JPH0548932B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、露光によりマスクパターンをウエハ
上に形成する際にマスクとウエハとの位置を合せ
る位置合せ装置に関する。

（従来の技術） LSI（大規模集積回路）の製造工程にはウエハ
の対向位置にマスクを配置して露光を行なつてマ
スクに形成されたマスクパターンをウエハ上に転
写することが行われるが、近年の超LSI製造に伴
つてその集積度をより高くするために露光に紫外
光が使用されている。

ところで、このようなマスクパターンの転写を
行なう際、マスクとウエハとの位置合せが正確に
行われることが必要であり、この位置合せには露
光用の紫外光の波長とは異なる波長の可視光線が
使用されている。これは位置合せ用の光でウエハ
が露光されないようにである。第７図はこのよう
な位置合せ装置の構成図であつて、テーブル１上
にはウエハ２が載置されるとともにこのウエハ２
の上方には紫外光を照射する照明光学系３が配置
されている。そして、この照明光学系３から照射
された紫外光４はコンデンサレンズ５、マスク６
及び投影レンズ７を通してウエハ２に照射されて
マスクパターン転写が行われるようになつてい
る。ここに、マスク６にはマスク位置合せ光学系
８が設けられ、マスク６に設けられた発光素子か
らの各光９がITV（工業用テレビジヨン）カメラ
１０に入射されるようになつている。又、ウエハ
位置合せ光学系１１が設けられ、このウエハ位置
合せ光学系１１はHe−Neレーザ発振器１２から
発振されるレーザ光をウエハ２上にそれぞれ配置
した顕微鏡１３，１４，１５を通してウエハ２に
照射し、この反射光を各顕微鏡１３，１４，１５
を通してITVカメラ１６に送るようにしている。

かくして、紫外線とウエハ位置合せ用He−Ne
レーザ光との波長が異なり、投影レンズの結像位
置が異なるためマスク位置合せ光学系とウエハ位
置合せ光学系を別に設ける必要があつた。

ところが、マスク位置合せ光学系８とウエハ位
置合せ光学系１１とがそれぞれ別に設けられてこ
れら位置の検出結果からマスク６とウエハ２とが
位置合せされているために、マスク６とウエハ２
との位置合せは間接的となつて高精度な位置合せ
は困難となつている。又、別々の光学系を設けな
ければならないので、これら光学系が複雑化す
る。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように露光用紫外光と位置合せ用の光と
の波長による投影レンズの結像点のずれのため高
精度な位置合せができず、そのうえ光学系が複雑
化する問題がある。

そこで本発明は、簡単な構成で高精度に位置合
せができる位置合せ装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、所定波長の第１光線をマスク及び対
物レンズを通過させてテーブル上に載置されたウ
エハ上に照射してマスクに形成されたパターンを
ウエハ上に転写する転写装置におけるマスクとウ
エハとの相対位置を合わせる位置合せ装置におい
て、 マスク上に設けられた第１回折格子と、 ウエハ上に設けられた第２回折格子と、 第１光線とは異なる波長の第２光線を対物レン
ズを通過させて第２回折格子に照射させる光照射
光学系と、 第２光線の照射された第２回折格子からの少な
くとも＋１次回折光及び−１次回折光の各光路を
強制的に変えて第１回折格子上に重ね合せる重ね
合せ光学系と、 ＋１次回折光及び−１次回折光により形成され
る干渉縞と第１回折格子との作用により現れるモ
アレ縞の光強度を検出する光検出素子と、 この光検出素子により検出されたモアレ縞の光
強度に基づいてマスクとウエハとを位置合わせす
る制御信号を求めるサーボ制御部と、 このサーボ制御部からの制御信号を受けてテー
ブルを移動させるテーブル移動機構と、 を備えて上記目的を達成しようとする位置合せ装
置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、転写用の
第１光線とは異なる波長の第２光線が光照射光学
系により対物レンズを通過して第２回折格子に照
射され、この第２回折格子からの少なくとも＋１
次回折光及び−１次回折光の各光路が重ね合せ光
学系により強制的に変えられて第１回折格子上に
重ね合わされる。

これら＋１次回折光及び−１次回折光により形
成される干渉縞と第１回折格子との作用により現
れるモアレ縞の光強度が光検出素子により検出さ
れ、この光強度に基づいてマスクとウエハとを位
置合わせする制御信号がサーボ制御部からテーブ
ル移動機構に送られる。これにより、ウエハを載
置したテーブルがテーブル移動機構により移動さ
れてマスクとウエハとが位置合わせされる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。

