JPH07161623A

JPH07161623A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH07161623A
Application number: JP5310509A
Authority: JP
Inventors: Takashi Masuyuki; 崇舛行
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ウエハ上のウエハマーク上のフォトレジスト
層を除去してウエハマークの位置検出を行うアライメン
ト工程を高いスループットで実施する。【構成】露光光Ｌ１のもとでレチクルＲのパターンが
投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に露光される。ＹＡ
Ｇレーザ光源２２及び高調波発生光学系２３により露光
光Ｌ１とほぼ同じ波長のレーザ光Ｌ３を生成し、レーザ
光Ｌ３をミラー２０、レチクルＲ上の照射窓及び投影光
学系ＰＬを介してウエハＷ上の計測対象のウエハマーク
上のフォトレジスト層上に照射し、フォトレジスト層を
気化により除去する。その後、ＴＴＬ方式のアライメン
ト系２５によりウエハマークの位置検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工
程で使用される投影露光装置に関し、特にマスクパター
ンが露光されるウエハ等の感光基板の位置合わせを行う
ためのアライメント系を備えた投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子を製造するためのフォ
トリソグラフィ工程においては、例えば１６ＭビットＤ
ＲＡＭや６４ＭビットＤＲＡＭ等の超高集積度の素子の
生産に耐え得るアライメント精度及び解像力を有する投
影露光装置が要求されている。この種の投影露光装置の
多くは、ウエハ（半導体ウエハ）上に多数回、フォトマ
スク又はレチクル（以下、代表的に「レチクル」を用い
る）の回路パターンを重ね合わせて露光していくため、
ウエハ上にそれまでに形成された回路パターンとこれか
ら露光するレチクルのパターン像との重ね合わせ精度を
高精度化する必要がある。

【０００３】この重ね合わせ精度は、ウエハ上に形成さ
れた位置合わせ用のアライメントマーク（ウエハマー
ク）の位置を如何に高精度に検出するかによって大きく
左右される。通常、ウエハマークの位置検出は、ウエハ
マークに光を照射しそのマークからの反射光、散乱光、
又は回折光等を光電検出することによって行われる。こ
の場合、露光前のウエハには必然的にフォトレジストが
塗布されているため、ウエハマークの検出はそのフォト
レジスト層を介して行われる。また、ウエハマークは微
少な段差を有する凹凸パターンであることから、そのフ
ォトレジスト層の膜厚はウエハマーク周辺で不均一にな
る。このため、ウエハマークから発生する光情報がフォ
トレジスト層の影響で弱くなったり、フォトレジスト層
の薄膜固有の干渉効果がウエハマークの近傍で顕著にな
ったり、あるいはウエハマークの両側でフォトレジスト
の膜厚のむらが非対称になったりすること等によって、
ウエハマークの位置検出精度（アライメント精度）が低
下しがちであった。

