JPH11145040A - 走査型露光装置及びアライメント方法 - Google Patents

走査型露光装置及びアライメント方法

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JPH11145040A
JPH11145040A JP9307698A JP30769897A JPH11145040A JP H11145040 A JPH11145040 A JP H11145040A JP 9307698 A JP9307698 A JP 9307698A JP 30769897 A JP30769897 A JP 30769897A JP H11145040 A JPH11145040 A JP H11145040A
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JP
Japan
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scanning
exposure
chip
alignment
scanning direction
Prior art date
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Pending
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JP9307698A
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English (en)
Inventor
Seiji Matsuura
誠司 松浦
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、走査型露光装置におけるア
ライメント精度を向上させ、デバイス特性の向上及び歩
留まりの向上を図ることである。 【課題手段】 露光時において、走査方向毎にそれぞれ
チップ倍率、チップ回転、及びショット配列補正後の残
留シフト量を求め、これを装置定数又は/及び露光時の
アライメント補正量として用いる。この方法により、チ
ップ内アライメント精度の更なる向上が可能となる。ま
た、スループットが増大し、生産性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置製造用の
走査型投影露光装置で適用するアライメント方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路では、半導体基板(以下
ウェハとする)上のパターン形成において露光装置が使
用される。近年、大面積を有する半導体集積回路では、
ウェハ上のパターン形成において樹来の一括型露光装置
に代わり走査型露光装置が使用されつつある。走査型露
光装置は投影光学系を介しレチクルとウェハを互いに逆
方向に同期走査させ、スリット上の証明領域の下を通過
するレチクル上の回路パターンを順次ウェハに転写する
ものである。図2は走査型露光装置の一例の概略を示し
たものである。露光光202は光源201からレチクル
206、投影レンズ203を通ってウェハステージ21
1上のウェハ101に照射される。レチクルステージ2
08、ウェハステージ211の同期制御は、両ステージ
にそれぞれ設けられているレーザー干渉計305により
両ステージの位置を検出し、制御部213によりレチク
ルステージ移動機構209及びウェハステージ移動機構
212を制御することにより行っている。
【0003】ところで、マスク層間のアライメント精度
に対する要求は、半導体集積回路のパターン寸法の微細
化に伴って厳しくなってきている。一般にアライメント
精度は最小設計寸法の1/4ないし1/3程度必要であ
るといわれている。これを代表的な半導体集積回路であ
るダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)に
あてはめると、64MDRAM(最小寸法0.35μ
m)では0.10μm,256MDRAM(0.25μ
m)では0.07μm、1GDRAM(0.18μm)
では0.05μmとなり極めて厳しい。
【0004】また、256MDRAMクラス以上の高集
積度メモリーを製造するにあたっては、特にチップ内ア
ライメント精度の向上が極めて重要な問題として注目さ
れつつある。チップ内アライメント誤差の線形成分とし
てはチップスケーリング(倍率)およびチップローテー
ション(回転)が挙げられるが、チップ内単位長当たり
にこのような誤差成分が存在する場合、チップサイズが
大型化するほどチップ内アライメントずれ量も増加する
ことがその理由である。
【0005】ところが、走査型露光装置においては、チ
ップ毎のチップ内誤差成分のばらつきが増大する点に問
題があった。この理由を以下に詳しく説明する。図3に
示すように、走査型露光装置において、チップ102は
レチクルステージ(ウェハステージ)の走査方向によっ
て2つのグループに分けられる。ここでは反OF方向か
らOF方向へ露光されるチップを(+)、逆方向に露光
されるチップを(−)と表示した。(+)グループのチ
