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JP2002353099A - 位置検出方法及び装置及び露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

位置検出方法及び装置及び露光装置及びデバイス製造方法

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Publication number
JP2002353099A
JP2002353099A JP2001153125A JP2001153125A JP2002353099A JP 2002353099 A JP2002353099 A JP 2002353099A JP 2001153125 A JP2001153125 A JP 2001153125A JP 2001153125 A JP2001153125 A JP 2001153125A JP 2002353099 A JP2002353099 A JP 2002353099A
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孝一 千徳
Takehiko Suzuki
武彦 鈴木
Satoru Oishi
哲 大石
Hideki Ine
秀樹 稲
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アライメント信号の光量低下を防止し、高精度
なアライメント検出光学系を構成可能とする。 【解決手段】レチクルステージ４上に、アライメント光
に対して最適な透過率を有する基板で構成されたレチク
ルステージ基準マーク３を設け、レチクルステージ基準
マーク３とウエハアライメントマーク９との相対位置検
出を行う。レチクル基準マーク３とレチクルアライメン
トマーク６の相対位置は、検出系１６〜２０、３０を用
いて予め計測しておくことにより、レチクルステージ基
準マーク３とウエハアライメントマーク９との相対位置
からレチクル５とウエハ１０の相対位置決めを行える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微細な回路パターン
を転写するための露光装置における位置検出方法及び装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体メモリや論理回路などの微
細な半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフ
ィー）方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行わ
れてきた。
【０００３】縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転
写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反
比例する。このため微細な回路パターンを転写するため
には用いる光の短波長化が進められ、水銀ランプｉ線
（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２
４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎ
ｍ）と、用いられる紫外光の波長は短くなってきてい
る。
【０００４】しかし半導体素子は急速に微細化してお
り、紫外光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そ
こで０．１μｍを下回るような、非常に微細な回路パタ
ーンを効率よく焼き付けるために、紫外線よりも更に波
長が短い、波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵ
Ｖ光）を用いた縮小投影露光装置が開発されている。
【０００５】ＥＵＶ光領域では物質による吸収が非常に
大きくなるので、可視光や紫外光で用いられるような光
の屈折を利用したレンズ光学系は実用的ではなく、ＥＵ
Ｖ光を用いた露光装置では反射光学系が用いられる。こ
の場合、レチクルも、ミラーの上に、転写すべきパター
ンを吸収体を用いて形成した反射型レチクルが用いられ
る。
【０００６】ＥＵＶ光を用いた露光装置を構成する反射
型光学素子としては、多層膜ミラーと斜入射全反射ミラ
ーとがある。ＥＵＶ領域では屈折率の実部は１より僅か
に小さいので、面にすれすれにＥＵＶ光を入射する斜入
射を用いれば全反射が起きる。通常、面から測って数度
以内の斜入射では数十％以上の高い反射率が得られる。
しかしながら、このような斜入射は光学設計上の自由度
が小さく、全反射ミラーを投影光学系に用いることは難
しい。
【０００７】直入射に近い入射角で用いるＥＵＶ光用の
ミラーとしては、光学定数の異なる２種類の物質を交互
に積層した多層膜ミラーが用いられる。たとえば精密な
面形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデンとシ
