JPH04365313A

JPH04365313A - 露光装置

Info

Publication number: JPH04365313A
Application number: JP3141490A
Authority: JP
Inventors: Taro Tsunashima; 太郎綱島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1992-12-17

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】本発明は露光装置に係わり、半透
明鏡を用いて被露光基板上の位置合わせマークを落射照
明し、垂直に反射した反射光をマスク上の位置合わせマ
ークと重畳してマスクと被露光基板を位置合わせしてな
る露光装置に関する。

【０００２】近年、半導体集積回路を中心とした電子デ
バイスの小型化、高集積化に伴い、素子や回路パターン
の微細化がますます進められており、微細パターンを形
成するための各種微細加工技術の開発が各所で精力的に
行われている。

【０００３】微細パターニングを行う各種加工技術の中
では、一般にホトリソグラフィ（写真蝕刻法）と呼ばれ
ているホトエッチングを中核としたパターニング技術が
、現在最も活用されている。そして、このホトエッチン
グによるパターニング技術の中の要素技術の一つに露光
がある。

【０００４】この露光には転写と直接描画があり、転写
はさらに密着露光や近接露光、投影露光などに分けられ
るが、パターンの微細化に伴って、等倍マスクを用いる
よりは２倍とか１０倍とかのレチクルを用いたいわゆる
縮小投影露光も行われている。

【０００５】ところで、基板に対して単一層のパターニ
ングを行う場合には１回の露光で済む。しかし一般には
、複数層のパターンが重ね合わされる場合が多く、この
場合には基板に対して複数回の露光が繰り返される。そこで、前の工程で形成したパターンの上に、次の工程
のパターンを精度よく位置合わせして形成することが不
可欠である。そして、露光工程において、基板に対する
マスクの位置合わせを如何に効率よく行うかが重要な技
術となっている。

【０００６】

【従来の技術】図２は従来の位置合わせの一例を模式的
に示した斜視図、図３は図２の要部の説明図である。図
において、１は副光源、１ｂは反射光、１ｃは斜め照射
光、３は撮像手段、４は主光源、５は光学系、６はマス
ク、６ａはマスク位置合わせマーク、７は被露光基板、
７ａは基板位置合わせマーク、８はステージである。

【０００７】こゝで例示した露光装置は投影露光装置で
、主光源４と光学系５の間にマスク６を介在させ、ステ
ージ８の上に置かれた被露光基板７にマスクパターンを
投影する装置である。マスク６は等倍マスクや、２倍と
か５倍のレチクルなどで、主光源４と光学系５の隙間に
交換できるように配設されている。装置によっては、マ
スク６がＸＹ方向に微動できる構成もある。

【０００８】主光源４には一般に紫外線灯が用いられ、
図示してないコンデンサレンズで平行光束となってマス
ク６に入射する。そして、レンズとかミラーなどからな
る光学系５を透して等倍あるいは所定の倍率に縮小され
る。

【０００９】被露光基板７は、電子デバイスの種類によ
っていろいろな基板がある。例えば、半導体装置のウェ
ーハプロセスの場合にはシリコンウェーハが主であるが
、ハイブリッドＩＣなどではセラミック基板が用いられ
、フラットディスプレイなどではガラス基板なども用い
られる。そして図示してない、一般にパターニングする
材料が被着され、さらにレジストが塗着されている。そして、ＸＹ方向に微動するステージ８の上に支持され
る。

【００１０】ところで、マスク６と被露光基板７の位置
合わせは、例えば、マスク６の上に設けられた２個マス
ク位置合わせマーク６ａと、被露光基板７の上に設けら
れた２個の基板位置合わせマーク７ａとよって行われる
。

【００１１】こゝでは、マスク位置合わせマーク６ａは
口字マーク６ｂで、基板位置合わせマーク７ａは十字マ
ーク７ｂとなっており、パターニングの微細さによって
いろいろな寸法になっている。例えば、十字マーク７ｂ
は被露光基板７の上の原寸法でパターン幅が５０μｍで
腕の長さが　５００μｍとなっており、その十字マーク
７ｂに対する口字マーク６ｂは、等倍マスクならばパタ
ーン幅が５０μｍで一辺が　８００μｍの寸法になって
いる。マスク６がレチクルの場合には、縮小倍率に応じ
て拡大されたパターン寸法になっている。

