JPS6376322A - 位置合わせ装置 - 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］ 本発明は、例えば縮小投影型の露光装置に好適な位置合
わせ装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ 縮小投影型の露光装置は、集積回路等の製造におけるリ
ソグラフィ工程の中心的役割を担うようになってきてい
る。

ところで、従来のこの種の装置では、投影すべきパター
ンが形成されたレチクルが一度レチクルステージにセッ
トされると、その後はレチクルを観察しない構成となっ
ている。

すなわち、レチクルは、適宜のマーク手段を用いたアラ
イメントの後レチクルステージにセットされ、ウェハが
入れ換えられてもレチクルが動かないものとして、以後
の操作が行われるようになっている。

しかしながら実際には、露光操作の繰り返しとともに、
微小ではあるがレチクルが心動することがある。

他方、集積回路は、近年増々集積度が向上しており、パ
ターン寸法の微細化が進んでいる。従って、パターンと
クエへとのアライメントに対しても従来にない高い精度
が要求されている。

［発明が解決しようとする問題点］ このため、従来のように、セット後はレチクルが動かな
いものとして扱い、露光操作の繰返にょるレチクルの位
置ずれを無視するような方式では、要望されているアラ
イメント精度を得ることができない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、レチ
クルとウェハを同時に単一の系で観察することにより、
精度の高いアライメントを行うことができる位置合わせ
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］本発明にかかる
位置合わせ装置は、マスクに形成されたアライメント用
の第一マークを照明する照明手段と、該第−マークのパ
ターン情報を含む光信号を前記投影光学系を介すること
なく受光する第一受光手段と、マスクと基板とめ間の投
影光学系の光路中に配置され、前記第一マークのパター
ン情報を含む光信号を、前記投影光学系の投影視野内の
所定領域に送光するとともに、該領域内の基板上に形成
されたアライメント用の第二マークのパターン情報を含
む光信号を前記マスクを介することなく取り出す光学手
段と、取り出された第二マークの光信号を受光する第二
受光手段とを具備したことを技術的特徴とするものであ
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、アライメント用の光源を含む送光系１０か
ら送出された直！Ｓ偏光のアライメント光は、偏光ビー
ムスプリッタ１２に入射するようになっている。

偏光ビームスプリッタ１２には、２分の１波長板（λ／
２板）１３を介して偏光ビームスプリッタ１４が併設さ
れており、偏光ビームスプリッタ１２を透過したアライ
メント光は、偏光ビームスプリッタ１４で反射され、４
分の１波長板（以下、ｒλ／４板」という）１６を透過
してミラー１８に入射するように構成されている。

λ／４板１６は、入射光の偏光の態様を変更するために
挿入されるものである。

次に、ミラー１８で反射されたアライメント光は、再び
偏光ビームスプリッタ１４を透過し、λ／４板２板金０
過してレチクルＲのパターン窓ＲＷに照射されるように
なっている。

第２図には、レチクルＲの一例が示されており、パター
ン領域ＲＰを除く端縁側の適宜位置に、複数のパターン
窓ＲＷが形成されている。

第３図には、パターン窓ＲＷの一例が示されている。パ
ターン窓ＲＷは、光透過性を有するが、その中に光反射
性のパターン部ＰＷがクロムなどの適宜の材料によって
形成されている。

パターン窓ＲＷは以上のように構成されているので、パ
ターン窓ＲＷに入射したアライメント光は、その一部が
透過し、他はパターン部ＰＷで反射されることとなる。

これらのうち、パターン窓ＲＷを透過したアライメント
光は、プリズム２２で反射されて偏光ビームスプリッタ
２４に入射し、これを透過して受光素子を含む受光系２
６に導かれるようになっている。

他方、レチクルＲ上のパターン窓ＲＷのパターン部ＰＷ
によって反射されたアライメント光は、再度λ／４板２
０を透過して偏光ビームスプリッタ１４で反射された後
、λ／４板２板金８過してプリズム３０に入射し、ここ
で反射されて縮小投影レンズ３２に入射するようになっ
ている。

そして、縮小投影レンズ３２を透過したアライメント光
は、ウェハステージ３４上に載置されたウェハＷ上に照
射されるようになっている。

このウェハＷ上には、アライメントマークＷＭが形成さ
れており、このアライメントマークＷＭにアライメント
光が照射されると、散乱光。

回折光等のマーク検出用の信号検出光が発生するように
なっている。

詳述すると、アライメントマークＷＭを照明するアライ
メント光は、上述したように、レチクルＲのパターン窓
ＲＷのパターン部ＰＷで反射されたものである。従って
その強度は、第４図に示すようになる。

