JPH10326733A - スリットスキャン式投影露光装置及び投影露光方法並びにこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
スリットスキャン式投影露光装置及び投影露光方法並びにこれを用いた半導体装置の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
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-
- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面に段差のある半導体チップの露光におい
て、デフォーカスをなくす。 【解決手段】 スリットスキャン式露光装置において、
投影光学系により、レティクル像をウェーハステージ上
に装着されたウェーハ上に投影する。同時に、フォーカ
ス用照明光により、ウェーハ上に、スキャン方向に対し
て垂直な方向に複数のフォーカスセンスエリアを配列し
て形成するように照射し、反射された照明光を複数の受
光器で受光してウェーハステージを制御する。このと
き、複数の受光器からのフォーカス信号を、スキャン方
向と垂直な方向のウェーハ上の指定領域に対応して選択
して用いる。
て、デフォーカスをなくす。 【解決手段】 スリットスキャン式露光装置において、
投影光学系により、レティクル像をウェーハステージ上
に装着されたウェーハ上に投影する。同時に、フォーカ
ス用照明光により、ウェーハ上に、スキャン方向に対し
て垂直な方向に複数のフォーカスセンスエリアを配列し
て形成するように照射し、反射された照明光を複数の受
光器で受光してウェーハステージを制御する。このと
き、複数の受光器からのフォーカス信号を、スキャン方
向と垂直な方向のウェーハ上の指定領域に対応して選択
して用いる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、半導体ウェーハ
の投影露光装置及び投影露光方法並びにこれを用いた半
導体装置の製造方法に関するものであり、さらに詳しく
は、スリットスキャン露光方式による投影縮小露光装置
の露光フォーカシング及びレベリングの改良に関するも
のである。
の投影露光装置及び投影露光方法並びにこれを用いた半
導体装置の製造方法に関するものであり、さらに詳しく
は、スリットスキャン露光方式による投影縮小露光装置
の露光フォーカシング及びレベリングの改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から用いられ、また、この発明で用
いるスリットスキャン露光方式の投影露光装置（以下、
適宜、スキャン式ステッパという）及び露光方法につい
て、特にそのフォーカシング及びレベリングの仕方の一
例について、図1及び図２を参照して説明する。図１
は、スキャン式ステッパの装置構成を示し、図２は、ウ
ェーハ上に投影されるスリット状露光エリアを示す図、
ならびにオートフォーカス機能の照射側パターン形成板
及び受光側パターン板を示す図である。動作原理は、照
明系１から照射された照射光により、レティクル２上の
パターンを、投影光学系６を通して出来るスリット状露
光エリア７によって半導体ウェーハ８の上に露光する。
図２（ａ）は、この半導体ウェーハ８上に照射されるス
リット状露光エリア７（又はスリット状露光フィール
ド）を示している。
いるスリットスキャン露光方式の投影露光装置（以下、
適宜、スキャン式ステッパという）及び露光方法につい
て、特にそのフォーカシング及びレベリングの仕方の一
例について、図1及び図２を参照して説明する。図１
は、スキャン式ステッパの装置構成を示し、図２は、ウ
ェーハ上に投影されるスリット状露光エリアを示す図、
ならびにオートフォーカス機能の照射側パターン形成板
及び受光側パターン板を示す図である。動作原理は、照
明系１から照射された照射光により、レティクル２上の
パターンを、投影光学系６を通して出来るスリット状露
光エリア７によって半導体ウェーハ８の上に露光する。
図２（ａ）は、この半導体ウェーハ８上に照射されるス
リット状露光エリア７（又はスリット状露光フィール
ド）を示している。
【０００３】レティクルステージ３上に設置したレティ
クル２と、ウェーハ側ＸＹステージ１１上に設置された
ウェーハ８とは、相反する方向に移動（スキャン）し、
ウェーハ８の露光エリア全体が露光される。この時、レ
ティクルステージ３とウェーハ側ＸＹステージ１１と
は、主制御装置１６により、レティクル用ステージ制御
装置１３及びウェーハ側ＸＹＺステージ制御装置１５を
介して、正しくスキャン速度、位置合わせ等の同期が取
られる。
クル２と、ウェーハ側ＸＹステージ１１上に設置された
ウェーハ８とは、相反する方向に移動（スキャン）し、
ウェーハ８の露光エリア全体が露光される。この時、レ
ティクルステージ３とウェーハ側ＸＹステージ１１と
は、主制御装置１６により、レティクル用ステージ制御
装置１３及びウェーハ側ＸＹＺステージ制御装置１５を
介して、正しくスキャン速度、位置合わせ等の同期が取
られる。
【０００４】またこの時、フォーカス及びレベリングセ
ンサ群１７〜２７（追って詳細を説明する）とウェーハ
側Ｚステージ用位置検出装置１４により求められたウェ
ーハのＺ位置及び傾き量は、主制御装置１６に入力さ
れ、主制御装置１６によりウェーハ側Ｚステージ制御装
置１２を制御することにより、ウェーハ８の露光面を、
投影光学系６で作られたスリット状露光エリア７の像面
に位置合わせする。
ンサ群１７〜２７（追って詳細を説明する）とウェーハ
側Ｚステージ用位置検出装置１４により求められたウェ
ーハのＺ位置及び傾き量は、主制御装置１６に入力さ
れ、主制御装置１６によりウェーハ側Ｚステージ制御装
置１２を制御することにより、ウェーハ８の露光面を、
投影光学系６で作られたスリット状露光エリア７の像面
に位置合わせする。
【０００５】次に、フォーカス及びレベリングセンサ群
１７〜２６とウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４
の動作原理を以下に説明する。露光光とは異なるウェー
ハ８上のフォトレジストを感光させない照明光が、照明
光学系から光ファイバ光束１７を介して導かれる。光フ
ァイバ光束１７から照射された照明光は、集光レンズ１
８を経て照射側パターン形成板１９を照明する。図２
（ｂ）に照射側パターン形成板１９の形状を示す。この
照射側パターン形成板１９の中に設けられた複数の開孔
を照射光が透過する。
１７〜２６とウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４
の動作原理を以下に説明する。露光光とは異なるウェー
ハ８上のフォトレジストを感光させない照明光が、照明
光学系から光ファイバ光束１７を介して導かれる。光フ
ァイバ光束１７から照射された照明光は、集光レンズ１
８を経て照射側パターン形成板１９を照明する。図２
（ｂ）に照射側パターン形成板１９の形状を示す。この
照射側パターン形成板１９の中に設けられた複数の開孔
を照射光が透過する。
【０００６】図１に戻り、この照射側パターン形成板１
９を透過した照明光は、レンズ２０、ミラー２１及び照
射対物レンズ２２を経てウェーハ８の露光面に投影さ
れ、ウェーハ８の露光面には照射側パターン形成板１９
上のパターンの像が、フォーカスセンスエリアとして、
光軸に対して斜めに投影結像される。図２（ａ）に、ス
リット状露光エリア７の中に、複数のフォーカスセンス
エリアＦ１〜Ｆｎが配列されて照射されている状態を示
す。
９を透過した照明光は、レンズ２０、ミラー２１及び照
射対物レンズ２２を経てウェーハ８の露光面に投影さ
れ、ウェーハ８の露光面には照射側パターン形成板１９
上のパターンの像が、フォーカスセンスエリアとして、
光軸に対して斜めに投影結像される。図２（ａ）に、ス
リット状露光エリア７の中に、複数のフォーカスセンス
エリアＦ１〜Ｆｎが配列されて照射されている状態を示
す。
【０００７】図１に戻り、ウェーハ８で反射された照明
光は、集光対物レンズ２３、ミラー２４、結像レンズ２
５、受光側パターン板２６を経て、受光器２７の受光面
に再投影される。図２（ｂ）には、受光側パターン板２
６の形状を示しており、これは照射側パターン形成板１
９と同じ形状のものである。
光は、集光対物レンズ２３、ミラー２４、結像レンズ２
５、受光側パターン板２６を経て、受光器２７の受光面
に再投影される。図２（ｂ）には、受光側パターン板２
６の形状を示しており、これは照射側パターン形成板１
９と同じ形状のものである。
【０００８】図１に戻り、受光器２７の受光面には、照
射側パターン形成板１９の像が再結像される。しかし、
ウェーハ８のＺ位置が変化すると、ウェーハ８で反射さ
れた照明光は、受光側パターン板２６上での再投影され
るＸ方向の位置が変化し、受光側パターン板２６を通過
して受光器２７へ達する光量が変化する。よって、ウェ
ーハ８のＺ位置は、受光側パターン板２６上でのＸ方向
位置、受光器２７上での光量に変換される。更にこの光
量はＩＶ変換により電圧に変換され、フォーカス信号と
してウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４に供給さ
れる。ウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４は、各
受光器７からのフォーカス信号を、演算処理して、主制