ップと(−)グループのチップでは、チップ倍率、チッ
プ回転といったチップ内線形誤差成分、また個々のチッ
プのショット配列補正後の残留シフト量(ステッピング
精度を含む)が異なっている。この理由は、同期制御さ
れているべきレチクル・ウェハステージ双方とも、走査
開始、終了位置、走査速度、走査方向平行度などについ
て、実際には走査方向による差(くせ)があるからであ
る。この傾向は、レチクルステージ・ウェハステージの
走査に伴う装置本体の振動や、干渉計による位置計測の
応答ずれなどの要因によって生ずる。両ステージ間での
走査開始・終了位置のずれはショット配列補正後の残留
シフト量として、走査速度比のずれはチップ倍率、走査
方向平行度のずれはチップ直交度のずれとしてそれぞれ
現れる。
【0006】両ステージの走査速度比が設定値からずれ
ている場合を例にとり、図4に示すとともに以下に説明
する。走査速度と露光時間の積はウェハ上の露光フィー
ルドの走査方向長さaに等しい。走査速度比の設定値と
は投影倍率のことあり、4倍の縮小投影露光装置を考え
た場合、露光フィールドの走査方向長さはレチクル20
6上では本来4×aであるべきである。しかしながら、
(+)方向走査時と(−)方向走査時でレチクルステー
ジ208の走査速度が異なる場合には、露光フィールド
の走査方向長さも異なる値をとる。この状態で露光を行
うと、図4(a)に示されるように、(+)方向におい
てチップ倍率誤差が生じてしまう。
【0007】以上述べたような場合に、従来行っている
ようなロット単位あるいはウェハ毎のチップ内アライメ
ント補正について以下に説明する。図5(a)に示すよ
うに、下地・上地形成とも一括型露光装置を用いた場合
には、各チップ102の補正に問題は生じない。これに
対して図5(b)に示すように、下地形成を一括型露光
装置、上地形成を走査型露光装置で行った場合には、チ
ップ102の(+)グループと(−)グループでチップ
内アライメントを両立させることが難しかった。この事
情は下地形成を走査型露光装置、上地形成を一括型露光
装置で行った場合も同様である。また、図5(c)に示
すように、下地・上地形成とも走査型露光装置で行った
場合には、高精度のチップ内アライメントは一層難しか
った。これらを解決すべく、特開平8−306610号
において、上地形成時の走査方向と下地形成時の走査方
向を揃えることにより、チップ内アライメント精度を向
上する方法が開示されている。この方法は、走査型露光
装置本体の剛性が十分であり、ステージの位置計測も理
想的になされていると考えてよい場合、同期制御精度の
測定結果より両ステージの走査移動速度比、走査方向の
平行度、及び走査の始点・終点を走査方向毎に求め、装
置定数として利用するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら実際に
は、装置本体の振動、干渉計を用いた位置計測の応答ず
れ、及び干渉計光路部の空気揺らぎなどの影響により、
同期制御測定で示された結果と実際の露光・レジストパ
ターン形成による重ね合わせ測定の結果が一致しないと
いう問題があった。また、装置本体の設置された環境の
変動等により、レチクルステージ・ウェハステージの走
査移動速度比、走査方向の平行度、及び走査の始点・終
点に経時変化が生じていた。図7(a)、(b)、
(c)はそれぞれチップ倍率、チップ回転、ショット配
列補正後残留シフト量が走査方向毎に異なる場合を示し
ており、いずれの場合もアライメントの誤差が生じてい
た。また下地形成時と上地形成時で露光時間が異なる結
果、走査速度が異なる場合も同様に、アライメントの誤
差が生じていた。
【0009】そこで、本発明の課題は、上記のような誤
差を解消して走査型露光装置におけるアライメント精度
を向上させ、デバイス特性の向上及び歩留まりの向上を
図ることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の走査型露光装置は、露光時において、走査
方向毎にそれぞれアライメントを行うことを特徴とす
る。
【0011】また、本発明の走査型露光装置は、露光時
において、走査方向毎にそれぞれ補正量を求め、これを
用いてアライメントを行うことを特徴とする。
【0012】また、本発明の走査型露光装置は、露光時
において、走査方向毎にそれぞれチップ倍率、チップ回
転、及びショット配列補正後の残留シフト量を求めるこ
とを特徴とする。
【0013】また、本発明のアライメント方法は、走査
型露光装置を用いた露光時において、走査方向毎にそれ
ぞれ補正を行うことを特徴とする。
【0014】また、本発明のアライメント方法は、走査
型露光装置を用いた露光時において、走査方向毎にそれ
ぞれ補正量を求め、これをアライメントに関する装置定
数又は/及び露光時のアライメント補正量として用いる
ことを特徴とする。
【0015】また、本発明のアライメント方法は、走査
型露光装置を用いた露光時において、走査方向毎にそれ
ぞれチップ倍率、チップ回転、及びショット配列補正後
の残留シフト量を求めることを特徴とする請求項1又は
請求項2に記載のアライメント方法。
【0016】本発明では、実際の露光・レジストパター
