JPH03105911A - 微細パターン転写方法およびその装置 - 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、縮小投影露光装置の高性能化に係り、特に微
細パターンの位置合わせ精度を向上させるのに好適な微
細パターン転写方法およびその装置に関する。

〔従来の技術〕

マスク上に描かれた半導体素子等の回路パターンをウェ
ーハ上に転写する縮小投影露光装置には、ウェーハとマ
スク（以下、レテイクルと称す）との位置合わせが精度
良くできることが要求される。

従来の縮小投影露光装置は、例えば特開昭６４一０３２
６２４号公報に記載のように、ウェーハに形成されてい
る基準パターンを照明し、そこからの反射光を縮小投影
レンズを含む検出光学系を通して電気的にとらえて信号
処理にょリウェーハ｛Ｉ″ｌ置の検出を行なっている。

一般に、ウェーハ上には露光光の反射を低減する処理が
ほどこされているので，検出用の照明光は露光光とは異
なる波長の光が用いられる。一方、縮小投影レンズは露
光光以外の波長の光に対しては色収差を有しているので
、ウェーハに形成されている基準パターンとレテイクル
１−のパターンとを全く同一の光学条件で検出すること
はできない。さらに、位置検高光学系は縮小投影レンズ
以外のレンズ系を構成要素として含むので、露光光学系
と位置検出光学系とを一致させることはできない。

また、特開昭６２−１１５１６４号公報に記載のパター
ン形或装置、あるいは特開昭６２−１６０７２２号公報
に記載の露光方法、あるいは特開昭６２−１６０７２３
号公報に記載のアライメント装同では、ウェーハ位置の
検出光学系がウェーハの裏面側に設けてある。

この場合、ウェーハ裏面側にある基準パターンを検出す
るので極めてコントラストの高い検出信号が得られる。

しかし、露光光学系と位置検出光学系とは互いに全く独
立しているので、上記両光学系の相対位ｎ誤差を補正す
る手段を設けても、ウェーハに変形等がある場合はウェ
ーハ表面のパターン位置の正しい検帛ができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の位置合わせ方法では、レテイクル上のパターンを
ウェーハ上に転写する露光光学系とウェーハ上の基準パ
ターンの位置を検出する検出光学系とが同一ではないた
めに、両光学系の相対ｆ”ｔ置に微小な変動があるとそ
の変！ＩＩＪ量が位置合わせ誤差になるという問題があ
った。

本発明のｉ＊題は、露光光学系と検出光学系との相対位
置に微小な変動があって主ノ、この変′ｌｐｊＪ量を自
動的に補正してレテイクルとウェーハとの正しい拉哲合
わせができる方法およびその装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、ウェーハを搭載するステージ上のウェーハ
搭載部イ）″！．外の部分に設けた特定の２挿類のパタ
ーンを用いて、ウェーハ付置検出光学系によるパターン
位青検出と露光光学系によるパターンの投影および投影
像の４１′１置検出とを同時に行ない、両検出値を比較
して露光光学系と検出光学系との相対泣置の微小な変動
を求め、これを補正することにより達成される。求めた
変動量を補正値として記憶しておき、ウェーハ位置検出
結果にこの補正値を加算した結果を基準にレテイクル上
のパターンをウェーハ上に形戊する。

〔作用〕

ウェーハを搭載するステージの上向に設けたパターンの
一方は、ウェーハ上に設ける基準マークと同一のもので
あって、ウェーハステージを所定のイ１′！．置に停止
させたときにウェーハ位置検出光学系によりその位置を
検出することができる。他方たときに、開口部と投影像
の相対位置が上記ステージの内側に設けられた検出器に
より検出される．両検出値を比較すれば、露光光学系に
対する検出光学系の微小変位量が求められる。

〔実施例〕

以下，本発明の実施例を第１図により説明する。

第１図は、本発明を適用した縮小投影露光装置を示して
いる。ウェーハ５を載せるＺステージｌａの片隅には、
ウェーハ５上に設けるべき位置検出用の基準マークと同
一のマーク２、およびレテイクル８上の基準マーク７の
像を投影してそれとの位置誤差を計るための開口部３が
設けられている．ｈ記開口部３の下側には上記位置誤差
を計るための検出器４が設けられている６Ｚステージ１
ａは，Ｘ＋　ｙステージｌｃ，ｌｂの上側に搭載されて
いるので、これらのステージを駆動することにより、ウ
ェーハ５および検出器４をｘ，ｙ，ｚ方尚の任意の位置
に移動させることが可能である。このうち、Ｘｙ３’方
向の位置はレーザ測長器１７により正確にモニタされて
おり、また２方向は基準マーク２を含むステージ１ａの
表面あるいはウェーハ５の表面が縮小投影レンズ６の結
像面に一致するように自動焦点手段（図示していない）
により位置決めされる。このとき、露光光学系と検出光
学系との間の位置誤差は、以下の方法で求められる。

