JP3733180B2 - Projection exposure apparatus and device manufacturing method using the same - Google Patents

Projection exposure apparatus and device manufacturing method using the same Download PDF

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法に関し、特に半導体製造用の投影露光装置において第1物体としてのマスク面やレチクル面(以下「レチクル面」という。)上に形成されているIC,LSI等の微細な電子回路パターンを第2物体としてのウエハ面上に投影するときの双方の相対的な位置合わせ(アライメント)を行う際に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より半導体製造用の投影露光装置においては、集積回路の高密度化に伴いレチクル面上の回路パターンをウエハ面上に高い解像力で投影露光できることが要求されている。回路パターンの投影解像力を向上させる方法としては、例えば露光光の波長を固定にして投影光学系のNAを大きくする方法や露光波長をg線からi線へと短波長の光束を用い、又はエキシマレーザーから発振される波長248nm,193nm等の短波長の光を用いる方法等が多くとられている。
【0003】
一方、回路パターンの微細化に伴い電子回路パターンの形成されているレチクルやマスクとウエハを高精度にアライメントすることが要求されてきている。レチクルとウエハの位置合わせを行う際にウエハ面上に塗布されたレジストを感光させる光(露光光)と感光させない光(以下「非露光光」という。)、例えばHe−Neレーザーからの波長633nmの光を用いる方法がある。
【0004】
本出願人は非露光光を用いた位置合わせ装置を、例えば特開昭63−32303号公報や特開平2−130908号公報等で提案している。
【0005】
半導体素子製造用の露光装置に使用されているアライメント方法の1つとしてウエハ上のアライメントマークの光学像を観察系(アライメント光学系)でCCDカメラ等の撮像素子上に結像し、その光学像の電気信号を画像処理しウエハの位置を検出する方法がある。このようなアライメントマークの検出方法を、本出願人は例えば特開平8−115873号公報で提案している。
【0006】
同公報においては、ウエハの平面性のばらつきに影響されずに多くの半導体プロセスウエハに対して高精度なアライメントを可能としている。又、同公報においては、投影光学系の結像面の検出、所謂フォーカス検出を位置合わせ検出系のウエハ画像を使用して行っている(よって、このフォーカス検出系は位置合わせ検出系が兼ねている)。即ち、露光の為のフォーカス検出系とは異なる検出系で行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一般にウエハ面上に設けたアライメントマークの位置情報を観察手段で観察し、そのアライメントマークの位置情報を検出手段で検出して、ウエハとレチクル(又は観察手段の基準点)との位置合わせ(アライメント)を行う方法においてはウエハ面が局所的に形状変化をしているとアライメントマークの位置情報の高精度な検出が難しくなり、位置合わせ精度が低下してくる。
【0008】
又ウエハ面が所定の位置、例えば投影光学系を介して位置合わせを行うTTLアライメント方法を用いるときには投影光学系の光軸方向のベストピント面に位置していないとデフォーカス特性の影響を受けて位置合わせ精度が低下してくるという問題点がある。
【0009】
特に半導体プロセスにおいてはオフセット発生やアライメント精度が低下してくる。具体的な問題点としてはアライメントマークのフォーカス面を正しくアライメントマークの段差面に合わせたにもかかわらず、実際には段差面からずれた面で観察される像のコントラストが最良となり、このずれた面でアライメントを行わなければならない場合がある。ずれた面でアライメント検出を行う場合には、そのときのアライメント検出系のテレセンシティ(デフォーカスさせたときの計測値の変化度、以後「デフォーカス特性」という。)が悪いと、検出したフォーカス量にデフォーカス特性の係数を掛けた量だけ計測のずれが発生し、この値がウエハ面で一定の場合にはシフト成分といったオフセットとなり、ウエハ面で変化する場合にはアライメント精度劣化(3σが大きくなる)の原因となってくる。
【0010】
この他の具体的な問題点としては、アライメントマークのフォーカス検出がウエハにより種々とばらつき、このことによりアライメントにおけるオフセットが発生してくる。このようなプロセスウエハではアライメントマークのフォーカス検出の為の評価量(例えばコントラストとかパターンマッチング等)が図9のようにダブルのピークを持つようになる。このとき例えばピーク値の大きい右側(+フォーカス方向)のピーク位置のウエハでオフセット確認を行い、それ以降のウエハをアライメント、露光を行うとする。アライメントマークのフォーカス検出は、毎ウエハで行うとすると、何枚目のウエハのフォーカス検出の為の評価量が、図10に示すように左側(−フォーカス方向)のピーク値が大きくなると、この2つのピークのフォーカス量Dにデフォーカス特性分だけ掛けた量、位置計測にオフセットが発生することになる。
【0011】
もちろんデフォーカス特性を零になるように調整することでこの問題は発生しなくなるが、
(イ)検出系のコマ収差
(ロ)照明系の均一性
といった項目について、非常に厳しい仕様を要求することになり、
(ハ)複雑な構成
(ニ)コスト高
といった問題点が生じてくる。
【0012】
本発明は、プロセスウエハ面の局所的な形状変化又は/及びデフォーカス特性の悪影響を受けることなくアライメントマークを適切に検出し、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせをすることのできる位置合わせ装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の投影露光装置は、第1物体のパターンの像をレジストが塗布された第2物体に投影する投影光学系を備える投影露光装置において、
前記第2物体に形成されたアライメントマークの前記投影光学系の光軸と垂直な方向の位置を検出するアライメント検出系を有し、
前記アライメント検出系のピント位置と前記投影光学系に対する前記第1物体の像面位置との位置関係は既知であり、
第1フォーカス検出系で得られる、前記投影光学系に対する前記第1物体の像面位置に配置された前記レジストの表面のフォーカス原点に対する前記光軸方向の位置情報F1、
前記アライメント検出系で得られる、前記アライメント検出系のピント位置に配置された前記アライメントマークフォーカス原点に対する前記光軸方向の位置情報F2、
入力手段から入力される前記レジスト表面と前記アライメントマークとの距離に基づく距離情報F3、
そして前記アライメントマークが前記光軸方向に移動したときに前記アライメント検出系で得られる前記光軸方向と垂直な方向の位置情報の変化率Kより、
前記アライメント検出系により検出された前記光軸方向と垂直な方向の前記アライメントマークの位置の検出結果に対するオフセット量(F2−F1−F3)×Kを求め、該オフセット量を用いて前記検出結果を補正することを特徴としている。
【0014】
請求項2の発明は請求項1の発明において、前記変化率は前記アライメントマークを前記光軸方向に前記投影光学系に対して近づける方向と遠ざける方向に移動させたときでは異なった値となっていることを特徴としている。
