JP2702496B2 - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路装置の製造方法Info
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- JP2702496B2 JP2702496B2 JP63053899A JP5389988A JP2702496B2 JP 2702496 B2 JP2702496 B2 JP 2702496B2 JP 63053899 A JP63053899 A JP 63053899A JP 5389988 A JP5389988 A JP 5389988A JP 2702496 B2 JP2702496 B2 JP 2702496B2
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- Japan
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- integrated circuit
- semiconductor integrated
- circuit device
- projection lens
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置の製造方法に関し、特に
半導体装置の製造における縮小投影露光工程におけるマ
スクに対する半導体ウエハ(以下単に、「ウエハ」と略
称する)のアライメントに適用して有効な技術に関す
る。
半導体装置の製造における縮小投影露光工程におけるマ
スクに対する半導体ウエハ(以下単に、「ウエハ」と略
称する)のアライメントに適用して有効な技術に関す
る。
レチクル等のマスク上に遮光膜で形成された回路パタ
ーンをウエハ上に転写する技術としては、縮小投影露光
装置を用いた技術が一般的であるが、このときのウエハ
とマスクとの位置合わせは、たとえば以下のようにして
行なわれる。
ーンをウエハ上に転写する技術としては、縮小投影露光
装置を用いた技術が一般的であるが、このときのウエハ
とマスクとの位置合わせは、たとえば以下のようにして
行なわれる。
すなわち、ウエハの表面に凹凸の段差形状によって形
成されたアライメントマークに対して、縮小投影レンズ
を通じて照明光を照射し、上記アライメントマークから
の反射光をビームスプリッタなどを介してTVカメラに入
射させ、この反射光の光量に基づいて電気信号を検出す
ることにより上記アライメントマークの位置を把握し、
マスクに対するウエハの目的露光領域の位置決めを行な
うものである。このような位置決め技術は、一般にスル
ー・ザ・レンズ(TTL)方式と呼ばれている。
成されたアライメントマークに対して、縮小投影レンズ
を通じて照明光を照射し、上記アライメントマークから
の反射光をビームスプリッタなどを介してTVカメラに入
射させ、この反射光の光量に基づいて電気信号を検出す
ることにより上記アライメントマークの位置を把握し、
マスクに対するウエハの目的露光領域の位置決めを行な
うものである。このような位置決め技術は、一般にスル
ー・ザ・レンズ(TTL)方式と呼ばれている。
ところで上記TTL方式による今後の課題点を指摘した
文献としては、日経マグロウヒル社、昭和62年12月1日
発行、「日経マイクロデバイセス」P80〜P81がある。
文献としては、日経マグロウヒル社、昭和62年12月1日
発行、「日経マイクロデバイセス」P80〜P81がある。
ここで、一般的なTTL方式のアライメント技術を第7
図の系統図によって説明する。
図の系統図によって説明する。
すなわち、第7図において71は非露光対象物であるウ
エハ、その直上に位置される72は露光用の縮小投影レン
ズ、73は原版としてのレチクル、74は認識部としてのTV
カメラ、75は露光光源と照明光源とを兼ねた水銀ランプ
である。上記縮小投影レンズ72とTVカメラ74との光路上
には反射鏡76、中継レンズ77およびビームスプリッタ78
がそれぞれ配置されており、当該ビームスプリッタ78に
よって透過された光はTVカメラ74に入射される構造とな
っている。一方、水銀ランプ75とビームスプリッタ78と
の間には水銀ランプ75からの波長中、E線(546nm)の
みを通過させるバンドパスフィルタ80およびコンデンサ
レンズ81がそれぞれ配置されている。
エハ、その直上に位置される72は露光用の縮小投影レン
ズ、73は原版としてのレチクル、74は認識部としてのTV
カメラ、75は露光光源と照明光源とを兼ねた水銀ランプ
である。上記縮小投影レンズ72とTVカメラ74との光路上
には反射鏡76、中継レンズ77およびビームスプリッタ78
がそれぞれ配置されており、当該ビームスプリッタ78に
よって透過された光はTVカメラ74に入射される構造とな
っている。一方、水銀ランプ75とビームスプリッタ78と
の間には水銀ランプ75からの波長中、E線(546nm)の
みを通過させるバンドパスフィルタ80およびコンデンサ
レンズ81がそれぞれ配置されている。
以上のように、パターン検出のために照射光として、
単色光であるE線が用いられており、露光時は露光光で
あるG線(436nm)が用いられる構造とされていた。
単色光であるE線が用いられており、露光時は露光光で
あるG線(436nm)が用いられる構造とされていた。
照明光はビームスプリッタ78より中継レンズ77、反射
鏡78、縮小投影レンズ72を経てウエハ71上に照射され、
この反射光が上記経路を逆進してTVカメラ74に入射し、
当該TVカメラ74の認識画像に基づいて波形検出を行い、
第6図(a)に示すようなウエハ71上のアライメントマ
ーク6の中心位置を算出する構造となっていた。
鏡78、縮小投影レンズ72を経てウエハ71上に照射され、
この反射光が上記経路を逆進してTVカメラ74に入射し、
当該TVカメラ74の認識画像に基づいて波形検出を行い、
第6図(a)に示すようなウエハ71上のアライメントマ
ーク6の中心位置を算出する構造となっていた。
ところが上記構造における縮小投影露光装置では以下
のような問題のあることが本発明者によって見い出され
た。
のような問題のあることが本発明者によって見い出され
た。
