JPH088165A - 露光装置とその倍率補正方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
露光装置とその倍率補正方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法Info
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- JPH088165A JPH088165A JP6138923A JP13892394A JPH088165A JP H088165 A JPH088165 A JP H088165A JP 6138923 A JP6138923 A JP 6138923A JP 13892394 A JP13892394 A JP 13892394A JP H088165 A JPH088165 A JP H088165A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体集積回路素子等の半導体装置の製造に
用いられる露光装置とそれを用いた半導体装置の製造方
法に関し、縮小倍率の補正が容易で重ね合わせ精度の向
上を可能にする露光装置と半導体装置の製造方法の提供
を目的とする。 【構成】 ウェーハ６を搭載しＸＹ方向に移動するウェ
ーハステージ２とレチクル４を支承するレチクルステー
ジ５の他に、縮小投影レンズ１を透過したウェーハ６、
またはウェーハステージ２上の基準マーク24の像と、レ
チクル４上に設けられた照合マーク41とを同一視野内に
取込み、画像を処理することによってマーク間の位置ず
れ量を検出可能なマーク照合手段７を具えてなるように
構成する。
用いられる露光装置とそれを用いた半導体装置の製造方
法に関し、縮小倍率の補正が容易で重ね合わせ精度の向
上を可能にする露光装置と半導体装置の製造方法の提供
を目的とする。 【構成】 ウェーハ６を搭載しＸＹ方向に移動するウェ
ーハステージ２とレチクル４を支承するレチクルステー
ジ５の他に、縮小投影レンズ１を透過したウェーハ６、
またはウェーハステージ２上の基準マーク24の像と、レ
チクル４上に設けられた照合マーク41とを同一視野内に
取込み、画像を処理することによってマーク間の位置ず
れ量を検出可能なマーク照合手段７を具えてなるように
構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路素子等の
半導体装置の製造に用いられる露光装置とそれを用いた
半導体装置の製造方法に係り、特に露光工程における回
路パターンの重ね合わせ精度の向上を可能にする露光装
置と半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造に用いられる露光装置とそれを用いた
半導体装置の製造方法に係り、特に露光工程における回
路パターンの重ね合わせ精度の向上を可能にする露光装
置と半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】半導体集積回路素子等の半導体装置を製造
する技術は集積度の一層の高度化を目指して現在も進歩
しつづけている。この背景には半導体露光技術の進歩が
あり４ＭＤＲＡＭ以前は露光光源の短波長化による解像
度向上を軸に進歩してきた。
する技術は集積度の一層の高度化を目指して現在も進歩
しつづけている。この背景には半導体露光技術の進歩が
あり４ＭＤＲＡＭ以前は露光光源の短波長化による解像
度向上を軸に進歩してきた。
【０００３】しかし、高集積度化が更に進むに伴い現在
では回路パターンの重ね合わせ精度が露光技術の鍵を握
るようになった。そこで回路パターンの重ね合わせ精度
の向上を可能にする露光装置と半導体装置の製造方法の
開発が強く要望されている。
では回路パターンの重ね合わせ精度が露光技術の鍵を握
るようになった。そこで回路パターンの重ね合わせ精度
の向上を可能にする露光装置と半導体装置の製造方法の
開発が強く要望されている。
【０００４】
【従来の技術】図７は従来の半導体露光装置の構成を示
す模式図、図８は従来の装置による露光方法を示す工程
図、図９は倍率誤差検出方法の一例を示す斜視図であ
る。
す模式図、図８は従来の装置による露光方法を示す工程
図、図９は倍率誤差検出方法の一例を示す斜視図であ
る。
【０００５】図７において従来の半導体露光装置は縮小
投影レンズ１の下方に位置しＸＹ方向に移動可能なウェ
ーハステージ２と、縮小投影レンズ１の上部と露光用の
光源３との間に固定されレチクル４を支承するレチクル
ステージ５とを具えている。
投影レンズ１の下方に位置しＸＹ方向に移動可能なウェ
ーハステージ２と、縮小投影レンズ１の上部と露光用の
光源３との間に固定されレチクル４を支承するレチクル
ステージ５とを具えている。
【０００６】ウェーハ６を搭載するウェーハステージ２
はステージ制御部21から出力される信号に基づきＸＹ方
向への移動が可能で、ウェーハステージ２の現在位置は
Ｘ軸干渉計22とＹ軸干渉計23によってレーザ光を介し常
に高精度に計測されている。
はステージ制御部21から出力される信号に基づきＸＹ方
向への移動が可能で、ウェーハステージ２の現在位置は
Ｘ軸干渉計22とＹ軸干渉計23によってレーザ光を介し常
に高精度に計測されている。
【０００７】かかる露光装置のレチクルステージ５にレ
チクル４を搭載すると共にウェーハステージ２上にウェ
ーハ６を搭載し、ウェーハステージ２を順次移動しなが
ら光源３を点滅することによりウェーハ６上に同一パタ
ーンが繰り返し露光される。
チクル４を搭載すると共にウェーハステージ２上にウェ
ーハ６を搭載し、ウェーハステージ２を順次移動しなが
ら光源３を点滅することによりウェーハ６上に同一パタ
ーンが繰り返し露光される。
【０００８】しかし、半導体装置の製造では同一ウェー
ハ６上に複数のパターンが重ねて露光されその都度レチ
