JP2854448B2 - 光投影露光装置 - Google Patents
光投影露光装置Info
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- JP2854448B2 JP2854448B2 JP3343741A JP34374191A JP2854448B2 JP 2854448 B2 JP2854448 B2 JP 2854448B2 JP 3343741 A JP3343741 A JP 3343741A JP 34374191 A JP34374191 A JP 34374191A JP 2854448 B2 JP2854448 B2 JP 2854448B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明はＩＣ，ＬＳＩ等の半導
体装置の製造に用いられる光投影型露光装置に関わり、
とくにウエハ（露光対象物）の位置決めを高精度に行う
ことのできる光投影露光装置に関する。
体装置の製造に用いられる光投影型露光装置に関わり、
とくにウエハ（露光対象物）の位置決めを高精度に行う
ことのできる光投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光投影露光装置は、投影光学系を
介してマスク上の回路パターンをウェハの表面の感光剤
（レジスト）へ照射し、上記回路パターンをステップア
ンドリピート法によりウェハ全面に繰返し転写するよう
にしていた。上記ウェハはステージ上に載置されて２次
元的に移動し、例えば約０．２μｍ程度の精度でマスク
の像の重ね合わせ（アライメント）が行われている。
介してマスク上の回路パターンをウェハの表面の感光剤
（レジスト）へ照射し、上記回路パターンをステップア
ンドリピート法によりウェハ全面に繰返し転写するよう
にしていた。上記ウェハはステージ上に載置されて２次
元的に移動し、例えば約０．２μｍ程度の精度でマスク
の像の重ね合わせ（アライメント）が行われている。
【０００３】上記アライメントに関しては様々な方式が
検討されてきたが、現在では投影レンズを介してウェハ
上のマークを光学的に検出する、いわゆるＴＴＬ（Thro
ughThe Lennse,スルーザレンズ）方式が主流になってい
る。ＴＴＬ方式には、上記マスクを投影レンズにより光
照射し同一投影レンズを介してその反射光を検出するす
るので、投影レンズの光学特性、例えば倍率等が変化し
ても、その影響が比較的少ないという利点があるもの
の、色収差による誤差が伴うという問題があった。
検討されてきたが、現在では投影レンズを介してウェハ
上のマークを光学的に検出する、いわゆるＴＴＬ（Thro
ughThe Lennse,スルーザレンズ）方式が主流になってい
る。ＴＴＬ方式には、上記マスクを投影レンズにより光
照射し同一投影レンズを介してその反射光を検出するす
るので、投影レンズの光学特性、例えば倍率等が変化し
ても、その影響が比較的少ないという利点があるもの
の、色収差による誤差が伴うという問題があった。
【０００４】上記投影レンズは特定の波長（通常水銀ラ
ンプのｇ線またはｉ線）に対して色収差補正がなされ、
上記転写の解像力を向上させるようになっている。ま
た、レジストには上記水銀ランプのｇ線またはｉ線をよ
く吸光する材料が用いるようにした反射光による解像度
の低下を防止している。しかし、上記マ−ク検出には反
射光が必要であるため、例えば水銀ランプのｅ線または
ｄ線等の上記マスク転写用とは異なる波長の光が用いら
れる。この結果、マ−ク検出に対しては色収差によるア
ライメント誤差が発生するという問題があった。
ンプのｇ線またはｉ線）に対して色収差補正がなされ、
上記転写の解像力を向上させるようになっている。ま
た、レジストには上記水銀ランプのｇ線またはｉ線をよ
く吸光する材料が用いるようにした反射光による解像度
の低下を防止している。しかし、上記マ−ク検出には反
射光が必要であるため、例えば水銀ランプのｅ線または
ｄ線等の上記マスク転写用とは異なる波長の光が用いら
れる。この結果、マ−ク検出に対しては色収差によるア
ライメント誤差が発生するという問題があった。
【０００５】また、図３（ａ）に示すように、ウェハ３
上のアライメントマーク４が凹凸段差を有し、その上に
１〜２μｍ程度のレジスト３１が塗布されている場合、
このマーク４を単色光により検出すると、同図（ｂ）の
ようにレジスト膜厚の変化による光学的干渉により反射
光検出信号強度が歪んでマ−ク４の位置検出を正確にで
きないという問題もあった。特開昭６０−８０２２３号
公報には、２つ以上の単波長をマ−クに照射しそれぞれ
の検出信号を合成して上記位置検出を低減する方法が開
示されている。
上のアライメントマーク４が凹凸段差を有し、その上に
１〜２μｍ程度のレジスト３１が塗布されている場合、
このマーク４を単色光により検出すると、同図（ｂ）の
ようにレジスト膜厚の変化による光学的干渉により反射
光検出信号強度が歪んでマ−ク４の位置検出を正確にで
きないという問題もあった。特開昭６０−８０２２３号
公報には、２つ以上の単波長をマ−クに照射しそれぞれ
の検出信号を合成して上記位置検出を低減する方法が開
示されている。
【０００６】また、特開平１−２２７４３１にはブロー
ドな波長域の光を用いるＴＴＬ検出方法が開示されてい
る。図２は上記ブロードな光によるＴＴＬアライメント
を行う光投影露光装置の概念図である。白色のアライメ
ント光源２２の光は集光レンズ２１、光ファイバ２０等
