JPS6366935A

JPS6366935A - 紫外線露光装置

Info

Publication number: JPS6366935A
Application number: JP61209437A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Takagi; 高木　喜一; Yoshiharu Ozaki; 尾崎　義治
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1986-09-08
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1988-03-25

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体集積回路などの製造において、微細な
パタンを露光するのに用いる紫外線露光装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

紫外線を利用した露光装置として、エキシマレーザ光を
利用した露光装置がある。ｇ線（波長λ＝４３６ｎｍ）
あるいはｊ線（波長λ＝　３６５ｎｍ）を用いた紫外ｍ
露光装置と比較して、上記エキシマレーザでは波長３６
０ｎｍ以下の遠紫外線を発生するため、エキシマレーザ
光を用いた露光装置は微細パタンを形成する上で有利で
ある。

従来の遠紫外線露光装置の構成を第１５図に示す。

上記従来例は、Ｇ　、　Ｍ　、　Ｄｕｂｒｏｅｕｃｑ、
　Ｄ　。

Ｚ　ａｈｏｒｓｋｙ著のマイクロサーキット・エンジニ
アリング８３　（Ｍｉｃｒｏｃｉｒｃｕｉｔ　Ｅｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ　８３）のｐ、７３〜７８に示されてい
る。図において、１はエキシマレーザ、２は反射鏡、３
は拡散板、４はレンズ、５は絞り、６はレチクル、７は
投影レンズ、８はウェハ、９はＸＹステージである。エ
キシマレーザからは使用するガスの種類によって波長１
５７〜３５９ｎｍの遠紫外線を発生するが、上記′装置
ではエキシマレーザ１から波長λ＝　２４９ｎｍのレー
ザ光を発生している。上記レーザ光を利用して。

レチクル６に形成したパタンを投影レンズ７により縮小
してウェハ８上に結像し、パタン露光する。

−回の露光でバタン露光ができるフィールドは限られて
いるため、ウェハ８の全面に対する露光は、ＸＹステー
ジ９によりウェハ８を移動して行う。

上記エキシマレーザ光を用いる露光装置を実用にするた
めには、投影レンズとしてフィールドが大きく、ＮＡ（
開口数）が大きなものが必要になる。ここで、エキシマ
レーザ光に対して透過率が高く、硝材として適した材料
は石英ガラスと弗化カルシウムとに限定される。このた
め、上記投影レンズの色収差を補正することは困難であ
り、通常は単色化したエキシマレーザを光源として用い
、投影レンズを石英ガラスだけで製作する０石英ガラス
は遠紫外線領域での屈折率の分散が大きいために、石英
ガラスだけで製作した投影レンズを搭載した露光装置で
は、可視光でレチクルを照明した場合にレチクルのバタ
ンを結像することができない。

ｇ線（波長λ＝　４３６ｎｍ）あるいはｉ線（波長λ＝
３６５止）を用いた縮小投影露光装置では、レチクルと
ウェハとの位置合わせをするために、レジストに感光し
ない波長の光を発生するレーザ光を用いている。この場
合、レーザ光としては波長λ＝６３２．８ｎ＋＋＋のＨ
ｅ　−Ｎ　ｅレーザを用いるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

エキシマレーザ光を用いる縮小投影露光装置では、エキ
シマレーザ光とＨｅ−Ｎｅ　レーザ光に対する投影レン
ズの焦点距離が大幅に異なり、位置合わせ用として波長
λ＝　４８８ｎｍのＡｒイオンレーザを用いたとしても
、エキシマレーザ光とＡｒイオンレーザ光とに対する投
影レンズの焦点距離は大幅に異なる。このために、エキ
シマレーザ光を用いた縮小投影露光装置の位置合わせ方
法として、従来のｇ線あるいはｉ線を用いた縮小投影露
光装置に適用されている位置合わせ方法を利用すること
ができない、さらに、エキシマレーザがパルス発振する
レーザであることを考慮した位置合わせ方法が必要であ
る。従来、エキシマレーザ光を用いた縮小投影露光装置
に適した位置合わせ方法は示されていなかった。