【０００４】また、ウエハ上でのパターンの微細化を図
るために多層のフォトレジストを使用する場合には、露
光光と同じ波長帯の照明光のもとではウエハマークが光
学的に検出できなくなるといった現象が起こりうるた
め、アライメント精度の確保はより困難となる。上記問
題を解決するために、例えば特開昭６２−２５２１３６
号公報で開示されているように、投影露光装置とは別の
加工装置において、露光光から分離された照射光、又は
露光光源とは別のレーザ光源からのレーザ光よりなる照
射光を、ウエハのウエハマーク上のフォトレジスト層上
に照射し、そのフォトレジスト層を気化して除去する工
程が実施されている。この場合、その照射光の波長帯は
フォトレジスト層に吸収される波長帯であり、その照射
光による積算照射エネルギーは、フォトレジスト層を気
化するに十分であると共に下地パターンとしてのウエハ
マークを損傷しないようなエネルギーに設定されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、ウエハのウエハマーク上のフォトレジスト
層の気化による除去は、投影露光装置とは別の加工装置
において、いわばオフ・アクシス方式で行われていた。
そのため、フォトレジストの除去からウエハマークの位
置計測を終了するまでの時間が長く、アライメント工程
のスループットが低いという不都合があった。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、ウエハ上のウエ
ハマーク上のフォトレジスト層を除去してウエハマーク
の位置検出を行うアライメント工程を高いスループット
で実施できる投影露光装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、例えば図１〜図４に示す如く、転写用のパターン
が形成されたマスク（Ｒ）を露光光（Ｌ１）で照明する
照明光学系（１〜４，７〜１１）と、その露光光により
感光される感光材が塗布されると共に下地面に位置合わ
せ用のマーク（ＷＭＹ）が形成された基板（Ｗ）上にそ
の露光光のもとでマスク（Ｒ）のパターン像を投影露光
する投影光学系（ＰＬ）と、基板（Ｗ）上の位置合わせ
用のマーク（ＷＭＹ）の位置を検出するアライメント系
（２５）とを有し、このアライメント系により検出され
た位置合わせ用のマーク（ＷＭＹ）の位置に基づいて基
板（Ｗ）の位置合わせを行った後、マスク（Ｒ）のパタ
ーン像を基板（Ｗ）上に投影露光する装置において、そ
の露光光とほぼ同一波長の光（Ｌ３）を投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して基板（Ｗ）上の位置合わせ用のマーク（Ｗ
ＭＹ）上の感光材上に照射する光学的感光材除去手段
（２２，２３）を設け、この光学的感光材除去手段によ
り位置合わせ用のマーク（ＷＭＹ）上の感光材を気化し
て除去した後、そのアライメント系を用いて位置合わせ
用のマーク（ＷＭＹ）の位置を検出するようにしたもの
である。

【０００８】この場合、アライメント系（２５）は、投
影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上の位置合わせ用
のマーク（ＷＭＹ）の位置を検出する所謂ＴＴＬ（スル
ー・ザ・レンズ）方式のアライメント系であることが望
ましい。

【０００９】

【作用】斯かる本発明によれば、光学的感光材除去手段
（２２，２３）は例えば通常のレーザ光源と、高調波発
生装置とより構成され、光学的感光材除去手段（２２，
２３）からは露光光とほぼ同じ波長のレーザ光の高調波
よりなる高い照射エネルギー密度の光（Ｌ３）が射出さ
れ、この光（Ｌ３）が投影光学系（ＰＬ）を介して位置
合わせ用のマーク（ＷＭＹ）上の感光材に照射され、こ
の感光材が気化により除去される。即ち、基板（Ｗ）の
位置合わせ用のマーク（ＷＭＹ）上の感光材は基板
（Ｗ）の露光位置で除去される。従って、その後、基板
（Ｗ）を僅かに移動させるか、又は殆ど移動させること
なく、アライメント系（２５）により位置合わせ用のマ
ーク（ＷＭＹ）の位置検出が行われ、アライメント工程
のスループットが向上する。

【００１０】また、アライメント系（２５）がＴＴＬ方
式のアライメント系である場合には、光学的感光材除去
手段（２２，２３）により感光材を除去した後、迅速に
位置合わせ用のマーク（ＷＭＹ）の位置検出を行うこと
ができ、アライメント工程のスループットが更に向上す
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。図１は、本実施例の投
影露光装置の全体構成を示し、この図１において、露光
光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光
をパルス的に発生するエキシマレーザ光源１が使用され
ている。エキシマレーザ光源１から射出されたレーザ光
は、ビーム整形光学系２により断面形状が所定の矩形状
に整形された後、ミラー３を介してフライアイレンズ４
に入射する。エキシマレーザ光源１のパルス発光の開始
と終了、及び発光周波数と発光エネルギーは、装置全体
の動作を制御する主制御系６の指示のもとで電源装置５
により制御されている。

【００１２】露光時には、フライアイレンズ４の射出側
（レチクル側）焦点面に形成される多数の光源像からの
レーザ光よりなる露光光Ｌ１が、第１リレーレンズ７、
レチクルブラインド（可変視野絞り）８、第２リレーレ
ンズ９、ミラー１０及びコンデンサーレンズ１１を介し
てレチクルＲの下面のパターン領域を均一な照度分布で
照明する。レチクルＲはレチクルステージ１２上に載置
され、露光光Ｌ１のもとでレチクルＲのパターン像が投
影光学系ＰＬを介してウエハステージ１６上に保持され
たウエハＷの各ショット領域に転写露光される。ウエハ
ステージ１６は、投影光学系ＰＬの光軸に平行なＺ方向
にウエハＷを位置決めするＺステージ、及びＺ軸に垂直
なＸＹ平面内でウエハＷの位置決めを行うＸＹステージ
等から構成されている。