を介してバンドパスフィルタ１９に入射され、特定の波
長域の光に制限される。さらに照明レンズ１８を介して
ハーフミラー１３により反射され、投影レンズ２を介し
てアライメントマーク４に照射される。
ドな波長域の光を用いるＴＴＬ検出方法が開示されてい
る。図２は上記ブロードな光によるＴＴＬアライメント
を行う光投影露光装置の概念図である。白色のアライメ
ント光源２２の光は集光レンズ２１、光ファイバ２０等
を介してバンドパスフィルタ１９に入射され、特定の波
長域の光に制限される。さらに照明レンズ１８を介して
ハーフミラー１３により反射され、投影レンズ２を介し
てアライメントマーク４に照射される。
【０００７】アライメントマーク４の位置情報を含むウ
ェハ３からの反射光は投射影レンズ１２の色収差の影響
を受けるので波長により光軸上の結像位置が異なり、例
えば実線で示した最短波長の光５１と点線で示した最長
波長の光５２の結像位置は異なり、中間波長の光は、光
５１と同５２の中間の位置に結像する。上記波長により
結像位置のずれた検出光は投射レンズ１２と結像レンズ
１５により色補正され、結像位置が一定になるように補
正され、拡大レンズ１６を介して光検出器１７上にアラ
イメントマーク４像を再結像させる。光検出器１７の信
号はメモリ３０に格納され、演算ユニット３４によりア
ライメントマーク４位置が算出され、ホストＣＰＵ３５
により算出されたマスク１とウェハ３の相対位置誤差量
がステージ制御系３６に転送され、駆動系７を介してス
テージ５の位置を修正する。干渉計８はこのときのステ
ージ５の移動量を検出する。
ェハ３からの反射光は投射影レンズ１２の色収差の影響
を受けるので波長により光軸上の結像位置が異なり、例
えば実線で示した最短波長の光５１と点線で示した最長
波長の光５２の結像位置は異なり、中間波長の光は、光
５１と同５２の中間の位置に結像する。上記波長により
結像位置のずれた検出光は投射レンズ１２と結像レンズ
１５により色補正され、結像位置が一定になるように補
正され、拡大レンズ１６を介して光検出器１７上にアラ
イメントマーク４像を再結像させる。光検出器１７の信
号はメモリ３０に格納され、演算ユニット３４によりア
ライメントマーク４位置が算出され、ホストＣＰＵ３５
により算出されたマスク１とウェハ３の相対位置誤差量
がステージ制御系３６に転送され、駆動系７を介してス
テージ５の位置を修正する。干渉計８はこのときのステ
ージ５の移動量を検出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにアライメ
ントマーク４検出の精度を高めるには、マスク１の投影
光とアライメントマーク４の投影光の波長をずらせて反
射光量を増やし、さらに上記アライメントマーク４の投
影光の波長範囲を広げて、アライメントマーク４の段差
にて生じる光学的干渉による位置誤差を低減する必要が
ある。図２に示した従来装置においては、マスク１の投
影光とアライメントマーク４の投影光の波長をずらして
はいるものの、アライメントマーク４のの波長範囲を十
分に広くとれないという問題があった。
ントマーク４検出の精度を高めるには、マスク１の投影
光とアライメントマーク４の投影光の波長をずらせて反
射光量を増やし、さらに上記アライメントマーク４の投
影光の波長範囲を広げて、アライメントマーク４の段差
にて生じる光学的干渉による位置誤差を低減する必要が
ある。図２に示した従来装置においては、マスク１の投
影光とアライメントマーク４の投影光の波長をずらして
はいるものの、アライメントマーク４のの波長範囲を十
分に広くとれないという問題があった。
【０００９】すなわち、投影レンズ２の色収差により生
ずる結像位置のずれ（縦色収差）は１００ｎｍの波長幅
に対して１０ｍｍ程度であるため、実際にアライメント
マ−ク検出に用いる波長幅は４０ｎｍ以下にしぼる必要
があった。また、投影レンズの開発動向より判断する
と、上記縦色収差はさらに長くなる傾向にあり、これに
応じて上記波長幅はさらに狭くせざるを得ないものと思
われる。現実的にはガラス硝材による上記縦色収差の補
正技術には限度があり、さらに波長の違いに応じて結像
倍率も同時に補正する必要があった。また、色補正する
スペクトル巾と色収差補正後の像のコントラストとはト
レードオフの関係にあり、両者を適当な値で妥協させて
いた。以上のような理由で、現実的には充分な効果を有
する色収差補正系は得られいなかった。
ずる結像位置のずれ（縦色収差）は１００ｎｍの波長幅
に対して１０ｍｍ程度であるため、実際にアライメント
マ−ク検出に用いる波長幅は４０ｎｍ以下にしぼる必要
があった。また、投影レンズの開発動向より判断する
と、上記縦色収差はさらに長くなる傾向にあり、これに
応じて上記波長幅はさらに狭くせざるを得ないものと思
われる。現実的にはガラス硝材による上記縦色収差の補
正技術には限度があり、さらに波長の違いに応じて結像
倍率も同時に補正する必要があった。また、色補正する
スペクトル巾と色収差補正後の像のコントラストとはト
レードオフの関係にあり、両者を適当な値で妥協させて
いた。以上のような理由で、現実的には充分な効果を有
する色収差補正系は得られいなかった。
【００１０】一方、上記アライメントマ−クの段差によ
り生じる位置誤差を低減するためには波長幅を原理的に
２００ｎｍ以上にする必要がある。本発明の目的は、上
記アライメントマ−ク照射光の波長をマスク投射光の波
長よりずらして十分な強度のアライメントマ−ク反射光
