせ操作が完了
したときのウェハの位置決め手段2の位置決め位置をウ
ェハ位置決め座標系の原点位置とすることができる。
【0010】また、図1に、原パターンの位置決め手段
4によってその移動部上に固定設置されている第2の球
面鏡5を微動調節して、該第2の球面鏡5の曲率中心が
概ね参照面21の曲率中心と一致するように位置決めし
た状態を示す。この状態で、第2の球面鏡5により反射
される測定光20の波面を干渉計23により観測する
と、参照面21の曲率中心と第2の球面鏡5の曲率中心
との間に光学系の光軸に垂直な方向にずれがあるときに
は、そのずれ量に比例した大きさの波面の傾きが観測さ
れる。したがって、干渉計23により波面を観測しなが
ら、波面の傾斜がゼロとなるように、原パターンの位置
決め手段4によって第2の球面鏡5の曲率中心位置を微
動調節することにより、両曲率中心位置を正確に光軸上
に合わせることができる。この合わせ操作が完了したと
きの原パターンの位置決め手段4の位置決め位置を原パ
ターン位置決め座標系の原点位置とすることができる。
【0011】上述した二つの操作は、いずれも参照面2
1を移動させずに行なわれるので、上記したウェハの位
置決め座標の原点と原パターンの位置決め座標の原点と
は、露光光学系11〜14に関して正確に共役な位置関
係となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て説明する。
【0013】図2に、本発明の一実施例になるX線縮小
露光装置の露光動作中における基本構成を側面図で示
す。照明光学系(図示せず)から入射した軟X線7は、
原パターン3によって反射され、露光光学系11〜14
により集光されて、ウェハ1上に原パターン3の縮小像
を結像する。この露光光学系は、X線反射鏡11〜14
によって構成される縮小光学系である。
【0014】ウェハアライメントのための原点合わせ操
作に際しては、図3に示すように、原パターン3を測定
光20の光路上から退避させ、参照面21の曲率中心が
結像光学系(露光光学系)11〜14の原パターン3側
のフィールド中心に概ね位置するように参照面21を位
置決めする。この位置決め操作は移動テーブル22を微
動調節することによって行なわれる。この位置決め操作
が完了したら、以後の操作に際しては、参照面21はそ
の位置決め位置に固定保持される。
【0015】次いで、ウェハの位置決め手段2上に固定
設置された第1の球面鏡24の曲率中心が結像光学系1
1〜14の結像側のフィールド中心に概ね位置するよう
に、第1の球面鏡24を位置決めする。この位置決め操
作はウェハの位置決め手段2を微動調節することによっ
て行なわれる。この状態で、干渉計23により結像光学
系11〜14の波面を観測しながらウェハの位置決め手
段2により第1の球面鏡24の位置を微動調節して、第
1の球面鏡24の曲率中心を参照面21の曲率中心位置
と共役関係にある位置に正確に合わせ、そのときのウェ
ハの位置決め手段2の位置決め位置をウェハ位置決め座
標の原点位置とする。
【0016】次に、図1に示すように、原パターンの位
置決め手段4によって原パターン3および第2の球面鏡
5を測定光20の光路上に移動させ、第2の球面鏡5の
曲率中心が概ね参照面21の曲率中心と一致するよう
に、第2の球面鏡5を位置決めする。この状態で、干渉
計23によって第2の球面鏡5により反射される測定光
20の波面を観測しながら、原パターンの位置決め手段
4を微動調節して、第2の球面鏡5の曲率中心を参照面
21の曲率中心位置に正確に合わせる。この合わせ操作
が完了したときの原パターンの位置決め手段4の位置決
め位置をもって原パターン位置決め座標の原点位置とす
る。
【0017】以上の操作により、予め位置決めされて固
定保持されている参照面21の曲率中心位置を基準にし
てウェハ位置決め座標の原点位置と原パターン位置決め
座標の原点位置との双方が正確に定められるので、原パ
ターン3に対するウェハ1のアライメントが精度良く行
なえるのである。
【0018】図4に、ウェハの位置決め手段2の一構造
例を示す。ウェハの位置決め手段2の可動部に第1の球
面鏡24が固定設置されている。この第1の球面鏡24
はその曲率中心がウェハ1の表面と同一面内に位置する
ように設置されているため、上述した原点合わせ操作に
おいてデフォーカスによる波面の変形を生じると云うこ
とはない。
【0019】図5に、原パターンの位置決め手段4の構
造例を示す。原パターンの位置決め手段4の可動部に第
2の球面鏡5が固定設置されている。この第2の球面鏡
5はその曲率中心が原パターン3の表面と同一面内に位
置するようにして設けられているので、上述した原点合
わせ操作においてデフォーカスによる波面の変形を生じ
ると云うことはない。また、原パターンの位置決め手段
4の固定ベース部分には、例えば長楕円形状の貫通穴
(スリット)が設けられており、この貫通穴を通して測
定光20を露光光学系11〜14に導き、あるいは第2
の球面鏡5に当てることが可能となっている。
