JPH04242917A - Ｘ線露光装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線を利用して露光を
行うＸ線露光装置に係り、特にＸ線マスクと半導体ウェ
ハとの位置合わせを行うアライメント光学系に改良を加
えたＸ線露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩパターンを形成するには、
光露光装置が一般に用いられていたが、ＬＳＩパターン
の微細化に伴って、微細化されたパターンを光露光装置
で形成するのは、解像度や生産性の面で限界に近くなっ
てきている。そこで最近では、光露光装置よりも微細な
パターンを形成することが可能なＸ線露光装置の開発が
進められている。

【０００３】このＸ線露光装置では、その物理的特性か
ら縮小投影することが困難で、等倍の露光にならざるを
得ない。等倍露光を行うためには、Ｘ線マスクと半導体
ウェハとのギャップを極小にした近接露光となる。

【０００４】ここに、Ｘ線マスクと半導体ウェハのＸ，
Ｙ及びθ方向の位置ずれを正確に検出してこれを補正す
る必要があり、このため一般にＸ線露光装置には、Ｘ線
マスクと半導体ウェハに夫々形成されたアライメントマ
ークの画像データをＩＴＶカメラで取り込み、画像処理
によってＸ線マスクと半導体ウェハとの相対位置ずれ情
報を取り出すようにしたアライメント光学系が備えられ
ている。

【０００５】ここで、本発明者等が先に開発したアライ
メント光学系の構成を図３に示す。なお、通常Ｘ線露光
装置には、Ｘ，Ｙ及びθ方向の位置ずれを検出するため
、少なくとも３つのアライメント光学系（Ｘアライメン
ト光学系１ａ，Ｙ１　アライメント光学系１ｂ及びＹ２
　アライメント光学系１ｃ）が備えられている（図２参
照）が、ここでは、Ｘアライメント光学系１ａについて
説明する。

【０００６】架台２の中央には、露光光としてのＸ線（
ＳＯＲ光）３が通る通孔２ａが穿設され、この通孔２ａ
の周囲に位置してマスクテーブル４が配置されている。 このマスクテーブル４には、Ｘ線マスク５を保持するマ
スクチャック６が装着されているとともに、このＸ線マ
スク５に近接させた位置に半導体ウェハ７を保持するウ
ェハチャック８が備えられている。

【０００７】Ｘアライメント光学系１ａは、上記Ｘ線マ
スク５に設けられたアライメントマーク５ａにアライメ
ント光（ヘリウムネオンレーザ光）９を照射させ、半導
体ウェハ７から再びこのアライメントマーク５ａを通過
した検出光９′を画像データとして取り込むようように
したものである。

【０００８】即ち、このＸアライメント光学系１ａは、
支柱１０を介して所定間隔離間して平行に配置された一
対の光学ベース１１，１２と、この光学ベース１１，１
２上に配置された複数の光学部品とから主に構成されて
いる。図示の例では、この光学部品として、入射用の第
１及び第２のレンズ１３，１４、プリズム１５、互いに
対峙して配置された一対のプリズム状ミラー１６ａ，１
６ｂ及び検出用のレンズ１７とが備えられている。

【０００９】そして、上記入射用の各レンズ１３，１４
、プリズム１５及び一方のプリズム状ミラー１６ａは、
一方の光学ベース１１のＸ線マスク５と反対側の表面（
下面）に、他方のプリズム状ミラー１６ｂ及び検出用の
レンズ１７は、他方の光学ベース１２のＸ線マスク５側
の表面（上面）に夫々配置されている。