を得、さらに上記アライメントマ−ク検出光の波長幅を
２００ｎｍ以上に広げて実質的に上記縦色収差や結像倍
率のずれを十分に補正し、さらに、良好なコントラスト
像を得ることのできるＴＴＬアライメトン方式を採用し
た光投影露光装置を提供することにある。
り生じる位置誤差を低減するためには波長幅を原理的に
２００ｎｍ以上にする必要がある。本発明の目的は、上
記アライメントマ−ク照射光の波長をマスク投射光の波
長よりずらして十分な強度のアライメントマ−ク反射光
を得、さらに上記アライメントマ−ク検出光の波長幅を
２００ｎｍ以上に広げて実質的に上記縦色収差や結像倍
率のずれを十分に補正し、さらに、良好なコントラスト
像を得ることのできるＴＴＬアライメトン方式を採用し
た光投影露光装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る光投影露光装置の構成は、投影レンズ
を介してアライメント検出用の光をウエハ上に設けたア
ライメントマークに照明し、その反射光を上記投影レン
ズを介して取り出すアライメント検出系により上記ウエ
ハの位置を調整し、上記投影レンズを介して原画マスク
の光学像をウェハ（被露光体）上に転写する光投影露光
装置において、上記アライメントマークからの反射光の
波長帯域を分割する波長帯域分割手段と、上記波長帯域
分割手段により分割された各波長帯域内の光信号をそれ
ぞれ毎に色収差補正して所定の位置に結像する色収差補
正光学系と、上記各色収差補正光学系の出力を選択的に
切り換える信号セレクタとを設け、該信号セレクタの出
力により上記ウエハの位置を制御するようにしたことを
特徴とするものである。
に、本発明に係る光投影露光装置の構成は、投影レンズ
を介してアライメント検出用の光をウエハ上に設けたア
ライメントマークに照明し、その反射光を上記投影レン
ズを介して取り出すアライメント検出系により上記ウエ
ハの位置を調整し、上記投影レンズを介して原画マスク
の光学像をウェハ（被露光体）上に転写する光投影露光
装置において、上記アライメントマークからの反射光の
波長帯域を分割する波長帯域分割手段と、上記波長帯域
分割手段により分割された各波長帯域内の光信号をそれ
ぞれ毎に色収差補正して所定の位置に結像する色収差補
正光学系と、上記各色収差補正光学系の出力を選択的に
切り換える信号セレクタとを設け、該信号セレクタの出
力により上記ウエハの位置を制御するようにしたことを
特徴とするものである。
【００１２】また、上記課題を解決するために、本発明
に係る光投影露光装置の他の構成は、投影レンズを介し
てアライメント検出用の光をウエハ上に設けたアライメ
ントマークに照明し、その反射光を上記投影レンズを介
して取り出すアライメント検出系により上記ウエハの位
置を調整し、上記投影レンズを介して原画マスクの光学
像をウェハ（被露光体）上に転写する光投影露光装置に
おいて、上記アライメントマークからの反射光の波長帯
域を分割する波長帯域分割手段と、上記波長帯域分割手
段により分割された各波長帯域内の光信号をそれぞれ毎
に色収差補正して所定の位置に結像する色収差補正光学
系と、上記各色収差補正光学系の出力光を別個に検出す
る光検出器と、上記各光検出器の出力信号の位置情報の
スケールを補正するデ−タ補正手段と、上記各データ補
正系の出力信号を合成して上記アライメントマ−クの検
出信号を生成する信号合成手段と、上記デ−タ補正手段
と信号合成手段の出力信号を選択する信号セレクタとを
設け、上記信号セレクタの出力により上記ウエハの位置
を制御するようにしたことを特徴とするものである。ま
た、本発明に係る光投影露光装置のさらに他の構成は、
前記構成の光投影露光装置において、上記光検出器と該
光検出器の出力信号の位置情報のスケールを補正する上
記デ−タ補正手段を用い、上記各色収差補正光学系の光
学倍率の相違に基づいて発生する上記位置情報の誤差を
補正するようにしたことを特徴とするものである。
に係る光投影露光装置の他の構成は、投影レンズを介し
てアライメント検出用の光をウエハ上に設けたアライメ
ントマークに照明し、その反射光を上記投影レンズを介
して取り出すアライメント検出系により上記ウエハの位
置を調整し、上記投影レンズを介して原画マスクの光学
像をウェハ（被露光体）上に転写する光投影露光装置に
おいて、上記アライメントマークからの反射光の波長帯
域を分割する波長帯域分割手段と、上記波長帯域分割手
段により分割された各波長帯域内の光信号をそれぞれ毎
に色収差補正して所定の位置に結像する色収差補正光学
系と、上記各色収差補正光学系の出力光を別個に検出す
る光検出器と、上記各光検出器の出力信号の位置情報の
スケールを補正するデ−タ補正手段と、上記各データ補
正系の出力信号を合成して上記アライメントマ−クの検
出信号を生成する信号合成手段と、上記デ−タ補正手段
と信号合成手段の出力信号を選択する信号セレクタとを
設け、上記信号セレクタの出力により上記ウエハの位置
を制御するようにしたことを特徴とするものである。ま
た、本発明に係る光投影露光装置のさらに他の構成は、
前記構成の光投影露光装置において、上記光検出器と該
光検出器の出力信号の位置情報のスケールを補正する上
記デ−タ補正手段を用い、上記各色収差補正光学系の光
学倍率の相違に基づいて発生する上記位置情報の誤差を
補正するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】上記アライメントマークからの反射光の波長帯
域を分割することにより、上記反射光の色収差補正を上
