JP3857908B2 - アライメント方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば投影露光をする際に行われるアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィ用投影露光装置として、反射面の傾きを独立制御可能な複数のミラーを含んで構成されるＤＭＤ（デジタル・ミラーデバイス：空間光変調器の１つ）を設け、制御コンピュータによる静電解作用によってマイクロミラーをそれぞれ回転制御し、この回転制御により、所定の露光パターンをＤＭＤに担持させ、この所定のパターンを露光対象物に投影する投影露光装置が考えられている。
【０００３】
例えば、この投影露光装置を使用し半導体基板に集積回路パターンを形成するにあたっては、異なる露光パターンを何度も同一対象物に転写する必要があり、その際には、対象物である半導体基板のアライメントがその都度必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来、空間光変調器を持つ投影露光にあっては、有効なアライメント方法がなかった。また、従来、空間光変調器を持つ投影露光にあっては、有効なオートフォーカス方法はなかった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、空間光変調器を持つ投影露光に使用して有効なアライメント方法を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のアライメント装置は、反射面の傾きを独立制御可能な複数のミラーを含んで構成される空間光変調器に担持される一の露光パターンを対象物に投影露光して当該対象物に凹凸パターンを形成した後さらに他の露光パターンを前記対象物に投影露光するにあたり、前記空間変調器に担持される前記一の露光パターンを前記対象物の前記凹凸パターンに投影し、前記凹凸パターンの光像の検出結果に基づいて、前記対象物のアライメントを行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
このアライメント方法において、「光像の検出結果」としては、光像の基準位置からのずれ具合を利用することが好ましい。さらに、「光像のぼけ具合」を加味してピント合わせを行ってもよい。また、「アライメントの際に使用される空間光変調器」は、前回の投影露光に使用され且つ次の投影露光に使用される空間光変調器がそのまま使用されることが好ましい。また、前記一のアライメント方法によってアライメント又はピント合わせの際に空間変調器を介して光を対象物に投影する場合、必ずしも空間光変調器全体を使用する必要はなく、空間光変調器の一部を使用してもよい。さらに、空間光変調器の露光パターンの形成は制御コンピュータによって行われることが好ましい。
【０００９】
このアライメント方法によれば、投影露光するに際して空間光変調器を介して光を対象物に投影し、前回の凹凸パターンの光像を検出し、対象物のずれ具合を求め、そのずれ具合に応じてアライメントが行われることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１には実施形態のアライメント方法に使用される投影露光装置が示されている。この投影露光装置１００は次の通り構成されている。
【００１１】
同図において符号１は光源を示している。この光源１としては特に制限はされないがメタルハライドランプ、ハロゲンランプ又はキセノンランプ等が用いられる。光源１の近くにはリフレクタ２が設置される。このリフレクタ２は光源１からの光を反射して集束光にして次段のＤＭＤ（デジタル・ミラーデバイス：空間光変調器）３に向ける作用をなす。なお、集束光を平行光にしてもよい。
【００１２】
ＤＭＤ３にはリフレクタ２からの平行光が斜方から入射する。ＤＭＤは全体として方形状又は矩形状を呈しており、マイクロミラーがマトリクス状に並べられた構造となっている。図示しない制御コンピュータによる静電界作用によってマイクロミラーがそれぞれ回転制御され、この回転制御により、ＤＭＤ３が所定のミラーパターン（露光パターン）を担持できるようになっている。
【００１３】
