JPH0732109B2 - 光露光方法 - Google Patents

光露光方法

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JPH0732109B2
JPH0732109B2 JP58187025A JP18702583A JPH0732109B2 JP H0732109 B2 JPH0732109 B2 JP H0732109B2 JP 58187025 A JP58187025 A JP 58187025A JP 18702583 A JP18702583 A JP 18702583A JP H0732109 B2 JPH0732109 B2 JP H0732109B2
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    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光露光方法、特に原画パターンを投影レンズを
介して被露光体に投影し、かつ被露光体に形成されてい
る位置合わせ用マークを投影レンズを介して検出する光
露光方法に関する。
〔従来の技術〕
原画パターンを投影レンズを介して被露光体に投影して
転写する光露光装置においては、複数個の原画パターン
を被露光体に順次投影して転写するという重ね合わせ露
光がひんぱんに行われる。このような重ね合わせ露光に
おいてはその重ね合わせ精度は厳格であることから、各
原画パターン間の位置ずれを補正することが必須であ
る。
この位置補正のためには被露光体に位置合わせ用のマー
クを形成し、このマークを投影レンズを介して検出する
技術が多く用いられる。この技術においては、マークは
電気信号波形として検出され、したがってマークの位置
はその電気信号波形から決定される。
〔発明の解決しようとする課題〕
しかし、本発明者の実験研究によれば、実際に検出され
る電気信号波形はマークの真の電気信号波形から大きく
ずれ、このためマークの正確な位置を決定することが極
めて困難であり、これが重ね合わせ精度の低下をもたら
すことがわかった。その原因を更に究明した結果、露光
の解像力を向上させるべく投影レンズとしては単色光専
用レンズが用いられ、したがってまたそのレンズに適す
る単色光がマーク検出用の光として用いられることか
ら、この単色光が被露光体表面に形成されている光の波
長程度の薄いレジスト膜の厚さ分布により干渉を起こ
し、これがマークの電気信号波形を大きく乱しているこ
とがわかった。
本発明の目的は高い重ね合わせ精度が得られる光露光方
法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明では、原画パターン
を単色光専用の縮小投影レンズを介して被露光体に投影
し、単色光専用の縮小投影レンズを介して被露光体に設
けられた位置合わせマークを検出器により検出して位置
合わせマークの位置を求め、原画パターンと被露光体の
相対的位置を合わせる光露光方法において、第1の波長
の光及び第2の波長の光を含んだ合成光で位置合わせマ
ークを照射し、初めに、第1の波長による位置合わせマ
ークの像が縮小投影レンズにより検出器に結像するよう
に被露光体を上下し、合成光による位置合わせマークの
像から第1の波長以外の光によるゴースト像を第1のバ
ンドパスフィルタにより除去し、このゴースト像が除去
された第1の波長による像の信号を制御用計算機に取り
込み、その後、第2の波長による位置合わせマークの像
が縮小投影レンズにより検出器に結像するように被露光
体を上下し、合成光による位置合わせマークの像から第
2の波長以外の光によるゴースト像を第2のバンドパス
フィルタにより除去し、このゴースト像が除去された第
2の波長の像による信号を制御用計算機に取り込み、制
御用計算機に取り込まれた第1の波長による位置合わせ
マークの像の信号、及び、制御用計算機に取り込まれた
第2の波長による位置合わせマークの像の信号を合成し
た信号を発生し、合成信号に基づいて位置合わせマーク
の位置を検出し、原画パターンと被露光体の相対的位置
を合わせるように構成した。
〔作用〕
上記の構成によれば、第1の波長による位置合わせマー
クの像が検出器に結像するように被露光体を移動し、そ
の後、第2の波長による位置合わせマークの像が検出器
に結像するように被露光体を移動しているので、第1の
波長による位置合わせマークの像及び第2の波長による
位置合わせマークの像の両方の電気信号波形により、原
画パターンと被露光体の相対的位置合わせをおこなうこ
とができる。そのため、例えば、第1の波長が被露光体
のレジストにより干渉を起こしたとしても、第2の波長
による位置合わせマークの像の電気信号波形により位置
合わせマークの位置を検出することができる。また、異
なる波長の位置合わせマークの像による信号を別々に制
御用計算機に取り込んでいるので、それぞれの信号を別
々に制御して位置合わせマークの位置を検出することが
でき、例えば、それぞれの波長の特性に応じた制御が可
能となり、より、細かな原画パターンと被露光体の相対
的位置合わせが可能となる。
また、第1の波長の光及び第2の波長の光を含んだ合成
光で位置合わせマークを照射しており、一方の波長によ
る位置合わせマークの像が検出器に結像するように被露
光体を移動すると、他方の波長による位置合わせマーク
の像は検出器に結像されず、ゴースト像として電気信号
波形に含まれる。上記の構成によれば、ゴースト像をバ