第１図は位置合せ装置を適用した露光転写装置
の構成図である。移動テーブル２０上にはウエハ
２１が載置され、又このウエハ２１の上方にはウ
エハ２１と対向してマスク２２が配置されてい
る。２３は第１光線としての露光用紫外光２４を
放射する照明光学系であつて、この照明光学系２
３から放射された露光用紫外光２４はコリメータ
レンズ２５からマスク２２を通過し、さらに対物
レンズ２６を通つてウエハ２１上に照射されるよ
うになつている。

さて、ウエハ２１と対向するマスク２２面の辺
側には第１回折格子２７が設けられ、又ウエハ２
１のマスク２２と対向する面の第１回折格子２７
と対向する位置には第２回折格子２８が設けられ
ている。一方、２９は第２光線としてのレーザ光
３０を発振するHe−Neレーザ発振器であつて、
このレーザ発振器２９から発振されるレーザ光３
０は光照射光学系としてのミラー３１で反射して
対物レンズ２６を通して第２回折格子２８に照射
されるようになつている。ところで、マスク２２
と対物レンズ２６との間には重ね合せ光学系を構
成する２枚のオプテイカルパラレルグラス３２，
３３が配置されている。これらオプテイカルパラ
レルグラス３２，３３は第２回折格子２８からの
＋１次回折光３４、−１次回折光３５の光路をそ
れぞれ強制的に変更して両回折光３４，３５がウ
エハ２２上において重なるようにするものであ
る。さらに、マスク２２のコリメータレンズ２５
側にはフオトセンサ３６が配置されている。この
フオトセンサ３６は＋１次回折光３４と−１次回
折光３５とにより形成される干渉縞と第１回折格
子２７との作用で現われるモアレ縞の強度を検出
してその検出信号をサーボ制御部３７に送出する
ものである。このサーボ制御部３７はフオトセン
サ３６からの検出信号を受けてモアレ縞の強度に
基づいて移動テーブル２０を第１及び第２回折格
子２７，２８のピツチ配列方向に移動させてマス
ク２２とウエハ２１とを所定位置に位置合せする
制御信号を求め、この制御信号をテーブル移動機
構３８に送出する機能を持つたものである。な
お、３９は空間フイルタである。

次に上記の如く構成された装置の作用について
説明する。

マスクパターンのウエハ２１への転写の際、マ
スク２２とウエハ２１との位置合せが行われる。
このとき、He−Neレーザ発振器２９から発振さ
れたレーザ光３０はミラー３１で反射して対物レ
ンズ２６に入射し、この対物レンズ２６を通つて
ウエハ２１上に設けられた第２回折格子２８に照
射される。これにより、第２回折格子２８からは
＋ｎ次回折光及び−ｎ次回折光（ｎ＝１，２，３
…）とが発生するが、このうち＋１次回折光３４
及び−１次回折光３５は再び対物レンズ２６を通
つてそれぞれオプテイカルパラレルレンズ３２，
３３に到達する。かくして、これら＋１次回折光
３４及び−１次回折光３５はそれぞれ光路を強制
的に変更されてマスク２２の設けられた第１回折
格子２７に送出される。このとき、各＋１次回折
光３４及び−１次回折光３５は各オプテイカルパ
ラレルレンズ３２，３３によりマスク２２上で焦
点が合つてそれぞれ重ね合わされる。従つて、マ
スク２２上で＋１次回折光３４及び−１次回折光
３５により干渉縞が形成され、さらにこの干渉縞
と第１回折格子２７とによりモアレ縞が現れる。
フオトセンサ３６はこのモアレ縞の光強度を検出
してその検出信号をサーボ制御部３７に送る。と
ころで、このフオトセンサ３６から出力される検
出信号は第２図に示すように各第１及び第２回折
格子２７，２８の位置がそれぞれピツチ配列方向
にずれるとその強度がピツチ配列間隔に応じて変
化するものとなつている。従つて、サーボ制御部
３７はこの検出信号の強度に応じて位置合せの制
御信号をテーブル移動機構３８に送出する。かく
して、テーブル２０が移動してマスク２２とウエ
ハ２１との位置合せが行われる。

