JPS58112330A - 投影型露光装置 - Google Patents

投影型露光装置

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JPS58112330A
JPS58112330A JP56214795A JP21479581A JPS58112330A JP S58112330 A JPS58112330 A JP S58112330A JP 56214795 A JP56214795 A JP 56214795A JP 21479581 A JP21479581 A JP 21479581A JP S58112330 A JPS58112330 A JP S58112330A
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JP
Japan
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light
reticle
alignment
wafer
fresnel zone
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JP56214795A
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JPH0245324B2 (ja
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Makoto Uehara
誠 上原
Akira Anzai
安西 暁
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

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】 本発明は集積回路の製造に用いられる投影mg光装置、
特にそのアライメント装置に関する。
一般にIC,LSI等の集積回路の製作工程は、レジス
ト塗布→アライメント→露光→現像→エツチングの複数
回の繰り返しが基本になっている。そして、ここでのア
ライメントとは各回の露光の際に前回の露光で形成され
たパター/に対して所定の位置関係を正確に維持するた
めの確認作業であり、回路の集積度が高すほど露光パタ
ー/が微細になりより正確なアライメントが必要とされ
る。
従来、投影対物レンズによる露光光と同一波長の光によ
り、投影対物レンズを通してレティクル上とウェハ上と
Kそれぞれ形成され九アライメントマークを重複観察す
るアライメント方法、いわゆるTTLアライメントが知
られ【いる。しかしこのアライメントではアライメント
時にウエノ1−上のレジストを露光してしまうという欠
点があるため、アライメント時にアライメントマークの
みの露光ですむよう絞りなどで露光域を制約しなければ
ならなかった。またアライメントマークが露光されてし
まうと、ポジ型レジストの場合現偉でアライメントマー
クが消滅してしまい、毎回アライメントマークを未露光
域に移す必要がある等種々の問題があった。
他方、露光波長と異なる波長光でアライメントを行なう
装置も提案されており、この場合にはアライメント光は
フォトレジストに感光せず前述のごとき問題を生ずるこ
とがない。しかしながら、投影対物レンズを露光波長と
アライメント光の波長との両波長に対して完全に収差補
正することは極めて困離なため、いわゆる色収差によっ
てアライメントの精度を高く維持することは難しく、ま
た装置も複雑になり末だ十分満足できるものではなかっ
た。
本発明の目的は、露光波長と真なる波長光でアライメン
トを行表う投影型露光装置において、投影対物レンズの
色収差にもかかわらず簡単な構成で優れたアライメント
精度を維持する装置を提供することKある。
本発明は投影対物レンズにより所定の第1波長光でレテ
ィクル上のパターンをウェハ上に投影し、該第1波長光
と異なる第2波長光によって前記投影対物レンズを通し
てレティクルとウェハとの位置合せを行なう投影型露光
装置において、ウェハ上にフレネルゾーンパターンを、
そのフレネルゾーンパターンによる前記第2波長光のフ
ォーカス儂と該ウェハとの距離が前記投影対物レンズに
おける前記第1波長光に対する第2波長光の縦の色収差
量に一致するよう形成するとともに、咳ウェハ上の7レ
ネルゾーンパターンに向けて前記第2波長光を前記投影
対物レンズを通して供給する照明光学系と、前記第2波
長光により前記投影対物レンズによって前記レティクル
上に投影される前記フレネルゾーンパターンのフォーカ
ス偉と該レティクル上の所定のアライメントマークとを
観察する観察光学系とを設けたものである。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明による装置のアライメント光学系の概略
光路図である。露光パターンの原版としてのレティクル
(1)は図示なき露光照明光学系により供給される短波
長光、例えばり纏(λ1=435.8mn)で均一に照
明され、レティクル(1)上のパターンが投影対物レン