リコンを交互に積層する。その層の厚さは、たとえばモ
リブデン層の厚さは０．２ｎｍ、シリコン層の厚さは
０．５ｎｍ程度、積層数は２０層対程度である。２種類
の物質の層の厚さを加えたものを膜周期とよぶ。上記例
では膜周期は０．２ｎｍ＋０．５ｎｍ＝０．７ｎｍであ
る。
【０００８】このような多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射
すると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。いま、入
射角をθ、ＥＵＶ光の波長をλ、膜周期をｄとすると近
似的には以下に示すブラッグの式、 ２×ｄ×sinθ＝λ の関係を満足するような波長λを中心とした狭いバンド
幅のＥＵＶ光だけが効率よく反射される。このときのバ
ンド幅は０．６〜１ｎｍ程度である。
【０００９】反射されるＥＵＶ光の反射率は最大でも
０．７程度であり、反射されなかったＥＵＶ光は多層膜
中あるいは基板中で吸収され、そのエネルギーの大部分
が熱になる。
【００１０】多層膜ミラーは可視光のミラーに比べて光
の損失が大きいので、ミラーの枚数は最小限に抑えるこ
とが必要である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を
実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧
状の領域（リングフィールド）だけを用いて、レチクル
とウエハを同時に走査して広い面積を転写する方法（ス
キャン露光）が用いられる。
【００１１】図５に従来例としてＥＵＶ光を用いた縮小
投影露光装置の概略図を示す。この装置は、ＥＵＶ光
源、照明光学系、反射型レチクル、投影光学系、レチク
ルステージ、ウエハステージ、アライメント光学系、真
空系を含んで構成される。
【００１２】ＥＵＶ光源は、たとえばレーザープラズマ
光源が用いられる。これは真空容器５０１中に置かれた
ターゲット材（ターゲット供給装置５０２から供給され
る）に高強度のパルスレーザー光（励起用パルスレーザ
ー５０３から出力され、集光レンズ５０４を介して供給
される）を照射し、高温のプラズマ５０５を発生させ、
これから放射される例えば波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光
を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄
膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等
の手段（ターゲット供給装置５０２）で真空容器５０１
内に供給される。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高く
するためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方
が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００１３】ＥＵＶ光源からの光をレチクル５５０に導
く照明光学系は、複数の多層膜または斜入射ミラーとオ
プティカルインテグレータ等から構成される。初段の集
光ミラー（照明系第１ミラー５０６）はレーザープラズ
マからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を
果たす。オプティカルインテグレータ５０７はマスクを
均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また
照明光学系のレチクルと共役な位置にはレチクル面で照
明される領域を円弧状に限定するためのアパーチャ（画
角制限アパーチャ５１０）が設けられる。
【００１４】オプティカルインテグレータ５０７よりの
反射光は照明系第２ミラー５０８によって反射され、画
角制限アパーチャ５１０を経て照明系第３ミラー５０９
で反射されてレチクル５５０に到達する。
【００１５】投影光学系は複数のミラー（投影系第１ミ
ラー５１１〜投影系第４ミラー５１４を用いている。ミ
ラー枚数は少ない方がＥＵＶ光の利用効率が高いが、収
差補正が難しくなる。収差補正に必要なミラー枚数は４
枚から６枚程度である。ミラーの反射面の形状は凸面ま
たは凹面の球面または非球面である。開口数ＮＡは０．
１〜０．３程度である。
【００１６】ミラーは低膨張率ガラスやシリコンカーバ
イド等の剛性が高く硬度が高く、熱膨張率が小さい材料
からなる基板を、研削・研磨して所定の反射面形状を創
生した後、反射面にモリブデン／シリコンなどの多層膜
を成膜したものである。ミラー面内の場所によって入射
角が一定でない場合、前述のブラッグの式から明らかな
ように、膜周期一定の多層膜では場所によって反射率が
高くなるＥＵＶ光の波長がずれてしまう。そこでミラー
面内で同一の波長のＥＵＶ光が効率よく反射されるよう
に膜周期分布を持たせることが必要である。
【００１７】レチクルステージ５５２とウエハステージ
