JPH021902A - 位置合わせ装置及びこれを使用した露光装置 - 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〕 本発明は半導体露光装置における位置合わせ装置に係り
、特に露光波長と異なる位置検出光波長に対する縮小投
影レンズの色収差が大きい場合の位置合わせに好適な位
置合わせ装置及びこれを使用した露光装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭６０−６６８２０号に記載のよう
に第２の格子パターンを照明した時に生じる高次回折光
で第１の格子パターンを照明してパターン検出を行なっ
ている。つまり、この方法では、二重回折を利用するた
め、検出光強度が非常に微弱となる。第１の基板の下地
状態によっては信号強度は３衝程度下がり、これに伴な
う検出信号のＳ／Ｎの低下によって検出精度が低下する
などの問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、第１の基板の下地の状態で検出信号強
度が大きく変わり、信号のコントラストに大きな影響を
与える点について配慮がされておらず、第１の基板の下
地状態によって検出信号のＳ／Ｎが低下し、検出精度が
低下する問題があった。

本発明の目的は、特に露光光と波長が異なる位置検出光
での色収差の大きい露光装置において、検出光の光強度
の低下が、従来より１桁少なく。

従来達成できなかった。０．１μｍ以上のアライメント
精度を有する位置合わせ装置及びこれを使用した露光装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、第２の格子パターンを照明した際に生じる
０次回折光で第１の格子パターンを照明することにより
、達成される。

〔作用〕

本発明の原理を第２図と第３図を用いて説明する。格子
パターン５を単色光８で照明すると回折光が生じる。格
子パターンを透過した回折光の場合、入射方向と同一方
向に生じる光１１が０次、その両隣が±１次回折光１２
．１２’でその隣は±２次回折光１３．１３’　となっ
ている。０次回折光１１を除く他の高次回折光は格子パ
ターン５のＸ軸方向の移動に伴ない位相が変化するがＯ
次光１１は変化しない。

この様に０次光１１は、入射方向と同一でしかも格子パ
ターン５の移動に伴なう位相変化も無いので他の格子パ
ターン照射光として使用でき、第１の格子パターンと第
２の格子パターンの検出光軸も一致させることができる
。

検出光波長の縮小投影レンズにおける色収差が無い場合
は、第３図（ａ）に示すように第２の格子パターン５か
ら生じる回折光は第１の基板上で結像し、０次光１１の
みで第１の格子パターンを照明することができない。し
かし、例えばエキシマレーザステッパ用の縮小投影レン
ズは色収差がウェハ側で約４８ｍｍと予想されるので、
これを用いれば、第３図（ｂ）に示すように第２の格子
パターンの像は第１の基板上では結像せず、Ｏ次光１１
のみで第１の格子パターンを照明することが可能となる
。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例におけるパターンの照明手段を
第１図により説明する。レーザ発振器７から出射された
ビーム８は、ミラー６で反射され第２の基板４の第２の
格子パターン５を照明する。

第２の格子パターン５からは±１次反射回折光９゜９′
が生じ、この回折光はミラー６を介して検出光学系へ向
かう。ここで２次以上の高次回折光は無視する。また、
第２の格子パターンから生じる透過回折光のうち、今０
次回折光１１と±１次回折光１２．１２’　に注目する
。これら回折光は線光投影レンズ３を通り第１の基板１
へ向かう。第３図（ｂ）に示した様にこの縮小投影レン
ズ３は、パターン検出光波長に対してウェハ側で約４８
ｍｍの色収差を持つため、±１次回折光による第２の格
子パターン５の像は第１の基板上には結ばず、０次回折
光１１のみが第１の格子パターン２を照明する。第１の
格子パターン２から生じる±１次反射回折光１０．１０
’は、縮小投影レンズ３のパターン検出光波長に対する
色収差のため第２の基板４上には像を結ばず、第２の格
子パターンとずれた位置を通過し検出光学系へ向かう。

本実施例によれば、縮小投影レンズ３の検出光波長にお
ける色収差が大きい場合、第２の格子パターン５を照明
した時に生じる０次回折光１１によって第１の格子パタ
ーンを照明する方式は、従来の二重回折方式よりも検出
光強度を１桁以上上げることができ、検出精度の向上に
非常に有効である。