【００１３】図２は本実施例のレチクルＲの平面図であ
り、この図２に示すように、レチクルＲの中央部のパタ
ーン領域１３を囲むように遮光帯１４が形成され、遮光
帯１４のＸ方向の辺の中央部に開口部よりなる照射窓１
５Ｙが形成され、遮光帯１４のＹ方向の辺の中央部に開
口部よりなる照射窓１５Ｘが形成されている。これら照
射窓１５Ｙ及び１５Ｘは、後述のようにフォトレジスト
層を気化により除去するためのレーザ光を通過させるの
に使用される。

【００１４】図１に戻り、ウエハステージ１６上に移動
鏡１７が固定され、移動鏡１７のＸ座標及びＹ座標がウ
エハ側の干渉計１８により常時計測され、この計測結果
が主制御系６に供給されている。主制御系６は、供給さ
れた座標に基づいて、ウエハ側駆動装置１９を介してウ
エハステージ１６の位置決め等の動作を制御する。次
に、ウエハＷ上のフォトレジスト層を除去するための光
学系、及びアライメント系につき説明する。先ず、レチ
クルＲの照射窓１５Ｙの上方にはほぼ４５°の傾斜角で
ミラー２０が固定されている。そして、ＹＡＧレーザ光
源６からパルス的に射出される波長１０６０ｎｍのレー
ザ光Ｌ２が、高調波発生光学系２３に入射し、高調波発
生光学系２３からレーザ光Ｌ２に対して周波数が５倍の
５倍高調波よりなる波長２１２ｎｍのレーザ光Ｌ３が射
出される。主制御系６が、電源装置２４を介してＹＡＧ
レーザ光源６のパルス発光の開始及び終了、パルス発光
周期、並びに発光エネルギー等を制御する。

【００１５】高調波発生光学系２３の射出側の内部には
集光レンズが設けられ、集光されるように射出されるレ
ーザ光Ｌ３は、ミラー２０で反射されてレチクルＲ上の
照射窓１５Ｙ上に照射される。そして、照射窓１５Ｙを
通過したレーザ光Ｌ３が、照射窓１５Ｙの下に４５°の
傾斜角で設置されたダイクロイックミラー２１、及び投
影光学系ＰＬを経てウエハＷ上の計測対象とするウエハ
マーク上のフォトレジスト層上に入射する。ダイクロイ
ックミラー２１は、波長２１２ｎｍのレーザ光Ｌ３を透
過させると共に、アライメント用の波長６３３ｎｍ（後
述）のレーザ光を反射する波長選択特性を有する。

【００１６】これに関して、一般にレーザ光源から射出
されたままのレーザ光の波長は露光光の波長とは異なる
ため、投影光学系の色収差等の影響によりそのレーザ光
を投影光学系を介してウエハ上の所望のウエハマーク上
に照射することは困難であった。また、露光光そのもの
を使用してウエハマーク上のフォトレジスト層を除去す
ることも考えられるが、露光光はウエハ上のショット領
域の全体を照明するため、単位面積当りの照射エネルギ
ーがフォトレジスト層を気化させる程はない。そのた
め、従来はウエハの露光位置又はアライメント位置の近
傍でウエハマーク上のフォトレジスト層を気化させる
（除去する）ことはできなかった。

【００１７】本実施例の投影光学系ＰＬは、波長１９３
ｎｍの露光光（エキシマレーザ光）Ｌ１に対して色収差
が補正されているため、例えばＹＡＧレーザ光源６から
パルス的に射出される波長１０６０ｎｍのレーザ光Ｌ２
をそのままレチクルＲ上の照射窓１５Ｙに照射しても、
ウエハＷ上の所望の位置に所望のスポットサイズで照射
を行うことができない。また、投影光学系ＰＬ内のレン
ズエレメントに悪影響を与える恐れもあるため、その波
長１０６０ｎｍのレーザ光Ｌ２を、ＴＴＬ方式でフォト
レジストを除去するために直接使用することはできな
い。