このような強度分布を示すアライメント光が、第４図に
断面を示すウェハＷのアライメントマークＷＭに入射す
ると、そのエツジ部分で光散乱や、あるいは回折が生じ
、アライメント光とアライメントマークとの重なりの程
度によって光強度分布が変化することとなる。別言すれ
ば、レチクルＲのパターン窓ＲＷとウェハＷのアライメ
ントマークＷＭとの重なり具合によって、アライメント
マークＷＭからの反射光の強度分布が変化することとな
る。

次に、アライメントマークＷＭから反射された検出光は
、再び縮小投影レンズ３２を透過してプリズム３０に入
射し、ここで反射されてλ／４板２８、偏光ビームスプ
リッタ１４を各々透過し、更には、λ／２板１３、偏光
ビームスプリッタ１２及び２４によって反射され、受光
系２６に導かれるようになっている。

次に、受光系２６は、制御系３６に接続されている。こ
の制御系３６には、ウェハステージ３４の位置計測用の
干渉計３８と、駆動用のモータ４０とが接続されており
、受光系２６および干渉計３８の検出出力に基いてモー
タ４０が駆動され、ウェハステージ３４が移動してレチ
クルＲと、ウェハＷとのアライメントが行われるように
なっている。

次に、上記実施例の全体的動作について説明する。

まず、送光系１０から出力されたアライメント光は、レ
チクルＲのパターン窓ＲＷに入射する。

ここで、パターン窓ＲＷを透過したアライメント光は、
プリズム２２および偏光ビームスプリッタ２４の作用に
よって受光系２６に入射する。

すなわち、受光系２６では、パターン窓ＲＷ内のパター
ン部ＰＷが観察されることとなる。

次に、該パターン部ＰＷで反射されたアライメント光は
、縮小投影レンズ３２を透過して、ウェハＷのアライメ
ントマークＷＭに達する。

この場合において、レチクルＲとウェハＷとは、縮小投
影レンズ３２に対して共役の結像位置に配置されている
が、この配置は、露光光に対するものである。従って、
露光光と異る波長であるアライメント光に対しては、縮
小投影レンズ３２の色収差に対応する光路長の補正が必
要となる。

本実施例では、偏光ビームスプリッタ等のアライメント
光学系により、かかる光路長の補正が行われる。

従って、パターン部ＰＷで反射されたアライメント光は
、ウェハＷ上で結像する。そして、第４図に示すように
、該反射アライメント光の強度分布と、アライメントマ
ークＷＭとの重なり具合、すなわち、レチクルＲとウェ
ハＷとの重なり具合に応じて、アライメント光が反射さ
れ、このアライメント光は、受光系２６に入射する。

このように、受光系２６では、ウェハＷ上のアライメン
トマークＷＭが観察されることとなる。

以上のように、本実施例によれば、単一のアライメント
光学系で、レチクル上に形成されたマークと、ウェハ上
に形成されたマークとを観察することができるので、単
一のアライメント装置でレチクルアライメントとウェハ
アライメントの両方を行うことができ、レチクルアライ
メント用光学系と、ウェハアライメント用光学系の間の
オフセットが生ぜず、補正が不要となる。

更に、レチクルとウェハとがアライメント光に対して等
価的に共役関係となり、レチクル上に設けられたアライ
メント用のパターン部ＰＷをつ工へ面上に投影している
。

このため、ウニ八面上のアライメントマークＷＭによっ
て生じたアライメント光強度を受光系２６で検出し、こ
れが最大となるように制御系３６、干渉計３８、モータ
４０によってウェハＷを心動するようにすれば、レチク
ルＲとウェハＷとの位置合せを行なうことができる。

更に、上記実施例では、レチクルＲのパターン部ＰＷと
して、矩形状のものを複数個配列したものを用いている
。このため、ウェハＷ上に投影されるアライメント光は
、第４図に示すように、該パターン部ＰＷと同数のビー
ムとして形成されることとなる。従って、そのビームが
アライメントマークＷＭ上を走査するようにすれば検出
光も複数個得られることとなる。このこと、は、アライ
メント計測が複数回行われることを示し、平均化効果に
より精度の高いアライメントが行われることとなる。

次に、第５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。上述した第一実施例では、アライメント
光が下側、すなわちウニハ側からレチクルに入射してい
るが、この実施例では、反対の上側からアライメント光
がレチクルに入射している。なお、上述した第一実施例
と同様の構成部分には、同一の符号を用いることとする
。