本発明の目的は、波長４５０ｎｍの光を用いる紫外線露
光装置において、マスクあるいはレチクルとウェハとの
位置関係を、高精度に求めることができるマーク検出手
段を備えた紫外線露光装置を得ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

従来の紫外線露光装置では、マスクあるいはレチクルと
ウェハなどの試料との位置関係を間接的に求めていたが
、本発明による紫外線露光装置では、マスクあるいはレ
チクルと試料との位置関係を、マスクあるいはレチクル
上のマークバタンから出射した光によって、試料上のマ
ーク位置を検出することにより、直接水めるマークの検
出手段を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

エキシマレーザ光を露光用光源として用いる場合は別に
設けたマーク検出用光源から照射することにより、レチ
クルまたはマスク上に形成したマーク検出用バタンの透
過光を、レチクル面方向に移動させる光走査器を通して
、投影レンズによりウェハ上に結像させる。該結像から
の反射光を光検出器により受光して上記マークのＸＹｆ
ｉ５を検出し、上記レチクルまたはマスク上のマーク検
出用パタンと、ウェハに形成したマークとの位置関係を
直接検出するようにしたものである。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明による紫外線露光装置の第１実施例を示
す要部構成図、第２図は上記実施例におけるレチクルの
平面図、第３図はウェハの平面図、第４図（ａ）は上記
ウェハにおける段差マークの近傍を示すモデル図、第４
図（ｂ）は上記段差マークからのマーク検出信号、第５
図は上記実施例におけるレチクル上のマーク検出用パタ
ンの近傍を示す図、第６図は上記実施例における平行平
板ガラスの回転角αとマーク検出用パタンを通過した光
の移動料ｄｘとの関係を示す図、第７図は上記αと光路
長の差Δｄとの関係を示す図、第８図は上記実施例の一
部を示す詳細図、第９図（ａ）、（ｂ）は上記実施例に
おいて、マーク検出用パタン像の移動量を訓定する原理
をそれぞれ示す図、第１０図は上記実施例の一部を示す
詳細図、第１１図は本発明の第２実施例を示す要部構成
図、第１２図は本発明の第３実権例を示す要部構成図、
第１３図は平行平板ガラスの回転角αを測定する他の例
の説明図、第１４図は複数のバタンで構成したマーク検
出用バタンを形成したレチクルの平面図である。

第１図に示す第１実施例は本発明による紫外線露光装置
における位置検出装置の部分を示している。第１図にお
いて、１００はコリメーションレンズ、１１０はレチク
ル、１２０は投影レンズ、１３０はウェハ、１４０．１
４５は反射鏡、１５０，１５５は平行平板ガラス、１６
０．１６１．１６５．１６６は光走査器、１７０，１７
５は光検出素子、１８０，１８５はレチクル１１０に形
成したマーク検出用パタン、１８８は半導体集積回路な
どを製造するためのバタン、１９０．１９５はウェハ１
３０に形成した段差マーク、　２００．２０５はマーク
検出用パタン１８０．１８５を照明する光、２０１，２
０６はマークバタン１８０．１８５を通過した光、２１
０．２１５は光走査器１６０，１６５あるいは１６１，
１６６をそれぞれ通過した光である。本実施例では光走
査器１６０，１６１゜１６５．１６６はガラスを直方体
に加工したものを用いている。コリメーションレンズ１
００はエキシマレーザ光をレチクル１１０上に一様に照
射するために用いる。レチクル１１０上に形成したバタ
ンをウェハ１３０上に投影レンズ１２０で結像するが、
この光学系は、平行平板ガラス１５０．１５５が存在す
ることを考慮して設計しである。光走査器１６０，１６
１，１６５゜１６６は回転軸のまわりに回転できるよう
にしである。光２００，２０５はエキシマレーザ光とは
別の光源から発生させた光であり、その波長はエキシマ
レーザ光の波長とほぼ等しくしである。また、光走査器
１６０．１６１，１６５，１６６の厚さは光２００，２
０５の波長を考慮し、マーク検出用パタン１８０．１８
５がウェハ１３０上に結像するように定めである。投影
レンズ１２０は石英ガラスだけで構成している。このた
め、色収差の補正が十分でなく、平行平板ガラス１５０
．１５５を設置しないことを前提として設計した投影レ
ンズを用いた場合には、光走査器１６０，１６１゜１６
５、１６６の厚さが非常に薄い場合にしか、上記光走査
器１６０，１６１，１６５，１６６をとおしてマーク検
出用パタン１８０．１８５をウェハ１３０上に結像する
ことができない。本発明ではこのようなことを避けるた
め、平行平板ガラス１５０．１５５を設置し、上記平行
平板ガラス１５０．１５５と光走査器１６０．１６１．
１６５゜１６６との厚さを適切に設定することにより、
レチクル１１０上のバタン１８８およびマーク検出用パ
タン１８０．１８５がウェハ１３０上に結像するように
している。本実施例では平行平板ガラス１５０．１５５
．および光走査器１６０．１６１．１６５．１６６の材
質を石英とし、平行平板ガラス１５０と光走査器１６０
，１６１の厚さをほぼ等しくし、また平行平板ガラス１
５５と光走査器１６５，１６６の厚さをほぼ等しくして
いる。本発明ではレチクル１１０に形成したバタン１８
０とウェハ１３０上のマーク］９０との位置関係、およ
びバタン１８５とマーク１９５との位置関係を検出する
。マークの検出をする場合には、エキシマレーザの発振
を停止したり、あるいはシャッタを動作させたりして、
エキシマレーザからの光がレチクル１１０に入射しない
ようにする。