同図において符号４は等倍結像テレセントリック光学系を示している。この等倍結像テレセントリック光学系４は前記ＤＭＤ３の法線方向と平行な光軸を持つ。この等倍結像テレセントリック光学系４はＤＭＤ３で反射された光（反射光）を平行にして対象物５の被検面に照射するようになっている。
【００１４】
これら光源１、リフレクタ２、ＤＭＤ３及び等倍結像テレセントリック光学系４はＰＣプロジェクタを構成している。
【００１５】
対象物５はＸＹθステージ１０（図２）上に設置されている。このステージ１０は、等倍結像テレセントリック光学系４の光軸に直交する面内において、直交する２方向に対象物１０を移動させたり、回転させたり、等倍結像テレセントリック光学系４の光軸方向に対象物１０を移動させたりすることができるように構成されている。
【００１６】
また、ＤＭＤ３と等倍結像テレセントリック光学系４との間にはハーフミラー６が設けられている。このハーフミラー６は、ＤＭＤ３からの光を透過させ等倍結像テレセントリック光学系４に向かわせると共に、等倍結像テレセントリック光学系４からの光を反射し検出部７に向かわせるように作用する。
【００１７】
検出部７はフォトダイオードによって構成されている。このフォトダイオードによって、被検面での反射光を等倍結像テレセントリック光学系４及びハーフミラー６を介して受光するようになっている。なお、検出部７はフォトダイオードの代わりにＣＭＯＳで構成してもよい。
【００１８】
次に、実施形態の投影露光装置１００の制御システムについて説明する。図２にはその制御システムの構成が示されている。
【００１９】
その制御システムは制御コンピュータ２１を含んで構成されている。制御コンピュータ２１には光源１、ＤＭＤ３、検出部７、ステージ１０及び表示部２２が図示しないドライバ等を介して接続され、それらからのデータを処理をしたり、所定のプログラムやデータの処理結果に基づいてそれらの制御ができるようになっている。
【００２０】
ここで、検出部７からのデータの処理について説明すれば、検出部７で受光された光像は電気的データに変換され、制御コンピュータ２１に送られる。この場合の検出部７での光像の受光は、制御コンピュータ２１によってステージ１０を動作させることにより、等倍結像テレセントリック光学系４の光軸に直交する面内において、対象物５を直交する２方向に動作させたり、回転させたりし、その間に何回か行われる。こうして得られた電気的データを処理することにより、アライメントが行われる。
【００２１】
本実施形態のアライメントの原理について説明する。今、対象物５の被検面に図３に示す凹凸パターン（明部は凹部である。）が形成されている場合、対象物５がＸＹ方向に移動した場合には明部もＸＹ方向に移動する。このことは、ＸＹ方向の基準位置を定めておき、明部の基準位置からのずれ量を求めれば、対象物５のＸＹ方向の位置ずれ量を求めることができることを意味する。この場合のＸＹ方向の基準位置は、前回の露光パターン（ミラーパターン）から一義的に決定される。つまり、前回の露光パターンを投影した場合にどの箇所が凹部となるか凸部となるかは分かるので、その箇所を基準位置とすればよい。同様な方法によってＸＹ方向の位置ずれ量等も簡単に求まることになる。
【００２２】
また、本実施形態のピント合わせの原理について説明すれば、対象物５の位置を等倍結像テレセントリック光学系４の光軸（Ｚ）方向に移動させると、光像は細く鮮明になったり太くぼやけたりする。この場合、光像が細く鮮明になった箇所（ピントがあった箇所）に対象物５を合わせるようにする。ピントが合ったかどうかは、光像の幅を演算によって求め、比較することによりなされる。
【００２３】
このアライメント方法について半導体集積回路パターンを形成する場合を例に説明する。
【００２４】
不純物層が形成された半導体基板に絶縁膜を形成した後前記不純物層にコンタクトする配線を前記絶縁膜上に形成する場合、絶縁膜上にフォトレジスト（特に限定はされないがポジレジスト）を塗布し、フォトレジストをプリベーク及びポストベークする。その後に、穴パターン（露光パターン）を持つ紫外線（光）でフォトレジストを投影露光（第１の投影露光）し現像する。これによって、絶縁膜の所定部分に穴を形成する。次いで、フォトレジストを剥がして配線材料を全面に蒸着する。これにより配線材料は不純物層にコンタクトする。次いで、配線材料をパターンニングする。このパターンニングにあたっては、再び、フォトレジスト（特に限定はされないがポジレジスト）を塗布し、フォトレジストをプリベーク及びポストベークする。その後に、配線パターン（露光パターン）を持つ紫外線（光）でフォトレジストに投影露光（第２の投影露光）し現像する。そして、フォトレジストをマスクとして配線材料をエッチングし、パターンニングを行う。