請求項3の発明は請求項1又は2の発明において、前記距離情報F3は前記レジスト表面から前記アライメントマークに対向する前記レジストの凹部までの空気中の距離と前記レジストの凹部から前記アライメントマークまでの距離を前記レジストの屈折率で割った値との和であることを特徴としている。
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、前記第1フォーカス検出系は前記レジスト表面に斜方向から光束を投射する投光系と前記レジスト表面からの反射光を受光する受光系を有ることを特徴としている。
【0015】
請求項5の発明のデバイスの製造方法は、請求項14のいずれか項記載の投影露光装置を用いてレチクルのパターンウエハ露光した後、該ウエハを現像してデバイスを製造ることを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施形態1の要部概略図である。同図はウエハ(第2物体)上に塗布したレジストを感光させない光(以下「非露光光」という。)、例えばHe−Neレーザーからの633nmの波長の光を用いて投影レンズ(投影光学系)を介し(TTL方式)、ウエハ上のアライメントターゲット(アライメントマーク)を検出する方法を用いた投影露光装置の要部概略図を示している。
【0017】
同図において、4は照明系であり、露光光で回路パターンが形成されているレチクル(第1物体)3を照明している。投影レンズ2はレチクル3面上の回路パターンをウエハ1面上に1/10又は1/5に縮小投影している。1aはウエハ1面上のアライメントマークである。
【0018】
次にアライメントマーク1aの位置情報を検出し、レチクル3又は観察手段との相対的な位置合わせ(アライメント)を行う方法について説明する。
【0019】
40はアライメント検出系としての位置合わせ顕微鏡(顕微鏡)であり、ウエハ1面上のアライメントマーク1aの投影光学系2の光軸方向と該光軸の垂直面内(x,y面内)での位置情報を検出している。即ち、アライメントマークの光軸方向の位置を検出する第2フォーカス検出系としての機能を合せもっている。
【0020】
光源を含む照明光学系11から出射した光束はビームスプリッター7で反射し、順に補正光学系6、ミラー5、縮小型の投影レンズ2を経てウエハ1上にあるアライメントマーク1aを照明する。ウエハ1上のアライメントマーク1aによって反射した信号光は、再び順に投影レンズ2、ミラー5、補正光学系6を経てビームスプリッター7に入射する。
【0021】
ビームスプリッター7に入射した信号光はビームスプリッター7を透過し、ミラー8、リレー光学系9を経て撮像素子、例えばCCDカメラ10の撮像面10aに入射し、その面上にウエハ1上のアライメントマーク1aの像を結像する。CCDカメラ10からのアライメントマーク像に基づく画像信号を回線を通じコンピューター(演算手段)51に入力している。コンピューター51はアライメントマーク像の位置情報を計測している。このときアライメントマーク1aの位置を顕微鏡40内にある基準マーク(不図示)との相対ずれ量として計測している。
【0022】
ウエハ1はウエハチャック21上に載置されている。ウエハチャック21はθ−Zステージ(駆動手段)22上に載置され、ウエハ1をチャック表面に吸着することにより、各種振動に対しウエハ1の位置がずれないようにしている。θ−Zステージ22はチルトステージ23上に載置され、ウエハ1をフォーカス方向(投影レンズ2の光軸方向)に上下動させている。
【0023】
チルトステージ23はXYステージ24上に載置され、ウエハ1の反りを投影レンズ2の像面に対し、最小になるように補正している。又チルトステージ23独自でフォーカス方向に駆動することも可能となっている。チルトステージ23上に載置したバーミラー25とレーザー干渉計26によりXYステージ24の駆動量をモニターしている。レーザー干渉計26は回線を通じコンピューター51に駆動量に関する計測値を転送している。
【0024】
フィデューシャルマーク27はθ−Zステージ22上に載置され、θ−Zステージ22又はチルトステージ23を駆動して、フィデューシャルマーク27のパターン面を投影光学系2のウエハ1側のピント面に合わせるように調整している。投影レンズ2に対するウエハ1面の光軸方向の位置の計測系、即ち投影レンズ2に対するアライメントフォーカス用のフォーカス計測系(第1フォーカス検出系)は、光束を放射する投光系31及びウエハ1からの反射光の位置情報を検出する検出系32から構成されている。投光系31と検出系32とも全体として5個ずつ搭載されている。これら5つの投光系と検出系(不図示)は、例えば図2に示すようにショット内の5つの領域110〜114でフォーカス方向の位置を検出している。
【0025】
これにより投影レンズ2のフォーカス以外に投影レンズ2の像面に対するショットの面の傾きを検出し、該検出結果を用いてチルトステージ23でその量を補正している。ウエハ1面のフォーカス測定後、検出系32から回線を通じコンピューター51に計測値を転送している。尚フォーカスの測定点は図2に示すショット中心の領域110(投影レンズ2の光軸上の点)である。
【0026】
本実施形態ではレチクル3とウエハ1との位置合わせ方法としては、精度及びスループットの面からグローバルアライメントを用いている。即ちウエハ1内の数ショットのアライメントマークを計測し、ショットの配列格子の倍率、直交度を求め、その算出した配列格子に基づきXYステージ24を駆動し、レチクルパターン3aをウエハ1上に露光していく方法を用いている。
【0027】
図3はウエハ1上に形成されているショットの配列格子の説明図である。同図において黒色で示してあるショット101,102,103,104はアライメント計測ショットの一例である。一般の投影露光装置においてはグローバルアライメントを次のようにして行っている。
【0028】
プリアライメント実施後、投影レンズ2の下に送り込まれたウエハ1はショット配列格子の算出の為のアライメント計測に入る前に、計測ショット内の数ショットで位置合わせ顕微鏡40に対するベストピント面の検出を行う。その際、ベストピント面は位置合わせ顕微鏡40におけるアライメントマーク1aの見えのコントラストをフォーカスを振りながら計測し、そのうち一番高いところ、あるいはコントラストカーブの重心、スライス等で求める。そのベストピント面におけるθ−Zステージ22のZ位置をフォーカス計測系(31,32)でモニターする。このとき使用するフォーカス計測系は5個のフォーカス計測系中ショット中心を計測する図2の領域110を計測するものである。
【0029】
その後アライメント計測用の角ショット101,102,103,104中に配置されているアライメントマークの位置を位置合わせ顕微鏡40にてX,Y両方向に関し計測する。そしてこの各ショットにおける計測値に、後述する例えば(F1−F2−F3)×Kaをオフセットとしてアライメント計測値としている。
【0030】
アライメント計測の終了後、そのオフセットした各計測値は回線を通じコンピューター51に転送する。そこにおいて被計測のウエハにおけるショットの配列格子のウエハ倍率、直交度等を算出する。レチクル3面上の電子回路パターンをウエハ1に転写する際、算出されたウエハ倍率及び直交度とシフト成分に応じてウエハステージ21あるいはレチクルステージを駆動し、逐次露光を行っていく。
【0031】
尚、上記アライメントシーケンスはグローバルアライメントについて述べてきたが、本発明はそれに限定する必要はなく、例えばダイバイダイアライメントにおいても、その計測値にオフセット補正した値で各ショットを位置合せすることにより本発明の効果を適用できる。
【0032】
又、上記までのアライメント方式の説明にTTLオフアキスアライメント方式で説明を行ってきたが、本発明はそれに限定する必要はなく、例えばTTLオンアキスアライメント方式やNON−TTLオフアキスアライメント方式においても同じように効果を適用できる。
