JP4287103B2

JP4287103B2 - 露光方法及び露光装置

Info

Publication number: JP4287103B2
Application number: JP2002239400A
Authority: JP
Inventors: 千葉　　裕; 直樹内田; 正樹清水
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: JP2004077898A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク（原版）上のパターンをワークに転写露光する露光方法及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば米国特許第５２０４７３９号に記載されているように、マスク（原版）とワークをそれぞれ観察光学装置を介して観察し、それぞれの現実の画像を重畳させ、アライメントを行う露光装置が広く知られている。
【０００３】
また、特開昭６０−２２３１９号、特開昭６０−１３０７４２号、特開昭６１−４４４２９号、特開昭６２−１６０７２２号、特開昭６２−１６０７２３号、特開昭６３−２４６１８号、特開昭６３−９４１３９号、特開昭６３−１２７１４８号、特開平１−１６４０３２号、特開平３−１５３０１５号、特開平９−１１５８１２号等に記載されているように、マスク（原版）とワークをアライメントする露光装置も広く知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記米国特許第５２０４７３９号に開示された露光装置は、マスク（原版）とワークを観察光学装置を介して実物を観察しながら、マスク（原版）とワークのアライメントを行うので、作業者の肉眼に頼って観察して合致させることになる。そのため、作業者の作業能力の程度や癖等に左右されて、アライメント合致の正確性にバラツキを生じてしまう虞がある。
【０００５】
また、前述の公開公報に開示された先行技術においても、同様に、マスク（原版）とワークのアライメント合致の正確さが作業者によってバラツキが生じてしまう可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、マスク（原版）とワークのアライメントにおいて、作業者によってアライメント合致の正確さにバラツキが生じることを回避できる露光方法及び露光装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段を例示すると、特許請求の範囲に記載のとおりである。好ましい形でまとめると、次のとおりである。
【０００８】
（１）マスクをワークに転写露光する露光方法において、
マスクのアライメントマークを観察する段階と、
ワークのアライメントマークを観察する段階と、
マスクのアライメントマークとワークのアライメントマークのそれぞれの画像データを座標データとして重畳させ、マスクのアライメントマークとワークのアライメントマークを合致させる段階と、
マスクとワークのアライメントを行う段階と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【０００９】
（２）マスクをワークに転写露光する露光方法において、
ワークのアライメントマークを観察する段階と、
ワークのアライメントマークとマスクの参照マークである電子レチクルを重畳して表示し、ワークのアライメントマークと電子レチクルを合致させる段階と、
マスクとワークのアライメントを行う段階と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【００１０】
（３）マスクをワークに転写露光する露光装置において、
マスクのアライメントマークを観察するマスク観察手段と、
ワークのアライメントマークを観察するワーク観察手段と、
マスクのアライメントマークとワークのアライメントマークのそれぞれの画像データを座標データとして重畳させ、マスクのアライメントマークとワークのアライメントマークを合致させて、マスクとワークのアライメントを行う演算処理手段と、
を含むことを特徴とする露光装置。
【００１１】
（４）マスクをワークに転写露光する露光装置において、
マスクの参照マークである電子レチクルを観察する電子レチクル観察手段と、
