JPS60223122A - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
- Publication number
- JPS60223122A JPS60223122A JP59079008A JP7900884A JPS60223122A JP S60223122 A JPS60223122 A JP S60223122A JP 59079008 A JP59079008 A JP 59079008A JP 7900884 A JP7900884 A JP 7900884A JP S60223122 A JPS60223122 A JP S60223122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alignment
- exposure
- projection
- optical system
- mask
- 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.)
- Granted
Links
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
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
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】
（技術分野）
本発明は原板の像を記録体上に投影する光学装置に関し
、特にフォトマスクやレチクル（以下、両者を総称して
マスクと云う）の集積回路パター【２ ンをフォトレジスト層を具えたウェハ上句投影露光する
に先立って、マスクとウェハを高精度でアライメントす
るに適した光学装置に関する。
、特にフォトマスクやレチクル（以下、両者を総称して
マスクと云う）の集積回路パター【２ ンをフォトレジスト層を具えたウェハ上句投影露光する
に先立って、マスクとウェハを高精度でアライメントす
るに適した光学装置に関する。
（従来技術）
近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、集積回路パタ
ーンの焼付は用として、高解像の投影レンズを搭載した
いわゆるステッパーシステムが盛んに用いられるように
なって来た。ステッパーに搭載される投影レンズは通常
１０Ｘ １０−１５Ｘ １５ｍｍ２の比較的小さな画面
サイズしか有しておらず、５〜６インチのウェハ全面に
パターンの露光を行う為には、マスク、ウェハのアライ
メントと露光とを繰り返して多数回行わなければならな
い、従ってステッパーシステムにおいては装置のスルー
プットを上げる為に、いかに高速にかつ高精度な７ライ
メントを行うかが重要な技術的課題となる。高精度なア
ライメントを行うには焼付は用投影レンズを通してアラ
イメントパターンの結像を行う方法が最も確実である。
ーンの焼付は用として、高解像の投影レンズを搭載した
いわゆるステッパーシステムが盛んに用いられるように
なって来た。ステッパーに搭載される投影レンズは通常
１０Ｘ １０−１５Ｘ １５ｍｍ２の比較的小さな画面
サイズしか有しておらず、５〜６インチのウェハ全面に
パターンの露光を行う為には、マスク、ウェハのアライ
メントと露光とを繰り返して多数回行わなければならな
い、従ってステッパーシステムにおいては装置のスルー
プットを上げる為に、いかに高速にかつ高精度な７ライ
メントを行うかが重要な技術的課題となる。高精度なア
ライメントを行うには焼付は用投影レンズを通してアラ
イメントパターンの結像を行う方法が最も確実である。
ただしこの時、焼イづけ露光と７ライメントは異なる波
長で行われるのが望ましい。
長で行われるのが望ましい。
例えば露光は超高圧水銀灯り遠紫外光で行い、アライメ
ントは高輝度照明の得られるレーザ光を使って自動アラ
イメントを行う場合や、アライメント光によるレジスト
の感光をさける為に７ライメント光の波長を露光波長と
は異なる、非感光波長にする場合が有る。露光とアライ
メントを別波長で行う方法としては例えば、露光波長（
入、）とアライメント波長（入２）の２波長について収
差補正した投影レンズを使うことが考えられる。
ントは高輝度照明の得られるレーザ光を使って自動アラ
イメントを行う場合や、アライメント光によるレジスト
の感光をさける為に７ライメント光の波長を露光波長と
は異なる、非感光波長にする場合が有る。露光とアライ
メントを別波長で行う方法としては例えば、露光波長（
入、）とアライメント波長（入２）の２波長について収
差補正した投影レンズを使うことが考えられる。
しかしこのようにした場合のピント位置の波長依存性は
第３図に示すような特性になり、波長入。
第３図に示すような特性になり、波長入。