５６２は縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する
機構をもつ。ここでレチクル５５０又はウエハ５６０の
面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチクル
５５０又はウエハ５６０の面に垂直な方向をＺとする。
【００１８】レチクル５５０は、レチクルステージ５５
２上のレチクルチャック５５１に保持される。レチクル
ステージ５５２はＸ方向に高速移動する機構をもつ。ま
た、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転
方向に微動機構をもち、レチクル５５０の位置決めがで
きるようになっている。レチクルステージ５５２の位置
と姿勢はレーザ干渉計によって計測され、その結果に基
いて、位置と姿勢が制御される。
【００１９】ウエハ５６０はウエハチャック５６１によ
ってウエハステージ５６２に保持される。ウエハステー
ジ５６２はレチクルステージ５５２と同様にＸ方向に高
速移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方
向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、ウ
エハ５６０の位置決めができるようになっている。ウエ
ハステージ５６２の位置と姿勢はレーザ干渉計によって
計測され、その結果に基いて、位置と姿勢が制御され
る。
【００２０】アライメント検出光学系５５３、５６３を
含むアライメント検出機構によってレチクル５５０の位
置と投影光学系の光軸との位置関係、およびウエハ５６
０の位置と投影光学系の光軸との位置関係が計測され、
レチクルの投影像がウエハの所定の位置に一致するよう
にレチクルステージ５５２およびウエハステージ５６２
の位置と角度が設定される。
【００２１】またフォーカス検出光学系５６４を含むフ
ォーカス位置検出機構によってウエハ面でＺ方向のフォ
ーカス位置が計測され、ウエハステージ５６２の位置及
び角度を制御することによって、露光中は常時ウエハ面
を投影光学系による結像位置に保たれる。
【００２２】ウエハ上で１回のスキャン露光が終わる
と、ウエハステージ５６２はＸ、Ｙ方向にステップ移動
して次の走査露光開始位置に移動し、再びレチクルステ
ージ５５２及びウエハステージ５６２が投影光学系の縮
小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。
【００２３】このようにして、レチクルの縮小投影像が
とウエハ上に結像した状態でそれらを同期走査するとい
う動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャ
ン）。こうして、ウエハ全面にレチクルの転写パターン
が転写される。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＥＵＶ露光装置
において、レチクルとウエハの相対位置合わせ（以下、
アライメントと呼ぶ）を非露光光による反射型レチクル
と多層膜ミラーを介して行うＴＴＬ（Through the Len
s）アライメントで考えた場合、以下のような問題点が
あった。
【００２５】反射型レチクル、及び多層膜ミラーは、Ｅ
ＵＶ光で高反射率となるように最適化されているので、
非露光光であるアライメント光に対しては充分な反射率
が得られず高精度なアライメントができない可能性が考
えられる。よってアライメントを行うために充分なアラ
イメント信号光を常に得られる光学系が要求される。
【００２６】更にアライメント検出光学系は、アライメ
ント検出を行わない時は露光光を遮ってはいけないなど
のスペース的な制限に対しても配慮をする必要があり、
それにより、検出方式、及び検出光学系の構造等が制約
を受けなければならない。
【００２７】なお、ここで通常の投影露光装置において
は、投影レンズを介してレチクルとウエハのアライメン
トを行う方式をＴＴＬアライメントと呼んでいるが、Ｅ
ＵＶ露光装置では、投影光学系がレンズではなく多層膜
ミラー光学系により構成されているのでＴＴＬとは言い
難い。しかし本願においては説明の容易さの関係から、
多層膜ミラー光学系を介してのアライメント方式のこと
もＴＴＬアライメントと定義している。
【００２８】本発明は、上述した課題に鑑みてなされた
ものであり、アライメント信号の光量低下を防止し、高
精度なアライメント検出光学系を構成可能とすることを
目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による位置検出方法は、反射型の原版上に配
置されたパターンを基板上に露光転写するに際して原版
と基板の相対位置検出を行う方法であって、原版ステー
ジ上には、原版アライメントマークを有する原版が保持
されており、原版ステージに配置された基準マークと前
記原版アライメントマークの相対位置を検出する工程を
備える。
【００３０】また、好ましくは、上記方法において、前
記原版ステージに配置された基準マークは光透過型であ
り、該基準マークにアライメント光を照射する工程と、