ワークのアライメントマークを観察するワーク観察手段と、
マスクの参照マークである電子レチクルとワークのアライメントマークを重畳して表示し、電子レチクルとワークのアライメントマークを合致させ、マスクとワークのアライメントを行う演算処理手段と、
を含むことを特徴とする露光装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態においては、マスク（原版）とワークのアライメントマークのそれぞれの座標データでアライメントを行うか、あるいはワークに参照マークとして、もともと表示されていた電子レチクルとマスク（原版）のアライメントマークの座標データとのアライメントを実施することにより、初心者であっても、熟練作業者であっても、アライメント合致の正確さにバラツキが生じないようにする。
【００１３】
露光装置におけるアライメント機能において、通常マスク（原版）アライメントマークとワークのアライメントマークをそれぞれのマスク観察用顕微鏡（マスク観察手段の一例）とワーク観察用顕微鏡（ワーク観察手段の一例）の焦点深度内にセットし、両者のマークを同時に観察し、画像処理にてズレ量を計測し、位置補正動作を行なう。
【００１４】
以下の説明では、便宜上、ワーク側のアライメントマークがワーク裏面に配置されている場合について詳述するが、ワークとマスク（原版）の間隔を顕微鏡（観察手段の一例）の焦点深度内にない位置まで離してアライメントを行なう場合や、マスク（原版）とワークのそれぞれのアライメントマークを同時に観察できない場合等においても、本発明に係る露光方法および露光装置は有効である。
【００１５】
図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。
【００１６】
〔第１実施例〕
図１は、本発明に係る露光装置の主要部の概要を示す。
【００１７】
マスク（原版）１およびワーク２のそれぞれの裏面にアライメントマーク３、４が付いている。ｘ、ｙ、ｚの３方向に駆動制御された上面顕微鏡５によって、マスク（原版）１の表面側から、マスク（原版）１の裏面のアライメントマーク３、４を観察する。
【００１８】
また、同様にｘ、ｙ、ｚの３方向に駆動制御された裏面顕微鏡６によって、ワーク２の裏面のアライメントマーク４を観察する。
【００１９】
マスク（原版）１は、専用ステージ（図示せず）に固定されており、ワーク２はｘ、ｙ、θ、ｚの３方向に駆動制御され、かつ、チルト可能なステージ９上に配置されている。
【００２０】
上面顕微鏡５および裏面顕微鏡６には、それぞれモニター７、８が接続されているが、これらのモニター７、８はマスク（原版）１およびワーク２のそれぞれのアライメントマーク３、４がモニター７、８の中央に正確に撮影されているかどうかを判定するだけのものであり、各モニター７、８に表示されたアライメントマーク３ａ、４ａを重畳して観察して、それらのアライメントを行うためのものではない。
【００２１】
図１の装置は、上面顕微鏡５および裏面顕微鏡６のそれぞれの観察手段からの信号が演算処理手段１０に送られ、アライメントマーク３、４の座標データをデータ形式で重畳させ、マスク（原版）１とワーク２のアライメントを行うように構成されている。
【００２２】
第１実施例では、オートアライメント方法が採用されている。すなわち、
▲１▼上面顕微鏡５にて、マスク（原版）１側マーク３を観察し、画像処理にてマークセンター（マーク３の中心）の座標を認識して記憶する。
【００２３】
▲２▼裏面顕微鏡６に切替え、上面顕微鏡５との視差量を算出し、補正を行う。
【００２４】
▲３▼ワーク２側マーク４を観察し、画像処理にて、マークセンター（マーク４の中心）の座標を認識し、それと、マスク（原版）１側マークセンター（マークの中心）の座標とのズレ量を算出し、ワーク２をマスク（原版）１に合うように、ズレ量分だけ移動させる。
【００２５】
このとき、マスク（原版）１側の記憶した画像イメージは表示しない。
【００２６】
上述したアライメント時の演算処理手段１０における計算アルゴリズム（演算手順）については、後述する。
【００２７】
〔第２実施例〕
本発明の第２実施例を説明する。
【００２８】
マスク（原版）における参照マークである電子レチクルと、ワークのアライメントマークとをアライメントさせ、マスク（原版）とワークを手動でアライメントする。つまり、マニュアルアライメントする。