御装置１６に供給する。なお、４はレティクルステージ
干渉計ミラー、５はレティクルステージ干渉計、９はウ
ェーハステージ干渉計ミラー、１０はウェーハステージ
干渉計である。
射側パターン形成板１９の像が再結像される。しかし、
ウェーハ８のＺ位置が変化すると、ウェーハ８で反射さ
れた照明光は、受光側パターン板２６上での再投影され
るＸ方向の位置が変化し、受光側パターン板２６を通過
して受光器２７へ達する光量が変化する。よって、ウェ
ーハ８のＺ位置は、受光側パターン板２６上でのＸ方向
位置、受光器２７上での光量に変換される。更にこの光
量はＩＶ変換により電圧に変換され、フォーカス信号と
してウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４に供給さ
れる。ウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４は、各
受光器７からのフォーカス信号を、演算処理して、主制
御装置１６に供給する。なお、４はレティクルステージ
干渉計ミラー、５はレティクルステージ干渉計、９はウ
ェーハステージ干渉計ミラー、１０はウェーハステージ
干渉計である。
【０００９】次に、この演算処理について従来の方法を
説明する。図１１は、従来のスキャン式ステッパの露光
方法における、半導体チップ上でのフォーカシング及び
レベリング状態を示す図である。図１１（ａ）の様なパ
ターンレイアウトを持つ半導体チップ（特にメモリ搭載
ロジックなど）で構成される露光領域があった場合、ス
キャン式ステッパのオートフォーカスシステムは、図１
１（ａ）に示す様にスキャン方向と垂直方向に配列され
たフォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎを形成し、これに
対応した図２（ｃ）に示す複数の受光器２７（以下、適
宜、フォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎと称する）が、ス
キャン方向に露光と同時に、または先読みでセンシング
を行う。
説明する。図１１は、従来のスキャン式ステッパの露光
方法における、半導体チップ上でのフォーカシング及び
レベリング状態を示す図である。図１１（ａ）の様なパ
ターンレイアウトを持つ半導体チップ（特にメモリ搭載
ロジックなど）で構成される露光領域があった場合、ス
キャン式ステッパのオートフォーカスシステムは、図１
１（ａ）に示す様にスキャン方向と垂直方向に配列され
たフォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎを形成し、これに
対応した図２（ｃ）に示す複数の受光器２７（以下、適
宜、フォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎと称する）が、ス
キャン方向に露光と同時に、または先読みでセンシング
を行う。
【００１０】従来技術では、これらの複数のフォーカス
センサＡＦ１〜ＡＦｎのフォーカス信号ＳＦ１〜ＳＦｎ
が均一になるように、例えば全センサのフォーカス信号
の平均値（ΣＡＦｎ）／ｎなどを用いて、オートフォー
カスを行っていた。即ちウェーハ８を吸着したウェーハ
側ＸＹステージ１１、ウェーハ側Ｚステージ１２を、レ
べリング補正（傾き補正）も含めて上下させていた。
センサＡＦ１〜ＡＦｎのフォーカス信号ＳＦ１〜ＳＦｎ
が均一になるように、例えば全センサのフォーカス信号
の平均値（ΣＡＦｎ）／ｎなどを用いて、オートフォー
カスを行っていた。即ちウェーハ８を吸着したウェーハ
側ＸＹステージ１１、ウェーハ側Ｚステージ１２を、レ
べリング補正（傾き補正）も含めて上下させていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図１１（ｂ），（ｃ）
は、このような従来オートスキャン方法により、半導体
ウェーハ（細かくは、チップ）に対してフォーカシング
とレべリングを行った状態を示す。先ず、図１１（ａ）
は、半導体チップ表面に段差のある領域１と領域２とが
あり、その上に照射されるフォーカスセンスエリアＦ１
〜Ｆｎの配列を示している。
は、このような従来オートスキャン方法により、半導体
ウェーハ（細かくは、チップ）に対してフォーカシング
とレべリングを行った状態を示す。先ず、図１１（ａ）
は、半導体チップ表面に段差のある領域１と領域２とが
あり、その上に照射されるフォーカスセンスエリアＦ１
〜Ｆｎの配列を示している。
【００１２】図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ１−Ｂ
１線上を照射している場合のレべリング状態を示し、図
１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＡ２−Ｂ２線上を照射し
ている場合のレべリング状態を示している。このよう
に、半導体チップのスキャン方向と垂直な方向（Ｘ方
向）にチップ表面の段差がある場合、断面Ａ１−Ｂ１、
断面Ａ２−Ｂ２のフォーカシングとレべリング状態は、
領域１と領域２の段差の１／２だけ、デフォーカス状態
になる。例えば、領域１と領域２の段差が、１μｍあっ
た場合、デフォーカス量は０．５μｍとなり、サブミク
ロンリソグラフィにおいては致命的となる。
１線上を照射している場合のレべリング状態を示し、図
１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＡ２−Ｂ２線上を照射し
ている場合のレべリング状態を示している。このよう
に、半導体チップのスキャン方向と垂直な方向（Ｘ方
向）にチップ表面の段差がある場合、断面Ａ１−Ｂ１、
断面Ａ２−Ｂ２のフォーカシングとレべリング状態は、
領域１と領域２の段差の１／２だけ、デフォーカス状態
になる。例えば、領域１と領域２の段差が、１μｍあっ
た場合、デフォーカス量は０．５μｍとなり、サブミク
ロンリソグラフィにおいては致命的となる。
【００１３】ところで、半導体チップの露光において
は、領域１（例えば、メモリ領域）と、領域２（例え
ば、ロジック領域）は、必ずしも同一工程で露光される
わけではない。即ち、領域１と領域２は各々別のマスク
を用いて、露光されることがある。この様な状況におい
て、この半導体チップをスキャン式ステッパで露光する
場合、露光と同時に行うオートフォーカスは、工程に応
じて領域１もしくは領域２のみで良いことになる。
は、領域１（例えば、メモリ領域）と、領域２（例え
ば、ロジック領域）は、必ずしも同一工程で露光される
わけではない。即ち、領域１と領域２は各々別のマスク
を用いて、露光されることがある。この様な状況におい
て、この半導体チップをスキャン式ステッパで露光する
場合、露光と同時に行うオートフォーカスは、工程に応
じて領域１もしくは領域２のみで良いことになる。
【００１４】よって、工程毎の露光プログラムによっ
て、オートフォーカスを行うチップ上の領域を指定する
ことが出来れば、その工程にとって不要な領域の段差に
左右されることがなく、オートフォーカス精度が向上す
る。この方法は、特に、半導体チップ内の段差が大き
く、焦点深度が小さい場合に有効である。
て、オートフォーカスを行うチップ上の領域を指定する
ことが出来れば、その工程にとって不要な領域の段差に
左右されることがなく、オートフォーカス精度が向上す
る。この方法は、特に、半導体チップ内の段差が大き
く、焦点深度が小さい場合に有効である。
【００１５】次に、図１２は、従来のオートスキャン方
法により、半導体ウェーハ８の表面の段差について、フ
ォーカシングとレべリングを行った他の状態を示す。図
１２（ａ）は、半導体チップ表面でスキャン方向（矢
印、これをＹ方向とする）に段差のある領域１と領域２
とがあり、その上に照射されるフォーカスセンスエリア
Ｆ１〜Ｆｎの配列を示している。図１２（ｂ）は、図１
２（ａ）のＡ１−Ａ２線上でチップ表面を照射している
場合のレべリング状態を示し、図１２（ｃ）は、図１２
（ａ）のＢ１−Ｂ２線上を照射している場合のレべリン
グ状態を示している。
法により、半導体ウェーハ８の表面の段差について、フ
ォーカシングとレべリングを行った他の状態を示す。図
１２（ａ）は、半導体チップ表面でスキャン方向（矢
印、これをＹ方向とする）に段差のある領域１と領域２
とがあり、その上に照射されるフォーカスセンスエリア
Ｆ１〜Ｆｎの配列を示している。図１２（ｂ）は、図１
２（ａ）のＡ１−Ａ２線上でチップ表面を照射している
場合のレべリング状態を示し、図１２（ｃ）は、図１２
（ａ）のＢ１−Ｂ２線上を照射している場合のレべリン
グ状態を示している。
【００１６】このように、領域Ｂ１−Ｂ２のフォーカシ
ング状態は、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎのスキ
ャン方向（Ｙ方向）の長さが、領域２のスキャン方向の
長さ内に入っているので、領域２を露光する際のデフォ
ーカス量は理想的には０となる。しかし、半導体チップ
のスキャン方向（Ｙ方向）にチップ表面の段差がある場
合、その段差エッジ近傍の断面Ａ１−Ａ２のフォーカシ
ングとレべリング状態は、図１２（ｂ）に示すように、
デフォーカス状態になる。
ング状態は、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎのスキ
ャン方向（Ｙ方向）の長さが、領域２のスキャン方向の
長さ内に入っているので、領域２を露光する際のデフォ
ーカス量は理想的には０となる。しかし、半導体チップ