つぎに、本発明におけるマーク検出の原理について説明
する。レチクル１１０の平面図を第２図に示す。マーク
検出用パタン１８０．１８５は白抜きのバタンである。

ウェハ１３０の平面図を第３図に示す。

図における１９８．１９９はウェハマークである。上記
ウェハマーク１９８．１９９は、ウェハ１３０全体の回
転方向、ＸＹ位置を調整するために用いる。ここでは、
マーク検出用パタン１８０．１８５と段差マーク１９０
．１９５との位置関係を求める場合について説明する。

光走査器１６０．１６１．１６５あるいは１６６を回転
すると、回転した平行平板ガラスを通過する光の経路が
変化する。この結果、回転した光走査器を通してマーク
検出用パタン１８０あるいは１８５を見ると、上記マー
ク検出用パタンの位置が平行移動したように見える。こ
のため、回転した光走査器を通してウェハ１３０上に結
像したマーク検出用パタン１８０あるいは１８５の位置
が、光走査器を回転しない場合の結像位置から移動する
。上記のように光走査器１６０．１６１．１６５あるい
は１６６を回転させて、マーク検出用パタン１８０ある
いは１８５のウェハ１３０上における結像位置が、上記
マーク１９０あるいは１９５を通過するようにする。こ
のときに、ウェハ１３０から反射してくる光を光検出素
子１７０，１７５により検出する。光走査器１６０は段
差マーク１９０のＸ座標、光走査器１６５は段差マーク
１９０のＹ座標、光走査器１６１は段差マーク１９５の
ｘＦ！ｌ標、光走査器１６６は段差マークのＹ座標をそ
れぞれ検出するために用いる。本発明で用いているマー
ク検出の原理を第４図（ａ）、（ｂ）に示す０図は光走
査器１６０を用いて段差マーク１９０のＸ座標を検出す
る場合で、第４図（ａ）は段差マーク１９０近傍の様子
を示す。マーク検出パタン１８０を結像する光２１０を
段差マーク１９０の付近で走査すると、光２１０が段差
マーク１９０を照射しない時にはウェハ１３０からの反
射は正反射となり、光検出素子１７０．１７５への入射
量はほとんど零である。一方、光２１０が段差マーク１
９０を照射し始めると光２１０は段差マーク１９０の段
差部で乱反射されるため、光検出素子１７０．１７５へ
光が入射するようになる。光検出素子１７０．１７５か
らの出力の和をとり、この和を微分して得られるマーク
検出信号を第４図（ｂ）に示す。図において２５０はマ
ーク検出信号、２５５はスライスレベルである。上記マ
ーク検出信号２５０とスライスレベル２５５とが一致し
たときの光２１０の偏光量を求めることにより、マーク
検出パタン１８０と段差マーク１９０の位置関係を得る
ことができる。ここで、光２１０の偏光量は、光走査器
１６０の回転角から求められる。