第５図において、送光系１０から出力されたアライメン
ト光は、偏光ビームスプリッタ５０、λ／４板５２を各
々通過し、更にはミラー５４で反射されてレチクルＲ上
へ照射される。

レチクルＲ上には、第一実施例と同様に、パターン窓Ｒ
Ｗが形成されており、一部のアライメント光は透過し、
残りのアライメント光はパターン部ｐｗで反射される。

これらのうち、反射されたアライメント光は、ミラー５
４で再度反射され、λ／４板５２を透過して偏光ビーム
スプリッタ５０で反射された後、ミラー５６で反射され
て受光系２６Ａに入射する。

他方、レチクルＲ上のパターン窓ＲＷを透過したアライ
メント光は、ミラー５８．６０で反射された後λ／２板
６１を通過し、偏光ビームスプリッタ６２で反射され、
λ／４板６４を通過後更にミラー６６で反射されて、縮
小投影レンズ３２に入射する。

そして、この縮小投影レンズ３２を透過したアライメン
ト光がウェハＷ上に照射される。

ウェハＷ上のアライメントマークＷＭからの検出光は、
再び縮小投影レンズ３２を透過し、ミラー６６で反射さ
れた後、λ／４板６４、偏光ビームスプリッタ６２を各
々透過して受光系２６Ｂに入射することとなる。

この実施例では、ミラー５８．６０、−６６、及び偏光
ビームスプリッタ６２（λ／４板６４゜λ／２板６１を
含む）が光路長補正光学系の役目をしており、これらの
光学系によって、非露光波長であるアライメント光と、
露光光との波長差に対応する光路長の補正が行なわれて
いる。

なお、本発明は何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学系の構成は、同様の機能を
有するように種々設計変更可能である。また、アライメ
ント光学系を構成する種々の光学素子の配置等を変更す
ることによって、種々の波長のアライメント光を利用す
ることができる。

また、いずれの実施例においても、光信号分離用の光学
素子として、偏光ビームスプリッタを用いるようにすれ
ば、レチクルマークからの信号とウェハマークからの信
号を互いに干渉することなく良好に分離することができ
て都合がよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、単一のアライメ
ント光学系でレチクルアライメントとウェハアライメン
トの双方を行うことができるので、異る構成のアライメ
ント光学系間で生ずるオフセットによる誤差が低減され
るという効果がある。

更に、レチクル上のアライメント用窓のマークパターン
をウェハ上に投影することにより、ウェハとレチクルと
の一対一の位置合せが可能となり、精度の良いアライメ
ントを行うことができるという効果がある。

【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図はレ
チクル上のパターン窓の配置例を示す平面図、第３図は
パターン窓の構成例を示す部分平面図、第４図はパター
ン窓を透過したアライメント光の強度とウェハのアライ
メントマークの関係を示す説明図、第５図は本発明の第
二実施例を示す構成図である。 １０・・・送光系、１２，１４，２４，５０゜６２・・
・偏光ビームスプリッタ、１６，２０゜２８．５２．６
４・・・λ／４板、１８，５４゜５６．５８，６０．６
６・・・ミラー、２２．３０・・・プリズム、２６，２
６Ａ、２６Ｂ・・・受光系、３２・・・縮小投影レンズ
、３６・・・制御系、Ｒ・・・レチクル、ＲＷ・・・パ
ターン窓、ＰＷ・・・パターン部、Ｗ・・・ウェハ、Ｗ
Ｍ・・・アライメントマーク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）投影光学系を介して互いに結像関係に配置された
   マスクと基板とを、該マスクに形成されたアライメント
   用の第一マークと、該基板に形成されたアライメント用
   の第二マークとを用いて位置合わせする位置合わせ装置
   において、 前記第一マークを照明する照明手段と、 前記第一マークのパターン情報を含む光信号を、前記投
   影光学系を介することなく受光する第一受光手段と、 前記マスクと基板との間の投影光学系の光路中に配置さ
   れ、前記第一マークのパターン情報を含む光信号を、前
   記投影光学系の投影視野内の所定領域に送光するととも
   に、該領域に位置した前記第二マークのパターン情報を
   含む光信号を、前記マスクを介することなく取り出す光
   学手段と、該光学手段によって取り出された第二マーク
   の光信号を受光する第二受光手段とを具備したことを特
   徴とする位置合わせ装置。
2. （２）前記第二受光手段は、前記第一受光手段と兼用さ
   れるとともに、前記光学手段によって取り出された第二
   マークの光信号が、前記第一受光手段に導かれる光合成
   手段を有する特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ装
   置。