ステージ駆動手段１４によってステージｌａ，ｌｂ，ｌ
ｃを移動させて，基準マーク２および開口部３が所定の
位置に来るようにする。ウェーハ上の基準マーク位置を
検出する検出器１２によって、ステージｌａ上の基準マ
ーク２の位置を縮小投影レンズ６を通して検出する。ま
た、レティクル８上のマーク９の位置を検出器１３で検
出し、レテイクル８を所定の位置に位置決めする。演算
部１５によって検出器１２と検出器１３との出力値の差
を求めれば、検出光学系基準でレテイクル８に対する基
準マーク２の位置が求められる。第ｌ図では、基準マー
ク検出器１２とレテイクルマーク９の検出器１３とをレ
テイクル８に対してそれぞれ上下反対側に設けてあるが
、これらをレテイクル８に対して同一側に設けて検出光
学系の光路長を調整すれば、検出器１２と検出器１３と
を共用させることも可能である。一方，レテイクル８は
、照明光源１１からコンデンサレンズ１０を通して得ら
れる照明光によって照明され、通常の回路パターンが縮
小投影レンズ６を通してウェーハ５とに転写されるのと
全く同様に、レテイクル８１−．の線状遮光部で構成さ
れる基準マーク７がステージｌａ上の開口部３に投影さ
れる。この時、検出器４には、例えば第３図（Ａ）に示
すような開口部３の像２１とレテイクル８上のマーク７
の像２２が同時に得られる。この像の横方向の光強度分
布を求めると同図（Ｂ）に示す検Ｚ４♂信号２３が得ら
れるので、この信号を処理することにより開口部３に対
するレテイクル８上のマーク７の像の位置が求められる
。すなわち、第３図（ｂ）に才？いて，像２１の中心位
ｆｆｌＩｓと像２２の中心位置ＩＲとを検出器４基準で
求め、ＩＳとＩＲとの差を計算すれば露光光学系基準に
対する投影像のイ１７首が求められる。ステージ１ａ上
の開口部３と基準マーク２は、第２図に示すように、縮
小レンズ６の投影可能な領域１９の内側に、それぞれ３
ａ，３ｂ，２ａ，２ｂのように配置されている。

特に、開口部３ａ，３ｂは素子回路パターンの投影領域
２０の外側になるように配置されているので，ここに投
影されろレテイクルマーク７はレテイクル８上に描かれ
ている素子回路パターンの領域の外側に設けることがで
きる。尚、開口部３ａと基準マーク２ａ、あるいは開口
部３ｂと基準マーク２ｂは，極力接近させるように構成
する方が、高い精度を得る上で好ましい。

以上の構成から、上記、検出光学系基準でレテイクル８
に対する基準マーク２の位置と、露光光学系基準に対す
る投影像の位置が同時に検出される。本来、両検出値は
一致すべきであるが、もし、露光光学系と検出光学系と
の間の位置関係に微小な変化が生じた場合は、その変化
駄が上記２種の検出値の差として求められる。この値を
補正値として記憶しておく。実際にウェーハ５上に形或
された基準マークイ１γ置を検出する際、検出値にこの
応じてステージｌａ，ｌｂ，ｌｃを移動させてレテイク
ル８上の回路パターンをウェーハ５上に順次転写する。

尚、レテイクルの上側あるいは下側の少なくても一方に
はその大きさが可変のアパーチャｌ６が設けられており
、レテイクル上の回路パターンを転写するときは、その
外側にある基準マークが転写されないように遮光板とし
て作用する。