記分割されて狭くなった各波長帯域毎に行うので、色収
差の補正が高精度に行われ、これにより各波長帯域毎の
結像位置のボケが低減される。また、上記アライメント
マ−クに照射する光の波長帯域を上記原画マスク被露用
光源の波長からずらすことにより、アライメントマ−ク
からの反射光強度が大きくなる。また、上記アライメン
トマ−クに照射する光の波長帯域を広げることにより、
アライメントマ−ク部における光の干渉により発生する
反射光強度の乱れが低減される。
域を分割することにより、上記反射光の色収差補正を上
記分割されて狭くなった各波長帯域毎に行うので、色収
差の補正が高精度に行われ、これにより各波長帯域毎の
結像位置のボケが低減される。また、上記アライメント
マ−クに照射する光の波長帯域を上記原画マスク被露用
光源の波長からずらすことにより、アライメントマ−ク
からの反射光強度が大きくなる。また、上記アライメン
トマ−クに照射する光の波長帯域を広げることにより、
アライメントマ−ク部における光の干渉により発生する
反射光強度の乱れが低減される。
【００１４】また、上記各デ−タ補正手段は上記分割さ
れて狭くなった各波長帯域毎に色収差補正された光信号
のそれぞれの位置情報の誤差を補正するので、補正精度
が向上する。さらに、上記精度高く位置補正された各波
長帯域毎の光信号の合成により上記アライメントマ−ク
の検出信号を生成するので、検出信号の対称性が向上す
る。また、上記位置情報誤差が補正された信号と、それ
らより合成された信号を適宜選択するので、上記検出信
号の対称性が始めから良い場合には原信号に近い方を選
択して上記ウエハの位置を制御することができる。
れて狭くなった各波長帯域毎に色収差補正された光信号
のそれぞれの位置情報の誤差を補正するので、補正精度
が向上する。さらに、上記精度高く位置補正された各波
長帯域毎の光信号の合成により上記アライメントマ−ク
の検出信号を生成するので、検出信号の対称性が向上す
る。また、上記位置情報誤差が補正された信号と、それ
らより合成された信号を適宜選択するので、上記検出信
号の対称性が始めから良い場合には原信号に近い方を選
択して上記ウエハの位置を制御することができる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明による光投影露光装置実施例の
構成図である。図１において、ウェハ３はウェハステー
ジ５上に載置され、干渉計３８により位置計測され駆動
系３７を介してステージ制御系３６により位置制御され
る。上記ステージ５は直交２軸方向に位置制御されてウ
エハを２次元的にアライメントするが、図１では１軸方
向のみが表わされている。上記ウェハ３位置のアライメ
ント完了後に、露光用光源（水銀ランプ）７の光（通常
はｉ線またはｇ線）がコンデンサレンズ６を介してマス
ク１の原画パターンを透過し、投影レンズ２によりウェ
ハ３上に転写される。
構成図である。図１において、ウェハ３はウェハステー
ジ５上に載置され、干渉計３８により位置計測され駆動
系３７を介してステージ制御系３６により位置制御され
る。上記ステージ５は直交２軸方向に位置制御されてウ
エハを２次元的にアライメントするが、図１では１軸方
向のみが表わされている。上記ウェハ３位置のアライメ
ント完了後に、露光用光源（水銀ランプ）７の光（通常
はｉ線またはｇ線）がコンデンサレンズ６を介してマス
ク１の原画パターンを透過し、投影レンズ２によりウェ
ハ３上に転写される。
【００１６】上記マスク１パターンの投影の前にウエハ
のアライメントが行われる。アライメント光源２２の白
色ランプ光は集光レンズ２１、光ファイバ２０等を介し
て、バンドパスフィルタ１９に入射され、所定のブロ−
ドな波長幅（例えば２００ｎｍ幅）の光に制限されて照
明レンズ１８、ハーフミラー１３を介して投影レンズ２
を通りアライメントマーク４に照射される。ウェハ３か
からの反射光は投影レンズ２、取り込みミラ−１１を通
ってアライメントマーク４の像を結像し対物レンズ１２
に入射する。この投影像の結像位置は投影レンズ２の色
収差により波長に応じて光軸方向にずれている。
のアライメントが行われる。アライメント光源２２の白
色ランプ光は集光レンズ２１、光ファイバ２０等を介し
て、バンドパスフィルタ１９に入射され、所定のブロ−
ドな波長幅（例えば２００ｎｍ幅）の光に制限されて照
明レンズ１８、ハーフミラー１３を介して投影レンズ２
を通りアライメントマーク４に照射される。ウェハ３か
からの反射光は投影レンズ２、取り込みミラ−１１を通
ってアライメントマーク４の像を結像し対物レンズ１２
に入射する。この投影像の結像位置は投影レンズ２の色
収差により波長に応じて光軸方向にずれている。
【００１７】対物レンズ１２を通過した光は平行光線と
なって波長分離ミラー１４により波長域を分岐されてそ
れぞれの結像レンズ１５１と１５２に入射し、さらにそ
れぞれの拡大レンズ１６１と１６２により像拡大されて
光検出器（イメージセンサ）１７１と１７２上に再結像
される。このように対物レンズ１２を通過した光の波長
域を２分してそれぞれ毎に別個に検出するようにした点
が本発明の特徴である。なお、波長分離ミラー１４の数
を増やし、各分岐に対応する結像レンズと拡大レンズお
よび光検出器の系統数を増やせば、対物レンズ１２を通
過した光の波長域をさらに細分してそれぞれ毎に別個に
検出することができる。図１では説明を簡単にするため
に上記光の分岐を２系統にして示しているが、さらに細
