JPS59165419A - 原画位置整合装置 - Google Patents
原画位置整合装置Info
- Publication number
- JPS59165419A JPS59165419A JP58039024A JP3902483A JPS59165419A JP S59165419 A JPS59165419 A JP S59165419A JP 58039024 A JP58039024 A JP 58039024A JP 3902483 A JP3902483 A JP 3902483A JP S59165419 A JPS59165419 A JP S59165419A
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- JP
- Japan
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- alignment
- magnification
- axis
- light
- magnification coefficient
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- Pending
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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
- 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)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は原画位置整合方式に係り、特に、投影形露光装
置の原画を基準位置に整合するに好適な原画位置整合装
置に関する。
置の原画を基準位置に整合するに好適な原画位置整合装
置に関する。
従来の原画位置整合には光電顕微鏡が使われていたが、
これは振動スリン）ｆ用いるアナログ的な信号処理を行
っていた之め検出範囲すなわち整合可能範囲が狭く、機
械−電気的な調整も厳密さが要求されていた。更に高精
度を得んとすれば高倍率の光学系を必要とし視野が狭ば
まるため、検出範囲も狭ばまった。逆に検出範囲を広く
ぜんとすれば、検出範囲は被検出マーク幅の約２倍と定
まっているから、光学系を低倍率とすると同時に整合マ
ーク自体も大きくする必要があった。しかし光学系を低
倍率とすることは、検出精度の低下を招いた。
これは振動スリン）ｆ用いるアナログ的な信号処理を行
っていた之め検出範囲すなわち整合可能範囲が狭く、機
械−電気的な調整も厳密さが要求されていた。更に高精
度を得んとすれば高倍率の光学系を必要とし視野が狭ば
まるため、検出範囲も狭ばまった。逆に検出範囲を広く
ぜんとすれば、検出範囲は被検出マーク幅の約２倍と定
まっているから、光学系を低倍率とすると同時に整合マ
ーク自体も大きくする必要があった。しかし光学系を低
倍率とすることは、検出精度の低下を招いた。
従って光電顕微鏡の如きアナログ的位置検出手段を採用
する限り同一整合マークに対する高低２段倍率の検圧手
段は困難で、原画の整合マークが基準となる検出手段の
検出範囲内に入る如く、機械的な枠などを用いて事前整
合を行っていた。
する限り同一整合マークに対する高低２段倍率の検圧手
段は困難で、原画の整合マークが基準となる検出手段の
検出範囲内に入る如く、機械的な枠などを用いて事前整
合を行っていた。
しかるにかかる事前整合は、はとんど手動で行われてい
たため、原画面への異物の落着を増加させると共に、事
前整合が完了した原画は固定枠が存在するため洗浄が行
い難いと云う歩留向上に関し好ましくない欠点を有して
いた。
たため、原画面への異物の落着を増加させると共に、事
前整合が完了した原画は固定枠が存在するため洗浄が行
い難いと云う歩留向上に関し好ましくない欠点を有して
いた。
本発明の目的は自動的に高精度な位置整合を行うことの
できる原画位置整合装置を提供することにある。
できる原画位置整合装置を提供することにある。
本発明は、同一整合マークを高低２段の拡大倍率を有す
る光学像拡大検出手段を設け、原画が原画設定位置に挿
入される際原画のガラス縁を参照して、整合マークの位
置がずれ得る最大範囲を充分検出することのできる広検
出範囲の低拡大倍率の光学像拡大検出手段によって粗整
合し、最終的に高倍率検出手段によって微整合すること
により自動的に高精度な位置整合を行おうというもので
ある。
る光学像拡大検出手段を設け、原画が原画設定位置に挿
入される際原画のガラス縁を参照して、整合マークの位
置がずれ得る最大範囲を充分検出することのできる広検
出範囲の低拡大倍率の光学像拡大検出手段によって粗整
合し、最終的に高倍率検出手段によって微整合すること
