JPH01140719A - 位置合せ装置 - Google Patents
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- JPH01140719A JPH01140719A JP62297559A JP29755987A JPH01140719A JP H01140719 A JPH01140719 A JP H01140719A JP 62297559 A JP62297559 A JP 62297559A JP 29755987 A JP29755987 A JP 29755987A JP H01140719 A JPH01140719 A JP H01140719A
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- Japan
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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。
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〕
本発明は半導体製造装置に係り、特に露光波長とアライ
メント光波長が大きく異なる投影露光装置の位置合せに
好適な手段に関する。
メント光波長が大きく異なる投影露光装置の位置合せに
好適な手段に関する。
従来、投影露光装置の位置合せには露光主光軸を合せる
ために露光波長のみの単色光を用いていたが、露光波長
の単色光のみではウェーハ上に塗布されたホトレジスト
内で等原子渉縞が発生し、ホトレジストの厚さによって
検出信号のコントラストが低下し、検出精度を劣化させ
る問題があった。この問題を解決するため特開昭５９−
７９５２７号記載のように位置合せ光として２つ以上の
波長を用いる多波長検出方法がある。しかし、多波長光
を用いて検出する場１合、色収差によって結像位置が異
なるという問題があった。そのため上記従来方式では、
ウェーハステージを光軸方向へ移動させることによって
補正しているが、そのステージの移動による誤差は避け
られなくなり、色収差が大きい場合には補正しきれなく
なるという問題がある。この問題に対しては、アライメ
ント光のみが通過する領域に補正レンズを設置して色収
差を補正する方式が、昭和６２年度精密工学会春季大会
学術講演会論文集Ｐ７７５〜Ｐ７７６において論じられ
ている。しかし、前記補正レンズが投影レンズと別個の
構造物に設置されているため、投影レンズと補正レンズ
の相対位置が変化する等の機械的誤差は避けられないと
いう問題がある。
ために露光波長のみの単色光を用いていたが、露光波長
の単色光のみではウェーハ上に塗布されたホトレジスト
内で等原子渉縞が発生し、ホトレジストの厚さによって
検出信号のコントラストが低下し、検出精度を劣化させ
る問題があった。この問題を解決するため特開昭５９−
７９５２７号記載のように位置合せ光として２つ以上の
波長を用いる多波長検出方法がある。しかし、多波長光
を用いて検出する場１合、色収差によって結像位置が異
なるという問題があった。そのため上記従来方式では、
ウェーハステージを光軸方向へ移動させることによって
補正しているが、そのステージの移動による誤差は避け
られなくなり、色収差が大きい場合には補正しきれなく
なるという問題がある。この問題に対しては、アライメ
ント光のみが通過する領域に補正レンズを設置して色収
差を補正する方式が、昭和６２年度精密工学会春季大会
学術講演会論文集Ｐ７７５〜Ｐ７７６において論じられ
ている。しかし、前記補正レンズが投影レンズと別個の
構造物に設置されているため、投影レンズと補正レンズ
の相対位置が変化する等の機械的誤差は避けられないと
いう問題がある。
上記のように、従来技術では多波長検出における色収差
補正方法においてステージの移動に伴なう誤差が避けら
れないことと、色収差が大きい場合は補正できないこと
、また、補正レンズ設置による機械誤差が避けられない
などの問題があった。
補正方法においてステージの移動に伴なう誤差が避けら
れないことと、色収差が大きい場合は補正できないこと
、また、補正レンズ設置による機械誤差が避けられない
などの問題があった。
また、将来１６ＭＤＲＡＭ以降のデバイスの生産におい
ては、エキシマレーザが露光光として最有力視されてい
る。エキシマレーザの波長は例えばＫｒＦガスを用いる
場合２４８．４ｎｍ と遠紫外であることから、縮小レ
ンズ材料には石英が用いられる。この石英のみで構成さ
れた縮小レンズでは色補正が困難であるので色収差はま
すます増大する傾向にある。
ては、エキシマレーザが露光光として最有力視されてい
る。エキシマレーザの波長は例えばＫｒＦガスを用いる
場合２４８．４ｎｍ と遠紫外であることから、縮小レ
ンズ材料には石英が用いられる。この石英のみで構成さ
れた縮小レンズでは色補正が困難であるので色収差はま
すます増大する傾向にある。
本発明の目的は、この増大した色収差の影響を無くし、
かつ誤差の少ない良好な位置検出方式を提供することに