のスキャン方向（Ｙ方向）にチップ表面の段差がある場
合、その段差エッジ近傍の断面Ａ１−Ａ２のフォーカシ
ングとレべリング状態は、図１２（ｂ）に示すように、
デフォーカス状態になる。
【００１７】この理由を、次に説明する。従来のスキャ
ン式ステッパのオートフォーカスシステムでは、フォー
カスセンスエリアＦ１〜Ｆｎは、スキャン方向と４５度
の角度をなし、かつ一つのフォーカスセンスエリアは
０．２ｍｍ×２．０ｍｍ程度の大きさを持っている。従
って、フォーカスセンスエリアＦ１〜ＦｎのＹ方向長さ
が例えば１．４ｍｍ（＝２ｍｍ×√２）を持つので、フ
ォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎが領域１と領域２の段
差に掛かっている割合に応じて、フォーカシング状態が
変化することになる。即ち、領域２の露光にとっては、
デフォーカスが生ずることになる。例えば、このフォー
カスセンスエリアＦ１〜Ｆｎが領域１と領域２の段差に
掛かってぃる割合が、１：２で、領域１と領域２の段差
が１μｍであった場合、デフォーカス量は０．３３μｍ
となり、サブミクロンリソグラフィにおいては致命的と
なる。
ン式ステッパのオートフォーカスシステムでは、フォー
カスセンスエリアＦ１〜Ｆｎは、スキャン方向と４５度
の角度をなし、かつ一つのフォーカスセンスエリアは
０．２ｍｍ×２．０ｍｍ程度の大きさを持っている。従
って、フォーカスセンスエリアＦ１〜ＦｎのＹ方向長さ
が例えば１．４ｍｍ（＝２ｍｍ×√２）を持つので、フ
ォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎが領域１と領域２の段
差に掛かっている割合に応じて、フォーカシング状態が
変化することになる。即ち、領域２の露光にとっては、
デフォーカスが生ずることになる。例えば、このフォー
カスセンスエリアＦ１〜Ｆｎが領域１と領域２の段差に
掛かってぃる割合が、１：２で、領域１と領域２の段差
が１μｍであった場合、デフォーカス量は０．３３μｍ
となり、サブミクロンリソグラフィにおいては致命的と
なる。
【００１８】半導体ウェーハの露光においては、領域１
（例えば、メモリ領域）と、領域２（例えば、ロジック
領域）は、必ずしも同一工程で露光されるわけではな
い。即ち、領域１と領域２は各々別のマスクを用いて、
露光されることがある。この様な状況において、この半
導体チップをスキャン式ステッパで露光する場合、露光
と同時に行うオートフォーカスは、工程に応じて領域１
もしくは領域２のみで良いことになる。
（例えば、メモリ領域）と、領域２（例えば、ロジック
領域）は、必ずしも同一工程で露光されるわけではな
い。即ち、領域１と領域２は各々別のマスクを用いて、
露光されることがある。この様な状況において、この半
導体チップをスキャン式ステッパで露光する場合、露光
と同時に行うオートフォーカスは、工程に応じて領域１
もしくは領域２のみで良いことになる。
【００１９】そこで、フォーカスセンスエリアの形状を
改善することによって、オートフォーカスを行うチップ
上の領域をより絞り込むことが出来れば、その工程にと
って不要な領域の段差に左右されることがなく、オート
フォーカス精度が向上する。これは、特に、半導体チッ
プ内の段差が大きく、焦点深度が小さい場合に有効であ
る。この発明は、上述のような従来の問題を解決するた
めになされたもので、半導体ウェーハあるいはチップの
表面に段差がある場合でも、露光のデフォーカスを生じ
ることのないスリットスキャン式投影露光方法及び投影
露光装置並びにこれを用いた半導体装置の製造方法を提
供しようとするものである。
改善することによって、オートフォーカスを行うチップ
上の領域をより絞り込むことが出来れば、その工程にと
って不要な領域の段差に左右されることがなく、オート
フォーカス精度が向上する。これは、特に、半導体チッ
プ内の段差が大きく、焦点深度が小さい場合に有効であ
る。この発明は、上述のような従来の問題を解決するた
めになされたもので、半導体ウェーハあるいはチップの
表面に段差がある場合でも、露光のデフォーカスを生じ
ることのないスリットスキャン式投影露光方法及び投影
露光装置並びにこれを用いた半導体装置の製造方法を提
供しようとするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この発明のスリットスキ
ャン式投影露光装置は、投影光学系によりレティクル像
をウェーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリッ
トスキャン式で投影するとともに、フォーカス用照明光
により前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直
な方向に複数のフォーカスセンスエリアを配列して形成
するように照射し、反射された前記照明光を複数の受光
器で受光して前記ウェーハステージを制御するスリット
スキャン式投影露光装置において、前記複数の受光器か
らのフォーカス信号を、前記スキャン方向と垂直な方向
の前記ウェーハ上の指定領域に対応して選択して用いる
ようにしたことを特徴とするものである。また、この発
明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記半導体ウ
ェーハ表面の同一段差の領域を前記指定領域としたこと
を特徴とするものである。
ャン式投影露光装置は、投影光学系によりレティクル像
をウェーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリッ
トスキャン式で投影するとともに、フォーカス用照明光
により前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直
な方向に複数のフォーカスセンスエリアを配列して形成
するように照射し、反射された前記照明光を複数の受光
器で受光して前記ウェーハステージを制御するスリット
スキャン式投影露光装置において、前記複数の受光器か
らのフォーカス信号を、前記スキャン方向と垂直な方向
の前記ウェーハ上の指定領域に対応して選択して用いる
ようにしたことを特徴とするものである。また、この発
明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記半導体ウ
ェーハ表面の同一段差の領域を前記指定領域としたこと
を特徴とするものである。
【００２１】また、この発明のスリットスキャン式投影
露光装置は、投影光学系によりレティクル像をウェーハ
ステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン
式で投影するとともに、フォーカス用照明光により前記
ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に複
数のフォーカスセンスエリアが配列して形成されるよう
に照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光
して前記ウェーハステージを制御するスリットスキャン
式投影露光装置において、前記フォーカスセンスエリア
の形状を前記スキャン方向において１ｍｍ以下としたこ
とを特徴とするものである。
露光装置は、投影光学系によりレティクル像をウェーハ
ステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン
式で投影するとともに、フォーカス用照明光により前記
ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に複
数のフォーカスセンスエリアが配列して形成されるよう
に照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光
して前記ウェーハステージを制御するスリットスキャン
式投影露光装置において、前記フォーカスセンスエリア
の形状を前記スキャン方向において１ｍｍ以下としたこ
とを特徴とするものである。
【００２２】また、この発明のスリットスキャン式投影
露光装置は、前記フォーカスセンスエリアを長方形とし
前記ウェーハ上で前記スキャン方向と垂直になるように
形成したことを特徴とするものである。また、この発明
のスリットスキャン式投影露光装置は、前記フォーカス
センスエリアを点状に形成したことを特徴とするもので
ある。また、この発明のスリットスキャン式投影露光装
置は、前記フォーカスセンスエリアを前記ウェーハ上の
スキャン方向と垂直な方向で前記指定領域の長さに延び
た長方形としたことを特徴とするものである。
露光装置は、前記フォーカスセンスエリアを長方形とし
前記ウェーハ上で前記スキャン方向と垂直になるように
形成したことを特徴とするものである。また、この発明
のスリットスキャン式投影露光装置は、前記フォーカス
センスエリアを点状に形成したことを特徴とするもので
ある。また、この発明のスリットスキャン式投影露光装
置は、前記フォーカスセンスエリアを前記ウェーハ上の
スキャン方向と垂直な方向で前記指定領域の長さに延び
た長方形としたことを特徴とするものである。
【００２３】次に、この発明のスリットスキャン式投影
露光方法は、投影光学系によりレティクル像をウェーハ
ステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン
式で投影するステップと、フォーカス用照明光により前
記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に