【００１８】そこで、本実施例では、レーザ光Ｌ２の５
倍高調波である波長２１２ｎｍのレーザ光Ｌ３を用いて
いる。このレーザ光Ｌ３に関して、投影光学系ＰＬでの
色収差はほとんど問題にならない程度であるため、露光
光Ｌ１に関してレチクルＲ上の照射窓１５Ｙと共役なウ
エハＷ上の領域とほぼ同一の照射領域にレーザ光Ｌ３が
照射される。即ち、レチクルＲ上に設ける照射窓１５Ｙ
の位置及び大きさにより、ウエハＷ上でフォトレジスト
除去用のレーザ光Ｌ３を照射する位置、及びその照射面
積を任意に設定できることになり、フォトレジストの除
去領域をより正確に制御できる。また、レーザ光Ｌ３
（ＹＡＧレーザの５倍高調波）はフォトレジスト層を気
化させるのに充分な照射エネルギー（単位面積当たり）
を有している。

【００１９】なお、図２のレチクルＲ上の他方の照射窓
１５Ｘ上にもミラー（不図示）が固定され、このミラー
の側方にも図１のＹＡＧレーザ光源６及び高調波発生光
学系２３と同一構成で、ウエハＷ上の所定のウエハマー
ク上のフォトレジスト層を除去するためのレーザ光を発
生する光学系が設けられている。それと共に、照射窓１
５Ｘの下方には、フォトレジスト除去用のレーザ光とア
ライメント光とを共に投影光学系ＰＬに導くためのダイ
クロイックミラーが配置されている。

【００２０】更に、投影光学系ＰＬの下部側方には吸引
装置３１の吸収口が配置されている。そして、レーザ光
Ｌ３によりウエハＷ上のフォトレジスト層を気化させる
場合には、主制御系６はその吸引装置３１を動作させて
その気化したフォトレジストを吸引させる。これによ
り、気化したフォトレジストにより投影光学系ＰＬの下
部のレンズが汚れることが防止される。

【００２１】次に、ダイクロイックミラー２１の側方に
ＴＴＬ方式のＹ軸用のアライメント系２５が配置されて
いる。このアライメント系２５は、例えば特開昭６０−
１３０７４２号公報に開示されているように、所謂レー
ザ・ステップ・アライメント方式（以下、「ＬＳＡ方
式」という）でウエハＷ上のウエハマークの位置検出を
行うものであり。アライメント系２５において、Ｈｅ−
Ｎｅレーザ光源及びビーム整形光学系よりなる光源系２
６から射出される波長６３３ｎｍのレーザ光Ｌ４が、ビ
ームスプリッタ２７、対物レンズ２８及びミラー２９を
介してダイクロイックミラー２１に照射される。光源系
２６の発光動作は主制御系６により制御されている。そ
のダイクロイックミラー２１で反射されたレーザ光Ｌ４
は、投影光学系ＰＬを経てウエハＷ上のウエハマークの
近傍にスリット状スポットとして照射される。この場
合、レーザ光Ｌ４のエネルギーは低いため、投影光学系
ＰＬに対する影響は無視できる程度である。

【００２２】また、ウエハＷから反射されたレーザ光Ｌ
４は、投影光学系ＰＬ、ダイクロイックミラー２１を経
てアライメント系２５に戻り、その後、ミラー２９、対
物レンズ２８及びビームスプリッタ２７を経て受光素子
３０に入射する。受光素子３０での光電変換により得ら
れた出力信号が主制御系６に供給されている。主制御系
６は、受光素子３０からの出力信号及びウエハ側の干渉
計１８で計測された座標より、ウエハＷ上のウエハマー
クのＹ座標を計測する。