ンドパスフィルタにより除去し、ゴースト像が除去され
た電気信号波形を制御用計算機に取り込んでいるので、
ゴースト像によるコントラストの低下を避けることがで
きる。
このように、レジスト膜の干渉に起因するマークの電気
信号波形の乱れを補正して、原画パターンと被露光体の
相対的位置合わせの精度を向上させることができる。
〔実施例〕
第1図は本発明を実施するのに適した光露光装置の概念
図である。同図において、1は被露光体であるウエハ2
が載置され、XY方向にステップアンドリピート駆動され
るステージで、駆動モータ3および4によってXY方向に
駆動され、レーザ測長系5によって位置制御されるよう
になっており、0.05μm程度の位置決め精度をもってい
る。6は露光照明系、7はコンデンサレンズ、8は投影
レンズとしての縮小レンズで、9は原版載置台10に設置
され、かつ原画パターンが形成されている原版(レチク
ル)である。11および12はパターン検出系であり、11a,
12aは検出系照明系、11b,12bはパターン検出器、11c,12
cはハーフミラー、11d,12dはミラー、11e,12eはコリメ
ータである。
投影露光を行うに当っては、XYステージ1上にウエハ2
が載置され、原版載置台10に最初のレチクル9が設置さ
れる。この状態で露光照明系6により発生し、コンデン
サレンズ7を通り集光された光が、レチクル9を通り、
縮小レンズ8を経て、ステージ1のウエハ2上にレチク
ル9のパターンが投影され、転写される。
このようにして、ウエハ2上にレチクル9のパターンが
転写された後、この上に異なるレチクル9のパターンの
転写が行われるが、このウエハ2上に転写されているレ
チクル9のパターン上に次段のレチクル9のパターンを
精度良く重ね合わせて転写可能にするために、検出系照
明系11および12よりの光をそれぞれハーフミラー11c,12
c、ミラー11d,12dを介してレチクル9に設けられた基準
窓穴から縮小レンズ8を通してウエハ2に照射し、ウエ
ハ2上の位置検出用マークとしての検出パターン13X,13
Yの像をレチクル9上に結像させ、この像を拡大したも
のをそれぞれミラー11d,12d、ハーフミラー11c,12cを介
してパターン検出器11b,12bに導き、パターン検出器11
b,12bによって、ウエハ検出パターンの位置のX,Y座標を
求めて、ウエハ2とレチクル9の位置の相対誤差を知
り、この相対誤差をXYステージ1を制御して補正する。
第2図は本発明の光露光装置の要部の一実施例の概念図
を示す。ステージ1は±600μmの範囲内で上下が可能
であり、この範囲内で±0.2μmの位置決め精度を持っ
ている。縮小レンズ8はg線光(4358Å)露光専用レン
ズであり、e線についてはg線のフォーカス位置より13
0μm下位置にフォーカス面を持つレンズである。つま
り通常では、g線フォーカスのステージ位置において、
ウエハ2の検出パターン13の像はレチクル9の下面側
(クロムパターン側)に結像する。またg線フォーカス
のステージレベルより下位置130μmにおいては、e線
の像がレチクル9下面側に結像する。パターン検出器19
は、レチクル18に結像した検出パターン13の像を光学系
により導きスリット21上に再結像させ、この像をスリッ
トにてスキャンし、スリットの位置に応じた光強度をホ
トマルチプライヤ23にて光電変換する機能を持ってい
る。スリット21の位置計測はリニアエンコーダ22により
行われる。また、水銀灯照明系29はg線,e線,d線が混在
した光を放出するので、検出光20中のg線光の像を検出
するときには、他の波長光によるゴースト像を除去する
ため、g線バンドパスフィルタ24を光路中に挿入する機
能が付加されている。e線光の像の検出をするときは、
同じようにe線バンドパスフィルタ25が光路中に挿入さ
れる機能がついている。このフィルタ挿入機能は、制御
用計算機28よりフィルタ選択モータ26に命令をあたえる
ことで行われる。このフィルタリング機能は、水銀灯照
明系29とオプチカルファイバ30よりなる検出光供給光学
系中に付加しても同等の効果を得ることができる。また
ステージ1の上下動の制御も、制御用計算機28よりステ
ージ駆動モータ51に命令をあたえることにより行われ
る。Zステージ1の上下動の位置計測は、位置計測器52
で行われる。ホトマルチプライヤ23により得られた電気
出力は、A/D変換器27によりA/D変換され制御用計算器に
入力される。
ここで、ステージ1をg線フォーカス位置にしてパター
ン検出すると、第3図に示す波形データが得られる。こ
れは、ウエハ2上のパターン段差上をグレーンサイズの
大きな(約1μm)アルミニウム蒸着膜でおおい、パタ
ーン近くには、段差の大きなロコス(LOCOS)があり、
レジストの平均膜厚は14000Å、膜厚分布は約±1000Å
と大きな場合のデータである。
同様に第4図にステージ位置をe線フォーカス位置にお
いて検出した波形データを示す。各々のデータをX
g(I),Xe(I)とし、ハイパス処理したものをX
gh(I),Yeh(I)とする。ハイパス処理とは波形の
傾きや大きなうねりを除去するための波形整形処理で以
下に示すものである。
Xgh(I)=Xga(I)−Xgb ただし、 また、 Xeh(I)=Xea(I)−Xeb(I) ただし、 このようにして得られたハイパス処理波形Xgh(I),X
eh(I)により、 なるデータを得ることができる。Iは波形の横軸であり
