JP3335126B2 - 面位置検出装置及びそれを用いた走査型投影露光装置 - Google Patents
面位置検出装置及びそれを用いた走査型投影露光装置Info
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面位置検出装置及び
それを用いた走査型投影露光装置に関し、特に半導体デ
バイス製造用のステップアンドリピート方式やステップ
アンドスキャン方式の投影露光装置において、ウエハー
ステージ上に載置された半導体ウエハー（基板）の各被
露光領域を投影レンズ系（投影光学系）の焦平面に高精
度にかつ容易に合焦せしめる際に好適なものである。
それを用いた走査型投影露光装置に関し、特に半導体デ
バイス製造用のステップアンドリピート方式やステップ
アンドスキャン方式の投影露光装置において、ウエハー
ステージ上に載置された半導体ウエハー（基板）の各被
露光領域を投影レンズ系（投影光学系）の焦平面に高精
度にかつ容易に合焦せしめる際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、超ＬＳＩの高集積化に応じて回路
パターンの微細化が進んでおり、これに伴って投影露光
装置で用いている投影レンズ系は、より高ＮＡ化されて
いる。そしてこれに伴い回路パターンの転写工程におけ
るレンズ系の許容焦点深度がより狭くなっている。又、
投影レンズ系により露光するべき被露光領域の大きさも
大型化される傾向にある。
パターンの微細化が進んでおり、これに伴って投影露光
装置で用いている投影レンズ系は、より高ＮＡ化されて
いる。そしてこれに伴い回路パターンの転写工程におけ
るレンズ系の許容焦点深度がより狭くなっている。又、
投影レンズ系により露光するべき被露光領域の大きさも
大型化される傾向にある。
【０００３】このようなことにより大型化された被露光
領域全体に亘って良好な回路パターンの転写を可能にす
る為には、投影レンズ系の許容焦点深度内に確実に、ウ
エハーの被露光領域（ショット）全体を位置付ける必要
がある。
領域全体に亘って良好な回路パターンの転写を可能にす
る為には、投影レンズ系の許容焦点深度内に確実に、ウ
エハーの被露光領域（ショット）全体を位置付ける必要
がある。
【０００４】これを達成する為には、ウエハー表面の投
影レンズ系の焦平面、即ちレチクルの回路パターン像が
フォーカスする平面に対する位置と傾きを高精度に検出
し、ウエハー表面の位置や傾きを調整してやることが重
要となってくる。
影レンズ系の焦平面、即ちレチクルの回路パターン像が
フォーカスする平面に対する位置と傾きを高精度に検出
し、ウエハー表面の位置や傾きを調整してやることが重
要となってくる。
【０００５】こうしたなか、最近ではステッパ方式と同
等の投影レンズを使いながら露光領域とＮＡを大きくす
ることが可能なスキャン方式の露光装置（走査型投影露
光装置）のニーズが高まっている。
等の投影レンズを使いながら露光領域とＮＡを大きくす
ることが可能なスキャン方式の露光装置（走査型投影露
光装置）のニーズが高まっている。
【０００６】スキャン方式の露光装置では被露光領域全
体に亙って良好な回路パターンの転写を可能にする為
に、ウエハー表面（投影レンズ系の焦平面）、即ちレチ
クルの回路パターン像に対して、転写対象であるウエハ
ー表面の位置と傾きをスキャン動作に同期しながら高精
度に検出し、オートフォーカス・オートレベリングの補
正駆動をスキャン露光中連続的に行って、ウエハー表面
を投影光学系の最良結像面に逐次合わせ込む方法が用い
られている。
体に亙って良好な回路パターンの転写を可能にする為
に、ウエハー表面（投影レンズ系の焦平面）、即ちレチ
クルの回路パターン像に対して、転写対象であるウエハ
ー表面の位置と傾きをスキャン動作に同期しながら高精
度に検出し、オートフォーカス・オートレベリングの補
正駆動をスキャン露光中連続的に行って、ウエハー表面
を投影光学系の最良結像面に逐次合わせ込む方法が用い
られている。
【０００７】これらの投影露光装置におけるウエハー表
面の高さ及び面位置検出方法としては、例えばウエハー
表面に光束を斜め方向から入射させ、ウエハー表面から
の反射光の反射点の位置ずれをセンサ上への反射光の位
置ずれとして検出する検出光学系を用いる方法や、エア
ーマイクロセンサーや静電容量センサーなどのギャップ
センサーを用いてウエハー表面の複数箇所の面位置を検
出し、その結果に基づいてウエハー表面位置を求める方
法、等が知られている。
面の高さ及び面位置検出方法としては、例えばウエハー
表面に光束を斜め方向から入射させ、ウエハー表面から
の反射光の反射点の位置ずれをセンサ上への反射光の位
置ずれとして検出する検出光学系を用いる方法や、エア
ーマイクロセンサーや静電容量センサーなどのギャップ
センサーを用いてウエハー表面の複数箇所の面位置を検
出し、その結果に基づいてウエハー表面位置を求める方
法、等が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】走査型の投影露光装置
におけるウエハーの高さを相対走査しながら連続的に検
出する面位置検出方法では、制御上の容易さから計測点
の配置は、計測センサーの検出領域や、露光時の同期ス
キャンスピード及び装置構造体の残留振動モードに対応
したサンプリング周期と制御系の制御周波数から、面位
置検出システム全体における最小の制御周波数を求め
て、それを基に一定サンプル期間を設定し、露光開始点
を基準に配置して計測を行う方法がとられていた。
におけるウエハーの高さを相対走査しながら連続的に検
出する面位置検出方法では、制御上の容易さから計測点
の配置は、計測センサーの検出領域や、露光時の同期ス
キャンスピード及び装置構造体の残留振動モードに対応
したサンプリング周期と制御系の制御周波数から、面位
置検出システム全体における最小の制御周波数を求め
て、それを基に一定サンプル期間を設定し、露光開始点
を基準に配置して計測を行う方法がとられていた。
【０００９】しかしながら実際の生産現場においてはチ
ップの多様化、微細化のトレンドに従ったシュリンク
版、カットダウン版等の投入により種々様々なチップサ
イズの生産が行われており前記の様な制御系依存の計測
サンプル点の配置ではチップの周辺部位、特に露光終了
位置近傍の計測が最大で固定サンプル間隔分だけ面位置
情報が不定となり結果として局所デフォーカスが発生す
るという問題があった。本発明は、ウエハーの高さを相
対走査しながら連続的に検出する際、ショットのサイズ
が変化する場合もウエハを投影光学系の焦平面（あるい
はベストアライメント位置）に高精度に位置合わせする
ことができるデバイスの製造に好適な面位置検出装置及
びそれを用いた走査型投影露光装置の提供を目的とす
る。
ップの多様化、微細化のトレンドに従ったシュリンク
版、カットダウン版等の投入により種々様々なチップサ
イズの生産が行われており前記の様な制御系依存の計測
サンプル点の配置ではチップの周辺部位、特に露光終了
位置近傍の計測が最大で固定サンプル間隔分だけ面位置
情報が不定となり結果として局所デフォーカスが発生す
るという問題があった。本発明は、ウエハーの高さを相
対走査しながら連続的に検出する際、ショットのサイズ
が変化する場合もウエハを投影光学系の焦平面（あるい
はベストアライメント位置）に高精度に位置合わせする
ことができるデバイスの製造に好適な面位置検出装置及
びそれを用いた走査型投影露光装置の提供を目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の面位置
検出装置は、投影光学系の結像面近傍に配置した感光基
板に物体面上のパターンを投影光学系を介して該感光基
板と該物体とを相対的に走査させて投影露光する際、該
感光基板を走査させながら該投影光学系の光軸方向に対
する該感光基板のショット領域内の面位置情報を複数ポ
イントで順次検出する面位置検出装置において、該ショ
ット領域の走査方向における寸法に応じて、該ショット
領域の両端での該面位置情報を検出するように該面位置
情報の検出ポイントの配置を変更することを特徴として
いる。
検出装置は、投影光学系の結像面近傍に配置した感光基
板に物体面上のパターンを投影光学系を介して該感光基
板と該物体とを相対的に走査させて投影露光する際、該
感光基板を走査させながら該投影光学系の光軸方向に対
する該感光基板のショット領域内の面位置情報を複数ポ
イントで順次検出する面位置検出装置において、該ショ