【００２９】
この第２実施例では、例えば図２に２つの例（Ａ）及び（Ｂ）が示されているように、マスク１１には形状、大きさ等を変えた数種類の電子レチクル１２、１３を参照マークとして予め記憶部（図示せず）に記憶させておき、ワーク側のアライメントマーク１４、１５に応じて適宜電子レチクル１２、１３を変えることができるように構成されている。そして、図２の最下段に示すように、互いに対応するワーク側のアライメントマーク１４、１５と、電子レチクル１２、１３とをアライメントする。
【００３０】
なお、マスクの参照マークとして記憶部に記憶された電子レチクルは、これら２種類の電子レチクル１２、１３に限定されず、種々の形状、大きさ等のものを予め記憶しておくことができる。
【００３１】
第２実施例のマニュアルアライメント方法について詳述する。すなわち、
▲１▼上面顕微鏡５にて、マスク（原版）１側マーク３を観察し、画像処理にてマークセンター（マーク３の中心）の座標を認識して記憶する。
【００３２】
▲２▼裏面顕微鏡６に切替え、上面顕微鏡５との視差量を算出し、補正を行う。
【００３３】
▲３▼前述の▲１▼〜▲２▼による算出データにより、参照の電子レチクル１２、１３を表示する。
【００３４】
▲４▼電子レチクル１２、１３に、ワーク２側アライメントマーク４をマニュアルステージ（図示せず）にて合致させる。
【００３５】
〔計算アルゴニズム〕
上述した第１実施例のオートアライメントのときに行う、演算処理手段における計算アルゴリズム（演算手順）について説明する。
【００３６】
露光装置には、基板（ワーク２）の裏面側からのアライメントマーク４を観察できる裏面顕微鏡６が備えられていて、上面側の顕微鏡５によってマスク１側のアライメントマーク３を観察する。そのマーク３に対して裏面側顕微鏡６によって基板２側のアライメントマーク４を観察し、マスク１と基板２とのアライメントを行なう。
【００３７】
これは、左右のカメラにて行ない、各側の結果データに応じてステージ９を移動してアライメントを行なう
図３〜４は、そのようなオートアライメントのフローチャートの一例を示す。図３〜４において、Ｎは、Ｎｏ（否定）を示し、そうでない場合は、つまりＮの示されていない場合は、肯定を示す。
【００３８】
図３を参照して説明する。
【００３９】
装置を始動したら、まずマスク側（上面）についてカメラによるマスクマーク観察を行う。このとき、図３の右上段に示すように、＃の形が観察される。＃は、Ｘ，Ｙ方向の各々の２か所でコントラストが出るので、各部は突起で示すように認識される。
【００４０】
ヒストグラムにより、Ｘ，Ｙ方向の中心位置（座標）を算出する。前述のＸ，Ｙ方向の各々の２つの突起の中間を中心とし、図３の中段に示すように、その中心を＋で表示する。そして、その中心位置座標を記憶する。
【００４１】
裏面カメラに切替える。
【００４２】
上下顕微鏡の視差分について基板をステージにより移動する。
【００４３】
裏面側のアライメントマークを観察する。このとき、図３の下段に示すように、＋の形が観察される。この＋の形はＸ，Ｙ方向の各々で１つのコントラストが認識される。
【００４４】
次は、図４を参照して説明する。
【００４５】
マークの中心位置座標を算出したら、マスク中心位置座標との差を算出する。その差分が規格以内であれば、アライメントを終了する。差分が規格以内であるときは、それがリトライ回数以下であれば、差分による基板ステージ移動を行う。差分が規格以内でないときは、アライメントエラーとして、エラー処理動作を行う。
【００４６】
各マークの中心位置の座標は、ヒストグラムよりスライス位置を決定し、その交点間の距離の中心として検出する。これは、従来方法とほぼ同様であるが、スライスした時のヒストとの交点の数が変わる。
【００４７】
図５は、＃マークと＋マークについてコントラストの処理のしかたを示す。マスク側（図５の左側）と基板（ワーク）側（図５の右側）の各マークのコントラストが出難い場合、画像処理（グレースケール、二値化等）によりマーク形状のエッジ部分を抽出し、中心位置座標を求めることも可能である。
【００４８】
図６を参照して、上面顕微鏡と裏面顕微鏡との視差の算出方法について説明する。
【００４９】
上面および裏面の左右顕微鏡での視野中心位置を補正するためのオフセット値を算出する。
【００５０】