ある。
かつ誤差の少ない良好な位置検出方式を提供することに
ある。
上記目的は、アライメント光に対してレンズ作用し、露
光光に対しては影響を与えない光学素子好ましくはフレ
ネルゾーンプレートを設けた薄板を投影レンズ鏡体と一
体に設置することにより、達成される。
光光に対しては影響を与えない光学素子好ましくはフレ
ネルゾーンプレートを設けた薄板を投影レンズ鏡体と一
体に設置することにより、達成される。
上記フレネルゾーンプレートは、露光光とアライメント
光の通過する領域に配置され、アライメント光に対して
はレンズとして作用する。それによって、投影レンズの
アライメント光に対する色収差を補正することができる
。また、第３図において、５はフレネルゾーンプレート
、６は透明薄板、ｎはフレネルゾーンプレート膜の屈折
率、ｄはフレネルゾーンプレート膜厚、ｍは整数。この
とき、薄膜による位相シフトを利用してフレネルゾーン
プレート膜が露光波長に対しては一見存在しないように
見える膜厚ｄ＝−λを選ぶことによってレンズとして作
用しないようにし、単に透過するのみとする。こうする
ことによって露光波長に対するアライメント光波長の色
収差を露光光に干渉することなく補正することができる
。
光の通過する領域に配置され、アライメント光に対して
はレンズとして作用する。それによって、投影レンズの
アライメント光に対する色収差を補正することができる
。また、第３図において、５はフレネルゾーンプレート
、６は透明薄板、ｎはフレネルゾーンプレート膜の屈折
率、ｄはフレネルゾーンプレート膜厚、ｍは整数。この
とき、薄膜による位相シフトを利用してフレネルゾーン
プレート膜が露光波長に対しては一見存在しないように
見える膜厚ｄ＝−λを選ぶことによってレンズとして作
用しないようにし、単に透過するのみとする。こうする
ことによって露光波長に対するアライメント光波長の色
収差を露光光に干渉することなく補正することができる
。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は１本発明と半導体集積回路ＩＣや、ＬＳＩを製造す
る縮小投影露光装置に応用した一実施例の該略図である
。第１図において、１３はレーザ発振器、９はレーザビ
ームを曲げるビームペンタ、６は石英薄板、５は６の石
英薄板上にある１次元のフレネルゾーンプレート、４は
縮小投影レンズ、２はウェーハ、３はウェーハ上に形成
された回折格子からなるアライメントマーク、７はレテ
ィクル、８はレティクル上に形成された回折格子からな
るアライメントマーク、１０はミラー、１２はアライメ
ントパターン像を検出する検出器、１４は１２の検出器
からの信号により位置合せ信号を生成する制御部である
。
図は１本発明と半導体集積回路ＩＣや、ＬＳＩを製造す
る縮小投影露光装置に応用した一実施例の該略図である
。第１図において、１３はレーザ発振器、９はレーザビ
ームを曲げるビームペンタ、６は石英薄板、５は６の石
英薄板上にある１次元のフレネルゾーンプレート、４は
縮小投影レンズ、２はウェーハ、３はウェーハ上に形成
された回折格子からなるアライメントマーク、７はレテ
ィクル、８はレティクル上に形成された回折格子からな
るアライメントマーク、１０はミラー、１２はアライメ
ントパターン像を検出する検出器、１４は１２の検出器
からの信号により位置合せ信号を生成する制御部である
。
第１図において、レーザ発振器１３から発したビームを
ビームベンダ９を介して、フレネルゾーンプレート５及
び縮小投影レンズ４を通し、ウェーハ２上の回折格子３
へ入射する。回折格子によって回折された回折光のうち
、±１次回折光は縮小投影レンズを通過した後に、フレ
ネルゾーンプレート５に入射しレテイクルタ上に回折格
子３の像を形成する。０次光は、ビームベンダ９により
遮断されるのでレテイクルタ上には到達しない。
ビームベンダ９を介して、フレネルゾーンプレート５及
び縮小投影レンズ４を通し、ウェーハ２上の回折格子３
へ入射する。回折格子によって回折された回折光のうち
、±１次回折光は縮小投影レンズを通過した後に、フレ
ネルゾーンプレート５に入射しレテイクルタ上に回折格
子３の像を形成する。０次光は、ビームベンダ９により
遮断されるのでレテイクルタ上には到達しない。
±１次回折光により形成される像は、ウェーハ上の回折
格子のピッチＰｗの半分のピッチとなる。
格子のピッチＰｗの半分のピッチとなる。
この結像パターンとレテイクルタ上の回折格子パターン
８とのモアレ縞をミラー１０を介して漁検吊手段１２で
検出し、その信号を位置制御手段１４へ送り、その信号
に基づいて位置合せを行なう。
８とのモアレ縞をミラー１０を介して漁検吊手段１２で
検出し、その信号を位置制御手段１４へ送り、その信号
に基づいて位置合せを行なう。
第２図は、本発明装置のフレネルレンズの上面図である
。５．５’は１次元のフレネルゾーンプレート１７はア
ライメント光と露光光の照射領域である。ウェーハ上の
回折格子３から反射したアライメント光は縮小投影レン
ズ４を通りフレネルゾーンプレート５へ入射され、レテ
ィクルタ上に結像する。一方、露光光もつフレネルゾー