ット領域の走査方向における寸法に応じて、該ショット
領域の両端での該面位置情報を検出するように該面位置
情報の検出ポイントの配置を変更することを特徴として
いる。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て前記感光基板には前記走査方向における寸法の異なる
ショット領域が配列されており、各ショット領域毎に各
々の前記走査方向における寸法に応じて前記面位置情報
の検出ポイントの配置を変更することを特徴としてい
る。
て前記感光基板には前記走査方向における寸法の異なる
ショット領域が配列されており、各ショット領域毎に各
々の前記走査方向における寸法に応じて前記面位置情報
の検出ポイントの配置を変更することを特徴としてい
る。
【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において複数の前記検出ポイントの間隔は略等しいこ
とを特徴としている。
明において複数の前記検出ポイントの間隔は略等しいこ
とを特徴としている。
【００１３】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
か１項の発明において前記ショット領域の走査方向にお
ける寸法は前記感光基板上のショット領域のレイアウト
情報からあらかじめ得られていることを特徴としてい
る。
か１項の発明において前記ショット領域の走査方向にお
ける寸法は前記感光基板上のショット領域のレイアウト
情報からあらかじめ得られていることを特徴としてい
る。
【００１４】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
か１項の発明において前記面位置情報は前記ショット領
域の前記投影光学系の光軸方向に対する位置及び傾きで
あることを特徴としている。
か１項の発明において前記面位置情報は前記ショット領
域の前記投影光学系の光軸方向に対する位置及び傾きで
あることを特徴としている。
【００１５】請求項６の発明の走査型投影露光装置は、
物体面上のパターンを投影光学系により可動ステージに
載置した感光基板面上のショット領域に走査手段により
該物体と該可動ステージを相対的に走査させながら投影
露光する走査型投影露光装置において、該感光基板を走
査させながら該投影光学系の光軸方向に対する該感光基
板のショット領域内の面位置情報を複数ポイントで順次
検出するに際し、該ショット領域の走査方向における寸
法に応じて、該ショット領域の両端での該面位置情報を
検出するように該面位置情報の検出ポイントの配置を変
更することを特徴としている。
物体面上のパターンを投影光学系により可動ステージに
載置した感光基板面上のショット領域に走査手段により
該物体と該可動ステージを相対的に走査させながら投影
露光する走査型投影露光装置において、該感光基板を走
査させながら該投影光学系の光軸方向に対する該感光基
板のショット領域内の面位置情報を複数ポイントで順次
検出するに際し、該ショット領域の走査方向における寸
法に応じて、該ショット領域の両端での該面位置情報を
検出するように該面位置情報の検出ポイントの配置を変
更することを特徴としている。
【００１６】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て前記感光基板には前記走査方向における寸法の異なる
ショット領域が配列されており、各ショット領域毎に各
々の前記走査方向における寸法に応じて前記面位置情報
の検出ポイントの配置を変更することを特徴としてい
る。
て前記感光基板には前記走査方向における寸法の異なる
ショット領域が配列されており、各ショット領域毎に各
々の前記走査方向における寸法に応じて前記面位置情報
の検出ポイントの配置を変更することを特徴としてい
る。
【００１７】請求項８の発明は、請求項６または７の発
明において複数の前記検出ポイントの間隔は略等しいこ
とを特徴としている。
明において複数の前記検出ポイントの間隔は略等しいこ
とを特徴としている。
【００１８】請求項９の発明は、請求項６〜８のいずれ
か１項の発明において検出された前記面位置情報に基づ
いて投影露光中の前記ショット領域の前記面位置を補正
することを特徴としている。
か１項の発明において検出された前記面位置情報に基づ
いて投影露光中の前記ショット領域の前記面位置を補正
することを特徴としている。
【００１９】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて前記ショット領域の前記面位置の補正に際し、それ
ぞれの前記検出ポイントでの検出結果に基づく補正の対
象となる位置が、前記検出ポイントの位置により走査方
向に変化することを特徴としている。
いて前記ショット領域の前記面位置の補正に際し、それ
ぞれの前記検出ポイントでの検出結果に基づく補正の対
象となる位置が、前記検出ポイントの位置により走査方
向に変化することを特徴としている。
【００２０】請求項１１の発明は、請求項６〜１０のい
ずれか１項の発明において前記ショット領域の走査方向
における寸法は前記感光基板上のショット領域のレイア
ウト情報からあらかじめ得られていることを特徴として
いる。
ずれか１項の発明において前記ショット領域の走査方向
における寸法は前記感光基板上のショット領域のレイア
ウト情報からあらかじめ得られていることを特徴として
いる。
【００２１】請求項１２の発明のデバイスの製造方法
は、請求項１〜５のいずれか１項記載の面位置検出装置
による面位置情報を用いて感光基板の面位置補正を行っ
た後に、物体面上のパターンを感光基板に投影露光し、
その後、該感光基板を現像処理工程を介してデバイスを
製造していることを特徴としている。
は、請求項１〜５のいずれか１項記載の面位置検出装置
による面位置情報を用いて感光基板の面位置補正を行っ
た後に、物体面上のパターンを感光基板に投影露光し、
その後、該感光基板を現像処理工程を介してデバイスを
製造していることを特徴としている。
【００２２】請求項１３の発明のデバイスの製造方法
は、請求項６〜１１のいずれか１項の走査型投影露光装
置を用いて感光基板の面位置補正を行った後に、物体面
上のパターンを感光基板に投影露光し、その後、該感光
基板を現像処理工程を介してデバイスを製造しているこ
とを特徴としている。
は、請求項６〜１１のいずれか１項の走査型投影露光装
置を用いて感光基板の面位置補正を行った後に、物体面
上のパターンを感光基板に投影露光し、その後、該感光
基板を現像処理工程を介してデバイスを製造しているこ
とを特徴としている。
【００２３】請求項１４の発明の位置情報検出方法は、
投影光学系を介して感光基板上に物体面上のパターンを
走査させながら投影露光するに際し、該感光基板を走査
させながら該感光基板のショット領域内の位置情報を複
数ポイントで順次検出する位置情報検出方法であって、
該感光基板のショット領域の走査方向における寸法に応
じて、該ショット領域の両端での該位置情報を検出する
ように該位置情報の検出ポイントの配置を変更すること
を特徴としている。
投影光学系を介して感光基板上に物体面上のパターンを
走査させながら投影露光するに際し、該感光基板を走査
させながら該感光基板のショット領域内の位置情報を複
数ポイントで順次検出する位置情報検出方法であって、
該感光基板のショット領域の走査方向における寸法に応
じて、該ショット領域の両端での該位置情報を検出する
ように該位置情報の検出ポイントの配置を変更すること
を特徴としている。
【００２４】請求項１５の発明は、請求項１４の発明に
おいて前記位置情報は前記投影光学系の光軸方向に対す
る面位置であることを特徴としている。
おいて前記位置情報は前記投影光学系の光軸方向に対す
る面位置であることを特徴としている。
【００２５】請求項１６の発明は、請求項１４の発明に
おいて前記位置情報は前記感光基板の前記物体に対する
アライメントエラーであることを特徴としている。
おいて前記位置情報は前記感光基板の前記物体に対する
アライメントエラーであることを特徴としている。
【００２６】請求項１７の発明は、請求項１６の発明に
おいて複数の前記検出ポイントは前記感光基板上のアラ
イメントマーク形成位置であることを特徴としている。
おいて複数の前記検出ポイントは前記感光基板上のアラ
イメントマーク形成位置であることを特徴としている。
【００２７】請求項１８の発明のデバイスの製造方法
は、請求項１４〜１７のいずれか１項記載の位置情報検
