JPH01191419A - 半導体焼付装置 - 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、半導体メモリや演算装置等の高密度集積回路
チップの製造の際に用いる回路パターンの焼付をする装
置に関する。

［従来技術］ 従来、この種の半導体焼付装置で、反射率が大きく凹凸
のある被露光体表面上で光りソグラフィにより高解像パ
ターン焼付グをする場合、いろいろな制約があった。す
なわち、例えばアルミニウム等の反射率の大きいウェハ
に露光光を当てるとクエへ表面およびレチクル裏面から
の光、さらに２次３次の反射や定在波等が原因となって
周辺までが露光されてしまい、高解像度のレジストパタ
ーンが得られない。サブミクロンのオーダの微細加工を
行なう場合このような現象は無視できず、その解決が望
まれていた。

吸収レジスト（色素レジスト、ダイ入りレジストとも呼
ばれる）はこれを解決するものであり、通常の単層プロ
セスに使うレジストに色素を加えてノンブリーチ吸収を
増加させ、光の散乱を抑えて解像度を実効的に高めるも
のである。吸収レジストを用いることにより、アルミニ
ウム等の高反射率のウェハにおいても高解像度でパター
ン焼付を実施することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このような吸収レジストを塗布したウェハに
ついてアライメントを行なう場合、特に露光光の波長や
それとほぼ等しい波長の光（ｇ線あるいはＨｅ−Ｃｄレ
ーザ等）を観察光として用いてアライメントを行なう場
合には、吸収レジストが観察光を吸収して、観察が不可
能になる。

本発明は、上述の従来の問題点に鑑み、吸収レジストを
使用して半導体等の焼付を行なう場合に、露光光と波長
がほぼ等しい観察光を使用して、高速のマーク検出を行
なうことが可能な半導体焼付装置を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明に係る半導体焼付装
置は、ウニ八等の被露光体の露光光の波長と等しいかあ
るいはほぼ等しい波長の観察光を被露光体上のアライメ
ントマークに照射する手段と、その照射手段からの照射
光の光量を調整する手段と、上記照射手段からの照射光
による被露光、体上のマークからの反射光を検知する手
段と、マーク位置を実際に計測する前に、計測時の光量
よりも強い光量の光を被露光体上のマークに照射するよ
うに上記光量調整手段を制御する手段とを具備すること
を特徴としている。

［作　用］ 上記の構成によれば、ウニ八等の被露光体の露光光の波
長と等しいかあるいはほぼ等しい波長の観察光を被露光
体上のアライメントマークに照射しその反射光を検知し
てマーク位置を計測する前に、照射光の光量調整手段を
用いて、計測時の光量よりも強い光量の光を被露光体上
のマークに照射するようにしている。

従って、吸収レジストを塗布した被露光体上のマークを
観察する場合、マーク位置の計測の前には強い光量で光
が照射されブリーチングが速やかになされることとなる
。

［実施例コ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体焼付装置の光
学系を示す構成図である。アライメント用のマーク観察
光すなわちずれ置針測用の光には露光光（ｇ線）とほぼ
等しい波長のＨｅ−Ｃｄレーザを用いている。レーザ発
生装置５で発生したＨｅ−Ｃｄレーザ光は、ＮＤフィル
タ１６を透過し、ミラーおよびレンズを介してポリゴン
ミラー６に至る。ＮＤフィルタ１６は後述するフィルタ
駆動回路により点線の位置に上げたり実線の位置に設定
することができ、これにより照射光の光量の調整が可能
である。ポリゴンミラー６は所定の角速度で回転してお
りこれによりレーザ光の走査が行なわれる。ポリゴンミ
ラー６からの走査レーザ光はビームスプリッタ１１で反
射しダハプリズム８で左右２つの光路に分割される。そ
して分割された走査レーザ光はそれぞれビームスプリッ
タ１４で反射し対物レンズおよび対物ミラー等を介して
、レチクル１に至る。さらに、レチクル１を透過した光
は投影レンズ２を介してＸＹステージ４上に載置された
ウェハ３表面に結像しウェハ側マーク１８を走査する。