前記基準マークを透過したアライメント光によって前記
基板上に配置された基板アライメントマークを照射する
工程と、前記基準マーク及び基板アライメントマークへ
の前記照射によって得られる戻り光に基づいて該基準マ
ークと基板アライメントマークの相対位置を検出する工
程とを更に備える。
【００３１】また、上記の目的を達成するための本発明
による位置検出装置は以下の構成を備える。すなわち、
反射型の原版上に配置されたパターンを基板上に露光転
写する露光装置における原版と基板の相対位置検出装置
であって、原版ステージ上には、原版アライメントマー
クを有する原版が保持されており、原版ステージに配置
された基準マークと、前記原版アライメントマークの相
対位置を検出する第１検出手段を備える。
【００３２】また、好ましくは、上記の構成において、
前記原版ステージに配置された基準マークは光透過型で
あり、前記基準マークにアライメント光を照射し、該基
準マークを透過したアライメント光によって前記基板上
に配置された基板アライメントマークを照射する照射手
段と、前記基準マーク及び基板アライメントマークへの
前記照射によって得られる戻り光に基づいて該基準マー
クと基板アライメントマークの相対位置を検出する第２
検出手段とを更に備える。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】尚、以下の説明では多層膜反射鏡を用いた
投影光学系を使用するＥＵＶ露光装置としているが、本
発明はこれに限られず、例えばレンズを用いた投影光学
系を使用する光露光装置や、（Ｘ線露光装置に代表され
る）プロキシミティ露光装置にも適用可能である。
【００３５】［第１の実施形態］図１及び図２は、第１
の実施形態に係る位置検出装置を含む半導体露光装置の
概略図である。図１及び図２は、第１の実施形態による
半導体露光装置のアライメント機構及びその動作を説明
するブロック図である。
【００３６】図１において、照明光学系２は、非露光光
を発する光源と照明光学系から構成されている。照明光
学系２からの照明光は、ハーフミラー１３とミラー１４
を反射して、レチクルステージ４の上に配置されている
透過型のアライメントマーク（以下、レチクルステージ
基準マーク３と呼ぶ）を照明する。なお、レチクルステ
ージ基準マーク３は、少なくとも照明光学系２からの非
露光光の波長に対して透過である。好ましくは、レチク
ルステージ基準マーク３は、アライメント光に対して最
適な透過率を有する基板で構成される。
【００３７】更にレチクルステージ基準マーク３を透過
した照明光は、多層膜ミラー光学系７を通過し、ウエハ
１０上のウエハアライメントマーク９を照射する。図９
にアライメント光の経路の概要を示す。
【００３８】照明光学系２によって照明されたレチクル
ステージ基準マーク３、ウエハアライメントマーク９の
画像を、結像レンズと撮像素子から構成されるアライメ
ント検出光学系１によって検出し、画像処理検出方法に
よりレチクルステージ基準マーク４とウエハアライメン
トマーク９の相対位置決めを行う。なお、画像処理検出
方法としては、テンプレートマッチング法、対象性パタ
ーンマッチング法、重心位置検出法等が挙げられる。
【００３９】レチクルステージ基準マーク３とレチクル
アライメントマーク６の相対位置関係は、参照番号１６
〜２０及び３０で示される光学系を用いて、図２で説明
する方法により予め検出され、レチクルステージ位置記
憶装置２７により記憶されている。したがって、レチク
ルステージ基準マーク４とウエハアライメントマーク９
の相対位置決めを行えば、レチクル５とウエハ１０の位
置合わせを行うことができる。なお、ウエハ１０はウエ
ハチャック１１によって保持され、ウエハステージ１２
に搭載される。
【００４０】図２は、レチクルステージ４上に配置され
たレチクルステージ基準マークと、レチクル５上に配置
されたレチクルアライメントマーク６の相対位置検出方
法を示す図である。撮像装置１６と結像光学系１７から
構成される検出光学系３０により画像処理検出を行い、
レチクルステージ基準マーク３とレチクルアライメント
マーク６の相対位置関係を検出する。
【００４１】より詳細に説明すると、先ず、レチクルス
テージ４が検出光学系３０の検出位置に移動する。そし
て、レチクルステージ基準マーク３の位置を検出光学系
３０により検出し、その時のレチクルステージの位置を
レチクルステージ位置記憶装置２７により記憶する。な
お、本実施形態のレチクル基準マークは、アライメント
光を透過する物体（メンブレン）上に、アライメント光
を透過しない物体からなるレチクル基準マークが配置さ
れた構成となっており、検出光学系３０によってレチク
ル基準マーク像を検出することが可能となっている。次
にレチクルステージ４を移動させ、検出光学系３０によ
り、レチクル５上のレチクルアライメントマーク６の位
置を画像処理検出し、その時のレチクルステージ４の位
置をレチクルステージ位置記憶装置２７により記憶す
る。こうしてレチクルステージ位置記憶装置２７には、
検出光学系３０による各マークの検出時のレチクルステ