出方法を用いて感光基板の位置制御を行った後に感光基
板上にパターン転写を行い、現像処理工程を介してデバ
イスを製造することを特徴としている。
は、請求項１４〜１７のいずれか１項記載の位置情報検
出方法を用いて感光基板の位置制御を行った後に感光基
板上にパターン転写を行い、現像処理工程を介してデバ
イスを製造することを特徴としている。
【００２８】請求項１９の発明のウエハは、投影光学系
を介して表面にレチクル面上のパターンを走査させなが
ら投影露光されるウエハであって、走査中にレチクルと
のアライメントエラーを順次検出するに際し、表面に形
成されたショット領域の走査方向における寸法に応じ
て、該ショット領域の両端での該アライメントエラーを
検出できるようにアライメントマークが配置されること
を特徴としている。
を介して表面にレチクル面上のパターンを走査させなが
ら投影露光されるウエハであって、走査中にレチクルと
のアライメントエラーを順次検出するに際し、表面に形
成されたショット領域の走査方向における寸法に応じ
て、該ショット領域の両端での該アライメントエラーを
検出できるようにアライメントマークが配置されること
を特徴としている。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の面位置検出装置を
備えた縮小型の投影露光装置（ステップアンドリピート
方式又はステップアンドスキャン方式を用いた投影露光
装置）の一部分の要部概略図である。
備えた縮小型の投影露光装置（ステップアンドリピート
方式又はステップアンドスキャン方式を用いた投影露光
装置）の一部分の要部概略図である。
【００３３】図１において、１は縮小投影レンズ系（投
影光学系）であり、その光軸は図中ＡＸで示している。
縮小投影レンズ系１はレチクル２の回路パターンを、例
えば１／５倍に縮小して投影し、その焦平面に回路パタ
ーン像を形成している。又、光軸ＡＸは図中のｚ軸方向
と平行な関係にある。
影光学系）であり、その光軸は図中ＡＸで示している。
縮小投影レンズ系１はレチクル２の回路パターンを、例
えば１／５倍に縮小して投影し、その焦平面に回路パタ
ーン像を形成している。又、光軸ＡＸは図中のｚ軸方向
と平行な関係にある。
【００３４】３はレチクルステージであり、前述のレチ
クル２を保持してＹ軸方向に水平移動可能であり、且つ
Ｚ軸方向に平行な軸のまわりに回転可能となっている。
クル２を保持してＹ軸方向に水平移動可能であり、且つ
Ｚ軸方向に平行な軸のまわりに回転可能となっている。
【００３５】４は表面にレジストを塗布したウエハー
（物体）であり、先の露光工程で互いに同じパターンが
形成された多数個の被露光領域（ショット）が配列して
ある。５はウエハー４を載置するウエハーステージ（ス
テージ）である。ウエハー４はウエハーステージ５に吸
着され、固定している。ウエハーステージ５はＸ軸方向
とＹ軸方向に各々水平移動可能なＸＹステージと、Ｚ軸
方向及びＸ、Ｙ軸方向に平行な軸のまわりに回転するレ
ベリングステージ、前記Ｚ軸方向に平行な軸のまわりに
回転する回転ステージで構成されている。又、Ｘ、Ｙ、
Ｚ軸は互いに直交するように設定してある。
（物体）であり、先の露光工程で互いに同じパターンが
形成された多数個の被露光領域（ショット）が配列して
ある。５はウエハー４を載置するウエハーステージ（ス
テージ）である。ウエハー４はウエハーステージ５に吸
着され、固定している。ウエハーステージ５はＸ軸方向
とＹ軸方向に各々水平移動可能なＸＹステージと、Ｚ軸
方向及びＸ、Ｙ軸方向に平行な軸のまわりに回転するレ
ベリングステージ、前記Ｚ軸方向に平行な軸のまわりに
回転する回転ステージで構成されている。又、Ｘ、Ｙ、
Ｚ軸は互いに直交するように設定してある。
【００３６】従って、ウエハーステージ５を駆動するこ
とにより、ウエハー４の表面の位置を縮小投影レンズ系
１の光軸ＡＸ方向、及び光軸ＡＸに直交する平面に沿っ
た方向に調整し、更に焦平面、即ち回路パターン像に対
する傾きも調整している。
とにより、ウエハー４の表面の位置を縮小投影レンズ系
１の光軸ＡＸ方向、及び光軸ＡＸに直交する平面に沿っ
た方向に調整し、更に焦平面、即ち回路パターン像に対
する傾きも調整している。
【００３７】レチクルステージ３の移動はステージ駆動
装置１８により制御し、ウエハーステージ５の移動はス
テージ駆動装置１４により各々制御している。
装置１８により制御し、ウエハーステージ５の移動はス
テージ駆動装置１４により各々制御している。
【００３８】ステージ駆動装置１８はレチクル２を光軸
ＡＸと直交する平面における位置（ｙ）と回転（θ）と
を調整する手段を持ち、ステージ駆動装置１４はウエハ
ー４の光軸ＡＸと直交する局面における位置（ｘ，ｙ)
と回転（θ）とを調整する手段と、ウエハー４の光軸Ａ
Ｘ方向の位置（ｚ）と傾き（α, β）とを調整する手段
を持ち、信号線を介して制御装置１５からの指令信号を
受け、この信号に応答してレチクルステージ３及びウエ
ハーステージ５を各々サーボ駆動している。
ＡＸと直交する平面における位置（ｙ）と回転（θ）と
を調整する手段を持ち、ステージ駆動装置１４はウエハ
ー４の光軸ＡＸと直交する局面における位置（ｘ，ｙ)
と回転（θ）とを調整する手段と、ウエハー４の光軸Ａ
Ｘ方向の位置（ｚ）と傾き（α, β）とを調整する手段
を持ち、信号線を介して制御装置１５からの指令信号を
受け、この信号に応答してレチクルステージ３及びウエ
ハーステージ５を各々サーボ駆動している。
【００３９】また、制御装置１５はステージ駆動装置１
４、１８の他、後述する光源６、および２次元位置検出
素子１３、露光光源２１に対しても、信号線を介して各
々独立した指令信号を送り制御している。
４、１８の他、後述する光源６、および２次元位置検出
素子１３、露光光源２１に対しても、信号線を介して各
々独立した指令信号を送り制御している。
【００４０】図１における符番６〜１３はウエハー４の
表面位置及び傾き等の面位置情報を検出する為に設けた
斜入射光学系を含む面位置検出手段の各要素を示してい
る。６は照明用光源としての発光ダイオードであり、例
えば半導体レーザ等の高輝度な光源である。７は照明用
レンズである。
表面位置及び傾き等の面位置情報を検出する為に設けた
斜入射光学系を含む面位置検出手段の各要素を示してい
る。６は照明用光源としての発光ダイオードであり、例
えば半導体レーザ等の高輝度な光源である。７は照明用
レンズである。
【００４１】光源６から射出した光は照明用レンズ７に
よって平行な光束となり、複数個のピンホールを形成し
た開口マスク（以下「マスク」ともいう。）８を照明す
る。マスク８の各ピンホールを通過した複数個のスポッ
ト光は、結像レンズ９を経て折曲げミラー１０に入射
し、折曲げミラー１０で方向を変えた後、ウエハー４の
表面に入射している。このときマスク８を介した複数の
スポット光でウエハー４の被露光領域の中央部（投影光
学系１の光軸上）を含む複数の箇所を照明している。
よって平行な光束となり、複数個のピンホールを形成し
た開口マスク（以下「マスク」ともいう。）８を照明す
る。マスク８の各ピンホールを通過した複数個のスポッ
ト光は、結像レンズ９を経て折曲げミラー１０に入射
し、折曲げミラー１０で方向を変えた後、ウエハー４の
表面に入射している。このときマスク８を介した複数の
スポット光でウエハー４の被露光領域の中央部（投影光
学系１の光軸上）を含む複数の箇所を照明している。
【００４２】本実施形態ではウエハー４の露光領域内の
複数箇所にマスク８の複数のピンホールを形成してい
る。ここで結像レンズ９と折曲げミラー１０はウエハー
４上にマスク８の複数個のピンホールの像を形成してい
る。マスク８の複数個のピンホールを通過した光束は、
ウエハー４の被露光領域の中央部を含む複数箇所を照射
し、各々の箇所で反射される。
複数箇所にマスク８の複数のピンホールを形成してい
る。ここで結像レンズ９と折曲げミラー１０はウエハー
４上にマスク８の複数個のピンホールの像を形成してい
る。マスク８の複数個のピンホールを通過した光束は、
ウエハー４の被露光領域の中央部を含む複数箇所を照射
し、各々の箇所で反射される。
【００４３】即ち、本実施形態ではマスク８にピンホー
ルを複数個形成し、被露光領域内で中央部を含む複数箇
所の測定点の位置情報を測定している。
ルを複数個形成し、被露光領域内で中央部を含む複数箇
所の測定点の位置情報を測定している。
【００４４】ウエハー４の各測定点で反射した光束は折
曲げミラー１１により方向を変えた後、検出レンズ１２