における曲線の傾きが大きくなる。即ち第３図の横座標
を正規のピント位置とすると、波長入１と入２でピント
が合うことになるが、入、の位置から少しでも外れると
ピント位置が大きく変化するので、露光用光源のスペク
トルの広がりが大きい場合、投影レンズの像性能は劣化
する。これを避けるためには第４図の実線Ａに示すピン
ト位置曲線になるようにして波長のずれがあまりピント
の移動を引起こさない様に収差補正するのが一法である
が、アライメント波長入２のピント位置が大きくずれる
という問題が発生する。この問題を回避する為に、アラ
イメント時にウェハを上下してピントを取り直す方法も
考えられるが、この時ウェハの横ずれが生じゃすく、ア
ライメント精度を維持することが難しい。
を正規のピント位置とすると、波長入１と入２でピント
が合うことになるが、入、の位置から少しでも外れると
ピント位置が大きく変化するので、露光用光源のスペク
トルの広がりが大きい場合、投影レンズの像性能は劣化
する。これを避けるためには第４図の実線Ａに示すピン
ト位置曲線になるようにして波長のずれがあまりピント
の移動を引起こさない様に収差補正するのが一法である
が、アライメント波長入２のピント位置が大きくずれる
という問題が発生する。この問題を回避する為に、アラ
イメント時にウェハを上下してピントを取り直す方法も
考えられるが、この時ウェハの横ずれが生じゃすく、ア
ライメント精度を維持することが難しい。
従来より、露光々とアライメント光の波長に差異があっ
てピントずれが生ずる場合、投影レンズ内のエレメント
レンズを別のレンズと交換して補正する方法が特公昭５
５−１０８８４号で知られている。しかしレンズを正し
い位置に傾きが生じない様に光軸を一致させて交換し、
且つステッパーの様に頻繁に交換を行うことは機構部に
著しい負担を掛けるため、経年変化に関して不安が残る
。
てピントずれが生ずる場合、投影レンズ内のエレメント
レンズを別のレンズと交換して補正する方法が特公昭５
５−１０８８４号で知られている。しかしレンズを正し
い位置に傾きが生じない様に光軸を一致させて交換し、
且つステッパーの様に頻繁に交換を行うことは機構部に
著しい負担を掛けるため、経年変化に関して不安が残る
。
他方、アライメントは投影レンズを通すことなく露光位
置以外の所で実施する方法が行われているが、精度の点
で投影レンズを介してアライメントする方が望ましい。
置以外の所で実施する方法が行われているが、精度の点
で投影レンズを介してアライメントする方が望ましい。
従ってＩＢＭ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｕｒ
ｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、 Ｖｏｌ、１８． Ｎｏ、２．
Ｊｕｌｙ １１１１７５の３８５．３８８頁に提案さ
れている様に露光々とアライメント光の波長を同一とし
、アライメント光が実素子パターンの転写される領域を
露光しない様に制限する方法が採用されているが、フォ
トレジスト層の露光波長に対する吸収率が高い場合、ウ
ェハから戻る光が少なくなってアライメントに差し支え
る場合がある。
ｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、 Ｖｏｌ、１８． Ｎｏ、２．
Ｊｕｌｙ １１１１７５の３８５．３８８頁に提案さ
れている様に露光々とアライメント光の波長を同一とし
、アライメント光が実素子パターンの転写される領域を
露光しない様に制限する方法が採用されているが、フォ
トレジスト層の露光波長に対する吸収率が高い場合、ウ
ェハから戻る光が少なくなってアライメントに差し支え
る場合がある。
（目 的）
本発明は露光とアライメントで波長を変えることを可能
とし、且つ投影レンズを通して高精度かつ高速度のアラ
イメントを達成することを目的とする。
とし、且つ投影レンズを通して高精度かつ高速度のアラ
イメントを達成することを目的とする。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
第１図は本発明に係る露光装置の一実施例の説明図であ
る。１．は超高圧水銀灯等のレジスト露光用光源、２は
光源ｌからの光束によりマスクを一様に照明するための
照明光学系、４は集積回路作製の為のパターンが形成さ
れまたアライメントマークを左右に具えたマスク、５は
マスクパターンの結像を行う投影光学系で、例えば縮小
投影しンズである。６と６′は例えは厚さを異にする平
行平面板等のピント補正用光学部材で、投影光路特に投
影光学系５とフォトレジストが塗布されたウェハ７との
間に交換的に挿着する、後述の様にアライメント波長の
光に対して薄い光学部材６を挿入した時のピントの位置
が露光波長の光に対、して厚い光学部材６′を挿入した