【００１０】また、図４に示すように、架台２の上面に
、ボールねじ１８を介しガイド１９に沿って前後動（Ｙ
方向）するチップサーチ用テーブル２０と、このチップ
サーチ用テーブル２０と直交する方向（Ｘ方向）に移動
自在なマークサーチ用テーブル２１とを備え、このマー
クサーチ用テーブル２１を上記光学ベース１２とするこ
とにより、Ｘ線マスク５の電子回路パターンの面積変化
、即ちチップサイズＳがＳ′に変化するに伴ってアライ
メントマーク５ａの位置が変化しても、これに追随して
アライメントマーク５ａのサーチを行うとともに、この
配置方向に沿ってサーチできるようにしたものも本発明
者等により先に開発されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のものにおいては、次のような問題点があった。

【００１２】■　　各光学部品は、光学ベース１１，１
２間にサンドイッチ状に挟み込まれた状態で配置されて
いるため、露光装置本体にアライメント光学系を組み込
んだ後、各光学部品の光軸を調整することができない。 この光軸調整を作業空間があるマスク面側から行えるよ
うにするため、図３に示すように、光学ベース１１に調
整用穴１１ａを設けることが行われているが、このよう
に調整用穴１１ａを設けると光学ベース１１自体の剛性
が下がり、その結果、その光軸が形成する平面（光学平
面）が理想平面から崩れてしまい、光学像が歪んでしま
う。

【００１３】■　　このような欠点を防止するため、図
３及び図４に示すように、架台２及び光学ベース１２に
調整穴２ｂ，１２ａを設けることも試みた。しかしなが
ら、図４に示すように、光学系をチップサイズ方向及び
マークサイズ方向に移動させるための移動機構を備える
と、ボールねじ１８やガイド１９等の部材が邪魔になっ
てしまい、その結果、光軸調整を優先させると、このよ
うな移動機構を備えることができない。

【００１４】■　　レンズの焦点距離が、光学ベース１
１の厚さｈ２　分だけ長くなり、その結果、レンズの直
径が大きくなって、コンパクト化が図れないばかりでな
く、この光学ベース１１の厚さｈ２　は、１５ｍｍ程度
であるが、Ｘ線３の飛行距離がその分長くなり、Ｘ線３
の減衰が問題となる。

【００１５】本発明は上記に鑑み、光学ベースに調整用
穴を設けることなく、マスク側からアライメント光学系
を構成する各光学部品の光軸調整を行うことができると
ともに、この光学系をチップサイズ方向及びマークサイ
ズ方向に移動させるための移動機構上に設置できるよう
にしたものを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係るＸ線露光装置は、複数の位置検出用アラ
イメント検出系を介してＸ線マスクと半導体ウェハとの
位置決めを行うアライメント光学系を備え、Ｘ線をＸ線
マスク面上の描画パターンに照射して該パターンを半導
体ウェハ面上に照射するＸ線露光装置において、前記ア
ライメント光学系を構成する各光学部品をマスク面側の
光学ベース上に配置したものである。

【００１７】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、アライ
メント光学系を構成する各光学部品はマスク面側の光学
ベース上に配置されているため、マスク面側から各光学
部品に触れてこれらの光軸調整を行うことができる。し
かも、光学ベースを介してアライメント光学系を互いに
直交する方向に移動可能な移動機構上に設置することが
できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２を参照
して説明する。なお、上記従来例と同一部材は同一符番
を付してその説明を省略する。

【００１９】図２に示すように、Ｘ，Ｙ及びθ方向の位
置合わせを行うため、Ｘアライメント光学系１ａ，Ｙ１
　アライメント光学系１ａ及びＹ２　アライメント光学
系１ｃの３つのアライメント光学系が備えられているの
であるが、この各アライメント光学系１ａ，１ｂ，１ｃ
は、以下のように構成されている。

【００２０】即ち、図１はＸアライメント光学系１ａを
示すもので、チップサイズ方向（Ｙ方向）に移動自在な
チップサーチ用テーブル２０とマークサーチ方向（Ｘ方
向）に移動自在なマークサーチ用テーブル２１とが互い
に積み重ねられて架台２上に配置され、このマークサー
チ用テーブル２１上に光学ベース２２が載置されている
。Ｘアライメント光学系１ａは、この光学ベース２２と
この上に配置された複数の光学部品とから主に構成され
ている。

