JPH0476489B2 - - Google Patents
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- JPH0476489B2 JPH0476489B2 JP60227103A JP22710385A JPH0476489B2 JP H0476489 B2 JPH0476489 B2 JP H0476489B2 JP 60227103 A JP60227103 A JP 60227103A JP 22710385 A JP22710385 A JP 22710385A JP H0476489 B2 JPH0476489 B2 JP H0476489B2
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- JP
- Japan
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- light
- grating
- optical system
- reticle
- wafer
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- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、微細パターンを持つ装置特に１ミク
ロンもしくはそれ以下のサブミクロンのルールを
持つ半導体装置等の露光装置に関するものであ
る。
ロンもしくはそれ以下のサブミクロンのルールを
持つ半導体装置等の露光装置に関するものであ
る。
従来の技術
半導体装置は最近ますます高密度化され、各々
の素子の微細パターンの寸法は１ミクロン以下に
及んでいる。従来からLSI製造時のフオトマスク
とLSIウエハの位置合わせは、ウエハに設けた位
置合せマークを用いて、ウエハを着装したステー
ジの回転と２軸平行移動し、フオトマスク上のマ
ークとウエハ上のマークを重ね合わせることによ
つて行なつていたが、その位置合わせ精度は±
0.3ミクロン程度であり、サブミクロンの素子を
形成する場合には、合わせ精度が悪く実用になら
ない。また、S.オースチン〔アプライド フイジ
ツクス レターズ（Applied physics Letters）
Vol31No.7P.428、1977〕らが示した干渉法を用い
た位置合わせ方法では、第２図で示したように、
入射レーザビーム１をフオトマスク２に入射さ
せ、フオトマスク２上に形成した格子３で回折
し、この回折した光をもう一度、ウエハ４上に形
成した格子５によつて回折することにより、回折
光６，７，８…を得る。この回折光は、フオトマ
スクでの回折次数とウエハでの回折次数の二値表
示で表わすと、回折光６は（０、１）、回折光７
（１、１）、回折光８は（−１、２）…で表わすこ
とができる。この回折光をレンズにより一点に集
め光強度を測定する。回折光は入射レーザビーム
１に対して左右対称な位置に光強度を持つ、フオ
トマスク２とウエハ４との位置合わせには、左右
に観察された回折光の強度を一致させることによ
り行なえる。この方法では位置合わせ精度は、数
100Åとされている。
の素子の微細パターンの寸法は１ミクロン以下に
及んでいる。従来からLSI製造時のフオトマスク
とLSIウエハの位置合わせは、ウエハに設けた位
置合せマークを用いて、ウエハを着装したステー
ジの回転と２軸平行移動し、フオトマスク上のマ
ークとウエハ上のマークを重ね合わせることによ
つて行なつていたが、その位置合わせ精度は±
0.3ミクロン程度であり、サブミクロンの素子を
形成する場合には、合わせ精度が悪く実用になら
ない。また、S.オースチン〔アプライド フイジ
ツクス レターズ（Applied physics Letters）
Vol31No.7P.428、1977〕らが示した干渉法を用い
た位置合わせ方法では、第２図で示したように、
入射レーザビーム１をフオトマスク２に入射さ