分しても以下に説明する本発明の効果は同様である。
なって波長分離ミラー１４により波長域を分岐されてそ
れぞれの結像レンズ１５１と１５２に入射し、さらにそ
れぞれの拡大レンズ１６１と１６２により像拡大されて
光検出器（イメージセンサ）１７１と１７２上に再結像
される。このように対物レンズ１２を通過した光の波長
域を２分してそれぞれ毎に別個に検出するようにした点
が本発明の特徴である。なお、波長分離ミラー１４の数
を増やし、各分岐に対応する結像レンズと拡大レンズお
よび光検出器の系統数を増やせば、対物レンズ１２を通
過した光の波長域をさらに細分してそれぞれ毎に別個に
検出することができる。図１では説明を簡単にするため
に上記光の分岐を２系統にして示しているが、さらに細
分しても以下に説明する本発明の効果は同様である。
【００１８】上記のように、波長分離ミラーによりアラ
イメントマーク４の検出光の波長を分割するようにする
と、各系統の結像レンズと拡大レンズが受け持つそれぞ
れの波長域が狭くなるので、それぞれのレンズ系は精度
高く色収差補正を行うことができ、また、各レンズ系に
要求される光学的性能を緩めることができるので、装置
の性能を経済的に高めることができるのである。また、
上記アライメントマ−ク照射光の波長帯域をマスク投射
光の波長よりずらして十分な強度のアライメントマ−ク
反射光を得、さらにアライメントマ−ク検出光の波長帯
域幅を２００ｎｍ以上に広げて実質的に上記縦色収差や
結像倍率のずれを十分に補正し良好なコントラスト像を
得ることができるのである。
イメントマーク４の検出光の波長を分割するようにする
と、各系統の結像レンズと拡大レンズが受け持つそれぞ
れの波長域が狭くなるので、それぞれのレンズ系は精度
高く色収差補正を行うことができ、また、各レンズ系に
要求される光学的性能を緩めることができるので、装置
の性能を経済的に高めることができるのである。また、
上記アライメントマ−ク照射光の波長帯域をマスク投射
光の波長よりずらして十分な強度のアライメントマ−ク
反射光を得、さらにアライメントマ−ク検出光の波長帯
域幅を２００ｎｍ以上に広げて実質的に上記縦色収差や
結像倍率のずれを十分に補正し良好なコントラスト像を
得ることができるのである。
【００１９】図１において、光検出器１７１と１７２に
より検出された信号はデジタル化されてそれぞれメモリ
３０１とメモリ３０２に格納され、次いで必要に応じて
データ補正ユニット３１１と同３１２によりデータ補正
される。次いで、データ補正ユニット３１１と３１２の
信号は信号合成ユニット３２に転送され、上記２分され
たアライメントマーク検出信号を合成して波長分割前の
全波長検出と等価な信号を生成する。この信号合成にお
いては各波長域毎に十分に色収差補正が行われているの
で、合成後の信号には色収差によるアライメントマーク
４の位置誤差が含まれない。
より検出された信号はデジタル化されてそれぞれメモリ
３０１とメモリ３０２に格納され、次いで必要に応じて
データ補正ユニット３１１と同３１２によりデータ補正
される。次いで、データ補正ユニット３１１と３１２の
信号は信号合成ユニット３２に転送され、上記２分され
たアライメントマーク検出信号を合成して波長分割前の
全波長検出と等価な信号を生成する。この信号合成にお
いては各波長域毎に十分に色収差補正が行われているの
で、合成後の信号には色収差によるアライメントマーク
４の位置誤差が含まれない。
【００２０】信号セレクタ３３はホストＣＰＵ３５の指
定に基づいて各デ−タ補正ユニット３１１と３１２、お
よび信号合成ユニット３２の出力信号を選択して演算ユ
ニット３４に転送し、演算ユニット３４はこれを画像処
理してアライメントマーク４の位置を特定する。ホスト
ＣＰＵ３５は、必要に応じて上記画像処理演算過程で信
号セレクタ３３を切替ることができる。ホストＣＰＵ３
５は上記演算ユニット３４の演算結果よりマスク１とウ
エハステージ５間の正確な位置関係を算出し、ステージ
制御系３６へ指令を送ってウェハステージ５の位置を制
御する。
定に基づいて各デ−タ補正ユニット３１１と３１２、お
よび信号合成ユニット３２の出力信号を選択して演算ユ
ニット３４に転送し、演算ユニット３４はこれを画像処
理してアライメントマーク４の位置を特定する。ホスト
ＣＰＵ３５は、必要に応じて上記画像処理演算過程で信
号セレクタ３３を切替ることができる。ホストＣＰＵ３
５は上記演算ユニット３４の演算結果よりマスク１とウ
エハステージ５間の正確な位置関係を算出し、ステージ
制御系３６へ指令を送ってウェハステージ５の位置を制
御する。
【００２１】図４は上記分割した波長域の各検出光を最
適に色収差補正する本発明の光学システムの概念図であ
る。バンドパスフィルタ１９の通過波長範囲をλ1〜λ2
とすると、対物レンズ１２の前の結像位置は上記λ1、
λ2に対応してｘ1、ｘ2のように拡がる。なお、ｘは上
記波長範囲（λ1〜λ2）をλ3にて２分割した場合の波
長λ3の成分が結像する位置である。図１においては例
えば波長（λ1〜λ3）の反射光成分が光検出器１７１に
入射するとすると、波長（λ3〜λ2）の反射光成分は光
検出器１７２に入射する。
適に色収差補正する本発明の光学システムの概念図であ
る。バンドパスフィルタ１９の通過波長範囲をλ1〜λ2
とすると、対物レンズ１２の前の結像位置は上記λ1、
λ2に対応してｘ1、ｘ2のように拡がる。なお、ｘは上
記波長範囲（λ1〜λ2）をλ3にて２分割した場合の波
長λ3の成分が結像する位置である。図１においては例