【0033】
次に本実施形態におけるアライメント方法の具体例について説明する。本実施形態においては、ウエハ1とレチクル3との相対的な位置合わせをウエハの位置検出によって行っている。このとき図6に示すように、事前にアライメント検出系40のデフォーカス特性とフォトレジスト表面42からアライメントマーク45の位置までの幾何光学的な距離情報F3を入力している。ここで距離情報F3はフォトレジスト表面42からアライメントマーク45に対向するフォトレジスト47の凹部42aまでの空気中の距離L1とフォトレジスト47の凹部42aからアライメントマーク45までの距離L2、フォトレジストの屈折率Nとしたとき、
F3=L1+L2/N
より求められるものである。
【0034】
そしてウエハアライメントの際に、フォトレジスト表面のフォーカス原点46に対する光軸の方向の位置情報F1を第1フォーカス検出系(31,32)で求め、アライメントマーク45のフォーカス原点46に対する光軸の方向の位置情報F2を第2フォーカス検出系40で計測し、その(F2−F1−F3)値にデフォーカス特性Kを掛けた値(F2−F1−F3)×Kをアライメントのオフセットとして使用している。
【0035】
まずデフォーカス特性の説明を行う。ここでデフォーカス特性とはアライメント検出系40においてウエハ1をアライメント検出系に対してフォーカス方向に所定量変化させた時に得られるアライメント計測値の変化量のことである。このデフォーカス特性を定量化するにアライメント検出系40の残存コマ収差も同時に表現するために2つの係数を用いている。今、この係数としてフォーカス方向のうちプラス方向の1ミクロン当たりの計測の変化をKa、マイナス方向の1ミクロン当たりの計測の変化をKbと定義する。
【0036】
図4に縦方向にフォーカス、横方向に変化量の計測値を示した。アライメント検出系の+方向へD+デフォーカスすると、計測値はΔ1、マイナス方向へD−デフォーカスすると計測値はΔ2だけ変化する。このときの変化KaとKbは前述の定義から以下の式で表現できる。
【0037】
Ka=Δ1/D+
Kb=Δ2/D−
ここでデフォーカスさせても計測値が変化しないことがテレセントリックなアライメント検出系であるといえ、そのとき変化KaとKbは零となる。この2つの係数(変化)Ka,Kbを装置の駆動をコントロールするコンピュータ内に構成しておき、アライメント時に使用する。尚、これらの係数はショット内の座標、具体的には投影レンズに対する像高に応じて変化しうるので、テーブル化しておくことが良い。又このアライメント検出系40にコマ収差がなければ、係数KaとKbは等しい値となる。
【0038】
この係数Ka,Kbを算出する為に測定する為のデフォーカス量D+,D−は、デフォーカス変化に対する計測値の変化が精度的に許容できうる1次の線形変化の領域にすることが高精度化の為には必要である。もし1次の線形変化の領域以外でも検出する場合には、上記の3点で係数Ka,Kbを算出する代わりに3点以上の複数点で計測し、スプライン関数等で係数化するのが良い。
【0039】
次に露光の為のフォーカスとアライメントの為のフォーカスとフォトレジスト表面からアライメントマークまでの幾何光学的な距離F3について、図5,図6を使用して説明する。
【0040】
図5に示すようにウエハ1をレチクル3上のパターンを転写する為に、投影光学系2のウエハ1側のレチクル像面41に合わせる必要がある。この投影光学系2のフォーカスの原点46からレチクル像面41までのフォーカスの距離F1はパターンのないSiウエハ上にフォトレジストを塗布したものを使用して、第1フォーカス検出系(31,32)で事前に求めている。即ち、この計測のときにも第1フォーカス検出系31,32によりウエハ1のフォーカスを検出している。
【0041】
図6にウエハに設けたアライメントする場合のアライメントマーク45とフォトレジスト47の断面図を示す。現在使用しているフォトレジスト47の場合、フォトレジスト表面42が図5の投影光学系2のウエハ1側のレチクル像面41と一致する場合が露光の為のベストピント面となっている。このフォーカス値をフォーカスF1とする。露光の為にウエハ上面(=フォトレジスト表面42付近)のフォーカス位置を検出し、フォーカス原点46からウエハ上面までの距離がフォーカスF1となるよう露光時にウエハ1を光軸方向に駆動する。
【0042】
アライメントを行う場合には、アライメントマーク1aのベストピント面43を別の第2フォーカス検出系(例えばアライメント検出系40を使用して、その画像コントラスト値やパターンマッチングの割合を評価量とする検出系)で検出する。もしSiエッチングウエハのようにフォトレジストが塗布されていなくてアライメントマークの段差量が少ない場合には、アライメントマークのベストピント面までの距離F2がフォーカスF1と等しくなるように第2フォーカス検出系のピント調整を行う。もしこの追い込みに誤差がある(追い込めないとか)場合には、その量を計測し、コンピュータ上に入力しオフセットとして使用する。
【0043】
次に実際にアライメントを行いたいアライメントマークのフォーカス位置(マーク段差面)とフォトレジスト表面との幾何光学的な距離情報F3を各プロセスウエハ毎にコンピュータ入力し、アライメント時に使用する。この幾何光学的な距離情報F3は、図6に示したようにスクライブ内のアライメントマーク45からフォトレジスト表面42aまでの距離L2をフォトレジストのアライメント(中心)波長での屈折率Nで割った値とフォトレジスト表面42からアライメントマーク45に対向するフォトレジスト47の凹部42aまでの空気中の距離L1との和である。
【0044】
アライメントマークの位置を上部にするか下部にするかはアライメントしたい方を使用すれば良い(図6では中間となっている)。例えばF2−F1がプラスの場合には、アライメント計測結果に、
(F2−F3−F1)×Ka
の量だけオフセットとして補正してアライメントすることにより高精度の位置合わせを可能としている。
【0045】
アライメント検出系のピントと露光のピントの合わせは事前に調整されているか、その差分は分かっているものとしたが、これを求める為の使用ウエハとしてはSiウエハのλ/8程度(アライメントの使用波長をλとして)の低段差のウエハを使用すれば、段差以上のオフセットは発生しない。一方、露光のピントはフォトレジストを0.2μm程度の薄く塗布したウエハで計測することで、実際のピント面がフォトレジストの表面でも中でも誤差の範囲で無視できうる値となる。
【0046】
本実施形態では以上のように、アライメント終了後、そのオフセット処理した計測値の元にコンピュータ51により、被計測のウエハにおけるショットの配列格子のウエハ倍率、直交度等を算出している。そしてレチクル3面上の電子回路パターンをウエハ1に転写する際、算出されたウエハ倍率、直交度とシフト成分を考慮してウエハステージ21或いはレチクルステージを駆動して逐次露光を行っている。
【0047】
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。
【0048】
図7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。
【0049】
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。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。
【0050】
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。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。