【００２３】更に、図１のＹ軸用のアライメント系２５
の他にＸ軸用のアライメント系（不図示）も投影光学系
ＰＬのＹ方向の側面部に配置されている。このＸ軸用の
アライメント系からのレーザ光が、図２のＸ軸用の照射
窓１５Ｘの下方のダイクロイックミラー（不図示）及び
投影光学系ＰＬを介してウエハＷ側のＸ軸用のウエハマ
ークの近傍に照射され、ウエハＷからの反射光（回折
光）によりそのＸ軸用のウエハマークのＸ座標が計測さ
れる。

【００２４】ここでＬＳＡ方式の計測方法につき図３を
参照して説明する。図３はウエハＷの平面図であり、ウ
エハＷ上の露光面はＸ方向及びＹ方向にそれぞれ所定ピ
ッチで多数のショット領域ＳＡに分割され、各ショット
領域ＳＡのＸ方向の間隔のストリートライン上にＸ方向
に所定ピッチで配列されたドットパターン列からなるＹ
軸用ウエハマークＷＭＹが形成され、各ショット領域Ｓ
ＡのＹ方向の間隔のストリートライン上にＹ方向に所定
ピッチで配列されたドットパターン列からなるＸ軸用ウ
エハマークＷＭＸが形成されている。また、各ショット
領域ＳＡのＹ方向のエッジ部近傍に２つのグローバルア
ライメント（後述）用のアライメントマーク（以下、
「ＧＡマーク」と呼ぶ）Ｇθ及びＧＹが形成されてい
る。これらＧＡマークＧθ及びＧＹは、ウエハＷの大ま
かな位置合わせを行う際に使用される。

【００２５】図４は、Ｘ軸用ウエハマークＷＭＸの近傍
の様子を拡大して示し、この図４において、ウエハマー
クＷＭＸは、ショット領域ＳＡに接する矩形のマーク形
成領域３３Ｘ内に形成され、このマーク形成領域３３Ｘ
内にウエハマークＷＭＸを囲むように矩形の除去領域３
４Ｘが形成され、ウエハマークＷＭＸの位置検出を行う
前には、除去領域３４Ｘ上のフォトレジスト層が気化に
より除去される。同様に、図３のＹ軸用ウエハマークＷ
ＭＹを囲むようにフォトレジスト層を除去する除去領域
が設定されている。

【００２６】図３において、Ｙ軸用ウエハマークＷＭＹ
のＹ座標を計測する際には、ウエハマークＷＭＹを囲む
除去領域のフォトレジスト層が除去されているものとし
て、図１のアライメント系２５から射出されたレーザ光
Ｌ４が、ウエハマークＷＭＹの近傍にＸ方向に長いスリ
ット状スポット３２Ｙとして照射される。この状態でウ
エハステージ１６を介してウエハＷをＹ方向に走査する
と、スリット状スポット３２ＹがウエハマークＷＭＹを
横切る際に所定の方向に強い回折光が射出される。そこ
で、この回折光を図１の受光素子３０で受光して、出力
信号のピーク位置でウエハステージ１６のＹ座標を検出
することにより、ウエハマークＷＭＹのＹ座標が検出さ
れる。Ｘ軸用ウエハマークＷＭＸのＸ座標も、Ｘ軸用の
アライメント系から射出されたＹ方向に長いスリット状
のスポット３２Ｘに対してウエハマークＷＭＸをＸ方向
に走査することにより検出される。

【００２７】次に、図５のフローチャートを参照して、
本実施例のアライメント及び露光動作の一例につき説明
する。先ず図５のステップ１０１において、フォトレジ
ストが塗布されたウエハＷを図１のウエハステージ１６
上にロードし、ステップ１０２において、図３に示すよ
うに、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡに付設されたＧ
ＡマークＧθ及びＧＹの中から計測対象とする２つのＧ
ＡマークＧθＬ及びＧＹＲを選択する。そして、図１の
ＴＴＬ方式のアライメント系２５を用いて、フォトレジ
スト層の上からそれら２つのＧＡマークＧθＬ及びＧＹ
Ｒの位置を検出し、ウエハＷの所定の基準点のＹ座標及
びウエハＷの回転角を大まかに求める。同様に、ウエハ
Ｗの所定の基準点のＸ座標も求められる。この際に検出
される座標値は、図１のウエハ側の干渉計１８による計
測値に基づいて値であり、このように干渉計１８に基づ
いて計測される座標値をステージ座標系での座標値と呼
ぶ。