このように上記一実施例においては、露光転写
用の紫外光２４の波長とは異なる波長のレーザ光
３０を対物レンズ２６を通過してウエハ２１上の
第２回折格子２８に照射し、この第２回折格子２
８からの＋１次回折光３４及び−１次回折光３５
の各光路を変更して第１回折格子２７上で重ね合
せ、これにより形成される干渉縞と第１回折格子
２７とにより現われるモアレ縞の強度に応じてマ
スク２２とウエハ２１とを位置合せする構成とし
たので、マスク２２上で確実に＋１次回折光３４
と−１次回折光３５とを重ね合せて干渉縞を形成
し、さらに第１回折格子２７とでモアレ縞を形成
できる。従つて、露光用紫外光２４に対して焦点
の設定された対物レンズ２６を位置合せ用に共通
に使用しても対物レンズ２６を移動させて露光用
紫外光の焦点位置をずらす等の影響を与えず、マ
スク２２とウエハ２１との位置合せが高精度にで
きる。ところで、各オプテイカルパラレルグラス
３２，３３がそれぞれ配置されていなければ、＋
１次及び−１次回折光は第１図に示すように点線
の光路を進行して決してマスク２２上では焦点が
一致しないものとなる。これは対物レンズ２６が
露光用紫外光２４に対して焦点位置が設定され、
これと同時にレーザ光３０に対しては焦点位置が
合わされていないためである。従つて、露光用の
紫外光２４と位置合せのための可視光のレーザ光
３０の焦点位置がそれぞれ異なつていても高精度
に位置合せができる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるもの
でなくその主旨を逸脱しない範囲で変形してもよ
い。例えば、重ね合せ光学系は第３図乃至第６図
に示すような形状のものを使用てもよい。第３図
は中央に平部の形成されたバイプリズム４０であ
り、第４図は台形形状の各プリズム４１，４２を
配置したものであり、又第５図は各三角プリズム
４３，４４を配置したものである。そして、第６
図は半円形状でかつマスク２２から見て長方形の
形状をしたものを使用してもよい。さらに、ドー
ナツツ形状のものを配置してもよい。又、これら
重ね合せ光学系の配置位置はマスク２２と対物レ
ンズ２６との間に限らず、対物レンズ２６とウエ
ハ２１との間に配置してもよい。又、±１次回折
光に限らず高次の回折光を用いても位置合せがで
きる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、露光用の
第１光線に対して焦点の設定された対物レンズを
位置合わせ用に共通使用しても対物レンズを移動
させて第１光線の焦点位置をずらす等の影響を与
えず、かつ第１光線と位置合わせのための第２光
線の焦点位置がそれぞれ異なつていてもマスクと
ウエハとの位置合わせを高精度にできる位置合せ
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる位置合せ装置の一実施
例を露光転写装置に適用した構成図、第２図は同
装置におけるモアレ縞光強度の検出信号を示す
図、第３図乃至第６図は同装置における重ね合せ
光学系の変形例を示す図、第７図は従来装置を示
す図である。 ２０……移動テーブル、２１……ウエハ、２２
……マスク、２３……照明光学系、２６……対物
レンズ、２７……第１回折格子、２８……第２回
折格子、２９……He−Neレーザ発振器、３１…
…ミラー、３２，３３……オプテイカルパラレル
グラス、３６……フオトセンサ、３７……サーボ
制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定波長の第１光線をマスク及び対物レンズ
   を通過させてテーブル上に載置されたウエハ上に
   照射して前記マスクに形成されたパターンを前記
   ウエハ上に転写する転写装置における前記マスク
   と前記ウエハとの相対位置を合わせる位置合せ装
   置において、 前記マスク上に設けられた第１回折格子と、 前記ウエハ上に設けられた第２回折格子と、 前記第１光線とは異なる波長の第２光線を前記
   対物レンズを通過させて前記第２回折格子に照射
   させる光照射光学系と、 前記第２光線の照射された前記第２回折格子か
   らの少なくとも＋１次回折光及び−１次回折光の
   各光路を強制的に変えて前記第１回折格子上に重
   ね合せる重ね合せ光学系と、 前記＋１次回折光及び前記−１次回折光により
   形成される干渉縞と前記第１回折格子との作用に
   より現れるモアレ縞の光強度を検出する光検出素
   子と、 この光検出素子により検出されたモアレ縞の光
   強度に基づいて前記マスクと前記ウエハとを位置
   合わせする制御信号を求めるサーボ制御部と、 このサーボ制御部からの制御信号を受けて前記
   テーブルを移動させるテーブル移動機構と、 を具備したことを特徴とする位置合せ装置。