JPH06105679B2 - 露光装置 - Google Patents
露光装置Info
- Publication number
- JPH06105679B2 JPH06105679B2 JP62245206A JP24520687A JPH06105679B2 JP H06105679 B2 JPH06105679 B2 JP H06105679B2 JP 62245206 A JP62245206 A JP 62245206A JP 24520687 A JP24520687 A JP 24520687A JP H06105679 B2 JPH06105679 B2 JP H06105679B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- mask
- grating
- lens system
- alignment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、微細なパターンを木装置、特に１ミクロンも
しくはそれ以下のサブミクロンのルールを持つ半導体装
置等の製造に用いる高精度位置合わせを備えた露光装
置、特にＸ線等の光を用いてマスク上のパターンを転写
する露光装置に関するものである。
しくはそれ以下のサブミクロンのルールを持つ半導体装
置等の製造に用いる高精度位置合わせを備えた露光装
置、特にＸ線等の光を用いてマスク上のパターンを転写
する露光装置に関するものである。
従来の技術 従来のＸ線露光装置の位置合わせに用いる位置検出は、
マスクとウエハに形成された格子に対してほぼ垂直に光
を入射させる２重格子法が研究されていたが、入射光及
び検出光がマスク及びウエハに対して垂直であって、入
射光及び検出光を導びく光学系が露光用の光学系をさま
たげるため、位置合わせを行なった後露光位置に移動す
る必要があり、高い位置合わせ精度よびスループット的
に問題があった。
マスクとウエハに形成された格子に対してほぼ垂直に光
を入射させる２重格子法が研究されていたが、入射光及
び検出光がマスク及びウエハに対して垂直であって、入
射光及び検出光を導びく光学系が露光用の光学系をさま
たげるため、位置合わせを行なった後露光位置に移動す
る必要があり、高い位置合わせ精度よびスループット的
に問題があった。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、このような従来からの問題点に鑑み、LSIの
製造プロセスにおてるマスクとウエハの正確かつ容易な
位置合わせ光学系を持つ露光装置を提供することを目的
としている。
製造プロセスにおてるマスクとウエハの正確かつ容易な
位置合わせ光学系を持つ露光装置を提供することを目的
としている。
問題点を解決するための手段 本発明は、高精度な位置合わせをＸ線露光装置等の電光
装置において実現するために、基準格子を第１及び第２
レンズの軸外から照明し基準格子によって回折された光
束のうちの２光束を第１のレンズ系のスペクトル面近傍
に空間フィルタによって選択的に透過させ第２のレンズ
系の結像面に干渉縞を生成し、この干渉縞を基準とし
て、マスク及び基板上に設けた格子を位置合わせする際
に、マスク及び基板上の格子から回折された回折光の光
強度を前記第１及び第２レンズ系の軸外に設けた光検出
器で比較することにより位置合わせを行なった後に、露
光を行なう。
装置において実現するために、基準格子を第１及び第２
レンズの軸外から照明し基準格子によって回折された光
束のうちの２光束を第１のレンズ系のスペクトル面近傍
に空間フィルタによって選択的に透過させ第２のレンズ
系の結像面に干渉縞を生成し、この干渉縞を基準とし
て、マスク及び基板上に設けた格子を位置合わせする際
に、マスク及び基板上の格子から回折された回折光の光
強度を前記第１及び第２レンズ系の軸外に設けた光検出
器で比較することにより位置合わせを行なった後に、露
光を行なう。
作用 本発明による光学系の構成によって、マスク及び基板に
光束をナナメ方向から入射することができ、位置合わせ
用光学系を、露光用の光を遮らずに設置することができ
位置合わせした位置と露光位置を同位置とすることがで
き、高い位置合わせ精度を得ることができる。また、レ
ンズ系を介しているので、空気のゆらぎ等によるノイズ