すなわち、露光対象物であるウエハは、フォトレジス
ト膜82が塗布された状態で上記縮小投影露光装置に提供
されるが、フォトレジスト膜82の塗布はウエハ71を回転
状態としてレジスト液を滴下し、該レジスト液の遠心力
による広がりを利用して行なっている。
ト膜82が塗布された状態で上記縮小投影露光装置に提供
されるが、フォトレジスト膜82の塗布はウエハ71を回転
状態としてレジスト液を滴下し、該レジスト液の遠心力
による広がりを利用して行なっている。
このため、上記回転時の遠心力によりアライメントマ
ークの段差周辺でフォトレジスト膜82の塗布厚が不均衡
となり、特に段差パターンの中心に対してフォトレジス
ト膜82の堆積形状が非対称となる。ここで、上記アライ
メントのための照明光としては露光に用いられるG線
(436nm)を単一波長(単色光)で用いることが一般的
であるため、本来の段差パターン上からの反射光とフォ
トレジスト膜82上からの反射光とによって生じる干渉縞
が非対称となり、TVカメラの認識画像である該干渉縞か
ら得られる信号電圧波形も非対称かつ複雑となり、この
結果、アライメントマークの段差パターンの検出が困難
となる場合もあった。
ークの段差周辺でフォトレジスト膜82の塗布厚が不均衡
となり、特に段差パターンの中心に対してフォトレジス
ト膜82の堆積形状が非対称となる。ここで、上記アライ
メントのための照明光としては露光に用いられるG線
(436nm)を単一波長(単色光)で用いることが一般的
であるため、本来の段差パターン上からの反射光とフォ
トレジスト膜82上からの反射光とによって生じる干渉縞
が非対称となり、TVカメラの認識画像である該干渉縞か
ら得られる信号電圧波形も非対称かつ複雑となり、この
結果、アライメントマークの段差パターンの検出が困難
となる場合もあった。
この点に関して、上記文献ではいくつかの解決手段が
紹介されているが、いずれも十分な解決手段を提供する
ものとはいえなかった。
紹介されているが、いずれも十分な解決手段を提供する
ものとはいえなかった。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、
その目的はフォトレジスト膜を被着したウエハにおける
パターン検出を確実に行い、高精度なアライメントを実
現できる半導体集積回路装置の製造方法を提供すること
にある。
その目的はフォトレジスト膜を被着したウエハにおける
パターン検出を確実に行い、高精度なアライメントを実
現できる半導体集積回路装置の製造方法を提供すること
にある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次の通りである。
要を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、本発明の半導体集積回路装置の製造方法に
よれば、第1の主面に少なくとも1つのアライメントマ
ークを有するウエハをXYテーブル上に搭載し、露光光源
からの単色露光光に対して良好な光学特性を得られるよ
うに収差が補正された縮小投影レンズ系によりマスク上
の回路パターンの実像を上記第1の主面上に形成された
感光性レジスト膜上に投影することにより上記回路パタ
ーンを所定の縮小率で上記ウエハの上記第1の主面上に
転写する縮小投影露光装置を用いた半導体集積回路装置
の製造方法であって、 (a)上記ウエハを上記XYテーブル上に搭載する工程; (b)線スペクトル光源と比較して所定のバンド幅内に
おいて均一なスペクトル分布を有する連続スペクトル光
源である参照光源から上記レジスト膜を実質的に感光さ
せないように上記露光光よりも波長が長い連続スペクト
ル参照光を選び出す工程; (c)上記縮小投影レンズ系の光軸外の所定の位置に上
記アライメントマークがある状態で、選び出された上記
連続スペクトル参照光により上記縮小投影レンズ系の所
定の入射光路に沿って上記連続スペクトル参照光が上記
アライメントマークに入射するように上記アライメント
マークを照明する工程; (d)上記ウエハ上の上記アライメントマークに入射し
た上記連続スペクトル参照光が少なくとも上記縮小投影
レンズ系内においては上記入射光路と同一またはその近
傍の光路を逆進するように上記アライメントマークおよ
びその周辺から反射された後、上記縮小投影レンズ系の
上記光軸中心から離れた位置であって上記縮小投影レン
ズ系が上記実像を上記レジスト膜上に投影する際に上記
実像の投影を実質的に妨害しない位置に配置された反射
手段により上記連続スペクトル参照光を上記縮小投影レ
ンズ系の外部に取り出す工程; (e)上記反射手段により上記縮小投影レンズ系の外部
に取り出された上記連続スペクトル参照光の上記所定の
バンド幅内の波長の差による所定の色収差を色収差補正
光学系により補正する工程; (f)上記色収差補正光学系により色収差が補正された
部分の上記連続スペクトル参照光に含まれるアライメン
トマークの像を検出し、上記ウエハと上記マスクとの位
置関係を直接光学的に検出することなく上記縮小投影レ
ンズ系と上記アライメントマークとのXY平面内における
位置関係を求める工程; (g)検出された上記アライメントマークの上記XY平面
内における位置関係に基づいて、上記ウエハの所望の部
分が上記縮小投影レンズ系の上記光軸またはその近傍に
位置合わせされるように上記ウエハを搭載した上記XYテ
ーブルを上記XY平面内において移動させることにより上
記マスクと上記ウエハとの位置合わせを行う工程; (h)上記工程(a)〜(g)の後、上記ウエハの上記
所望の部分を上記縮小投影レンズ系の上記光軸またはそ
の近傍に位置合わせされた状態で上記露光光により上記
マスク上の上記回路パターンを照明し、上記縮小投影レ
ンズ系を介して上記マスク上の上記回路パターンの縮小
された実像を上記ウエハ上の上記レジスト膜上に投影す
ることにより、上記マスク上の上記回路パターンを上記
レジスト膜上に転写する工程を含むものである。
よれば、第1の主面に少なくとも1つのアライメントマ
ークを有するウエハをXYテーブル上に搭載し、露光光源
からの単色露光光に対して良好な光学特性を得られるよ
うに収差が補正された縮小投影レンズ系によりマスク上
の回路パターンの実像を上記第1の主面上に形成された