により自動的に高精度な位置整合を行おうというもので
ある。
以下、本発明の実施例について説明する。
第１図、第２図は本発明に系わる投影型露光装置の原理
を示すもので、光軸１を基準として、原画１０．投影光
学系２０、レジストの塗布された半導体ウェハ３０から
なり、投影型露光装置は原画１０の表面にクロム膜で形
成されたパターン１６を投影光学系２０よりウェハ３ｏ
上のフォトレジスト層表面に等倍又は縮小して投影しし
、シスト層にパターン像を露光させるものである。この
露光したレジストを現像することにより、ウエノ・３０
上にレジストのパターン群を形成して、これをマスクと
して半導体ウエノ・自体全１〜３μｍの寸法までの微細
加工する。この時原画１０は第２図に示す如く、原画中
心１９全基準光学系のＸＹ座標のＯに整合させる２次元
整合と、原画１０の面内でθだけ回転しているのをＸ軸
と一致させる面内回転整合の３自由度があり、そのいず
れもが所定の精度で光学系の基準と合致せねばならない
。
を示すもので、光軸１を基準として、原画１０．投影光
学系２０、レジストの塗布された半導体ウェハ３０から
なり、投影型露光装置は原画１０の表面にクロム膜で形
成されたパターン１６を投影光学系２０よりウェハ３ｏ
上のフォトレジスト層表面に等倍又は縮小して投影しし
、シスト層にパターン像を露光させるものである。この
露光したレジストを現像することにより、ウエノ・３０
上にレジストのパターン群を形成して、これをマスクと
して半導体ウエノ・自体全１〜３μｍの寸法までの微細
加工する。この時原画１０は第２図に示す如く、原画中
心１９全基準光学系のＸＹ座標のＯに整合させる２次元
整合と、原画１０の面内でθだけ回転しているのをＸ軸
と一致させる面内回転整合の３自由度があり、そのいず
れもが所定の精度で光学系の基準と合致せねばならない
。
原画１０とウエノ・３０の平行度、即ち光軸１に対する
直交性、光軸１方向の距離は充分な精度で整合され得る
ものとする。第２図の原画１０において、有効パターン
範囲１５の外部に位置する２個の整合マーク１１及び１
２を用いて、前記の３自由度を固定するわけで、例えば
第１のマーク１１でＸＹの座標？合わせ、第２のマーク
１２でθの回転を合わせることが可能でめる。この場合
、原画１０を回転整合させるための回転中心は、第１の
マークとすると回転整合中にＸＹ座標が移動せず、整合
作業が単純化される。
直交性、光軸１方向の距離は充分な精度で整合され得る
ものとする。第２図の原画１０において、有効パターン
範囲１５の外部に位置する２個の整合マーク１１及び１
２を用いて、前記の３自由度を固定するわけで、例えば
第１のマーク１１でＸＹの座標？合わせ、第２のマーク
１２でθの回転を合わせることが可能でめる。この場合
、原画１０を回転整合させるための回転中心は、第１の
マークとすると回転整合中にＸＹ座標が移動せず、整合
作業が単純化される。
第３図には、本発明の一実施例が示されている。
図において、１は光軸、１０は原画、セ０は投影光学系
、４０はコンデンサレンズ、４１１は収束光束、４５は
平面鏡、５０は光源ランプ、６０は固定台、６１，６２
．６３は可動台、６６．６７゜６８は駆動モータ、７０
は２段倍率検出系、７１は整合光源、７２．７４はレン
ズ、７３は光ファイバ、７５は対物レンズ、７６は平面
鏡、７７は半透鏡、７８は拡大投影レンズ、８０は制御
回路、８１は低倍側セ／す、８２は低倍側センサ駆動増
幅器、８３は高倍側センサ、８４は高倍側センサ駆動増
幅器である。
、４０はコンデンサレンズ、４１１は収束光束、４５は
平面鏡、５０は光源ランプ、６０は固定台、６１，６２
．６３は可動台、６６．６７゜６８は駆動モータ、７０
は２段倍率検出系、７１は整合光源、７２．７４はレン
ズ、７３は光ファイバ、７５は対物レンズ、７６は平面
鏡、７７は半透鏡、７８は拡大投影レンズ、８０は制御
回路、８１は低倍側セ／す、８２は低倍側センサ駆動増
幅器、８３は高倍側センサ、８４は高倍側センサ駆動増
幅器である。
このような装置において、光源５０からの光はコンデン
サレンズ４０で投影光学系２０に収束入射する。一方収
束光束４１の途中に置かれた原画１０は、同定台６０の
上に可動的に積重ねられた、Ｘ移動台６１．Ｘ移動台６
２．θ回転台６３によって、保持されている。整合用光
源７１の光を光７フイバ７３とレンズ７２，７４で原画
１（１上の整合マーク１１．１２を照明し、透過光を対
物レンズ７５、平面鏡７６で水平方向に取出す。対物レ
ンズ７５の後に置かれた半透鏡７７で２分し、反射光は
低倍率側の画像センサ８１に、透過光は拡大投影レンズ
７８を介して高倍率側の画像センサ８３にそれぞれ結像
する。２個の画像センサは駆動増幅器８２．８４で駆動
され、信号出力は増幅されて制御回路８０に入力する。
サレンズ４０で投影光学系２０に収束入射する。一方収
束光束４１の途中に置かれた原画１０は、同定台６０の
