JPH0245324B2 - - Google Patents

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JPH0245324B2
JPH0245324B2 JP56214795A JP21479581A JPH0245324B2 JP H0245324 B2 JPH0245324 B2 JP H0245324B2 JP 56214795 A JP56214795 A JP 56214795A JP 21479581 A JP21479581 A JP 21479581A JP H0245324 B2 JPH0245324 B2 JP H0245324B2
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JP
Japan
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wafer
wavelength light
reticle
light
objective lens
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JP56214795A
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English (en)
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JPS58112330A (ja
Inventor
Makoto Uehara
Akira Anzai
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Publication date
Application filed by Nippon Kogaku KK filed Critical Nippon Kogaku KK
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Priority to US06/451,394 priority patent/US4498762A/en
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Publication of JPH0245324B2 publication Critical patent/JPH0245324B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路の製造に用いられる投影型露
光装置、特にそのアライメント装置に関する。
一般にIC、LSI等の集積回路の製作工程は、レ
ジスト塗布→アライメント→露光→現像→エツチ
ングの複数回の繰り返しが基本になつている。そ
して、ここでのアライメントとは各回の露光の際
に前回の露光で形成されたパターンに対して所定
の位置関係を正確に維持するための確認作業であ
り、回路の集積度が高いほど露光パターンが微細
になりより正確なアライメントが必要とされる。
従来、投影対物レンズによる露光光と同一波長
の光により、投影対物レンズを通してレテイクル
上とウエハ上とにそれぞれ形成されたアライメン
トマークを重複観察するアライメント方法、いわ
ゆるTTLアライメントが知られている。しかし
このアライメントではアライメント時にウエハー
上のレジストを露光してしまうという欠点がある
ため、アライメント時にアライメントマークのみ
の露光ですむよう絞りなどで露光域を制約しなけ
ればならなかつた。またアライメントマークが露
光されてしまうと、ポジ型レジストの場合現像で
アライメントマークが消滅してしまい、毎回アラ
イメントマークを未露光域に移す必要がある等
種々の問題があつた。
他方、露光波長と異なる波長光でアライメント
を行なう装置も提案されており、この場合にはア
ライメント光はフオトレジストに感光せず前述の
ごとき問題を生ずることがない。しかしながら、
投影対物レンズを露光波長とアライメント光の波
長との両波長に対して完全に収差補正することは
極めて困難なため、いわゆる色収差によつてアラ
イメントの精度を高く維持することは難しく、ま
た装置も複雑になり末だ十分満足できるものでは
なかつた。
本発明の目的は、露光波長と異なる波長光でア
ライメントを行なう投影型露光装置において、投
影対物レンズの色収差にもかかわらず簡単な構成
で優れたアライメント精度を維持する装置を提供
することにある。
本発明は投影対物レンズにより所定の第1波長
光でレテイクル上のパターンをウエハ上に投影
し、該第1波長光と異なる第2波長光によつて前
記投影対物レンズを通してレテイクルとウエハと
の位置合せを行なう投影型露光装置において、ウ
エハ上にフレネルゾーンパターンとして知られる
回折格子パターンを、そのフレネルゾーンパター
ンによる前記第2波長光のフオーカス像と該ウエ
ハとの距離が前記投影対物レンズにおける前記第
1波長光に対する第2波長光の縦の色収差量に一
致するよう形成するとともに、該ウエハ上のフレ
ネルゾーンパターンに向けて前記第2波長光を前
記投影対物レンズを通して供給する照明光学系
と、前記第2波長光により前記投影対物レンズに
よつて前記レテイクル上に投影される前記フレネ
ルゾーンパターンのフオーカス像と該レテイクル
上の所定のアライメントマークとを観察する観察
光学系とを設けたものである。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第
1図は本発明による装置のアライメント光学系の
概略光路図である。露光パターンの原版としての
レテイクル1は図示なき露光照明光学系により供
給される短波長光、例えばg線(λ1=435.8nm)
で均一に照明され、レテイクル1上のパターンが
投影対物レンズ10によつてウエハー2上に投影
される。これによつてウエハ2に塗布されたレジ
ストが感光しこのレテイクル1上のパターンの焼
付露光が行なわれ、前述したプロセスの繰り返し