えば波長（λ1〜λ3）の反射光成分が光検出器１７１に
入射するとすると、波長（λ3〜λ2）の反射光成分は光
検出器１７２に入射する。
【００２２】図４において、対物レンズ１２は上記波長
範囲（λ1〜λ2）内の検出光を無限遠補正する。すなわ
ち、対物レンズ１２は（λ1〜λ2）内の波長に応じて焦
点距離を変化させ、各波長成分の結像位置の対物レンズ
１２の主点位置からのずれを各波長の結像位置に合わせ
ように補正する。波長分離ミラー１４は、上記対物レン
ズ１２により平行光線化された（λ1〜λ2）の光を光路
分岐する。
範囲（λ1〜λ2）内の検出光を無限遠補正する。すなわ
ち、対物レンズ１２は（λ1〜λ2）内の波長に応じて焦
点距離を変化させ、各波長成分の結像位置の対物レンズ
１２の主点位置からのずれを各波長の結像位置に合わせ
ように補正する。波長分離ミラー１４は、上記対物レン
ズ１２により平行光線化された（λ1〜λ2）の光を光路
分岐する。
【００２３】波長分離ミラー１４は実線で示したように
波長範囲（λ1〜λ3）の成分を透過し、点線で示したよ
うに波長範囲（λ3〜λ2）の成分を反射する光学膜が設
けられ、図５に示すような分光特性を備えている。結像
レンズ１５１と同１５２は上記波長分離ミラー１４によ
り分岐された各光成分を、別個に最適に色収差補正して
それぞれを所定の位置に結像させる。
波長範囲（λ1〜λ3）の成分を透過し、点線で示したよ
うに波長範囲（λ3〜λ2）の成分を反射する光学膜が設
けられ、図５に示すような分光特性を備えている。結像
レンズ１５１と同１５２は上記波長分離ミラー１４によ
り分岐された各光成分を、別個に最適に色収差補正して
それぞれを所定の位置に結像させる。
【００２４】図６は図１に示したデータ補正ユニット３
１１，３１２、および信号合成ユニット３２等が行うア
ライメントマ−ク検出信号の処理手順を説明するフロー
チャ−トである。ステップＳ１０とステップＳ２０にて
光検出器１７１，同１７２が検出した各検出信号をそれ
ぞれデジタル化してメモリ３０１と同３０２に格納す
る。上記各データは同一のアライメントマーク４を検出
したのにもかかわらず別個の色収差補正光学系を経てい
るため、それぞれの光学倍率がすれているとデータの横
スケールもステップＳ１０とステップＳ２０に示すよう
にＡ1倍、Ａ2倍のように異なてくる。したがって次ぎの
ステップＳ１１とステップＳ２１にて、各々のデータ補
正ユニット３１１、３１２により光学倍率をＡ倍に揃え
るように補正する。
１１，３１２、および信号合成ユニット３２等が行うア
ライメントマ−ク検出信号の処理手順を説明するフロー
チャ−トである。ステップＳ１０とステップＳ２０にて
光検出器１７１，同１７２が検出した各検出信号をそれ
ぞれデジタル化してメモリ３０１と同３０２に格納す
る。上記各データは同一のアライメントマーク４を検出
したのにもかかわらず別個の色収差補正光学系を経てい
るため、それぞれの光学倍率がすれているとデータの横
スケールもステップＳ１０とステップＳ２０に示すよう
にＡ1倍、Ａ2倍のように異なてくる。したがって次ぎの
ステップＳ１１とステップＳ２１にて、各々のデータ補
正ユニット３１１、３１２により光学倍率をＡ倍に揃え
るように補正する。
【００２５】勿論、上記各光学倍率が等しい場合にはス
テップＳ１１とステップＳ２１はスキップされる。次い
でステップＳ１３にて上記光学倍率を等しく揃え各デー
タを信号合成ユニット３２により合成（例えば加算）
し、振幅の乱れを除去する。なお、上記信号合成ユニッ
ト３２による合成処理は必要に応じて行えばよく、一般
的には信号セレクタ３３により、デ−タ補正ユニット３
１１、３１２、および信号合成ユニット３２等の出力を
選択して使用する。ホストＣＰＵは上記ステップＳ１３
の信号を用いてステ−ジ５の位置を制御する。なお、上
記の説明ではアライメントマ−ク検出信号の波長帯域を
２分割した場合を扱ったが、必要に応じて上記分割数を
さらに増やして同様に処理して同様な効果を得ることが
できる。
テップＳ１１とステップＳ２１はスキップされる。次い
でステップＳ１３にて上記光学倍率を等しく揃え各デー
タを信号合成ユニット３２により合成（例えば加算）
し、振幅の乱れを除去する。なお、上記信号合成ユニッ
ト３２による合成処理は必要に応じて行えばよく、一般
的には信号セレクタ３３により、デ−タ補正ユニット３
１１、３１２、および信号合成ユニット３２等の出力を
選択して使用する。ホストＣＰＵは上記ステップＳ１３
の信号を用いてステ−ジ５の位置を制御する。なお、上
記の説明ではアライメントマ−ク検出信号の波長帯域を
２分割した場合を扱ったが、必要に応じて上記分割数を
さらに増やして同様に処理して同様な効果を得ることが
できる。
【００２６】図７は上記アライメントマ−ク４に照射す
る光の波長帯域を変えてアライメントマ−ク４からの反
射光強度の乱れを測定したデ−タ例である。同図（ａ）
に見られる如く、光の波長帯域幅（λ2−λ1）が５０ｎ
ｍのように狭いと、アライメントマ−ク４上に塗布され
るレジスト３１の厚みが薄い部分でエッジ部における光
の干渉が強くあらわれ僅かのレジスト厚の違いにより反
射光強度が大きく変化することがわかる。これに対して
同図（ｃ）に示す如く波長帯域幅（λ2−λ1）を２００
ｎｍのように広げると上記反射光強度の乱れは大幅に低
減され、これによりアライメントマ−ク４の位置検出を
精度良く行うことができるのである。
る光の波長帯域を変えてアライメントマ−ク４からの反