露光光学系と検出光学系との相対位置は、短時間の間で
はその変化量は無視できるくらい小さいので、−ヒ述し
た２種の実施例において補正値を自動的に求める動作を
常時行なう必要はない。１枚のウェーハ全面に回路パタ
ーンを転写する間に上回，あるいはそれ以上の間隔をお
いて適宜行なえば良い。勿論，短時間の間に何回行なっ
ても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、露光光学系と検出光学系との相対位置
の微小な変化をウェーハステージ内に設けた専用の検出
器を用いて自動的に検出して、補正値として記憶するこ
とができる。検出光学系により得られるウェーハ位置検
出値に上記補正値を加算した値を検出結果とし、この結
果に応じてレテイクル上の回路パターンをウェーハ上に
転写する。したがって、露光光学系と検出光学系との相
対位置に微小な変動があっても、この変動量を自動的に
補正してレティクルとウェーハとの正しい位置合わせが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施した縮小投影露光装置の構成を
示す図、第２図はウェーハステージ上に設けるマークの
位置関係を示す図、第３図はウェーハステージ上に設け
たマークから得られる投影像および検Ｗ，信号を示す図
である。 ｌａ，ｌｂ，ｌｃ・・・ウェーハを搭載するステージ、
２・・・ウェーハステージ上の基準マーク、３・・・ウ
ェーハステージ上の開口部、４・・・投影像検出器、６
・・・縮小投影レンズ、７・・・レティクル上の基準マ
ーク、１２・・・ウェーハマーク位置検出器、１３・・
・レテイクル位置検１９♂器、１５・・・演算部。 ノ＄ｆｉＢ＾ム３Ｊ−．１．ｍＩＩ！Ｍ「ｌビ″一−一
）、第　ｊ　図 ５　　　クエーハ Ｚ１閲Ｄ評３の彊 ２２　　ｎ７１：ｖｖ−７１ｎ４１ Ｚ３揃羞４の栂羞号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェーハを搭載するステージを、転写すべき回路パ
   ターンを有するマスクに対して相対的に移動させること
   により、上記ウェーハ上に前記回路パターンを露光する
   露光手段により順次露光していく微細パターン転写方法
   において、上記ステージ上の基準マーク位置を検出し、
   同時にマスク上の特定のパターンを上記ステージ上の所
   定の開口部を有するパターン上に投影して該パターン位
   置と該投影像位置との差を検出し、上記２種類の検出値
   の差を補正値として求めた後に、ウェーハ上の基準マー
   クの位置を検出し、該検出値に該補正値を加算した結果
   に応じて上記ステージを順次位置決めしてマスク上のパ
   ターンをウェーハ上に転写することを特徴とする微細パ
   ターン転写方法。 ２、ウェーハ上の基準マークの位置を検出する手段と、
   該検出手段で検出できるウェーハステージ上の基準マー
   クと、開口部からなるウェーハステージ上の開口パター
   ンと、該開口パターンと該開口パターン上に投影された
   マスク上の基準マークの像との位置の差を検出する手段
   とを設けたことを特徴とする微細パターン転写装置。 ３、請求項２に記載の微細パターン転写装置において、
   ウェーハ上の基準マークの位置を検出する手段としての
   検出光学系はマスク上のパターンをウェーハ上に投影す
   るための投影レンズを含むように構成し、かつ前記開口
   部を有するパターンはウェーハ搭載部分以外のステージ
   上に設け、さらに、上記開口部を有するパターンと該パ
   ターン上に投影された像との位置の差を検出する手段を
   、上記ステージの内部に設けたことを特徴とする微細パ
   ターン転写装置。 ４、請求項２あるいは請求項３のいずれかに記載の微細
   パターン転写装置において、上記ウェーハ上あるいは上
   記ステージ上の基準マークの位置を検出する手段と、上
   記ステージ上の開口部を有するパターンと該パターン上
   に投影された像との位置の差を検出する手段とから得ら
   れる情報を互いに比較処理する処理手段を含むことを特
   徴とする微細パターン転写装置。 ５、上記ステージ上の基準マークを検出し、同時にマス
   ク上の特定のパターンを上記ステージ上の所定の開口部
   を有するパターン上に投影して該パターン位置と該投影
   像位置との差を検出し、上記２種類の検出値の差を補正
   値として求める動作を、１枚のウェーハ上に回路パター
   ンを転写する間に、少なくとも１回行なうことを特徴と
   する請求項１に記載の微細パターン転写方法。 ６、請求項２に記載の微細パターン転写装置におけるマ
   スクにおいて、前記ステージ上の開口パターン上に投影
   像を作るための基準マークを、回路素子パターンが描か
   れている領域の外側に設けたことを特徴とするマスク。 ７、請求項６に記載の上記基準マークが、透光部とその
   内部の線状遮光部とから構成されることを特徴とするマ
   スク。 ８、請求項２あるいは請求項３あるいは請求項４のいず
   れかに記載の微細パターン転写装置において、上記マス
   ク上に描かれている素子回路パターンをウェーハ上に転
   写するときに、請求項６に記載の専用の基準マークが前
   記ウェーハ上に転写されないように遮光するアパーチャ
   を上記マスクの上側あるいは下側の少なくても一方に設
   けたことを特徴とする微細パターン転写装置。