ごとにレテイクルを取り換えて焼付露光がなされ
る。そして、ウエハ2上には1回目の焼付露光に
より第2図の平面図に示すごとき同心円状のフレ
ネルゾーンパターンPが形成されており、このフ
レネルゾーンパターンPに向けてレジストに感光
域を持たない波長域の光、例えばHe−Neレーザ
ー(λ2=632.8nm)等の光源20から比較的長波
長の光が投影対物レンズ10を通して供給され
る。すなわち、光源20からの光束は偏向プリズ
ム21によりシフトしてコンデンサーレンズ22
により集光されハーフミラー23を透過して、第
1対物レンズ24、ミラー25を介してレテイク
ル1を透過し投影対物レンズ10の波長λ2に対す
る入射瞳に集光され、ウエハ2上のフレネルゾー
ンパターンPをテレセントリツクに照明する。こ
こで偏向プリズム21は光源20をコンデンサー
レンズ22の光軸上に配置するためのものであ
り、不可欠のものではない。投影対物レンズ10
に供給される光源20からの光λ2は投影対物レン
ズ10中の第1レンズ群11の収斂作用により波
長λ2に対する仮想絞り13の位置に集光され、第
2レンズ群12によりテレセントリツクな平行光
束となつてウエハ2へ向かつて射出する。フレネ
ルゾーンパターンPは後記するごとくウエハ2か
ら距離△だけ離れた位置にフオーカス像Fを形成
し、このフオーカス像Fは投影対物レンズ10に
よつてレテイクル1上に投影される。レテイクル
1上には所定のアライメントマークが設けられて
おり、第1対物レンズ24、ハーフミラー23、
ミラー26、第2対物レンズ27によりITV等
の撮像装置28の撮像面にフオーカス像Fの像と
レテイクル1上のアライメントマークとが形成さ
れる。第1図中にはアライメントに用いられる波
長λ2の照明光が点線で、観察光が実線でそれぞれ
示されている。
第2図の平面図に示したフレネルゾーンパター
ンPは第3図の断面図に示すごとく半径R1、R2
R3…の同心円で形成された輪帯状凸部と凹部が
交互に設けられたものである。このフレネルゾー
ンパターンはフレネルゾーンプレートとして知ら
れているように、回折現象によりレンズと同等の
作用を有し、波長λの光に対する焦点距離をfと
するとき各同心円の半径Rn(n=1、2、3、
…)は Rn=√ で決定されている。本実施例ではフレネルゾーン
パターンPを平行光束で照明するため、フオーカ
ス像Fとウエハ2との距離△は焦点距離fに一致
している。フレネルゾーンパターンに照射される
光束は平行光束ではなく収斂性又は発散性の光束
であつても通常のレンズと同等に扱うことができ
照射される光束の状態に応じてフオーカス像の位
置が変わる。以下では平行光束の照明光を照射す
るものとして説明する。尚、フレネルゾーンパタ
ーンによるフオーカス像は+1次と−1次との回
折光により2ケ所に形成されることも知られてい
る。そして、フレネルゾーンパターンとしては上
記の凹凸に限らず明暗のパターンにより同様の効
果を得ることができることはいうまでもない。
さて、このような構成においてフレネルゾーン
パターンPによるフオーカス像Fとウエハ2との
距離△(=f)が投影対物レンズ10の露光光λ1
に対するアライメント照明光λ2の縦の色収差量に
一致しているため、第4図に示すごとく、露光光
λ1によつてマスク1とウエハ2とが共役であると
同時に、マスク1とフレネルゾーンパターンPに
よるフオーカス像Fとも共役になつている。従つ
て、露光光λ1と異なる波長の光λ2によつて投影対
物レンズの色収差にかかわらず高精度のアライメ
ントを行うことができる。
第5図はレテイクル1上に設けられているアラ
イメントマーク31,32,33,34とウエハ
2上に設けられるフレネルゾーンパターンP1
P2との位置関係を示すために、レテイクルとウ
エハとの平面図の概略を重複して表わしている。
レテイクル1の周辺部にはその中心点30即ち投
影対物レンズの光軸位置に関して互いに直交する
位置に2対の直線状アライメントマーク31,3
2及び33,34が設けられており、これらに対
応してウエハ2上に同じく中心点30に関して互
いに直交する位置で2つのフレネルゾーンパター
ンP1,P2が設けられている。レテイクル1上の
2対のアライメントマークは中心点30を通る同
一直線上に位置しなければどこでも良いが、互い
に直交する位置に設けることがアライメント誤差
を最も小さくでき望ましい。第4図に示したごと
く、露光光λ1に対してレテイクル1とウエハ2と
が共役であるため、ウエハへの最初の露光の際に
2つのフレネルゾーンパターンP1,P2がウエハ
2上に図示なき最初の露光用レテイクルに形成さ
れたフレネルゾーンパターンの投影により形成さ
れる。そしてその後の露光ごとに波長λ2の照明光
により各フレネルゾーンパターンP1,P2のフオ
ーカス像とレテイクル上のアライメントマーク3
1〜34とにより、アライメントが繰り返され
る。すなわち、第6図に示すごとく撮像装置28
による観察視野においてレテイクル上に形成され
た1対の直線状アライメントマーク31,32の
像31′,32′との中央にフレネルゾーンパター
ンP1によるフオーカス像Fの像F′が位置すれば、
第5図中横方向の位置合せがなされる。同様にレ
テイクル上のアライメントマーク33と34との
中央にフレネルゾーンパターンP2によるフオー
カス像が位置すれば縦方向での位置合せがなさ
れ、これら2ケ所での位置合せによりレテイクル
1とウエハ2の露光領域とのアライメントが達成
される。
上記実施例ではウエハ上に設けるフレネルゾー
ンパターンPを第2図に示したごとく同心円形状
としたが、これに限らず、第7図の平面図に示す
ごとく、直線状のフレネルゾーンパターンP′とす
ることも可能である。この場合のフオーカス像は
1本の直線状になり、レテイクル上の1対の直線
状アライメントマークで挾み込むことによつて同
様に正確なアライメントを行なうことができる。
以上のごとき本発明による装置では、レジスト
に感光する波長域外の光によりアライメントが可
能であるため、焼付露光領域とアライメントに用
