JPS6289328A - 露光装置 - 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】 ［産業上の利用分野［ 本発明は、露”＆ｋＷ　、特にＩＣおよび１−８１等の
半導体装置の焼きｆｊげに用いられるアライノに関する
。

［従来の技術１ 近イ［のＩＣ１ＩＳ１等の急速な進歩は加１−最小線幅
を１ｆｔｍ以上のりＪミタ［１ンの領域に持ら込もうと
しくいる。この様イｒ微細化に対応する露光装置として
はステッパが知られて（１メリ、このステッパ（、裏、
今やＶｌｌ製造川装用としてＬ　））製品どなっている
。

ステッパには大きく分ｉＪで３種類の６式がある。

一つはＡファクシス法で、ＩＣパターンを投影する光学
系どは別にオフアクシス系どいねれる顕微鏡系を持つ方
式Ｃある。つＴハはＡファクシス顕微鏡系に対しでＸ、
Ｙ、θにアライメントされた後、投影光学系の下に送ら
れる。オフアクシス系ど投影光学系の距ｍ　ｔ、ｉ正確
にわかっているのぐ、これ以時はレーリ゛干渉ｔ１の精
度を頼りに露光とスデッＪ送りを繰り１１この６式はス
ループット（処理能力）に優れる。

Ｔ番目の方法１よ１Ｊイトパイ１ノイドといわれる方法
に代表される方式である。この方式ではウェハ１−のア
ライメントマークを投影レンズを通して観察Ｊる。しか
し、この観察はレチクルとつＴハどを直接同時に観察す
るのではなく、先ず、つＬハのみを観察し、つ丁ハの位
置と観察系に持っている基Ｑどのずれが計測される。こ
の基準位置と露光されるイ装置との相対関係は予めわか
っているので、ずれｔ１測後、つ■ハは所定吊込られて
、露光位置に行き、露光が行なわれる。所定聞込る時予
め４測されたヂれ１ｄが補１ｒ項としＣ入る。しＪクル
は別の光学系て゛所定の位置に来る様に［ニタされてい
る。このｈ式！、”とＡファクシス方式で対応できない
各シ」ツ１−の歪Ｊｉ、例えばウェハの熱変形とか他の
Ｔ稈ぐ用いた焼ｆｌ　ＨＭ固有のり１？等をきらんと補
正４るり１がｅきる。

これに対し、レチクルとつ丁ハを直接ａｌｌ察づるのが
ダイバイダイアライメント法である３、この方法はレチ
クルを通し゛（ウ−［ハを観察する方法である。しかし
、ぞの投影光学系は露光波長以外の波長ぐは色収差が大
きく、レチクルどつＬハの同時観察は難しい。さらに観
察位置が投影光学系に対して固定である場合には、つ「
ハのアライメントマークをその観察位置で計測してレチ
クル上のアライメン１〜？−りどのずれをｉｉｔ　ｔ−
ｆｆ　Ｌ、、ぞの後露光位置に持っていって露光を行イ
「う。アライメンｌ−のずれはＸ、Ｙ両り向を検知しイ
丁ｔ−Ｊればイ１らイＴ（１為観察（Ｑ置はＸ方向ずれ
Ｉ５２察用どＹ方向ずれ観察用との２々所あるのが酋通
で、第１の観察位置から第２の観察位置へ、更に露光位
置へと３段階の送りが必要であり、シーケンスが複雑で
ある。

また、観察位置を任意に設定できるダイバイダイアライ
メン１〜法もある。これはレチクル側もつ■ハ側もテレ
セン１−リックな投影光学系を用いた場合である。この
場合、ダイバイダイの特性を最も活かすには、実素子パ
ターンに隣接して△Ａマークを設けて計測を行なう事が
必須となる。このようにすると、露光１１、観察光学系
が焼ぎ付は光をさえぎらない様に退避させる必要があり
、観察光学系を移動ざ１１ることで機構が複雑化したり
マシンタイムが遅くなったりする他、例えばウェハを連
続的に高速で送りながらステージを止めないでフラッシ
ュ露光する場合には観察後、観察光学系を退避する迄の
時間にウェハが適正な露光位置を通り過ぎてしまい有効
なアライメントができないという不都合があり、またレ
ンズ設計上の制約も大きい。