クル４が交換される。したがって、ウェーハステージ２
上に搭載されたウェーハ６に対するレチクル４の位置合
わせが極めて重要になる。
ハ６上に複数のパターンが重ねて露光されその都度レチ
クル４が交換される。したがって、ウェーハステージ２
上に搭載されたウェーハ６に対するレチクル４の位置合
わせが極めて重要になる。
【０００９】そこで、図８に示す如く露光に先立ってレ
チクルステージ５に搭載されたレチクル４のレチクルア
ライメントを行う。即ち、レチクル４に設けられた複数
の照合マーク41を利用しレチクルステージ５に対してレ
チクル４を位置合わせする。
チクルステージ５に搭載されたレチクル４のレチクルア
ライメントを行う。即ち、レチクル４に設けられた複数
の照合マーク41を利用しレチクルステージ５に対してレ
チクル４を位置合わせする。
【００１０】次いで、ウェーハステージ２上に設けられ
た基準マーク24をレチクル４上の複数の照合マーク41に
重ね合わせることで、ウェーハステージ２のＸ軸方向と
レチクル４のＸ軸方向とがなす角度を許容値内に収める
ローテーション調整を行う。
た基準マーク24をレチクル４上の複数の照合マーク41に
重ね合わせることで、ウェーハステージ２のＸ軸方向と
レチクル４のＸ軸方向とがなす角度を許容値内に収める
ローテーション調整を行う。
【００１１】例えば、レチクル４上方に設けたマーク検
出光学系51を利用して第１の照合マーク41に基準マーク
24を重ね合わせ、更に、ウェーハステージ２をＸ軸方向
に移動させて基準マーク24を第２の照合マーク41に重ね
合わせ位置ずれを検出する。
出光学系51を利用して第１の照合マーク41に基準マーク
24を重ね合わせ、更に、ウェーハステージ２をＸ軸方向
に移動させて基準マーク24を第２の照合マーク41に重ね
合わせ位置ずれを検出する。
【００１２】ウェーハステージ２のＸ軸とレチクル４の
Ｘ軸とがなす角度をレチクルローテーションθ、許容値
をθT としたとき、第１または第２の照合マーク41の位
置ずれ量からθを算出しθ＜θT になるようレチクルを
移動し位置の微調整を行う。
Ｘ軸とがなす角度をレチクルローテーションθ、許容値
をθT としたとき、第１または第２の照合マーク41の位
置ずれ量からθを算出しθ＜θT になるようレチクルを
移動し位置の微調整を行う。
【００１３】レチクルアライメントが完了するとレジス
トを塗布したウェーハ６をウェーハステージ２に搭載し
てアライメントし、ウェーハステージ２を移動させなが
ら光源３を点滅することにより同一パターンがウェーハ
６上に繰り返し露光される。
トを塗布したウェーハ６をウェーハステージ２に搭載し
てアライメントし、ウェーハステージ２を移動させなが
ら光源３を点滅することにより同一パターンがウェーハ
６上に繰り返し露光される。
【００１４】半導体露光装置には通常倍率が１／５程度
の縮小投影レンズ１が用いられるがかかる縮小倍率には
倍率誤差が含まれ、レンズコントローラ11を介して制御
することにより縮小投影レンズ１の縮小倍率を微調整で
きるように構成されている。
の縮小投影レンズ１が用いられるがかかる縮小倍率には
倍率誤差が含まれ、レンズコントローラ11を介して制御
することにより縮小投影レンズ１の縮小倍率を微調整で
きるように構成されている。
【００１５】倍率誤差の検出は図９に示す如くレチクル
４とウェーハ６を搭載し第１の照合マーク41と基準マー
ク24が重なる位置、および、第１の照合マーク41からＸ
方向にＬ(mm)離れた第２の照合マーク41と基準マーク24
が重なる位置で露光を行う。
４とウェーハ６を搭載し第１の照合マーク41と基準マー
ク24が重なる位置、および、第１の照合マーク41からＸ
方向にＬ(mm)離れた第２の照合マーク41と基準マーク24
が重なる位置で露光を行う。
【００１６】露光されたウェーハ６を現像し画像処理機
構を具えた位置ずれ検査装置によってマーク間距離ＸL
(μm)を計測する。縮小投影レンズ１の縮小倍率を１／
５とすると倍率誤差Δ＝ＸL −（Ｌ／５）／（Ｌ／５）
なる式によって与えられる。
構を具えた位置ずれ検査装置によってマーク間距離ＸL
(μm)を計測する。縮小投影レンズ１の縮小倍率を１／
５とすると倍率誤差Δ＝ＸL −（Ｌ／５）／（Ｌ／５）
なる式によって与えられる。
【００１７】ここで倍率誤差Δがあるときのマークの位
置と倍率誤差Δが０のときのマークの位置との位置ずれ
量をδX とすると、δX ＝ＸL −（Ｌ／５）であり上式
に位置ずれ量δX を代入すると倍率誤差Δ＝δX ／（Ｌ
／５）なる式に置換できる。
置と倍率誤差Δが０のときのマークの位置との位置ずれ
量をδX とすると、δX ＝ＸL −（Ｌ／５）であり上式
に位置ずれ量δX を代入すると倍率誤差Δ＝δX ／（Ｌ
／５）なる式に置換できる。
【００１８】なお、得られた画像間距離ＸL と位置ずれ
量δX の単位はμm 、照合マーク41間の間隔Ｌの単位は
mm、倍率誤差Δの単位はppm であることから、倍率誤差
Δ＝δX ×1000×５／Ｌなる式に前記δX およびＬを代
入し算出することができる。
量δX の単位はμm 、照合マーク41間の間隔Ｌの単位は
mm、倍率誤差Δの単位はppm であることから、倍率誤差
Δ＝δX ×1000×５／Ｌなる式に前記δX およびＬを代
入し算出することができる。
【００１９】しかし、従来の半導体装置の製造では縮小
投影レンズにおける縮小倍率の経時変化は殆ど無いもの
と考えられており、縮小倍率誤差の確認は一般に装置の
使用開始時に行いそれ以降は縮小投影レンズの安定性を
信頼して確認されていない。
投影レンズにおける縮小倍率の経時変化は殆ど無いもの
と考えられており、縮小倍率誤差の確認は一般に装置の
使用開始時に行いそれ以降は縮小投影レンズの安定性を
信頼して確認されていない。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】図10は縮小投影レンズ