【００１２】位置合わせに際しては、まず、被露光基板
７の上のそれぞれの十字マーク７ｂに副光源１で光を照
射する。この副光源１には、被露光基板７に塗着されて
いるレジストが感光しない長波長の光が用いられる。そ
して、ステージ８の上には光学系５が配設されているの
で、被露光基板７に対して斜め方向から照射される。こ
の斜め照射光１ｃは、被露光基板７のそれぞれの十字マ
ーク７ｂの周囲を照らし、十字マーク７ｂから出た２個
の反射光１ｂが、マスク６の上の口字マーク６ｂのそれ
ぞれと光学的に重ね合わされる。次いで、例えば２個の
イメージセンサなどからなる撮像手段３を用いて観察し
ながら、ステージ８を微動させたりあるいはマスク６を
微動させたりして両マーク６ｂ、７ｂのそれぞれの重な
り具合を調整する。そして、図３に示したように口字マ
ーク６ｂの中心部に十字マーク７ｂが位置すれば、マス
ク６に被露光基板７の位置合わせができたことになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の露
光装置においては、マスク６に被露光基板７を位置合わ
せさせる副光源１は、ステージ８の上方に光学系５が配
設されているので、被露光基板７に対して斜め方向から
照射する必要があり、被露光基板７の上では乱反射も起
こる。従って、反射光１ｂの光量のうち上方向の成分は
非常に減光されてしまう。しかも、被露光基板７の上の
基板位置合わせマーク７ａはレジストで覆われているの
で、コントラスト比も高くない。

【００１４】そのために、撮像手段３で精度よく基板位
置合わせマーク７ａとマスク位置合わせマーク６ａの重
なり具合を観察するためには、副光源１の出力を非常に
大きくしなければならない問題があった。

【００１５】そこで本発明は、半透明鏡を用いて被露光
基板上の位置合わせマークを落射照明し、垂直に反射し
た反射光をマスク上の位置合わせマークと重畳して撮像
手段で観察し、マスクと被露光基板を位置合わせする露
光装置を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、主光
源と光学系の間にマスクが介在し、該光学系の下方に被
露光基板を保持したステージが配設された露光装置であ
って、副光源と、半透明鏡と、撮像手段を有し、前記副
光源は、被露光基板に塗着されたレジストが無感なビー
ム状の入射光を発するものであり、前記半透明鏡は、入
射光を反射して被露光基板を落射照明し、かつ該被露光
基板から垂直上方に反射した反射光を透過するものであ
って、光学系と被露光基板の間に介在するものであり、
前記撮像手段は、反射光をマスクを透して受像するもの
であって、マスクの上方に配設されているものであるよ
うに構成された露光装置によって解決される。

【００１７】

【作用】従来の露光装置は、被露光基板をマスクと位置
合わせする際、被露光基板の位置合わせマークを斜め照
射していたので、明るい照明ができなかったのに対して
、本発明においては位置合わせマークを真上から照明す
るようにしている。

【００１８】すなわち、光学系とステージに載置された
被露光基板の隙間に半透明鏡を配設し、この半透明鏡に
副光源の入射光を反射させて、基板位置合わせマークを
落射照明するようにしている。この入射光が被露光基板
から垂直上方に反射した反射光を光学系に入れてマスク
を透し、基板位置合わせマークをマスク位置合わせマー
クに重畳させるようにしている。そして、この重畳した
２個のマークを撮像手段で受像し、位置合わせを行うよ
うにしている。

【００１９】こうすると、基板位置合わせマークが明る
く照明され、その反射光が効率よくマスクを透って撮像
手段に受像されるので、明瞭で安定した位置合わせを行
うことができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例の一部切欠き斜視図で
ある。図において、１は副光源、１ａは入射光、１ｂは
反射光、２は半透明鏡、３は撮像手段、４は主光源、５
は光学系、６はマスク、６ａはマスク位置合わせマーク
、７は被露光基板、７ａは基板位置合わせマーク、８は
ステージである。

【００２１】通常の投影形の露光装置は、水銀灯などの
紫外線を発する主光源４が、図示してないコンデンサレ
ンズなどによって平行光束にされ、下方を照射するよう
になっている。そして、マスク６は主光源４と光学系５
との間に介在させるようになっている。

【００２２】光学系５の下方にはＸＹ方向に微動できる
ステージ８が配設されており、そのステージ８の上には
被露光基板７が、真空チャックなどによって載置される
ようになっている。そして、被露光基板７の上にマスク
６のマスクパターンを等倍もしくは縮小して投影するよ
うになっている。

【００２３】副光源１は、位置合わせ用の光源で、被露
光基板７に被着されたレジストが感光しない波長の光が
よく、照射面積が小さいのでレーザ光源なども用いるこ
ともできる。

【００２４】半透明鏡２はいわゆるハーフミラーで、薄
いガラス基板に金属や誘電体の薄膜を被着したものを用
いることができるが、数十μｍのプラスチックフィルム
を金枠に貼りつけた基板に薄膜を被着したペリクルミラ
ーと呼ばれる半透明鏡も用いることができる。そして、
半透明鏡２は、光学系５とステージ８に載置された被露
光基板７の隙間に出入りできるようになっている。