を介して受光素子を２次元的に配置した位置検出素子１
３上に入射する。ここで検出レンズ１２は結像レンズ
９、折曲げミラー１０、ウエハ４、折曲げミラー１１と
共同してマスク８のピンホールの像を位置検出素子１３
上に形成している。
曲げミラー１１により方向を変えた後、検出レンズ１２
を介して受光素子を２次元的に配置した位置検出素子１
３上に入射する。ここで検出レンズ１２は結像レンズ
９、折曲げミラー１０、ウエハ４、折曲げミラー１１と
共同してマスク８のピンホールの像を位置検出素子１３
上に形成している。
【００４５】即ちマスク８とウエハー４の位置検出素子
１３は互いに光学的に共役な関係にある。図１では摸式
的に示してあるが、光学配置上、困難な場合には位置検
出素子１３を各ピンホールに対応して各々、別個に複数
個配置しても良い。
１３は互いに光学的に共役な関係にある。図１では摸式
的に示してあるが、光学配置上、困難な場合には位置検
出素子１３を各ピンホールに対応して各々、別個に複数
個配置しても良い。
【００４６】位置検出素子１３は２次元的なＣＣＤ又は
ラインセンサーなどから成り、複数個のピンホールを介
した複数の光束の位置検出素子１３の受光面への入射位
置を各々独立に検知することが可能となっている。
ラインセンサーなどから成り、複数個のピンホールを介
した複数の光束の位置検出素子１３の受光面への入射位
置を各々独立に検知することが可能となっている。
【００４７】ウエハ４の縮小投影レンズ系１の光軸ＡＸ
方向の位置の変化は、位置検出素子１３上の複数の光束
の入射位置のずれとして検出できる為、ウエハー４上の
被露光領域内の複数の測定点における、ウエハー表面の
光軸ＡＸ方向の位置が、位置検出素子１３からの出力信
号に基づいて検出できる。又、この位置検出素子１３か
らの出力信号は、各測定点の面位置データを形成して制
御手段１５へ入力している。
方向の位置の変化は、位置検出素子１３上の複数の光束
の入射位置のずれとして検出できる為、ウエハー４上の
被露光領域内の複数の測定点における、ウエハー表面の
光軸ＡＸ方向の位置が、位置検出素子１３からの出力信
号に基づいて検出できる。又、この位置検出素子１３か
らの出力信号は、各測定点の面位置データを形成して制
御手段１５へ入力している。
【００４８】ウエハステージ５のｘ軸及びｙ軸方向の変
位はウエハーステージ５上に設けた基準ミラー１７とレ
ーザ干渉計１６とを用いて周知の方法により測定し、ウ
エハーステージ５の変位量を示す信号をレーザ干渉計１
６から信号線を介して制御手段１５へ入力している。又
ウエハーステージ５の移動はステージ駆動手段（駆動手
段）１４により制御され、ステージ駆動手段１４は、信
号線を介して制御手段１５からの指令信号を受け、この
信号に応答してウエハーステージ５をサーボ駆動してい
る。
位はウエハーステージ５上に設けた基準ミラー１７とレ
ーザ干渉計１６とを用いて周知の方法により測定し、ウ
エハーステージ５の変位量を示す信号をレーザ干渉計１
６から信号線を介して制御手段１５へ入力している。又
ウエハーステージ５の移動はステージ駆動手段（駆動手
段）１４により制御され、ステージ駆動手段１４は、信
号線を介して制御手段１５からの指令信号を受け、この
信号に応答してウエハーステージ５をサーボ駆動してい
る。
【００４９】本実施形態において各要素６から１０は投
光手段の一要素を構成しており、又各要素１１から１３
は受光手段の一要素を構成している。
光手段の一要素を構成しており、又各要素１１から１３
は受光手段の一要素を構成している。
【００５０】制御手段１５は、ウエハーステージ５のｘ
軸及びｙ軸方向の変位量から、光源６をウエハーステー
ジ５の移動中に動作させて、光束の射出を開始させてい
る。ウエハー４上の被露光領域が、縮小投影レンズ系１
の光軸ＡＸの真下でレチクルパターンと位置合わせする
目標位置に送り込まれた後、制御手段１５は、位置検出
素子１３からの出力信号（面位置データ）を既知の方法
によって処理し、ウエハー４の表面の位置を検出してい
る。
軸及びｙ軸方向の変位量から、光源６をウエハーステー
ジ５の移動中に動作させて、光束の射出を開始させてい
る。ウエハー４上の被露光領域が、縮小投影レンズ系１
の光軸ＡＸの真下でレチクルパターンと位置合わせする
目標位置に送り込まれた後、制御手段１５は、位置検出
素子１３からの出力信号（面位置データ）を既知の方法
によって処理し、ウエハー４の表面の位置を検出してい
る。
【００５１】次に本実施形態におけるスリット・スキャ
ン方式の露光システムについて説明する。
ン方式の露光システムについて説明する。
【００５２】図１に示すようにレチクル２を保持したレ
チクルステージ３は、縮小投影レンズ系１の光軸ＡＸ方
向と垂直な面内で図１に示すｙ軸方向を一定速度でスキ
ャンする。このレチクルステージ３のｙ軸方向の位置情
報はレチクルステージ３に固定されたＹバーミラー１９
とレーザー干渉系２０とを用いて周知の方法により測定
されている。
チクルステージ３は、縮小投影レンズ系１の光軸ＡＸ方
向と垂直な面内で図１に示すｙ軸方向を一定速度でスキ
ャンする。このレチクルステージ３のｙ軸方向の位置情
報はレチクルステージ３に固定されたＹバーミラー１９
とレーザー干渉系２０とを用いて周知の方法により測定
されている。
【００５３】制御装置１５はレチクル２のスリット像を
ウエハー４の所定領域に光軸ＡＸと直交する局面におけ
る位置（ｘ，ｙの位置、及びＺ軸に平行な軸の回りの回
転θ）とｚ方向の位置 (Ｘ，Ｙ各軸に平行な軸の回りの
回転α、β及びＺ軸上の高さｚ）を調整しながらスキャ
ン露光を行うように全系をコントロールしている。
ウエハー４の所定領域に光軸ＡＸと直交する局面におけ
る位置（ｘ，ｙの位置、及びＺ軸に平行な軸の回りの回
転θ）とｚ方向の位置 (Ｘ，Ｙ各軸に平行な軸の回りの
回転α、β及びＺ軸上の高さｚ）を調整しながらスキャ
ン露光を行うように全系をコントロールしている。
【００５４】レチクルパターンとのＸＹ面内での位置合
わせはレチクルステージ３上に設けられたＹバーミラー
１９とレーザー干渉系２０から得られる位置データとウ
エハーステージ５上の基準ミラー１７とレーザー干渉系
１６の位置データと不図示のアライメント顕微鏡から得
られるウエハーの位置データから制御データを算出し、
レチクル位置及びウエハー位置を制御装置１５がステー
ジ駆動装置１４及び１８を介してコントロールすること
により実現している。
わせはレチクルステージ３上に設けられたＹバーミラー
１９とレーザー干渉系２０から得られる位置データとウ
エハーステージ５上の基準ミラー１７とレーザー干渉系
１６の位置データと不図示のアライメント顕微鏡から得
られるウエハーの位置データから制御データを算出し、
レチクル位置及びウエハー位置を制御装置１５がステー
ジ駆動装置１４及び１８を介してコントロールすること
により実現している。
【００５５】レチクルステージ３を図１の紙面奥から手
前方向にスキャンする場合、ウエハーステージ５は図１
の紙面手前から奥方向に投影レンズの縮小倍率分だけ補
正されたスピードでスキャンされる。レチクルパターン
のＺ軸方向の位置合わせ、即ち像面への位置合わせはウ
エハー４の面位置データを検出する面位置検出系６〜１
３の検出データをもとにスキャン方向と垂直方向の傾
き、及び光軸ＡＸ方向の高さを制御装置１５により計算
し、露光位置での最適像面位置への補正量を求めてステ
ージ駆動装置１４を介してウエハーステージ５を連続的
に制御して補正を行っている。
前方向にスキャンする場合、ウエハーステージ５は図１
の紙面手前から奥方向に投影レンズの縮小倍率分だけ補
正されたスピードでスキャンされる。レチクルパターン
のＺ軸方向の位置合わせ、即ち像面への位置合わせはウ
エハー４の面位置データを検出する面位置検出系６〜１
３の検出データをもとにスキャン方向と垂直方向の傾
き、及び光軸ＡＸ方向の高さを制御装置１５により計算
し、露光位置での最適像面位置への補正量を求めてステ
ージ駆動装置１４を介してウエハーステージ５を連続的
に制御して補正を行っている。
【００５６】尚、本実施形態において、位置検出素子１
３として二次元の位置検出素子を用いているが、一次元
の位置検出素子を複数配置して構成した場合にも同一の
効果を得ることが出来る。光源６に関してもＬＥＤに限
られるものではない。
３として二次元の位置検出素子を用いているが、一次元
の位置検出素子を複数配置して構成した場合にも同一の
効果を得ることが出来る。光源６に関してもＬＥＤに限