図６に示されているように、まず基準マーク付きの基板やマスクを用意する。次に基板をチャックプレートにセットし、かつ、マスクをマスクプレートにセットする。
【００５１】
そのあと、基板をチャックプレートによりＧａｐ０の位置まで上昇させ、基板チャックＯＮとし、マスクをマスクプレートチャックＯＮとする。
【００５２】
続いて、上面側顕微鏡（左右）をマーク中心に合わせる。画像処理によるマーク中心位置を算出する。算出はヒストグラムより交点の中心位置として行う。そこで左右の中心位置データを記憶する。
【００５３】
裏面顕微鏡にてマークのフォーカス合わせをし、Ｚ軸のみ移動する。
【００５４】
さらに、画像処理によるマーク中心位置を算出する。算出はヒストグラムより交点の中心位置として行う。上面顕微鏡の中心位置と裏面顕微鏡の中心位置の差を算出する。そして、算出画素数をμｍに換算する。その換算データをオフセット値として登録する。
【００５５】
最後に、基準マーク付きの基板やマスクを取出す。
【００５６】
次は、好ましい電子レチクル表示機能について説明する。
【００５７】
電子レチクルは、形状、大きさ等、数種類を装置に記憶保存させておき、ワーク側アライメントマークの形状により、最適形状のアライメントマークを選択する。
【００５８】
パターンイン方式で、ワーク側アライメントマークに最適なものを作り出し、表示する。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、マスク（原版）とワークのアライメントを行うときに、作業者によってアライメント合致の正確さにバラツキが生じない。
【００６０】
たとえば、マスク（原版）とワークのアライメントマークのそれぞれの座標データでアライメントを行うか、あるいはワークに参照マークとして表示されていた電子レチクルとマスク（原版）のアライメントマークの座標データとのアライメントをすることにより、初心者であっても、熟練作業者であっても、アライメント合致の正確さにバラツキが生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による表面検査装置の主要部を示す概略説明図。
【図２】本発明の第２実施例による電子レチクルとワーク側マークとの関係の一つの例を示す。
【図３】図１の表面検査装置におけるオートアライメントのフローチャートの一例を示す。
【図４】図３のフローチャートの続きを示す。
【図５】マークのコントラストが出難いパターンの場合におけるマークの中心位置座標の求め方の一例を示す。
【図６】上面顕微鏡および裏面顕微鏡の視差を算出するフローチャートの一例を示す。
【符号の説明】
１マスク（原版）
２ワーク
３、４アライメントマーク
３ａ、４ａモニターに表示されたアライメントマーク
５上面顕微鏡
６裏面顕微鏡
７、８モニター
１０演算処理手段
１１マスク
１２、１３電子レチクル
１４、１５アライメントマーク

Claims

マスクをワークに転写露光する露光方法において、
マスクの参照マークとして予め記憶部に数種類の電子レチクルを記憶させておく段階と、
マスク側のアライメントマークを観察する段階と、
ワーク側のアライメントマークを観察する段階と、
観察したワーク側のアライメントマークに応じて、記憶部に記憶された数種類の電子レチクルの中から最適形状の電子レチクルを選択する段階と、
観察されたマスク側のアライメントマークに代えて、選択された電子レチクルを表示して、その表示された電子レチクルとワーク側のアライメントマークとを対応させて、マスクとワークのアライメントを手動で行う段階と、
を含むことを特徴とする露光方法。
マスクをワークに転写露光する露光装置において、
マスクの参照マークとして予め数種類の電子レチクルを記憶保存する記憶部と、
記憶部に記憶された数種類の電子レチクルを観察する電子レチクル観察手段と、
ワーク側のアライメントマークを観察するワーク観察手段と、
マスク側のアライメントマークを観察するマスク観察手段とを有し、
観察したワーク側のアライメントマークに応じて、記憶部に記憶された数種類の電子レチクルの中から最適形状の電子レチクルを選択し、観察されたマスク側のアライメントマークに代えて、選択された電子レチクルを表示して、その表示された電子レチクルとワーク側のアライメントマークとを対応させて、マスクとワークのアライメントを手動で行うことを特徴とする露光装置。