ージ５の座標が格納されることになる。そして、これら
座標から、レチクルステージ基準マーク３とレチクルア
ライメントマーク６の相対位置が検出される。
【００４２】なお、検出光学系３０、光源１８、照明光
学系１９、ハーフミラー２０は移動機構を備えていても
良い。これらの検出光学系３０、光源１８、照明光学系
１９、ハーフミラー２０の光学系がアライメント検出を
行わないときは、露光装置内で露光光を遮る等の他ユニ
ットの動作を邪魔する可能性があるので、他ユニットの
動作を邪魔しない位置に退避させることを可能とするた
めである。
【００４３】また、レチクルステージ基準マーク３とレ
チクルアライメントマーク６の間の相対位置関係を検出
する際、得られる画像のデフォーカス特性を検出するこ
とにより、２つのマーク間の高さ検出を行っても良い。
この検出値は、露光の際に、レチクル、及び、ウエハの
高さ方向の位置調整を行うために用いられる。
【００４４】［第２の実施形態］図３、図４は、第２の
実施形態に係る位置検出装置を含む半導体露光装置の概
略を示す図である。第１の実施形態では、レチクルステ
ージ基準マーク３を透過した非露光光によってウエハ上
のアライメントマーク９を照明することにより位置合わ
せを行った。第２の実施形態では、レチクルステージ基
準マーク３を透過した非露光光によって、ウエハチャッ
ク１１に設けられたチャックマーク８を照明することで
位置合わせを行う。
【００４５】図３において、照明光学系２は、非露光光
を発する光源と照明光学系から構成されている。照明光
学系２からの照明光は、ハーフミラー１３とミラー１４
を反射して、レチクルステージ４の上に配置されている
レチクルステージ基準マーク３を照明する。更にレチク
ルステージ基準マーク３を透過した照明光は、多層膜ミ
ラー光学系７を通過し、ウエハチャック１１上に配置さ
れたチャックマーク８を照射する。
【００４６】照明光学系２によって照明されたレチクル
ステージ基準マーク３、チャックマーク８の画像を、結
像レンズと撮像素子から構成されるアライメント検出光
学系１によって検出し、画像処理検出方法によりレチク
ルステージ基準マーク４とチャックマーク８の相対位置
決めを行う。ここで、レチクル基準マーク４とレチクル
アライメントマーク６の相対位置関係、及びチャックマ
ーク８とウエハアライメントマーク９の相対位置関係
を、後述する方法で予め検出しておくことにより、レチ
クル基準マーク４とウエハアライメントマーク９の相対
位置検出を行ってレチクル５とウエハ１０の相対位置合
わせを行うことができる。
【００４７】次に、レチクル基準マーク４とレチクルア
ライメントマーク６の相対位置関係、及びチャックマー
ク８とウエハアライメントマーク９の相対位置関係の検
出方法を述べる。
【００４８】レチクルステージ基準マーク３とレチクル
アライメントマーク６の相対位置関係は、図２で説明し
た方法と同様に、検出光学系３０、光源１８、照明光学
系１９、ハーフミラー２０からなる検出機構を用いて画
像処理検出を行い、各マークの位置座標をレチクルステ
ージ位置記憶装置２７に記憶させることで行う。
【００４９】次にチャックマーク４とウエハアライメン
トマーク９との相対位置関係を検出する方法について図
４を使用して説明を行う。
【００５０】本方法は、本出願人による特開昭６１−２
６３１２７号に開示されているものである。この提案
は、チャックマーク４とウエハアライメントマーク９と
の相対位置関係を、露光装置の露光の為のウエハステー
ジ上にウエハを乗せる前に検出する。図４において、露
光装置外に設置された、撮像素子２４と結像光学系２５
で構成される検出光学系３１により画像処理検出を行
い、チャックマーク８とウエハアライメントマーク９の
相対位置関係を検出する。
【００５１】検出方法は、先ず、移動ステージ２６の上
に設置されたチャックマーク８の位置を、検出光学系３
１により検出し、その時の移動ステージ２６の位置をス
テージ位置記憶装置２９により記憶する。次に移動ステ
ージ２６を移動させ、検出光学系３１により、ウエハ１
０上のウエハアライメントマーク９の位置を画像処理検
出し、その時の移動ステージ２６の位置をステージ位置
記憶装置２９により記憶する。こうしてステージ位置記
憶装置２９に記憶された、検出光学系３１による各マー
クの検出時の移動ステージ２６の位置座標から、チャッ
クマーク８とウエハアライメントマーク９の相対位置を
検出する。
【００５２】次に、図３に示すように、チャックマーク
８が乗っているウエハチャック１１でウエハ１０を保持
したまま（図４に示す方法で計測が行われた状態で）、
チャックとウエハを搬送し露光装置の露光の為のウエハ
ーステージ上に乗せる。その後、図３で説明したように
レチクルステージ基準マーク３とチャックマーク８との
相対位置関係を検出し、事前に検出しているチャックマ
ーク８とウエハアライメントマーク９との相対位置関係
の情報に基づいてウエハーステージ１２を駆動して露光
を行う。
【００５３】レチクルステージ基準マーク３とチャック
マーク８の相対位置をOn axis TTLアライメント光学系