が原因の位置合わせずれの生じにくい位置合わせが実現
できる。
光束をナナメ方向から入射することができ、位置合わせ
用光学系を、露光用の光を遮らずに設置することができ
位置合わせした位置と露光位置を同位置とすることがで
き、高い位置合わせ精度を得ることができる。また、レ
ンズ系を介しているので、空気のゆらぎ等によるノイズ
が原因の位置合わせずれの生じにくい位置合わせが実現
できる。
実施例 第１図は本発明によるＸ線露光用位置合わせ装置に用い
たときの一実施例である。１はＸ線源、２はＸ線源窓で
ありＸ線が窓２から射出され、マスク５及びウエハ６に
照射される。Ｘ線の照射される領域は以下に説明するよ
うに位置合わせ光学系によって遮えぎられないように設
けられている。位置合わせ光学系の主要構成要素は
（１）基準格子14を形成した基準マスク13、（２）フー
リエスペクトル面で結合した第１及び第２のレンズ系1
5,17、（３）フーリエスペクトル面に配置した空間フィ
ルター16、（４）マスク４上に形成した位置合わせ格子
18、（５）ウエハ６上に形成した位置合わせ格子19およ
び光検出器20から成っている。基準マスク13は第１のレ
ンズ系15の前側焦点１の位置に配置する。基準マスク
13上の格子18としては、振幅格子でも位相格子でもよ
く、±１次回折光の回折効率としては位相格子の方がよ
い。レーザ光源11から出たレーザ入射光線21は、必要な
形状方向性を持たすための光学系（図示せず）を通し基
準マスク13に入射させる。入射光線21は基準格子14によ
って波面分割される。第２図は本発明の原理図である。
以下、第１及び第２図を対応させながら説明する。ピッ
チP1基準格子からは、第２図に示すように P1sinｎ＝ｎλ ｎ＝0,±1,±２ ……（１） とｎ次の回折光が回折される。ただし、ｎはｎ次の回
折角で、第１レンズ系17のフーリエ面ではξｎの座標に
各次数のスペクトラムが得られる。
たときの一実施例である。１はＸ線源、２はＸ線源窓で
ありＸ線が窓２から射出され、マスク５及びウエハ６に
照射される。Ｘ線の照射される領域は以下に説明するよ
うに位置合わせ光学系によって遮えぎられないように設
けられている。位置合わせ光学系の主要構成要素は
（１）基準格子14を形成した基準マスク13、（２）フー
リエスペクトル面で結合した第１及び第２のレンズ系1
5,17、（３）フーリエスペクトル面に配置した空間フィ
ルター16、（４）マスク４上に形成した位置合わせ格子
18、（５）ウエハ６上に形成した位置合わせ格子19およ
び光検出器20から成っている。基準マスク13は第１のレ
ンズ系15の前側焦点１の位置に配置する。基準マスク
13上の格子18としては、振幅格子でも位相格子でもよ
く、±１次回折光の回折効率としては位相格子の方がよ
い。レーザ光源11から出たレーザ入射光線21は、必要な
形状方向性を持たすための光学系（図示せず）を通し基
準マスク13に入射させる。入射光線21は基準格子14によ
って波面分割される。第２図は本発明の原理図である。
以下、第１及び第２図を対応させながら説明する。ピッ
チP1基準格子からは、第２図に示すように P1sinｎ＝ｎλ ｎ＝0,±1,±２ ……（１） とｎ次の回折光が回折される。ただし、ｎはｎ次の回
折角で、第１レンズ系17のフーリエ面ではξｎの座標に
各次数のスペクトラムが得られる。
ξｎ＝１sinｎ＝ｎλ１／P1 ……（２） ｎ次のスペクトラム全てを第２のレンズ系17に導くと第
２のレンズ系の後焦点において、基準格子14の縁を結
ぶ。このスペクトラムのうちの２光束のみを通過させる
ためには、フーリエスペクトル面近傍に空間フィルタ16
を配置し、たとえば共役な±１次のスペクトラムのみを
通過させる。この２光束は、第２のレンズ系17に導びか
れ第２のレンズ系17の後側焦点面（マスク，ウエハの表
面近傍）で干渉縞26を生成する。第１図では入射光21は
レンズ光軸から傾斜した位置から照明しているため基準
格子14からは紙面に垂直方向0,±1,±2,……次の回折光
を得る。第２図はちょうど第１図の紙面内で見たもの
で、この場合はナナメ位置からの照明が表れない。よっ
て、第１図では干渉縞26は、紙面に対して平行に生成さ
れる。干渉縞のピッチP2は、 ただし、１，２は第１及び第２のレンズ系の焦点距
離、ｎ′は、干渉縞を生成する２光束の入射角（図２
では基準格子からの回折角は１，干渉縞を生成する２