感光性レジスト膜上に投影することにより上記回路パタ
ーンを所定の縮小率で上記ウエハの上記第1の主面上に
転写する縮小投影露光装置を用いた半導体集積回路装置
の製造方法であって、 (a)上記ウエハを上記XYテーブル上に搭載する工程; (b)線スペクトル光源と比較して所定のバンド幅内に
おいて均一なスペクトル分布を有する連続スペクトル光
源である参照光源から上記レジスト膜を実質的に感光さ
せないように上記露光光よりも波長が長い連続スペクト
ル参照光を選び出す工程; (c)上記縮小投影レンズ系の光軸外の所定の位置に上
記アライメントマークがある状態で、選び出された上記
連続スペクトル参照光により上記縮小投影レンズ系の所
定の入射光路に沿って上記連続スペクトル参照光が上記
アライメントマークに入射するように上記アライメント
マークを照明する工程; (d)上記ウエハ上の上記アライメントマークに入射し
た上記連続スペクトル参照光が少なくとも上記縮小投影
レンズ系内においては上記入射光路と同一またはその近
傍の光路を逆進するように上記アライメントマークおよ
びその周辺から反射された後、上記縮小投影レンズ系の
上記光軸中心から離れた位置であって上記縮小投影レン
ズ系が上記実像を上記レジスト膜上に投影する際に上記
実像の投影を実質的に妨害しない位置に配置された反射
手段により上記連続スペクトル参照光を上記縮小投影レ
ンズ系の外部に取り出す工程; (e)上記反射手段により上記縮小投影レンズ系の外部
に取り出された上記連続スペクトル参照光の上記所定の
バンド幅内の波長の差による所定の色収差を色収差補正
光学系により補正する工程; (f)上記色収差補正光学系により色収差が補正された
部分の上記連続スペクトル参照光に含まれるアライメン
トマークの像を検出し、上記ウエハと上記マスクとの位
置関係を直接光学的に検出することなく上記縮小投影レ
ンズ系と上記アライメントマークとのXY平面内における
位置関係を求める工程; (g)検出された上記アライメントマークの上記XY平面
内における位置関係に基づいて、上記ウエハの所望の部
分が上記縮小投影レンズ系の上記光軸またはその近傍に
位置合わせされるように上記ウエハを搭載した上記XYテ
ーブルを上記XY平面内において移動させることにより上
記マスクと上記ウエハとの位置合わせを行う工程; (h)上記工程(a)〜(g)の後、上記ウエハの上記
所望の部分を上記縮小投影レンズ系の上記光軸またはそ
の近傍に位置合わせされた状態で上記露光光により上記
マスク上の上記回路パターンを照明し、上記縮小投影レ
ンズ系を介して上記マスク上の上記回路パターンの縮小
された実像を上記ウエハ上の上記レジスト膜上に投影す
ることにより、上記マスク上の上記回路パターンを上記
レジスト膜上に転写する工程を含むものである。
上記した手段によれば、照明光の光路に色収差補正光
学系を設け、各波長に対応して焦点距離を調整すること
によって、パターン照明光として2以上の波長あるいは
それ以上の連続スペクトル光を用いることが可能とな
る。このため、たとえば検出部分のアライメントパター
ンに対してフォトレジスト膜厚が不均一かつ非対称であ
る場合にも、単一波長光のような干渉縞の非対称にとも
なう検出不能を防止でき、アライメント時の位置決め精
度を高めることができる。
学系を設け、各波長に対応して焦点距離を調整すること
によって、パターン照明光として2以上の波長あるいは
それ以上の連続スペクトル光を用いることが可能とな
る。このため、たとえば検出部分のアライメントパター
ンに対してフォトレジスト膜厚が不均一かつ非対称であ
る場合にも、単一波長光のような干渉縞の非対称にとも
なう検出不能を防止でき、アライメント時の位置決め精
度を高めることができる。
第1図は本発明の一実施例に用いられる縮小投影露光
装置を示す要部斜視図、第2図は本実施例の光学系を示
す系統図、第3図(a)および(b)は、それぞれ色収
差補正レンズを示す説明図、第4図は本実施例に用いら
れる非点収差補正レンズを示す斜視図、第5図(a)〜
(c)は、実施例における色収差補正レンズによる補正
原理を概念的に示した説明図、第6図(a)および
(b)はウエハ上に形成されたアライメントマークと検
出波形との関係を示す説明図である。
装置を示す要部斜視図、第2図は本実施例の光学系を示
す系統図、第3図(a)および(b)は、それぞれ色収
差補正レンズを示す説明図、第4図は本実施例に用いら
れる非点収差補正レンズを示す斜視図、第5図(a)〜
(c)は、実施例における色収差補正レンズによる補正
原理を概念的に示した説明図、第6図(a)および
(b)はウエハ上に形成されたアライメントマークと検
出波形との関係を示す説明図である。
本実施例の縮小投影露光装置は、水銀ランプからなる
露光光源1と、この露光光源1から照射される図示され
ない露光光を集束する集光レンズ2と、縮小投影レンズ
3とからなる露光光学系を有している。
露光光源1と、この露光光源1から照射される図示され
ない露光光を集束する集光レンズ2と、縮小投影レンズ
3とからなる露光光学系を有している。
上記集光レンズ2と縮小投影レンズ3との間には、透
明な石英ガラス基板等にクロム(Cr)等の遮光膜で集積
回路パターンを形成したレチクル(原版)4が着脱可能
に配置されている。
明な石英ガラス基板等にクロム(Cr)等の遮光膜で集積
回路パターンを形成したレチクル(原版)4が着脱可能
に配置されている。
一方、上記縮小投影レンズ3の下方には、図示されな
いXYステージ上において水平面内において移動自在とさ
れたウエハ(露光対象物)5が載置されている。当該ウ
エハ5は、所定のアライメントマーク6等が第6図
(a)に示されるように段差状に形成されており、さら
にその上面にフォトレジスト膜7が回転塗布技術によっ
て被着された状態となっている。すなわち第1図におい
て、露光光源1から照射されレチクル4を透過した露光
光が縮小投影レンズ3によって所定の倍率(たとえば1/
5)に縮小されてウエハ5に投影されることにより、当
該ウエハ5の表面に塗布されたフォトレジスト膜7が所
定パターンに露光されるものである。
いXYステージ上において水平面内において移動自在とさ
れたウエハ(露光対象物)5が載置されている。当該ウ