の倍率変動を示す図である。従来の半導体装置の製造で
は装置の使用開始時に縮小投影レンズの倍率誤差を確認
しそれ以降は確認されていないが、発明者等が長期間に
渡って縮小倍率の誤差を調査したところ図10に示す如く
経時変化が介在することが明らかになった。
の倍率変動を示す図である。従来の半導体装置の製造で
は装置の使用開始時に縮小投影レンズの倍率誤差を確認
しそれ以降は確認されていないが、発明者等が長期間に
渡って縮小倍率の誤差を調査したところ図10に示す如く
経時変化が介在することが明らかになった。
【００２１】例えば、１層目を露光しパターニングして
から２層目を露光するまでに縮小投影レンズの倍率が２
ppm 変動すると、１回当たりの露光サイズを２cm角とし
て１層目と２層目の重ね合わせ精度に約35nm（３σ）の
劣化をもたらすことになる。
から２層目を露光するまでに縮小投影レンズの倍率が２
ppm 変動すると、１回当たりの露光サイズを２cm角とし
て１層目と２層目の重ね合わせ精度に約35nm（３σ）の
劣化をもたらすことになる。
【００２２】重ね合わせ精度を劣化させる要因は他にも
多数存在するが中でも縮小投影レンズの倍率変動は最大
の劣化要因であり、重ね合わせ精度が悪いと回路設計時
に多くのマージンを見込む必要が生じチップ面積の増大
や生産コストの増加を招く。
多数存在するが中でも縮小投影レンズの倍率変動は最大
の劣化要因であり、重ね合わせ精度が悪いと回路設計時
に多くのマージンを見込む必要が生じチップ面積の増大
や生産コストの増加を招く。
【００２３】かかる倍率変動に起因する重ね合わせ精度
の劣化は倍率誤差を定期的に確認し倍率を補正すること
により回避できる。しかし、前記方法による縮小倍率の
確認は多くの時間と労力を必要とし定期的に実施できな
いという問題があった。
の劣化は倍率誤差を定期的に確認し倍率を補正すること
により回避できる。しかし、前記方法による縮小倍率の
確認は多くの時間と労力を必要とし定期的に実施できな
いという問題があった。
【００２４】本発明の目的は縮小倍率の補正が容易で重
ね合わせ精度の向上を可能にする露光装置と半導体装置
の製造方法を提供することにある。
ね合わせ精度の向上を可能にする露光装置と半導体装置
の製造方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】図１は本発明になる半導
体露光装置を示す斜視図である。なお全図を通し同じ対
象物は同一記号で表している。
体露光装置を示す斜視図である。なお全図を通し同じ対
象物は同一記号で表している。
【００２６】上記課題は縮小投影レンズ１の下方に位置
しウェーハ６を搭載してＸＹ方向に移動可能なウェーハ
ステージ２と、縮小投影レンズ１の上部と光源３との間
に位置しレチクル４を支承するレチクルステージ５の他
に、縮小投影レンズ１を透過したウェーハ６、またはウ
ェーハステージ２上の基準マーク24の像と、レチクル４
上に設けられた照合マーク41とを同一視野内に取込み、
画像を処理することによって、マーク間の位置ずれ量を
検出可能なマーク照合手段７を具えてなる本発明の露光
装置によって達成される。
しウェーハ６を搭載してＸＹ方向に移動可能なウェーハ
ステージ２と、縮小投影レンズ１の上部と光源３との間
に位置しレチクル４を支承するレチクルステージ５の他
に、縮小投影レンズ１を透過したウェーハ６、またはウ
ェーハステージ２上の基準マーク24の像と、レチクル４
上に設けられた照合マーク41とを同一視野内に取込み、
画像を処理することによって、マーク間の位置ずれ量を
検出可能なマーク照合手段７を具えてなる本発明の露光
装置によって達成される。
【００２７】
【作用】図１においてウェーハステージとレチクルステ
ージの他に縮小投影レンズを透過したウェーハ、または
ウェーハステージ上の基準マークの像と、レチクル上に
設けられた照合マークとを同一視野内に取込み、画像を
処理することによって、マーク間の位置ずれ量を検出可
能なマーク照合手段を具えることによって、検出された
マーク間の位置ずれ量とレチクル上の照合マークの間隔
から縮小倍率誤差を算出し、縮小倍率誤差に基づいて縮
小投影レンズの倍率を自動的に補正することが可能にな
る。即ち、縮小倍率の補正が容易で重ね合わせ精度の向
上を可能にする露光装置と半導体装置の製造方法を実現
することができる。
ージの他に縮小投影レンズを透過したウェーハ、または
ウェーハステージ上の基準マークの像と、レチクル上に
設けられた照合マークとを同一視野内に取込み、画像を
処理することによって、マーク間の位置ずれ量を検出可
能なマーク照合手段を具えることによって、検出された
マーク間の位置ずれ量とレチクル上の照合マークの間隔
から縮小倍率誤差を算出し、縮小倍率誤差に基づいて縮
小投影レンズの倍率を自動的に補正することが可能にな
る。即ち、縮小倍率の補正が容易で重ね合わせ精度の向
上を可能にする露光装置と半導体装置の製造方法を実現
することができる。
【００２８】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。なお、図２は倍率誤差の別の検出方法を示す斜
視図、図３は本発明になる装置による露光方法を示す工
程図、図４はウェーハの各層毎の膨張率を示す図、図５
は従来の倍率補正方法における問題点を示す図、図６は
本発明になる露光装置による別の実施例を示す工程図で
ある。
明する。なお、図２は倍率誤差の別の検出方法を示す斜
視図、図３は本発明になる装置による露光方法を示す工
程図、図４はウェーハの各層毎の膨張率を示す図、図５
は従来の倍率補正方法における問題点を示す図、図６は
本発明になる露光装置による別の実施例を示す工程図で
ある。
【００２９】図１において本発明になる露光装置は縮小
投影レンズ１の下方に位置しＸＹ方向に移動可能なウェ
ーハステージ２と、縮小投影レンズ１の上部と露光用の