時のピントの位置に一致する。
る。１．は超高圧水銀灯等のレジスト露光用光源、２は
光源ｌからの光束によりマスクを一様に照明するための
照明光学系、４は集積回路作製の為のパターンが形成さ
れまたアライメントマークを左右に具えたマスク、５は
マスクパターンの結像を行う投影光学系で、例えば縮小
投影しンズである。６と６′は例えは厚さを異にする平
行平面板等のピント補正用光学部材で、投影光路特に投
影光学系５とフォトレジストが塗布されたウェハ７との
間に交換的に挿着する、後述の様にアライメント波長の
光に対して薄い光学部材６を挿入した時のピントの位置
が露光波長の光に対、して厚い光学部材６′を挿入した
時のピントの位置に一致する。
ウェハ７にはマスク４のアライメンＩ・マークと組合う
マークが設けられており、８はウェハ７を載置してアラ
イメントのための移動とステ・ンプアンビリピート運動
を行うステージである。９はアライメント用の光学系で
、ｌＯはヘリウムφネオンレーザの様なアライメント用
光源、１１はアライメントマークの位置ずれを検出する
光電検出装置である。
マークが設けられており、８はウェハ７を載置してアラ
イメントのための移動とステ・ンプアンビリピート運動
を行うステージである。９はアライメント用の光学系で
、ｌＯはヘリウムφネオンレーザの様なアライメント用
光源、１１はアライメントマークの位置ずれを検出する
光電検出装置である。
アライメント用光源ｌＯ及びアライメンＩ・用光学系９
により、マスク４上にアライメントマークとウェハ７上
のアライメントマークが投影光学系５及び光学部材６を
通して同時に観察又は計測され、その結果に基づいて、
マスク４又はステージ８の移動により両者の位置合わせ
が行われる。この時、高精度に位置合わせを行う為に、
アライメントマークが形成されているマスク面とウェハ
面とは、投影光学系５及び光学部材６より成る光学系に
ついて完全に共役な位置関係になるように配置されてい
る。位置合わせが終了すると光学部材６が光路外に移動
され、代りに光学部材６′が光路中に挿入される０次に
不図示のシャッタが開くと露光用光源ｌの光で照明光学
系２を通してマスク４が照射され、マスク４上の集積回
路パターンがウェハ７上に転写される。光学部材６及び
６′は例えば平行平面板を用いることができる。光学部
材６及び６′の板厚差をΔｄ、屈折率をＮとすると、平
行平面板は（１）式で示されるようなピント補正能力を
有することは良く知られている。
により、マスク４上にアライメントマークとウェハ７上
のアライメントマークが投影光学系５及び光学部材６を
通して同時に観察又は計測され、その結果に基づいて、
マスク４又はステージ８の移動により両者の位置合わせ
が行われる。この時、高精度に位置合わせを行う為に、
アライメントマークが形成されているマスク面とウェハ
面とは、投影光学系５及び光学部材６より成る光学系に
ついて完全に共役な位置関係になるように配置されてい
る。位置合わせが終了すると光学部材６が光路外に移動
され、代りに光学部材６′が光路中に挿入される０次に
不図示のシャッタが開くと露光用光源ｌの光で照明光学
系２を通してマスク４が照射され、マスク４上の集積回
路パターンがウェハ７上に転写される。光学部材６及び
６′は例えば平行平面板を用いることができる。光学部
材６及び６′の板厚差をΔｄ、屈折率をＮとすると、平
行平面板は（１）式で示されるようなピント補正能力を
有することは良く知られている。
−１
Δｓ＝−−下一一一Δｄ（１）
露光用光学系ｌと７ライメント入２とが異なることによ
って生ずるピント誤差を補正するべく、平行平面板６及
び６′の板厚差を設定する。この時のピント位置の波長
依存性を第４図に示す０曲線Ａが露光時の特性、曲線Ｂ
がアライメント時の特性を表わす。これにより、露光が
行われる時も、マスク面とウェハ面は完全に共役な位置
関係に配置２ されることになり、高解像なパターンの
転写が可能となる。また平行平面板は光軸方向及び光軸
に垂直な方向に移動しても光学系の結像性能に影響を与
えないという性質を持っているので、これらの切換えに
高い位置精度は必要でない、従って高速度な切換え動作
を行わせることが出来、装置のスループットを向上させ
ることができる。
って生ずるピント誤差を補正するべく、平行平面板６及
び６′の板厚差を設定する。この時のピント位置の波長
依存性を第４図に示す０曲線Ａが露光時の特性、曲線Ｂ
がアライメント時の特性を表わす。これにより、露光が
行われる時も、マスク面とウェハ面は完全に共役な位置
関係に配置２ されることになり、高解像なパターンの
転写が可能となる。また平行平面板は光軸方向及び光軸
に垂直な方向に移動しても光学系の結像性能に影響を与
えないという性質を持っているので、これらの切換えに
高い位置精度は必要でない、従って高速度な切換え動作