エハ5は、所定のアライメントマーク6等が第6図
(a)に示されるように段差状に形成されており、さら
にその上面にフォトレジスト膜7が回転塗布技術によっ
て被着された状態となっている。すなわち第1図におい
て、露光光源1から照射されレチクル4を透過した露光
光が縮小投影レンズ3によって所定の倍率(たとえば1/
5)に縮小されてウエハ5に投影されることにより、当
該ウエハ5の表面に塗布されたフォトレジスト膜7が所
定パターンに露光されるものである。
上記露光光学系の近傍には、照明光源8が設けられて
おり、この照明光源8からの照明光がその光路上に設め
られたバンドパスフィルタ10およびコンデンサレンズ11
を介してハーフミラー構造のビームスプリッタ12に入射
される構造となっている。
おり、この照明光源8からの照明光がその光路上に設め
られたバンドパスフィルタ10およびコンデンサレンズ11
を介してハーフミラー構造のビームスプリッタ12に入射
される構造となっている。
本実施例においては、上記照明光源8は、露光光源1
から光ファイバ13等の導光手段によって導かれ、その先
端に装着された円筒鏡14で構成されている。
から光ファイバ13等の導光手段によって導かれ、その先
端に装着された円筒鏡14で構成されている。
上記バンドパスフィルタ10は、たとえば露光光源1で
ある水銀ランプの放光波長のうち、E線(546nm)とD
線(589nm)のみを透過させるものであり、該バンドパ
スフィルタ10を通過した照明光は、可視光範囲における
連続スペクトル光としてビームスプリッタ12に入射され
る。ビームスプリッタ12の光軸上には、中継レンズ15、
色収差補正レンズ16および非点色収差補正レンズ17がそ
れぞれ設けられており、上記縮小投影レンズ3の側上に
設けられた反射鏡18に達する構造となっている。
ある水銀ランプの放光波長のうち、E線(546nm)とD
線(589nm)のみを透過させるものであり、該バンドパ
スフィルタ10を通過した照明光は、可視光範囲における
連続スペクトル光としてビームスプリッタ12に入射され
る。ビームスプリッタ12の光軸上には、中継レンズ15、
色収差補正レンズ16および非点色収差補正レンズ17がそ
れぞれ設けられており、上記縮小投影レンズ3の側上に
設けられた反射鏡18に達する構造となっている。
一方、ビームスプリッタ12の光軸上において、上記中
継レンズ15と対称位置には、中継レンズ15を経て認識部
としてのTVカメラ20が配置されている。
継レンズ15と対称位置には、中継レンズ15を経て認識部
としてのTVカメラ20が配置されている。
次に、本実施例の特徴的な構成要素である色収差補正
レンズ16について詳説する。
レンズ16について詳説する。
説明に先だって、色収差について第8図(a)および
(b)に基づいて説明すると、同図中aおよびbはそれ
ぞれレンズ21から結像位置までの距離を示している。こ
こで、当該レンズ21の焦点距離をfとすると、a,b,fの
関係式は となる。ここで、焦点距離がΔfだけ変化したときの結
像位置の変化Δbは上記(1)式より、 となる。一方、第8図(b)に示すように、レンズ21の
焦点距離fと屈折率nの関係式は、下記のようになる。
(b)に基づいて説明すると、同図中aおよびbはそれ
ぞれレンズ21から結像位置までの距離を示している。こ
こで、当該レンズ21の焦点距離をfとすると、a,b,fの
関係式は となる。ここで、焦点距離がΔfだけ変化したときの結
像位置の変化Δbは上記(1)式より、 となる。一方、第8図(b)に示すように、レンズ21の
焦点距離fと屈折率nの関係式は、下記のようになる。
上記(3)式において、Rはレンズ21の球面における
半径長を示している。
半径長を示している。
この(3)式より、屈折率の変化Δnにともなう焦点
距離の変化Δfは、 となり、これを(2)式に代入すると、 となる。ここで結像倍率mはm=b/aであるから、 上記(5)式は、 となる。
距離の変化Δfは、 となり、これを(2)式に代入すると、 となる。ここで結像倍率mはm=b/aであるから、 上記(5)式は、 となる。
この(6)式より、屈折率の変化Δnにより結像位置
もΔbだけ変化することが理解できる。ここで、光の波
長と屈折率nとは反比例するため、波長が長くなると、
結像位置はΔbだけレンズ21の方向にシフトする。これ
が色収差である。一般に縮小投影露光装置で用いられる
縮小投影レンズ3は、露光光であるG線に対して最適な
光学特性となるよう設計されているため、照明光として
E線あるいはD線を用いた場合の焦点距離のずれについ
てまでは考慮されていない。
もΔbだけ変化することが理解できる。ここで、光の波
長と屈折率nとは反比例するため、波長が長くなると、
結像位置はΔbだけレンズ21の方向にシフトする。これ
が色収差である。一般に縮小投影露光装置で用いられる
縮小投影レンズ3は、露光光であるG線に対して最適な
光学特性となるよう設計されているため、照明光として
E線あるいはD線を用いた場合の焦点距離のずれについ
てまでは考慮されていない。
したがって、干渉縞による検出不能を防止するためE
線とD線とによる連続スペクトル光を用いた場合、波長
の短いE線は比較的レンズの近傍で結像し、波長の長い
D線はレンズの遠方で結像する結果となり、本発明者の
算出によればアライメント光学系を通過した両波長のTV
カメラ20における結像位置の差は数十mm程度にまでなっ
てしまっている。
線とD線とによる連続スペクトル光を用いた場合、波長
の短いE線は比較的レンズの近傍で結像し、波長の長い
D線はレンズの遠方で結像する結果となり、本発明者の
算出によればアライメント光学系を通過した両波長のTV
カメラ20における結像位置の差は数十mm程度にまでなっ
てしまっている。
本実施例では、この点を色収差補正レンズ16によって
解決している。
解決している。
すなわち、色収差補正レンズ16は、入射波長の大小に
かかわらず結像位置を一定に維持する機能を有するもの
であり、入射波長が大、すなわち屈折率の小さな光に対
しては結像距離を小とし、一方、入射波長が小、すなわ
ち屈折率の大きな光に対しては結像距離を大とするよう
調整されている。
かかわらず結像位置を一定に維持する機能を有するもの
