JPH0474854B2 - - Google Patents

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JPH0474854B2
JPH0474854B2 JP57165280A JP16528082A JPH0474854B2 JP H0474854 B2 JPH0474854 B2 JP H0474854B2 JP 57165280 A JP57165280 A JP 57165280A JP 16528082 A JP16528082 A JP 16528082A JP H0474854 B2 JPH0474854 B2 JP H0474854B2
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、投影露光方法、特に、高集積半導体
を製造するための投影露光方法に関するものであ
る。
〔従来技術〕
高集積半導体は、被露光物に複数枚の原画の模
様を順次転写して製造される。そして、2次元的
に移動可能なXYステージ上に設置された被露光
物、例えばウエハー上に、照明光学系を含む投影
光学系によつて、複数枚の原画の模様を順次転写
して行われるが、この際、被露光物にあらかじめ
転写された検出マークをパターン検出器によつて
検出し、このパターン検出器で検出されたマーク
を基準として、次段の原画との相対位置を求め、
その誤差量を補正して次段の原画の模様の重ね合
せを行つている。
第1図はこのような投影露光方法の実施に用い
られる装置を示すもので、1はウエハ2が載置さ
れ、XY方向にステツプアンドリピートされる
XYステージで、駆動モータ3及び4によつて
XY方向に駆動され、レーザ測長系5によつて位
置制御されるようになつており、0.05μm程度の
位置決め精度をもつている。6は露光照明系、7
はコンデンサレンズ、8は縮少レンズで、9は原
版載置台10に設置されているパターン原版(レ
チクル)である。11及び12はパターン検出系
で、11a,12aは検出系照明系、11b,1
2bはパターン検出器、11c,12cはハーフ
ミラー、11d,12dはミラー、11e,12
eはコリメータである。
この装置を用いて投影露光を行うには、XYス
テージ1上にウエハ2が載置され、原版載置台1
0に最初のレチクル9が設置された後、露光照明
系6により発生しコンデンサレンズ7を通り集光
された光が、レチクル9を通り、縮少レンズ8を
経て、XYステージ1のウエハ2上にレチクル9
のパターンが結像される。
次に、このようにして、ウエハ2上にレチクル
9のパターンが転写された後、この上に異なるレ
チクル9のパターンの転写が行われるが、このウ
エハ2上に転写されているレチクル9のパターン
上に、次段のレチクル9のパターンを精度良く重
ね合せて転写可能にするために、検出系照明系1
1及び12よりの光をそれぞれ、ハーフミラー1
1c,12c、ミラー11d,12dを介してレ
チクル9に設けられた穴から縮少レンズ8を通し
てウエハ2に照明し、ウエハ2上の検出パターン
13の像をレチクル2上に結像させ、この像を拡
大したものをそれぞれ、ミラー11d,12d、
ハーフミラー11c,12cを介してパターン検
出器11b,12bに導き、パターン検出器11
b,12bによつて、ウエハ検出パターンの位置
のX、Y座標を求め、これをウエハ2上の二つの
チツプの測定から、ウエハ2とレチクル9の位置
の相対誤差を知り、この相対誤差をXYステージ
の制御にフイードバツクさせて転写を行つてい
る。
一般に、1:1プロジエクシヨン方式の投影露
光装置では、その原理上、機械精度のエラーを避
けられず、例えば、第2〜第4図に示すような転
写歪みを生ずる。何れの図も、横軸、縦軸にそれ
ぞれX,Y軸がとつてある。第2図及び第3図の
場合はチツプ配列があたかも弓形のうねりを持つ
ような転写歪が発生した場合、第4図及び第5図
はチツプ配列があたかもX方向、Y方向に伸びる
かまたは縮むような転写歪(ピツチエラー)が発
生した場合、第6図はXYの直交度エラーが生じ
たような転写歪が発生した場合を示すもので、こ
れらの各種のエラーは、単独で生じることも、混
合して起きることもあり、配列誤差としては1μm
以上になることもある。
従つて、1:1プロジエクシヨン装置で形成さ
れた前段のチツプの配列上にステツプアンドリピ