を行わせることが出来、装置のスループットを向上させ
ることができる。
尚、ピント補正用の光学部材は投影光学系とマスクの間
に配置しても良いが、縮小投影の場合、２野もウェハ側
に比して大きいので交換の容易さを考慮すれば投影光学
系とウェハの間に配置する方が好ましい。また薄い方の
光学部材は省略し得る場合がある。
に配置しても良いが、縮小投影の場合、２野もウェハ側
に比して大きいので交換の容易さを考慮すれば投影光学
系とウェハの間に配置する方が好ましい。また薄い方の
光学部材は省略し得る場合がある。
一方、以上の実施例でピント位置のずれは補正されるが
倍率の違いは残るから、アライメントマークは正規の位
置から半径方向に微小量偏倚する。
倍率の違いは残るから、アライメントマークは正規の位
置から半径方向に微小量偏倚する。
これに対処するためにはマスクのアライメントマークの
位置を予め所定量だけずらして作成しておくとか、光電
検出装置が既知の偏倚を含めて整合信号が出される−に
調整しておけば問題ないが、マスクの汎用性やアライメ
ント精度を考えた場合、次の実施例を採用することがで
きる。
位置を予め所定量だけずらして作成しておくとか、光電
検出装置が既知の偏倚を含めて整合信号が出される−に
調整しておけば問題ないが、マスクの汎用性やアライメ
ント精度を考えた場合、次の実施例を採用することがで
きる。
第２図に他の実施例を示す。１２ 、１２′はアライメ
ント系の倍率調整用光学部材で、マスク４及び投影光学
系５の間に配置される。他の構成は第１図の実施例と同
じである。１２、ｌ ２’は単なる平行平面板でも良く
、この場合、像の横方向移動量Ｙ （ａｍ）は、平行平
面板の傾き角θ（ラジアン）平行平面板の厚さｄ （ａ
ｍ）、平行平面板の屈折率Ｎとにより（２）式で表わさ
れる。
ント系の倍率調整用光学部材で、マスク４及び投影光学
系５の間に配置される。他の構成は第１図の実施例と同
じである。１２、ｌ ２’は単なる平行平面板でも良く
、この場合、像の横方向移動量Ｙ （ａｍ）は、平行平
面板の傾き角θ（ラジアン）平行平面板の厚さｄ （ａ
ｍ）、平行平面板の屈折率Ｎとにより（２）式で表わさ
れる。
Ｙ＝−座二ｌｄ・θ （２）
平行平面板の傾き角θを調整することにより、アライメ
ント光学系の倍率を、露光用光学系の倍率に正確に合致
させることが出来、その結果、高い重ね合わせ精度を得
ることが可能となる。
ント光学系の倍率を、露光用光学系の倍率に正確に合致
させることが出来、その結果、高い重ね合わせ精度を得
ることが可能となる。
倍率調整用光学部材は、マスクの実素子回路パターン像
を形成する結像光束の通る領域の外側に配されるならば
鏡筒等に固定することができる。
を形成する結像光束の通る領域の外側に配されるならば
鏡筒等に固定することができる。
もし回路パターンとアライメントパターンが近接してい
て、倍率調整用光学部材が結像光束を蹴る時はピント補
正用光学部材の交換に連動させて挿入離脱させるものと
する。
て、倍率調整用光学部材が結像光束を蹴る時はピント補
正用光学部材の交換に連動させて挿入離脱させるものと
する。
（効 果）
以上説明したように本発明は平行平面板等の簡単な光学
部材により、露光用光源の波長と異なった波長の７ライ
メント用光源の使用を可能とし、これにより、高い解像
性能、高度なアライメント精度及び迅速な露光処理を実
現するマスクパターン投影焼イづけ装置を提供し得るも
のである。
部材により、露光用光源の波長と異なった波長の７ライ
メント用光源の使用を可能とし、これにより、高い解像
性能、高度なアライメント精度及び迅速な露光処理を実
現するマスクパターン投影焼イづけ装置を提供し得るも
のである。
第１図と第２図は夫々本発明の実施例を示す光学断面図
。第３図と第４図は夫々波長とピント位置の関係を示す
図。 図中、ｌは露光用光源、４はマスク（原板）、５は投影
光学系、６と６′はピント補正用の光学部材、７はウェ
ハ（感体）、１０はアライメント用光源、１２と１２′
は倍率調整用光学部材である。 出願人 キャノン株式会社
。第３図と第４図は夫々波長とピント位置の関係を示す
図。 図中、ｌは露光用光源、４はマスク（原板）、５は投影
光学系、６と６′はピント補正用の光学部材、７はウェ
ハ（感体）、１０はアライメント用光源、１２と１２′
は倍率調整用光学部材である。 出願人 キャノン株式会社
Claims (6)
- （１）原板の像を投影光学系で感体上に投影して露光を
行う装置に於いて、原板と感体との７ライメントを行う
ためのアライメント光と感体の露光のための電光光は異
なる波長であって、投影光学系と原板もしくは感体との
間に波長の相違によるピント移動を補正するためのピン
ト補正手段を配することを特徴とする投影露光装置。 - （２）前記ピント補正手段は、露光時とアライメント時