本例においては第2図に示すリニアエンコーダ22により
測定されるスリット21の位置である。本例の場合のIの
最小分解能は0.04μmである。
このような処理の後、検出パターンが可変基準レベルML
と一致する各点をI1〜I4とすると、検出パターンの中心
Iwという計算式で求められる。
以上のことをフロー形式で示すと第5図のようになる。
このようにして得られる2つの波形データの平均値の結
果は、1つの単色光データに比べ膜厚依存性が小さい。
その理由を以下に説明する。
ウエハ上のホトレジストのような光の波長程度の薄い透
明膜は光学的薄膜と呼ばれており、第6図に示すよう
に、透明膜表面またはウエハ基板からの反射光および透
明膜中での繰り返し反射による反射光が互いに干渉す
る。このときの反射光強度Eは次式で示される。
ただし、 1:入射光強度 n0:空気の屈折率 n:ホトレジストの屈折率 ng:基盤の屈折率 λ:波長 t:ホトレジスト厚さ シリコンウエハ上にホトレジストAZ1350Jを塗布したと
し、空気の屈折率をn0=1,基板の屈折率をng=4.86と
し、縦軸はホトレジストのないときのミラーウエハの反
射強度E0={(n0−ng)/(n0+ng)}2に対する相対
強度で示し、横軸をホトレジスト膜厚tとすると、g線
の相対反射強度は第7図に示すごとく周期関数となり、
1つの単色光をウエハパターンの検出に使用した例とし
て、パターン周辺のレジスト膜厚分布に検出波形が影響
を受けやすいことがわかる。第8図にe線の相対反射強
度とホトレジスト膜厚tの関係を示す。e線による検出
もg線の検出と同様のことがいえることがわかる。
第7,8図中のEg0(t)とEe0(t)の平均値つまり を第9図に示す。相対反射強度は、特定膜厚を除き膜厚
依存性が小さくなっていることがわかる。
このように2つの波長による検出データの平均値をとっ
たデータをパターン認識することにより膜厚分布による
干渉の影響を小さくすることができ、その結果として、
干渉にもとづく重ね合わせ精度の低下が防止される。
本発明は、2つもしくはそれ以上の波長の光による検出
データの加算もしくは平均化を施したデータをパターン
認識に用いるということであり、使用する波長やその数
を限定するものではない。また、本発明者の実験ではi
線,h線,g線,e線,d線等において自由に組み合わせた場合
においても同様の効果も確認されている。
更に、かならずしも、縮小レンズは、単色光専用レンズ
でなくてもよく、使用されるデータもたとえばg−h色
消しレンズの場合であればg線とh線混在検出光による
検出データとe線波長光による検出データの組合わせで
も可能である。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、投影
露光において高い重ね合わせ精度が実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するのに適した光露光装置の一実
施例の概念図、第2図は本発明にもとづく光露光装置の
要部の一実施例の概念図、第3図はg線光による検出パ
ターンの波形図、第4図はe線光による検出パターンの
波形図、第5図は本発明の実施例の検出パターンの波形
処理フローを示す図、第6図は光の干渉を説明するため
の説明図、第7図はg線光による干渉効果を示す図、第
8図はe線光による干渉効果を示す図、第9図は平均化
による干渉効果軽減を示す図である。 2…被露光体であるウエハ、8…投影レンズとしての縮
小レンズ、9…レチクル、19,31,32…パターン検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国▲吉▼ 伸治 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−105376(JP,A) 特開 昭56−17019(JP,A) 特開 昭57−112019(JP,A) 特開 昭54−54056(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原画パターンを単色光専用の縮小投影レン
    ズを介して被露光体に投影し、前記単色光専用の縮小投
    影レンズを介して前記被露光体に設けられた位置合わせ
    マークを検出器により検出して前記位置合わせマークの
    位置を求め、前記原画パターンと前記被露光体の相対的
    位置を合わせる光露光方法において、第1の波長の光及
    び第2の波長の光を含んだ合成光で前記位置合わせマー
    クを照射し、初めに、前記第1の波長による前記位置合
    わせマークの像が前記縮小投影レンズにより前記検出器
    に結像するように前記被露光体を上下し、前記合成光に
    よる位置合わせマークの像から前記第1の波長以外の光
    によるゴースト像を第1のバンドパスフィルタにより除
    去し、このゴースト像が除去された前記第1の波長によ
    る像の信号を制御用計算機に取り込み、その後、前記第
    2の波長による前記位置合わせマークの像が前記縮小投
    影レンズにより前記検出器に結像するように前記被露光
    体を上下し、前記合成光による位置合わせマークの像か
    ら前記第2の波長以外の光によるゴースト像を第2のバ
    ンドパスフィルタにより除去し、このゴースト像が除去
    された前記第2の波長の像による信号を制御用計算機に
    取り込み、前記制御用計算機に取り込まれた第1の波長