【0051】
図8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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように各要素を設定することにより、プロセスウエハ面の局所的な形状変化又は/及びデフォーカス特性の悪影響を受けることなくアライメントマークを適切に検出し、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせをすることのできる位置合わせ装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成することができる。
【0056】
特に、本発明によればアライメント検出系の構成を該アライメント検出系のコマ収差をなくしたり、照明系の均一性を良くする為に複雑な構成やコスト高にすることなく、アライメントフォーカスの実際のアライメントマークの高さよりずれて計測した分にデフォーカス特性分掛けた量発生するオフセットを発生させることなく高精度にウエハの位置合わせを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1の要部概略図
【図2】 図1の一部分の説明図
【図3】 図1の一部分の説明図
【図4】 ディフォーカス特性の説明図
【図5】 露光ピント面とアライメントピント面の説明図
【図6】 フォトレジストとアライメントマークまでの距離の説明図
【図7】 本発明のデバイス製造方法のフローチャート
【図8】 本発明のデバイス製造方法のフローチャート
【図9】 アライメントフォーカスの評価値がダブルピークになった場合の説明図
【図10】 アライメントフォーカスの評価値がダブルピークになった場合の説明図
【符号の説明】
1 ウエハ
2 縮小投影光学系
3 レチクル
4 照明光学系
5,8 ミラー
6 補正光学系
7 ビームスプリッタ
9 リレーレンズ
10 CCDカメラ
11 光源及に照明光学系
21 ウエハチャック
22 θ−Zステージ
23 チルトステージ
24 XYステージ
25 バーミラー
26 レーザー干渉計
31 フォーカス計測系(投光系)
32 フォーカス計測系(検出系)
40 位置合わせ顕微鏡(アライメント検出系)
41 露光ピント面
42 フォトレジスト表面
43 実素子ウエハでのアライメントピント面
51 コンピュータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection exposure apparatus and a device manufacturing method using the same, and in particular, is formed on a mask surface or a reticle surface (hereinafter referred to as “reticle surface”) as a first object in a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing. This is suitable for performing relative alignment (alignment) of a fine electronic circuit pattern such as an IC, LSI, or the like when projecting onto a wafer surface as a second object.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor is required to be able to project and expose a circuit pattern on a reticle surface onto a wafer surface with a high resolving power as the density of integrated circuits increases. As a method of improving the projection resolution of the circuit pattern, for example, a method of increasing the NA of the projection optical system by fixing the wavelength of the exposure light, a light beam having a short wavelength from the g-line to the i-line, or an excimer There are many methods that use light having a short wavelength such as 248 nm or 193 nm emitted from a laser.
[0003]
On the other hand, with the miniaturization of circuit patterns, it has been required to align a reticle or mask on which an electronic circuit pattern is formed with a wafer with high precision. When aligning the reticle and the wafer, light (exposure light) that exposes the resist applied on the wafer surface and light that is not exposed (hereinafter referred to as “non-exposure light”), for example, a wavelength of 633 nm from a He—Ne laser. There is a method of using the light.
[0004]
The present applicant has proposed an alignment apparatus using non-exposure light, for example, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-32303 and 2-130908.
[0005]
As an alignment method used in an exposure apparatus for manufacturing semiconductor elements, an optical image of an alignment mark on a wafer is formed on an image sensor such as a CCD camera by an observation system (alignment optical system), and the optical image is obtained. There is a method of detecting the position of the wafer by performing image processing on the electrical signal. The present applicant has proposed such an alignment mark detection method in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-115873.