【００２８】次に、ステップ１０３において、ウエハＷ
の所定の基準点のＸ座標、Ｙ座標及び回転角より、ウエ
ハＷの各ショット領域ＳＡの大まかな座標、ひいては各
ショット領域ＳＡに付設されているウエハマークＷＭ
Ｙ，ＷＭＸの大まかな座標を求める。これがグローバル
アライメントである。その後、ステップ１０４におい
て、ウエハＷ上の計測対象とする３個以上のショット領
域（以下、「サンプルショット」という）を選択し、ウ
エハステージ１６をステッピング駆動して、これらサン
プルショットに付設されたＹ軸用のウエハマークを囲む
除去領域を順次レチクルＲ上の照射窓１５Ｙと共役な位
置に設定する。そして、主制御系６は、電源装置２４を
介してＹＡＧレーザ光源２２に所定時間パルス発光させ
て、そのＹ軸用のウエハマークを囲む除去領域上のフォ
トレジスト層にレーザ光Ｌ３を照射し、そのフォトレジ
スト層を気化により除去する。この際に吸引装置３１を
動作させて、気化したフォトレジストを吸引させる。

【００２９】そのＹ軸用のウエハマーク上のフォトレジ
スト層の気化による除去と平行して、Ｘ軸用のウエハマ
ーク上のフォトレジスト層の気化による除去も行われ
る。また、特開昭６２−２５２１３６号公報に開示され
ているように、レーザ光Ｌ３の積算照射エネルギーは、
フォトレジスト層を気化させる程度で且つ下地パターン
としてのウエハマークを損傷しない程度に設定する必要
がある。

【００３０】その後、ステップ１０５においてウエハス
テージ１６を駆動して、フォトレジスト層を除去したウ
エハマークと図１のＴＴＬ方式のＹ軸用のアライメント
系２５又はＸ軸用のアライメント系からのレーザ光によ
るスリット状スポットとを走査して、それらウエハマー
クのステージ座標系でのＹ座標又はＸ座標を計測する。
この際に、フォトレジスト層が除去されているため、各
ウエハマークの座標値が高精度に計測される。

【００３１】次に、ステップ１０６において、ウエハＷ
上のサンプルショットに付設されたウエハマークの計測
された座標値を統計処理することにより、ウエハＷ上の
全部のショット領域のステージ座標系での配列座標を算
出する。このようにサンプルショットの計測された座標
値からウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標を計
測するアライメント方法は、エンハンスト・グローバル
・アライメント（以下、「ＥＧＡ」という）方式と呼ば
れ、例えば特開昭６１−４４４２９号公報に開示されて
いる。そして、そのように算出された配列座標に基づい
て、ウエハＷ上の各ショット領域を順次投影光学系ＰＬ
の露光フィールドに位置決めして、それぞれ露光光Ｌ１
のもとでレチクルＲのパターン像を露光する。

【００３２】上述のように本実施例によれば、計測対象
とするウエハマーク上のフォトレジスト層にＴＴＬ方式
で投影光学系ＰＬを介してレーザ光を照射して、フォト
レジスト層を気化により除去している。従って、ウエハ
Ｗの露光位置又はアライメント位置でフォトレジストの
除去が行われているため、次のウエハマークの位置検出
が円滑に行われ、アライメント工程に要する時間が短縮
され、スループットが向上している。

【００３３】なお、図５の実施例では予め全部のサンプ
ルショットのウエハマーク上のフォトレジスト層を気化
により除去した後、アライメント系を用いてそれらウエ
ハマークの位置検出を行っている。しかしながら、図１
ではフォトレジスト除去用のレーザ光Ｌ３とアライメン
ト用のレーザ光Ｌ４とがほぼ同じ光路に沿ってウエハＷ
上に照射される。そこで、計測対象とするＹ軸用のウエ
ハマークについて、それぞれレーザ光Ｌ３によりフォト
レジスト層を気化させて除去した直後に、レーザ光Ｌ４
を用いてそのウエハマークのＹ座標を計測するようにし
てもよい。このように各ウエハマークについて、それぞ
れフォトレジスト除去と位置計測とを繰り返す工程を採
用することにより、アライメント時間をより短縮できる
利点がある。