１発明の目的１ 本発明は、上述の従来例の欠点に鑑みて（７されたもの
で、露光装置においてレチクルの影響を受けヂに容易に
つ１ハを観察ぐき、同１１．ｒにノＩノイメント用の観
察に伴′）動きをできる限り少＜（ノスルーーｆツｌ−
を向１（＼１！るり１を］１的どしている。（＼らに、
本発明で（Ｌ、スー１−ジを連続的に１台１．なｈ（ら
ノラツシー１．：、東幻Ｃ−焼さイ・１（Ｊる４Ｍ／Ｃ
焼さイ・ｌ　ｉ４　’／’１式にも適用可能＜ｃｊ“＾
光装訪を（ＩＩ！供づる１８を１−１的と【−ノている
。

［発明の概要１ １−記目的を達成４るため本発明（゛は、いわゆるステ
ッパにおい（、つ１ハの）ｌライメントンータ１よスク
ライブ線１に設置ノるどどｔ）に、ステッパ側で・はレ
ートクルとＩＱ影レンズどの間であって、つｌハ１のア
ライメントマークの走る位置にり・ｊ応しに位置にト記
スクうイＩ線を常に観察できるＪ、う観察光学系を設置
−３７こことをＶ＋徴としている。まノこ、動作の具体
例を挙げれば、レチクルとつ王ハどのずれ−をｒ″ノ［
ハを次の電光イ１ン両ヘスｊ・ノブ送り（Ｊる途中でＩ
Ｑ影レンズを介し−ＣＩＩ′ＪＩｌｉ観察し、送Ｖ）ｍ
等を補正しＵ　ｔ／　ｆクルどつ［ハどの相対位ｉ＆含
１！を行なう、。

１実部例の説明ｊ 以下、実施例を挙げて本発明の詳細な説明づる。

第１図は、本発明の一実施例に係る露光装置の光学系の
配置図である。同図において、１はレチクル、２Ｇよ投
影レンズ、３（よつＹハである。この装置にＪりいて、
レチクル１の像が投影レンズ２によってウェハ３に転写
されるわけであるが、ここではアライメント用の光学系
がレチクル１の下に配ＦＩ（きれている。４はアライメ
ント用光学系の対物レンズ、５１まアライメント用光学
系に光を導くためのミラーである。アライメント用光学
系は投影レンズ２を通しでウ−「ハこ３土のアライメン
トマークを観察する。観察用の波長は１波長でも多波長
でｂ　４Ｔ意Ｃあり、その使用波長あるいは観察位置に
ｔ、ｂじてアライメント対物系の調整がなされる。

第２図は７ライメント対物系の配置を示す図である。同
図中で、点線で示されＣいるのは投影レンズ２、ミラー
ｂに」：つて形成されたウェハ３のスクライブラインの
像である。スクライブラインは主としく図中（、−矢Ｉ
’ｌｌ　ｒ示【ノた−またるスデツプＩｊ向の動きを行
なう。従来、アライメント対物系のＩ！寮イｌ′ｌ百Ｇ
ｅｔ投影レンズに対し前述の様に基？９１１／置としで
固定され−Ｃおり、常にスクライブ線を検知（゛きる様
に４１つＣいない為、アライメン１へに余ｔ１な動きが
加わりスルーブツ１〜を落として゛いた。本発明は、従
来の欠Ｇｊに鑑み−Ｃ」−たるステップ方向のスクライ
ブ線を常に１１察ぐきるようにしたことを特徴とする。

しＪクルが疫って、観察位置を変更する場合には観察Ｈ
１置のゆ化（Ｊ対応したアライメント系の調整が行われ
る。この調整はレチクルを変更した峙点て＜１／（へＩ
ご（−１で（般は固定で良いのでスループットにり・ｊ
Ｊる影響は少い。

同図中では対物レンズ１Ａと／Ｉ［３、Ｊ３よび対物レ
ンズ４０ど４［）がイれぞ′れペアとなっＣおり、あら
かじめの調整により光重検出波長でメインレンズ２を通
し−（、つ【ハ３３のスクライブ線を観察し−（−いる
。このペアの決め方はつ丁ハ３の−またるステラｌを行
イヱう／Ｊ向に対応しＣいる。ここで十Ｉこるステップ
方向を第３図を用いて説明する。例λばスｊ−ツブアン
トリビー１・方式でウェハの各シ」ツトを第３図の矢印
の様な順序で焼きイ・１ける場合、主たるステップ方向
はＸ　７ｊ向である。即ち、次のショッｌ−を焼き付＋
−ｊていく最も基本となるステップの方向を三Ｆたるス
デップｌｙ向ど定義覆るのである。従っ−Ｃ１例えば対
物レンズ４Ａ、４Ｂのペアはつ【ハ３が三にたるステッ
プ方向の動きを続りでいる間は常にスクライブ線を観察
し続けている。