せ、フオトマスク２上に形成した格子３で回折
し、この回折した光をもう一度、ウエハ４上に形
成した格子５によつて回折することにより、回折
光６，７，８…を得る。この回折光は、フオトマ
スクでの回折次数とウエハでの回折次数の二値表
示で表わすと、回折光６は（０、１）、回折光７
（１、１）、回折光８は（−１、２）…で表わすこ
とができる。この回折光をレンズにより一点に集
め光強度を測定する。回折光は入射レーザビーム
１に対して左右対称な位置に光強度を持つ、フオ
トマスク２とウエハ４との位置合わせには、左右
に観察された回折光の強度を一致させることによ
り行なえる。この方法では位置合わせ精度は、数
100Åとされている。
しかし、この方法においては、フオトマスク２
とウエハ４との位置合わせは、フオトマスク２と
ウエハ４との間隔Ｄに大きく影響されるため、間
隔Ｄの精度を要求する。また、フオトマスク２と
ウエハ４を接近させ、間隔Ｄの精度を保持した状
態で位置合わせする必要があり、装置が複雑とな
るため、実用に問題があつた。
とウエハ４との位置合わせは、フオトマスク２と
ウエハ４との間隔Ｄに大きく影響されるため、間
隔Ｄの精度を要求する。また、フオトマスク２と
ウエハ４を接近させ、間隔Ｄの精度を保持した状
態で位置合わせする必要があり、装置が複雑とな
るため、実用に問題があつた。
また、サブミクロン線巾を持つ素子の位置合わ
せには、素子からの二次電子放出による観察によ
る方法があるが、大気中での取り扱いができない
ため、LSIを製造する上でスループツトが小さく
なり実用上問題があつた。
せには、素子からの二次電子放出による観察によ
る方法があるが、大気中での取り扱いができない
ため、LSIを製造する上でスループツトが小さく
なり実用上問題があつた。
また、第３図に示した従来例〔アイイイイ ト
ランザクシヨン（IEEE、transon）E.D ED−
26、４、1974、723、Gijs Bouwuis〕では、２枚
のL1，L2のレンズ系で示されたマイクロレンズ
のフーリエ変換面に、レーザビームを入射しレン
ズL2を介してウエハ上に形成された格子に対し
てビームを照明し、空間フイルタSFで格子から
回折される±１次光のみをレンズ系L1，L2を通
してレチクルＲ上に入射し、レチクルＲの近傍に
おいて干渉縞を生成し、レチクルに設けた格子を
通過する光を光検出器Ｄで検出して、ウエハＷと
レチクルＲを位置合わせする構成が図示されてい
る。第３図の構成においては、ウエハＷ上に形成
した非対称の格子に対しては位置を補正すること
ができないと述べられており、位置合わせマーク
の製造方法において、全ての工程やマークで実現
不可能であり実用化するに致つていない。
ランザクシヨン（IEEE、transon）E.D ED−
26、４、1974、723、Gijs Bouwuis〕では、２枚
のL1，L2のレンズ系で示されたマイクロレンズ
のフーリエ変換面に、レーザビームを入射しレン
ズL2を介してウエハ上に形成された格子に対し
てビームを照明し、空間フイルタSFで格子から
回折される±１次光のみをレンズ系L1，L2を通
してレチクルＲ上に入射し、レチクルＲの近傍に
おいて干渉縞を生成し、レチクルに設けた格子を
通過する光を光検出器Ｄで検出して、ウエハＷと
レチクルＲを位置合わせする構成が図示されてい
る。第３図の構成においては、ウエハＷ上に形成
した非対称の格子に対しては位置を補正すること
ができないと述べられており、位置合わせマーク
の製造方法において、全ての工程やマークで実現
不可能であり実用化するに致つていない。
発明が解決しようとする問題点
本発明はこのような従来からの問題に鑑み、微
細パターンの位置合わせを大気中で、かつ、簡単
な構成で行なえるLSIのレチクルとウエハの正確
かつ容易な位置合わせを生産性良く可能とした露
光装置を目的としている。
細パターンの位置合わせを大気中で、かつ、簡単
な構成で行なえるLSIのレチクルとウエハの正確