ン形成による重ね合わせ測定の結果よりチップ倍率、チ
ップ回転、ショット配列後の残留シフト量を走査方向毎
に求め、装置定数ないし露光時の補正量として利用す
る。これらの値よりレチクル・ウェハ両ステージの走査
速度比、走査方向の平行度、及び走査の始点・終点の走
査方向毎の適切な値が決定され、それぞれチップ倍率、
チップ回転、ショット配列後の残留シフト量としてフィ
ードバックされる。その結果、チップ内アライメント精
度は著しく向上される
【0017】さらに、本発明によれば、走査型露光装置
のスループットを実質的に大きくすることが可能であ
る。スループットを決める要因の一つである露光時間
は、露光中の走査速度と反比例の関係がある。走査速度
は、レチクルステージ・ウェハステージ同期精度誤差に
よる結像性能やアライメント精度への影響が小さいと考
えられる範囲で決定される。この範囲を満たす上限の走
査速度で露光を行えば露光時間を最も短くでき、スルー
プットも向上する。本発明によれば、走査速度のとり得
る上限値を拡大できるので、露光時間を従来より短くす
ることができ、結果としてスループットが向上する効果
をも得られる。
【0018】
【実施例】チップ倍率、チップ回転、ショット配列補正
後残留シフト量が走査方向毎に異なる場合の、本発明に
よる補正例をそれぞれ図1(a)、(b)、(c)に示
す。図1に示されるように、走査方向毎のチップ内アラ
イメントずれ、すなわちチップ倍率、チップ回転および
ショット配列補正後残留シフト量を補正することが可能
であった。
【0019】
【発明の効果】本発明により走査型露光装置においてチ
ップ内アライメント精度の更なる向上が可能となる。さ
らに、スループットを向上することができるので、生産
性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す図である。
【図2】 走査型露光装置の構成を示す概略図である。
【図3】 従来技術おける露光結果を示す図である。
【図4】 従来技術におけるステージ系断面図である。
【図5】 従来技術における露光結果を示す図である。
【図6】 従来技術における露光結果を示す図である。
【符号の説明】
101 ウェハ 102 チップ 201 光源 202 照射光 203 投影レンズ 204 ミラー 205 レーザ干渉計 206 レチクル 207 レチクルホルダー 208 レチクルステージ 209 レチクルステージ移動機構 210 ウェハホルダー 211 ウェハステージ 212 ウェハステージ移動機構 213 制御部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 露光時において、走査方向毎にそれぞれ
    アライメントを行うことを特徴とする走査型露光装置。
  2. 【請求項2】 露光時において、走査方向毎にそれぞれ
    補正量を求め、これを用いてアライメントを行うことを
    特徴とする請求項1に記載の走査型露光装置。
  3. 【請求項3】 露光時において、走査方向毎にそれぞれ
    チップ倍率、チップ回転、及びショット配列補正後の残
    留シフト量を求めることを特徴とする請求項1又は請求
    項2に記載の走査型露光装置。
  4. 【請求項4】 走査型露光装置を用いた露光時におい
    て、走査方向毎にそれぞれ補正を行うことを特徴とする
    アライメント方法。
  5. 【請求項5】 走査型露光装置を用いた露光時におい
    て、走査方向毎にそれぞれ補正量を求め、これをアライ
    メントに関する装置定数又は/及び露光時のアライメン
    ト補正量として用いることを特徴とする請求項4に記載
    のアライメント方法。
  6. 【請求項6】 走査型露光装置を用いた露光時におい
    て、走査方向毎にそれぞれチップ倍率、チップ回転、及
    びショット配列補正後の残留シフト量を求めることを特
    徴とする請求項4又は請求項5に記載のアライメント方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002250699A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Nec Corp ウエハ欠陥検査装置およびそのウエハ欠陥検査方法
JP2008526521A (ja) * 2005-01-13 2008-07-24 プリマ インドゥストリー ソシエタ ペル アチオニ レーザ加工機
JP2019179926A (ja) * 2013-07-02 2019-10-17 キヤノン株式会社 パターン形成方法、リソグラフィ装置、リソグラフィシステムおよび物品製造方法
US11460768B2 (en) 2013-07-02 2022-10-04 Canon Kabushiki Kaisha Pattern formation method, lithography apparatus, lithography system, and article manufacturing method

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