光源３との間に固定されレチクル４を支承するレチクル
ステージ５とを具えている。
投影レンズ１の下方に位置しＸＹ方向に移動可能なウェ
ーハステージ２と、縮小投影レンズ１の上部と露光用の
光源３との間に固定されレチクル４を支承するレチクル
ステージ５とを具えている。
【００３０】ウェーハ６を搭載するウェーハステージ２
はステージ制御部21を介して制御することによりＸＹ方
向への移動が可能で、ウェーハステージ２の現在位置は
レーザ光を介しＸ軸干渉計22とＹ軸干渉計23によって常
に高精度に計測されている。
はステージ制御部21を介して制御することによりＸＹ方
向への移動が可能で、ウェーハステージ２の現在位置は
レーザ光を介しＸ軸干渉計22とＹ軸干渉計23によって常
に高精度に計測されている。
【００３１】従来の露光装置と異なりレチクルステージ
５の上方に配置され同一視野内にレチクル４上に設けら
れた照合マーク41と、縮小投影レンズ１を透過した基準
マーク24を取込みマーク間の位置ずれ量を検出するマー
ク照合手段７を具えている。
５の上方に配置され同一視野内にレチクル４上に設けら
れた照合マーク41と、縮小投影レンズ１を透過した基準
マーク24を取込みマーク間の位置ずれ量を検出するマー
ク照合手段７を具えている。
【００３２】マーク照合手段７は取込んた画像を電気信
号に変換するテレビカメラ71と画像処理部72と演算回路
部73とで構成され、画像を処理して検出されたマーク間
の位置ずれ量に基づいて縮小投影レンズ１の倍率誤差を
算出する機能を具えている。
号に変換するテレビカメラ71と画像処理部72と演算回路
部73とで構成され、画像を処理して検出されたマーク間
の位置ずれ量に基づいて縮小投影レンズ１の倍率誤差を
算出する機能を具えている。
【００３３】マーク照合手段７において算出された倍率
誤差は縮小投影レンズ１を制御するレンズコントローラ
11に入力されており、レンズコントローラ11はマーク照
合手段７から入力された倍率誤差によって縮小投影レン
ズ１の縮小倍率を補正する。
誤差は縮小投影レンズ１を制御するレンズコントローラ
11に入力されており、レンズコントローラ11はマーク照
合手段７から入力された倍率誤差によって縮小投影レン
ズ１の縮小倍率を補正する。
【００３４】なお、画像処理部72において検出された位
置ずれ量から別途倍率誤差を算出しレンズコントローラ
11に入力しても、また、位置ずれ量に基づき演算回路部
73において算出された倍率誤差を読みとりレンズコント
ローラ11に入力しても良い。
置ずれ量から別途倍率誤差を算出しレンズコントローラ
11に入力しても、また、位置ずれ量に基づき演算回路部
73において算出された倍率誤差を読みとりレンズコント
ローラ11に入力しても良い。
【００３５】ウェーハステージ２は従来の露光装置と同
様に基準マーク24を有しレチクル４上に２個以上の照合
マーク41を設けて、マーク照合手段７を利用し第１の照
合マーク41、または第２の照合マーク41と基準マーク24
との位置ずれ量を検出する。
様に基準マーク24を有しレチクル４上に２個以上の照合
マーク41を設けて、マーク照合手段７を利用し第１の照
合マーク41、または第２の照合マーク41と基準マーク24
との位置ずれ量を検出する。
【００３６】即ち、位置ずれ量検出に際し第１の検出位
置では第１の照合マーク41と基準マーク24との位置ずれ
量δX1を検出する。次にウェーハステージ２を第２の検
出位置に移動し第２の照合マーク41と基準マーク24との
位置ずれ量δX2を検出する。
置では第１の照合マーク41と基準マーク24との位置ずれ
量δX1を検出する。次にウェーハステージ２を第２の検
出位置に移動し第２の照合マーク41と基準マーク24との
位置ずれ量δX2を検出する。
【００３７】上記の位置ずれ量検出はウェーハステージ
２上に設けられた基準マーク24と照合マーク41の位置ず
れを検出しているが、例えば、ウェーハステージ２上に
搭載されたウェーハ６が有する基準マーク24を用いて位
置ずれ量を検出してもよい。
２上に設けられた基準マーク24と照合マーク41の位置ず
れを検出しているが、例えば、ウェーハステージ２上に
搭載されたウェーハ６が有する基準マーク24を用いて位
置ずれ量を検出してもよい。
【００３８】ここで縮小倍率を１／５、照合マーク41の
間隔をＬ、第１の検出位置から第２の検出位置までの距
離をＸL とすると、縮小投影レンズ１の倍率誤差Δ＝５
ＸL＋（δX1−δX2）−Ｌ／Ｌなる式によって算出する
ことが可能であり、例えば、ＸL ＝Ｌ／５とするとΔ＝
δX1−δX2／Ｌなる式により算出することができる。
間隔をＬ、第１の検出位置から第２の検出位置までの距
離をＸL とすると、縮小投影レンズ１の倍率誤差Δ＝５
ＸL＋（δX1−δX2）−Ｌ／Ｌなる式によって算出する
ことが可能であり、例えば、ＸL ＝Ｌ／５とするとΔ＝
δX1−δX2／Ｌなる式により算出することができる。
【００３９】なお、倍率誤差を算出する際の照合マーク
41の間隔Ｌの単位をμm 、位置ずれ量δX1およびδX2の
単位をμm とすると、倍率誤差Δ＝（δX1−δX2）×10
6 ／Ｌ [ppm]なる式に前記のＬとδX1およびδX2を代入
し倍率誤差Δが算出される。
41の間隔Ｌの単位をμm 、位置ずれ量δX1およびδX2の
単位をμm とすると、倍率誤差Δ＝（δX1−δX2）×10
6 ／Ｌ [ppm]なる式に前記のＬとδX1およびδX2を代入
し倍率誤差Δが算出される。
【００４０】図２において別の倍率誤差検出方法はレチ
クル４とウェーハ６にそれぞれ複数の照合マーク41と基
準マーク24を設け、倍率誤差の検出に際しウェーハステ
ージ２を移動させることなく照合マーク41と基準マーク
24の位置ずれ量を検出する。
クル４とウェーハ６にそれぞれ複数の照合マーク41と基
準マーク24を設け、倍率誤差の検出に際しウェーハステ
ージ２を移動させることなく照合マーク41と基準マーク