ンプレートに入射する。
。５．５’は１次元のフレネルゾーンプレート１７はア
ライメント光と露光光の照射領域である。ウェーハ上の
回折格子３から反射したアライメント光は縮小投影レン
ズ４を通りフレネルゾーンプレート５へ入射され、レテ
ィクルタ上に結像する。一方、露光光もつフレネルゾー
ンプレートに入射する。
第３図において、６は透明薄板、５は６の透明薄板上の
フレネルゾーンプレート、ｎは５のフレネルゾーンプレ
ートを形成する膜の屈折率、ｄは５のフレネルゾーンプ
レートの膜厚である。今、露光波長λａ＝２４８．４ｎ
ｍ 、アライメント光波長、λａ ＝６３２ 、８ ｎ
ｍ 、フレネルゾーンプレート膜として５ｉＯｚを選
ぶとその屈折率は、露光波長λｅに対して１．５０．ア
ライメント光波長に対して１．４５ となる。膜厚ｄと
位相シフト量δの関係はδ＝２πｎｄ／λと表わされる
。
フレネルゾーンプレート、ｎは５のフレネルゾーンプレ
ートを形成する膜の屈折率、ｄは５のフレネルゾーンプ
レートの膜厚である。今、露光波長λａ＝２４８．４ｎ
ｍ 、アライメント光波長、λａ ＝６３２ 、８ ｎ
ｍ 、フレネルゾーンプレート膜として５ｉＯｚを選
ぶとその屈折率は、露光波長λｅに対して１．５０．ア
ライメント光波長に対して１．４５ となる。膜厚ｄと
位相シフト量δの関係はδ＝２πｎｄ／λと表わされる
。
ここで、δ＝２ｍπの時、照明光は透過し、δ＝（２ｍ
＋１）πの時には遮断される。これを考慮に入れて膜厚
を１．９９μｍとすると、露光波長λｅの時は透過する
。そして、アライメント光波長λａの時は遮断し、しか
も膜のない領域では透過するためフレネルゾーンプレー
トとして作用するようになる。
＋１）πの時には遮断される。これを考慮に入れて膜厚
を１．９９μｍとすると、露光波長λｅの時は透過する
。そして、アライメント光波長λａの時は遮断し、しか
も膜のない領域では透過するためフレネルゾーンプレー
トとして作用するようになる。
また、上記実施例においてはフレネルゾーンプレートに
露光光とアライメント光の相方が入射する場合について
述べた一例である。色収差が特に大きい場合、第４図の
ような構成が考えられる。
露光光とアライメント光の相方が入射する場合について
述べた一例である。色収差が特に大きい場合、第４図の
ような構成が考えられる。
第４図において、６′は石英薄板、５，５’は６′の石
英薄板上のフレネルゾーンプレート。
英薄板上のフレネルゾーンプレート。
１８は露光領域、１９はアライメント光領域である。露
光光とアライメント光の色収差が特に大きい場合、４の
縮小投影レンズの設計波長光である露光光に比ペアライ
メント光の屈折率は低くなる。
光光とアライメント光の色収差が特に大きい場合、４の
縮小投影レンズの設計波長光である露光光に比ペアライ
メント光の屈折率は低くなる。
この現象を利用して、第４図に示すように６′の石英薄
板上で露光光とアライメント光の照射領域を分離するこ
とができる。こうすることによって。
板上で露光光とアライメント光の照射領域を分離するこ
とができる。こうすることによって。
前記実施例のように５，５′のフレネルゾーンプレート
の膜厚を選ぶ必要が無くなる。
の膜厚を選ぶ必要が無くなる。
上記実施例においては、平面薄板上にフレネルゾーンプ
レートを形成した。この構成を用いると平面薄板のため
に平面薄板に入射される露光光は場所によって入射角度
が異なるために収差を生じてしまう。この収差を除くた
めに第５図のような構成をとることが考えられる。第５
図において、１６′は露光光束、６′は透明薄板、５′
はフレネルゾーンプレートである。６′の透明薄板の形
状は、露光光のすべてが６′の透明薄板に垂直に入射す
るような曲面とする。こうすることによって６′の薄板
を挿入することによって生じる収差を除去することがで
きる。また、第６図において、４′は投影レンズ、５′
はフレネルゾーンプレートである。第６図に示すように
レンズ表面にフレネルゾーンプレートを形成することに
よっても同様な効果が得られる。
レートを形成した。この構成を用いると平面薄板のため
に平面薄板に入射される露光光は場所によって入射角度
が異なるために収差を生じてしまう。この収差を除くた
めに第５図のような構成をとることが考えられる。第５
図において、１６′は露光光束、６′は透明薄板、５′
はフレネルゾーンプレートである。６′の透明薄板の形
状は、露光光のすべてが６′の透明薄板に垂直に入射す
るような曲面とする。こうすることによって６′の薄板
を挿入することによって生じる収差を除去することがで
きる。また、第６図において、４′は投影レンズ、５′
はフレネルゾーンプレートである。第６図に示すように
レンズ表面にフレネルゾーンプレートを形成することに
よっても同様な効果が得られる。
以上説明したように、本発明によれば露光波長とアライ
メント光波長の色収差の大きい縮小投影露光装置におい
てレティクルとウェーハの間にアライメント光に対して
レンズεして作用し、露光光に対しては、影響を与えな
い光学素子、好ましくはフレネルゾーンプレートを有す