ズoIJKよってクエハー(2)上に投影される。これ
によりてウェハ(2)に塗布されたレジストが感光しこ
のレティクル(1)上のパターンの焼付露光が行なわれ
、前述したプロセスの繰り返しごとにレティクルを取り
換えて焼付露光かがされる。
そして、ウェハ(2)上には1回目の焼付露光により第
2図の平面図に示すごとき同心円状のプレネルゾーンパ
ターン■が形成されており、このフレネルゾーンパター
ン(P) K向けてレジストに感光域を持たない波長域
の光、例えばHe−Neレーザー(λ鵞= 63L 8
 nm )等の光源員から比較的長波長の光が投影対物
レンズ(7)を通して供給される。すなわち、光源(2
)からの光束は偏向プリズム(ハ)によりシフトしてコ
ンデンサーレンズ四により集光されハーフミラ−(至)
を透過して、第1対物レンズ−、ミラー(2)を介し【
レティクル(1)を透過し投影対物レンズ(至)の波長
λ鵞に対する入射瞳に集光され、ウェハ(2)上の7レ
ネルゾーンパターン(Plをテレセントリックに照明す
る。ここで偏向プリズム(2)は光源員をコンデンサー
レンズ四の光軸上に配置するための屯のであり、不可欠
のものではな論。投影対物レンズ(至)K供給される光
源■からの光λ冨は投影対物レンズaQ中の第ルンズ群
(11の収斂作用によシ波長λ3に対する仮想絞り(2
)の位置に集光され、第2レンズ群(2)によりテレセ
ントリックな平行光束となってウェハ(2)へ向かって
射出する。フレネルゾーンパターン(P)は後記すると
と〈ウェハ(2)から距離Δだけ離れた位置にフォーカ
ス*(fiを形成し、このフォーカス偉(P)は投影対
物レンズoOKよってレティクル(1)上に投影される
。レティクル(1)上には所定のアライメントマークが
設けられており、第1対物レンズ−、ハーフミラ−(至
)、ミラー(2)、第2対物レンズ@によりITV等の
撮儂装置(至)の撮儂面にフォーカス儂(鱒の像とレテ
ィクル(1)上のアライメントマークとが形成される。
第1図中にはアライメントに用いられる波長(λ雪)の
照明光が点線で、観察光が実線でそれぞれ示されている
第2図の平面図に示したフレネルゾーンパターン(P)
は#1!3図の断面図に示すごとく半径式、鳥。
−・・・の同心円で形成された輪帯状凸部と凹部が交互
に設けられたものである。このフレネルゾーンパターン
はフレネルゾーンプレートとして知られているように、
回折現象によりレンズと同等の作用を有し、波長λの光
に対する焦点距離をfとするとき各同心円の半径Rn 
(n = 1.λ3.・・・)は賜=61− で決定されている0本実施例ではフレネルゾーンパター
ン(P)を平行光束で照明するため、フォーカス*(−
とウェハ(2)との距離Δは焦点距離fに一致している
。フレネルシー/パターンに照射される光束は平行光束
ではなく収斂性又は発散性の光束であっても通常のレン
ズと同等に扱うことができ照射される光束の状態に応じ
てフォーカス像の位置が変わる。以下では平行光束の照
明光を照射するものとして説明する。尚、フレネルゾー
ンパターンによるフォーカス像は+1次と一1次との回
折光により2ケ所に形成されること本知られている。そ
して、フレネルゾーンパターンとしては上記の凹凸に限
らず明暗のパターンにより同様の効果を得ることができ
ることはいうまでもない。
さて、このような構成においてフレネルシー7パターン
(Plによるフォーカス像(PIとウェハ(2)との距
離Δ(=f)が投影対物レンズ(至)の露光光(λ1)
に対するアライメント照明光(λ雪)の縦の色収差量に
一致して匹るため、第4図に示すごとく、露光光(λI
)Kよってマスク(1)とウェハ(2)とが共役である
と同時に、マスク(1)と7レネルゾーンパターン(P
)Kよるフォーカス像(−とも共役になっている。
従って、露光光(λ1)と異なる波長の光(λ鵞)Kよ
って投影対物レンズの色収差にかかわらず高精度のアラ
イメントを行うことができる。
第5図はレティクル(1)上に設けられて偽るアライメ
ントマーク(31,3λ33,34)とウェハ(2)上
に設けられるフレネルゾーンパターン(Pg、P意)と
の位置関係を示すために、レティクルとウェハとの平面
図の概略を重複して表わしている。レティクル(1)の
周辺部にはその中心点■即ち投影対物し/ズの光軸位置
に関して互いに直交する位置に2対の直線状アライメン
トマーク(31,32)及び(33,34)が設けられ
ており、これらに対応してウェハ(2)上に同じく中心
401に関して互いに直交する位置で2つのフレネルゾ
ーンパターン(Pt−Ps)が1けられている。レティ
クル(1)上の2対のアライメントマークは中心点員を
通る同一直線上に位置しなければどこでも良いが、互い
に直交する位置に設けることがアライメント誤差を最も
小さくでき望ましい。第4図に示し友ごとく、露光光λ
鳳に対してレティクル(1)とウェハ(2)とが共役で
ある九め、ウェハへのt初の露光の際に2つの7レネル
ゾーンパターン(Pg−Pg)がウェハ(2)上K11
l示なき最初の露光用レティクルに形成されたフレネル
ゾーンパターンの投影によシ形成される。そしてその哉