24の位置ずれ量を検出する。
【００４１】即ち、縮小投影レンズ１の倍率が１／５の
場合はレチクル４上にＬなる間隔を有する照合マーク41
を形成すると共に、予めＬ／５なる間隔を有する２個以
上の基準マーク24が形成されてなるウェーハ６をウェー
ハステージ２上に搭載する。
場合はレチクル４上にＬなる間隔を有する照合マーク41
を形成すると共に、予めＬ／５なる間隔を有する２個以
上の基準マーク24が形成されてなるウェーハ６をウェー
ハステージ２上に搭載する。
【００４２】ウェーハステージ２を移動させないで少な
くとも２個の照合マーク41と基準マーク24とを検出でき
る位置において、第１の照合マーク41と基準マーク24の
位置ずれ量δX1、第２の照合マーク41と基準マーク24の
位置ずれ量δX2を検出する。
くとも２個の照合マーク41と基準マーク24とを検出でき
る位置において、第１の照合マーク41と基準マーク24の
位置ずれ量δX1、第２の照合マーク41と基準マーク24の
位置ずれ量δX2を検出する。
【００４３】ここで、縮小投影レンズ１の縮小倍率を１
／５とし、照合マーク41の間隔をＬ、基準マーク24の間
隔をＸL とすると、縮小投影レンズ１の倍率誤差Δ＝５
ＸL＋（δX1−δX2）−Ｌ／Ｌなる式によって算出する
ことが可能であり、例えば、ＸL ＝Ｌ／５とするとΔ＝
δX1−δX2／Ｌなる式により算出することができる。
／５とし、照合マーク41の間隔をＬ、基準マーク24の間
隔をＸL とすると、縮小投影レンズ１の倍率誤差Δ＝５
ＸL＋（δX1−δX2）−Ｌ／Ｌなる式によって算出する
ことが可能であり、例えば、ＸL ＝Ｌ／５とするとΔ＝
δX1−δX2／Ｌなる式により算出することができる。
【００４４】なお、倍率誤差を算出する際の照合マーク
41の間隔Ｌの単位をμm 、位置ずれ量δX1およびδX2の
単位をμm とすると、倍率誤差Δ＝（δX1−δX2）×10
6 ／Ｌ [ppm]なる式に前記のＬとδX1およびδX2を代入
し倍率誤差Δが算出される。
41の間隔Ｌの単位をμm 、位置ずれ量δX1およびδX2の
単位をμm とすると、倍率誤差Δ＝（δX1−δX2）×10
6 ／Ｌ [ppm]なる式に前記のＬとδX1およびδX2を代入
し倍率誤差Δが算出される。
【００４５】本発明になる装置を用いた露光方法は図３
に示す如くレチクル４をレチクルステージ５に搭載しア
ライメントを行う。即ち、レチクル４に設けられた複数
の照合マーク41を利用しレチクルステージ５に対してレ
チクル４を位置合わせする。
に示す如くレチクル４をレチクルステージ５に搭載しア
ライメントを行う。即ち、レチクル４に設けられた複数
の照合マーク41を利用しレチクルステージ５に対してレ
チクル４を位置合わせする。
【００４６】次いで、縮小投影レンズ１を透過したウェ
ーハステージ２上の基準マーク24の像をレチクル４の照
合マーク41と照合し、ウェーハステージ２のＸ軸方向と
レチクル４のＸ軸方向とがなす角度を許容値内に収める
ローテーション調整を行う。
ーハステージ２上の基準マーク24の像をレチクル４の照
合マーク41と照合し、ウェーハステージ２のＸ軸方向と
レチクル４のＸ軸方向とがなす角度を許容値内に収める
ローテーション調整を行う。
【００４７】即ち、ウェーハステージ２とレチクル４の
Ｘ軸とがなす角度をレチクルローテーションθ、許容値
をθT とすると、第１および第２の照合マーク41と基準
マーク24の像との位置ずれ量からθ＜θT になるようレ
チクルの位置合わせを行う。
Ｘ軸とがなす角度をレチクルローテーションθ、許容値
をθT とすると、第１および第２の照合マーク41と基準
マーク24の像との位置ずれ量からθ＜θT になるようレ
チクルの位置合わせを行う。
【００４８】更に、縮小投影レンズ１を透過したウェー
ハステージ２上の基準マーク24の像をレチクル４の照合
マーク41と照合し、マーク間の位置ずれ量を検出して倍
率誤差を算出すると共に算出データにより縮小投影レン
ズ１の倍率誤差を補正する。
ハステージ２上の基準マーク24の像をレチクル４の照合
マーク41と照合し、マーク間の位置ずれ量を検出して倍
率誤差を算出すると共に算出データにより縮小投影レン
ズ１の倍率誤差を補正する。
【００４９】レチクルアライメントと倍率誤差の補正が
完了するとウェーハステージ２にウェーハ６を搭載して
アライメントし、ウェーハステージ２を移動させながら
光源３を点滅することによって同一パターンがウェーハ
６上に繰り返し露光される。
完了するとウェーハステージ２にウェーハ６を搭載して
アライメントし、ウェーハステージ２を移動させながら
光源３を点滅することによって同一パターンがウェーハ
６上に繰り返し露光される。
【００５０】なお、露光用のパターンと照合マーク41が
形成されたレチクル４を搭載しマーク間の位置ずれ量を
検出しても良いが、倍率算出の基準となる照合マーク41
の間隔に誤差が介在すると算出された倍率誤差がレチク
ル毎に異なる場合も生じる。
形成されたレチクル４を搭載しマーク間の位置ずれ量を
検出しても良いが、倍率算出の基準となる照合マーク41
の間隔に誤差が介在すると算出された倍率誤差がレチク
ル毎に異なる場合も生じる。
【００５１】そこでウェーハ６の露光に際して照合マー
ク41を具えた倍率補正用の基準レチクル４をウェーハス
テージ２に搭載し、基準レチクル４によりマーク間の位
置ずれ量を検出し縮小投影レンズ１の倍率誤差を定期的
に補正することが望ましい。
ク41を具えた倍率補正用の基準レチクル４をウェーハス
テージ２に搭載し、基準レチクル４によりマーク間の位
置ずれ量を検出し縮小投影レンズ１の倍率誤差を定期的
に補正することが望ましい。
【００５２】このようにウェーハステージとレチクルス
テージの他に縮小投影レンズを透過したウェーハ、また
はウェーハステージ上の基準マークの像と、レチクル上
に設けられた照合マークとを同一視野内に取込み、画像