られるものではない。
【００５７】又、ウエハー４の表面を投影レンズ系１の
焦平面に合焦させる機構も、ウエハーステージのＺステ
ージを動かす以外に、投影レンズ系の焦点距離を変えた
り、投影レンズ系とレチクルとを光軸ＡＸ方向に上下さ
せたりする機構も採り得る。次に本実施形態において面
位置検出系６〜１３によってウエハー４の高さを相対走
査しながら連続的に検出する面位置検出方法について図
２〜図４を用いて具体的に説明する。
焦平面に合焦させる機構も、ウエハーステージのＺステ
ージを動かす以外に、投影レンズ系の焦点距離を変えた
り、投影レンズ系とレチクルとを光軸ＡＸ方向に上下さ
せたりする機構も採り得る。次に本実施形態において面
位置検出系６〜１３によってウエハー４の高さを相対走
査しながら連続的に検出する面位置検出方法について図
２〜図４を用いて具体的に説明する。
【００５８】ここで図２はウエハー４上のショットの配
列状態を示す平面図例であり、図３（Ａ）及び（Ｂ）は
ともに本発明によるフォーカス計測点配置の一例であ
る。図４は計測系の検出領域、制御系の制御周波数など
から最小サンプルピッチを求め、その整数倍の固定ピッ
チでショットの開始位置からフォーカス計測点配置を行
う従来例の一例である。
列状態を示す平面図例であり、図３（Ａ）及び（Ｂ）は
ともに本発明によるフォーカス計測点配置の一例であ
る。図４は計測系の検出領域、制御系の制御周波数など
から最小サンプルピッチを求め、その整数倍の固定ピッ
チでショットの開始位置からフォーカス計測点配置を行
う従来例の一例である。
【００５９】図３，図４において２００はフォーカス検
出ポイントであり、走査方向Ｙに複数点ある。１つのポ
イント２００は図１の符番６〜１３の面位置検出手段で
検出される領域に相当している。
出ポイントであり、走査方向Ｙに複数点ある。１つのポ
イント２００は図１の符番６〜１３の面位置検出手段で
検出される領域に相当している。
【００６０】２０１はショット単に配置したサンプルポ
イント、２０２はスクライブ上に配置したサンプルポイ
ントである。２０１ａは走査露光開始位置、２０１ｂは
走査露光終了位置である。
イント、２０２はスクライブ上に配置したサンプルポイ
ントである。２０１ａは走査露光開始位置、２０１ｂは
走査露光終了位置である。
【００６１】最初に図２においてウエハー４の中心付近
のショット１００での計測点配置の例について説明す
る。
のショット１００での計測点配置の例について説明す
る。
【００６２】計測点の配置は計測センサーの検出領域い
わゆる平均化領域や、露光時の同期スキャンのスピー
ド、及び装置構造体の残留振動モードに対応したフォー
カス検出系のサンプリング周期、制御系の制御周波数な
どから最小のサンプルピッチＰが決定される。
わゆる平均化領域や、露光時の同期スキャンのスピー
ド、及び装置構造体の残留振動モードに対応したフォー
カス検出系のサンプリング周期、制御系の制御周波数な
どから最小のサンプルピッチＰが決定される。
【００６３】ここで決定されたサンプルピッチＰに対し
て当該ショット１００のスキャン露光長Ｌから露光開始
位置と終了位置でチップ内の高さ情報を得るのに際して
センサーの平均効果を考慮した上で必要十分なマージン
Ｍ分を差し引いた残スキャン長Ｌａに対して前記最小の
サンプルピッチＰより大きいサンプル間隔となるように
等間隔のサンプルピッチＤを設定する。
て当該ショット１００のスキャン露光長Ｌから露光開始
位置と終了位置でチップ内の高さ情報を得るのに際して
センサーの平均効果を考慮した上で必要十分なマージン
Ｍ分を差し引いた残スキャン長Ｌａに対して前記最小の
サンプルピッチＰより大きいサンプル間隔となるように
等間隔のサンプルピッチＤを設定する。
【００６４】ここでスキャン露光波長Ｌはウエハーサイ
ズと１ショットサイズ及び１ショット内のチップ構成の
情報から作成されるウエハー上の被露光領域の配列状態
即ち図２で示すようなレイアウト情報から各露光ショッ
ト毎に算出されている。
ズと１ショットサイズ及び１ショット内のチップ構成の
情報から作成されるウエハー上の被露光領域の配列状態
即ち図２で示すようなレイアウト情報から各露光ショッ
ト毎に算出されている。
【００６５】ここで、例えば当該ショット１００中のサ
ンプル数をＫ［個］、スキャン長Ｌ＝３３［ｍｍ］に対
してショット端前後各０．６［ｍｍ］のマージンＭを持
たせ最小のサンプルピッチとしてＰ＝２［ｍｍ］とした
場合、図４に示す従来例の固定ピッチで設定するとその
時のサンプル数は、 （３３−（０．６×２))÷２＝１５．９［個］ となり、露光終了位置において最大２×０．９＝１．８
［ｍｍ］の領域Ｘの情報欠損が発生する。
ンプル数をＫ［個］、スキャン長Ｌ＝３３［ｍｍ］に対
してショット端前後各０．６［ｍｍ］のマージンＭを持
たせ最小のサンプルピッチとしてＰ＝２［ｍｍ］とした
場合、図４に示す従来例の固定ピッチで設定するとその
時のサンプル数は、 （３３−（０．６×２))÷２＝１５．９［個］ となり、露光終了位置において最大２×０．９＝１．８
［ｍｍ］の領域Ｘの情報欠損が発生する。
【００６６】しかしながら、前述した本発明においてサ
ンプルピッチＤを、 Ｋ＝ＩＮＴ((Ｌ−Ｍ×２）÷Ｐ） （但、ＩＮＴ（）は小数点以下切り捨て） Ｄ＝（Ｌ−Ｍ×２）÷Ｋ より Ｋ＝ＩＮＴ（３３−０．６×２）÷２＝１５ Ｄ＝（３３−０．６×２）÷１５ ＝２．１２［ｍｍ］ ピッチと決定して設定すると、図３（Ａ）に示すように
ショット内の面位置情報を全域にわたって良好に得るこ
とができる。
ンプルピッチＤを、 Ｋ＝ＩＮＴ((Ｌ−Ｍ×２）÷Ｐ） （但、ＩＮＴ（）は小数点以下切り捨て） Ｄ＝（Ｌ−Ｍ×２）÷Ｋ より Ｋ＝ＩＮＴ（３３−０．６×２）÷２＝１５ Ｄ＝（３３−０．６×２）÷１５ ＝２．１２［ｍｍ］ ピッチと決定して設定すると、図３（Ａ）に示すように
ショット内の面位置情報を全域にわたって良好に得るこ
とができる。
【００６７】各計測点の露光時の補正方法に関して、各
ステップを側面図で摸式した図５を用いて説明する。こ
こでは、例として、１ショット中の計測ポイント２００
が７つ（各々をＰ１〜Ｐ７で表記）の場合で説明する。
走査露光では従来の静止露光と比べて走査方向に対し、
その他の領域では露光スリット３００全面が露光してい
ることになる。
ステップを側面図で摸式した図５を用いて説明する。こ
こでは、例として、１ショット中の計測ポイント２００
が７つ（各々をＰ１〜Ｐ７で表記）の場合で説明する。
走査露光では従来の静止露光と比べて走査方向に対し、
その他の領域では露光スリット３００全面が露光してい
ることになる。
【００６８】即ち、露光開始・終了点とその他の位置で
は補正目標位置である露光スリット位置が異なることに
なる。従って、本実施形態では以下のような制御を行っ
ている。即ち露光位置開始点２０１ａでは、計測ポイン
ト２００中最初に計測するポイント（第１計測ポイント
Ｐ１）を露光スリット開始端Ｓの露光像面位置（深度中
心）へ補正駆動(S-1) し、第２計測ポイントＰ２が露光
域に入るまで像面に沿って制御する。第２計測ポイント
Ｐ２が露光域に入るまで像面に沿って制御する。第２計
測ポイントＰ２が露光域に入って来たらその計測ポイン
トＰ２が露光スリット走査方向中心で露光像面中心高さ
位置となるように徐々に制御方向を変更（Ｓ−２）して
いく。
は補正目標位置である露光スリット位置が異なることに
なる。従って、本実施形態では以下のような制御を行っ
ている。即ち露光位置開始点２０１ａでは、計測ポイン
ト２００中最初に計測するポイント（第１計測ポイント
Ｐ１）を露光スリット開始端Ｓの露光像面位置（深度中
心）へ補正駆動(S-1) し、第２計測ポイントＰ２が露光
域に入るまで像面に沿って制御する。第２計測ポイント
Ｐ２が露光域に入るまで像面に沿って制御する。第２計
測ポイントＰ２が露光域に入って来たらその計測ポイン
トＰ２が露光スリット走査方向中心で露光像面中心高さ
位置となるように徐々に制御方向を変更（Ｓ−２）して
いく。
【００６９】その後、露光終了点の第７計測ポイントＰ
７が露光スリット走査方向中心位置に到達するまでは
（Ｓ−２）〜（Ｓ−３）の様に順次計測点が露光スリッ
ト走査方向中心で露光像面中心高さ位置となるように徐
々に制御方向を変更していく。露光終了点の第７計測ポ
イントＰ７が露光スリット走査方向中心位置をすぎる
（Ｓ−４）と後続の計測点がなくなるので（Ｓ−４）〜
（Ｓ−５）のように露光終了点２０１ｂが像面（深度中
心）に沿って走査されるように制御を切り換える。