【００２５】
この場合、第２の投影露光の際に半導体基板のアライメントが必要となるが、そのアライメントを行うに際し、例えば第１の投影露光の際に使用した露光パターンを使用する。すなわち、半導体基板をある程度位置合わせしたら、ＤＭＤ３にて第１の露光パターンを半導体基板に投影する。そして、その反射光（光像）を検出部７で検出する。この場合、第１の露光パターンで形成された絶縁膜の穴部分に対応するフォトレジスト部分は絶縁膜に倣って凹部となっているので、この凹部に光が当たった場合、その凹部のエッジ部分の光強度が散乱によって弱くなり暗部となる一方で、凹部の底の光強度は強く明部となる。よって、その暗部と明部の境界が基準位置からどの程度位置ずれしているかを求めることができる。
【００２６】
なお、回路パターンを用いずに、指標となる特別な凹凸パターンを形成しておき、それを検出することで位置ずれを検出することもできる。
【００２７】
なお、ピント合わせは位置合わせの前に行うことが好ましい。ピントが合った状態の方が位置合わせが容易だからである。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であることはいうまでもない。
【００２９】
例えば、前記実施形態では、ハーフミラー６をＤＭＤ３と等倍結像テレセントリック光学系４との間に設けたが、等倍結像テレセントリック光学系４と対象物５との間に設けてもよい。
【００３０】
また、前回の露光パターンを対象物の凹凸パターンに投影するようにしたが、凹凸パターンに、パターンを持たない光を投影するようにしてもよい。前回の露光パターンと凹凸パターンとは１対１の対応関係にあるので、前回の露光パターンが分かれば対象物が正規位置にあるときの凹凸パターンひいては明暗パターンが予測できる。したがって、その予測明暗パターンを基準にして実際の明暗パターンとのずれ量を求め、このずれ量に基づいてアライメントを行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の代表的なものの効果について説明すれば、反射面の傾きを独立制御可能な複数のミラーを含んで構成される空間光変調器に担持される一の露光パターンを対象物に投影露光して当該対象物に凹凸パターンを形成した後に他の露光パターンを前記対象物に投影露光するにあたり、前記空間変調器に担持される前記一の露光パターンを前記対象物の前記凹凸パターンに投影し、前記凹凸パターンの光像の検出結果に基づいて、前記対象物のアライメントを行うようにしたので、簡単にアライメントができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のアライメント方法に使用される投影露光装置の要部の構成図である。
【図２】第１実施形態のアライメント方法に使用される投影露光装置の制御システムを説明するための図である。
【図３】第１実施形態のアライメント方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ リフレクタ
３ ＤＭＤ
４ 等倍結像テレセントリック光学系
５ 対象物
６ ハーフミラー
７ 検出部

Claims (3)

1. 反射面の傾きを独立制御可能な複数のミラーを含んで構成される空間光変調器に担持される一の露光パターンを対象物に投影露光して当該対象物に凹凸パターンを形成した後さらに他の露光パターンを前記対象物に投影露光するにあたり、前記空間変調器に担持される前記一の露光パターンを前記対象物の前記凹凸パターンに投影し、前記凹凸パターンの光像の検出結果に基づいて、前記対象物のアライメントを行うようにしたことを特徴とするアライメント方法。
2. 前記凹凸パターンの位置ずれを検出してアライメントを行うことを特徴とする請求項１記載のアライメント方法。
3. 前記凹凸パターンの光像のぼけ具合を検出して、ぼけが解消される方向に前記対象物を移動させることによりピント合わせを行うことを特徴とする請求項２記載のアライメント方法。

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