を処理することによって、マーク間の位置ずれ量を検出
可能なマーク照合手段を具えることによって、検出され
たマーク間の位置ずれ量とレチクル上の照合マークの間
隔から縮小倍率誤差を算出し、縮小倍率誤差に基づいて
縮小投影レンズの倍率を自動的に補正することが可能に
なる。即ち、縮小倍率の補正が容易で重ね合わせ精度の
向上を可能にする露光装置と半導体装置の製造方法を実
現することができる。
テージの他に縮小投影レンズを透過したウェーハ、また
はウェーハステージ上の基準マークの像と、レチクル上
に設けられた照合マークとを同一視野内に取込み、画像
を処理することによって、マーク間の位置ずれ量を検出
可能なマーク照合手段を具えることによって、検出され
たマーク間の位置ずれ量とレチクル上の照合マークの間
隔から縮小倍率誤差を算出し、縮小倍率誤差に基づいて
縮小投影レンズの倍率を自動的に補正することが可能に
なる。即ち、縮小倍率の補正が容易で重ね合わせ精度の
向上を可能にする露光装置と半導体装置の製造方法を実
現することができる。
【００５３】半導体装置はウェーハ上に複数のパターン
が積層形成されるためウェーハの膨張率は図４に示す如
く層毎に異なり、パターンの重ね合わせ精度を高めるに
はウェーハの露光に際して層毎に異なる膨張率の差を吸
収し均一化する必要がある。
が積層形成されるためウェーハの膨張率は図４に示す如
く層毎に異なり、パターンの重ね合わせ精度を高めるに
はウェーハの露光に際して層毎に異なる膨張率の差を吸
収し均一化する必要がある。
【００５４】そこで従来の露光装置ではレチクル４をレ
チクルステージ５に搭載しウエーハステージ２に対しア
ライメントした後、対象ウェーハのウェーハスケーリン
グ値をレンズコントローラ11に入力し縮小投影レンズ１
の縮小倍率を補正している。
チクルステージ５に搭載しウエーハステージ２に対しア
ライメントした後、対象ウェーハのウェーハスケーリン
グ値をレンズコントローラ11に入力し縮小投影レンズ１
の縮小倍率を補正している。
【００５５】なお、レンズコントローラ11に入力する前
記ウェーハスケーリング値とはウェーハの伸縮量に対応
する指標であって、アライメントに際してウェーハ上に
設けられた複数の位置合わせマークの変位量をそれぞれ
計測することで求められる。
記ウェーハスケーリング値とはウェーハの伸縮量に対応
する指標であって、アライメントに際してウェーハ上に
設けられた複数の位置合わせマークの変位量をそれぞれ
計測することで求められる。
【００５６】高精度を要求される縮小投影レンズ１は通
常、図５(a) に示す如く光軸に沿って配列された複数の
レンズ12で構成され、レンズコントローラから出力され
る信号に基づいて一部のレンズ12を光軸方向に移動させ
ることで倍率が補正される。
常、図５(a) に示す如く光軸に沿って配列された複数の
レンズ12で構成され、レンズコントローラから出力され
る信号に基づいて一部のレンズ12を光軸方向に移動させ
ることで倍率が補正される。
【００５７】かかる縮小投影レンズ１において図５(a)
に示す如く倍率を補正する際のレンズ12の移動方向と光
軸が合致していれば、図５(b) に示す如くレンズ12を移
動し倍率を補正すると画像の大きさは変わるが画像の中
心位置がずれることはない。
に示す如く倍率を補正する際のレンズ12の移動方向と光
軸が合致していれば、図５(b) に示す如くレンズ12を移
動し倍率を補正すると画像の大きさは変わるが画像の中
心位置がずれることはない。
【００５８】しかし、図５(c) に示す如く倍率を補正す
る際のレンズ12の移動方向が光軸からずれている場合は
図５(d) に示す如く、レンズ12を移動して倍率を補正す
ると画像の大きさが変わると同時に画像の中心位置も移
動するという問題が生じる。
る際のレンズ12の移動方向が光軸からずれている場合は
図５(d) に示す如く、レンズ12を移動して倍率を補正す
ると画像の大きさが変わると同時に画像の中心位置も移
動するという問題が生じる。
【００５９】そこで本発明になる露光装置の別の実施例
では図６に示す如くウェーハスケーリング値を入力して
倍率を補正した後、倍率補正された縮小投影レンズ１を
透過してなる基準マーク24の像を基準としてレチクルの
アライメントを行っている。
では図６に示す如くウェーハスケーリング値を入力して
倍率を補正した後、倍率補正された縮小投影レンズ１を
透過してなる基準マーク24の像を基準としてレチクルの
アライメントを行っている。
【００６０】即ち、露光に際して先ずウェーハ上に形成
された複数の位置合わせマークの変位量によってウェー
ハの伸縮量を検出し、伸縮量に対応するウェーハスケー
リング値をレンズコントローラ11に入力し縮小投影レン
ズ１の縮小倍率を補正する。
された複数の位置合わせマークの変位量によってウェー
ハの伸縮量を検出し、伸縮量に対応するウェーハスケー
リング値をレンズコントローラ11に入力し縮小投影レン
ズ１の縮小倍率を補正する。
【００６１】次いで、倍率が補正された縮小投影レンズ
１を透過してなる基準マーク24の像をレチクル４上の照
合マーク41に重ね、従来のレチクルアライメントと同様
にレチクル４をウエーハステージ２に対してアライメン
トするよう構成されている。
１を透過してなる基準マーク24の像をレチクル４上の照
合マーク41に重ね、従来のレチクルアライメントと同様
にレチクル４をウエーハステージ２に対してアライメン
トするよう構成されている。
【００６２】なお、ウェーハスケーリング値をレンズコ
ントローラ11に入力し縮小投影レンズ１の縮小倍率を補
正する代わりに、層毎にウェーハ６の伸縮量に対応した
大きさのレチクル４を準備し縮小投影レンズ１の倍率を
変えずに露光しても良い。
ントローラ11に入力し縮小投影レンズ１の縮小倍率を補
正する代わりに、層毎にウェーハ６の伸縮量に対応した
大きさのレチクル４を準備し縮小投影レンズ１の倍率を
変えずに露光しても良い。