【００３４】また、上述実施例では、図２のレチクルＲ
上の照射窓１５Ｘ及び１５Ｙに照射されるレーザ光は別
のＹＡＧレーザ光源から射出されたレーザ光であるが、
１つのＹＡＧレーザ光源から射出されたレーザ光をビー
ムスプリッタ等により２光束に分割し、これら２光束を
それら照射窓１５Ｘ及び１５Ｙに照射するようにしても
よい。これに関して、照射窓１５Ｘ及び１５Ｙに同時に
レーザ光を照射することにより、Ｘ軸用のウエハマーク
及びＹ軸用のウエハマーク上のフォトレジスト層を同時
に除去するようにしてもよい。このためには、図２のレ
チクルＲの中心と図３のショット領域ＳＡの中心とを共
役な位置関係に設定した状態で、レチクルＲの照射窓１
５Ｙ及び１５Ｘが、それぞれ図３のウエハマークＷＭＹ
及びＷＭＸとほぼ共役な位置関係になるように、照射窓
１５Ｙ及び１５Ｘの位置を設定すればよい。

【００３５】また、上述実施例では、レーザ光Ｌ３をレ
チクルＲ上の照射窓１５を介してウエハＷ上に照射して
いるが、これはレチクルＲにレーザ光Ｌ３の照射領域を
制限する役割を負わせているものである。その他に、レ
チクルＲと投影光学系ＰＬとの間にミラーを配置し、こ
のミラー及び投影光学系ＰＬを介してレーザ光Ｌ３をウ
エハＷ上に照射するようにしてもよい。但し、この場
合、レーザ光Ｌ３の光路の途中に照射領域を制限するた
めの絞りを入れる必要がある。

【００３６】更に、上述実施例では、フォトレジスト除
去用のレーザ光Ｌ４として、ＹＡＧレーザ光の５倍高調
波が用いられているが、それ以外に、例えばアルゴンレ
ーザ光（波長５１４．５ｎｍ）の３倍高調波（波長１７
１．５ｎｍ）、又は露光光Ｌ３と同じＡｒＦエキシマレ
ーザ光自体等を使用してもよい。ＡｒＦエキシマレーザ
光を使用する場合には、エキシマレーザ光源１から射出
されたレーザ光を光路に出し入れできるミラーで導いた
光を使用したもよい。

【００３７】また、露光光Ｌ１として、ＫｒＦエキシマ
レーザ光（波長２４８ｎｍ）が使用される場合には、フ
ォトレジスト除去用のレーザ光としては、例えばＹＡＧ
レーザ光の４倍高調波（波長２６５ｎｍ）、又はアルゴ
ンレーザ光の２倍高調波（波長２５７ｎｍ）、又はＫｒ
Ｆエキシマレーザ光自体を使用することができる。但
し、ＹＡＧレーザのような固体レーザを使用する場合に
は、装置が小型であり、取り扱いも容易である。なお、
露光光Ｌ１と同じエキシマレーザ光（ＡｒＦ又はＫｒＦ
等）自体を使用する場合には、ＡｒＦエキシマレーザ光
源１（又はＫｒＦエキシマレーザ光源等）から射出され
た直後のエキシマレーザ光をミラー等で導いたエキシマ
レーザ光を使用するものとし、必要に応じて光学系で集
光するようにする。露光光Ｌ１は、露光に最適な照射エ
ネルギーとなるように調整されており、フォトレジスト
を気化させる程の照射エネルギーを有していないので、
単位面積当たりの照射エネルギーがフォトレジストを気
化させるのに充分なエキシマレーザ光を使用する必要が
ある。