[0006]
In this publication, high-precision alignment is possible for many semiconductor process wafers without being affected by variations in wafer flatness. In this publication, the detection of the image plane of the projection optical system, so-called focus detection, is performed using the wafer image of the alignment detection system (the focus detection system is also used as the alignment detection system). ) In other words, the detection system is different from the focus detection system for exposure.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In general, the position information of the alignment mark provided on the wafer surface is observed by the observation means, the position information of the alignment mark is detected by the detection means, and the wafer is aligned with the reticle (or the reference point of the observation means) (alignment). ), If the shape of the wafer surface is locally changed, it is difficult to detect the position information of the alignment mark with high accuracy, and the alignment accuracy is lowered.
[0008]
Further, when using a TTL alignment method in which the wafer surface is aligned at a predetermined position, for example, via a projection optical system, if the wafer surface is not positioned on the best focus surface in the optical axis direction of the projection optical system, it is affected by defocus characteristics. There is a problem that the alignment accuracy is lowered.
[0009]
In particular, in semiconductor processes, offset generation and alignment accuracy are reduced. As a specific problem, even though the focus surface of the alignment mark is correctly aligned with the step surface of the alignment mark, the image contrast actually observed on the surface deviated from the step surface is the best, and this deviation has occurred. It may be necessary to perform alignment on the surface. When alignment detection is performed on a shifted surface, the detected focus is poor when the telesensitivity of the alignment detection system at that time (the degree of change in the measured value when defocused, hereinafter referred to as “defocus characteristics”) is poor. A deviation of measurement occurs by an amount obtained by multiplying the amount by a defocus characteristic coefficient. When this value is constant on the wafer surface, it becomes an offset such as a shift component, and when it changes on the wafer surface, alignment accuracy deterioration (3σ is reduced). It becomes a cause of).
[0010]
As another specific problem, the focus detection of the alignment mark varies from wafer to wafer, which causes an offset in the alignment. In such a process wafer, the evaluation amount (for example, contrast or pattern matching) for detecting the focus of the alignment mark has a double peak as shown in FIG. At this time, for example, it is assumed that offset confirmation is performed on the wafer at the peak position on the right side (+ focus direction) having a large peak value, and the subsequent wafers are aligned and exposed. Assuming that the focus detection of the alignment mark is performed for each wafer, the evaluation value for focus detection of the number of wafers becomes 2 when the peak value on the left side (−focus direction) increases as shown in FIG. An offset occurs in the position measurement, which is an amount obtained by multiplying the focus amount D of one peak by the defocus characteristic.
[0011]
Of course, by adjusting the defocus characteristic to zero, this problem will not occur.
(A) Detection system coma (b) Uniformity of illumination system requires very strict specifications,
(C) A complicated configuration (d) High costs arise.
[0012]
The present invention appropriately detects an alignment mark without being adversely affected by a local shape change or / and a defocus characteristic of a process wafer surface, and can align a reticle and a wafer with high accuracy. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a device manufacturing method using the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The projection exposure apparatus of the invention of claim 1 is a projection exposure apparatus comprising a projection optical system that projects an image of a pattern of a first object onto a second object coated with a resist.
An alignment detection system that detects a position of an alignment mark formed on the second object in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system;
The positional relationship between the focus position of the alignment detection system and the image plane position of the first object with respect to the projection optical system is known,
Obtained in the first focus detection system, position information F1 in the direction of the optical axis with respect to the focus origin of the first object of the resist surface which is disposed on the image plane position of with respect to the projection optical system,
Position information F2 in the direction of the optical axis with respect to the focus origin of the alignment mark arranged at the focus position of the alignment detection system , obtained by the alignment detection system ,
Distance information F3 to the resist surface that is input from the input means and based on the distance between the alignment mark,
Then, from the changing rate K of the said direction perpendicular to the direction of position information of the optical axis obtained by the alignment detection system when the alignment mark is moved in the direction of the optical axis,
The offset amount with respect to the detection result of the position of the alignment mark of the detected direction perpendicular to the direction of the optical axis by an alignment detection system (F2-F1-F3) × seeking K, the detection result by using the offset amount It is characterized by correcting.
[0014]
The invention according to claim 2 characterized in that in the invention of claim 1, wherein the rate of change becomes a different value when the moving in the direction away a direction closer to the alignment mark with respect to the projection optical system in the direction of the optical axis It is characterized by having.
The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or 2, wherein the distance information F3 is the alignment mark from the recess of the distance in air up to the recess of the resist opposite to the alignment mark from the surface of the resist resist it is characterized in that the distance to which is the sum of the values divided by the refractive index of the resist.
The invention of claim 4 is the invention of claim 1, reflected from the first focus detection system on the surface of the light projecting system and the resist for projecting a light beam from an oblique direction to the surface of the resist It is characterized that you have a light-receiving system for receiving the light.
[0015]
Method of manufacturing a device of the invention of claim 5, after exposing the wafer with the pattern of the reticle by using the projection exposure apparatus according Izu Re one of claims 1 to 4, a device is developed the wafer It is characterized that you manufacture.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 1 of the present invention. The figure shows a projection lens (projection optical system) using light that does not sensitize a resist coated on a wafer (second object) (hereinafter referred to as “non-exposure light”), for example, light having a wavelength of 633 nm from a He—Ne laser. ) (TTL method), a schematic view of a main part of a projection exposure apparatus using a method of detecting an alignment target (alignment mark) on a wafer is shown.
[0017]
In the figure, reference numeral 4 denotes an illumination system, which illuminates a reticle (first object) 3 on which a circuit pattern is formed with exposure light. The projection lens 2 projects the circuit pattern on the surface of the reticle 3 on the surface of the wafer 1 to 1/10 or 1/5. 1a is an alignment mark on the wafer 1 surface.
[0018]
Next, a method for detecting positional information of the alignment mark 1a and performing relative alignment (alignment) with the reticle 3 or the observation means will be described.
[0019]
Reference numeral 40 denotes an alignment microscope (microscope) as an alignment detection system. The alignment mark 1a on the wafer 1 surface is in the optical axis direction of the projection optical system 2 and in the plane perpendicular to the optical axis (in the x and y planes). Position information is detected. That is, it has a function as a second focus detection system for detecting the position of the alignment mark in the optical axis direction.