【００６３】この場合の層毎に異なるウェーハ６の伸縮
量は上述の如く各層形成時の伸縮量を検出しながら予め
試作品を作成し、得られた各層におけるウェーハ６の伸
縮量に基づいて伸縮量に対応した大きさのレチクル４を
準備することも可能である。
量は上述の如く各層形成時の伸縮量を検出しながら予め
試作品を作成し、得られた各層におけるウェーハ６の伸
縮量に基づいて伸縮量に対応した大きさのレチクル４を
準備することも可能である。
【００６４】また、予め試作品を作成し各層におけるウ
ェーハ６の伸縮量を検出する代わりに計算で各層の伸縮
量を求めてもよい。例えば、Ａ層形成時に行う露光はウ
ェーハ６の伸縮を考慮する必要がないのでレチクル４の
倍率を補正する必要はない。
ェーハ６の伸縮量を検出する代わりに計算で各層の伸縮
量を求めてもよい。例えば、Ａ層形成時に行う露光はウ
ェーハ６の伸縮を考慮する必要がないのでレチクル４の
倍率を補正する必要はない。
【００６５】Ｂ層形成時のウェーハ６の伸縮量はエッチ
ング時のストレス緩和に伴うＡ層の膨張とＢ層堆積時の
膨張の和であり、Ａ層の膜のストレスをσA 、膜厚をｔ
A 、Ａ層のパターン密度をｄA 、Ｂ層の膜のストレスを
σB 、膜厚をｔB 、ウェーハ基板の厚さをｔS 、ヤング
率をＥ、ポアソン比をνとすると次式で与えられる。
ング時のストレス緩和に伴うＡ層の膨張とＢ層堆積時の
膨張の和であり、Ａ層の膜のストレスをσA 、膜厚をｔ
A 、Ａ層のパターン密度をｄA 、Ｂ層の膜のストレスを
σB 、膜厚をｔB 、ウェーハ基板の厚さをｔS 、ヤング
率をＥ、ポアソン比をνとすると次式で与えられる。
【００６６】Ａ層エッチング時の膨張は−ｄA ・σA ・
ｔA ・(1−ν)/( Ｅ・ｔB ) Ｂ層堆積時の膨張はσB ・ｔB ・(1−ν)/( Ｅ・ｔB ) 合計膨張は（σB ・ｔB −ｄA ・σA ・ｔA ）・(1−
ν)/( Ｅ・ｔB ) 同様にはＢ層の膜のストレスや膜厚、パターン密度、お
よび、Ｃ層の膜のストレス、膜厚を考慮して合計膨張を
求め、先に求めたＢ層堆積時の合計膨張に加算すること
によってＣ層形成時のウェーハ６の伸縮量を求めること
ができる。
ｔA ・(1−ν)/( Ｅ・ｔB ) Ｂ層堆積時の膨張はσB ・ｔB ・(1−ν)/( Ｅ・ｔB ) 合計膨張は（σB ・ｔB −ｄA ・σA ・ｔA ）・(1−
ν)/( Ｅ・ｔB ) 同様にはＢ層の膜のストレスや膜厚、パターン密度、お
よび、Ｃ層の膜のストレス、膜厚を考慮して合計膨張を
求め、先に求めたＢ層堆積時の合計膨張に加算すること
によってＣ層形成時のウェーハ６の伸縮量を求めること
ができる。
【００６７】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば縮小倍率の補
正が容易で重ね合わせ精度の向上を可能にする露光装置
と半導体装置の製造方法を提供することができる。
正が容易で重ね合わせ精度の向上を可能にする露光装置
と半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図１】 本発明になる半導体露光装置を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】 倍率誤差の別の検出方法を示す斜視図であ
る。
る。
【図３】 本発明になる装置による露光方法を示す工程
図である。
図である。
【図４】 ウェーハの各層毎の膨張率を示す図である。
【図５】 従来の倍率補正方法における問題点を示す図
である。
である。
【図６】 本発明になる露光装置による別の実施例を示
す工程図である。
す工程図である。
【図７】 従来の半導体露光装置の構成を示す模式図で
ある。
ある。
【図８】 従来の装置による露光方法を示す工程図であ
る。
る。
【図９】 倍率誤差検出方法の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図10】 縮小投影レンズの倍率変動を示す図である。
１ 縮小投影レンズ ２ ウェーハステージ ３ 光源 ４ レチクル ５ レチクルステージ ６ ウェーハ ７ マーク照合手段 11 レンズコントロー
ラ 12 レンズ 21 ステージ制御部 22 Ｘ軸干渉計 23 Ｙ軸干渉計 24 基準マーク 41 照合マーク 71 テレビカメラ 72 画像処理部 73 演算回路部
ラ 12 レンズ 21 ステージ制御部 22 Ｘ軸干渉計 23 Ｙ軸干渉計 24 基準マーク 41 照合マーク 71 テレビカメラ 72 画像処理部 73 演算回路部
Claims (9)
- 【請求項１】 縮小投影レンズ(1) の下方に位置しウェ
ーハ(6) を搭載してＸＹ方向に移動可能なウェーハステ
ージ(2) と、該縮小投影レンズ(1) の上部と光源(3) と
の間に位置しレチクル(4) を支承するレチクルステージ
(5) の他に、 該縮小投影レンズ(1) を透過した該ウェーハ(6) 、また
は該ウェーハステージ(2) 上の基準マーク(24)の像と、
該レチクル(4) 上に設けられた照合マーク(41)とを同一
視野内に取込み、画像を処理することによって、該マー
ク間の位置ずれ量を検出可能なマーク照合手段(7) を具
えてなることを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記マーク照合手段(7) が同一視野内に
取込んだ画像を電気信号に変換するテレビカメラ(71)
と、該画像を処理し基準マーク(24)と照合マーク(41)の
位置ずれ量を検出する画像処理部(72)と、該位置ずれ量
から縮小投影レンズ(1) の縮小倍率誤差を算出する演算
回路部(73)とを有し、 該マーク照合手段(7) から入力された該縮小倍率誤差に
基づいてレンズコントローラ(11)が、該縮小投影レンズ
(1) を制御して縮小倍率を補正するよう構成された請求
項１記載の露光装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載された露光装置において