複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成されるよ
うに照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受
光して、前記複数の受光器からのフォーカス信号を、前
記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の指定領
域に対応して選択して用いることにより、前記ウェーハ
ステージを制御するステップとを含むことを特徴とする
ものである。
露光方法は、投影光学系によりレティクル像をウェーハ
ステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン
式で投影するステップと、フォーカス用照明光により前
記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に
複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成されるよ
うに照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受
光して、前記複数の受光器からのフォーカス信号を、前
記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の指定領
域に対応して選択して用いることにより、前記ウェーハ
ステージを制御するステップとを含むことを特徴とする
ものである。
【００２４】また、この発明のスリットスキャン式投影
露光方法は、投影光学系によりレティクル像をウェーハ
ステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン
式で投影するステップと、フォーカス用照明光により前
記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に
複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成され、か
つ前記フォーカスセンスエリアの前記スキャン方向の長
さが１ｍｍ以下の形状となるように照射し、反射された
前記照明光を複数の受光器で受光して前記ウェーハステ
ージを制御するようにしたステップとを含むことを特徴
とするものである。
露光方法は、投影光学系によりレティクル像をウェーハ
ステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン
式で投影するステップと、フォーカス用照明光により前
記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に
複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成され、か
つ前記フォーカスセンスエリアの前記スキャン方向の長
さが１ｍｍ以下の形状となるように照射し、反射された
前記照明光を複数の受光器で受光して前記ウェーハステ
ージを制御するようにしたステップとを含むことを特徴
とするものである。
【００２５】さらに、この発明の半導体製造方法は、前
記のスリットスキャン式投影露光方法により前記レティ
クル像が露光された前記半導体ウェーハを、現像処理す
ることによりパターンを形成するステップを含むことを
特徴とするものである。
記のスリットスキャン式投影露光方法により前記レティ
クル像が露光された前記半導体ウェーハを、現像処理す
ることによりパターンを形成するステップを含むことを
特徴とするものである。
【００２６】
実施の形態１．図３及び図４は、この発明の実施の形態
１によるオートフォーカス露光方法及び投影露光装置を
説明するための図である。投影露光装置としては、図１
及び図２と概略同様の構成のものを用いるが、制御が異
なる。図３は、このオートフォーカス露光方法のステッ
プを示すフロー図、図４は、スキャン方向と垂直な方向
に表面段差のある半導体チップを、この実施の形態によ
るスリットスキャン式の露光方法により、フォーカシン
グ及びレベリングする状態を示している。
１によるオートフォーカス露光方法及び投影露光装置を
説明するための図である。投影露光装置としては、図１
及び図２と概略同様の構成のものを用いるが、制御が異
なる。図３は、このオートフォーカス露光方法のステッ
プを示すフロー図、図４は、スキャン方向と垂直な方向
に表面段差のある半導体チップを、この実施の形態によ
るスリットスキャン式の露光方法により、フォーカシン
グ及びレベリングする状態を示している。
【００２７】この実施の形態の露光方法について、図３
を参照しながら説明する。まず、半導体ウェーハのフォ
ーカシング及びレベリング領域を、露光プログラムなど
に入力する（図３のフロー図におけるステップＳ１）。
ここで、主制御装置１６は、スキャン方向と垂直方向に
並んだ複数のフォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎから、半
導体チップ上のフォーカシングをする指定領域に応じ
て、使用するフォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎを選択す
る（図３のフロー図におけるステップＳ２）。これは、
非スキャン方向のフォーカシング及びレベリングエリア
の決定である。
を参照しながら説明する。まず、半導体ウェーハのフォ
ーカシング及びレベリング領域を、露光プログラムなど
に入力する（図３のフロー図におけるステップＳ１）。
ここで、主制御装置１６は、スキャン方向と垂直方向に
並んだ複数のフォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎから、半
導体チップ上のフォーカシングをする指定領域に応じ
て、使用するフォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎを選択す
る（図３のフロー図におけるステップＳ２）。これは、
非スキャン方向のフォーカシング及びレベリングエリア
の決定である。
【００２８】次に、露光即ちスキャンがスタートすると
（図３のフロー図におけるステップＳ３）、逐一ウェー
ハの露光位置のＹ座標は計測されており（図３のフロー
図におけるステップＳ４）、露光位置が指定されたフォ
ーカシング及びレベリング領域に入ると（図３のフロー
図におけるステップＳ５）、これに対応したフォーカス
センサＦ１〜Ｆｎからフォーカス信号の取り込みが主制
御装置１６により行われる（図３のフロー図におけるス
テップＳ６）。これは、スキャン方向のフォーカシング
及びレベリングエリアの指定に対応する。
（図３のフロー図におけるステップＳ３）、逐一ウェー
ハの露光位置のＹ座標は計測されており（図３のフロー
図におけるステップＳ４）、露光位置が指定されたフォ
ーカシング及びレベリング領域に入ると（図３のフロー
図におけるステップＳ５）、これに対応したフォーカス
センサＦ１〜Ｆｎからフォーカス信号の取り込みが主制
御装置１６により行われる（図３のフロー図におけるス
テップＳ６）。これは、スキャン方向のフォーカシング
及びレベリングエリアの指定に対応する。
【００２９】この様にしてフォーカスセンサＡＦ１〜Ａ
Ｆｎから選択的に取り込みが行われたフォーカス信号の
みが、均一になるように、例えば取り込みが行われたフ
ォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎ’のフォーカス信号の平
均値（ΣＡＦｎ’）／ｎ’などを算出する（図３のフロ
ー図におけるステップＳ７）。この算出値を用いて、主
制御装置１６により、ウェーハ側Ｚステージ制御装置１
２を制御し、投影光学系５で作られたスリット状露光エ
リア７の像面にウェーハ８を位置合わせする（図３のフ
ロー図におけるステップＳ８）。ウェーハの露光位置
が、露光領域を出れば終了する（図３のフロー図におけ
るステップＳ９）。以上のプロセスは、例えば主制御装
置１６に組み込まれたプログラムにより制御する。
Ｆｎから選択的に取り込みが行われたフォーカス信号の
みが、均一になるように、例えば取り込みが行われたフ
ォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎ’のフォーカス信号の平
均値（ΣＡＦｎ’）／ｎ’などを算出する（図３のフロ
ー図におけるステップＳ７）。この算出値を用いて、主
制御装置１６により、ウェーハ側Ｚステージ制御装置１
２を制御し、投影光学系５で作られたスリット状露光エ
リア７の像面にウェーハ８を位置合わせする（図３のフ
ロー図におけるステップＳ８）。ウェーハの露光位置
が、露光領域を出れば終了する（図３のフロー図におけ
るステップＳ９）。以上のプロセスは、例えば主制御装
置１６に組み込まれたプログラムにより制御する。
【００３０】図４は、以上のような方法により、半導体
チップに対してフォーカシングとレべリングを行った状
態を示す。図４（ａ）は、半導体チップ表面に段差のあ
る領域１と領域２とがあり、その上に照射されるフォー
カスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの配列を示している。図４
（ｂ）は、図４（ａ）のＡ１−Ｂ１線上を照射し領域１
にフォーカシングしている場合のレべリング状態を示