の露光ごとに波長λ3の照明光により各フレネルゾーン
パルーン(Pt、Pl)のフォーカス像トレティクル上
のアライメントマーク(31〜34)とにより、アライ
メントが繰り返される。すなわち、第6図に示すとと〈
撮健装置(至)による観察視野にお−てレティクル上ピ
形゛成された1対の直線状アライメントマーク(31,
32)の像(31’、32’)との中央にプレネルゾー
ンパターン(Pl)Kよるフォーカス像(fio6(r
’)が位置すれば、第5図中横方向の位置合せがなされ
る。同様にレティクル上のアライメントマーク(至)と
−との中央に7レネルゾー7パターン(Pg)Kよるフ
ォーカス像が位置すれば縦方向での位置合せが表され、
これら2ケ所での位置合せによりレティクル(1)とウ
ェハ(2)の露光領域とのアライメントが達成される。
上記実施例ではウェハ上に設けるフレネルゾーンパター
ン(P)を第2図に示したごとぐ同心円形状としたが、
これに限らず、第7図の平面図に示すごとく、直線状の
7レネルゾーンパターン(P′)とすることも可能であ
る。この場合のフォーカス像は1本の直線状Keす、レ
ティクル上の1対の直線状アライメントマークで挾み込
むことKよって同様に正確な゛アライメントを行危うこ
とができる。
以上のごとき本発明による装置では、レジストに感光す
る波長域外の光によりアライメントが可能である九め、
焼付露光領域とアライメン)K用いる領域とを明確に区
別する必要がなく、1+各回の露光時に際してフレネル
ゾーンパターンを露光しない限り毎回これによるフォー
カス像によってアライメントを行なうことができる。し
かも、投影対物レンズの色収差量だけフレネルゾーンパ
ターンのフォーカス像をウェハから変位させる構成、実
施例では色収差量だけの焦点距離を有する′フレネルゾ
ーンパターンを形成することとしたため、フレネルゾー
ンパターンによるフォーカス像をウェハのアライメント
マークとしてアライメントを行なうことができ、あたか
も露光波長とアライメント光の波長との両者に対して収
差補正され九投影対物レンズを用いているごとく扱うこ
とができる。従って、投影対物レンズを通してのいわゆ
るTTLアライメントを露光波長と同一波長の光線で行
なう場合と実質的に同等の優れた位置合せ精度を得るこ
とができ、特に縮小投影源の露光装置におりて効果が著
しい。さらに、アライメント光としてHe−Neレーザ
ー等長波長領域の非常に高強度の光源を使用することが
できるため、8N比の高いアライメント信号を得ること
ができ、オートアライメントにも極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例のアライメント光学系の
概略光路図、第2図はウェハ上に形成されるフレネルゾ
ーンパターンの一例を示す平面図、第3図はその断面図
、第4図は投影対物レンズについての共役関係を示す光
路図、第5図はレティクルとウェハとを重複して示した
平面図、−第6図はアライメント光学系により観察され
る儂の例を示す視野図、第7図はフレネルゾーンパター
ンの他の例を示す平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1・・・レティクル、2・・・ウェハ、lO・・・投影
対物レンズ、 20・・・光源、28・・・撮倫装置、
P・・・フレネルゾ一ンパターン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 投影対物レンズにより所定の第1波長光でレティクル上
    のパターンをウェハ上に投影し、皺第1波長光と異なる
    第2波長光によって前記投影対物レンズを通して皺レテ
    ィクルとウェハとの位置合せを行なう投影型露光装置に
    おいて、該ウェハ上にフレネルゾーンパターンを、酸フ
    レネルゾーンパターンによる前記第2波長光のフォーカ
    ス儂と骸ウェハとの距離が前記投影対物レンズにおける
    前記第1波長光に対する第2波長光の縦の色収差量に一
    致するよう形成するとともに、誼ウェハ上のフレネルゾ
    ーンパターンに向けて前記第2波長光を前記投影対物レ
    ンズを通して供給する照明光学系と、前記第2波長光に
    より前記投影対物レンズによって、前記レティクル上に
    投影される前記フレネルゾーンパターンのフォーカス儂
    ト諌しティクル上の所定のアライメントマークとを観察
    する観察光学系とを設けたことを特徴とする投影型露光
    装置。
JP56214795A 1981-12-25 1981-12-25 投影型露光装置 Granted JPS58112330A (ja)

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JPS58112330A true JPS58112330A (ja) 1983-07-04
JPH0245324B2 JPH0245324B2 (ja) 1990-10-09

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