そして、ウェハ３表面で反射したレーザ光は、さらに投
影レンズ２を介して、該レンズ側からレチクル側マーク
１７を走査する。（このようにレンズ２側からレチクル
１を照明することを、本願では「バックライト照明」と
呼称することにする。） バックライト照明されたレチクル側マーク１７からの光
およびウェハ側マーク１８からの反射光は左右それぞれ
もと来た光路を逆進しビームスプリッタ１４に至り、こ
れを透過して光検知器（フォトダイオード）７に入射す
る。同時にこれらのレチクル側マーク１７およびウェハ
側マーク１８からの光はビームスプリッタ１４で反射し
ダハプリズム８を介してビームスプリッタ１１に至りこ
れを透過する。そしてレンズ１５および長手のプリズム
を介してＣＣＤカメラ１２に入射する。

以上のように、レチクル１およびウェハ３上のアライメ
ントマーク１７．１８の像はＣＣＤカメラ１２により左
右のマーク像が合成された画像情報として取込むことが
できる。また、走査レーザ光を照射した際のマークから
の光の強度を光検知器７で検知することができる。

本実施例では、米国特許第４　、５２１　、０８２号に
示されるレーザの“偏光”を利用した、レチクルからの
直接反射光とウェハからの反射光との分離法を用いるこ
とにより、前述のようにウェハ３上のアライメントマー
ク１８と、ウェハ３からの反射光で照明されたレチクル
１のアライメントマーク１７からの光のみを検知してい
る。また、レチクル側マーク１７とウェハ側マーク１８
からの反射光を検知しても良い。

第２図は、本実施例に係る半導体焼付装置の画像処理等
を行なう要部のブロック構成図である。

同図において、２１は第１図のＮＤフィルタ１６を駆動
するフィルタ駆動回路、２２は装置全体の制御を行なう
マイクロプロセッサ、２３はＣＣＤカメラ１２からの画
像情報を処理する画像処理回路、２４は光量の切換えの
タイミングを取るためのタイマ、２５はビデオ信号レベ
ル検知回路である。

第３図は、ＣＣＤカメラ１２によるマークの像を示す図
である。レチクル側マーク１７とウェハ側マーク１８は
第３図（ｂ）のように構成されており、ウェハ側マーク
１８がレチクル側マーク１７の真中にくるようにアライ
メントする。

ＣＣＤカメラ１２によるマークの全体像は第３図（ａ）
のようなものである。同図において、左側の３１Ｌの部
分はウェハ上の左側のレチクル側マークおよびウェハ側
マークを表わすＴＶ画面を示し、右側の３１Ｒの部分は
ウェハ上の右側のマークを表わすＴＶ画面を示している
。３３Ｌ、３３Ｒは画面の基準となる枠であり、レチク
ル１上に形成されたパターンの像である。そして、この
外側はクロムになっていて反射光が戻らないようになっ
ている。３２ＸはＸ方向の位置合せをするためのマーク
群を示し、これは左側マークのＸ方向を合せるためのレ
チクル側マーク１７ＬＸとウェハ側マーク１８ＬＸ、お
よび右側マークのＸ方向を合せるためのレチクル側マー
ク１７ＲＸとウェハ側マーク１８ＲＸからなる。３２Ｙ
はＸ方向の位置合せをするためのマーク群を示し、これ
は左側マークのＸ方向を合せるなめのレチクル側マーク
１７ＬＹとウェハ側マーク１８ＬＹ、および右側マーク
のＸ方向を合せるためのレチクル側マーク１７ＲＹとウ
ェハ側マーク１８ＲＹからなる。

これらのマークを観察し、第３図（ａ）のようにウェハ
側マーク１８をレチクル側マーク１７の真中にくるよう
にしてアライメント完了となる。

第４図は、第３図のような画像情報についてスキャン方
向３５のようにスキャンした際に得られるＸ方向の位置
に対する光強度のグラフを示す。

すなわち、第１図の光学系でＣＣＤカメラ１２により得
た画像情報は、第２図のビデオ信号レベル検知回路２５
内の画像メモリに記憶される。そして、ビデオ信号レベ
ル検知回路２５で第４図のようにスキャン処理をして左
右のそれぞれのマークにつきＸ方向（およびＸ方向）の
位置に対する光強度データを得る。

このような光強度データの取得に際し、ウェハ上に吸収
レジストが塗布されている場合には、光強度は第５図に
示すような変化をする。すなわち観察光の照射直後は吸
収レジストの作用により反射光が少ないので、第５図（
ａ）のように反射光の強度自体も低く、またマーク位置
を示す信号もほとんとでない。適当な時間、観察光が照
射されて吸収レジストのブリーチングが進むにつれて、
第５図（ｂ）のように徐々に強度およびコントラストが
上がる。そして、ブリーチングが完了すると、第５図（
Ｃ）のようなはっきりとしたＳ／Ｎ比の良いデータが得
られる。