光束の入射角は１′である）。
２のレンズ系の後焦点において、基準格子14の縁を結
ぶ。このスペクトラムのうちの２光束のみを通過させる
ためには、フーリエスペクトル面近傍に空間フィルタ16
を配置し、たとえば共役な±１次のスペクトラムのみを
通過させる。この２光束は、第２のレンズ系17に導びか
れ第２のレンズ系17の後側焦点面（マスク，ウエハの表
面近傍）で干渉縞26を生成する。第１図では入射光21は
レンズ光軸から傾斜した位置から照明しているため基準
格子14からは紙面に垂直方向0,±1,±2,……次の回折光
を得る。第２図はちょうど第１図の紙面内で見たもの
で、この場合はナナメ位置からの照明が表れない。よっ
て、第１図では干渉縞26は、紙面に対して平行に生成さ
れる。干渉縞のピッチP2は、 ただし、１，２は第１及び第２のレンズ系の焦点距
離、ｎ′は、干渉縞を生成する２光束の入射角（図２
では基準格子からの回折角は１，干渉縞を生成する２
光束の入射角は１′である）。
となり基準格子のピッチP1の半分となる。
干渉縞26の整数倍のピッチをもつ格子18,19をマスク４
及びウエハ６上に形成し、干渉縞を生成する２光束を照
射するとウエハ及びマスクからは第２図の方向で垂直な
回折光22が得られる。回折光22は第１図においては紙面
内をマスクで反射した光と同様な方向に進む。回折光22
はＸ線の露光光源領域を横切り、Ｘ線露光領外に設けら
れたミラー12によって反射され、光検出器20に入射し、
光強度を検出する。
及びウエハ６上に形成し、干渉縞を生成する２光束を照
射するとウエハ及びマスクからは第２図の方向で垂直な
回折光22が得られる。回折光22は第１図においては紙面
内をマスクで反射した光と同様な方向に進む。回折光22
はＸ線の露光光源領域を横切り、Ｘ線露光領外に設けら
れたミラー12によって反射され、光検出器20に入射し、
光強度を検出する。
２光束によって生成される干渉縞と合わせ格子との原理
は、第３図及び第４図に示した。位相のそろった入射光
I23及び入射光II25は、合わせ格子表面上の空間中に干
渉縞26を生成し、合わせ格子18又は19によって回折光I,
IIを回折する。合わせ格子のピッチが干渉縞のピッチに
対して整数倍であると回折光I,IIはマスク５又は基板６
に対して同一方向に回折され、回折光Ｉ及びIIは重なり
合って干渉する（第３図）。合わせ格子の反射面の中心
が回折光の位相を決定するため、合わせ格子と干渉縞の
位置が合っているときは、回折光Ｉ及びIIの位相差Δ
はほぼゼロとなる。一方、合わせ格子と干渉縞の位置Δ
ｘだけずれている場合は（第４図）、合わせ格子のセン
ターは干渉のセンター位置からΔｘだけずれ、回折光Ｉ
及びIIの位相は、Δｘに対応したΔだけずれることに
なる。２光束の生成する干渉縞は、２光束が交叉してい
る領域に生成され、Ｘ線露光装置ではマスク−ウエハ間
の間隔は20μｍ程度あるが、２光束の入射角１′が15
°程度であるので、第２図に示したように干渉縞26は、
マスク５及び基板６上の格子18,19を同時に照明するこ
とができ、ウエハからの回折光22−１、マスクからの回
折光22−２が得られ、各々の検出器20−１及び20−２へ
導かれた光強度が検出される。第５図に示すように検出
器20−１の出力30と検出器20−２の出力31との差は第５
図の差信号32の振幅によって表すことができ、振幅がゼ
ロのとき２つの格子が重なり合っている。
は、第３図及び第４図に示した。位相のそろった入射光
I23及び入射光II25は、合わせ格子表面上の空間中に干
渉縞26を生成し、合わせ格子18又は19によって回折光I,
IIを回折する。合わせ格子のピッチが干渉縞のピッチに
対して整数倍であると回折光I,IIはマスク５又は基板６
に対して同一方向に回折され、回折光Ｉ及びIIは重なり
合って干渉する（第３図）。合わせ格子の反射面の中心
が回折光の位相を決定するため、合わせ格子と干渉縞の
位置が合っているときは、回折光Ｉ及びIIの位相差Δ
はほぼゼロとなる。一方、合わせ格子と干渉縞の位置Δ
ｘだけずれている場合は（第４図）、合わせ格子のセン
ターは干渉のセンター位置からΔｘだけずれ、回折光Ｉ
及びIIの位相は、Δｘに対応したΔだけずれることに
なる。２光束の生成する干渉縞は、２光束が交叉してい
る領域に生成され、Ｘ線露光装置ではマスク−ウエハ間