【００２５】被露光基板７とマスク６を位置合わせする
に際しては、まず、副光源１から発した入射光１ａがこ
の半透明鏡２で反射して、被露光基板７に設けられた基
板位置合わせマーク７ａを上方から垂直に落射照明する
。

【００２６】次いで、被露光基板７の上で垂直に上方向
に反射した反射光１ｂは、半透明鏡２を透過して光学系
５に入る。この反射光１ｂは、光学系５の中を通常の主
光源４による露光とは逆経路を辿り、マスク６に設けら
れたマスク位置合わせマーク６ａを透過する際、基板位
置合わせマーク７ａをマスク位置合わせマーク６ａに重
畳させて、主光源４とマスク６との間に介在させた撮像
手段３で受像される。この撮像手段３はいわゆる二次元
のイメージセンサで、主光源４とマスク６の隙間に出入
りできるように、例えばＣＣＤなどの小型のセンサが用
いられる。

【００２７】ところで、マスク６と被露光基板７に、そ
れぞれの位置合わせマーク６ａ、７ａが２個ずつ設けら
れている場合には、半透明鏡２と撮像手段３も２個が対
になるように構成する。そうすると、１回の作業で位置
合わせを行うことができる。

【００２８】また、半透明鏡２と撮像手段３が一体構成
となっており、被露光基板７とマスク６の位置合わせす
る際には、一緒に前進してそれぞれの位置合わせマーク
７ａ、６ａの真上に位置し、位置合わせが終わって本来
の露光を行う際には、一緒に真上から後退するようにな
っていれば、位置合わせ作業をより効率的に行うことが
できる。

【００２９】

【発明の効果】従来の投影形の露光装置は、被露光基板
をマスクと位置合わせする際、基板の位置合わせマーク
を斜め照射していたのに対して、本発明においては半透
明鏡を配設して落射照明し、垂直上方に反射した反射光
を用いて位置合わせを行うようにしている。

【００３０】その結果、露光装置の光学系をそのまゝ用
いながら位置合わせ用の副光源の出射光量を有効に利用
することができるので、光源の出力を異常に大きくしな
くても明瞭で安定な位置合わせを行うことができる。従
って、露光工程の効率化に対して本発明は寄与するとこ
ろが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の実施例の一部切欠き斜視図である
。

【図２】　　従来の位置合わせの一例を模式的に示した
斜視図である。

【図３】　　図２の要部の説明図である。

【符号の説明】

１　　副光源　　　　　　　　　　　　　　１ａ　　入
射光　　　　　　　　　　　　　　１ｂ　　反射光２　　半透明鏡３　　撮像手段４　　主光源５　　光学系６　　マスク　　　　　　　　　　　　　　６ａ　　マ
スク位置合わせマーク７　　被露光基板　　　　　　　
　　　７ａ　　基板位置合わせマーク８　　ステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　主光源（４）　と光学系（５）　の間
にマスク（６）が介在し、該光学系（５）　の下方に被
露光基板（７）　を保持したステージ（８）　が配設さ
れた露光装置であって、副光源（１）　と、半透明鏡（
２）　と、撮像手段（３）　を有し、前記副光源（１）
　は、前記被露光基板（７）　に塗着されたレジストが
無感なビーム状の入射光（１ａ）を発するものであり、
前記半透明鏡（２）　は、前記入射光（１ａ）を反射し
て前記被露光基板（７）　を落射照明し、かつ該被露光
基板（７）　から垂直上方に反射した反射光（１ｂ）を
透過するものであって、前記光学系（５）　と前記被露
光基板（７）　の間に介在するものであり、前記撮像手
段（３）　は、前記反射光（１ｂ）を前記マスク（６）
　を透して受像するものであって、前記マスク（６）　
の上方に配設されているものであることを特徴とする露
光装置。
【請求項２】　　前記マスク（６）　は、少なくとも２
個のマスク位置合わせマーク（６ａ）を有し、前記被露
光基板（７）　は、少なくとも２個の基板位置合わせマ
ーク（７ａ）を有し、前記副光源（１）　は、少なくと
も２個在って、前記入射光（１ａ）のそれぞれが、前記
基板位置合わせマーク（７ａ）を照明するものであり、
前記撮像手段（３）　は、少なくとも２個在って、前記
反射光（１ｂ）のそれぞれが、前記基板位置合わせマー
ク（７ａ）に前記マスク位置合わせマーク（６ａ）を重
畳して受像するものである請求項１記載の露光装置。
【請求項３】　　前記半透明鏡（２）　と撮像手段（２
）　は、前記マスク（６）　と被露光基板（７）　の位
置合わせの際には、それぞれ前記マスク位置合わせマー
ク（６ａ）と基板位置合わせマーク（７ａ）　　の真上
に前進し、前記主光源（４）　によって該マスク（６）
　を該被露光基板（７）　に露光する際には、真上から
後退する請求項１記載の露光装置。