JPS6393111A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は投影露光装置に関し、特に半導体装置等の微細
パターンを形成する際のフォトリソグラフィ工程に用い
られる投影露光装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、半導体装置の製造工程の一つであるフォトリン
グラフィ工程に使用する投影露光装置では、基板上のパ
ターンとマスク（又はレティクル、以下同じ）の相対位
置を精度良く一敗させる必要がある。このため、この種
の投影露光装置ではアライメント機構が付設され、露光
に先だって両者の位置決めを行い得るように構成してい
る。

例えば、第４図はその一例であり、ＸＹ基板ステージ５
上にＲ置したウェハ１に対して投影光学系（投影レンズ
）３でマスク２のパターンを投影露光する構成において
、マスク２の上部にレーザ光源を含む光検出器６及び反
射鏡７を設けている。

そして、この場合ではウェハ１にレーザ光を投射し、そ
の反射光を用いてウェハ１のターゲット１ａ及びマスク
２のアライメントマーク２ａを夫々光学的に検出し、両
者が重なるようにＸＹ基板ステージ５を移動させてアラ
イメントを実行することができる。

これに近い技術として、例えば特開昭５８−２０７６２
９号公報に記載のものがある。

また、第５図に示すものは、投影光学系３とは別個にア
ライメント光学系４を設け、このアライメント光学系４
に対して光検出器６や反射鏡７を夫々配設した構成とし
ている。

この構成ではアライメント光学系４でウニハエのターゲ
ット１ａを夫々検出し、この検出データに基づいてＸＹ
基板ステージ５をマスク２に正対する位置に移動してア
ライメントを実行することができる。

これに近い技術として、例えば特開昭５６−１０２８２
３号公報に記載のものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような投影露光装置においては、投影パ
ターンの微細化を図る上では露光用の光に波長の短い光
（例えば、４３６ｎｍ、３６５ｎｍの紫外光或いは遠紫
外光）を用いることが好ましい。ところが、アライメン
トにこのような短波長の光を使用すると、レンズを主体
に構成している光学系における光の吸収により、ただで
さえ微弱なアライメント光ではこの吸収によって十分な
反射光量を得ることができなくなり、アライメントの精
度の低下を招くことなる。

このため、前記した第４図の構成では、露光用の光に対
してアライメント光に波長の長い光を用いているが、こ
の波長の違いにより投影光学系において色収差や焦点位
置のずれが発生し、高精度のアライメントを行うことが
困難になる。

この点、第５図のようにアライメント光学系を独立に形
成したものは、アライメント光に長波長光を用いてもこ
れに適合する光学系を構成することができ、前記のよう
な問題は解消できる。しかしながら、この構成はウェハ
１のターゲット１ａを検出した後にＸＹ基板ステージ５
を移動させる必要があり、この移動によるアライメント
誤差の発注が避けられないという問題がある。

本発明の目的は、投影パターンの微細化を図るとともに
アライメント精度の向上を図ることのできる投影露光装
置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の投影露光装置は、投影光学系の隣接直近位置に
投影光学系から独立したアライメント光学系を配設し、
このアライメント光学系はその光軸が投影露光位置にセ
ットされたウニへのターゲット及びマスクのアライメン
トマークに夫々正対される位置に配設し、かつ露光波長
よりも長波長のアライメント光を使用する構成としてい
る。

〔作用〕

この構成によれば、基板上にセントしたウェハのターゲ
ット及びマスクのアライメントマークを長波長光を用い
たアライメント光学系により検出でき、これらの検出信
号によってマスクとウェハの重ね合わせを行うことによ
り、色収差、焦点位置ずれ及び基板ステージ移動誤差等
による精度低下のないアライメントを達成できる。

また、露光毎にアライメントと露光の両方を繰り返すこ
とが容易となり、アライメント精度を一層向上できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて
説明する。

第１図は本発明を縮小型投影露光装置に適用した実施例
の光学系を示す図であり、所要のパターンを形成したマ
スク２は、図外の露光用光源によって照明され、投影光
学系３によりＸＹ基板ステージ５上にセットされたウェ
ハ１上に投影露光される。なお、露光用光源には水銀ラ
ンプやハロゲンランプが使用され、その光波長は４３６
ｎｍ。