かつ容易な位置合わせを生産性良く可能とした露
光装置を目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は、投影露光装置において高精度な位置
合わせを実現するために、レチクル面上に形成さ
れた格子によつて波面分割された光束のうち、第
１のレンズのスペクトル面で適当な光束を空間フ
イルターによつて通過させ、第２のレンズ系、投
影レンズを通過させ、基板上に設けた第２の格子
上に投影する。第２の格子からは、回折光が回折
され、この回折光は逆方向に、投影レンズ第２の
レンズ中に通過し、光検出器に導びかれる。基板
上の第２の格子に２光束を適当な方向から投影す
ると、回折光同志が重なつた方向に回折され、
各々が干渉する。この干渉した回折光の光強度を
検出することにより、高精度の位置合わせが実現
が可能となる。さらに、位置合わせ光学系と縮小
投影光学系を別系統とすることにより、再現精度
の高い位置合わせ系を実現するものである。
合わせを実現するために、レチクル面上に形成さ
れた格子によつて波面分割された光束のうち、第
１のレンズのスペクトル面で適当な光束を空間フ
イルターによつて通過させ、第２のレンズ系、投
影レンズを通過させ、基板上に設けた第２の格子
上に投影する。第２の格子からは、回折光が回折
され、この回折光は逆方向に、投影レンズ第２の
レンズ中に通過し、光検出器に導びかれる。基板
上の第２の格子に２光束を適当な方向から投影す
ると、回折光同志が重なつた方向に回折され、
各々が干渉する。この干渉した回折光の光強度を
検出することにより、高精度の位置合わせが実現
が可能となる。さらに、位置合わせ光学系と縮小
投影光学系を別系統とすることにより、再現精度
の高い位置合わせ系を実現するものである。
作 用
位置合わせ光学系と投影レンズとを組み合わせ
ることにより、レチクル像を縮小投影する光学系
と高精度な位置合わせを行なう光学系を分離する
ことができ、レチクル像を投影する際に位置合わ
せに用いる空間フイルタやミラー等を脱着するこ
となく露光ができるため、より精度の高い位置合
わせが実現できるものである。
ることにより、レチクル像を縮小投影する光学系
と高精度な位置合わせを行なう光学系を分離する
ことができ、レチクル像を投影する際に位置合わ
せに用いる空間フイルタやミラー等を脱着するこ
となく露光ができるため、より精度の高い位置合
わせが実現できるものである。
実施例
本発明による光学系の実施例を第１図に示し
た。光源１１から出た光（この図ではより鮮明な
干渉性とより深い焦点深度を得るために、レーザ
光を想定した構成になつているが、全体の光学系
は白色干渉光学系であり、水銀灯などのスペクト
ル光源でもよい。）を第１のレンズ系１５の入射
瞳に対して入射する。
た。光源１１から出た光（この図ではより鮮明な
干渉性とより深い焦点深度を得るために、レーザ
光を想定した構成になつているが、全体の光学系
は白色干渉光学系であり、水銀灯などのスペクト
ル光源でもよい。）を第１のレンズ系１５の入射
瞳に対して入射する。
以下の説明では、本発明の原理を簡潔に述べる
ためにレチクルは平行光束によつて照明され、第
１及び第２のレンズ系１５，１７は、フーリエ変
換レンズとするが、必らずしもフーリエ変換レン
ズでなくてもよい。
ためにレチクルは平行光束によつて照明され、第
１及び第２のレンズ系１５，１７は、フーリエ変
換レンズとするが、必らずしもフーリエ変換レン
ズでなくてもよい。
光源１１と第１のフーリエ変換レンズ１５との
間にレチクル１４が配置され、レチクル１４の第
１の格子１０のパターンを２次光源として出た像
を第１のフーリエ変換レンズ１５によつて一旦集
光し、さらに、第２のフーリエ変換レンズ１７を
通してレチクル１４のパターンの像をウエハ１８
に縮小投影光学系１９を通して投影する。第１の
フーリエ変換レンズ１５の後側焦点面には、レチ
クル上の格子１０のパターンの回折光（フーリエ
