JPS60160613A - 投影露光方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、複数枚の原画を順次被露光物上に転写する投
影露光方法に係り、特に半導体ウニ／・上に回路パター
ンを転写するのに好適な投影露光方法に関する。

〔発明の背景〕

高集積半導体は、被露光物である半導体ウエノ・（以下
ウェハと称する）上に複数枚の原画の模様を順次重ねて
転写することによシ得られる。第１図は、高集積半導体
を製造するために使用される投影露光装置の概要を示し
たものである。

第１図においてＸＹステージ１０には、駆動モータ１２
，１４が取シ付けてあシ、上面にウエノ・１６が固定で
きるようになっている。駆動モータ１２．１４は、定め
られたピッチを持ってＸＹステージを図に示したＸ方向
とＹ方向にいわゆるステップアンドリピートして移動さ
せる。そして、ＸＹステージ１０の位置は、複数のプリ
ズム１８を介してレーザ測長器２０によυ検出され、０
．０５μｍ程度の精度をもって位置決め制御される。

ウェハ１６の上方には、縮小レンズ２２が配置してあ勺
、さらにその上方にパターン原版（レチクル）２４を固
定する原版載置台２６が設けである。パターン原版２４
には、詳細を穣述する照射孔２８．３０が所定の位置に
形成されている。また、パター７原版２４には、露光照
明装置３２からの光がコンデンサレンズ３４を介して投
射される。

前記したウェハ１６上には、検出パターン３６が転写さ
れておシ、この転写パターン３６を一対のパターン検出
装置４０．５０により検出できるようになっている。各
パターン検出装置４０゜５０は、それぞれパターン検出
器４１，５１、コリメータ４２，５２、ハーフミラ−４
３，５３、ミ７−４４．５４及び照明装置４５．５５を
有している。

ウェハ１６は、第２図に示すように複数のチップ６０か
らなっており、各チップ６０には検出パターン３６が転
写されている。

上記のごとく構成した投影露光装置によるパターンの転
写は、従来次のごとくして行なわれていた。まず、ウェ
ハ１６上を配置したＸＹステージ１０を所定の位置に停
止させ、原版載置台２６上に最初のパターン原版２４を
固定する。そして、露光照明装置３２からコンデンサレ
ンズ３４を介してパターン原版２４に光を集束して投射
する。

パターン原版２４を透過した光は、縮小レンズ２２内に
入シ、ウェハ１６上にパターン原版２４に描かれている
模様を結像する。そして、ひとつのチップ６０に模様が
転写されると、次のチップに模様を転写するため、図示
しない制御装置によシ駆動モータ１２，１４が駆動され
、ＸＹステージを１ステツプだけ移動させる。このＸＹ
ステージの移動量は、レーザ測長器２０より検出され、
０．０５μｍ程度の位置決め制度を持って制御される。

このようにしてウェハ１６に形成したすべてのチップ６
０に模様が転写されると、原版載置台２６上に次のパタ
ーン原版２４が固定され、同様にしてウェハ１６上に模
様を重ねて転写していく。

この時、すでに転写しであるウェハ１６上の模様と、次
のパターン原版２４に描かれた模様とを、制度良く整合
して重ね合せる必要がある。この模様の重ね合せは、従
来次のごとくして行なっていた。

まず、パターン検出装置４０．５０の照明装置４５．５
５からりミーフミラ−４３，５３に光を投射する。光は
、ハーフミラ−４３，５３及びミラー４４．５４により
反射された後、パターン原版２４に形成した照射孔２８
．３０を通って縮小レンズ２２に導かれ、ウェハ１６上
に照射される。

この光は、さらにウェハ１６により反射され、ウェハ１
６上の検出パターン３６の像をパターン原版２４上に拡
大して結像させる。この拡大した検出パターン３６の像
は、ミラー４４．５４において反射され、ハーフミラ−
４３，５３とコリメータ４２，５２を通ってパターン検
出器４１．５１に導かれる。そこで、ウェハ１６上の測
定点として、予め定めである一対のチップ６０ａ、６０
ｂ内の検出パターン３６ａ、３６ｂを同時にまたは順次
検出し、ウェハ１６に転写しである前段の模様の配列状
態をめていた。そして、これら検出パターン３６ａ、３
６ｂのパターン原版２４上に結像された位置と、パター
ン原版２４に描かれている検出マークの位置との相対誤
差を検知し、この相対誤差を制御装置にフィードバック
させてＸＹステージ１０を相対誤差が無くなるように移
動させ、次の模様を転写していた。しかし、従来のこの
方法による時は、検出した検出パターン３６ａ。