３６５　ｎｍである。

前記マスク２はその四周囲にアライメントマーク２ａが
形成されていることは言うまでもない。

また、前記ウェハｌは、第３図のように前記マスク２の
パターンを縮小したチップパターンｐが枡目状に配列さ
れるように複数回露光されるが、各チップパターンｐの
露光領域以外の箇所、つまり各チップパターンｐの間に
設けられるスクライブライン上には前記マスクのアライ
メントマーク２ａに対応するターゲット１ａを形成して
いる。

一方、前記投影光学系３に隣接する直近位置には、４個
のアライメント光学系４Ａを配設している。このアライ
メント光学系４Ａは、第２図に示すように、その光軸が
前記マスク２のアライメントマーク２ａを通過するよう
に位置を設定しており、更にこのマスク２上には複数枚
の反射鏡７Ａ及び光源を含む光検出器６Ａを配設して前
記アライメント光学系４Ａへの光投射及び光反射検出を
行い得るようにしている。

また、前記アライメント光学系４Ａの下方には反射鏡７
Ｂを配設し、アライメント光学系４Ａの光軸をウェハ１
のターゲラｌ−１２に正対させている。

なお、前記光検出器６Ａに設けた光源には、波長が６３
３ｎｍのレーザ光源を使用している。

この構成によれば、レーザ光源から射出されたレーザ光
源は、反射鏡７Ａによって複数の光束とされ、夫々はマ
スク２のアライメントマーク２ａを通過してアライメン
ト光学系４Ａに至り、更にここで収束されながら反射鏡
７Ｂを通りウェハ１のターゲットｌａ上に投射される。

そして、この反射光は逆の光路を通り、光検出器６Ａに
おいて検出される。この検出信号には、アライメントマ
ーク２ａとターゲット１ａのパターン信号が含まれてお
り、これら両パターン信号を電気的に解析することによ
り両者の相対位置を検出できる。したがって、この検出
データを観察しなからＸＹ基板ステージ５によりウェハ
１を移動することにより、マスク２に対するウェハ１の
位置を設定できる。

この場合、アライメントには比較的に長波長光を用いて
いるので、アライメント光学系４Ａにおけるアライメン
ト光の吸収は少なく、十分な検出光量を得てアライメン
トマークとターゲットとの相対位置を高精度に検出でき
る。また、アライメント光学系４Ａはウェハ１のチップ
パターンｐの露光領域の外側に設けたターゲラ）ｌａに
正対するように光軸を設定しているため、アライメント
作業によりウェハ１を位置移動すれば、その位置が直ち
に露光位置となり、再度ＸＹ基板ステージ５を移動させ
る必要はない。これにより、ステージの移動が原因とさ
れる位置ずれが生じることもなく、アライメント精度を
向上できる。

なお、露光毎にアライメントと露光の両方を繰り返すこ
とが容易となり、アライメント精度を一層向上できる。

〔発明の効果〕 以上のように本発明の投影露光装置は、投影光学系の隣
接直近位置に投影光学系から独立したアライメント光学
系を配設し、このアライメント光学系はその光軸がウェ
ハのターゲット及びマスクのアライメントマークに夫々
正対される位置に配設し、かつ露光波長よりも長波長の
アライメント光を使用しているので、セットしたウェハ
のターゲット及びマスクのアライメントマークを長波長
光を用いたアライメント光学系により検出してアライメ
ントを行うことができ、色収差、焦点位置ずれ及び基板
ステージ移動誤差等による精度低下のないアライメント
を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の模式的な斜視図、第２図は
その要部の正面図、 第３図はウェハの平面図、 第４図は従来装置の模式的斜視図、 第５図は従来の他の装置の模式的斜視図である。 １・・・ウェハ、１ａ・・・ターゲット、２・・・マス
ク、２ａ・・・アライメントマーク、３・・・投影光学
系、４゜４Ａ・・・アライメント光学系、５・・・ＸＹ
基板ステージ、６，６Ａ・・・光検出器、７．７Ａ、７
Ｂ・・・反射鏡。 シ１７３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、比較的に短かい波長の光を用いてマスクパターンを
   ウェハに投影露光する投影露光装置において、投影光学
   系の隣接直近位置に投影光学系から独立したアライメン
   ト光学系を配設し、このアライメント光学系は投影露光
   位置にセットされたウェハのターゲット及びマスクのア
   ライメントマークに夫々光軸が正対される位置に配設し
   、かつ露光波長よりも長波長のアライメント光を使用し
   たことを特徴とする投影露光装置。 ２、アライメント光学系は、ウェハのチップパターン領
   域外に形成したターゲットに対して光軸を正対させてな
   る特許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。