上に可動的に積重ねられた、Ｘ移動台６１．Ｘ移動台６
２．θ回転台６３によって、保持されている。整合用光
源７１の光を光７フイバ７３とレンズ７２，７４で原画
１（１上の整合マーク１１．１２を照明し、透過光を対
物レンズ７５、平面鏡７６で水平方向に取出す。対物レ
ンズ７５の後に置かれた半透鏡７７で２分し、反射光は
低倍率側の画像センサ８１に、透過光は拡大投影レンズ
７８を介して高倍率側の画像センサ８３にそれぞれ結像
する。２個の画像センサは駆動増幅器８２．８４で駆動
され、信号出力は増幅されて制御回路８０に入力する。
制御回路８０では、低倍率及び高倍率の拡大画像検出信
号によって、Ｙ軸駆動モータ６６、Ｘ４１］駆動モータ
６７、θ回転駆動モータ６８を選択的に駆動して、第４
図に示すｙ軸方向３、ｘ軸方向２、θ方向４０３個の位
置を制御して、整合マーク１１．１２が２段倍率光学系
７０．７０’ の所定位置に来るようにする。
号によって、Ｙ軸駆動モータ６６、Ｘ４１］駆動モータ
６７、θ回転駆動モータ６８を選択的に駆動して、第４
図に示すｙ軸方向３、ｘ軸方向２、θ方向４０３個の位
置を制御して、整合マーク１１．１２が２段倍率光学系
７０．７０’ の所定位置に来るようにする。
第７図は検出手段の配置例で、尚低側倍率側共に１次元
画像センサ８１，８３’に用い、高倍率側は基準となる
光学系のｘ −ｙ座標に対し４５°に設置され、低倍率
側はＹ軸に平行すなわち原画の挿入方向８に対し直角に
設置されている。金弟７図の例を用いて、粗及び微細整
合の方法を以下に説明する。
画像センサ８１，８３’に用い、高倍率側は基準となる
光学系のｘ −ｙ座標に対し４５°に設置され、低倍率
側はＹ軸に平行すなわち原画の挿入方向８に対し直角に
設置されている。金弟７図の例を用いて、粗及び微細整
合の方法を以下に説明する。
（１）第１の検出手段７０の低拡大倍率側の１次画像セ
ンサ８１を、原画の第１の整合マーク１１が横切る位置
及び時点を計測する。
ンサ８１を、原画の第１の整合マーク１１が横切る位置
及び時点を計測する。
（２） マーク１１が低倍率側１次元センサ８１を横
切る位置から、挿入方向と直角な（ｙ軸）方向のずれを
、横切る時点から挿入方向（ｙ軸）方向のずれを検出す
る。
切る位置から、挿入方向と直角な（ｙ軸）方向のずれを
、横切る時点から挿入方向（ｙ軸）方向のずれを検出す
る。
（３）ｙ軸及びｙ軸のずれは、原画の挿入途中で、又は
挿入と装着完了後に原画台６１．６２の移動によって修
正し、第２の検出手段７０′ の高倍率側の４５°配＃
１次元画像センサ８３で検出される範囲内に粗整合する
。
挿入と装着完了後に原画台６１．６２の移動によって修
正し、第２の検出手段７０′ の高倍率側の４５°配＃
１次元画像センサ８３で検出される範囲内に粗整合する
。
（４） この時第１の検出手段７０の低倍率側センサ８
１に第２の整合マーク１２の低倍率拡大像が結像し、セ
ンサ８１を横切る位置から、原画１００面内回転量が計
測される。
１に第２の整合マーク１２の低倍率拡大像が結像し、セ
ンサ８１を横切る位置から、原画１００面内回転量が計
測される。
（５） この回転量を修正する向きに、回転台６３を
回転して、第１の検出手段７０の高倍率センサに３に検
出し得る所定範囲に回転粗整合を行う。
回転して、第１の検出手段７０の高倍率センサに３に検
出し得る所定範囲に回転粗整合を行う。
（６）雨検出手段７０．７０’ の高倍率センサにて
、高倍率マーク像が所定位置に移動すべく、制御回路８
０により、移動台６１〜６３を微小駆動して、最終的な
微細整合を完了する。
、高倍率マーク像が所定位置に移動すべく、制御回路８
０により、移動台６１〜６３を微小駆動して、最終的な
微細整合を完了する。
以上により、粗整合時には広い検出視野會有して、大き
な修正を行って、高倍率側センサの整合可能範囲内に収
め、微細整合時には狭い検出視野ではめるが、ｉ−１高
倍率でマーク位置を検出して、整合範囲及び整合精度を
得ることができ・る。
な修正を行って、高倍率側センサの整合可能範囲内に収
め、微細整合時には狭い検出視野ではめるが、ｉ−１高
倍率でマーク位置を検出して、整合範囲及び整合精度を
得ることができ・る。
第８図は第７図の変形例で、低倍率側センサとして２次
元画像センサ９１を用いて、静的に整合マーク１１の位
置を検出し得るもので、前述の例の如く、１次元画像上
ンサを横切る時点を動的に知る必要がない。
元画像センサ９１を用いて、静的に整合マーク１１の位
置を検出し得るもので、前述の例の如く、１次元画像上
ンサを横切る時点を動的に知る必要がない。
第５図は２段倍率拡大検出手段の光学系を示すもので、
図中、５は原画マーク、６は低倍率像、７は高倍率像、
９は光路である。
図中、５は原画マーク、６は低倍率像、７は高倍率像、
９は光路である。
第６図は２段倍率拡大検出手段の今一つの光学系実施例