ート方式で次段のチツプ配列を精度良く重ね合せ
をすることはできない。
なお、ウエハ上のチツプ毎に位置を検出する方
法もあるが、この方法は検出する時間が大きくな
りスループツトが落ちる点で実用的でない。
〔発明の目的〕
本発明は、配列誤差をもつた前段に転写された
原画の模様に対して、次段に転写される原画の模
様を精度良く重ね合せ露光のできるスループツト
の高い投影露光方法を提供することを目的とする
ものである。
〔発明の概要〕
本発明は、2次元的に移動可能なXYステージ
上に設置された被露光物に、照明光学系を含む投
影光学系によつて、複数枚の原画の模様を順次転
写するにあたり、前記被露光物にあらかじめマト
リツクス状に転写された前段の原画の模様の配列
状態を検出マークによつて求め、該検出マークの
配列状態を基準として次段の原画との相対位置を
求め、その誤差量を補正して次段の原画の模様の
重ね合せを行い、前記被露光物上にステツプアン
ドリピート法により互いに直角をなす方向に2次
元的に前記次段の原画の模様を配列する投影露光
方法において、既に前記被露光物上に形成されて
いる前記前段の原画のマトリツクス状の模様のう
ち、前記被露光物の中心部の原画の模様とこの模
様を中心として互いに実質的に直角をなす方向に
その模様から実質的に等距離にある少なくとも4
個の原画の模様との配列状態を前記検出マークを
用いて求め、この配列状態から、配列のうねり、
XY方向それぞれの伸び縮み、座標系の直交度を
計算機にて求め、前記次段の原画の模様が前記前
段の原画の模様上に最小の誤差で転写されるよう
に前記XYステージを移動させて転写を行うこと
を特徴とするものである。
本発明は、前段の被露光物上のチツプの配列に
生ずる、チツプの配列のうねり、XY方向の配列
の伸び縮みの相違、配列直交度のエラーを少なく
とも5チツプの位置を測定することによつて定性
的、定量的に把握可能な点に着目してなされたも
のである。
例えば、チツプが5行5列に配列されている場
合に測定に用いられる5チツプには、第2〜6図
に示すように、中心のチツプと、この中心のチツ
プからX軸方向、Y軸方向にそれぞれ1個のチツ
プを置いて選んだ5チツプが用いられる。そし
て、中心のチツプの座標(x0,y0)、X軸方向の
二つのチツプの座標がそれぞれ(xa+ya)(xb
yb)、Y軸方向の二つのチツプの座標がそれぞれ
(xc,yc)(xd,yd)とすると、第2図に示すうね
りの場合には、(X0,y0)(xa,ya)(xb,yb)の
3点の座標を求め、これらの座標により形成され
る円弧上にある(x1,y1)(x2,y2)の位置を求
めることによつて、5行5列の配列が決定され
る。第3図に示すうねりの場合は第2図と全く同
様にして配列が決定される。また、第4図に示す
X方向に伸びのある場合には、(x0,y0)(xa
ya)(xb,yb)の3点の座標を求め、 |x0−xa|/|xb−x0|=|x2−x0|/|xb−x2|=|
x1−xa|/|x0−x1| を満足するx1,x2を求めることによつて5行5列
の配列が決定される。第5図に示すY方向に伸び
のある場合も全く同様にして配列が決定される。
さらに、第6図に示す直交度エラーがある場合に
は、(xa,ya)(xb,yb)(xc,yc)(xd,yd)の4
点の座標を求めると、これらの座標より Δθ=tan-1xd−xc/|yd−yc|−tan-1−(yb−ya
/|xb−xa| として直交度エラーが求まり、5行5列の配列が
決まる。
従つて、このように配列されたチツプ上に次段
の原画の模様を転写する場合に、被露光物を載置
しているXYステージを移動させることによつて
次段の原画の模様を前段の原画の模様上の正しい
位置に転写することができ、所期の目的を達成す
ることができる。
〔発明の実施例〕
第7図はこの投影露光方法の一実施例を実施す
る装置の要部の概略説明図を示すもので、14及
び15はウエハで、5個のチツプを用いる場合の
チツプの配列と、この方法で検出マークの位置が
検出されるチツプの位置が示してあり、5個のチ
ツプは、中心に位置するチツプと、このチツプを
中心として互に直角をなす方向にあり、かつこの
チツプから等距離に位置する4個よりなつてい
る。マークの位置は第1図の投影露光装置の検出
系照明系11及び12のパターン検出器11b及
び12bによつて求められる。なおチツプに付し