で検出する。この方法により、アライメント計測と露光
が大まかに見れば並行に行われ、アライメント検出系の
構成上の束縛条件、多くの場合投影光学系、がなくな
る。このため、アライメント検出系を設計するにあた
り、スペースを考慮する必要がなくなり（限度はある
が）、検出精度最優先で検出機構等をアレンジでき、色
々なアライメント検出系を構成することが可能となる。
また、多彩なウエハープロセスに対して安定した検出率
と高精度を、高いスループットで実現できる。また、露
光装置でのレチクルステージ基準マークとチャックマー
クの関係を計測する検出系がOn axis TTLアライメント
光学系なのでベースライン（ベースラインとは、オフア
クシスアライメントを行う際に発生するもので、オフア
クシスアライメントスコープによりアライメントを行う
際のウエハステージ位置と、露光を行う時のウエハステ
ージ位置の間隔）と言うものも存在しなくなり計測精度
悪化要因をなくすことが可能となっている。
【００５４】また、チャックマーク８とウエハアライメ
ントマーク９の相対位置関係を検出する際、得られる画
像のデフォーカス特性を検出することにより、２つのマ
ーク間の高さ検出も行うことができる。
【００５５】レチクル５に対してウエハ１０の相対位置
決めを行う際、ウエハ側のアライメントマークとして、
チャックマーク８かウエハアライメントマーク９のどち
らを使うかは、Send-a-head wafer等を用いてウエハア
ライメントマーク９の画像検出を行って決めても良い。
send a head waferを用いた計測とは、露光装置により
ウエハの露光を行うとき、その本番の露光作業を行う前
に、本番露光の際に用いるウエハ、又は同等のウエハを
用いて、本番露光の際に必要となる露光装置の為の各種
パラメータ計測（例えばアライメント検出値のオフセッ
ト値やアライメント信号レベルの確認）を行うことであ
る。ウエハアライメントマーク９からの画像信号のＳ／
Ｎ比、あるいはコントラストが仕様を満たすレベルであ
れば第１の実施形態１で示す検出方法をとり、画像信号
のＳ／Ｎ比、あるいはコントラストが仕様を満たさない
レベルであれば、第２の実施形態で述べた検出光学系を
用いて測定を行えば良い。
【００５６】なお、画像信号（アライメント信号）のコ
ントラストは、たとえば図８において（ｂ−ａ）／（ａ
＋ｂ）で、Ｓ／Ｎ比は（ｂ−ａ）／ａで求めることがで
きる。
【００５７】次に上記説明した露光装置を利用した半導
体デバイスの製造プロセスを説明する。図６は半導体デ
バイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステッ
プ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行
う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パター
ンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウ
エハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフ
ィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て
工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが
完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工
程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に
上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされ
る。また前工程工場と後工程工場との間でも、インター
ネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装
置保守のための情報がデータ通信される。
【００５８】図７は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多
重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機
器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなさ
れているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラ
ブルが発生しても迅速な復旧が可能であり、従来に比べ
て半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【００５９】以上、説明してきたように、本実施形態に
よれば、例えばＥＵＶ露光装置において、反射型レチク
ルとウエハの相対位置決めを、アライメント光に対して
透過率、あるいは反射率が最適化させることが可能な、
レチクルステージ上に配置されているレチクルステージ
基準マークをアライメントマークとして使うことによ