で、半透鏡と、２個の画像センサ金柑いることなく、１
個の画像センサに高低２段の拡大像を投影可能としたも
のである。光路９に拡大光学系７９が挿入されていない
時は、対物レンズ７５でユリメートされた光線は投影レ
ンズ７８で結像するので１低倍率像６を得る。一方光路
９中に拡大光学系７９が挿入されると、光学系７９がガ
ＩＪ Ｌ／オ型望遠鏡を形成して拡大倍率は容易に数〜
十数倍高められる。但し本実施例では、拡大倍率の差異
による明るさの変化を補償する追加手段が必要であり、
且つ高低２段倍率の拡大像を同時に得ることはできない
。
で、半透鏡と、２個の画像センサ金柑いることなく、１
個の画像センサに高低２段の拡大像を投影可能としたも
のである。光路９に拡大光学系７９が挿入されていない
時は、対物レンズ７５でユリメートされた光線は投影レ
ンズ７８で結像するので１低倍率像６を得る。一方光路
９中に拡大光学系７９が挿入されると、光学系７９がガ
ＩＪ Ｌ／オ型望遠鏡を形成して拡大倍率は容易に数〜
十数倍高められる。但し本実施例では、拡大倍率の差異
による明るさの変化を補償する追加手段が必要であり、
且つ高低２段倍率の拡大像を同時に得ることはできない
。
第９図は第５図の２段倍率検出手段に用いられる半透鏡
７７の具体例で、透過側の入出射面を反射防止膜９５処
理會行い反射損失及びゴースト防止対策としたもので２
個の直角プリズム９６．９７の屈折率ｎ、と、光学接着
剤バルサム９８の屈折率ｎ２の差による表面反射を用い
たものである。
７７の具体例で、透過側の入出射面を反射防止膜９５処
理會行い反射損失及びゴースト防止対策としたもので２
個の直角プリズム９６．９７の屈折率ｎ、と、光学接着
剤バルサム９８の屈折率ｎ２の差による表面反射を用い
たものである。
第５図から判るように半透鏡７７の反射側は低倍率で、
透過側は高倍率であるから、例えば高低の倍率差が１０
倍とすれば、低倍率側の明るさは１００倍となる。従っ
て、画像センサ８１，８３の駆動周波数を同じとすれば
、光量も同量が望ましい。そのため反射率１チ、透過率
９９％の半透鏡が最適であるが、通常の金属や誘電対膜
の蒸着では反射率を１０％以下にすることは困難であり
、且つ波長依存性が大きい。
透過側は高倍率であるから、例えば高低の倍率差が１０
倍とすれば、低倍率側の明るさは１００倍となる。従っ
て、画像センサ８１，８３の駆動周波数を同じとすれば
、光量も同量が望ましい。そのため反射率１チ、透過率
９９％の半透鏡が最適であるが、通常の金属や誘電対膜
の蒸着では反射率を１０％以下にすることは困難であり
、且つ波長依存性が大きい。
第９図の反射強度ＩＲは２物質の屈折率の差ｎ、−ｎ２
と和ｎ、＋ｎ、の比の２乗に比例する。
と和ｎ、＋ｎ、の比の２乗に比例する。
又、バルサム９８に厚みがあると反射像が２重になるの
で、これはできるだけ薄くすることが望ましい。
で、これはできるだけ薄くすることが望ましい。
第１０図はプリズムの代りにガラス板９９を用いたもの
で、片一方の面には反射防止膜９５を付けて、２重像の
防止と、反射率の増大を防いだ例で、通常のガラスで約
４チの反射率となる。
で、片一方の面には反射防止膜９５を付けて、２重像の
防止と、反射率の増大を防いだ例で、通常のガラスで約
４チの反射率となる。
従って、本実施例によれば、数ｍｍの広大な検出範囲を
有し、且つ０．５μｍ以下の微細量の精密′整合を行う
ことができるので、従来必要であった事前粗整合や、機
械的粗位置決めのための規準枠が不要となった。従って
本実施例によれば従来人手を介して行われていた原画の
露光光学系への整合が、全自動で行われるため、原画面
にゴミ、異物を付着させる機会も少なくなり、半導体製
品の製造歩留りも向上する。
有し、且つ０．５μｍ以下の微細量の精密′整合を行う
ことができるので、従来必要であった事前粗整合や、機
械的粗位置決めのための規準枠が不要となった。従って
本実施例によれば従来人手を介して行われていた原画の
露光光学系への整合が、全自動で行われるため、原画面
にゴミ、異物を付着させる機会も少なくなり、半導体製
品の製造歩留りも向上する。
又、本実施例で用いられる２段倍率光学系としては、同
時計測可能の半透鏡型で、明るさを同程度にできるため
、同一画像センサは、駆動増幅器が使用でき、システム
を効率的に構成できる。
時計測可能の半透鏡型で、明るさを同程度にできるため
、同一画像センサは、駆動増幅器が使用でき、システム
を効率的に構成できる。
以上説明したように、本発明によれば、自動的に高精度
な位置整合ケ行うことができる。
な位置整合ケ行うことができる。
第１図は本発明に係わる投影型露光装置の原理説明図、
第２図は第１図原画の平面図、第３図は本発明の一実施
例で、第４図はそれの平面説明図、第５図は本発明に用
いられる２段倍率光学系の１具体例で、第６図は同じく
変形例である。第７゜８図は高低２段の拡大倍率像の検