つぎに、本発明の第１実施例について、マーク検出パタ
ン１８０の近傍を第５図に示す。図において、２６０は
Ｘｅ−Ｈｇショートアークランプ、２６５は楕円鏡、２
７０はシャッタ、２７５はレンズ、２８０はフィルタで
ある。Ｘｅ−Ｈｇショートアークランプ２６０からは波
長２１Ｑｎｍ以上の光が発生する。フィルタ２８０はエ
キシマレーザ光の波長にほぼ等しい波長だけをとりだす
のに用いる。本実施例ではフィルタ２８０にエタロンを
用い、波長半値幅０．１０ＩＩ＋で中心波長がエキシマ
レーザ光の波長２４９ｎｍに等しくなるようにしている
。Ｘｓ−Ｈｇショートアークランプ２６０には５００Ｗ
　（ワット）のものを用い、フィルタ２８０から出討し
た光の強度として約４．２ｍＷを得ている。マーク検出
用パタン１８０を照明する光２００の直径は約２００−
である。マーク検出用パタン１８０の寸法は２５ｔ１ｍ
×２５１！ｍであり、マーク検出用パタン１８０を通過
した光２０１の強度は約０．０８ｍＷである。ウェハ１
３０に達する光２１０の強度は約０．０５ｍＷである。

光検出素子１７０，１７５には紫外〜可視精密測光用に
開発されたシリコンホトダイオードを用いており、波長
２４９止に対する放射感度が０．１Ａ／Ｗ、暗電流が１
５０ｐＡ、立ち上り時間が１μＳである。段差マークを
検出した場合は光検出素子から１００ｎＡ程度の出力が
得られ、段差マークを高精度に検出できる。

つぎに、光走査器１６０によるマーク検出用パタン１８
０の結像位置の移動について説明する。第５図に示すよ
うに、光走査器１６０の厚さをｄｇ、回転角をα、マー
ク検出用パタン１８０の移動量をｄＸとする。また、光
走査器１６０の屈折率をｎ８とする。ｄｘはつぎのよう
に表わされる。

ここで、β＝ａｒｃｓｉｎ　（ｓｉｎｃ＊　／　ｎｇ）
　、　ｄ　ｇ　＝　５　ｎｕ％ｎｇ＝１．５の場合につ
いて、αとｄｘとの関係を第６図に示す。本実施例の場
合、投影レンズ１２０の倍率は１１５である。ウェハ１
３０はプリアライメントされているので、段差マークを
検出する場合、ウェハ１３０上でのマーク検出用パタン
の像の移動範囲は５０．あれば十分である。第６図より
、本実施例の場合は光走査器１６０の回転範囲をα＝−
５〜＋５度にすればよい。つぎに、光走査器１６０を回
転させると光走査器１６０を通過する光の光路長が長く
なり、上記光路長の変化がマーク検出用パタンの結像に
悪影響することが考えられる。

光走査器１６０の回転角がαのときの光路長とα＝０の
ときの光路長との差をΔｄとすると、ここで、β＝ａｒ
ｃｓｉｎ　（ｓｉｎ　ａ　／　ｎ　Ｂ）　　となる、ｄ
ｇ＝　５　ｒＩ［ａ、　ｎｇ＝１．５の場合について、
αとΔｄとの関係を第７図に示す。α＝５度の場合、Δ
ｄ＝１２．７−である１本実施例の場合、投影レンズ１
２０の焦点距離が５ｏｆｆ１１１、物面と後主面との距
離が３００１、前主面と像面との距離が５０ｒｍである
。物面と後主面との距離が３００ｍ５から３００．０１
３ｍｍに変化しても、結像状態にはほとんど影響がなく
、マーク検出用バタン１８０のウェハ１３０面上での寸
法の変化は０．００１−以下である。このように本発明
によれば、マーク検出用バタンのウェハ面上での結像位
置を変化させても、その結像状態はほとんど変化するこ
となく高精度なマーク検出ができる。

