JPS6390703A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、マスクパターンと被投影基板とのアライメン
トを行って、被投影基板に対するマスクパターンの投影
露光を行う露光装置にかかるものであり、特にアライメ
ント光と露光光の波長が異なる場合のアライメント方式
の改良に関するものである。

［従来の技術］ 露光装置のアライメント系としては、露光すべきパター
ンが形成されたレチクルを通してステージ上の観察を行
うオンアクシス系と、レチクルを介さないオフアクシス
系とがある。

これらのうち、オフアクシス系は、投影光学系を介する
ことがないので、広範囲の波長の光を利用でざる等の利
点があり、このオフアクシス系とステージ上の基準マー
クとを利用してアライメントを行うと都合がよい。

しかし、オフアクシス系によるアライメント時の基準マ
ークの位置と、オンアクシス系によるアライメント時の
基準マークの位置とは一致しないため３画位Ｍの印画（
オフ７々Ｓ／　７エＬ−）スマ→イメント時のウェハ位
置と、露光時のウェハ位置の距離に相当）を求めるベー
スライン計測が必要となる。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、同一のウェハに対し、レチクルを交換して異
なるパターンの露光を行う場合には、基準マークが形成
されたステージ上にクエへが載置された状態で、ベース
ライン計測を行う必要がある。

この場合に、アライメント光として露光光を用いると、
ベースライン計測時にアライメント光が基準マークによ
って反射され、これがウェハに入射して部分的に露光さ
れるという不都合が生ずる。

かかる不都合を回避するため、例えば基準マークとウェ
ハとを離すようにすると、ステージ位置計測用の干渉計
等の配置が問題となり、装置構成が大型化するという不
都合がある。

また、アライメント光として非露光波長の光を用いると
、投影光学系の収差のため、フレネルパターン等を用い
る必要がある。

しかし、フレネルパターンを用いたアライメント方式と
しては、反射型のものが多く、その傾きによってオフセ
ットを生じるといった不都合がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、クエ
への不要な露光を招くことなく良好にベースライン計測
を行うことができるとともに、デフォーカスに強く、投
影光学系に対する合焦手段としても利用できる露光装置
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］本発明は、予め
定められた固有の焦点距離を有する透過形のフレネルパ
ターンが形成された基準マーク体をステージ上に設ける
とともに、照明手段により非感光性の光によって基準マ
ーク体を透過照明し、前記フレネルパターンの固有の焦
点面に集光する光パターンをアライメント手段によって
検出することにより位置合せを行うようにしたことを技
術的要点とするものである。

［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、本発明の一実施例が示されている。この図
において、露光用の光源１０から出力された露光光は、
露光光学系１２を介してレチクルＲに入射し、更に投影
レンズ１４を透過してステージ１６上のウェハＷに照射
されるようになっている。

レチクルＲには、適宜の位置に、例えば第２図に示すよ
うな矩形状のレチクルマークＲＭが形成されている。こ
のレチクルマークＲＭは、非透過性を有するクロムなど
の材料で形成されている。

次に、オンアクシス系のアライメント手段について説明
する。上述したステージ１６上の適宜位置には、基準マ
ーク体１８が設けられている。この基準マーク体１８に
は、ミラー２０の作用により、レーザ装置２２から出力
された露光光と異なる波長のレーザ光がステージ１６の
内側から入射するように構成されている。

基準マーク体１８には、第３図に平面を示すように、直
交する方向に、フレネルパターンＦＰとオフアクシス光
学系用のアライメントマーク（以下、単に「オフアクシ
スマーク」という）ＯＭとが各々形成されている。この
ような基準マーク体１８は、ステージ１６上のウェハＷ
の表面と同一の高さ位置、すなわちＺ方向位置を有する
ように配置されている。

これらのうち、フレネルパターンＦＰは、例えば第４図
に示すような形状のリニアフレネルパターンであり、こ
れに入射するレーザ光は、第５図に概略を示すように回
折現象を生ずる。これらの回折光のうち、ａ、ｂ、ｃは
、フレネルパターンＦＰの上方でシート状のスポットと
して合焦するが、ｄ、ｅはフレネルパターンＦＰの下方
合焦点り、Ｅから各々放射されたように振るまう。この
位置Ｄ（又はＥ）とフレネルパターンＦＰとの距離が、
レーザ光に対する投影レンズ１４の色収差に対応するよ
うに、該パターンの形状が考慮されている。このため、
フレネルパターンＦＰを透過したレーザ光の一部は、レ
チクルＲ上で合焦することとなる。

他方、オフアクシスマークＯＭは、第２図に示したレチ
クルマークＲＭと同様に、矩形状に形成されている。

次に、レチクルＲの上方適宜位置には、ミラー２４が配
置されており、レチクルＲを透過した光が曲折されて第
一および第二対物レンズ２６．２８を各々透過し、更に
は光電変換を行うディテクタ３ｏに入射するようになっ
ている。

このディテクタ３０の出力側は、信号の増幅等を行う信
号処理部３２に接続されており、信号処理部３２の出力
側は、制御装置３４に接続されている。

この制御装置３４には、ステージ１６の座標位置計測を
行っ干渉計３６と、該ステージ１６の移動を行う駆動装
置３８とが各々接続されている。

次に、オフアクシス系のアライメント手段について説明
する。光源４０から出力された照明光は、ファイバ４２
、レンズ４４を各々透過してハーフミラ−４６に入射す
る。そして、ここで反射された照明光は、更にミラー４
８で反射されてオフアクシス光学系５０に入射するよう
に構成されている。

他方、オフアクシスマークＯＭによって反射された照明
光は、アファクシス光学系５０を透過してミラー４８に
入射し、ここで反射されてハーフミラ−４６、レンズ５
２を各々透過し、撮像管５４に入射するようになってい
る。

