JPS6370521A - アライメント装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えば縮小投影型の露光装置に好適なアライ
メント装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ マスク手段のパターンをウェハ上に投影露光する露光装
置などでは、一般に、露光波長に該当する光に対しての
み、レチクルないしマスクと、ウェハとが光学的に共役
の位置関係となる構成となっている。

このため、露光波長と異る別の波長の光を用いてレチク
ルとウェハとを観察すると、両者が共役の位置関係とな
らなくなる。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、レチクルとウェハとのアライメントを行う方
法としては、露光波長と同一の波長の光を用いる方法と
、異る波長の光を用いる方法とがある。

前者の方法では、レチクルとウェハとの共役位置の関係
は、露光光とアライメント光の波長が共通のため、露光
時とアライメント時において問題にならないが、アライ
メント時にアライメント光によりウェハ上のレジストが
露光され、またアライメント光をレチクル上方から照射
するためのアライメント光学系を、露光時には投影光学
系の光路中から取り出す必要があり、装置の構成が複雑
になるという不都合がある。

後者の方法では、投影光学系の色収差のため、アライメ
ント時におけるレチクルとウェハとの共役位置の関係が
問題となり、アライメント光に対する光路長を補正する
為の補正光学系を必要とするという不都合がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、補正
手段の出し入れなしに、２波長の光を用いたアライメン
トを、一つのアライメント光学系で可能にするアライメ
ント装置を提供することを、その目的とするものである
。

［問題点を解決するための手段と作用コ本発明では、二
つの異る波長のアライメント光が用意されるとともに、
これらのアライメント光の光路のうち、マスクと被投影
基板の間に、補正光学系が配置される。

投影光学系によるアライメント光に対する色収差は、補
正光学系によって補正される。アライメント光は、いず
れも補正光学系を透過して被投影基板に照射される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図には、本発明の第一実施例が示されている。この
図において、光源１０．１２は、各々波長λ１．λ２の
アライメント光ＬＡ、ＬＢを各々出力する機能を有する
。これらのうち、波長λ１は、例えば露光光の波長と同
一の波長である。従フて、アライメント光ＬＡに対して
は、レチクルＲとウェハＷとが投影光学系に対して共役
の位置関係となる。

アライメント光ＬＡ、ＬＢは、偏光面が各々直交する直
線偏光の光である。例えば、アライメント光ＬＡをＰ　
（Ｊｉ光とし、アライメント光ＬＢをＳｆ扁光とする。

アライメント光ＬＡ、ＬＢは、ハーフミラ−１４の作用
により、光学系１６を介してハーフミラ−１８に入射し
、ここで反射されるようになっている。

ハーフミラ−１８で反射されたアライメント光ＬＡ、Ｌ
Ｂは、いずれも光学系２０を通過してミラー２２に反射
され、レチクルＲのアライメントマークＲＭの部分を透
過し、補正光学系２４に入射するように構成されている
。そしてミラー２２と補正光学系２４は有効露光領域Ｅ
Ｐの外に配置される。この補正光学系２４の詳細につい
ては後述する。

次に、上記補正光学系２４を透過したアライメント光Ｌ
Ａ、ＬＢは、例えば両側テレセントリックな投影光学系
２６を介してステージ上に載置されているウェハＷのア
ライメントマークＷＭに入射するようになっている。な
お、ステージ２８上には、端側の適宜位置に、入射光を
良好に反射する基準マークＦＭが設けられている。この
基準マ−りＦＭは、その表面位置がウェハＷとほぼ同一
となっている。

次に、ウェハＷで反射されたアライメント光ＬＡ、ＬＢ
は、投影光学系２６、補正光学系２４を各々透過してレ
チクルＲに再入射し、更には、ミラー２２によって反射
され、光学系２０、ハーフミラ−１８、光学系３０を各
々透過して受光手段３２に入射するようになっている。

この受光手段３２は、その受光面がアライメント光ＬＡ
。

ＬＢに対して結像位置となフている。

受光手段３２として、車−のテレビカメラ等を用いる場
合、撮像面上でレチクルマークＲＭとウェハマークＷＭ
（又は基準マークＦＭ）の像がともに合焦して結像しな
ければならない。このため光学系（対物レンズ）２０と
光学系（リレー系等）３０とはアライメント光ＬＡ、Ｌ
Ｂの両波長に対して色補正されていることが必要である
。あるいは、ハーフミラ−１８の後にさらにダイクロイ
ックミラーを入れて、アライメント光ＬＡによって照明
されたマークＲＭ、ＷＭ　（ＦＭ）からの像光束と、ア
ライメント光ＬＢによって照明されたマークＲＭ、ＷＭ
　（ＦＭ）からの像光束とを波長によって分離し、各波
長の像光束に対して結像関係になる位置の夫々に受光手
段を配置してもよ配置して正反射光と散乱光（回折光）
とを分離し、例えば散乱光をフォトマル等で光量検出し
てもよい。この方式は光源１０．１２としてレーザ光源
を用いる場合に好適である。