射光強度の乱れを測定したデ−タ例である。同図（ａ）
に見られる如く、光の波長帯域幅（λ2−λ1）が５０ｎ
ｍのように狭いと、アライメントマ−ク４上に塗布され
るレジスト３１の厚みが薄い部分でエッジ部における光
の干渉が強くあらわれ僅かのレジスト厚の違いにより反
射光強度が大きく変化することがわかる。これに対して
同図（ｃ）に示す如く波長帯域幅（λ2−λ1）を２００
ｎｍのように広げると上記反射光強度の乱れは大幅に低
減され、これによりアライメントマ−ク４の位置検出を
精度良く行うことができるのである。
【００２７】
【発明の効果】上記アライメントマークからの反射光の
波長帯域を分割することにより、上記反射光の色収差補
正を上記分割されて狭くなった各波長帯域毎に行うの
で、色収差を高精度に補正することができ、各波長帯域
毎の結像位置のボケを低減することができる。また、上
記アライメントマ−クに照射する光の波長帯域を上記原
画マスク被露用光源の波長からずらすことにより、アラ
イメントマ−クからの反射光強度を強めることができ、
さらに、上記アライメントマ−ク照射光の波長帯域を広
げることにより、アライメントマ−ク部における光の干
渉により発生する反射光強度の乱れを低減することがで
きる。
波長帯域を分割することにより、上記反射光の色収差補
正を上記分割されて狭くなった各波長帯域毎に行うの
で、色収差を高精度に補正することができ、各波長帯域
毎の結像位置のボケを低減することができる。また、上
記アライメントマ−クに照射する光の波長帯域を上記原
画マスク被露用光源の波長からずらすことにより、アラ
イメントマ−クからの反射光強度を強めることができ、
さらに、上記アライメントマ−ク照射光の波長帯域を広
げることにより、アライメントマ−ク部における光の干
渉により発生する反射光強度の乱れを低減することがで
きる。
【００２８】また、各波長帯域毎の色収差補正された各
波長帯域毎の光信号の位置情報誤差補正を別個に行うの
でそれぞれの補正精度が向上し、さらに、上記位置補正
された各波長帯域毎の光信号を合成してアライアメント
マークの検出信号を生成するので、その対称性が向上し
て上記位置誤差をさらに低減することができる。また、
アライアメントマーク検出信号の対称性が始めからよい
場合には、原信号に近い上記位置情報誤差が補正された
各波長帯域毎の信号の方を選択するので、信号の処理を
簡略化して無用な誤差の介入を防止することができる。
また、ホストＣＰＵの指令により、各色収差補正光学系
の出力もしくは各データ補正ユニットおよび信号合成ユ
ニットの出力信号を選択し演算ユニットに転送され、画
像処理によりアライアメントマークの位置を特定する
が、この画像処理過程で、信号セレクタが切り換えられ
るので、データ補正レジストの厚さやマークの段差等に
応じて光学条件を選択することができる。具体的には、
波長帯域毎に異なるレジスト厚と反射強度との関係を検
出状況に応じて使い分けることができる。
波長帯域毎の光信号の位置情報誤差補正を別個に行うの
でそれぞれの補正精度が向上し、さらに、上記位置補正
された各波長帯域毎の光信号を合成してアライアメント
マークの検出信号を生成するので、その対称性が向上し
て上記位置誤差をさらに低減することができる。また、
アライアメントマーク検出信号の対称性が始めからよい
場合には、原信号に近い上記位置情報誤差が補正された
各波長帯域毎の信号の方を選択するので、信号の処理を
簡略化して無用な誤差の介入を防止することができる。
また、ホストＣＰＵの指令により、各色収差補正光学系
の出力もしくは各データ補正ユニットおよび信号合成ユ
ニットの出力信号を選択し演算ユニットに転送され、画
像処理によりアライアメントマークの位置を特定する
が、この画像処理過程で、信号セレクタが切り換えられ
るので、データ補正レジストの厚さやマークの段差等に
応じて光学条件を選択することができる。具体的には、
波長帯域毎に異なるレジスト厚と反射強度との関係を検
出状況に応じて使い分けることができる。
【００２９】以上により光投影露光装置のＴＴＬ方式の
アライメントマ−ク検出において、ブロードな波長域の
光を採用して投影レンズの色収差を精度良く補正し、ま
た、像のコントラストを高めて高解像を向上することの
できる今後の半導体プロセスの多様化に対して対応容易
な性能の安定した光投影露光装置を経済的に提供するこ
とができる。
アライメントマ−ク検出において、ブロードな波長域の
光を採用して投影レンズの色収差を精度良く補正し、ま
た、像のコントラストを高めて高解像を向上することの
できる今後の半導体プロセスの多様化に対して対応容易
な性能の安定した光投影露光装置を経済的に提供するこ
とができる。
【図１】本発明実施例のブロック図である。
【図２】従来装置のブロック図である。
【図３】アライメントマーク部の断面図とその反射光分
布図である。
布図である。
【図４】本発明における色収差補正系の光学系統図であ
る
る
【図５】波長分離ミラーの分光特性図である。
【図６】本発明における信号処理のフローチャ−トであ
る。
る。
【図７】アライメントマ−ク照射光の帯域幅とアライメ
ントマ−ク反射光強度の関係を示すデ−タである。
ントマ−ク反射光強度の関係を示すデ−タである。