つぎに光走査９１６０．１６１．１６５，１６６の回転
によるマーク検出用バタン１８０．１８５の移動量を測
定する本発明の方法について説明する。第８図は、第１
図における平行平板ガラス１５０および光走査器１６０
、１６１の部分を取出して拡大した図である。図におい
て、３６０は光走査器１６０を固定する枠、３６１は光
走査器１６１　ｔｔ固定する枠、３７０．３７１．３７
２゜３７３は丸棒、３７５．３７６．３７７．３７８は
ベアリング、３８０．３８５は光走査器、３９０．３９
５は半導体レーザ、４００．４０１，４０５，４０６は
レンズ、４１０，４１５は半導体装置検出素子、４２０
，４２５は駆動源である。光走査器３８０．３８５には
直方体をしたガラスを用いている。

光走査器３８０と枠３６０と駆動源４２０とは丸棒３７
０．３７１とにより、また、光走査器３８５と枠３６１
と駆動源４２５とは丸棒３７２．３７３とにより直結し
ている。

駆動源４２０．４２５は光走査器１６０．１６１をそれ
ぞれ本実施例では±５度の範囲で回転させるのに用いる
。

光走査器１６０の回転によるマーク検出用バタン１８０
の移動量を測定するための本発明による原理を第９図（
ａ）および（ｂ）に示す。第９図（ａ）は回転角αがα
＝０の場合、（ｂ）はα≠０度の場合を示している。第
９図（ｂ）において、半導体レーザ３９０からの光は直
方体のガラス３８０を通過すると光路が変化する。この
光路の変化量は式（１）で表わされる。光走査器３８０
を出射した光はレンズ４００．４０１を通過して半導体
装置検出素子４１０の一点に入射する。半導体装置検出
素子４１０は光の入射位置に応じた電圧を出力する。こ
の電圧を検出することにより、光走査器３８０を出射す
る光の位置の変化量を求めることができる。本実施例で
は半導体装置検出素子として、位置の測定範囲士５ｍｍ
、位置測定の分解能１１５０００　（位置に換算すると
２４１１）のものを用いている。また、半導体レーザに
は発振波長７８０ｎｍのものを用いている。光路の変化
に関係する光走査器３８０の厚さが２０ｒｒｎ、屈折率
が１．６５である０回転角ａ＝±５度のときに、半導体
装置検出素子４１０に入射する光の位置が±５１１ｎに
なるようにレンズ４００，４０１を設定している。

この結果、光２１０の光路の移動量ｄｘを４０倍に拡大
した値を、半導体装置検出素子４１０から読み取ること
になる。半導体装置検出素子４１０は２−の分解能をも
つので、光走査器１６０による光２１０の光路の移動量
ｄｘを０．０５−の分解能で測定できる。

投影レンズ１２０の倍率１１５より、ウェハ１３０上で
は０．０１−の分解能で光２１０のウェハ１３０上での
照射位置を測定できる。ここで、半導体レーザ３９０の
波長と照明光２００の波長を一致させ、光走査器１６０
と光走査器３８０の材質を同じにすると、半導体装置検
出素子４１０から得られる光の移動量と光走査器１６０
による光２１０の移動量とは完全に比例関係になる。し
かし１本実施例の場合には半導体装置検出素子４１０か
ら得られる光の移動量と光走査器１６０による光２１０
の移動量とは完全な比例関係ではないため、半導体装置
検出素子４１０から得られる光の移動量に、補正を加え
て光走査器１６０による光２１０の移動量を求めるよう
にしている。光走査器１６１によるマーク検出用バタン
の位置の測定も同様である。第１０図は、第１図におけ
る平行平板ガラス１５５．光走査ｗ！１６５，１６６の
部分を取出した図である０図において、５６０は光走査
器１６５を固定する枠、５６１は光走査器１６６を固定
する枠、５７０，５７１゜５７２、５７３は丸棒、５７
５．５７６．５７７．５７８はベアリング、５８０，５
８５は直方体のガラスからなる光走査器。

５９０．５９５は半導体レーザ、６００，６０１．６０
５．６０６はレンズ、６１０，６１５は半導体装置検出
素子、６２０゜６２５は駆動源である。動作の原理など
は、第８図。