第４図を用いて本発明の一実施例による第１と第２の格
子パターンの位置合わせを説明する。第１の格子パター
ン２から生じる±１次回折光１０゜１０’の位相は格子
パターン２の位置によって変化する。（レーザ光源７は
直線偏光された２周波レーザである。）この位相をヘテ
ロダイン干渉を用いて検出する。検出光学系２２に導び
かれた第１の格子パターン２からの±１次回折光１０゜
１０′は、空間フィルタ１５によって＋１次回折光１０
はＳ偏光成分周波数ｆ１のみ選び、−１次回折光１０′
はＰ偏光成分周波数ｆｚのみ選びとる。その後レンズ１
６を介し、偏光板１７を通過してスリット１８上に結像
させる。このようにしてヘテロダイン干渉を起こし、そ
の一部をスリット１８によって選びとって光電変換器１
９によってヘテロダインビート信号を検出する。この検
出信号２４とレーザ７のビート信号２３を位相比較して
ビーム信号２３に対して位置合わせする。同様にして第
２の格子パターン５から生じる±１次回折光９，９′も
検出光学系２２を介してヘテロダインビート信号を検出
し、レーザ７のビート信号２３と位相比較してビート信
号２３に対して位置合わせをする。つまり、ビート信号
２３を基準に第１の格子パターンと第２の格子パターン
を位置合わせする。第１の格子パターン２の検出光と第
２の格子パターン５の検出光は、色補正用の二重焦点レ
ンズ１３以外は同一の光軸をたどるため、位置ズレの誤
差を非常に低くおさえることができ、０．１μｍ以上と
精度の高いアライメントができる。上述した構成により
アライメントをした後、露光用光源（図示せず）からの
単色光により基板４上の原画を感光剤の塗布された基板
２上に転写する。

（発明の効果〕 本発明によれば、第１の格子パターンの照明光として、
第２の格子パターンを照明した時に生じる０次光を用い
るので、二重回折検出方式等に比べ検出光強度の低下を
１桁以上おさえることができて、位置検出精度を向上さ
せる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部の概略図、第２図は
第２の格子パターンを照明した時に生じる回折光の状態
を示した概念図、第３図は縮小投影レンズ３と検出光波
長の色収差がない場合（ａ）、ある場合（ｂ）の光路を
示した概念図、第４図は本発明の一実施例の構成図であ
る。 ２・・・第１の格子パターン、３・・・縮小投影レンズ
。 ５・・・第２の格子パターン、６・・・第２の格子パタ
ーンを照明した時に生じるＯ次回折光、７・・・レーザ
第　１１２１ （α） 第 図 茅 霞 げ） 第

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の基板上に配置される第１の格子パターンと、
   第２の基板上に配置される第２の格子パターンと、上記
   第２の格子パターンを照射する単色光源と、上記第２の
   格子パターンによって生じる０次回折光で上記第１の格
   子パターンを照射する光学系と、上記第１の格子パター
   ンにより生じる１次以上の回折光の位相を検出する手段
   と、上記第２の格子パターンにより生じる１次以上の回
   折光の位相を検出する手段と、上記単色光の位相を検出
   する手段と、上記検出された３種の光の位相を比較して
   上記第１の基板と上記第２の基板の位置合わせをおこな
   う手段を有する位置合わせ装置。 ２、上記光学系に、上記単色光に対して色収差を有する
   レンズを用いることを特徴とする請求項１記載の位置合
   わせ装置。 ３、第１の基板と、該第１の基板に投影すべき原画の描
   かれた第２の基板と、上記原画を上記第１の基板上に転
   写するための第１の単色光源及び投影光学系を有する露
   光装置において、上記第１の基板上に配置される第１の
   格子パターンと、上記第２の基板上に配置される第２の
   格子パターンと、上記第２の格子パターンを照射する上
   記第１の単色光源と波長を異にする第２の単色光源と、
   上記第２の格子パターンに上記第２の単色光源からの単
   色光を照射した時に生じる１次以上の回折光の上記第２
   の単色光源からの単色光に対する位相差を検出する手段
   と、上記第２の格子パターンに上記第２の単色光源から
   の単色光を照射した時に生じる０次回折光を上記第１の
   格子パターンに照射する手段と、上記第１のパターンに
   上記０次回折光を照射した時に生じる１次以上の回折光
   の上記第２の単色光源からの単色光に対する位相差を検
   出する手段を有することを特徴とする露光装置。