３６ｂの内のひとつまたは両者が共に誤検出であった場
合、この誤検出を検知する方法がなく、ウェハ１６上の
模様とパターン原版２４に描かれた模様との整合が充分
図かれないままノくターン原版２４の模様が転写され、
高集積半導体製造工程における不良発生の大きな原因と
なっていた。

〔発明の目的〕

本発明は、すでに転写しである被露光物上の模様と、次
に転写する原画との整合を図ることができる投影露光方
法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は複数枚の原画の模様が順次重ねられて転写され
る被露光物上の３点の検出マークを検出し、これら各検
出マーク間の相対位置をめて設計値と比較し、相対位置
の中に設計値と一致しないものがあるときは順次検出マ
ークの検出数を増加させ、少なくとも２以上の検出マー
クが正しく検出されていることを確認し、これら２以上
の正しく検知されている検出マークに基づいて被露光物
上にすでに転写しである前段の模様と、次に転写すべき
後段の原画の模様との整合を図ることによシ、前記目的
を達成できるように構成したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る投影露光方法の好ましい実施例を、添付図
面に従って詳説する。

第３図は、本発明に係る投影露光方法における実施例の
検出すべき検出マークの位置を示したもので、第４図に
その位置関係の詳細を示した。第３図及び第４図におい
て、ウェハ１６に形成された多数のチップ６０の各々に
は、同一の模様が転写されておシ、同一位置に検出マー
クが形成されている。検出される検出マークはチップ６
０ａ。

６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ内の検出マークＴＩ＋Ｔ２　、
Ｔｓ　、Ｔ４である。これら各検出マークの座標は、Ｔ
Ｉ　（ｘｌ　＊　ｙｔ　）＋　Ｔ２　（Ｘ２　＋　ｙｚ
ＬＴｓ　（Ｘ３＋　）’ａ　）ｌ　Ｔ４　（Ｘ４１３’
４　）とする。

そして、チップ６０ａ、６０ｂは、それぞれｎ個のチッ
プが１列に並んだ両端に位置し、チップ６０Ｃはチップ
６０ａ、６０ｂ間の中央に、チップ６０ｄはチップ６０
ａ、６０Ｃ間の中央にそれぞれ位置している。そして、
各チップの大きさは、ｘｘｙとする。

このような条件においてチップ６０ａ、６０ｂ間の中心
間距離は、検出パターンＴＩ、Ｔ２間の距離に相当し、
ＸＹステージによる露光点の位置決め、誤差が０であれ
ば、 ＴＩ〒２　＝　Ｉｙｘ−ｙｚｌ　＝Ｌ＝（ｎ−１）　Ｙ
が成立する。そして、検出パターンＴｌ＝Ｔｓにおいて
、もしＸＹステージの位置決め誤差が０でアシ、正しい
検出パターンを検出しているのであればＸ方向、ｙ方向
座標について各々次式が成シ立つ。

しかし実際にはステージ位置決め誤差が約０．０５μｍ
程度はあるため、３つの検出マークＴｌ〜Ｔ３が共に正
検出である条件は下記の通シになる。

ここに、Ｃは、上記の検出誤差とウニ／・１６の伸縮を
考慮した０、１μｍ程度の値となる。

次に、正しい検出マークを検出しているか否かの判断方
法を、第５図に従って詳説する。

図示しない露光機の制御装置は、ステップ１０１におい
て３つのチップ６０ａ、６０ｂ、６０Ｃの各検出マーク
Ｔ１＋Ｔ２ｅＴ３を検出する。そして、ステップ１０２
において（３）式の計算を行ない、（３）式が満たされ
ている時はステップ１０３に進む。

そして、検出マークＴｒ　、Ｔｚのデータを基に各チッ
プの重ね合せのだめの露光点のＸ座標を算出し、ステッ
プ１０４に進み（４）式が成立するか否かを判断する。

（４）式が満足されている時は、ステップ１０５に進み
Ｘ座標と同様にＸ座標を算出しく露光機は重ね合せのた
めの露光動作に移行する。

制御装置は、ステップ１０２において（３）式が成立し
ないことを発見した時は、ステップ１０６に進み、４チ
ツプ目の６０ｄ中の検出ノくターンＴ４を検出し、ステ
ップ１０７に進み、次の（５）〜ａ〔式の計算を行なう
。