スペクトル）が空間的に分布しており、本発明に
おいては、このフーリエ変換面に空間フイルター
１６を配置してスペクトル面でフイルタリング
し、レチクル１４上に形成された格子１０のパタ
ーンをスペクトル面でフイルタリングすることに
よつてウエハ１８面上に干渉縞２０を生成する。
間にレチクル１４が配置され、レチクル１４の第
１の格子１０のパターンを２次光源として出た像
を第１のフーリエ変換レンズ１５によつて一旦集
光し、さらに、第２のフーリエ変換レンズ１７を
通してレチクル１４のパターンの像をウエハ１８
に縮小投影光学系１９を通して投影する。第１の
フーリエ変換レンズ１５の後側焦点面には、レチ
クル上の格子１０のパターンの回折光（フーリエ
スペクトル）が空間的に分布しており、本発明に
おいては、このフーリエ変換面に空間フイルター
１６を配置してスペクトル面でフイルタリング
し、レチクル１４上に形成された格子１０のパタ
ーンをスペクトル面でフイルタリングすることに
よつてウエハ１８面上に干渉縞２０を生成する。
半導体ウエハ１８上に形成した第２の格子２１
からは、回折光２２が回折され、縮小投影光学系
１９及び第２のレンズ１７を逆方向に戻り、空間
フイルタ１６の位置に配置されたミラーによつ
て、光検出器２３に導びかれる。
からは、回折光２２が回折され、縮小投影光学系
１９及び第２のレンズ１７を逆方向に戻り、空間
フイルタ１６の位置に配置されたミラーによつ
て、光検出器２３に導びかれる。
以上がレチクル１４とウエハ１８の位置合せの
光学系であるが、一方、レチクル１４の回路パタ
ーンは、投影用光源１２及び照明光学系１３によ
つて照明され、その投影像は縮小投影光学系１９
を通して、ウエハ１８上に結像する。こうして通
常の回路パターン露光用の光学系が形成される。
光学系であるが、一方、レチクル１４の回路パタ
ーンは、投影用光源１２及び照明光学系１３によ
つて照明され、その投影像は縮小投影光学系１９
を通して、ウエハ１８上に結像する。こうして通
常の回路パターン露光用の光学系が形成される。
以上のように本発明では、位置合わせ用光源及
びその光学系と露光用の光源及びその光学系を有
しており、空間フイルターを位置合わせ光学系に
配置して使用し、合わせが完了後レチクル上の回
路パターンの像がウエハ上に縮小投影される。
びその光学系と露光用の光源及びその光学系を有
しており、空間フイルターを位置合わせ光学系に
配置して使用し、合わせが完了後レチクル上の回
路パターンの像がウエハ上に縮小投影される。
第４図は本発明の露光装置に用いられるレチク
ルである。第４図ａはレチクル１４の平面図であ
り、第４図ｂはａのＡ−Ａ線断面図である。レチ
クル１４中には、回路パターン部４２とその周辺
部４３から成り、周辺部４３のスクラインブライ
ンにあたる部分に第１図の第１の格子１０に相当
する位置合わせ用格子パターン４１，４１′が形
成されている。レチクル１４には入射光４４入射
し、第４図ｂに示すように、パターン４１内部で
は格子４１パターンによつて、０次、±１次、±２
次…のように複数の回折光が回折される。パター
ン４１を取り巻くしや断部４３はクロムの酸化ク
ロム等の膜で形成されており、入射光４４を、パ
ターン４１の内部のみ通過させている。
ルである。第４図ａはレチクル１４の平面図であ
り、第４図ｂはａのＡ−Ａ線断面図である。レチ
クル１４中には、回路パターン部４２とその周辺
部４３から成り、周辺部４３のスクラインブライ
ンにあたる部分に第１図の第１の格子１０に相当
する位置合わせ用格子パターン４１，４１′が形
成されている。レチクル１４には入射光４４入射
し、第４図ｂに示すように、パターン４１内部で
は格子４１パターンによつて、０次、±１次、±２
次…のように複数の回折光が回折される。パター
ン４１を取り巻くしや断部４３はクロムの酸化ク
ロム等の膜で形成されており、入射光４４を、パ
ターン４１の内部のみ通過させている。