第９図で説明した上記と同様であるから、第１０図につ
いての説明は省略する。

上記第１実施例において１段差マーク１９０．１９５の
Ｘ座標、Ｙ座標を個別に検出する。光走査器１６０．１
６１．１６５，１６６を±５度の範囲で、１００Ｈｚで
回転させる。例えば、光走査器１６０が１００Ｈｚで回
転している時には、光走査器１６５の回転角をステップ
状に変化させて、段差マークが異る個所を光が走査する
ようにする。このようにして、一つの段差マークについ
てＸ座標あるいはＹ座標を検出するのに１０〜２０回の
光の走査を行い、走査の結果得られる１０〜２０の検出
値を平均してマーク検出値を得る。上記のように、マー
ク検出し、二つの段差マークのＸ座標、Ｙ座標を、１秒
以内で求めることができる。

つぎに、本発明の第２実施例について説明する。

第２実施例は、第１実施例におけるレチクル上のマーク
検出用パタンを通過した光の光路を、上記レチクル面に
平行な方向に移動するための手段が。

上記第１実施例と異なるだけである。第２実施例による
レチクル上のマーク検出用パタンを通過した光の光路を
移動する方法を第１１図に示す、第１１図において、７
１０はレチクル、７４０は反射鏡、７５０は平行平板ガ
ラス、７８０はレチクル７１０に形成したマーク検出用
パタン、７８８は半導体集積回路などを製造するための
バタン、８００，８１０はプリズム。

９００はマーク検出用パタン７８０を照射する光、９０
１はマークバタン７８０を通過した光、９１０はプリズ
ム８００、８１０を通過した光である。プリズム８００
と８１０とにより、本発明の第１実施例における光走査
器に相当する光走査器を構成している。プリズム８００
の２面がなす角と、プリズム８１０の２面がなす角は、
第１１図に示すように等しく、これをγとする。プリズ
ム８００は固定している。一方、プリズム８１０はレチ
クル７１０の面と平行な面において一方向に動く０図に
示すように、プリズム８００と８１０との間隔をＤとす
る。プリズム８１０の位置によりＤの値が変化するため
、プリズム８１０を出射した光９１０の光路が変化する
。これは本発明の第１実施例において、光走査器１６０
などを回転させたのと同じ効果である０例えば、γ＝２
０度とすると、光９１０を±１２５−移動するのに必要
なプリズム８１０の移動量は±１．６５ｏｎ、このとき
の光路長の変化は±１７．７．になる、投影レンズの倍
率を１７５とすると、ウェハ上では上２５ｔ１ｍの範囲
でマーク検出用パタン７８０の像が移動する。±１７．
７４の光路長の変化は、第１実施例の場合と同様にマー
ク検出用パタン７８０の結像状態にほとんど影響しない
。プリズム８１０の位置は、容量型の位置検出装置、レ
ーザ測長装置、反射光量を利用した位置検出装置などに
よって測定できる。プリズム８１０の位置からマーク検
出用パタン７８０のウェハ上での結像位置を求めること
ができる。プリズム８００とプリズム８１０との組合わ
せを、レチクル７１０の２個所のマーク検出用パタンの
下に１個所あたりＸ座標用とＹ座標用の２組設置するこ
とにより、レチクル上の２つのマーク検出用パタンに対
応するウェハ上の２つのマークのＸＹ座標を検出するこ
とができる。

なお、第２実施例ではプリズム８１０のある決った位置
を基準位置とみなすことにより、ウェハ上のマーク位置
を再現性よく求めることができる。

つぎに本発明の第３実施例について説明する。

第３実施例は上記第２実施例と同様に、第１実施例にお
けるレチクル上のマーク検出用パタンを通過した光の光
路を、レチクル面に平行に移動するための手段が、上記
第１実施例と異なるだけである。第３実施例におけるレ
チクル上のマーク検出用パタンを通過した光の光路を移
動させる方法を第１２図に示す、第１２図において、９
５０はレチクル、９６０は光走査器、９６１は光走査器
９６０の回転中心、９７０はレチクル９５０に形成した
マーク検出用パタン、９８８は半導体集積回路などを製
造するためのバタン、９９０はマーク検出用パタン９７
０を照射する光、９９５はマークパタン９７０を通過し
た光である。光走査器９６０は平行四辺形をしたプリズ
ムである。光走査器９６０を回転すると、回転角に応じ
て光９９５の光走査器９６０からの出射位置が変化する
。また。