であり、入射波長が大、すなわち屈折率の小さな光に対
しては結像距離を小とし、一方、入射波長が小、すなわ
ち屈折率の大きな光に対しては結像距離を大とするよう
調整されている。
この色収差補正レンズ16は、たとえば第3図(a),
(b)に示されるように、フリントガラスからなる凹レ
ンズ16aとクラウンガラスからなる凸レンズ16bとを組み
合わせて構成されているものであり、本実施例では上記
構成の一対の色収差補正レンズ16,16が用いられてい
る。なお、同図(b)に示される組み合わせとしてもよ
い。当該色収差補正レンズ16は、本実施例では色収差補
正範囲として波長λ=500nm〜590nm程度のE線とD線を
包含する波長帯域での色収差を補正できるものであれば
よく、該色収差補正可能範囲については一対の色収差補
正レンズ16間の間隔を変更することにより調整可能であ
る。
(b)に示されるように、フリントガラスからなる凹レ
ンズ16aとクラウンガラスからなる凸レンズ16bとを組み
合わせて構成されているものであり、本実施例では上記
構成の一対の色収差補正レンズ16,16が用いられてい
る。なお、同図(b)に示される組み合わせとしてもよ
い。当該色収差補正レンズ16は、本実施例では色収差補
正範囲として波長λ=500nm〜590nm程度のE線とD線を
包含する波長帯域での色収差を補正できるものであれば
よく、該色収差補正可能範囲については一対の色収差補
正レンズ16間の間隔を変更することにより調整可能であ
る。
以上の色収差補正レンズ16の原理を概念的に示したの
が第5図(a)〜(c)であり、同図(a)は色収差補
正前のE線の単色光が入射された場合における結像距離
fe、(b)は同じくD線における結像距離fd、(c)は
光路上に色収差補正レンズ16を配置して色収差補正を行
なった場合のE線とD線の結像距離fsをそれぞれ示して
いる。同図では結像距離fsは、(a)と(b)との結像
距離の中間点、すなわちほぼfs=(fe+fd)/2となるよ
うに調整されている。したがって、照明光としてE線と
D線との連続スペクトル光を用いた場合において、色収
差を抑制して、結像位置を一定に保つことができる。こ
のため、E線あるいはD線のみの単色光を用いた場合に
生じる干渉縞の非対称に起因した位置検出不能が防止で
き、TVカメラ20による高精度なアライメントパターンの
検出が可能となる。
が第5図(a)〜(c)であり、同図(a)は色収差補
正前のE線の単色光が入射された場合における結像距離
fe、(b)は同じくD線における結像距離fd、(c)は
光路上に色収差補正レンズ16を配置して色収差補正を行
なった場合のE線とD線の結像距離fsをそれぞれ示して
いる。同図では結像距離fsは、(a)と(b)との結像
距離の中間点、すなわちほぼfs=(fe+fd)/2となるよ
うに調整されている。したがって、照明光としてE線と
D線との連続スペクトル光を用いた場合において、色収
差を抑制して、結像位置を一定に保つことができる。こ
のため、E線あるいはD線のみの単色光を用いた場合に
生じる干渉縞の非対称に起因した位置検出不能が防止で
き、TVカメラ20による高精度なアライメントパターンの
検出が可能となる。
なお、本実施例では光路上において、一対の色収差補
正レンズ16の間に第4図に示すような非色収差補正レン
ズ17が設けられている。該非色収差補正レンズ17は、非
点光線束に起因するウエハ5上の検出画像のXY方向のず
れ、すなわち非点集射を補正するためのものであり、シ
リンドカルレンズからなる凸レンズ17aと凹レンズ17bと
の組合せで構成されている。したがって、本実施例によ
れば色収差とともに非点収差も補正された状態の照明光
がTVカメラ20に入射されるため、高精度な画像認識によ
る位置検出が可能となる。
正レンズ16の間に第4図に示すような非色収差補正レン
ズ17が設けられている。該非色収差補正レンズ17は、非
点光線束に起因するウエハ5上の検出画像のXY方向のず
れ、すなわち非点集射を補正するためのものであり、シ
リンドカルレンズからなる凸レンズ17aと凹レンズ17bと
の組合せで構成されている。したがって、本実施例によ
れば色収差とともに非点収差も補正された状態の照明光
がTVカメラ20に入射されるため、高精度な画像認識によ
る位置検出が可能となる。
次に、本実施例によるアライメント方法について説明
する。
する。
まず、図示されないXYステージを移動させることによ
って、照明光源8である光ファイバ13の先端の円筒鏡14
より照明光が放射されると、バンドパスフィルタ10、コ
ンデンサレンズ11を経た後、ビームスプリッタ12で屈折
されて、該照明光は、中継レンズ15、色収差補正レンズ
16および非点収差補正レンズ17、反射鏡18、縮小投影レ
ンズ3を経てウエハ5の所定領域を照射する。このウエ
ハ5からの反射光は上記経路を逆進し、縮小投影レンズ
3、反射鏡18、色収差補正レンズ16および非点収差補正
レンズ17を経てビームスプリッタ12に達する。ここで、
反射光はビームスプリッタ12を通過して中継レンズ15を
経てTVカメラ20に達する。当該TVカメラ20には図示され
ない信号処理部が接続されており、TVカメラ20による認
識画像から信号波形が検出されるようになっている。
って、照明光源8である光ファイバ13の先端の円筒鏡14
より照明光が放射されると、バンドパスフィルタ10、コ
ンデンサレンズ11を経た後、ビームスプリッタ12で屈折
されて、該照明光は、中継レンズ15、色収差補正レンズ
16および非点収差補正レンズ17、反射鏡18、縮小投影レ
ンズ3を経てウエハ5の所定領域を照射する。このウエ
ハ5からの反射光は上記経路を逆進し、縮小投影レンズ
3、反射鏡18、色収差補正レンズ16および非点収差補正
レンズ17を経てビームスプリッタ12に達する。ここで、
反射光はビームスプリッタ12を通過して中継レンズ15を
経てTVカメラ20に達する。当該TVカメラ20には図示され
ない信号処理部が接続されており、TVカメラ20による認
識画像から信号波形が検出されるようになっている。
この信号検出波形を示したものが第6図(b)であ
る。本実施例によれば照明光の光路上に色収差補正レン
ズ16が設けられているため、E線とD線との連絶スペク