レチクル(4) 上に２個以上の照合マーク(41)を設けると
共に、基準マーク(24)を具えたウェーハステージ(2) を
第１の検出位置、または第２の検出位置に移動し、 マーク照合手段(7) によって該第１の検出位置では第１
の照合マーク(41)と該基準マーク(24)との位置ずれ量δ
X1を、また、移動した後の該第２の検出位置では第２の
照合マーク(41)と該基準マーク(24)との位置ずれ量δX2
を検出し、 前記位置ずれ量δX1および位置ずれ量δX2と、該レチク
ル(4) 上の該照合マーク(41)の間隔Ｌと、該ウェーハス
テージ(2) の移動量から縮小投影レンズ(1) の倍率誤差
を算出することを特徴とする倍率補正方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の露光装置において２個以
上の基準マーク(24)と照合マーク(41)をそれぞれウェー
ハ(6) とレチクル(4) に設け、マーク照合手段(7) に該
基準マーク(24)と該照合マーク(41)とを同時に取り込め
る位置で、 第１の照合マーク(41)と第１の基準マーク(24)の位置ず
れ量δX1、および、第２の照合マーク(41)と第２の基準
マーク(24)の位置ずれ量δX2をそれぞれ検出し、前記位
置ずれ量δX1および位置ずれ量δX2と、該レチクル(4)
上の該照合マーク(41)の間隔Ｌと、該ウェーハ(6) 上の
該基準マーク(24)の間隔から、縮小投影レンズ(1) の倍
率誤差を算出することを特徴とする倍率補正方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の露光装置を用いて縮小投
影レンズ(1) における縮小倍率誤差の経時変化を補正
し、ウェーハステージ(2) に搭載されたウェーハ(6) の
露光を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の露光装置に予め準備され
ている倍率補正用の基準レチクル(4) を周期的に搭載
し、縮小投影レンズ(1) における縮小倍率誤差の経時変
化を補正する請求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 露光に際してウェーハ上に設けられた複
数の位置合わせマークの変位量から該ウェーハの伸縮量
を検出し、該伸縮量をレンズコントローラに入力して縮
小投影レンズの縮小倍率を補正する露光装置であって、 前記伸縮量に基づいて倍率補正された縮小投影レンズ
(1) を透過したウェーハステージ(2) 上の基準マーク(2
4)の像と、レチクル(4) 上の照合マーク(41)によりレチ
クルアライメントを行うよう構成されてなることを特徴
とする露光装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の露光装置を用いウェーハ
(6) の伸縮量に基づいて縮小投影レンズ(1) の縮小倍率
を補正し、ウェーハステージ(2) に搭載された該ウェー
ハ(6) の露光を行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項９】 同一ウェーハに対し異なる複数のレチク
ルを用いて繰り返し露光を行う複数の露光工程を有し、
露光工程毎に異なるウェーハ(6) の伸縮量にパターンサ
イズを対応させた複数のレチクル(4) を準備し、縮小投
影レンズ(1)の縮小倍率を変えないで露光を行うことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6138923A JPH088165A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 露光装置とその倍率補正方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6138923A JPH088165A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 露光装置とその倍率補正方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088165A true JPH088165A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15233300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6138923A Withdrawn JPH088165A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 露光装置とその倍率補正方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088165A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117810154A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-04-02 | 中科长光精拓智能装备(苏州)有限公司 | 一种翻转塔机构及芯片拾取方法 |
-
1994
- 1994-06-21 JP JP6138923A patent/JPH088165A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117810154A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-04-02 | 中科长光精拓智能装备(苏州)有限公司 | 一种翻转塔机构及芯片拾取方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |