JPS60249325A - 投影露光装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ＩＣ，ＬＳＩなどの集積回路パターンをウェ
ーハ上に形成する投影露光装置に係り、とくに前工程で
形成されたパターンに対して新たなパターンを露光する
際のパターン位置合せに関する。

〔発明の背景〕

従来の投影露光装置においては、パターン位置合せを行
なうために検出光波長を可変とする多波長検出技術が重
要であるが、そのために検出光学構成が複雑で実装困難
となったり、波長可変にともない検出用光学部品の着脱
機構を要するなど、高精度検出の障害となる欠点があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記欠点のない簡単な光学構成でかつ
検出用光部品の着脱なしに異なる２種類以上の波長の光
によるパターン位置検出装置光学系を有する投影露光装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明では、ウェーハ上の
位置合せ用パターンの同一領域を異なる２種類以上の波
長の光により照明し、上記２種類以上の波長の光それぞ
れに専用の光センサを設け、それぞれの光で同時にウェ
ーハ位置を検出することを可能とした。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

本発明による投影露光装置の１実施例の概念図を第１図
に示す。本発明による装置は露光用集光レンズ１、集積
回路パターンの原画２、投影レンズ３、試料となるウェ
ーハ４、原画２上の基準パターン５、拡大光学系６．６
’　、パターン検出器７゜７′、照明用ライトガイド８
、照明用光学系８′等から構成されている。ウェーハ４
上には前工程で形成されたパターン（図示されていない
）があるので、そのパターンを照明光学系８，８′を用
いて局部照明し、試料からの反射光を検出する。

このとき、一般に投影レンズ３は露光波長に対して収差
補正されているので、通常検出光波長として露光波長が
使用される。この露光波長のみの単色光を使用したとき
、ウェーハ上のパターンはレティクル上の基準パターン
５上に結像し、拡大光学系５を介してＴＶカメラ等の２
次元センサあるいはスリット走査機構等によるパターン
検出器７に取込まれ、パターン位置が検出される。その
結果に応じてウェーハと原画とが相対位置合せされ新た
なパターンがウェーハ上に露光される。

上述のごとき露光波長のみの単色光による検出では、ウ
ェーハ上に塗布されたホトレジスト中で等厚干渉縞が発
生し、特定のホトレジストの厚さのとき検出信号のコン
トラストの低下を導き、パターン位置検出精度が劣化す
る場合があるという欠点を生じるので波長の異なる検出
光を用いて同時にパターン位置の検出を行なうことが考
えられた。この露光波長と異なる波長の光によるウェー
ハからの反射光は原画上の基準パターン５拡大光学系６
′を介してパターン検出器７′に取込まれる。このとき
使用される原画上の基準パターン５の１例の詳細を第２
図に示す。本図に示すごとく基準パターン５は露光波長
の光による検出の場合に原画位置算出の基準となるパタ
ーン５′と、異なる波長の光による検出光を取込むため
の広い開口を有するパターン９より形成される。試料か
らの反射光のうち露光波長成分は第３図の図中実線１０
で示すごとく原画２の基準パターン５′内に結像し、ビ
ームスプリッタ１１にて反射して拡大光学系６に入射す
る。一方、波長の異なる検出光による試料からの反射光
は投影レンズ３の色収差のため、原画２の面内に結像せ
ず非常に大きな光束（点線）となって、第３図に示すご
とく原画２並びにビームスプリッタ１１を通過し、反射
鏡１３により反射された後、原画２の上方１４の位置に
ウェーハ上パターンを結像させる。このため、原画上基
準パターン５が５′による小さい開口部のみでは検出に
十分な光が原画２を通過することができない。しかし、
本実施例のごとく２重開口基準パターンを用いると検出
に必要な光が原画２を透過できる構成となり拡大光学系
６′に入射する。この結果、パターン検出器７′を用い
て結像位置１４のパターン位置をめることができる。