とで投影光学系と感体の間に交換的に挿着される光路長
を異にした平行平面板から成る特許請求の範囲第１項記
載の投影露光装置。 - （３）前記投影光学系は縮小投影系である特許請求の範
囲第２項記載の投影露光装置。 - （４）原板の像を投影光学系で感体上に投影して露光を
行う装置に於いて、原板と感体との７ライメントを行う
ためにアライメント光と感体の露光のための露光光は異
なる波長であって、投影光学系と原板もしくは感体との
間に波長の相違によるピント移動を補正するためのピン
ト補正手段を配すると共に原板と投影光学系の間にアラ
イメント時と露光時の倍率の相違を補正する倍率補正用
光学部材を配することを特徴とする投影露光装置。 - （５）前記倍率補正用光学部材は感体から来る光束を屈
折する屈折部材である特許請求の範囲第４項記載の投影
露光装置。 - （６）前記倍率補正用光学部材は光軸に関して対称的に
傾斜させた平行平面板である特許請求の範囲第５項記載
の投影露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59079008A JPS60223122A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 投影露光装置 |
| US06/722,015 US4616130A (en) | 1984-04-19 | 1985-04-11 | Projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59079008A JPS60223122A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223122A true JPS60223122A (ja) | 1985-11-07 |
| JPH0543168B2 JPH0543168B2 (ja) | 1993-06-30 |
Family
ID=13677916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59079008A Granted JPS60223122A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 投影露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4616130A (ja) |
| JP (1) | JPS60223122A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008219017A (ja) * | 2003-12-23 | 2008-09-18 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィック装置、位置合せ装置、デバイス製造方法、位置合せ方法及び装置を変換する方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4703185A (en) * | 1984-12-20 | 1987-10-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Arrangement for optical imaging of two subjects located in different object planes |
| JPS61236116A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-21 | Hitachi Ltd | 縮小投影式アライメント方法 |
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| US5137363A (en) * | 1986-06-04 | 1992-08-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection exposure apparatus |
| US5171999A (en) * | 1989-02-28 | 1992-12-15 | Nikon Corporation | Adjustable beam and interference fringe position |
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| JP2994991B2 (ja) * | 1995-09-19 | 1999-12-27 | ウシオ電機株式会社 | マスクとワークの位置合わせ方法および装置 |
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