第４図の例においては、回折光を得るために振
幅格子パターン４１を用いているが、この格子は
位相格子でもよく、入射光がななめから入射する
場合にはエシエレツト格子でもよい。
幅格子パターン４１を用いているが、この格子は
位相格子でもよく、入射光がななめから入射する
場合にはエシエレツト格子でもよい。
第５図はさらに本発明の露光装置の原理説明図
である。光源１１から出た波長λの光は、レチク
ル上の格子４１を照明する。
である。光源１１から出た波長λの光は、レチク
ル上の格子４１を照明する。
第１フーリエ変換レンズ１５の前側焦点f1の位
置x1にレチクル１４上の位相格子パターン４１を
配置する。位相格子パターン４１のピツチP1と
回折光の回折角θ1は P1sinθo＝nλ（ｎ＝０、±１、±２、…） の関係がある。このように複数の光束に回折され
た光はフーリエ変換レンズ１５に入射し、さらに
後側焦点面に各々の回折光に相当するフーリエス
ペクトル像を結ぶ。一次の回折光のフーリエスペ
クトルに対応する座標ζ61は ζ61＝f1sinθ1 P1sinθ1＝λ で示され、Ｏ次の回折光のフーリエスペクトル
ζ60 ζ60＝f1sinθ0＝０ とは完全に分離された状態でフーリエ変換面にフ
ーリエスペクトル像を結ぶ。第１図に示したよう
にこのフーリエ変換面上に空間フイルタ１６を配
置し、第６図に示したように格子パターン４１の
０次および±２次以上の回折光を遮断し、±１次
回折光と開口パターンのスペクトル（０次光成分
を除く）を通過させる。この回折光は第２フーリ
エ変換レンズ１７を通過し、さらにウエハ１８Ｗ
上に投影される。
置x1にレチクル１４上の位相格子パターン４１を
配置する。位相格子パターン４１のピツチP1と
回折光の回折角θ1は P1sinθo＝nλ（ｎ＝０、±１、±２、…） の関係がある。このように複数の光束に回折され
た光はフーリエ変換レンズ１５に入射し、さらに
後側焦点面に各々の回折光に相当するフーリエス
ペクトル像を結ぶ。一次の回折光のフーリエスペ
クトルに対応する座標ζ61は ζ61＝f1sinθ1 P1sinθ1＝λ で示され、Ｏ次の回折光のフーリエスペクトル
ζ60 ζ60＝f1sinθ0＝０ とは完全に分離された状態でフーリエ変換面にフ
ーリエスペクトル像を結ぶ。第１図に示したよう
にこのフーリエ変換面上に空間フイルタ１６を配
置し、第６図に示したように格子パターン４１の
０次および±２次以上の回折光を遮断し、±１次
回折光と開口パターンのスペクトル（０次光成分
を除く）を通過させる。この回折光は第２フーリ
エ変換レンズ１７を通過し、さらにウエハ１８Ｗ
上に投影される。
ただし、第５図、第６図においては縮小投影レ
ンズ系１９を省略してある。
ンズ系１９を省略してある。
ウエハＷ上に投影された像は、レチクル上の開
口部（パターン４１）の像を大略結ぶとともに、
格子パターン４１の±１次光成分同志が干渉して
新らたなピツチの干渉縞が形成される。ここで干
渉縞のピツチP2は、 P2＝λ／2sinθ2 で与えられる。このとき、第２フーリエ変換レン
ズ１７の前側焦点面に第１フーリエ変換レンズ１
５のフーリエ変換面を設定するので f1sinθ1＝f2sinθ2＝ζ61 の関係がある。
口部（パターン４１）の像を大略結ぶとともに、
格子パターン４１の±１次光成分同志が干渉して
新らたなピツチの干渉縞が形成される。ここで干
渉縞のピツチP2は、 P2＝λ／2sinθ2 で与えられる。このとき、第２フーリエ変換レン
ズ１７の前側焦点面に第１フーリエ変換レンズ１
５のフーリエ変換面を設定するので f1sinθ1＝f2sinθ2＝ζ61 の関係がある。
第１及び第２フーリエ変換レンズ１５，１７、
さらに、縮小率ｍの縮小投影光学系を通した像の
間には、 P2＝ｍλ／2sinθ2＝ｍf2／f1・λ／2sinθ2＝ｍf2／f1
・P1／２ ……(1) の関係がある。よつて、ウエハＷ上に生成される
干渉縞のピツチP2はf1＝f2のときは、レチクル上
