JPH0227712A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マスク像を投像レンズを介してウェハ上に投
影する投影露光装置に係り、特に、既にウェハ上に形成
された回路パターンに正確に重ね合わせるための、フラ
イメント手段１倍率・回転補正手段を有する投影露光装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は特開昭６１−７４３３４記載のように。

マスクの上方に設置された検出器でマスクパターンと投
影レンズを介してウェハパターンの相対位置を検出する
。上記検出器を２個配設し、一対のマスクパターンとウ
ェハパターンの相対位置から倍率誤差と回転誤差を求め
１倍率補正装置とステージ駆動装置にフィードバックし
て位置合せと倍率補正をするようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、検出器を独立に２個有しているために
、各々マスクパターンとウェハパターンの相対位置検出
にはそれぞれ特自のオフセットを有しており、また、該
オフセットは経時的な光学位置関係の変化の影響を受け
る。また、前記従来技術は直接半導体製造工程のエツチ
ングや、膜形成を経たウェハパターンを検出の対象とす
るため、そのパターン形状に検出精度が左右され易いと
いう問題があった。

本発明の目的は、検出器を１個にすることで、経時的な
光学位置関係変化によるオフセットの変動に影響される
ことなく、また、ウェハパターンも一定にすることによ
り、ウェハの製造プロセスの変動に左右されない投影像
の倍率および回転を自動補正を可能ならしめる投影露光
装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ウェハステージ上に投影像の倍率計測用マ
ークと計測装置およびマスク上に倍率計測用マークを設
け、露光光により、直接前記マスク上に設けられたマー
クを前記ウェハステージ上のマーク上に投影し、両者の
相対位置を計測装置により計測し、マスク上の複数のパ
ターンが、ウェハステージ上の計測用マーク上に投影さ
れるように、順次ウェハステージを駆動しながら位置関
係を計測・演算して倍率誤差と回転誤差を求め、補正す
ることにより達成される。

〔作用〕

マスク上に設けられた複数の倍率計測用マークの投影像
を、ウェハステージ上に設けら九た１個の倍率計測用基
準パターン上に投影されるようにウェハステージを駆動
し、ウェハステージの座標位置を測長装置により計測し
、また、マスク上パターンの投影像をウェハ上の基準パ
ターンと同時に前記基準パターンの下方に設置された検
出器で測定する。検出器に経時的な光学位置関係の変動
（オフセット変動）があっても同一の検出器でマスク上
の投影像を検出するので、複数個のマスク上パターンの
投影位置関係計測には全く影響がない、また、基準パタ
ーンも毎回同一のものを使用するので、その形状に左右
されない。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。第１図においてマスク１はマスクアライメント装置
２および２′　とマスクステージ３により位置合わせさ
れる９マスク１のアライメントパターン４ａ、４ｂとウ
ェハステージ５上の倍率検出装置６に設けられた位置合
せ用パターン４ａ’　、４ｂ’　をアライメント装置７
および７′で検出し、前記ウェハステージ５で前記マス
ク１上に形成された倍率計測用パターン８ａが投影され
る位置へ前記倍率検出装置６に設けられた基準パターン
８′を移動し、その時のウェハステージ５の位置を副長
装置９により測定し、また、前記倍率計測用パターン８
ａを照明装置ｌＯ２集光レンズ１１により投影レンズ１
２を介して前記基準マーク８′上に投影し１倍率測定装
置６で相対位置関係を計測する。この時のウェハステー
ジ５の座標（Ｘａ　、　Ｙｂ　）　、また倍率計測装置
６で相対位置関係（ΔＸａｅΔｙｂ）を求める。次に順
次マスク１上のパターン８ｂ、８ｃ、８ｄが各々基準マ
ーク８′に投影するようにウェハステージ５を駆動し、
該ステージ５の座標と、投影像の相対位置関係を求める
。これらのデータは、演算装置１３に送られ、ここで倍
率誤差と回転誤差が計算され、マスク１と投影レンズ１
２間の距離を可変する倍率調整装置１５を駆動して倍率
属整を行い、倍率調整による正焦点のシフト量をあらか
じめ求められている倍率と正焦点位置関係の式により求
め、焦点合せ装置１６を制御する。また、回転誤差はマ
スクアライメント装置２．２’にフィードバックされ、
マスクステージ３で再アライメントされる。上記一連の
補正が完了した時点ではじめてウェハステージ５上に移
載されたウェハ１７上のウェハ位置計測パターン４ａ　
　、４ｂ’をアライメント装［７，７’によりマスク１
上のアライメント用パターン４ａ、４ｂとの相対位［１
５１！係を求めて、ウェハステージ５で位置決めした後
、照明装置１０に内蔵しているシャッタが開いて露光が
完了する。