次に、上記実施例の全体的動作について説明する。

まず、オンアクシス系に対する基準マーク体１８の位置
計測について説明する。

最初に、駆動装置３８によりステージ１６を第６図に示
すように移動させ、上述した基準マーク体１８のフレネ
ルパターンＦＰを透過したレーザ光が、投影レンズ１４
を透過してレチクルＲのレチクルマークＲＭの近傍に入
射し、レーザスポットを形成するようにする。

上述したように、レーザ装置２２から出力されるレーザ
光は、露光光と異なる波長である。従って、そのままで
は、投影レンズ１４の色収差のため、レチクルマークＲ
Ｍの位置で結像することができない。しかし、本実施例
では、フレネルパターンＦＰによる回折により、レーザ
光はレチクルマークＲＭの位置で結像し、スポットを形
成する。すなわちフレネルパターンＦＰの固有の焦点距
離を色収差量に合わせである。

かかる状態において、駆動装置３８に対する制御装置３
４の指令によってステージ１６を移動させると、レーザ
スポットがレチクルマークＲＭ（第２図参照）を走査す
ることとなる。

このときディテクタ３０に入射するレーザ光の光量は、
ステージ１６の移動量を表わす干渉計３６の計測値に対
応してサンプリングされ、第７図に示すグラフが得られ
る。

この第７図のうち、光量が極小となる点ＰＡ、ＰＢは、
レチクルマークＲＭの各中心に対応する。この光量変化
のグラフは、直交するＸＹ方向に対して各々求められる
。

他方、基準マーク体１８は、ステージ１６に対して固定
されているので、上述した極小点ＰＡ、ＰＢの値を利用
してオンアクシス系に対する基準マーク体１８の位置計
測を行うことができる。

次に、オフアクシス系に対する基準マーク体１８の位置
計測について説明する。

最初に、第８図に示すように、オフアクシス光学系５０
の下に、基準マーク体１８を移動し、光源４０の照明光
によって、オフアクシスマークＯＭが照明されるように
する。

このオフアクシスマークＯＭは、オフアクシス光学系５
０等を介して、撮像管５４で撮像される。この像を所定
方向に走査して光量の変化を求めると、第９図に示すよ
うになる。尚、オフアクシス光学系５０内には指標マー
クかあり、）最像管５４はその指標マークとマークＯＭ
の像とを同時に検出する。

この第９図のうち、光量が極小となる点ＰＣ１ＰＤは、
オフアクシスマークＯＭの各中心に対応する。この光量
変化のグラフは、直交するＸＹ方向に対して各々求めら
れる。

以上のようにして求めたグラフの走査開始位置（又は指
標マークの位置“）と、極小点ＰＣ％　ＰＤの位置とに
よって、オフアクシス光学系５０に対する基準マーク体
１８の相対的位置を把握することができる。

以上のようにして求められた位置情報から、オフアクシ
ス方式のアライメント時のウェハＷの位置と、露光時の
ウェハＷの位置とのＸＹ方向の差、すなわちベースライ
ン計測を行うことかできる。この場合において、Ｚ方向
については、ウェハＷの表面と基準マーク体１８とのＺ
方向位置が同一であるので、ステージ１６をＸＹ方向に
移動するのみでよい、　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、照明光として露光
波長より短い波長の光を使用すれば、第５図に示すよう
に、開口数ＮＡを大きくすることが可能となる。従って
、フォーカス変化に対する感度の向上を図ることができ
、合焦装置として精度の高いものを得ることができる。

更に、レチクルマークとして、第２図に示す矩形上のパ
ターンを、直交するＸＹ方向に平行に多数配列すれば、
投影レンズのディストーション計測にも応用することが
できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、露光波長と異な
る波長の光を用いることとしたので、レチクルアライン
メント及びオフアクシス光学系のベースライン計測を、
ステージ上にウェハをセットした状態で行うことができ
るという効果がある。

また、フレネルパターンを使用しているので、デフォー
カスによる影響を受けることなく良好にアライメントを
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図は本発明による装置の一実施例を示す構成図、第
２図はレチクルマークの例を示す平面図、第３図は基準
マーク体のマークパターンの例を示す平面図、第４図は
フレネルパターンの一例を示す平面図、第５図は透過フ
レネルパターンによって生ずる合焦位置を示す説明図、
第６図はレチクルアライメント時の状態を示す説明図、
第７図はディテクタの出力信号波形を示すグラフ、第８
図はベースライン計測時の状態を示す説明図、第９図は
撮像管の像を走査して得られる信号波形を示すグラフで
ある。 １４・・・投影レンズ、１６・・・ステージ、１８・・
・基準マーク体、２０・・・ミラー、２２・・・レーザ
装置、３０・・・ディテクタ、３２・・・信号処理装置
、３４・・・制御装置、３６・・・干渉計、３８・・・
駆動装置、４０・・・光源、５０・・・オフアクシス光
学系、５４・・・撮像管、ＦＰ・・・フレネルパターン
、Ｒ・・・レチクル、ＲＭ・・・レチクルマーク、Ｗ・
・・ウェハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マスクと、二次元的に移動可能なステージ上に載置され
   ている被露光基板との相対的な位置合せを行なって、該
   マスクに形成されたパターンを該基板上の所定位置に転
   写する露光装置において、予め定められた固有の焦点距
   離を有する透過形のフレネルパターンが形成されている
   とともに、前記ステージ上に設けられる基準マーク体と
   、前記基板に対して非感光性を有する光によって、前記
   基準マーク体を透過照明する照明手段と、 前記フレネルパターンの固有の焦点面に集光する光パタ
   ーンを検出することにより前記位置合せを行うアライメ
   ント手段とを具備したことを特徴とする露光装置。