た符号は第2図〜第6図と同じにしてある。そし
て16は(xc,yc),(x0,y0),(xd,yd)のデー
タが入力してX方向うねり誤差を求めるX方向う
ねり誤差補正計算回路、17は同じくY方向ピツ
チ誤差を求めるY方向ピツチ誤差補正計算回路、
18は(xa,ya),(x0,y0),(xb,yb)のデータ
が入力してY方向のうねり誤差を求めるY方向う
ねり誤差補正計算回路、19は同じくX方向ピツ
チ誤差を求めるX方向ピツチ誤差補正計算回路、
20は(xd,yd),(xc,yc),(xa,ya),(xb
yb)のデータが入力し直行度誤差を求める直行度
誤差補正計算回路で、これらの計算回路によつて
求めた計算結果によつて最終ステージ目標位置を
求める。このようにして最終ステージ目標位置が
求められると、この最終ステージ目標位置と次段
の原画の位置とのずれを駆動モータ3及び4を用
いてXYステージを動かして調整すれば、ウエハ
2上のチツプに転写されている前段の原画の模様
上に次段の原画の模様を重ねることが出来る。
この目標決定は、行×列=5×5の配列をもつ
1:1プロジエクシヨンの場合を例にして補正式
を示したが、一般に行×列=n×nの配列の場
合、あるいは、第8図に示すように、ウエハ2上
の行×列=n×nの配列の一部がウエハ2の形状
に制限されて欠除する場合にも同様の考えで行う
ことができる。
なお、用いる補正式は、1:1プロジエクシヨ
ンの機種、行×列の配列状況により適宜変化する
が、何れの場合にも同様に適用でき、また、配列
の決定は5チツプ以上であれば適宜選定すること
ができる。さらに、この方法は、前段が1:1プ
ロジエクシヨン露光方法によつて転写されたもの
に限られず、前段が他のどのような種類の露光方
法によつて転写形成された場合にも適用可能であ
る。
〔発明の効果〕
本発明は、配列誤差をもつた前段の原画の模様
に対して、次段の原画の模様を精度良く重ね合せ
露光のできるスループツトの高い投影露光方法を
提供可能とするもので、産業上の効果の大なるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は投影露光に用いられる投影露光装置の
説明図、第2〜第6図は本発明の投影露光方法の
原理を説明するためのウエハ上のチツプの配列を
示す説明図、第7図は本発明の投影露光方法を実
施する投影露光装置の要部の概略説明図、第8図
はウエハ上のチツプの配列の他の例を示す平面図
である。 1…XYステージ、2…ウエハ、3,4…駆動
モータ、5…レーザ測長系、6…露光照明系、7
…コンデンサレンズ、8…縮少レンズ、9…パタ
ーン原版(レチクル)、10…原版載置台、11,
12…パターン検出系、13…検出パターン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 2次元的に移動可能なXYステージ上に設置
    された被露光物に、照明光学系を含む投影光学系
    によつて、複数枚の原画の模様を順次転写するに
    あたり、前記被露光物にあらかじめマトリツクス
    状に転写された前段の原画の模様の配列状態を検
    出マークによつて求め、該検出マークの配列状態
    を基準として次段の原画との相対位置を求め、そ
    の誤差量を補正して次段の原画の模様の重ね合せ
    を行い、前記被露光物上にステツプアンドリピー
    ト法により互いに直角をなす方向に2次元的に前
    記次段の原画の模様を配列する投影露光方法にお
    いて、既に前記被露光物上に形成されている前記
    前段の原画のマトリツクス状の模様のうち、前記
    被露光物の中心部の原画の模様とこの模様を中心
    として互いに実質的に直角をなす方向にその模様
    から実質的に等距離にある少なくとも4個の原画
    の模様との配列状態を前記検出マークを用いて求
    め、この配列状態から、配列のうねり、XY方向
    それぞれの伸び縮み、座標系の直交度を計算機に
    て求め、前記次段の原画の模様が前記前段の原画
    の模様上に最小の誤差で転写されるように前記
    XYステージを移動させて転写を行うことを特徴
    とする投影露光方法。
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