【００２１】図示の例では、この光学部品として、入射
用の第１及び第２レンズ１３，１４、プリズム１５、互
いに対向して配置された計３対の反射ミラー２３，２４
，２５及び検出用のレンズ１７とが備えられている。

【００２２】そして、上記入射用の各レンズ１３，１４
、プリズム１５，反射ミラー２３，２４，２５及び検出
用のレンズ１７等の各光学部品は、光学ベース２２の上
面、即ちマスク面側表面に配置され、これによってアラ
イメント光９及び検出光９′に対する光学部品の光軸が
形成する平面（光学平面）が光学ベース２２に対してマ
スク面側に位置するようなされている。このように、各
光学部品を光学ベース２２のマスク面側表面に配置する
ことにより、マスク面側より各光学部品に触れて、これ
らの光軸調整を行うことができる。

【００２３】また、マスクに対応するウェハ面側の、例
えば高速で移動可能なウェハテーブル側から極微小なゴ
ミ等が光学ベース上の各光学部品へ付着するおそれがあ
るが、これに対しては各光学部品を覆うカバー等を設け
、光の軸調整はカバーを開閉して行なえばよい。

【００２４】また、Ｘ線マスク５の回路パターンの面積
変化（チップサイズ変化）、例えば図２に示すように、
チップサイズがＳからＳ′と変化するに伴って、アライ
メントマーク５ａの位置が５ａ′に変化しても、チップ
サーチ用テーブル２０を介してこれに追随してアライメ
ントマーク５ａ′の配置位置をサーチすることができる
とともに、マークサーチ用テーブル２１を介してアライ
メントマーク５ａ′の配置方向に沿ってアライメント光
学系１ａを移動させつつこのサーチができるようなされ
ている。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
アライメント光学系を露光装置本体に組み込んだ後でも
、マスク面側から各光学部品に手を触れて光軸調整を行
うことができ、しかも光学ベース自体の剛性が低下して
しまうこともない。

【００２６】また、レンズの焦点距離を従来例に比べて
短くすることができ、これにより、レンズの直径を小さ
くして、コンパクト化を図るとともに、Ｘ線の飛行距離
もその分短くして、Ｘ線３の減衰の問題を低減させるこ
とができる。

【００２７】更に、アライメント光学系を互いに直交す
る方向に移動自在な移動機構上に設置することにより、
チップサイズの変化及びマークサーチに伴い、アライメ
ントマークの位置が変化しても、所定のアライメントマ
ークをサーチするようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すＸアライメント光学系
の概略側面図。

【図２】本発明の一実施例を示す概略全体平面図。

【図３】従来例を示すＸアライメント光学系の概略側面
図。

【図４】他の従来例を示す要部拡大図。

【符号の説明】

１ａ　　Ｘアライメント光学系 １ｂ　　Ｙ１　アライメント光学系 １ｃ　　Ｙ２　アライメント光学系 ５　　Ｘ線マスク ７　　半導体チップ １３　　レンズ（光学部品） １４　　レンズ（光学部品） １７　　レンズ（光学部品） １５　　プリズム（光学部品） ２０　　チップサーチ用テーブル ２１　　マークサーチ用テーブル ２２　　光学ベース ２３　　反射ミラー（光学部品） ２４　　反射ミラー（光学部品） ２５　　反射ミラー（光学部品）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の位置検出用アライメント検出系を介
   してＸ線マスクと半導体ウェハとの位置決めを行うアラ
   イメント光学系を備え、Ｘ線をＸ線マスク面上の描画パ
   ターンに照射して該パターンを半導体ウェハ面上に照射
   するＸ線露光装置において、前記アライメント光学系を
   構成する各光学部品をマスク面側の光学ベース上に配置
   したことを特徴とするＸ線露光装置。