光走査器９６０に入射する光の進行方向と光走査器９６
０を出射する光の進行方向は平行になる。したがって、
光走査器９６０を回転することにより、マーク検出用パ
タン９７０のウェハ上における結像位置を移動すること
ができる。本実施例では、光走査器９６０内での光の反
射は全反射を利用しているが、光走査器９６０における
光の反射面に金属膜などを被着して反射面を反射鏡にし
てもよい。

つぎに、本発明の第１実施例において、光走査器１６０
，１６１．１６５．１６６の回転角を測定するための他
の方法を第１３図について説明する。第１３図において
１０００は半導体レーザ、１０１０は反射鏡、１０２０
はレンズ、１０３０は半導体装置検出素子、１０４０は
レーザ光、１０１１は角度θ回転した反射鏡、１０４１
は反射ｆｉ１０１０で反射されたレーザ光である。レン
ズ１０２０の前焦点をレーザ光１０４０の反射鏡１０１
０への入射位置に一致させる。半導体装置検出素子１０
３０はレンズ１０２０の後焦点面に一致させる０反射１
！１０１０は本発明の第１実施例における直方体のガラ
ス３８０．３８５．５８０．５８５の代りに用いる。半
導体装置検出素子１０３０からは反射＠　１０１０の回
転角に応じた位置が検出されるので、この位置を求める
ことにより、光走査器１６０，１６１，１６５，１６６
の回転角を得ることができる。

本発明によるマーク検出に用いるマーク検出用バタンの
他の実施例を第１４図に示す、第１４図は第１実施例に
示したレチクル１１０に相当するレチクルである。　１
１１０はレチクル、　１１８０．１１８５はマーク検出
用パタン、　１１８ｇは半導体集積回路などを製造する
ためのバタンである０本実施例ではマーク検出用パタン
１１ｇ０．　ＩＬ８５を、それぞれ２×２の正方形バタ
ンで構成している。このように、複数のバタンで一つの
マーク検出用パタンの像をマーク上で一回走査すること
により、第４図（ｂ）に示すようなマーク検出信号が複
数個連なった形のマーク検出信号が得られる。すなわち
、ウェハ上のマークからのマーク検出信号を増加するこ
とができるので、マーク検出用パタン１１８０．１１８
５でマーク検出する場合には、同じマーク検出精度を得
ようとした場合に、マーク検出用パタンの像の走査回数
を少なくできる。このため、複数のバタンで構成したマ
ーク検出用パタンを用いると、マーク検出時間を短縮す
ることができる。本実施例では２×２のバタンで構成し
たマーク検出用パタンを示したが、さらに多数のバタン
でマーク検出バタンを構成することにより、マーク検出
精度の向上とマーク検８時間の短縮をはかることができ
る。

本発明の実施例において、レチクル上のマーク検出用パ
タンを照射するための光源として、Ｘｅ−Ｈｇショート
アークランプを用いたが、重水素ランプ、水銀アークラ
ンプなども遠紫外線を発生するので、上記ランプをＸｅ
−Ｈｇショートアークランプの代りに用いることもでき
る。また、本発明の実施例において、レチクルと投影レ
ンズとの間に固定した２枚の平行平板ガラスを用いてい
るが、これを１枚の平行平板ガラスとして光学系を設計
し、回転させる平行平板ガラスの厚さを適切な値にして
、レチクル上のマーク検出用パタンをウェハ上に結像す
るようにしてもよい。

本発明の実施例では波長２４９ｎ＋ａのエキシマレーザ
を光源とする場合を示したが、その他の波長の光を発生
するエキシマレーザを光源とする露光装置にも１本発明
を適用できることは明らかである。

さらに本発明の実施例では、レチクル上のマーク検出用
パタンを照明する光として、中心波長がエキシマレーザ
光と同じ２４９ｎｍのものを使用しているが、マーク検
出用パタンの照明光としてはエキシマレーザ光の中心波
長に対して±５０ｎｍ以内に中心波長をもつ光であれば
よい。