【００３８】更に、上述実施例では、アライメント系と
して、ＴＴＬ方式でＬＳＡ方式のアライメント系が使用
されているが、アライメント系としてはＴＴＲ（スルー
・ザ・レチクル）方式又はオフ・アクシス方式のアライ
メント系を使用してもよい。また、ＬＳＡ方式のみなら
ず、２光束を回折格子状のマーク上に照射して戻される
１対の回折光の干渉光の光電変換信号から位置検出を行
う２光束干渉方式（所謂ＬＩＡ方式）、又は画像処理方
式等のアライメント系を使用してもよい。

【００３９】また、ＹＡＧレーザ光の５倍高調波（Ｌ
３）をフォトレジスト除去とアライメントとの両方に使
用するようにしてもよい。例えば、レーザ光Ｌ３の光路
中にハーフミラーを設け、ウエハマークからの戻り光を
光学系により強度調整して画像検出し、ウエハマーク位
置を検出することができる。これにより装置構成が簡略
化される。また、ショットごとのアライメント（所謂ダ
イ・バイ・ダイアライメント）を行う場合にも、本発明
は適用できる。これは例えば、前述のＬＳＡ方式のアラ
イメント系を使ってＥＧＡ方式により算出された配列座
標に基づいて、ウエハＷ上のショット領域を投影光学系
の露光フィールドに位置決めし、前述の高エネルギー化
されたエキシマレーザ光やＹＡＧレーザの高調波を使っ
てレジスト除去し、ＬＩＡ方式や画像処理方式のＴＴＲ
アライメント系でダイ・バイ・ダイアライメント（Ｄ／
Ｄアライメント）を行うようにすればよい。このような
構成、動作によってレジスト除去後Ｄ／Ｄアライメント
を行うことにより、高位置合わせ精度、高スループット
の露光が実現できる。

【００４０】このように本発明は上述実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、露光光とほぼ同一波長
の光により、ＴＴＬ方式で基板の露光位置又はアライメ
ント位置の近傍で感光材の除去が行われるため、感光材
の除去後に迅速に基板上の位置合わせ用のマークの位置
検出を行うことができる。従って、アライメントに要す
る時間が短縮され、アライメント工程のスループットが
向上する。

【００４２】また、アライメント系もＴＴＬ方式である
場合には、感光材の除去から位置検出を行うまでの時間
を短縮でき、更にアライメント工程のスループットを高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光装置の一実施例を示す構
成図である。

【図２】図１中のレチクルＲのパターンを示す平面図で
ある。

【図３】図１中のウエハＷ上のショット領域及びウエハ
マーク等を示す一部を省略した平面図である。

【図４】図３中のウエハマークＷＭＸの近傍の様子を示
す拡大平面図である。

【図５】実施例のアライメント動作及び露光動作の一例
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ＡｒＦエキシマレーザ光源２ビーム整形光学系４フライアイレンズ５主制御系１１コンデンサーレンズＲレチクルＰＬ投影光学系ＷウエハＳＡショット領域ＷＭＸ，ＷＭＹウエハマーク１５Ｘ，１５Ｙ照射窓１６ウエハステージ２０ミラー２１ダイクロイックミラー２２ＹＡＧレーザ光源２３高調波発生光学系２５アライメント系２６光源系３１吸引装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクを
露光光で照明する照明光学系と、前記露光光により感光
される感光材が塗布されると共に下地面に位置合わせ用
のマークが形成された基板上に前記露光光のもとで前記
マスクのパターン像を投影露光する投影光学系と、前記
基板上の前記位置合わせ用のマークの位置を検出するア
ライメント系と、を有し、該アライメント系により検出
された前記位置合わせ用のマークの位置に基づいて前記
基板の位置合わせを行った後、前記マスクのパターン像
を前記基板上に投影露光する装置において、前記露光光とほぼ同一波長の光を前記投影光学系を介し
て前記基板上の前記位置合わせ用のマーク上の前記感光
材上に照射する光学的感光材除去手段を設け、該光学的感光材除去手段により前記位置合わせ用のマー
ク上の前記感光材を気化して除去した後、前記アライメ
ント系を用いて前記位置合わせ用のマークの位置を検出
することを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】前記アライメント系は、前記投影光学系
を介して前記基板上の前記位置合わせ用のマークの位置
を検出するアライメント系であることを特徴とする請求
項１記載の投影露光装置。