の間隔は20μｍ程度あるが、２光束の入射角１′が15
°程度であるので、第２図に示したように干渉縞26は、
マスク５及び基板６上の格子18,19を同時に照明するこ
とができ、ウエハからの回折光22−１、マスクからの回
折光22−２が得られ、各々の検出器20−１及び20−２へ
導かれた光強度が検出される。第５図に示すように検出
器20−１の出力30と検出器20−２の出力31との差は第５
図の差信号32の振幅によって表すことができ、振幅がゼ
ロのとき２つの格子が重なり合っている。
第６図に示すように、合わせマークは１つのチップ毎に
３ケ所設けるとウエハ面内の平行移動（X,Y）及び回転
（θ）について測定合わせることができる。たとえば、
レンズ系17,27,37に対応したマスク側の合わせ格子18,2
8,38、基板上の合わせマーク19,29,39によっ重ね合わせ
る。位置合わせのステップは、まず、（１）基板がステ
ージ上に配置される際に±２μｍ程度の粗合わせが行な
われ、さらに、（２）従来法によって±0.5μｍ程度の
合わせを第２図に示した従来の粗合わせ光学系であるレ
ンズ系33によって、マスク上マーク34と基板上マーク35
との間の重ね合わせを行ない、最後に（３）本本発明に
よる高精度の位置合わせを行なう。まずθ合わせ及びＸ
方向の合わせを格子18,19及び28,29の２つを用いて行な
い、２組の格子の差からθ,2組の格子の合わせ込みによ
ってＸ方向の重ね合わせを行なう。また、第３組目の格
子38,39によってＹ方向の重ね合わせを行なうことがで
きる。
３ケ所設けるとウエハ面内の平行移動（X,Y）及び回転
（θ）について測定合わせることができる。たとえば、
レンズ系17,27,37に対応したマスク側の合わせ格子18,2
8,38、基板上の合わせマーク19,29,39によっ重ね合わせ
る。位置合わせのステップは、まず、（１）基板がステ
ージ上に配置される際に±２μｍ程度の粗合わせが行な
われ、さらに、（２）従来法によって±0.5μｍ程度の
合わせを第２図に示した従来の粗合わせ光学系であるレ
ンズ系33によって、マスク上マーク34と基板上マーク35
との間の重ね合わせを行ない、最後に（３）本本発明に
よる高精度の位置合わせを行なう。まずθ合わせ及びＸ
方向の合わせを格子18,19及び28,29の２つを用いて行な
い、２組の格子の差からθ,2組の格子の合わせ込みによ
ってＸ方向の重ね合わせを行なう。また、第３組目の格
子38,39によってＹ方向の重ね合わせを行なうことがで
きる。
発明の効果 本発明による位置合わせ光学系によって、基準格子から
生成される干渉縞を媒介にして、マスク及び基板上のパ
ターンを高精度に位置合わせすることができる。さら
に、露光中においても位置合わせ信号を観測できるの
で、位置合わせ後露光位置まで移動する際の位置合わせ
誤差の生じるステップをなくすことができるので、さら
に高い精度で位置決め合わせることができる。
生成される干渉縞を媒介にして、マスク及び基板上のパ
ターンを高精度に位置合わせすることができる。さら
に、露光中においても位置合わせ信号を観測できるの
で、位置合わせ後露光位置まで移動する際の位置合わせ
誤差の生じるステップをなくすことができるので、さら
に高い精度で位置決め合わせることができる。
第１図は本発明の一実施例による位置合わせ光学系の概
略構成図、第２図は本発明による位置合わせ光学系の原
理図、第3,4図は干渉縞と格子とを位置合わせする際の
原理図、第３図は格子と干渉縞が合っているとき、第４
図は格子と干渉縞がΔｘだけずれているときを示す図、
第５図は格子の移動に対する光検出信号及び差信号を示
す図、第６図は本発明による位置合わせ光学系を３組配
置したときの概略平面図である。 １……Ｘ線源、、11……位置合わせ用光源、13……基準
マスク、15,17……フーリエ変換レンズ、16……空調フ
ィルター、18……マスク上の位置合わせ格子、19……基
板上の位置合わせ格子、20,20−1,20−２……光検出
器。
略構成図、第２図は本発明による位置合わせ光学系の原
理図、第3,4図は干渉縞と格子とを位置合わせする際の
原理図、第３図は格子と干渉縞が合っているとき、第４
図は格子と干渉縞がΔｘだけずれているときを示す図、
第５図は格子の移動に対する光検出信号及び差信号を示
す図、第６図は本発明による位置合わせ光学系を３組配
置したときの概略平面図である。 １……Ｘ線源、、11……位置合わせ用光源、13……基準
マスク、15,17……フーリエ変換レンズ、16……空調フ
ィルター、18……マスク上の位置合わせ格子、19……基
板上の位置合わせ格子、20,20−1,20−２……光検出
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｆ (72)発明者 鈴木 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山田 雄一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−86722（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板とマスクとを密着または近接さ
せてアライメント及び露光を行うＸ線露光装置であっ
て、位置合わせ光源と、前記位置合わせ光源から入射し
た光を波面分割する基準格子と、前記基準格子により波
面分割された光を通過させる第１のレンズ系と、前記第
１のレンズ系を透過した光のうちの２光束を通過させる
空間フィルタと、前記空間フィルタを通過した光を集光
する第２のレンズ系と、前記半導体基板及び前記マスク
上に形成され前記第２のレンズ系を通過した光を入射さ
せる位置合わせ格子と、前記半導体基板及び前記マスク
からの回折光を検出する光検出器とを有し、前記光検出
器及び前記基準格子は前記第１のレンズ系及び第２のレ
ンズ系の光軸の軸外に設置し、前記半導体基板及び前記
マスクからの回折光のうちの同一方向に回折し干渉した
２光束の光出力変化信号に基づいて前記半導体基板と前
記マスクを位置合わせすることを特徴とする露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245206A JPH06105679B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245206A JPH06105679B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6489325A JPS6489325A (en) | 1989-04-03 |
| JPH06105679B2 true JPH06105679B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=17130202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62245206A Expired - Lifetime JPH06105679B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105679B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7433018B2 (en) * | 2005-12-27 | 2008-10-07 | Asml Netherlands B.V. | Pattern alignment method and lithographic apparatus |
| KR101573463B1 (ko) | 2009-02-26 | 2015-12-01 | 삼성전자주식회사 | 정렬부를 포함하는 반도체 장비 |
| CN102692827B (zh) * | 2011-03-21 | 2015-07-22 | 上海微电子装备有限公司 | 一种用于光刻设备的对准装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6286722A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 露光装置 |
-
1987
- 1987-09-29 JP JP62245206A patent/JPH06105679B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6489325A (en) | 1989-04-03 |
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