そして、４つの検出パターンＴ１〜Ｔ４の内、３つが正
しいものである時の条件は、上記（５）〜αＱ式を満足
するものが２以上存在する必要がある。

そこで、制御装置は、ステップ１０７の計算結果によシ
ステップ１０８において（５）〜ａ１式を満足するもの
が２以上あるか否かを判断し、満足するものが２以上あ
る時には、ステップ１０９において正しい３つの検出マ
ークのＸ座標に基づき自動的に各露光点の座標を算出し
、露光機が重ね合せのための露光動作に移項する。もし
ステツ°プ１０８において（５）〜ａ〔式を満足するも
のが２以上無いことが判明したときＫは、ステップ１１
０に進み、露光機は自動検出動作を停止し、オペレータ
の目視検出に移項する。

ステップ１０９においてＸ座標の算出をした自動制御装
置は、前記したステップ１０４に進み（４）式の計算を
行ない、（４）式が満足されない時はステップ１１１に
進み、４チツプ目を検出した後、ステップ１１２に進み
、ステップ１１２においては次のα０〜１０式の計算を
行なう。

その後、自動制御装置は、ステップ１１３においてαυ
〜（ｌ［９式の内の２以上が満足されているか否かを判
断する。制御装置は、ステップ１１３においてα０〜１
０式の内の２以上が満足されていると判断した時には、
ステップ１１４に進み、Ｘ座標と同様に自動的にＸ座標
の算出を行ない、露光機が重ね合せのための露光動作に
移項する。反対に、ステップ１１３においてαυ〜αψ
式を満足するものが２以上無い時は、ステップ１１５に
進み、露光機は自動検出動作を停止し、オペレータの目
視検出に移項する。

なお、前記したごとく検出される各チップ６０ａ。

６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、−直線上に配置されている
。従って、Ｘ座標に関する条件式は、Ｘ座標における条
件式と同様に表現したが、実際には各検出パターン間を
結ぶ直線の基準線に対する傾きをめている。

以上のようにウェハ１６上の３個以上の検出マ一りを検
出し、各検出マーク間の相互位置を算出して設計値と比
較することにより、正しい位置の検出マークに基づいて
模様の重ね合せを行なうため、模様の整合がとれ、不良
品の発生を防止することができる。

前記実施例においては検出すべき各チップが直線上に配
置されている場合について説明したが、検出すべき各チ
ップは、直線上に配置されている必要はない。また、前
記実施例においては高集積半導体のパターン転写につい
て説明したが、高集積半導体に限定されないことはもち
ろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、すでに転写しであ
る被露光物上の模様と、その模様の上に転写する原画の
模様との整合を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は投影露光装置の概略説明図、第２図は従来のウ
ェハ上に形成された模様め重ね合せのために検出される
検出パターンの位置を示す図、第３図は本発明に係る投
影露光方法における検出すべき検出パターンの位置を示
す図、第４図は第３図の検出すべき検出パターンの位置
関係を示す詳細図、第５図は検出した検出パターンが正
しいものであるか否かを判断する流れ図である。 １０・・・ＸＹステージ、１２．１４・・・駆動モータ
、１６・・・ウェハ、２０・・・レーザ測長器、２２・
・・縮小ンンズ、２４・・・パターン原版、３２・・・
露光照明装［，３４・・・コンデンサレンズ、３６，３
６ａ。 ３６ｂ、Ｔ１〜Ｔ４・・・検出パターン、４０．５０・
・・パターン検出装置、４１．５１・・・パターン検出
器、６０．６０ａ　〜６０ｄ−ｆツブ。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 垢？凹 第３０ ６０し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面上に複数枚の原画の模様が順次重ねられて転写
   される被露光物を、２次元的に移動可能なステージ上に
   配置し、前記被露光物上に転写した前段の模様中の検出
   マークを検出し、前記ステージを介して前記検出マーク
   を基準位置に移動させて前記被露光物上の前段の模様と
   後段の前記原画の模様とを重ね、投影装置によシ前記原
   画の模様を前記被露光物に転写する投影露光方法におい
   て、前記被露光物上に転写した前段の模様中の少なくと
   も３点以上の検出マークを検出し、これら検出した各検
   出マーク間の相対位置をめて設計値と比較し、両者の差
   が予め定めた誤差範囲内にあるか否かを判定して前記検
   出した各検出マークの検出が誤検出か否かをチェックし
   た後、前記被露光物上の前段の模様上に前記後段の原画
   の模様を重ねて転写することを特徴とする投影露光方法
   。 ２、前記束なくとも３点以上の検出マークの検出は、最
   初に検出した３点の検出マークのうちに誤検出が含まれ
   ていると判断したときに新たな検出マークを検出し、こ
   れら４点間の相対位置をめて前記設計値と比較すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投影露光方法
   。