次に、第６図のフローチャートを参照して本実施例の装
置の動作を説明する。

先ず処理がスタートすると、ステップ５１０１でマイク
ロプロセッサ２２はフィルタ駆動回路２１に向けてＮＤ
フィルタ１６のアップを指令する。これにより強い光量
の光がウェハ３に照射され、吸収レジストのブリーチン
グが急激に進む。

次に、ステップ５１０２で一律にデイレイ時間を取る。

これは、マイクロプロセッサ２２がタイマ２４からの信
号に基づいて所定時間だけウェイトする処理である。ウ
ェイトする時間はブリーチングに十分な時間を予め設定
しておく。この所定時間だけ経過するとブリーチングは
完了し、第５図（Ｃ）のような位置計測に十分なＳ／Ｎ
比の良い信号が得られることになる。そこで、ステップ
５１０３で、マイクロプロセッサ２２はフィルタ駆動回
路２１に向けてＮＤフィルタ１６のダウンを指令し、通
常の計測時の光量の光を照射する。

章！／て、ステップ５１０４でＣＣＤカメラ１２により
マークの画像を取込み、画像処理回路２３に送る。さら
に、ステップ５１０５でマークのずれ計測すなわちマー
ク位置検出を開始し、以後は実際のマーク位置計測や位
置合せ、露光処理等に進む。

第７図は、上述したような処理を行なった際のマークか
らの反射光の光量の変化を示すグラフである。

照射光の光量のレベルが弱い場合、吸収レジストがブリ
ーチングされてマークからの反射光が位置計測を開始す
るのに十分な光量になるまでの時間が長い。一方、本実
施例によれば、初めに強い光量の光でマークを照射しブ
リーチングを急激に進めてから、光量を通常の計測時の
光量にダウンして計測を開始しているので、従来例より
も計測開始までの時間が短縮されていることが解る。

なお、上記の実施例では、ＮＤフィルタ１６を照射光の
光路中に入れるあるいは外すことで光量の調整を行なっ
ているが、ＮＤフィルタに限らず他のもの例えば偏光板
等を用いてもよい。また、フィルタ等を用いず、レーザ
発生器５で直接発生する光量を調整することとしてもよ
い。

さらに、マークからの反射光の強度やコントラストが飽
和したことあるいは一定のレベルに至ったことを検知し
て位置計測を開始する方法と組合せれば、先ず強い光量
の照射光でブリーチングを急速に進め、次に上述のよう
に開始のタイミングを判別して位置計測を開始すること
ができ、さらなるスルーブツトの向上を図ることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、被露光体上のマ
ーク位置の計測前に計測時の光量より強い光を照射し、
その後マーク位置計測を開始することとしているので、
吸収レジストのブリーチングのために長い時間待つこと
がなくスループットの低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体焼付装置の光
学系を示す構成図、 第２図は、本実施例に係る半導体焼付装置の要部のブロ
ック構成図、 第３図は、ＣＣＤカメラによるマークの像を示す図、 第４図は、画像に対するスキャニングの様子を示す模式
図および光強度のグラフ、 第５図は、光強度の経時変化を示すグラフ、第６図は、
本実施例の装置の動作を説明するためのフローチャート
、 第７図は、マークからの反射光の光量の変化を示すグラ
フである。 １ニレチクル、 ２：投影レンズ、 ３：ウェハ、 ４：ＸＹステージ、 ５：Ｈｅ−Ｃｄレーザ発生器、 ７：光検知器、 １１．１４：ビームスプリッタ、 １２　：　ＣＣＤカメラ、 １６：ＮＤフィルタ、 １７：レチクル側マーク、 １８：ウェハ側マーク、 ２１：フィルタ駆動回路、 ２２：マイクロプロセッサ、 ２３：画像処理回路、 ２４：タイマ、 ２５：ビデオ信号レベル検知回路。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 （ａ）顎明画才簸 第５図 １５：ＮＤフイＩｋり 第２図 （ａ） 第３図 −ｉｔ　　第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被露光体の露光波長またはそれとほぼ等しい波長
   の光を該被露光体上のマークに照射する手段と、該照射
   手段からの照射光の光量を調整する手段と、該被露光体
   上のマークからの反射光を検知する手段と、マーク位置
   計測の前に計測時の光量よりも強い光量の光をマークに
   照射するように上記光量調整手段を制御する手段とを具
   備することを特徴とする半導体焼付装置。