[0020]
The light beam emitted from the illumination optical system 11 including the light source is reflected by the beam splitter 7, and sequentially illuminates the alignment mark 1 a on the wafer 1 through the correction optical system 6, the mirror 5, and the reduction type projection lens 2. The signal light reflected by the alignment mark 1 a on the wafer 1 is incident on the beam splitter 7 through the projection lens 2, the mirror 5, and the correction optical system 6 again in order.
[0021]
The signal light incident on the beam splitter 7 passes through the beam splitter 7, passes through the mirror 8 and the relay optical system 9, enters the image pickup device, for example, the image pickup surface 10 a of the CCD camera 10, and an alignment mark on the wafer 1 is formed on the surface. The image of 1a is formed. An image signal based on the alignment mark image from the CCD camera 10 is input to a computer (calculation means) 51 through a line. The computer 51 measures the position information of the alignment mark image. At this time, the position of the alignment mark 1a is measured as a relative deviation from a reference mark (not shown) in the microscope 40.
[0022]
The wafer 1 is placed on the wafer chuck 21. The wafer chuck 21 is placed on a θ-Z stage (driving means) 22 and adsorbs the wafer 1 to the chuck surface so that the position of the wafer 1 does not shift due to various vibrations. The θ-Z stage 22 is placed on the tilt stage 23 and moves the wafer 1 up and down in the focus direction (the optical axis direction of the projection lens 2).
[0023]
The tilt stage 23 is placed on the XY stage 24 and corrects the warpage of the wafer 1 so as to be minimized with respect to the image plane of the projection lens 2. Further, the tilt stage 23 can be driven in the focus direction by itself. The driving amount of the XY stage 24 is monitored by a bar mirror 25 and a laser interferometer 26 placed on the tilt stage 23. The laser interferometer 26 transmits measurement values relating to the driving amount to the computer 51 through a line.
[0024]
The fiducial mark 27 is placed on the θ-Z stage 22, and the θ-Z stage 22 or the tilt stage 23 is driven to focus the pattern surface of the fiducial mark 27 on the wafer 1 side of the projection optical system 2. It is adjusted to match the surface. A measurement system for the position in the optical axis direction of the surface of the wafer 1 relative to the projection lens 2, that is, a focus measurement system (first focus detection system) for alignment focus with respect to the projection lens 2, includes a light projection system 31 that emits a light beam and a wafer 1. It is comprised from the detection system 32 which detects the positional information on reflected light. The light projecting system 31 and the detection system 32 are mounted as a whole by five. These five light projecting systems and detection systems (not shown) detect positions in the focus direction in five areas 110 to 114 in the shot, for example, as shown in FIG.
[0025]
Thus, in addition to the focus of the projection lens 2, the tilt of the shot surface with respect to the image plane of the projection lens 2 is detected, and the amount is corrected by the tilt stage 23 using the detection result. After the focus measurement on the surface of the wafer 1, the measurement value is transferred from the detection system 32 to the computer 51 through a line. The focus measurement point is a shot center region 110 (a point on the optical axis of the projection lens 2) shown in FIG.
[0026]
In this embodiment, global alignment is used as a method for aligning the reticle 3 and the wafer 1 in terms of accuracy and throughput. That is, several shot alignment marks in the wafer 1 are measured, the magnification and orthogonality of the shot arrangement grid are obtained, the XY stage 24 is driven based on the calculated arrangement grid, and the reticle pattern 3a is exposed on the wafer 1. Is used.
[0027]
FIG. 3 is an explanatory diagram of an array lattice of shots formed on the wafer 1. Shots 101, 102, 103, and 104 shown in black in the figure are examples of alignment measurement shots. In a general projection exposure apparatus, global alignment is performed as follows.
[0028]
After the pre-alignment, the wafer 1 fed under the projection lens 2 detects the best focus surface with respect to the alignment microscope 40 with several shots in the measurement shot before entering the alignment measurement for calculating the shot array lattice. Do. At this time, the best focus plane is obtained by measuring the contrast of the appearance of the alignment mark 1a in the alignment microscope 40 while focusing, and is obtained from the highest point, the center of gravity of the contrast curve, the slice, or the like. The Z position of the θ-Z stage 22 on the best focus surface is monitored by the focus measurement system (31, 32). The focus measurement system used at this time measures the area 110 of FIG. 2 in which the center of the shots in the five focus measurement systems is measured.
[0029]
Thereafter, the positions of the alignment marks arranged in the angular shots 101, 102, 103, 104 for alignment measurement are measured in the X and Y directions by the alignment microscope 40. Then, for example, (F1-F2-F3) × Ka, which will be described later, is used as an offset for the measurement value in each shot, and the alignment measurement value is used.
[0030]
After the end of the alignment measurement, the offset measurement values are transferred to the computer 51 through a line. There, the wafer magnification, orthogonality, etc. of the array lattice of shots on the wafer to be measured are calculated. When the electronic circuit pattern on the surface of the reticle 3 is transferred to the wafer 1, the wafer stage 21 or the reticle stage is driven in accordance with the calculated wafer magnification, orthogonality, and shift component, and sequential exposure is performed.
[0031]
Although the above-described alignment sequence has been described for global alignment, the present invention need not be limited thereto. For example, even in die-by-die alignment, the present invention can be achieved by aligning each shot with a value that is offset-corrected to the measured value. The effect of can be applied.
[0032]
Further, although the TTL off-axis alignment method has been described in the above description of the alignment method, the present invention is not limited to this, and for example, the same applies to the TTL on-axis alignment method and the NON-TTL off-axis alignment method. So that the effect can be applied.
[0033]
Next, a specific example of the alignment method in the present embodiment will be described. In the present embodiment, the relative alignment between the wafer 1 and the reticle 3 is performed by detecting the position of the wafer. At this time, as shown in FIG. 6, the defocus characteristic of the alignment detection system 40 and geometrical optical distance information F3 from the photoresist surface 42 to the position of the alignment mark 45 are inputted in advance. Here, the distance information F3 is the distance L1 in the air from the photoresist surface 42 to the recess 42a of the photoresist 47 facing the alignment mark 45, the distance L2 from the recess 42a of the photoresist 47 to the alignment mark 45, and the refraction of the photoresist. When the rate is N,
F3 = L1 + L2 / N
It is more demanded.