【0020】図6に、参照面21の位置決め手段の一構
造例を示す。参照面21は位置決めテーブル22上に固
定されている。干渉計23より入射した測定光20は平
面鏡33および平面鏡32により光路を折曲げられて参
照面21に到達する。平面鏡33,平面鏡32は、それ
ぞれZ移動部31,位置決めテーブル22上に固定され
ているため、位置決めテーブル22の移動によって参照
面21に入射する光の光軸が移動することはない。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、ウェハアライメントに
おける位置決め誤差の原因となる原パターン位置決め座
標とウェハ位置決め座標との関連づけにおける誤差を低
減することができ、したがって、高精度のウェハアライ
メントを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例になるX線縮小露光装置の参
照面21と第2の球面鏡5との間の位置合わせを行って
いる状態における基本構成を示す側面図。
【図2】上記実施例になるX線縮小露光装置のウェハ1
上に原パターン3の縮小像を結像して露光動作を行って
いる状態における基本構成を示す側面図。
【図3】上記実施例になるX線縮小露光装置の参照面2
1と第1の球面鏡24との間の位置合わせを行っている
状態における基本構成を示す側面図。
【図4】上記実施例のX線縮小露光装置におけるウェハ
の位置決め手段2の一構造例を示す斜視図。
【図5】上記実施例のX線縮小露光装置における原パタ
ーンの位置決め手段4の一構造例を示す図で、同図(a)
は斜視図、同図(b)は側断面図。
【図6】上記実施例のX線縮小露光装置における参照面
の位置決め手段の一構造例を示す部分断面斜視図。
【符号の説明】
1…ウェハ, 2…ウェハの位置決め
手段,3…原パターン, 4…原パターン
の位置決め手段,5…第2の球面鏡, 7…
露光軟X線,11〜14…露光光学系, 2
0…測定光,21…参照面, 22…位
置決めテーブル,23…干渉計, 24
…第1の球面鏡,31…Z移動部, 32,33
…平面鏡。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/30 531J (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 503 G03F 7/20 521

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被露光物を載置するためのステージを位置
    決めする第1の位置決め手段上に設けられた第1の球面
    鏡と、原パターンを載置するためのステージを位置決め
    する第2の位置決め手段上に設けられた第2の球面鏡
    と、第3の位置決め手段上に設けられた参照面とを備え
    た露光装置を用いた露光方法において、前記参照面の曲
    率中心に対して前記第1の球面鏡の曲率中心が前記露光
    装置の露光光学系に関して共役関係の位置に来るよう
    に、前記第1の位置決め手段を移動して、該第1の位置
    決め手段の位置を前記被露光物の座標原点として決定す
    る工程と、前記参照面を載置した前記第3の位置決め手
    段の位置を固定保持する工程と、固定保持された前記参
    照面の曲率中心と前記第2の球面鏡の曲率中心とが一致
    するように前記第2の位置決め手段の移動を行って、該
    第2の位置決め手段の位置を前記原パターンの座標原点
    として決定する工程と、その後に、前記の各座標原点を
    基準点に用いて、前記被露光物及び前記原パターンを位
    置決めしつつ前記被露光物上への露光を行う工程とを有
    することを特徴とする露光方法。
  2. 【請求項2】前記被露光物の座標原点を決定する工程
    は、干渉計を用いて、前記第1の球面鏡から反射されて
    くる測定光の波面を観察する工程を含んでなることを特
    徴とする請求項1に記載の露光方法
  3. 【請求項3】前記原パターンの座標原点を決定する工程
    は、干渉計を用いて、前記第2の球面鏡から反射されて
    くる測定光の波面を観察する工程を含んでなることを特
    徴とする請求項1または2に記載の露光方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101986207A (zh) * 2009-07-28 2011-03-16 日本精工株式会社 曝光装置以及曝光方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101986207A (zh) * 2009-07-28 2011-03-16 日本精工株式会社 曝光装置以及曝光方法
CN101986207B (zh) * 2009-07-28 2013-07-03 恩斯克科技有限公司 曝光装置以及曝光方法

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