    による位置合わせマークの像の信号、及び、前記制御用
    計算機に取り込まれた第2の波長による位置合わせマー
    クの像の信号を合成した信号を発生し、前記合成信号に
    基づいて前記位置合わせマークの位置を検出し、前記原
    画パターンと前記被露光体の相対的位置を合わせること
    を特徴とする光露光方法。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4937618A (en) * 1984-10-18 1990-06-26 Canon Kabushiki Kaisha Alignment and exposure apparatus and method for manufacture of integrated circuits
JPH0787173B2 (ja) * 1985-12-16 1995-09-20 キヤノン株式会社 面位置検知方法
JPS62208630A (ja) * 1986-03-10 1987-09-12 Canon Inc 露光装置
US4888614A (en) * 1986-05-30 1989-12-19 Canon Kabushiki Kaisha Observation system for a projection exposure apparatus
US5137363A (en) * 1986-06-04 1992-08-11 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure apparatus
US4869999A (en) * 1986-08-08 1989-09-26 Hitachi, Ltd. Method of forming pattern and projection aligner for carrying out the same
JPH0789536B2 (ja) * 1986-08-28 1995-09-27 株式会社ニコン 投影露光装置
JPS63215039A (ja) * 1987-03-04 1988-09-07 Hitachi Ltd アライメント装置
US4969200A (en) * 1988-03-25 1990-11-06 Texas Instruments Incorporated Target autoalignment for pattern inspector or writer
DE69013790T2 (de) * 1989-08-04 1995-05-04 Canon K.K., Tokio/Tokyo Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung.
US5552891A (en) * 1994-10-31 1996-09-03 International Business Machines Corporation Automated mask alignment for UV projection expose system
JP2699902B2 (ja) * 1995-01-11 1998-01-19 株式会社日立製作所 光露光方法
TWI227814B (en) * 2002-09-20 2005-02-11 Asml Netherlands Bv Alignment system and methods for lithographic systems using at least two wavelengths

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3844655A (en) * 1973-07-27 1974-10-29 Kasper Instruments Method and means for forming an aligned mask that does not include alignment marks employed in aligning the mask
JPS5454056A (en) * 1977-10-06 1979-04-27 Canon Inc Photoelectric detector
US4414749A (en) * 1979-07-02 1983-11-15 Optimetrix Corporation Alignment and exposure system with an indicium of an axis of motion of the system
FR2472208A1 (fr) * 1979-12-18 1981-06-26 Thomson Csf Systeme optique d'alignement de deux motifs et photorepeteur mettant en oeuvre un tel systeme
JPS57112019A (en) * 1980-12-29 1982-07-12 Fujitsu Ltd Detection of pattern position

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6080223A (ja) 1985-05-08
US4690529A (en) 1987-09-01
WO1985001834A1 (en) 1985-04-25

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