出方法を示す図、第９．１０図は第５図の光学系に好適
の半透鏡の実施例である。 １０・・・原画、２０・・・投影光学系、３０・・・半
導体ウェハ、４０・・・コンデンサレンズ、５０・・”
３１１ンプ、６０〜６３・・・原画移動台、６６〜６８
・・・駆動モータ、７０・・・検出光学系、７５・・・
対物レンズ、７７・・・半透鏡、７８・・・拡大投影レ
ンズ、８０・・・制御回路、８１．８３・・・１次元画
像センサ、８２゜８４・・・駆動増幅器、９１・・・２
次元画像センサ、第りＥ
第２図は第１図原画の平面図、第３図は本発明の一実施
例で、第４図はそれの平面説明図、第５図は本発明に用
いられる２段倍率光学系の１具体例で、第６図は同じく
変形例である。第７゜８図は高低２段の拡大倍率像の検
出方法を示す図、第９．１０図は第５図の光学系に好適
の半透鏡の実施例である。 １０・・・原画、２０・・・投影光学系、３０・・・半
導体ウェハ、４０・・・コンデンサレンズ、５０・・”
３１１ンプ、６０〜６３・・・原画移動台、６６〜６８
・・・駆動モータ、７０・・・検出光学系、７５・・・
対物レンズ、７７・・・半透鏡、７８・・・拡大投影レ
ンズ、８０・・・制御回路、８１．８３・・・１次元画
像センサ、８２゜８４・・・駆動増幅器、９１・・・２
次元画像センサ、第りＥ
Claims (1)
- １、原画を基準光学系に対し２次元位置及び面内回転を
整合させる原画位置整合装置において、原画の所定位置
に相へだてて２個の整合マークを設けると共に、該マー
クを広範囲に検出する低倍率と前記マークを狭範囲に検
出する高倍率との２段の光学像拡大倍率を有する検出手
段を設けたことを特徴とする原画位置整合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039024A JPS59165419A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 原画位置整合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039024A JPS59165419A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 原画位置整合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59165419A true JPS59165419A (ja) | 1984-09-18 |
Family
ID=12541536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58039024A Pending JPS59165419A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 原画位置整合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59165419A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62216321A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Fujitsu Ltd | レ−ザアニ−ル装置 |
| JP2003092246A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Canon Inc | アライメントマーク及びアライメント装置とその方法、及び露光装置、デバイスの製造方法 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS503397A (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-14 | ||
| JPS5356975A (en) * | 1976-11-01 | 1978-05-23 | Hitachi Ltd | Exposure apparatus |
| JPS57133428A (en) * | 1981-02-12 | 1982-08-18 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Alignment optical system capable of variable magnification |
-
1983
- 1983-03-11 JP JP58039024A patent/JPS59165419A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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