し、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＡ２−Ｂ２線上を照射
し同じく領域１をフォーカシングしている場合のレべリ
ング状態を示している。図４（ａ）〜（ｃ）にいおて、
フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎのうち、実線で示さ
れたものは、フォーカス信号が取り込まれているもの、
破線で示されたものは、フォーカス信号が取り込まれて
いないものを示す。
チップに対してフォーカシングとレべリングを行った状
態を示す。図４（ａ）は、半導体チップ表面に段差のあ
る領域１と領域２とがあり、その上に照射されるフォー
カスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの配列を示している。図４
（ｂ）は、図４（ａ）のＡ１−Ｂ１線上を照射し領域１
にフォーカシングしている場合のレべリング状態を示
し、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＡ２−Ｂ２線上を照射
し同じく領域１をフォーカシングしている場合のレべリ
ング状態を示している。図４（ａ）〜（ｃ）にいおて、
フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎのうち、実線で示さ
れたものは、フォーカス信号が取り込まれているもの、
破線で示されたものは、フォーカス信号が取り込まれて
いないものを示す。
【００３１】このように、半導体チップのスキャン方向
と垂直な方向（Ｘ方向）にチップ表面の段差がある場合
でも、フォーカシングをする指定領域１に応じてフォー
カスセンサＡＦ１〜ＡＦｎの信号取り込みを選択すれ
ば、断面Ａ１‐Ｂ１をフォーカシングしてレベリング
し、露光する時には、領域１のみにＺ方向の位置合わせ
が行われる。また、断面Ａ２‐Ｂ２をフォーカシングし
てレベリングし、露光する時には、各オートフォーカス
センサＡＦ１〜ＡＦｎの出力信号の取り込みが切り替わ
り、同じく領域１のみにＺ方向の位置合わせが行われ
る。このような方法により、デフォーカス状態を生ぜ
ず、ウェーハ表面に正確にフォーカスさせて露光するこ
とができる。
と垂直な方向（Ｘ方向）にチップ表面の段差がある場合
でも、フォーカシングをする指定領域１に応じてフォー
カスセンサＡＦ１〜ＡＦｎの信号取り込みを選択すれ
ば、断面Ａ１‐Ｂ１をフォーカシングしてレベリング
し、露光する時には、領域１のみにＺ方向の位置合わせ
が行われる。また、断面Ａ２‐Ｂ２をフォーカシングし
てレベリングし、露光する時には、各オートフォーカス
センサＡＦ１〜ＡＦｎの出力信号の取り込みが切り替わ
り、同じく領域１のみにＺ方向の位置合わせが行われ
る。このような方法により、デフォーカス状態を生ぜ
ず、ウェーハ表面に正確にフォーカスさせて露光するこ
とができる。
【００３２】実施の形態２．図５は、この発明の実施の
形態２によるオートフォーカス露光方法を説明するため
の図である。投影露光装置としては、図１及び図２と概
略同様の構成のものを用いるが、フォーカスセンスエリ
アの形状が異なる。図５は、スキャン方向と同じ方向に
表面段差のある半導体チップを、この実施の形態による
スリットスキャン式の露光方法により、フォーカシング
及びレベリングする状態を示している。図５（ａ）は、
半導体チップ表面に段差のある領域１と領域２とがあ
り、その上に照射されるフォーカスセンスエリアＦ１〜
Ｆｎの配列を示している。
形態２によるオートフォーカス露光方法を説明するため
の図である。投影露光装置としては、図１及び図２と概
略同様の構成のものを用いるが、フォーカスセンスエリ
アの形状が異なる。図５は、スキャン方向と同じ方向に
表面段差のある半導体チップを、この実施の形態による
スリットスキャン式の露光方法により、フォーカシング
及びレベリングする状態を示している。図５（ａ）は、
半導体チップ表面に段差のある領域１と領域２とがあ
り、その上に照射されるフォーカスセンスエリアＦ１〜
Ｆｎの配列を示している。
【００３３】この図５（ａ）では、図２（ａ）で示した
フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状が、長辺方向
に小型化された形状を示している。このようにフォーカ
スセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状を小型化するために
は、図２（ｂ）で示した照射側パターン形成板１９及び
受光側パターン板２６の開孔を小型化する。図５（ｂ）
は、図５（ａ）のＡ１−Ａ２線上を照射し領域２にフォ
ーカシングしている場合のレべリング状態を示し、図５
（ｃ）は、図５（ａ）のＢ１−Ｂ２線上を照射し同じく
領域２をフォーカシングしている場合のレべリング状態
を示している。いま、例えば、フォーカスセンスエリア
Ｆ１〜Ｆｎの長辺方向を従来の２ｍｍからｌｍｍに小型
化した場合を考える。従来の技術と同様、領域Ａ１−Ａ
２のフォーカシング状態は、領域１と領域２の段差によ
り、デフォーカス状態になる。
フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状が、長辺方向
に小型化された形状を示している。このようにフォーカ
スセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状を小型化するために
は、図２（ｂ）で示した照射側パターン形成板１９及び
受光側パターン板２６の開孔を小型化する。図５（ｂ）
は、図５（ａ）のＡ１−Ａ２線上を照射し領域２にフォ
ーカシングしている場合のレべリング状態を示し、図５
（ｃ）は、図５（ａ）のＢ１−Ｂ２線上を照射し同じく
領域２をフォーカシングしている場合のレべリング状態
を示している。いま、例えば、フォーカスセンスエリア
Ｆ１〜Ｆｎの長辺方向を従来の２ｍｍからｌｍｍに小型
化した場合を考える。従来の技術と同様、領域Ａ１−Ａ
２のフォーカシング状態は、領域１と領域２の段差によ
り、デフォーカス状態になる。
【００３４】しかし、この発明の場合、フォーカスセン
スエリアＦ１〜Ｆｎのスキャン方向（Ｙ方向）の長さ
は、０．７ｍｍ（＝ｌｍｍ÷√２）と従来の１．４ｍｍ
（＝２ｍｍ÷√２）に比べ半減する。このとき、このフ
ォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎが領域１と領域２の段
差に掛かっている割合に応じて、フォカシング状態が変
化することにかわりはないが、領域２の露光にとって、
デフォーカスが生ずる領域が半減することになる。
スエリアＦ１〜Ｆｎのスキャン方向（Ｙ方向）の長さ
は、０．７ｍｍ（＝ｌｍｍ÷√２）と従来の１．４ｍｍ
（＝２ｍｍ÷√２）に比べ半減する。このとき、このフ
ォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎが領域１と領域２の段
差に掛かっている割合に応じて、フォカシング状態が変
化することにかわりはないが、領域２の露光にとって、
デフォーカスが生ずる領域が半減することになる。
【００３５】即ち、従来の技術では、領域１と領域２の
段差エッジから領域２に向って、１．４ｍｍまでは、領
域１と領域２の段差により、デフォーカス状態になる
が、この実施の形態では、このデフォーカス状態の領域
を、０．７ｍｍまで半減できる。
段差エッジから領域２に向って、１．４ｍｍまでは、領
域１と領域２の段差により、デフォーカス状態になる
が、この実施の形態では、このデフォーカス状態の領域
を、０．７ｍｍまで半減できる。
【００３６】図６は、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆ
ｎが領域１と領域２の段差に掛かっている割合に応じ
て、フォーカシング状態が変化することを示したシミュ
レーション結果である。図６では、フォーカスセンスエ
リアＦ１〜Ｆｎのスキャン方向（Ｙ方向）の長さが、そ
れぞれ１．４ｍｍ，０．７ｍｍ及び０．２ｍｍの場合に
ついて、フォーカス中心位置が段差エッジから離れた距
離（横軸）に対応して、デフォーカス量（縦軸）を示し
ている。フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎを、スキャ
ン方向に短くすることの効果が示されている。
ｎが領域１と領域２の段差に掛かっている割合に応じ
て、フォーカシング状態が変化することを示したシミュ
レーション結果である。図６では、フォーカスセンスエ
リアＦ１〜Ｆｎのスキャン方向（Ｙ方向）の長さが、そ
れぞれ１．４ｍｍ，０．７ｍｍ及び０．２ｍｍの場合に
ついて、フォーカス中心位置が段差エッジから離れた距
離（横軸）に対応して、デフォーカス量（縦軸）を示し
ている。フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎを、スキャ
ン方向に短くすることの効果が示されている。
【００３７】実施の形態３．図７は、この発明の実施の
形態３により、スキャン方向に段差がある半導体チップ
の露光をする場合に用いる、フォーカスセンスエリアＦ
１〜Ｆｎの形状を示す図である。この例では、フォーカ
スセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状は、Ｘ方向、Ｙ方向の
長さが同じでｌｍｍ以下の点状としている。この点が小
さいほど、このデフォーカス状態の領域を、低減でき
る。
形態３により、スキャン方向に段差がある半導体チップ