ウェハ３のスクライブ線トにはアライメントのためのア
ライメン１へ用マークが納められている。

２本の対物レンズを通しで検知される光重信号にＪ：り
各ショット毎のずれ鎖が計綽される。検知方法としては
レーク゛−を使う１−Ｊ法、＠像索子を用いる方法等色
々あるが、そのいずれにも本発明は適用できる。

まｌこ、最終的ｉこ１まレチクル１の像がウ−［ハ３上
に転写されるのであるから観察光学系とレチクル１との
相対位置が問題となる。この件につい−Ｃは、あらかじ
めＭＩＩＩのマークまたは基準ウェハを入れてキャリブ
レーションをしておく事が必要である。

キャリブレーションの手段としてはレチクルとウェハが
合致した状態を別個の光学系（例えば第１図の対物レン
ズ１０とミラー１１）でＴ　Ｔ　Ｌ観察してその値に基
づいてレチクルまたは観察光学系の位置を調整しても良
いし、まＬ：、実際にウェハを焼きつけて、その結果を
測定して同様の事を行なっても良い。レチクル１の下に
Ｉｌｉ’察光学余光学系事のメリットは投影光学系自体
を通してウェハ３を観察できる事である。レチクル１と
の関係についてはあらかじめキャリブレーションされて
いるのでレチクル１とつ■ハ３は同時観察をする必要が
ない。投影光学系２は露光波長以外の波長では色収差が
大きく、レチクル１とつＴハ３の同時観察が難しい。し
かし、本発明の様にウェハ３のみを観察する光学系どし
、光学系をレチクル１と投影レンズ２の開に配置すれば
レチクル１の影響を受けずに容易にウェハ３を観察でき
る。

以下、第２図を用いて如何にアライメン１−がイｒされ
るかを説明する。同図に示す様に対物レンズ４のペアは
投影レンズ２に対しである固定の位置でウェハ３Ｆのス
クライブラインの計測を行なえる体勢となっている。

この例では主たる走査を行なっている途中で、アライメ
ントスコープの検知領域とウェハ側のＡＡマークが合致
した所で先ずアライメントの為の計測が行なわれる。こ
の場合の検知はつ■ハの動きを止めて行なっても良いし
、またウェハを主たる方向に走査しながら行なっても良
い。その後、検知されたずれｍ、及びアライメント検知
位置と焼き句は位置との既知のずれ量に基づいてウェハ
どレチクルの相対関係が調整され露光が行なわれる。こ
の方法ではアライメント検知位置が主たるステップ方向
の延長線上に置かれているので、従来の観察位置固定型
のダイバイダイアライメントの様に複雑な動きは全く必
要としない。つまり、計測は主たるステップを行なう途
中の過程に組み入れられ、△へマークを２ケ所で同時に
計測できる為、シーケンスも簡単になり高速にアライメ
ントないし焼付が完了させられる。

第２図の例で、対物レンズを４本配置したのｌ、を主た
るステップの方向が＋Ｘ方向に行く場合と一×方向に行
く場合に対応さ１ｔた為である。ステップを行なわせる
場合有利な方向の対物を２本選ｌυでアライメント泪測
を行なう事によりスループットが大幅に改善される。

例えば、第４図はウェハ上の露光エリアとスクライブ線
及び各対物４△、４Ｒ，４Ｃ，４Ｄの観察位置を示した
図である。図中、斜線が１回の露光エリアを示す。今、
主たるステップ方向が図中の矢印Ａの方向で、つ１ハが
その方向に進んでいる詩は対物４Ａ、４Ｂを用いた観察
が行なわれる。

また、矢印Ｂの方向に進んでいる時は対物４Ｃ。

４Ｄが観察を行なう対物レンズペアとなるのである。

また、本発明の別の実施形態として、つＴハの露光時間
が短い場合の事が考えられる。即ち、露光が例えば数十
μｓという短時間で終る場合で、この場合ウェハのステ
ージは必ずしも止める必要はない。言わばウ−［ハステ
ージをスキャンしながらフラッシュ点灯する場合である
。この場合も本発明の対物配置は効果を発揮する。即ち
、スキャンしていって、ウェハのあるショットが露光位
置に行く手前で、位置関係をウェハのＡＡマークを用い
てモニタできるからである。モニタした時のずれを検知
しておけば、ウェハが露光位置に行った時のずれが予測
できる。これはモニタした時のステージ位置、露光時の
ステージ位置をレーザ干渉バ１で読み取っておく事によ
り容易に計算補正できる。補正を行ないながら露光を行
なえば、ステージを連続送りしなからウェハ全面の露光
ができる。