以上の結果、露光波長の光により原画上基準パターン位
置およびウェーハ上パターン位置、また異なる波長の光
により少なくともウェーハ上パターン位置をめることが
可能となる。一般に前述のととくウェーハ上に塗布され
たホトレジスト厚さによって高コントラストな検出信号
が得られるの波長が異なるので、複数の波長の検出光を
用い高コントラスト信号を選ぶ、あるいは合成信号を得
ることがパターン位置合せ精度向上に非常に有効である
。

また、試料ステージ位置を移動させながら信号のサンプ
リングを行なう場合には、原画上の基準パターンとして
第４図に示すような形状が適当と考えられる。かなわち
、原画上には原画上に結像。

するパターンの検出を行なうためのスリット１５を形成
し、一方異なる波長の光束を透過するための開口９を形
成し、結像位置１４に別の固定スリットを設けることに
より、２種以上の波長の光により同時に信号のサンプリ
ングが可能となる。

また、本実施例では原画上にウェーハ上のパターンを結
像させる波長を露光波長としたが、露光波長でなくとも
、その他の波長用に色収差補正を行ない当該波長による
像が原画上に結像できれば原画とウェーハ上パターンと
の相対位置検出ができる。

いずれにしろ、一般に投影レンズ３は色収差による焦点
位置の変化量が大きいので、複数波長による光の検出像
が同時に原画上に結像するように収差補正を行なうこと
は困難である。そこで原画上に結像しない波長の光によ
る検出像を得るために本実施例のような２重開口基準パ
ターンが必要となる。なお、本実施例では２重開口基準
パターンの例を示したが、本発明を実施するには相対位
置検出の基準となる光透過領域を示すパターンと上記透
過領域外に光透過領域を有する基準パターンを原画上に
形成すれば良いことは言うまでもない。

また、本実施例ではウェーハからの反射光を原画を透過
させて検出する光学系の例を示したが、ウェーハからの
反射光を原画で反射させて検出する光学系においては、
原画上に相対位置検出の基準となる光反射領域を示すパ
ターンと上記反射領域外に光反射領域を有する基準パタ
ーンを形成することにより前記実施例と同等の効果が得
られることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の結果、本発明によれば単一の照明光源を用いて非
常に簡単な光学構成で異なる２種類以上の波長の光によ
るウェーハ上の位置合せ用パターンの同一領域の投影像
が得られ、上記２種類以上の波長の光それぞれ専用の光
センサを設けることにより、それぞれの光で同時にウェ
ーハ位置の検出を行なうことができる。また、ウェーハ
上に塗布されたホトレジスト膜厚に応じて発生する干渉
縞を有効利用でき高コントラスト信号を選ぶあるいは合
成信号を得ることが可能となり、パターン位置検出の高
精度機能を有する投影露光装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による投影露光装置の一実施例を示す
構成図、第２図は、原画上の基準パターンの一例を示す
図、第３図は、原画上基準パターンと検出光学系との相
対位置関係を示す図、第４図は原画上の基準バふ−ンの
他の例を示す図である。 １・・・照明用集光レンズ、２・・・原画、３・・・投
影露光レンズ、４・・・ウェーハ、５・・・２重開口基
準パターン、６，６′・・・拡大光学系、７，７′・・
・パターン検出器、８・・・照明用ライトガイド。 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原画上のパターンをウェーハ上に投影してパターン
   の露光を行なう装置において、ウェーハ上の位置合せ用
   パターンの同一領域を異なる２種類以上の波長の光によ
   り照明し、上記２種類以上の波長の光それぞれに専用の
   光センサを設け、それぞれの光で同時にウェーハ位置を
   検出するパターン位置合せ光学系を有することを特徴と
   する投影露光装置。 ２、前記パターン位置合せ光学系において少なくとも一
   方の波長の光においては原画上に形成された基準パター
   ンとの相対位置検出を行なうことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の投影露光装置。 ３、前記原画上の基準パターンとして、相対位置検出の
   基準となる光透過領域を示すパターンと上記透過領域外
   に光透過領域を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の投影露光装置。 ４、前記相対検出に用いる光の波長を露光波長とするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の投影露光装
   置。 ５、前記原画上の基準パターンとして、相対位置検出の
   基準となる光反射領域を示すパターンと上記反射領域外
   に光反射領域を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の投影露光装置。