の格子パターン４１の投影像のピツチの半分とな
る。格子４１の投影像によつて、ウエハＷ上に第
２の格子Ｇを形成し、この格子Ｇに対して、光束
１１１と１１２の光をそれぞれ照射すると、波面
分割する格子Ｇによつてそれぞれ回折された光が
得られる。また、２光束１１１と１１２をウエハ
Ｗ上に同時に照射すると、干渉縞が生成し、さら
に、この場合ウエハＷ上の格子Ｇによつて回折さ
れる光が各々干渉し、この干渉した光を光検出器
Ｄで検出し、干渉縞と格子Ｇとの間の位置関係を
示す光強度情報が得られる。
さらに、縮小率ｍの縮小投影光学系を通した像の
間には、 P2＝ｍλ／2sinθ2＝ｍf2／f1・λ／2sinθ2＝ｍf2／f1
・P1／２ ……(1) の関係がある。よつて、ウエハＷ上に生成される
干渉縞のピツチP2はf1＝f2のときは、レチクル上
の格子パターン４１の投影像のピツチの半分とな
る。格子４１の投影像によつて、ウエハＷ上に第
２の格子Ｇを形成し、この格子Ｇに対して、光束
１１１と１１２の光をそれぞれ照射すると、波面
分割する格子Ｇによつてそれぞれ回折された光が
得られる。また、２光束１１１と１１２をウエハ
Ｗ上に同時に照射すると、干渉縞が生成し、さら
に、この場合ウエハＷ上の格子Ｇによつて回折さ
れる光が各々干渉し、この干渉した光を光検出器
Ｄで検出し、干渉縞と格子Ｇとの間の位置関係を
示す光強度情報が得られる。
第６図の光検知器Ｄ上での観測される光強度Ｉ
は Ｉ＝uA 2＋uB 2＋uA ＊・uB＋uA・uB ＊ ただし、uA、uBは各々光束１１１，１１２の振
幅強度uA ＊、uB ＊は、共役複素振幅である。
は Ｉ＝uA 2＋uB 2＋uA ＊・uB＋uA・uB ＊ ただし、uA、uBは各々光束１１１，１１２の振
幅強度uA ＊、uB ＊は、共役複素振幅である。
uA 2＝A2（sinNδA／２／sinδA／２）2、uB 2＝B2（sinN
δB／２／sinδB／２）2 uA ＊・uB＋uA・uB ＊＝２・Ａ・Bcos｜ （Ｎ−１）δA−δB／２ ＋Kx（sinθA−sinθB）｜ ×sinNδA／２・sinNδB／２／sinδA／２・sinδB／
２ （ただし、Ａ、Ｂは定数、Ｎ：格子の数、δA、
δBは隣接した２格子によつて回折された光の間
の光路左、ｘは光束１１１と光束１１２との干渉
縞と格子との間の相対的位置関係、θA、θBは光束
１１１及び１１２とウエハの垂線とのなす角）と
して示される。
δB／２／sinδB／２）2 uA ＊・uB＋uA・uB ＊＝２・Ａ・Bcos｜ （Ｎ−１）δA−δB／２ ＋Kx（sinθA−sinθB）｜ ×sinNδA／２・sinNδB／２／sinδA／２・sinδB／
２ （ただし、Ａ、Ｂは定数、Ｎ：格子の数、δA、
δBは隣接した２格子によつて回折された光の間
の光路左、ｘは光束１１１と光束１１２との干渉
縞と格子との間の相対的位置関係、θA、θBは光束
１１１及び１１２とウエハの垂線とのなす角）と
して示される。
第７図に光束１１１と１１２の両方を同時にウ
エハの格子Ｇに照射したときの回折光の光強度Ｉ
の観測角度依存性を示した。生成した干渉縞のピ
ツチを1μｍ、格子Ｇのピツチを2μｍとした場合
の図である。光強度の鋭いピークが現われるのは
光強度Ｉで示されているように、干渉縞のピツチ
に対して格子Ｇのピツチが整数倍のときに限られ
ている。そして、第６図において、観測角度を−
π／２〜π／２と変化させると９つのピークがあ
らわれ、θ2のピークには、入射光１１１，１１２
の０次の回折光が重なる。θ4のピークは干渉縞と
格子のピツチが等しい場合の１次回折光のピーク
に相当する。θ1〜θ5の各々のピークに干渉縞とウ
エハ上の化子Ｇとの間の位置情報が含まれてい
る。
エハの格子Ｇに照射したときの回折光の光強度Ｉ
の観測角度依存性を示した。生成した干渉縞のピ
ツチを1μｍ、格子Ｇのピツチを2μｍとした場合
の図である。光強度の鋭いピークが現われるのは