倍率誤差および回転誤差の求め方を第２図を使って詳細
に説明する６倍率測定装置６は透明な例えばガラス１８
上にクローム等の蒸着により十字の白抜きパターンであ
る倍率計測用基準パターン８′とアライメント用のウェ
ハ上パターンと同じ形状のパターン４ａ’　、４ｂ’　
が形成されている。

倍率測定装置Ｉ！６に設けられた基準パターン８′とア
ライメント用パターン４ａ’　、４ｂ’の位置関係は既
知である。またマスク１に設けられたアライメント用パ
ターン４ａ、４ｂと倍率測定用パターン８ａ、８ｂ、８
ｃ、８ｄの各々の位置関係も既知である。まず、アライ
メント装置７．７’によりマスク１の位置と倍率測定装
置６の位置関係を、各々に設けられたアライメント用パ
ターン４ａ、４ｂ、４ａ’　、４ｂ’　を検出すること
により求める。次にマイク１に設けられた倍率測定用マ
ーク８ａが倍率測定装置６に設けられた倍率測定基準マ
ーク８′上に投影される位置ヘウエハステージ５（第１
図）を駆動して移動する。この時のウェハステージ５の
座標を測定装置９（第り図）で求め（Ｘａ　、　Ｙａ　
）とする６次に照明装置１０（第１図）内蔵のシャッタ
を開き、倍率測定用マーク８ａの投影レンズを介した投
影像８ａ’　を基準マーク８′上に投影する。この基準
マーク８′と投影像８ａ’　を前記基準マーク８′の下
方に配設された対物レンズ１９．リレーレンズ２０．結
像１／ンズ２１を介して光電変換素子のりニアセンサ２
２上に結像させる。ここで、リニアセンサ２２は、基準
マーク８′の十字マークに対して第３図のように４５＠
に配置されており、その出力は第３図に示すような矩形
状の出力となる。この出力をあるしきい値レベルで切り
、その立上り。

立下がりのアドレスＡ１・・・・・・Ａ４．Ｂｌ・・・
・・・Ｂ４を求める。リニアセンサ２２の光学倍率を加
味した分解能をＫとすると、Ｘ軸、Ｙ軸の相対位置ずれ
ΔＸａ、ΔＸｂはそれぞれ、 ΔＸａ　＝Ｋ　（（Ａｔ＋Ａａ）／２　　（Ａｚ＋Ａａ
）／２）７４丁 ΔＹａ　＝Ｋ　（（Ｂｚ＋Ｂａ）／２　　（Ｂｚ＋Ｂａ
）／２）／を丁 として求められる。

次にマスク１上の倍率測定用パターン８ｂが。

基準マーク８′上に投影される位置にウェハステージ５
（第１図）を駆動して移動し、上述と同様に、ウェハス
テージ５の座標（ｘｔ、　、　Ｙｂ　）および倍率測定
用マーク８ｂの投影像８ｂ’　と基準７１−り８の相対
位置ずれ（ΔＸｂ、Δｙｂ）を求める。以下順次マスク
１に設けられた倍率計測用パターン８ｃ、８ｄの投影像
についても同様の処理を行い、各投影像の位置関係を求
める。各投影像の位置関係は。