トル光を照明光として使用した場合にも色収差、すなわ
ち結像位置のずれが修正される。この結果、照明光源8
に単色光を用いた場合にフォトレジスト膜厚の不均一に
起因して生じる干渉波形によるアライメントマーク6の
検出困難が回避され、第6図(b)に示されるようにア
ライメントマーク6の段差部に対応する検出信号の把握
を確実に行なうことができ、当該アライメントマーク6
の位置が正確に検出される。このようにして得られたア
ライメントマーク6の位置に基づいてウエハ5の目的の
部位が、露光光学系上に正確に位置決めされ、その後、
露光光源1から放射され、集光レンズ2、レチクル4、
縮小投影レンズ3を経た図示されない露光光により、レ
チクル4上の集積回路パターンがウエハ5のフォトレジ
スト膜7上に転写される。
る。本実施例によれば照明光の光路上に色収差補正レン
ズ16が設けられているため、E線とD線との連絶スペク
トル光を照明光として使用した場合にも色収差、すなわ
ち結像位置のずれが修正される。この結果、照明光源8
に単色光を用いた場合にフォトレジスト膜厚の不均一に
起因して生じる干渉波形によるアライメントマーク6の
検出困難が回避され、第6図(b)に示されるようにア
ライメントマーク6の段差部に対応する検出信号の把握
を確実に行なうことができ、当該アライメントマーク6
の位置が正確に検出される。このようにして得られたア
ライメントマーク6の位置に基づいてウエハ5の目的の
部位が、露光光学系上に正確に位置決めされ、その後、
露光光源1から放射され、集光レンズ2、レチクル4、
縮小投影レンズ3を経た図示されない露光光により、レ
チクル4上の集積回路パターンがウエハ5のフォトレジ
スト膜7上に転写される。
以上の説明では、照明光源として露光光源である水銀
ランプを用いた場合について説明したが、検出光源とし
て独立したキセノンランプを用いてもよい。
ランプを用いた場合について説明したが、検出光源とし
て独立したキセノンランプを用いてもよい。
この場合には、各波長において比較的均一な光エネル
ギーを有するキセノンランプを用いることにより、連続
スペクトル光を選択的に採用することが可能となり、色
収差補正レンズ16の補正率を調整して最適補正値を設定
することにより反射光の干渉によるパターン検出不能を
防止でき、高精度な位置検出が可能となる。
ギーを有するキセノンランプを用いることにより、連続
スペクトル光を選択的に採用することが可能となり、色
収差補正レンズ16の補正率を調整して最適補正値を設定
することにより反射光の干渉によるパターン検出不能を
防止でき、高精度な位置検出が可能となる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
たとえば、照明光源としては光ファイバの先端に装着
された円筒鏡を一例として図示したが、これに限らず多
角形柱筒体、多角錘筒体等、如何なる形状のものであっ
てもよい。
された円筒鏡を一例として図示したが、これに限らず多
角形柱筒体、多角錘筒体等、如何なる形状のものであっ
てもよい。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその利用分野である、いわゆるウエハの縮小投影露
光におけるアライメント技術に適用した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、一般の縮小
投影露光におけるアライメント技術に広く適用できる。
明をその利用分野である、いわゆるウエハの縮小投影露
光におけるアライメント技術に適用した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、一般の縮小
投影露光におけるアライメント技術に広く適用できる。
本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。
すなわち本発明によれば、照明光の光路に色収差補正
光学系を設け、各波長に対応して焦点距離を調整するこ
とによって、パターン照明光として2以上の波長あるい
はそれ以上の連続スペクトル光を用いることが可能とな
る。このため、たとえば検出部分のアライメントパター
ンに対してフォトレジスト膜厚が不均一かつ非対称であ
る場合にも、単一波長光のような干渉による検出不能を
防止でき、アライメント時の位置決め精度を高めること
ができる。
光学系を設け、各波長に対応して焦点距離を調整するこ
とによって、パターン照明光として2以上の波長あるい
はそれ以上の連続スペクトル光を用いることが可能とな
る。このため、たとえば検出部分のアライメントパター
ンに対してフォトレジスト膜厚が不均一かつ非対称であ
る場合にも、単一波長光のような干渉による検出不能を
防止でき、アライメント時の位置決め精度を高めること
ができる。
第1図は本発明の一実施例に用いられる縮小投影露光装
置を示す要部斜視図、 第2図は本実施例のパターン検出における光学系を示す
系統図、 第3図(a)および(b)はそれぞれ本実施例に用いら
れる色収差補正レンズを示す説明図、 第4図は本実施例に用いられる非点収差補正レンズを示
す斜視図、 第5図(a)〜(c)は実施例における色収差補正レン
ズによる補正原理を概念的に示した説明図、 第6図(a)および(b)は実施例におけるウエハ上に
形成されたアライメントマークと検出波形との関係を示
す説明図、 第7図は従来技術のパターン検出における光学系を示す
系統図、 第8図(a)および(b)は色収差の説明のための図で
ある。 1……露光光源、2……集光レンズ、3……縮小投影レ
ンズ、4……レチクル(原版)、5……ウエハ(露光対
称物)、6……アライメントマーク、7……フォトレジ
スト膜、8……照明光源、10……バンドパスフィルタ、
11……コンデンサレンズ、12……ビームスプリッタ、13
……光ファイバ、14……円筒鏡、15……中継レンズ、16
……色収差補正レンズ、16a……凹レンズ、16b……凸レ
ンズ、17……非点収差補正レンズ、17a……凸レンズ、1
7b……凹レンズ、18……反射鏡、20……TVカメラ、21…
…レンズ、22……照明光源(キセンランプ)、71……ウ
エハ、72……縮小投影レンズ、73……レチクル(原
版)、74……TVカメラ(認識部)、75……水銀ランプ