この方式で必須になるのが助走とオーバーランである。

すなわち、ウェハ周辺のショットに行った時でも検知で
きる様に、ウェハは第５図に示される様にオーバーラン
して動かされねばならない。

Ａ−バーランして戻ってくる時の助走状態中に、その行
での第１のショットのアライメントの状態がモニタされ
る。この場合、従来の説明で主たるステップ方向と言っ
ていたのは主たるスキャン方向と言い換える事Ｃ本発明
の効果が理解されよう。

また、第２図では対物レンズを左右に２本ずつｉｔ　４
本で構成したが、各ショク］へでのθずれが少く、Ｘ、
ｙのみぐアライメン］へ調整できる場合は左右を１本ず
つ、ｉ１２本で構成しても全く支障がない。

「発明の効果」 以十説明してきた様に、本発明ではアライメントマーク
の光電検知光学系をレチクルと投影レンズとの間に配置
した事により、レチクルの影響を受けずに容易にウェハ
を観察することができる。

また、該光電検知光学系をウー１ハのスクライブ線を常
に観察できるよう配置した事により、アライメントに余
計な動きが加わることを防什することができ、スループ
ッｔ−を向上させることが可能となった。

更に、つ■ハの△Ａマークをウェハ」−の主たるステッ
プまたはスキトン方向のスクライブ線の延長線上に合致
させて検知すれば、ステージを連続的に走査しながらフ
ラン９１点灯で焼き付ける様な焼き付は方式にも適用可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る一実施例を示す露光装置の観察
光学系の配置図、 第２図は、アライメント系の構成例、 第３図は、主たるステップ方向を示す図、第４図は、ウ
ェハ上の露光エリアとスクライブ線及び各対物の観察位
置を示した図、 第５図は、スキャン焼付法の場合のつ■ハの動きを示す
図である。 １ニレチクル、２：投影レンズ、３：ウェハ、４：対物
レンズ、５：ミラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レチクル上のパターンをウェハ上にステップ・アン
   ド・リピート方式で焼き付ける露光装置であつて、 該アライメントマークを観察する観察光学系がレチクル
   と投影レンズの間に配置されており、かつウェハのスク
   ライブ線上を観察し続ける事が可能な位置に配置されて
   いることを特徴とする露光装置。 ２、前記ウェハではアライメントマークが主たるステッ
   プまたはスキャン方向のスクライブ線上に格納されてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の露光装置。 ３、前記観察光学系は、前記ウェハの主たるステップま
   たはスキャンの方向に対応して複数個設置されている特
   許請求の範囲第２項に記載の露光装置。 ４、前記複数個設置された観察光学系は前記ウェハの主
   たるステップまたはスキャンの方向に応じて選択的に使
   用される特許請求の範囲第５項または第３項記載の露光
   装置。 ５、前記複数個設置された観察光学系は前記ウェハの主
   たるステップまたはスキャン方向の２本のスクライブ線
   の各露光エリアの両側の延長線上に対応した位置にそれ
   ぞれ１個ずつ計４個設置されている特許請求の範囲第３
   または４項記載の露光装置。 ６、前記観察光学系によりアライメントマーク位置を検
   出した後、ウェハを所定の露光位置まで移動させ、かつ
   移動させる際、前記検出された位置情報に基いてレチク
   ルとウェハの相対位置を調整した後露光を行なうことを
   特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１つに記載の露光
   装置。 ７、前記ウェハ上のアライメントマークが複数個設置さ
   れている特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１つに記
   載の露光装置。 ８、前記ウェハ上のアライメントマークがウエハの主た
   るステツプまたはスキヤン方向のスクライブ線の延長線
   上に格納されている特許請求の範囲第７項記載の露光装
   置。 ９、前記ウエハ上のアライメントマークは前記ウェハの
   主たるステップまたはスキャン方向の２本のスクライブ
   線の各露光エリアの両側の延長線上にそれぞれ１個づつ
   計４個設置されている特許請求の範囲第８項記載の露光
   装置。