の露光をする場合に用いる、フォーカスセンスエリアＦ
１〜Ｆｎの形状を示す図である。この例では、フォーカ
スセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状は、Ｘ方向、Ｙ方向の
長さが同じでｌｍｍ以下の点状としている。この点が小
さいほど、このデフォーカス状態の領域を、低減でき
る。
【００３８】実施の形態４．図８は、この発明の実施の
形態４により、スキャン方向に段差がある半導体チップ
の露光をする場合に用いる、フォーカスセンスエリアＦ
１〜Ｆｎの形状を示す図である。図８に示したフォーカ
スセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状は、スキャン方向と垂
直方向に並んだ複数の露光エリアが各々長方形である場
合、長辺方向をスキャン方向と垂直に配置した形状とし
ている。このとき、線の幅（即ちＹ方向の幅）が小さい
ほど、このデフォーカス状態の領域を、低減できる。
形態４により、スキャン方向に段差がある半導体チップ
の露光をする場合に用いる、フォーカスセンスエリアＦ
１〜Ｆｎの形状を示す図である。図８に示したフォーカ
スセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状は、スキャン方向と垂
直方向に並んだ複数の露光エリアが各々長方形である場
合、長辺方向をスキャン方向と垂直に配置した形状とし
ている。このとき、線の幅（即ちＹ方向の幅）が小さい
ほど、このデフォーカス状態の領域を、低減できる。
【００３９】実施の形態５．図９は、この発明の実施の
形態５により、スキャン方向に段差がある半導体チップ
の露光をする場合に用いる、フォーカスセンスエリアＦ
１〜Ｆｎの形状を示す図である。図９に示したフォーカ
スセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状は、スキャン方向と垂
直方向に並んだ複数のセンサが、フォーカシングする領
域の長さと同じ長さの、１本の線状になった形状を示し
ている。このとき、線の幅（即ちＹ方向の幅）が小さい
ほど、このデフォーカス状態の領域を、低減できる。
形態５により、スキャン方向に段差がある半導体チップ
の露光をする場合に用いる、フォーカスセンスエリアＦ
１〜Ｆｎの形状を示す図である。図９に示したフォーカ
スセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状は、スキャン方向と垂
直方向に並んだ複数のセンサが、フォーカシングする領
域の長さと同じ長さの、１本の線状になった形状を示し
ている。このとき、線の幅（即ちＹ方向の幅）が小さい
ほど、このデフォーカス状態の領域を、低減できる。
【００４０】実施の形態６．図１０は、この発明の実施
の形態６によるオートフォーカス露光方法を説明するた
めの図である。この実施の形態では、図４で説明したよ
うに、ウェーハ表面にスキャン方向と垂直な方向に表面
段差があり、かつ図５で説明したような、スキャン方向
にも表面段差のある半導体チップを、この実施の形態の
露光方法により、フォーカシング及びレベリングする場
合を示している。
の形態６によるオートフォーカス露光方法を説明するた
めの図である。この実施の形態では、図４で説明したよ
うに、ウェーハ表面にスキャン方向と垂直な方向に表面
段差があり、かつ図５で説明したような、スキャン方向
にも表面段差のある半導体チップを、この実施の形態の
露光方法により、フォーカシング及びレベリングする場
合を示している。
【００４１】図１０は、半導体チップ表面に、スキャン
方向にも、また、スキャン方向と垂直の方向にも、段差
のある領域１と領域２とがあり、その上に照射されるフ
ォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの配列を示している。
この場合、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状
は、実施の形態２で説明したように、スキャン方向に
は、例えば１ｍｍ以下に縮小されている。また、実施の
形態１で説明したように、スキャン方向と垂直な方向
（Ｘ方向）の表面段差に対しては、フォーカスセンサＡ
Ｆ１〜ＡＦｎの信号取り込みを指定する。このように、
実施の形態１の特徴と実施の形態２の特徴を組み合わせ
る。これにより、半導体ウェーハ、あるいはチップの表
面に、スキャン方向及びスキャン方向と垂直の方向に段
差がある場合も、デフォーカスを解消することができ
る。
方向にも、また、スキャン方向と垂直の方向にも、段差
のある領域１と領域２とがあり、その上に照射されるフ
ォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの配列を示している。
この場合、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状
は、実施の形態２で説明したように、スキャン方向に
は、例えば１ｍｍ以下に縮小されている。また、実施の
形態１で説明したように、スキャン方向と垂直な方向
（Ｘ方向）の表面段差に対しては、フォーカスセンサＡ
Ｆ１〜ＡＦｎの信号取り込みを指定する。このように、
実施の形態１の特徴と実施の形態２の特徴を組み合わせ
る。これにより、半導体ウェーハ、あるいはチップの表
面に、スキャン方向及びスキャン方向と垂直の方向に段
差がある場合も、デフォーカスを解消することができ
る。
【００４２】以上、この発明の実施の形態によるスリッ
トスキャン式投影露光装置および投影露光方法について
述べた。以上述べたような投影露光装置を用い、あるい
は以上述べたような投影露光方法によって半導体ウェー
ハにパターンを形成し、ウェーハ処理を行い、半導体装
置を製造することができる。このようにして、半導体装
置を製造すると、半導体パターンの線幅のばらつきが抑
制され、品質向上を図ることができる。
トスキャン式投影露光装置および投影露光方法について
述べた。以上述べたような投影露光装置を用い、あるい
は以上述べたような投影露光方法によって半導体ウェー
ハにパターンを形成し、ウェーハ処理を行い、半導体装
置を製造することができる。このようにして、半導体装
置を製造すると、半導体パターンの線幅のばらつきが抑
制され、品質向上を図ることができる。
【００４３】
【発明の効果】この発明によれば、半導体ウェーハの表
面にスキャン方向と垂直な方向に段差があっても、フォ
ーカシングする指定領域に対応するフォーカスセンサを
選択して信号処理をし、半導体ウェーハに対するフォー
カシング及びレベリングを行なうようにしたので、半導
体チップの段差の影響を受けずに、指定された領域のみ
に精度よくＺ方向の位置合わせが可能となる。特に、半
導体チップ内の段差が大きく、焦点深度が小さい場合に
有効である。
面にスキャン方向と垂直な方向に段差があっても、フォ
ーカシングする指定領域に対応するフォーカスセンサを
選択して信号処理をし、半導体ウェーハに対するフォー
カシング及びレベリングを行なうようにしたので、半導
体チップの段差の影響を受けずに、指定された領域のみ
に精度よくＺ方向の位置合わせが可能となる。特に、半
導体チップ内の段差が大きく、焦点深度が小さい場合に
有効である。
【００４４】また、この発明によれば、半導体ウェーハ
の表面にスキャン方向と同じ方向に段差があっても、半
導体ウェーハ上に照射するフォーカスセンスエリアのス
キャン方向での長さを縮小して、半導体ウェーハに対す
るフォーカシング及びレベリングを行なうようにしたの
で、半導体チップの段差の影響を減らし、指定された領
域に精度よくＺ方向の位置合わせが可能となる。特に、
半導体チップ内の段差が大きく、焦点深度が小さい場合
に有効である。
の表面にスキャン方向と同じ方向に段差があっても、半
導体ウェーハ上に照射するフォーカスセンスエリアのス
キャン方向での長さを縮小して、半導体ウェーハに対す
るフォーカシング及びレベリングを行なうようにしたの
で、半導体チップの段差の影響を減らし、指定された領
域に精度よくＺ方向の位置合わせが可能となる。特に、
半導体チップ内の段差が大きく、焦点深度が小さい場合
に有効である。
【図１】 この発明で用いるスキャン式ステッパ装置の
構成と動作原理を示す図である。
構成と動作原理を示す図である。
【図２】 この発明で用いるスキャン式ステッパ装置に
おけるウェーハ上に投影されたスリット状露光エリア及
びフォーカスセンスエリアの平面図、ならびにオートフ
ォーカス機能の照射側パターン形成板及び受光側パター
ン板を示す図である。
おけるウェーハ上に投影されたスリット状露光エリア及
びフォーカスセンスエリアの平面図、ならびにオートフ
ォーカス機能の照射側パターン形成板及び受光側パター
ン板を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるスキャン式ス
テッパ装置における、フォーカシング及びレベリングの
動作を説明するフローチャートである。
テッパ装置における、フォーカシング及びレベリングの
動作を説明するフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１によるスキャン式ス
テッパ装置における、半導体チップ上でのフォーカシン
グ及びレベリング状態を示す図である。
テッパ装置における、半導体チップ上でのフォーカシン
グ及びレベリング状態を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態２によるスキャン式ス