(露光光源、照明光源)、76……反射鏡、77……中継レ
ンズ、78……ビームスプリッタ、80……バンドパスフィ
ルタ、81……コンデンサレンズ、82……フォトレジスト
膜。
置を示す要部斜視図、 第2図は本実施例のパターン検出における光学系を示す
系統図、 第3図(a)および(b)はそれぞれ本実施例に用いら
れる色収差補正レンズを示す説明図、 第4図は本実施例に用いられる非点収差補正レンズを示
す斜視図、 第5図(a)〜(c)は実施例における色収差補正レン
ズによる補正原理を概念的に示した説明図、 第6図(a)および(b)は実施例におけるウエハ上に
形成されたアライメントマークと検出波形との関係を示
す説明図、 第7図は従来技術のパターン検出における光学系を示す
系統図、 第8図(a)および(b)は色収差の説明のための図で
ある。 1……露光光源、2……集光レンズ、3……縮小投影レ
ンズ、4……レチクル(原版)、5……ウエハ(露光対
称物)、6……アライメントマーク、7……フォトレジ
スト膜、8……照明光源、10……バンドパスフィルタ、
11……コンデンサレンズ、12……ビームスプリッタ、13
……光ファイバ、14……円筒鏡、15……中継レンズ、16
……色収差補正レンズ、16a……凹レンズ、16b……凸レ
ンズ、17……非点収差補正レンズ、17a……凸レンズ、1
7b……凹レンズ、18……反射鏡、20……TVカメラ、21…
…レンズ、22……照明光源(キセンランプ)、71……ウ
エハ、72……縮小投影レンズ、73……レチクル(原
版)、74……TVカメラ(認識部)、75……水銀ランプ
(露光光源、照明光源)、76……反射鏡、77……中継レ
ンズ、78……ビームスプリッタ、80……バンドパスフィ
ルタ、81……コンデンサレンズ、82……フォトレジスト
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大坂谷 隆義 東京都小平市上水本町1450番地 株式会 社日立製作所武蔵工場内 (56)参考文献 特開 昭63−119232(JP,A)
Claims (8)
- 【請求項1】第1の主面に少なくとも1つのアライメン
トマークを有するウエハをXYテーブル上に搭載し、露光
光源からの単色露光光に対して良好な光学特性を得られ
るように収差が補正された縮小投影レンズ系によりマス
ク上の回路パターンの実像を上記第1の主面上に形成さ
れた感光性レジスト膜上に投影することにより上記回路
パターンを所定の縮小率で上記ウエハの上記第1の主面
上に転写する縮小投影露光装置を用いた半導体集積回路
装置の製造方法であって、 (a)上記ウエハを上記XYテーブル上に搭載する工程; (b)線スペクトル光源と比較して所定のバンド幅内に
おいて均一なスペクトル分布を有する連続スペクトル光
源である参照光源から上記レジスト膜を実質的に感光さ
せないように上記露光光よりも波長が長い連続スペクト
ル参照光を選び出す工程; (c)上記縮小投影レンズ系の光軸外の所定の位置に上
記アライメントマークがある状態で、選び出された上記
連続スペクトル参照光により上記縮小投影レンズ系の所
定の入射光路に沿って上記連続スペクトル参照光が上記
アライメントマークに入射するように上記アライメント
マークを照明する工程; (d)上記ウエハ上の上記アライメントマークに入射し
た上記連続スペクトル参照光が少なくとも上記縮小投影
レンズ系内においては上記入射光路と同一またはその近
傍の光路を逆進するように上記アライメントマークおよ
びその周辺から反射された後、上記縮小投影レンズ系の
上記光軸中心から離れた位置であって上記縮小投影レン
ズ系が上記実像を上記レジスト膜上に投影する際に上記
実像の投影を実質的に妨害しない位置に配置された反射
手段により上記連続スペクトル参照光を上記縮小投影レ
ンズ系の外部に取り出す工程; (e)上記反射手段により上記縮小投影レンズ系の外部
に取り出された上記連続スペクトル参照光の上記所定の
バンド幅内の波長の差による所定の色収差を色収差補正
光学系により補正する工程; (f)上記色収差補正光学系により色収差が補正された
部分の上記連続スペクトル参照光に含まれるアライメン
トマークの像を検出し、上記ウエハと上記マスクとの位
置関係を直接光学的に検出することなく上記縮小投影レ
ンズ系と上記アライメントマークとのXY平面内における
位置関係を求める工程; (g)検出された上記アライメントマークの上記XY平面
内における位置関係に基づいて、上記ウエハの所望の部
分が上記縮小投影レンズ系の上記光軸またはその近傍に
位置合わせされるように上記ウエハを搭載した上記XYテ
ーブルを上記XY平面内において移動させることにより上
記マスクと上記ウエハとの位置合わせを行う工程; (h)上記工程(a)〜(g)の後、上記ウエハの上記
所望の部分を上記縮小投影レンズ系の上記光軸またはそ
の近傍に位置合わせされた状態で上記露光光により上記
マスク上の上記回路パターンを照明し、上記縮小投影レ
ンズ系を介して上記マスク上の上記回路パターンの縮小
された実像を上記ウエハ上の上記レジスト膜上に投影す
ることにより、上記マスク上の上記回路パターンを上記
レジスト膜上に転写する工程を含む半導体集積回路装置
の製造方法。 - 【請求項2】請求項1記載の半導体集積回路装置の製造
方法において、 上記連続スペクトル参照光の上記所定のバンド幅は上記
レジスト膜の厚さの不均一に起因する不所望な干渉を防
止できる程度に広く、また、上記アライメントマークの
検出を所定の精度で行えるように上記連続スペクトル参
照光の上記色収差を補正できる程度に狭くされている半
導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項3】請求項2記載の半導体集積回路装置の製造
方法において、 上記連続スペクトル参照光は可視光の領域に含まれる半
導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項4】請求項3記載の半導体集積回路装置の製造
方法において、 上記連続スペクトル参照光は上記所定のバンド幅内にお
いて比較的均一な強度分布を有する半導体集積回路装置
の製造方法。 - 【請求項5】請求項4記載の半導体集積回路装置の製造