７が露光スリット走査方向中心位置に到達するまでは
（Ｓ−２）〜（Ｓ−３）の様に順次計測点が露光スリッ
ト走査方向中心で露光像面中心高さ位置となるように徐
々に制御方向を変更していく。露光終了点の第７計測ポ
イントＰ７が露光スリット走査方向中心位置をすぎる
（Ｓ−４）と後続の計測点がなくなるので（Ｓ−４）〜
（Ｓ−５）のように露光終了点２０１ｂが像面（深度中
心）に沿って走査されるように制御を切り換える。
【００７０】即ち露光開始点及び終了点での補正制御方
法は露光スリット端Ｓ，Ｅを考慮した制御とすることに
よりショット全面を最適像面に制御することが可能とな
る。
法は露光スリット端Ｓ，Ｅを考慮した制御とすることに
よりショット全面を最適像面に制御することが可能とな
る。
【００７１】上記実施例では各点毎のポイントフォーカ
スで説明したが、各制御において制御タイミングにおけ
る露光領域に応じて領域の平均値を露光スリット領域の
当該領域の中心に追い込むように制御しても良い。
スで説明したが、各制御において制御タイミングにおけ
る露光領域に応じて領域の平均値を露光スリット領域の
当該領域の中心に追い込むように制御しても良い。
【００７２】具体的には（Ｓ−２）の露光状態への制御
には計測ポイントＰ１，Ｐ２の平均高さがスリット内に
おける走査方向Ｍ１の位置で、露光像面位置に一致する
ように制御し、（Ｓ−３）の露光状態への制御には計測
ポイントＰ３，Ｐ４，Ｐ５の平均高さがスリット中心位
置Ｍ２で露光像面位置に一致するように制御する。同様
に（Ｓ−４）の露光状態への制御には計測ポイントＰ
６，Ｐ７の平均高さがスリット内におけるスリット走査
方向がＭ３で位置で露光像面位置に一致するように制御
すればよい。
には計測ポイントＰ１，Ｐ２の平均高さがスリット内に
おける走査方向Ｍ１の位置で、露光像面位置に一致する
ように制御し、（Ｓ−３）の露光状態への制御には計測
ポイントＰ３，Ｐ４，Ｐ５の平均高さがスリット中心位
置Ｍ２で露光像面位置に一致するように制御する。同様
に（Ｓ−４）の露光状態への制御には計測ポイントＰ
６，Ｐ７の平均高さがスリット内におけるスリット走査
方向がＭ３で位置で露光像面位置に一致するように制御
すればよい。
【００７３】次に本発明の実施形態２について説明す
る。図２においてウエハー周辺付近のショット１１０で
の計測点配置の例について説明する。
る。図２においてウエハー周辺付近のショット１１０で
の計測点配置の例について説明する。
【００７４】量産現場での１回のスキャンあたりのチッ
プ取得数は２〜３チップとなるのが通常であり、さらに
シュリンクされた場合４〜６チップとなる場合もある。
このような場合、丸いウエハー上に前記の様な複数チッ
プからなるショット単位の露光を行う場合ウエハー周辺
部でのショットの形状は中心部のショットに比べてその
スキャン長Ｌ´は （ｎ−１）／ｎ〜１／ｎとなる。（但、ｎ≧２） 実施形態１で説明したサンプリング間隔においても例え
ば３チップ配列の２／３領域をスキャンする場合には、 （３３×２／３−（０．６×２))÷２．１２＝９．８１
［個］ となり、露光終了位置で最大２．１２×０．８１＝１．
７［ｍｍ］の領域の情報欠損が発生する。
プ取得数は２〜３チップとなるのが通常であり、さらに
シュリンクされた場合４〜６チップとなる場合もある。
このような場合、丸いウエハー上に前記の様な複数チッ
プからなるショット単位の露光を行う場合ウエハー周辺
部でのショットの形状は中心部のショットに比べてその
スキャン長Ｌ´は （ｎ−１）／ｎ〜１／ｎとなる。（但、ｎ≧２） 実施形態１で説明したサンプリング間隔においても例え
ば３チップ配列の２／３領域をスキャンする場合には、 （３３×２／３−（０．６×２))÷２．１２＝９．８１
［個］ となり、露光終了位置で最大２．１２×０．８１＝１．
７［ｍｍ］の領域の情報欠損が発生する。
【００７５】しかしながらこの場合においても Ｋ ＝ＩＮＴ（Ｌ´−Ｍ×２）÷Ｐ （但、ＩＮＴ（）は小数点以下切り捨て） Ｄ´＝（Ｌ´−Ｍ×２）÷Ｋ より Ｋ ＝ＩＮＴ（３３×２／３−（０．６×２))÷２．１
２＝９ Ｄ´＝（３３×２／３−０．６×２）÷９＝２．３１
［ｍｍ］ ピッチとなり、このように等間隔のサンプルピッチＤ´
を２．３１［ｍｍ］ピッチと設定することによりショッ
ト内の面位置情報を全域にわたって得ることができる。
２＝９ Ｄ´＝（３３×２／３−０．６×２）÷９＝２．３１
［ｍｍ］ ピッチとなり、このように等間隔のサンプルピッチＤ´
を２．３１［ｍｍ］ピッチと設定することによりショッ
ト内の面位置情報を全域にわたって得ることができる。
【００７６】なお、本発明は、本実施形態に限定される
ものではなく、各サンプル点でのみ計測ポイントを複数
点として、高さ情報のみならず、傾き情報を同時に測定
するようにしても良い。
ものではなく、各サンプル点でのみ計測ポイントを複数
点として、高さ情報のみならず、傾き情報を同時に測定
するようにしても良い。
【００７７】スキャン露光におけるアライメント用マー
クの配置においても、本発明は有効である。即ち、０．
１０μｍ以下の露光を行う場合、そのＡＡ精度は２０ｎ
ｍ以下である必要があり、ショット内でのアライメント
エラー、例えば振動や倍率変動の発生などを逐次計測補
正する必要がある。
クの配置においても、本発明は有効である。即ち、０．
１０μｍ以下の露光を行う場合、そのＡＡ精度は２０ｎ
ｍ以下である必要があり、ショット内でのアライメント
エラー、例えば振動や倍率変動の発生などを逐次計測補
正する必要がある。
【００７８】そのための手法として、例えば、図６の
（Ａ）にあるように、ショットの周辺に走査方向に沿っ
てある固定ピッチでアライメントマーク３０１を配置
し、これを走査路口中に順次読み取ってこれらを逐次計
測し、補正することが考えられる。この場合には、図６
（Ｂ）に示すように（ショットサイズが小さくなれば）
全ショットエリアでのエラーを逐次計測することができ
なくなり、特に露光終了位置近傍の計測が最大でマーク
間隔分情報が不定になる等一部ショットの先端や終端で
データが不定となる領域が発生し、制御上不安定とな
る。
（Ａ）にあるように、ショットの周辺に走査方向に沿っ
てある固定ピッチでアライメントマーク３０１を配置
し、これを走査路口中に順次読み取ってこれらを逐次計
測し、補正することが考えられる。この場合には、図６
（Ｂ）に示すように（ショットサイズが小さくなれば）
全ショットエリアでのエラーを逐次計測することができ
なくなり、特に露光終了位置近傍の計測が最大でマーク
間隔分情報が不定になる等一部ショットの先端や終端で
データが不定となる領域が発生し、制御上不安定とな
る。
【００７９】この場合（Ｃ）のようにショット先端、終
端を考慮したＡＡマーク配置とし、このマーク配置で前
述走査露光中の逐次計測を実行することにより、的確な
計測サンプルとそれに伴う制御が可能となる。なお、こ
の際のマーク読取は例えば良く知られたＴＴＬ方式のア
ライメント光学系を用いれば良い。
端を考慮したＡＡマーク配置とし、このマーク配置で前
述走査露光中の逐次計測を実行することにより、的確な
計測サンプルとそれに伴う制御が可能となる。なお、こ
の際のマーク読取は例えば良く知られたＴＴＬ方式のア
ライメント光学系を用いれば良い。
【００８０】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【００８１】図５は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。
半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。
【００８２】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【００８３】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
【００８４】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
【００８５】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８６】図６は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。