８ａ’（Ｘａ＋ΔＸａ　、Ｙａ＋Δｙｂ）８ｂ’　　（
ｘｂ＋ΔＸｂ、Ｙｂ＋Δｙｔ、）８ｃ　　　（Ｘｃ　　
＋ΔＸｃ　、Ｙｃ　＋Δｙｃ）８ｄ’（Ｘ−＋ΔＸｔ　
　−Ｙａ　　＋ΔＹ１　）となる。いまマスク１上の倍
率計測用マスク８ａ。

８ｂ、８ｃ、８ｄの位置関係を第２図のような投影像寸
法演算のＬの長さを一辺とする正方形に配したものとす
ると、倍率誤差Δｍは４辺の長さの平均をとり、 Ａｍ＝　（（（Ｘｉ＋ΔＸａ　）−（ｘｂ＋ΔＸｂ　）
）＋　（（Ｘｔ＋ΔＸ＊）（Ｘｃ＋ΔＸＣ））＋　（（
ｙａ＋ΔＹａ　）−（ｙａ＋Δｙ＊））＋　（（ｙｉ、
＋ΔＹｂ　）−（ＹＣ＋ΔＹｃ　）））／４ また回転誤差Δθは４辺の傾きの平均をとりΔ０＝（（
（ｙａ＋ΔＹａ）−（ｙｂ＋Δｙｂ））＋　（（ＹＣ＋
ΔＹｃ　）−（ｙｉ＋ΔＹ−））＋　（（Ｘａ＋ΔＸａ
　）−（ｘ、ｔ＋ΔＸ４））＋　（（ｘｂ＋ΔＸｂ　）
−（ＸＣ＋ΔＸ））〕／４ で求められる。これらの誤差は第１図で説明したように
演算装置１３で演算され、倍率調整装置１４、焦点合せ
装置１６．マスクアライメント装置２．２’へフィード
バックされて補正が完了する。

〔発明の効果〕

本発明によれば気圧変化や経時変化あるいはマスク製作
誤差等により生じる倍率誤差２回転誤差を自動で計測、
補正することが可能となるので、総合アライメント精度
の向上と、オフラインの試し露光の必要がなくなり自動
運転の対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する構成概略図、第２
図は第１図の検出部の詳細説明図、第３図は検出原理説
明図である。 １・・・マスク、５・・・ウェハステージ、６・・・倍
率測定装置、７・・・アライメント装置、１０・・・照
明装置、１２・・・投影レンズ、１３・・・演算装置、
１４・・・倍率調整装置。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マスクを照射する照明装置と、マスク像を投影する
   投影レンズと、マスクをアライメントするマスクアライ
   メント装置と、ウェハを搭載して移動するウェハステー
   ジと、ウェハ位置計測用測長装置と、前記マスクの投影
   像を前記ウェハステージ上のウェハ面に焦点合せする自
   動焦点合せ装置と、前記マスク上に形成されたマスク位
   置計測用マークと前記ウェハ上に形成されたウェハ位置
   計測用マークの両者を計測してマスクとウェハの相対位
   置関係を計測するアライメント装置と、前記マスクと前
   記投影レンズ間の光学距離を変化させて前記マスク投影
   像の倍率調整する倍率調整装置を基本構成として成る投
   影露光装置において、前記マスク上に投影像の倍率計測
   用マークを形成し、前記ウェハステージ上に前記ウェハ
   位置計測用マークと前記マスク上に形成された投影像倍
   率計測用マークの投影像計測用マーク形成し、前記マス
   ク上に形成された投影像倍率計測用マークと前記ウェハ
   ステージ上に形成された前記マスク投影像倍率計測用マ
   ークの投影像計測用マークの相対位置を計測する投影像
   倍率計測装置を設け、該投影像倍率計測装置の計測結果
   を演算して、前記マスクアライメント装置、倍率調整装
   置、自動焦点装置を制御して成ることを特徴とする投影
   露光装置。