る透明薄板をレンズ鏡体と一体に持つことによって色収
差及び機械誤差を取り除くことができるため、精密な位
置合せを安定して行なうことができる。
メント光波長の色収差の大きい縮小投影露光装置におい
てレティクルとウェーハの間にアライメント光に対して
レンズεして作用し、露光光に対しては、影響を与えな
い光学素子、好ましくはフレネルゾーンプレートを有す
る透明薄板をレンズ鏡体と一体に持つことによって色収
差及び機械誤差を取り除くことができるため、精密な位
置合せを安定して行なうことができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
は、同じくフレネルレンズの部分を示す概略図、第３図
は、位置型フレネルレンズの説明図、第４図は、石英薄
板上で露光領域とアライメント光領域とを分離した場合
の説明図、第５図は透明薄平板に挿入することによって
生じる収差を無くす手段の説明図、第６図は、他の実施
例での要点を示した図である。 １・・・ｘ−ｙ−ｚステージ、２・・・第２を基板、３
・・・第２のアライメントマーク、４・・・縮小投影レ
ンズ、５・・・１次元のフレネルゾーンプレート、６・
・・透明薄板、７・・・第１の基板、８・・・第１のア
ライメント坪２囚 茅４図
は、同じくフレネルレンズの部分を示す概略図、第３図
は、位置型フレネルレンズの説明図、第４図は、石英薄
板上で露光領域とアライメント光領域とを分離した場合
の説明図、第５図は透明薄平板に挿入することによって
生じる収差を無くす手段の説明図、第６図は、他の実施
例での要点を示した図である。 １・・・ｘ−ｙ−ｚステージ、２・・・第２を基板、３
・・・第２のアライメントマーク、４・・・縮小投影レ
ンズ、５・・・１次元のフレネルゾーンプレート、６・
・・透明薄板、７・・・第１の基板、８・・・第１のア
ライメント坪２囚 茅４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１の基板に形状されたパターン原画を第２基板上
へ転写する投影露光装置の第１基板と第２基板の相対位
置を検出する位置合せ装置において、第一の基板と第２
の基板の間に、アライメント光に対してレンズとして作
用し、露光光に対しては影響を与えない光学素子を有す
ることを特徴とする位置合せ装置。 ２、上記光学素子としてフレネルゾーンプレートパター
ンを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の位置合せ装置。 ３、露光波長に対してはレンズとして作用せず、アライ
メント光波長に対してはレンズとして働く様に上記フレ
ネルゾーンプレートパターンの膜厚を選んだ薄板を有す
ることを特徴とする特許請求第２項記載の位置合せ装置
。 ４、露光光の主光軸に対して垂直になるように当該フレ
ネルゾーンプレートを有する薄板形状を球面としたこと
を特徴とする特許請求範囲第２項記載の位置合せ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62297559A JPH01140719A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 位置合せ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62297559A JPH01140719A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 位置合せ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01140719A true JPH01140719A (ja) | 1989-06-01 |
Family
ID=17848116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62297559A Pending JPH01140719A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 位置合せ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01140719A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272501A (en) * | 1991-08-28 | 1993-12-21 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP62297559A patent/JPH01140719A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272501A (en) * | 1991-08-28 | 1993-12-21 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
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