テッパ装置における、半導体チップ上でのフォーカシン
グ及びレベリング状態を示す図である。
テッパ装置における、半導体チップ上でのフォーカシン
グ及びレベリング状態を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２によるスキャン式ス
テッパ装置における、フォーカシング状態の変化を示す
図である。
テッパ装置における、フォーカシング状態の変化を示す
図である。
【図７】 この発明の実施の形態３によるスキャン式ス
テッパ装置における、フォーカスセンスエリアの形状を
示す図である。
テッパ装置における、フォーカスセンスエリアの形状を
示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態４によるスキャン式ス
テッパ装置における、フォーカスセンスエリアの形状を
示す図である。
テッパ装置における、フォーカスセンスエリアの形状を
示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態５によるスキャン式ス
テッパ装置におけるフォーカスセンスエリアの形状を示
す図である。
テッパ装置におけるフォーカスセンスエリアの形状を示
す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６によるスキャン式
ステッパ装置における、半導体チップ上でのフォーカシ
ング及びレベリング状態を示す図である。
ステッパ装置における、半導体チップ上でのフォーカシ
ング及びレベリング状態を示す図である。
【図１１】 従来のスキャン式ステッパにおける、半導
体チップ上でのフォーカシング及びレベリング状態を示
す図である。
体チップ上でのフォーカシング及びレベリング状態を示
す図である。
【図１２】 従来のスキャン式ステッパにおける、他の
半導体チップ上でのフォーカシング及びレベリング状態
を示す図である。
半導体チップ上でのフォーカシング及びレベリング状態
を示す図である。
１ 照明系、 ２ レティクル、 ３ レティクルステ
ージ、 ６ 投影光学系、 ７ スリット状露光エリ
ア、 ８ 半導ウェーハ、 １１ ウェーハ側ＸＹステ
ージ、 １２ ウェーハ側Ｚステージ、 １３ レティ
クル用ステージ制御装置、 １４ ウェーハ側Ｚステー
ジ用位置検出装置、 １５ ウェーハ側ＸＹＺステージ
制御装置、 １６ 主制御装置、 １７ 光ファイバ光
束、 １９ 照射側パターン形成板、 ２６ 受光側パ
ターン板、 ２７ 受光器、 フォーカスセンスエリア
Ｆ１〜Ｆｎ。
ージ、 ６ 投影光学系、 ７ スリット状露光エリ
ア、 ８ 半導ウェーハ、 １１ ウェーハ側ＸＹステ
ージ、 １２ ウェーハ側Ｚステージ、 １３ レティ
クル用ステージ制御装置、 １４ ウェーハ側Ｚステー
ジ用位置検出装置、 １５ ウェーハ側ＸＹＺステージ
制御装置、 １６ 主制御装置、 １７ 光ファイバ光
束、 １９ 照射側パターン形成板、 ２６ 受光側パ
ターン板、 ２７ 受光器、 フォーカスセンスエリア
Ｆ１〜Ｆｎ。
Claims (11)
- 【請求項１】 投影光学系によりレティクル像をウェー
ハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャ
ン式で投影するとともに、フォーカス用照明光により前
記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に
複数のフォーカスセンスエリアを配列して形成するよう
に照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光
して前記ウェーハステージを制御するスリットスキャン
式投影露光装置において、前記複数の受光器からのフォ
ーカス信号を、前記スキャン方向と垂直な方向の前記ウ
ェーハ上の指定領域に対応して選択して用いるようにし
たことを特徴とするスリットスキャン式投影露光装置。 - 【請求項２】 前記半導体ウェーハ表面の同一段差の領
域を前記指定領域としたことを特徴とする請求項１に記
載のスリットスキャン式投影露光装置。 - 【請求項３】 投影光学系によりレティクル像をウェー
ハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャ
ン式で投影するとともに、フォーカス用照明光により前
記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に
複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成されるよ
うに照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受
光して前記ウェーハステージを制御するスリットスキャ
ン式投影露光装置において、前記フォーカスセンスエリ
アの形状を前記スキャン方向において１ｍｍ以下とした
ことを特徴とするスリットスキャン式投影露光装置。 - 【請求項４】 前記フォーカスセンスエリアを長方形と
し前記ウェーハ上で前記スキャン方向と垂直になるよう
に形成したことを特徴とする請求項３に記載のスリット
スキャン式投影露光装置。 - 【請求項５】 前記フォーカスセンスエリアを点状に形
成したことを特徴とする請求項３に記載のスリットスキ
ャン式投影露光装置。 - 【請求項６】 前記フォーカスセンスエリアを前記ウェ
ーハ上のスキャン方向と垂直な方向で前記指定領域の長
さに延びた長方形としたことを特徴とする請求項３記載
のスリットスキャン式投影露光装置。 - 【請求項７】 前記複数の受光器からのフォーカス信号
を、前記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の
指定領域に対応して選択して用いるようにしたことを特
徴とする請求項３に記載のスリットスキャン式投影露光
装置。 - 【請求項８】 前記半導体ウェーハ表面の同一段差の領
域を前記指定領域としたことを特徴とする請求項７に記
載のスリットスキャン式投影露光装置。 - 【請求項９】 投影光学系によりレティクル像をウェー
ハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャ
ン式で投影するステップと、フォーカス用照明光により
前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向
に複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成される
ように照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で
受光して、前記複数の受光器からのフォーカス信号を、
前記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の指定
領域に対応して選択して用いることにより、前記ウェー
ハステージを制御するステップとを含むことを特徴とす
るスリットスキャン式投影露光方法。 - 【請求項１０】 投影光学系によりレティクル像をウェ
ーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキ
ャン式で投影するステップと、フォーカス用照明光によ
り前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方
向に複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成さ
れ、かつ前記フォーカスセンスエリアの前記スキャン方
向の長さが１ｍｍ以下の形状となるように照射し、反射
された前記照明光を複数の受光器で受光して前記ウェー
ハステージを制御するようにしたステップとを含むこと
を特徴とするスリットスキャン式投影露光方法。 - 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載のスリットス
キャン式投影露光方法により前記レティクル像が露光さ
れた前記半導体ウェーハを、現像処理することによりパ
ターンを形成するステップを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9133946A JPH10326733A (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | スリットスキャン式投影露光装置及び投影露光方法並びにこれを用いた半導体装置の製造方法 |
| US08/965,039 US5991007A (en) | 1997-05-23 | 1997-11-05 | Step and scan exposure system and semiconductor device manufactured using said system |
| TW088115360A TW526549B (en) | 1997-05-23 | 1997-12-08 | Slit scan-type projection exposure apparatus and method, semiconductor device manufactured by using the slit scan projection exposure method, and method for manufacturing the semiconductor device |