【００８７】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００８８】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本
実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかっ
た高集積度の半導体デバイスを容易に製造することがで
きる。
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本
実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかっ
た高集積度の半導体デバイスを容易に製造することがで
きる。
【００８９】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、ウエハー
の高さ（あるいはアライメントエラー）を相対走査しな
がら連続的に検出する際、面位置（あるいはアライメン
トエラー）の検出ポイント、所謂フォーカス計測ポイン
ト（あるいはアライメントエラー）の配置を各ショット
においてショット寸法に応じて走査露光開始位置と走査
露光終了位置を両端となる様配置する事により、ショッ
トさいずによらず、ウエハを投影光学系の焦平面（ある
いはベストアライメント位置）に高精度に位置合わせす
ることができるデバイスの製造に好適な面位置検出装置
及びそれを用いた走査型投影露光装置を達成することが
できる。
の高さ（あるいはアライメントエラー）を相対走査しな
がら連続的に検出する際、面位置（あるいはアライメン
トエラー）の検出ポイント、所謂フォーカス計測ポイン
ト（あるいはアライメントエラー）の配置を各ショット
においてショット寸法に応じて走査露光開始位置と走査
露光終了位置を両端となる様配置する事により、ショッ
トさいずによらず、ウエハを投影光学系の焦平面（ある
いはベストアライメント位置）に高精度に位置合わせす
ることができるデバイスの製造に好適な面位置検出装置
及びそれを用いた走査型投影露光装置を達成することが
できる。
【００９０】特に、本発明によればチップの多様化、微
細化のトレンドに従ったシュリンク版、カットダウン版
等の投入による種々様々なチップサイズにおいて、常に
被露光領域全体における良好な面位置検出及び／又は面
位置補正（あるいはアライメント検出／補正）を行うこ
とができる。
細化のトレンドに従ったシュリンク版、カットダウン版
等の投入による種々様々なチップサイズにおいて、常に
被露光領域全体における良好な面位置検出及び／又は面
位置補正（あるいはアライメント検出／補正）を行うこ
とができる。
【図１】本発明による面位置検出方法の実施形態１が適
用されたスリット・スキャン方式の露光装置の一例を示
す部分的概略図
用されたスリット・スキャン方式の露光装置の一例を示
す部分的概略図
【図２】ウエハー上の被露光領域（ショット）の配列状
態を示す平面図
態を示す平面図
【図３】本発明によるフォーカス計測点配置の一例であ
り、（Ａ）は図２のウエハー中心付近のショット１００
における一例であり、（Ｂ）は図２のウエハー周辺付近
のショット１１０における一例の説明図
り、（Ａ）は図２のウエハー中心付近のショット１００
における一例であり、（Ｂ）は図２のウエハー周辺付近
のショット１１０における一例の説明図
【図４】図２のウエハー中心付近のショット１００にお
いて制御周波数の整数倍ピッチで設定した計測点配置の
一例の説明図
いて制御周波数の整数倍ピッチで設定した計測点配置の
一例の説明図
【図５】露光時の補正方法の説明図
【図６】本発明の他の実施形態の説明図
【図７】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図８】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
１ 縮小投影レンズ系 ２ レチクル ３ レチクルステージ ４ ウェハー ５ ウェハーステージ ６ 高輝度光源 ７ 照明用レンズ ８ ピンホールをもつマスク ９ 結像レンズ １０， １１ 折り曲げミラー １２ 検出レンズ １３ 二次元位置検出素子 １４ ステージ駆動装置（ウエハーステージ） １５ 制御装置 １６ レーザ干渉計 １７ 基準バーミラー １８ ステージ駆動装置（レチクルステージ） １９ Ｙバーミラー ２０ レーザ干渉計 ２１ 露光光源 １００ ウエハー中心付近のショット １１０ ウエハー周辺付近のショット ２００ フォーカス検出ポイント ２０１ ショット端に配置したサンプルポイント ２０２ スクライブ上に配置したサンプルポイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 - 7/24
Claims (19)
- 【請求項１】 投影光学系の結像面近傍に配置した感光
基板に物体面上のパターンを投影光学系を介して該感光
基板と該物体とを相対的に走査させて投影露光する際、
該感光基板を走査させながら該投影光学系の光軸方向に
対する該感光基板のショット領域内の面位置情報を複数
ポイントで順次検出する面位置検出装置において、該シ
ョット領域の走査方向における寸法に応じて、該ショッ
ト領域の両端での該面位置情報を検出するように該面位
置情報の検出ポイントの配置を変更することを特徴とす
る面位置検出装置。 - 【請求項２】 前記感光基板には前記走査方向における
寸法の異なるショット領域が配列されており、各ショッ
ト領域毎に各々の前記走査方向における寸法に応じて前
記面位置情報の検出ポイントの配置を変更することを特
徴とする請求項１の面位置検出装置。 - 【請求項３】 複数の前記検出ポイントの間隔は略等し
いことを特徴とする請求項１または２に記載の面位置検
出装置。 - 【請求項４】 前記ショット領域の走査方向における寸
法は前記感光基板上のショット領域のレイアウト情報か
らあらかじめ得られていることを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１項に記載の面位置検出装置。 - 【請求項５】 前記面位置情報は前記ショット領域の前
記投影光学系の光軸方向に対する位置及び傾きであるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の面
位置検出装置。 - 【請求項６】 物体面上のパターンを投影光学系により
可動ステージに載置した感光基板面上のショット領域に
走査手段により該物体と該可動ステージを相対的に走査
させながら投影露光する走査型投影露光装置において、
該感光基板を走査させながら該投影光学系の光軸方向に
対する該感光基板のショット領域内の面位置情報を複数
ポイントで順次検出するに際し、該ショット領域の走査
方向における寸法に応じて、該ショット領域の両端での
該面位置情報を検出するように該面位置情報の検出ポイ
ントの配置を変更することを特徴とする走査型投影露光
装置。 - 【請求項７】 前記感光基板には前記走査方向における
寸法の異なるショッ ト領域が配列されており、各ショッ
ト領域毎に各々の前記走査方向における寸法に応じて前
記面位置情報の検出ポイントの配置を変更することを特
徴とする請求項６の走査型投影露光装置。 - 【請求項８】 複数の前記検出ポイントの間隔は略等し
いことを特徴とする請求項６または７に記載の走査型投
影露光装置。 - 【請求項９】 検出された前記面位置情報に基づいて投
影露光中の前記ショット領域の前記面位置を補正するこ
とを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の走
査型投影露光装置。 - 【請求項１０】 前記ショット領域の前記面位置の補正
に際し、それぞれの前記検出ポイントでの検出結果に基
づく補正の対象となる位置が、前記検出ポイントの位置
により走査方向に変化することを特徴とする請求項９に
記載の走査型投影露光装置。 - 【請求項１１】 前記ショット領域の走査方向における
寸法は前記感光基板上のショット領域のレイアウト情報
からあらかじめ得られていることを特徴とする請求項６
〜１０のいずれか１項に記載の走査型投影露光装置。 - 【請求項１２】 請求項１〜５のいずれか１項記載の面
位置検出装置による面位置情報を用いて感光基板の面位
置補正を行った後に、物体面上のパターンを感光基板に
投影露光し、その後、該感光基板を現像処理工程を介し
てデバイスを製造していることを特徴とするデバイスの
製造方法。 - 【請求項１３】 請求項６〜１１のいずれか１項の走査
型投影露光装置を用いて感光基板の面位置補正を行った