１ マスク ２ 投影レンズ ３ ウェハ ４ アライメントマーク ５ ステ−ジ ６ コンデンサレンズ ７ 露光用光源 １２ 対物レンズ １３ ハ−フミラ− １４ 波長分離ミラー １５、１５１、１５２ 各結像レンズ １６、１６１、１６２ 各拡大レンズ １７、１７１、１７２ 各光検出器 １８ 照明レンズ １９ バンパスフィルタ ２０ 光ファイバ ３０、３０１、３０２ 各メモリ ３１ レジスト ３２ 信号合成ユニット ３３ 信号セレクタ ３４ 演算ユニット ３５ ホストＣＰＵ ３６ ステ−ジ制御系 ３８ 干渉計 ３１１、３１２ 各データ補正ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉武 泰裕 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 (56)参考文献 実開 平２−102720（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (3)
- 【請求項１】 投影レンズを介してアライメント検出用
の光をウエハ上に設けたアライメントマークに照明し、
その反射光を上記投影レンズを介して取り出すアライメ
ント検出系により上記ウエハの位置を調整し、上記投影
レンズを介して原画マスクの光学像をウェハ（被露光
体）上に転写する光投影露光装置において、 上記アライメントマークからの反射光の波長帯域を分割
する波長帯域分割手段と、上記波長帯域分割手段により
分割された各波長帯域内の光信号をそれぞれ毎に色収差
補正して所定の位置に結像する色収差補正光学系と、上
記各色収差補正光学系の出力を選択的に切り換える信号
セレクタとを設け、該信号セレクタの出力により上記ウ
エハの位置を制御するようにしたことを特徴とする光投
影露光装置。 - 【請求項２】 投影レンズを介してアライメント検出用
の光をウエハ上に設けたアライメントマークに照明し、
その反射光を上記投影レンズを介して取り出すアライメ
ント検出系により上記ウエハの位置を調整し、上記投影
レンズを介して原画マスクの光学像をウェハ（被露光
体）上に転写する光投影露光装置において、 上記アライメントマークからの反射光の波長帯域を分割
する波長帯域分割手段と、上記波長帯域分割手段により
分割された各波長帯域内の光信号をそれぞれ毎に色収差
補正して所定の位置に結像する色収差補正光学系と、上
記各色収差補正光学系の出力光を別個に検出する光検出
器と、上記各光検出器の出力信号の位置情報のスケール
を補正するデ−タ補正手段と、上記各データ補正系の出
力信号を合成して上記アライメントマ−クの検出信号を
生成する信号合成手段と、上記デ−タ補正手段と信号合
成手段の出力信号を選択的に切り換える信号セレクタと
を設け、該信号セレクタの出力により上記ウエハの位置
を制御するようにしたことを特徴とする光投影露光装
置 。 - 【請求項３】 請求項２記載の光投影露光装置におい
て、上記光検出器と該光検出器の出力信号の位置情報の
スケールを補正する上記デ−タ補正手段を用い、上記各
色収差補正光学系の光学倍率の相違に基づいて発生する
上記位置情報の誤差を補正するようにしたことを特徴と
する光投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3343741A JP2854448B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 光投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3343741A JP2854448B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 光投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175096A JPH05175096A (ja) | 1993-07-13 |
| JP2854448B2 true JP2854448B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=18363891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3343741A Expired - Fee Related JP2854448B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 光投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2854448B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100621552B1 (ko) | 2004-09-02 | 2006-09-19 | 삼성전자주식회사 | 렌즈 특성이 반영된 포커싱 및 레벨링이 가능한 투영 렌즈유니트, 그를 포함하는 노광 장비 및 렌즈 특성이 반영된포커싱 및 레벨링 조절 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02102720U (ja) * | 1989-02-01 | 1990-08-15 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3343741A patent/JP2854448B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05175096A (ja) | 1993-07-13 |
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