| TW086118438A TW469522B (en) | 1997-05-23 | 1997-12-08 | Slit scan-type projection exposure apparatus and method, semiconductor device manufactured by using the slit scan projection exposure method, and method for manufacturing the semiconductor device |
| DE19754867A DE19754867B4 (de) | 1997-05-23 | 1997-12-10 | Spaltabtast-Projektionsbelichtungsgerät und Halbleitereinrichtung |
| KR1019970068695A KR100257132B1 (ko) | 1997-05-23 | 1997-12-15 | 슬릿 스캔식 투영 노광 장치와 투영 노광 방법 및 이것을 이용한 반도체 장치의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9133946A JPH10326733A (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | スリットスキャン式投影露光装置及び投影露光方法並びにこれを用いた半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10326733A true JPH10326733A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15116772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9133946A Pending JPH10326733A (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | スリットスキャン式投影露光装置及び投影露光方法並びにこれを用いた半導体装置の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5991007A (ja) |
| JP (1) | JPH10326733A (ja) |
| KR (1) | KR100257132B1 (ja) |
| DE (1) | DE19754867B4 (ja) |
| TW (2) | TW469522B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017215484A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | キヤノン株式会社 | 露光装置、露光方法、及び物品製造方法 |
| CN113138546A (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种调焦调平系统、方法及光刻机 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11307445A (ja) * | 1998-04-23 | 1999-11-05 | Nikon Corp | 荷電粒子線露光装置及びその投影マスク |
| US6381004B1 (en) * | 1999-09-29 | 2002-04-30 | Nikon Corporation | Exposure apparatus and device manufacturing method |
| WO2013182236A1 (de) * | 2012-06-06 | 2013-12-12 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur ermittlung von ausrichtungsfehlern |
| CN112817121B (zh) * | 2019-11-18 | 2022-02-01 | 成都理想境界科技有限公司 | 一种投影物镜及扫描显示装置 |
| CN111694226B (zh) * | 2020-05-25 | 2022-05-17 | 合肥芯碁微电子装备股份有限公司 | 水平度测量方法和直接式成像设备 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2679186B2 (ja) * | 1988-12-05 | 1997-11-19 | 株式会社ニコン | 露光装置 |
| KR100300618B1 (ko) * | 1992-12-25 | 2001-11-22 | 오노 시게오 | 노광방법,노광장치,및그장치를사용하는디바이스제조방법 |
| JP3316833B2 (ja) * | 1993-03-26 | 2002-08-19 | 株式会社ニコン | 走査露光方法、面位置設定装置、走査型露光装置、及び前記方法を使用するデバイス製造方法 |
| JP3309927B2 (ja) * | 1993-03-03 | 2002-07-29 | 株式会社ニコン | 露光方法、走査型露光装置、及びデバイス製造方法 |
| US5602399A (en) * | 1993-06-23 | 1997-02-11 | Nikon Corporation | Surface position detecting apparatus and method |
| US5635722A (en) * | 1993-07-01 | 1997-06-03 | Nikon Corporation | Projection exposure method and apparatus capable of performing focus detection with high accuracy |
| JP3453818B2 (ja) * | 1993-11-08 | 2003-10-06 | 株式会社ニコン | 基板の高さ位置検出装置及び方法 |
| JP3387074B2 (ja) * | 1993-12-08 | 2003-03-17 | 株式会社ニコン | 走査露光方法、及び走査型露光装置 |
| JP3371406B2 (ja) * | 1994-08-26 | 2003-01-27 | 株式会社ニコン | 走査露光方法 |
| JP3572430B2 (ja) * | 1994-11-29 | 2004-10-06 | 株式会社ニコン | 露光方法及びその装置 |
| JPH08236427A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Sony Corp | 露光方法及び走査型露光装置 |
| JP3376179B2 (ja) * | 1995-08-03 | 2003-02-10 | キヤノン株式会社 | 面位置検出方法 |
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-
1997
- 1997-05-23 JP JP9133946A patent/JPH10326733A/ja active Pending
- 1997-11-05 US US08/965,039 patent/US5991007A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-08 TW TW086118438A patent/TW469522B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-12-08 TW TW088115360A patent/TW526549B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-12-10 DE DE19754867A patent/DE19754867B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-15 KR KR1019970068695A patent/KR100257132B1/ko not_active IP Right Cessation
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| JP2017215484A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | キヤノン株式会社 | 露光装置、露光方法、及び物品製造方法 |
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| CN113138546A (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种调焦调平系统、方法及光刻机 |
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|---|---|
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| TW526549B (en) | 2003-04-01 |
| DE19754867A1 (de) | 1998-12-03 |
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