り、Ｓ／Ｎ比、あるいはコントラストの良いアライメン
ト信号を得ることが可能となり、高精度なアライメント
が可能となる。特に位置検出がＴＴＬ方式で行われる場
合に効果が顕著である。更に、レチクルステージ基準マ
ークを透過型としたことにより、図１に示すようにアラ
イメント検出光学系をレチクルステージ上方に位置させ
ることができるので、露光光を遮ることが無くなり、ア
ライメント検出光学系の配置の自由度が向上し、露光光
を遮ることなく測定ができるようになる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アライメント信号の光量低下を防止し、高精度なアライ
メント検出光学系を構成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る位置検出装置を含む半導
体露光装置の概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る位置検出装置を含む半導
体露光装置の概略図である。
【図３】第２の実施形態に係る位置検出装置を含む半導
体露光装置の概略図である。
【図４】第２の実施形態に係る位置検出装置を含む半導
体露光装置の概略図である。
【図５】ＥＵＶ光を用いた縮小投影露光装置の概略図を
示す図である。
【図６】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図
である。
【図７】ウエハプロセスを説明する図である。
【図８】なお、画像信号（アライメント信号）のコント
ラスト、Ｓ／Ｎ比の検出を説明する図である。
【図９】反射光学系におけるアライメント光の経路を示
す図である。
【符号の説明】
１ アライメント検出光学系 ２ 照明光学系 ３、１５ レチクルステージ基準マーク ４ レチクルステージ ５ レチクル ６ レチクルアライメントマーク ７ 多層膜ミラー光学系 ８ チャックマーク ９ ウエハアライメントマーク １０ ウエハ １１ ウエハチャック １２ ウエハステージ １３、２０、２３ ハーフミラー １４ ミラー １６、２４ 撮像素子 １７、２５ 結像光学系 １８、２１ 光源 １９、２２ 照明宇光学系 ２６ 移動ステージ ２７ レチクルステージ位置記憶装置 ２８ ウエハステージ位置記憶装置 ２９ 移動ステージ位置記憶装置 ３０、３１ 検出光学系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ｊ Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｍ (72)発明者 大石 哲 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 稲 秀樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA03 BB29 CC17 DD03 DD10 FF04 FF42 GG01 HH13 JJ03 JJ26 LL19 LL46 MM02 PP12 QQ23 QQ38 2H051 AA10 BA47 BA70 BA72 2H095 BE03 BE09 5F031 CA02 CA07 CA11 HA46 HA53 JA04 JA06 JA07 JA14 JA22 JA30 JA38 MA27 5F046 ED03 FA14 GD10

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反射型の原版上に配置されたパターンを
    基板上に露光転写するに際して原版と基板の相対位置検
    出を行う方法であって、原版ステージ上には、原版アラ
    イメントマークを有する原版が保持されており、原版ス
    テージに配置された基準マークと前記原版アライメント
    マークの相対位置を検出する工程を備えることを特徴と
    する位置検出方法。
  2. 【請求項２】 前記原版ステージに配置された基準マー
    クは光透過型であり、該基準マークにアライメント光を
    照射する工程と、 前記基準マークを透過したアライメント光によって前記
    基板上に配置された基板アライメントマークを照射する
    工程と、 前記基準マーク及び基板アライメントマークへの前記照
    射によって得られる戻り光に基づいて該基準マークと基
    板アライメントマークの相対位置を検出する工程とを更
    に備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出方
    法。
  3. 【請求項３】 前記基準マークと前記原版アライメント
    マークの相対位置と、該基準マークと前記基板アライメ
    ントマークの相対位置とに基づいて、該原版と該基板の
    相対位置を決定する工程を更に備えることを特徴とする
    請求項２に記載の位置検出方法。
  4. 【請求項４】 前記原版ステージに配置された前記基準
    マークは光透過型であり、前記基準マークにアライメン
    ト光を照射する工程と、 前記基準マークを透過したアライメント光によって前記