[0034]
At the time of wafer alignment, position information F1 in the direction of the optical axis with respect to the focus origin 46 on the photoresist surface is obtained by the first focus detection system (31, 32), and the direction of the optical axis with respect to the focus origin 46 of the alignment mark 45 is obtained. The position information F2 is measured by the second focus detection system 40, and the value (F2-F1-F3) × K obtained by multiplying the (F2-F1-F3) value by the defocus characteristic K is used as an alignment offset. .
[0035]
First, the defocus characteristic will be described. Here, the defocus characteristic is a change amount of the alignment measurement value obtained when the alignment detection system 40 changes the wafer 1 by a predetermined amount in the focus direction with respect to the alignment detection system. In order to quantify the defocus characteristic, two coefficients are used to simultaneously represent the residual coma aberration of the alignment detection system 40. Now, the change rate of measurement per micron in the plus direction in the focus direction is defined as Ka, and the change rate of measurement per micron in the minus direction is defined as Kb.
[0036]
FIG. 4 shows the focus in the vertical direction and the measurement value of the change amount in the horizontal direction. When the D + defocus in the + direction of the alignment detection system, the measured value changes by Δ1, and when the D- defocus in the minus direction, the measured value changes by Δ2. The change rates Ka and Kb at this time can be expressed by the following equations from the above definition.
[0037]
Ka = Δ1 / D +
Kb = Δ2 / D−
Here, it can be said that the telecentric alignment detection system is that the measurement value does not change even when defocusing is performed. At that time, the change rates Ka and Kb are zero. These two coefficients ( rates of change) Ka and Kb are configured in a computer that controls the driving of the apparatus, and are used during alignment. Since these coefficients can change according to the coordinates in the shot, specifically, the image height with respect to the projection lens, it is preferable to make a table. If the alignment detection system 40 has no coma, the coefficients Ka and Kb are equal.
[0038]
The defocus amounts D + and D− for measurement in order to calculate the coefficients Ka and Kb are preferably set to a first-order linear change region in which the change in the measurement value with respect to the defocus change can be accurately tolerated. It is necessary for accuracy. If it is detected outside the linear change region, it is preferable to measure at a plurality of three or more points instead of calculating the coefficients Ka and Kb at the above three points and convert them to a coefficient using a spline function or the like. .
[0039]
Next, the focus for exposure, the focus for alignment, and the geometric optical distance F3 from the photoresist surface to the alignment mark will be described with reference to FIGS.
[0040]
As shown in FIG. 5, in order to transfer the pattern on the reticle 3 to the wafer 1, it is necessary to match with the reticle image surface 41 on the wafer 1 side of the projection optical system 2. The focus distance F1 from the focus origin 46 of the projection optical system 2 to the reticle image plane 41 is a first focus detection system (31, 32) using a photoresist coated on a Si wafer having no pattern. Seeking in advance. That is, the focus of the wafer 1 is detected by the first focus detection systems 31 and 32 also during this measurement.
[0041]
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the alignment mark 45 and the photoresist 47 provided for alignment on the wafer. In the case of the currently used photoresist 47, the best focus surface for exposure is when the photoresist surface 42 coincides with the reticle image surface 41 on the wafer 1 side of the projection optical system 2 in FIG. This focus value is defined as focus F1. For exposure, the focus position of the wafer upper surface (= the vicinity of the photoresist surface 42) is detected, and the wafer 1 is driven in the optical axis direction during exposure so that the distance from the focus origin 46 to the wafer upper surface becomes the focus F1.
[0042]
When performing alignment, the best focus surface 43 of the alignment mark 1a is used as a second focus detection system (for example, the alignment detection system 40, and the detection system using the image contrast value and the pattern matching ratio as an evaluation amount. ) To detect. If no photoresist is applied and the alignment mark has a small step difference as in the case of a Si-etched wafer, the distance F2 to the best focus surface of the alignment mark is equal to the focus F1. Adjust the focus. If there is an error in this driving (if it cannot be driven), the amount is measured, input to the computer, and used as an offset.
[0043]
Next, geometric optical distance information F3 between the focus position (mark step surface) of the alignment mark to be actually aligned and the photoresist surface is input for each process wafer and used for alignment. This geometric optical distance information F3 is a value obtained by dividing the distance L2 from the alignment mark 45 in the scribe to the photoresist surface 42a by the refractive index N at the alignment (center) wavelength of the photoresist as shown in FIG. And the distance L1 in the air from the photoresist surface 42 to the recess 42a of the photoresist 47 facing the alignment mark 45.
[0044]
Whether the alignment mark is positioned at the upper side or the lower side may be determined by using the one that is desired to be aligned (in the middle in FIG. 6). For example, when F2-F1 is positive, the alignment measurement result is
(F2-F3-F1) × Ka
By correcting the amount as an offset and aligning, it is possible to perform highly accurate alignment.
[0045]
It is assumed that the focus of the alignment detection system and the focus of exposure are adjusted in advance or the difference between them is known, but as a wafer to be used for obtaining this, about λ / 8 of Si wafer (use of alignment If a wafer with a low step (having a wavelength of λ) is used, an offset greater than the step does not occur. On the other hand, the exposure focus is measured with a wafer coated with a thin photoresist of about 0.2 μm, so that even if the actual focus surface is the surface of the photoresist, the value can be ignored within the error range.
[0046]
In the present embodiment, as described above, after the alignment is completed, the computer 51 calculates the wafer magnification, the orthogonality, and the like of the array lattice of shots on the wafer to be measured based on the measurement values subjected to the offset processing. When the electronic circuit pattern on the surface of the reticle 3 is transferred to the wafer 1, the wafer stage 21 or the reticle stage is driven in consideration of the calculated wafer magnification, orthogonality, and shift component to perform sequential exposure.
[0047]
Next, an embodiment of a semiconductor device manufacturing method using the above-described projection exposure apparatus will be described.