いる領域とを明確に区別する必要がなく、また各
回の露光時に際してフレネルゾーンパターンを露
光しない限り毎回これによるフオーカス像によつ
てアライメントを行なうことができる。しかも、
投影対物レンズの色収差量だけフレネルゾーンパ
ターンのフオーカス像をウエハから変位させる構
成、実施例では色収差量だけの焦点距離を有する
フレネルゾーンパターンを形成することとしたた
め、フレネルゾーンパターンによるフオーカス像
をウエハのアライメントマークとしてアライメン
トを行なうことができ、あたかも露光波長とアラ
イメント光の波長との両者に対して収差補正され
た投影対物レンズを用いているごとく扱うことが
できる。このため、投影対物レンズを露光光とア
ライメント光との両方に対して色収差補正する必
要がなくなり、レンズ構成を極端に複雑化するこ
となしに露光波長に対して本来的に要求される結
像性能を格段に向上させることが可能となる。し
かも、投影対物レンズの色収差補正のためにレン
ズやプリズムをアライメント光路中に配置する場
合には、それらの支持部材が別途に必要となるの
に対し、本発明の場合には、レテイクルとウエハ
との一方に、アライメント用マークとして所定の
回折格子パターンを設けるだけであつて何ら新し
い部材を設ける必要がなく、簡単な構成で高精度
のアライメントが可能となる。従つて、投影対物
レンズを通してのいわゆるTTLアライメントを
露光波長と同一波長の光線で行なう場合と実質的
に同等の優れた位置合せ精度を得ることができ、
特に縮小投影型の露光装置において効果が著し
い。さらに、アライメント光としてHe−Neレー
ザー等長波長領域の非常に高強度の光源を使用す
ることができるため、SN比の高いアライメント
信号を得ることができ、オートアライメントにも
極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例のアライメント
光学系の概略光路図、第2図はウエハ上に形成さ
れるフレネルゾーンパターンの一例を示す平面
図、第3図はその断面図、第4図は投影対物レン
ズについての共役関係を示す光路図、第5図はレ
テイクルとウエハとを重複して示した平面図、第
6図はアライメント光学系により観察される像の
例を示す視野図、第7図はフレネルゾーンパター
ンの他の例を示す平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕、1……レテイクル、
2……ウエハ、10……投影対物レンズ、20…
…光源、28……撮像装置、P……フレネルゾー
ンパターン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 投影対物レンズに関して所定の第1波長光に
    関して互いに共役に配置されるレテイクルとウエ
    ハとを有し、該投影対物レンズにより前記第1波
    長光によつて前記レテイクル上のパターンを前記
    ウエハ上に投影し、前記第1波長光と異なる第2
    波長光によつて前記投影対物レンズを通して該レ
    テイクルとウエハとの位置合せを行なう投影型露
    光装置において、該レテイクルとウエハとの一方
    には所定のアライメントマークを設け、他方には
    所定の回折格子パターンを設け、該回折格子パタ
    ーンによる前記第2波長光の回折光が集光するフ
    オーカス像と該回折格子パターンを有する該他方
    のものとの距離が前記投影対物レンズにおける前
    記第1波長光に対する前記第2波長光の色収差量
    に一致させて構成するとともに、前記回折格子パ
    ターンに向けて前記第2波長光を供給する照明光
    学系と、前記第2波長光により前記アライメント
    マークの像と前記回折格子パターンによるフオー
    カス像との位置関係を検出する検出手段とを設け
    たことを特徴とする投影型露光装置。 2 前記レテイクルが前記アライメントマークを
    有し、前記ウエハが前記回折格子パターンを有
    し、該回折格子パターンによる前記第2波長光の
    回折光が集光するフオーカス像と該ウエハとの距
    離が前記投影対物レンズにおける前記第1波長光
    に対する前記第2波長光の該ウエハ側での縦の色
    収差量に一致するよう形成するとともに、前記照
    明光学系は前記投影対物レンズを通して前記第2
    波長光を前記ウエハ上の回折格子パターンに向け
    て供給することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の投影型露光装置。
JP56214795A 1981-12-25 1981-12-25 投影型露光装置 Granted JPS58112330A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56214795A JPS58112330A (ja) 1981-12-25 1981-12-25 投影型露光装置
US06/451,394 US4498762A (en) 1981-12-25 1982-12-20 Projection type exposure apparatus

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JP56214795A JPS58112330A (ja) 1981-12-25 1981-12-25 投影型露光装置

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JPS58112330A JPS58112330A (ja) 1983-07-04
JPH0245324B2 true JPH0245324B2 (ja) 1990-10-09

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ID=16661648

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