    基板を保持する基板チャック上に配置された基板チャッ
    クマークを照射する工程と、 前記基準マーク及び基板チャックマークへの前記照射に
    よって得られる戻り光に基づいて該基準マークと基板チ
    ャックマークの相対位置を検出する工程とを更に備える
    ことを特徴とする請求項１記載の位置検出方法。
  5. 【請求項５】 前記基板チャックマークと当該基板チャ
    ックによって保持されている基板上に設けられた基板ア
    ライメントマークとの相対位置を検出する工程を更に備
    えることを特徴とする請求項４に記載の位置検出方法。
  6. 【請求項６】 前記基準マークと前記原版アライメント
    マークの相対位置、前記基板チャックマークと前記基板
    アライメントマークとの相対位置及び該基準マークと該
    基板チャックマークの相対位置に基づいて、該原版と基
    板の相対位置を決定する工程を更に備えることを特徴と
    する請求項５に記載の位置検出方法。
  7. 【請求項７】 反射型の原版上に配置されたパターンを
    基板上に露光転写する露光装置における原版と基板の相
    対位置検出装置であって、原版ステージ上には、原版ア
    ライメントマークを有する原版が保持されており、原版
    ステージに配置された基準マークと、前記原版アライメ
    ントマークの相対位置を検出する第1検出手段を備える
    ことを特徴とする位置検出装置。
  8. 【請求項８】 前記原版ステージに配置された基準マー
    クは光透過型であり、前記基準マークにアライメント光
    を照射し、該基準マークを透過したアライメント光によ
    って前記基板上に配置された基板アライメントマークを
    照射する照射手段と、 前記基準マーク及び基板アライメントマークへの前記照
    射によって得られる戻り光に基づいて該基準マークと基
    板アライメントマークの相対位置を検出する第２検出手
    段とを更に備えることを特徴とする請求項７に記載の位
    置検出装置。
  9. 【請求項９】 前記第１検出手段で検出された前記基準
    マークと前記原版アライメントマークの相対位置と、前
    記第２検出手段で検出された該基準マークと前記基板ア
    ライメントマークの相対位置とに基づいて、該原版と該
    基板の相対位置を決定する決定手段を更に備えることを
    特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。
  10. 【請求項１０】 前記原版ステージに配置された前記基
    準マークは光透過型であり、前記基準マークにアライメ
    ント光を照射し、該基準マークを透過したアライメント
    光によって前記基板を保持する基板チャック上に配置さ
    れた基板チャックマークを照射する照射手段と、 前記基準マーク及び基板チャックマークへの前記照射に
    よって得られる戻り光に基づいて該基準マークと基板チ
    ャックマークの相対位置を検出する第２検出手段とを更
    に備えることを特徴とする請求項７に記載の位置検出装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記基板チャックマークと当該基板チ
    ャックによって保持されている基板上に設けられた基板
    アライメントマークとの相対位置を検出する第３検出手
    段を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の位
    置検出装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１検出手段で検出された前記基
    準マークと前記原版アライメントマークの相対位置、前
    記第３検出手段で検出された前記基板チャックマークと
    前記基板アライメントマークとの相対位置及び前記第２
    検出手段で検出された該基準マークと該基板チャックマ
    ークの相対位置に基づいて、該原版と基板の相対位置を
    決定する決定手段を更に備えることを特徴とする請求項
    １１に記載の位置検出装置。
  13. 【請求項１３】 前記基準マークは、前記アライメント
    光の波長に対して透過型であることを特徴とする請求項
    ７乃至１２のいずれかに記載の位置検出装置。
  14. 【請求項１４】 請求項７乃至１２のいずれかに記載の
    位置検出装置を搭載したことを特徴とする露光装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１乃至６のいずれかに記載の位
    置検出方法を用いて相対位置検出を行なった原版と基板
    を用いて原版のパターンを基板上に露光転写し、該露光
    転写された基板からデバイスを製造することを特徴とす
    るデバイスの製造方法。
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