方法において、 上記露光光源は線スペクトル光源である半導体集積回路
装置の製造方法。 - 【請求項6】請求項5記載の半導体集積回路装置の製造
方法において、 上記連続スペクトル参照光は上記ウエハと光検出手段の
間において上記マスクに入射することもなく、上記マス
クにより反射されることもない半導体集積回路装置の製
造方法。 - 【請求項7】請求項6記載の半導体集積回路装置の製造
方法において、 上記色収差補正光学系における色収差補正レンズの相互
間の間隔が調整可能である半導体集積回路装置の製造方
法。 - 【請求項8】請求項7記載の半導体集積回路装置の製造
方法において、 非点収差補正レンズを備えている半導体集積回路装置の
製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63053899A JP2702496B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
US07/313,180 US5094539A (en) | 1988-03-07 | 1989-02-21 | Method of making semiconductor integrated circuit, pattern detecting method, and system for semiconductor alignment and reduced stepping exposure for use in same |
KR1019890002738A KR0130773B1 (ko) | 1988-03-07 | 1989-03-06 | 반도체 집적회로의 제조방법 및 패턴검출방법과 그것에 사용되는 반도체 위치맞춤 및 스테핑 축소 노출장치 |
US07/811,059 US5260771A (en) | 1988-03-07 | 1991-12-20 | Method of making semiconductor integrated circuit, pattern detecting method, and system for semiconductor alignment and reduced stepping exposure for use in same |
US08/111,310 US5432608A (en) | 1988-03-07 | 1993-08-24 | Method of making semiconductor integrated circuit, pattern detecting method, and system for semiconductor alignment and reduced stepping exposure for use in same |
KR94004069A KR0130778B1 (en) | 1988-03-07 | 1994-03-03 | Mehtod of making semiconductor integrated circuit, pattern detecting method and system for semiconductor alignment and reduced stepping exposure for use in same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63053899A JP2702496B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9135479A Division JP2695767B1 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 縮小投影露光装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01227431A JPH01227431A (ja) | 1989-09-11 |
JP2702496B2 true JP2702496B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=12955568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63053899A Expired - Lifetime JP2702496B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2702496B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3064433B2 (ja) * | 1990-12-25 | 2000-07-12 | 株式会社ニコン | 位置合わせ装置およびそれを備えた投影露光装置 |
KR20020006690A (ko) | 1999-03-24 | 2002-01-24 | 시마무라 테루오 | 위치계측장치, 위치계측방법 및 노광장치, 노광방법그리고 중첩계측장치, 중첩계측방법 |
JP5162006B2 (ja) * | 2011-06-01 | 2013-03-13 | キヤノン株式会社 | 検出装置、露光装置、および、デバイスの製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63119232A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-23 | Nikon Corp | 露光装置 |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP63053899A patent/JP2702496B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01227431A (ja) | 1989-09-11 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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