本発明の実施例は、エキシマレーザを光源とする露光装
置を対象にした。しかし、ｇ線（波長λ＝４３６ｎｏ＋
）あるいはｊ線（波長λ＝　３６５ｎｍ）を用いた紫外
線露光装置にも１本発明によるマーク検出用パタンのウ
ェハ上での像を走査してマーク検出する方法が適用でき
る６ｇ＃！あるいはｊ線を用いた紫外線露光装置では、
光源からの光が連続光であるから、マーク検出用に別の
光源を設ける必要は特にない。この場合には、マーク検
出時にレチクル上のマーク検出用バタン部だけに光を照
射するようなシャッタを用いればよい、また、マーク検
出用に別の光源を用いる場合には、紫外線露光装置用の
投影レンズでは色収差の補正が可能であるので、別の光
源から利用する光の波長がバタン露光用の光源の波長の
近傍にある必要はない。さらに、本発明の実施例におい
てレチクルと投影レンズとの間に平行平板ガラスを設置
していたが、紫外線露光装置の場合には、投影レンズの
色収差補正が可能であるから、上記平行平板ガラスを特
に用いる必要はない。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による紫外線露光装置は。

紫外線をレチクルあるいはマスクに照射し、上記レチク
ルあるいはマスク上のバタン像を、投影光学系によりウ
ェハ上に投影露光する紫外線露光装置において、上記投
影露光系によりウェハ面上に結像された、上記レチクル
あるいはマスク上に設けたマークの像を走査する光走査
器と、上記マーク像の反射光を検出する光検出器とを備
えたことにより、マーク検出用照射光源を用いレチクル
に形成したマーク検出用バタンをウェハ上に結像し、該
結像を走査してマーク検出できるので、１）エキシマレ
ーザ光を光源とする露光装置に適用した場合、レチクル
と投影レンズとの間に平行平板ガラスをｉ２！すること
により、レチクル上のバタンとマーク検出用パタンとを
ウェハ上に良好に結像することができ、２）レチクルに
形成したマーク検出用パタンとウェハに形成したマーク
との位置関係を直接検出するので、高精度なマーク検出
ができる。また、３）ウェハを静止させた状態でマーク
検出するため、マーク検出時間が短縮できるなどの効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による紫外線露光装置の第１実施例を示
す要部構成図、第２図は上記実施例におけるレチクルの
平面図、第３図はウェハの平面図、第４図（ａ）は上記
ウェハにおける段差マークのにおけるレチクル上のマー
ク検出用パタンの近傍を示す図、第６図は上記実施例に
おける平行平板ガラスの回転角αとマーク検出用パタン
を通過した光の移動量ｄｘとの関係を示す図、第７図は
上記αと光路長の差Δｄとの関係を示す図、第８図は上
記実施例の一部を示す詳細図、第９図（ａ）、（ｂ）は
上記実施例におけるマーク検出用バタン像の移動量を測
定する原理をそれぞれ示す図、第１０図は上記実施例の
一部を示す詳細図、第１１図は本発明の第２実施例を示
す要部構成図、第１２図は本発明の第３実施例を示す要
部構成図、第１３図は平行平板ガラスの回転角αを測定
する他の例の説明図、第１４図は複数のバタンで構成し
たマーク検出用パタンを形成したレチクルの平面図、第
１５図はエキシマレーザを用いた従来の遠紫外線露光装
置の構成図である。１１０．７１０．９５０．１１１０・・・レチクル１２
０・・・投影レンズ　　　１３０・・・ウェハ１６０．
１６１．１６５．１６６．３８０．３８５，５８０，５
８５．７５０．９６０・・・光走査器１７０．１７５・・・光検出器１８０．１８５．７８０．９７０．１１８０，１１８５
・・・マーク検出バタン

Claims

【特許請求の範囲】

　１、紫外線をレチクルあるいはマスクに照射し、上記
レチクルあるいはマスク上のパタン像を、投影光学系に
よりウェハ上に投影露光する紫外線露光装置において、
上記投影光学系によりウェハ面上に結像された、上記レ
チクルあるいはマスク上に設けたマーク像を走査する光
走査器と、上記マーク像の反射光を検出する光検出器と
を備えたことを特徴とする紫外線露光装置。