次に、第２図を参照しながら、上述した補正光学系２４
について詳細に説明する。第２図において、補正光学系
２４は、入射光のうちＰ　（７４先の光を通過させ、Ｓ
偏光の光を反射する偏光ビームスプリッタ２４Ａと、入
射する光の直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏
光に変換する４分の１波長板（以下、「λ／４板」とい
う）２４Ｂ。

２４Ｃと、ミラー２４Ｄ、２４Ｅとによって措成されて
いる。

偏光ビームスプリッタ２４Ａのうち、入射光が反射され
る方向の両側部には、λ／４板２４Ｂ、２４Ｃを各々介
してミラー２４Ｄ、２４Ｅが各々配置されている。

次に、上記実施例の全体的作用について説明する。波長
の異るアライメント光ＬＡ、ＬＢは、光７原１０．１２
から各々出力され、ハーフミラ−１４、光学系１６、ハ
ーフミラ−１８、光学系２０及びミラー２２のアライメ
ント送光系の作用によりレチクルＲに入射する。

なお、上述したように、アライメント光ＬＡ。

ＬＢは、偏光面が直交する直線偏光であり、アライメン
ト光ＬＡがＰ　（７ｍ光、アライメント光ＬＢがＳ偏光
である。

レチクルＲを透過したアライメント光ＬＡ。

ＬＢは、各々偏光ビームスプリッタ２４Ａに入射する。

ここで、アライメント光ＬＡは、ｌＪｉ光であるから、
偏光ビームスプリッタ２４Ａを透過し、そのまま投影光
学系２６に入射して、更にはウェハＷに達する。

これに対し、アライメント光ＬＢは、Ｓ偏光であるから
、偏光ビームスプリッタ２４Ａで反射され、λ／４板２
４Ｂに入射し、ここで円偏光に変換される。

円偏光のアライメント光ＬＢは、ミラー２４Ｄで反射さ
れて再びλ／４板２４Ｂに入射し、ここで円偏光からＰ
偏光に変換される。このため、アライメント光ＬＢは、
偏光ビームスプリッタ２４Ａを透過して、λ／４板２４
Ｃに入射することとなる。

λ／４板２４Ｃに入射したアライメント光ＬＢは、個々
で円偏光に変換され、ミラー２１４Ｅに入射し、ここで
反射されて再びλ／４板２４Ｃに入射する。

λ／４板２４Ｃに入射したアライメント光ＬＢは、ここ
で再びＳ（混光の光となり、偏光ビームスプリッタ２４
Ａで反射されることとなる。モし。

て、偏光ビームスプリッタ２４Ａで反射されたアライメ
ント光ＬＢは、投影光学系２６を透過してウェハＷに入
射する。

以上のように、補正光学系２４に入射したアライメント
光ＬＡ、ＬＢのうち、アライメント光ＬＡはそのまま透
過して投影光学系２６に入射し、アライメント光ＬＢは
ミラー２４Ｄ、２４Ｅ間を往来して投影光学系２６に入
射する。

すなわち、アライメント光ＬＡとＬＢとは、ミラー２４
Ｄ、２４Ｅ間の光路要分だけ光路の補正が行われて投影
光学系２６に入射することとなる。この光路長の差は、
アライメント光ＬＡ。

ＬＢに対する投影光学系２６の色収差に対応し、かかる
光路差が生ずることによって、露光波長と異る波長のア
ライメント光ＬＢに対しても、レチクルＲとウェハＷと
が等測的に光学的共役の配置となる。

次に、ウェハＷに入射したアライメント光ＬＡ、ＬＢは
、各々入射光時の光路を戻ってハーフミラ−１８、光学
系３０を各々通過し、受光手段３２に入射する。

アライメント光ＬＡ、ＬＢは、いずれもレチクルＲのア
ライメントマークＲＭの位置と、ウェハＷのアライメン
トマークＷＭないし基準マークＦ　Ｍの位置とで合焦す
るので、各マークが受光手段３２で重畳して観察され、
レチクルＲと、ウェハＷとのアライメントが行われる。

以上説明したように、本実施例によれば、いずれのアラ
イメント光が使用されても、補正光学系を装置から取は
ずしたり、あるいは退避させたりする必要がない。この
ため、機振的に安定した装置構成とすることができる。

また、アライメント光の波長の切換が容易にできるので
、二つの波長の光でアライメントを行うことによって、
測定精度の向上、ウェハ上のレジストによる干渉などの
影響の低減等を図ることができる。

更に、いずれの波長のアライメント光に対しても同一の
アライメント用の光学系を使用しているので、一定時間
ごとに系統間の経時変化によるオフセットをとる必要が
ないという利点もある。

次に、第３図を参照しながら、本発明の第二実施例につ
いて説明する。この実施例は、上述した第一実施例と比
較して、光路補正用の補正光学系の構成が異るものの、
基本的な作用は同様である。なお、上述した第一実施例
と同様の部分には、同一の符号を用いることとする。

第３図において、補正光学系３４は、アライメント光Ｌ
Ａ、ＬＢのうちのいずれか、例えばアライメント光ＬＡ
を良く反射し、ＬＢを良く透過して分離するフィルタ３
４Ａと、光路長補正用のガラス板３４Ｂと、ミラー３４
Ｃとによって構成されている。