後に、物体面上のパターンを感光基板に投影露光し、そ
の後、該感光基板を現像処理工程を介してデバイスを製
造していることを特徴とするデバイスの製造方法。 - 【請求項１４】 投影光学系を介して感光基板上に物体
面上のパターンを走査させながら投影露光するに際し、
該感光基板を走査させながら該感光基板のショット領域
内の位置情報を複数ポイントで順次検出する位置情報検
出方法であって、該感光基板のショット領域の走査方向
における寸法に応じて、該ショット領域の両端での該位
置情報を検出するように該位置情報の検出ポイントの配
置を変更することを特徴とする位置情報検出方法。 - 【請求項１５】 前記位置情報は前記投影光学系の光軸
方向に対する面位置であることを特徴とする請求項１４
に記載の位置情報検出方法。 - 【請求項１６】 前記位置情報は前記感光基板の前記物
体に対するアライメントエラーであることを特徴とする
請求項１４に記載の位置情報検出方法。 - 【請求項１７】複数の前記検出ポイントは前記感光基板
上のアライメントマーク形成位置であることを特徴とす
る請求項１６に記載の位置情報検出方法。 - 【請求項１８】 請求項１４〜１７のいずれか１項記載
の位置情報検出方法を用いて感光基板の位置制御を行っ
た後に感光基板上にパターン転写を行い、現像処理工程
を介してデバイスを製造することを特徴とするデバイス
の製造方法。 - 【請求項１９】 投影光学系を介して表面にレチクル面
上のパターンを走査させながら投影露光されるウエハで
あって、走査中にレチクルとのアライメントエラーを順
次検出するに際し、表面に形成されたショット領域の走
査方向における寸法に応じて、該ショット領域の両端で
の該アライメントエラーを検出できるようにアライメン
トマークが配置されることを特徴とするウエハ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20590198A JP3335126B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | 面位置検出装置及びそれを用いた走査型投影露光装置 |
| US09/345,502 US6426508B1 (en) | 1998-07-06 | 1999-07-01 | Surface-position detection device, a projection exposure apparatus using the device, and a device manufacturing method using the apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20590198A JP3335126B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | 面位置検出装置及びそれを用いた走査型投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000021768A JP2000021768A (ja) | 2000-01-21 |
| JP3335126B2 true JP3335126B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=16514632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20590198A Expired - Fee Related JP3335126B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | 面位置検出装置及びそれを用いた走査型投影露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6426508B1 (ja) |
| JP (1) | JP3335126B2 (ja) |
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| WO2006087772A1 (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-24 | Advantest Corporation | バーンイン装置 |
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| JP2010098143A (ja) | 2008-10-16 | 2010-04-30 | Canon Inc | 露光装置およびデバイス製造方法 |
| JP5335380B2 (ja) * | 2008-11-14 | 2013-11-06 | キヤノン株式会社 | 露光装置およびデバイス製造方法 |
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| CN113433800B (zh) * | 2020-03-23 | 2022-11-11 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 垂向测量系统及曝光装置 |
| JP2023043534A (ja) * | 2021-09-16 | 2023-03-29 | キオクシア株式会社 | 測定方法、測定装置、及びマーク |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5162642A (en) * | 1985-11-18 | 1992-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Device for detecting the position of a surface |
| JPH0652707B2 (ja) * | 1988-10-11 | 1994-07-06 | キヤノン株式会社 | 面位置検出方法 |
| EP0585041B1 (en) * | 1992-08-19 | 2000-11-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Registration method usable with a projection optical system, exposure apparatus therefor and method of manufacturing a semiconductor device by using such exposure apparatus |
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| JP3991165B2 (ja) * | 1995-06-20 | 2007-10-17 | 株式会社ニコン | 位置合わせ方法及び露光方法 |
| JPH09210629A (ja) * | 1996-02-02 | 1997-08-12 | Canon Inc | 面位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| US5969820A (en) * | 1996-06-13 | 1999-10-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface position detecting system and exposure apparatus using the same |
| JP3634558B2 (ja) * | 1996-06-13 | 2005-03-30 | キヤノン株式会社 | 露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
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1998
- 1998-07-06 JP JP20590198A patent/JP3335126B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-07-01 US US09/345,502 patent/US6426508B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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