[0048]
FIG. 7 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, or a liquid crystal panel or a CCD).
[0049]
In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.
[0050]
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and is a process such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), or the like. including. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0051]
FIG. 8 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface.
[0052]
In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by exposure using the exposure apparatus described above.
[0053]
In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0054]
By using the manufacturing method of the present embodiment, a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture can be easily manufactured.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, by setting each element as described above, an alignment mark is appropriately detected without being adversely affected by local shape change or / and defocusing characteristics of the process wafer surface, Can be achieved, and a device manufacturing method using the same can be achieved.
[0056]
In particular, according to the present invention, the alignment detection system configuration can be realized without the coma aberration of the alignment detection system or the complicated configuration and high cost to improve the uniformity of the illumination system. Wafer alignment can be performed with high accuracy without generating an offset that is generated by the amount of defocus characteristics multiplied by the amount measured by deviating from the height of the alignment mark.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of the main part of Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of a part of FIG. 1. FIG. 3 is an explanatory diagram of a part of FIG. [Explanation of exposure focus surface and alignment focus surface] [Fig. 6] Explanatory diagram of distance between photoresist and alignment mark [Fig. 7] Flow chart of device manufacturing method of the present invention [Fig. 8] Flow chart of device manufacturing method of the present invention FIG. 9 is an explanatory diagram when the alignment focus evaluation value is a double peak. FIG. 10 is an explanatory diagram when the alignment focus evaluation value is a double peak.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 2 Reduction projection optical system 3 Reticle 4 Illumination optical system 5, 8 Mirror 6 Correction optical system 7 Beam splitter 9 Relay lens 10 CCD camera 11 Light source and illumination optical system 21 Wafer chuck 22 θ-Z stage 23 Tilt stage 24 XY Stage 25 Bar mirror 26 Laser interferometer 31 Focus measurement system (projection system)
32 Focus measurement system (detection system)
40 Positioning microscope (alignment detection system)
41 Exposure focus surface 42 Photoresist surface 43 Alignment focus surface 51 on real device wafer 51 Computer

Claims (5)

第1物体のパターンの像をレジストが塗布された第2物体に投影する投影光学系を備える投影露光装置において、
前記第2物体に形成されたアライメントマークの前記投影光学系の光軸と垂直な方向の位置を検出するアライメント検出系を有し、
前記アライメント検出系のピント位置と前記投影光学系に対する前記第1物体の像面位置との位置関係は既知であり、
第1フォーカス検出系で得られる、前記投影光学系に対する前記第1物体の像面位置に配置された前記レジストの表面のフォーカス原点に対する前記光軸方向の位置情報F1、
前記アライメント検出系で得られる、前記アライメント検出系のピント位置に配置された前記アライメントマークフォーカス原点に対する前記光軸方向の位置情報F2、
入力手段から入力される前記レジスト表面と前記アライメントマークとの距離に基づく距離情報F3、
そして前記アライメントマークが前記光軸方向に移動したときに前記アライメント検出系で得られる前記光軸方向と垂直な方向の位置情報の変化率Kより、
前記アライメント検出系により検出された前記光軸方向と垂直な方向の前記アライメントマークの位置の検出結果に対するオフセット量(F2−F1−F3)×Kを求め、該オフセット量を用いて前記検出結果を補正することを特徴とする投影露光装置。
In a projection exposure apparatus comprising a projection optical system that projects a pattern image of a first object onto a second object coated with a resist,
An alignment detection system that detects a position of an alignment mark formed on the second object in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system;
The positional relationship between the focus position of the alignment detection system and the image plane position of the first object with respect to the projection optical system is known,
Obtained in the first focus detection system, position information F1 in the direction of the optical axis with respect to the focus origin of the first object of the resist surface which is disposed on the image plane position of with respect to the projection optical system,
Position information F2 in the direction of the optical axis with respect to the focus origin of the alignment mark arranged at the focus position of the alignment detection system , obtained by the alignment detection system ,
Distance information F3 to the resist surface that is input from the input means and based on the distance between the alignment mark,
Then, from the changing rate K of the said direction perpendicular to the direction of position information of the optical axis obtained by the alignment detection system when the alignment mark is moved in the direction of the optical axis,
The offset amount with respect to the detection result of the position of the alignment mark of the detected direction perpendicular to the direction of the optical axis by an alignment detection system (F2-F1-F3) × seeking K, the detection result by using the offset amount A projection exposure apparatus characterized by correcting the above.
前記変化率は前記アライメントマークを前記光軸方向に前記投影光学系に対して近づける方向と遠ざける方向に移動させたときでは異なった値となっていることを特徴とする請求項1の投影露光装置。The rate of change projection exposure according to claim 1, characterized in that has a different value in when moving in a direction away and approaching direction with respect to the projection optical system the alignment marks in the direction of the optical axis apparatus. 前記距離情報F3は前記レジスト表面から前記アライメントマークに対向する前記レジストの凹部までの空気中の距離と前記レジストの凹部から前記アライメントマークまでの距離を前記レジストの屈折率で割った値との和であることを特徴とする請求項1又は2の投影露光装置。The distance information F3 is the value obtained by dividing the refractive index of the distance of the resist from the recess of the distance between the resist in the air until the recesses of the resist opposite to the alignment mark from the surface of the resist to the alignment mark 3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection exposure apparatus is a sum. 前記第1フォーカス検出系は前記レジスト表面に斜方向から光束を投射する投光系と前記レジスト表面からの反射光を受光する受光系を有ることを特徴とする請求項1のいずれか一項記載の投影露光装置。The first focus detection system according to claim 1, characterized that you have a light-receiving system for receiving reflected light from the surface of the light projecting system and the resist for projecting a light beam from an oblique direction to the surface of the resist the projection exposure apparatus according to any one claim of 3. 請求項14のいずれか項記載の投影露光装置を用いてレチクルのパターンウエハ露光した後、該ウエハを現像してデバイスを製造ることを特徴とするデバイスの製造方法。After exposing the wafer with the pattern of the reticle by using the projection exposure apparatus according to claim 1 to 4 Izu Re or one claim, device manufacturing method, characterized that you manufacture devices by developing the wafer .
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