これらのうち、フィルタ３４Ａとしては、ローパスフィ
ルタ、バイパスフィルタ、バンドパスフィルタのいずれ
でもよく、更に、吸収などの少ない点でダイクロイック
ミラーが適している。また、ガラス板３４Ｂの厚さは、
補正すべき光路長に対応している。

次に、上記実施例の作用について説明すると、レチクル
Ｒを透過したアライメント光ＬＡ、ＬＢのうち、アライ
メント光ＬＡは、フィルタ３４Ａによって反射されると
ともに、レチクルＲ上に形成されたパターンのクロム面
で再度反射され、投影光学系２６を透過してウェハＷに
照射される。

これに対し、アライメント光’ＬＢは、フィルタ３４Ａ
を透過してガラス板３４Ｂに入射し、更にはミラー３４
Ｃで反射される。反射されたアライメント光ＬＢは、ガ
ラス板３４Ｂ、フィルタ３４Ａを通過し、以後はアライ
メント光ＬＡと同様の光路を通ってウェハＷに照射され
る。

以上のように、この第二実施例によれば、アライメント
光の波長の違いによる投影光学系の色収差は、補正光学
系３４のガラス板３４Ｂによる光路差によって補正され
る。

なお、上記実施例においては、レチクルＲのパターンの
クロムによってアライメント光を反射させているが、別
に折り返し用のミラーを設けるようにしてもよい。

また、この実施例では、ウェハＷ上のアライメトマーク
が、光軸に向う放射状のバーマークでないと、アライメ
ント光ＬＡ、ＬＢとで像シフトが生ずる。

更に、第一実施例では、投影光学系の両ｆｌＢｊ、すな
わちレヂクル側及びウェハ側がテレセントリックである
のに対し、第二実施例てはウェハ側のみがテレセンドリ
ンクである。

なお、本発明は珂ら上記実施例に限定されるものではな
く、例えばアライメント光としては、露光波長と非露光
波長の光を′用いる場合の他、いずれも非露光波長の光
を用いるようにしてもよい。

この場合、上記いずれの実施例においても、レチクルと
補正光学系、あるいは補正光学系と投影光学系の間に、
適宜のリレー光学系を付加するようにすれば投影光学系
の色収差を容易に補正することができ、アライメント光
の波長を適宜選択することができる。

また、アライメント光としては、ファイバを用いて導び
いてきた光やレーザビーム等を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、アライメント光
の波長を変更しても、補正光学系を変更する必要がなく
アライメント用光学系に何ら変更を要しないため、装置
構成を簡素化して小型化を図ることができるとともに、
該アライメント光学系にオフセットが生じないなど操作
性が向上するという効果がある。さらに２波長のアライ
メント光を用いてウェハ上の同一マークを検出できるの
で、マークの検出率が向上する効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す構成図、第２図は第
一実施例の主要部分を示す構成図、第３図は本発明の第
二実施例を示す構成図である。 １０．１２・・・光源、２４．３４・・・補正光学系、
２４Ａ・・・偏光ビームスプリッタ、２４Ｂ、２４Ｃ・
・・４分の１波長板、２４Ｄ、２４Ｅ・・・ミラー、３
４Ａ・・・フィルタ、３４Ｂ・・・ガラス板、３４Ｃ・
・・ミラー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスクに形成されたパターンを、露光光により投
   影光学系を介して被投影基板上に結像する際に、該被投
   影基板上に予め形成されたアライメント用のマークを前
   記投影光学系と前記マスクとを介して光学的に検出する
   アライメント装置において、 互いに異る波長の二つのアライメント光を、前記マスク
   と投影光学系とを介して前記マークに照射する照明手段
   と、 前記アライメント光のうち、露光光と異る波長のアライ
   メント光に対して生ずる前記投影光学系の色収差量とほ
   ぼ等しい光路長差を、該アライメント光に対して与える
   補正光学系とを具備するとともに、 該補正光学系を、前記マスクと被投影基板との間であっ
   て、前記投影光学系における前記マークの結像光路中に
   、前記二つのアライメント光が共に通過するように設け
   たことを特徴とするアライメント装置。
2. （２）前記補正光学系は、前記マスクと投影光学系との
   間に配置された偏光ビームスプリッタと、該偏光ビーム
   スプリッタのスプリット面で反射された光を透過する４
   分の１波長板と、該４分の１波長板からの光を再び該４
   分の１波長板を介して前記スプリット面に向けて反射さ
   せるミラーとを含む特許請求の範囲第１項記載のアライ
   メント装置。
3. （３）前記補正光学系は、表面に波長選択性の反射手段
   が形成され、該表面から所定間隔だけ離れた位置には全
   反射面が形成された反射光学部材を含み、前記二つのア
   ライメント光のうち、一方の光は前記反射手段でほぼ全
   反射され、他方の光は前記反射手段を透過して前記全反
   射面で反射して再び前記反射手段から射出するように構
   成されている特許請求の範囲第１項記載のアライメント
   装置。