光強度Ｉで示されているように、干渉縞のピツチ
に対して格子Ｇのピツチが整数倍のときに限られ
ている。そして、第６図において、観測角度を−
π／２〜π／２と変化させると９つのピークがあ
らわれ、θ2のピークには、入射光１１１，１１２
の０次の回折光が重なる。θ4のピークは干渉縞と
格子のピツチが等しい場合の１次回折光のピーク
に相当する。θ1〜θ5の各々のピークに干渉縞とウ
エハ上の化子Ｇとの間の位置情報が含まれてい
る。
各々のピークは、（−３、＋５）、（−２、＋４）、
…（＋５、−３）の回折光の合成光強度として観
察される。
…（＋５、−３）の回折光の合成光強度として観
察される。
特に、（−１、＋１）の光が重なるθ1は回折光の
光強度が等しいため、検出するモアレ光のコント
ラストが高い。
光強度が等しいため、検出するモアレ光のコント
ラストが高い。
次に、本発明による露光装置の動作を説明す
る。
る。
まず、レチクル１４が光路中に挿入され、ウエ
ハ１８が装填される。レチクル１４及びウエハ１
８は予め荒い位置合わせが行なわれる。次に、レ
チクル１４と第１の格子１０に光源１１から出た
光が照射される。レチクル１４上の第１の格子１
０からは複数の回折光が回折され、第１のレンズ
系１５に導びかれ、±１次の光のみが選択的に通
過するように空間フイルタ１６を配置する。±１
次の光は第２のレンズ系１７を通過し、縮小投影
光学系１９を通してウエハ１８近傍に干渉縞が生
成される。光源１１と投影用光源１２との間の波
長が異なる場合には第１及び第２のレンズ系の焦
点距離f1及びf2の比を変化させ、第２の格子２１
が干渉縞のピツチの整数倍になるように設定す
る。これは投影用光源１２がエキシマレーザのよ
うなパルスである場合、位置合わせ用光源１１と
して連続発振のレーザや水銀ランプ等の使用が可
能となる。また、エキシマレーザ等を使用する場
合、波長が限定される位置合わせ用光源との間の
整合が取れる。さらに、ウエハ１８上のレジスト
感度がある波長域に限定されるているときには、
位置合わせ光源１１の波長をレジスト感度のない
波長に選択でき、位置合わせマークを保護するこ
とができる。
ハ１８が装填される。レチクル１４及びウエハ１
８は予め荒い位置合わせが行なわれる。次に、レ
チクル１４と第１の格子１０に光源１１から出た
光が照射される。レチクル１４上の第１の格子１
０からは複数の回折光が回折され、第１のレンズ
系１５に導びかれ、±１次の光のみが選択的に通
過するように空間フイルタ１６を配置する。±１
次の光は第２のレンズ系１７を通過し、縮小投影
光学系１９を通してウエハ１８近傍に干渉縞が生
成される。光源１１と投影用光源１２との間の波
長が異なる場合には第１及び第２のレンズ系の焦
点距離f1及びf2の比を変化させ、第２の格子２１
が干渉縞のピツチの整数倍になるように設定す
る。これは投影用光源１２がエキシマレーザのよ
うなパルスである場合、位置合わせ用光源１１と
して連続発振のレーザや水銀ランプ等の使用が可
能となる。また、エキシマレーザ等を使用する場
合、波長が限定される位置合わせ用光源との間の
整合が取れる。さらに、ウエハ１８上のレジスト
感度がある波長域に限定されるているときには、
位置合わせ光源１１の波長をレジスト感度のない
波長に選択でき、位置合わせマークを保護するこ
とができる。
第２の格子２１から回折された光は、光検出器
２３によつて検出され、前述した原理でウエハ１
８とレチクル１４との間の高精度な位置合わせを
行なう。位置合わせが完了すると、投影用光源１
２を用いて、レチクル像を縮小投影光学系１９に
より投影し、レチクル上の回路パターンをウエハ
上に形成する。
２３によつて検出され、前述した原理でウエハ１
８とレチクル１４との間の高精度な位置合わせを
行なう。位置合わせが完了すると、投影用光源１
２を用いて、レチクル像を縮小投影光学系１９に
より投影し、レチクル上の回路パターンをウエハ
上に形成する。
以上の動作説明において、第３図に示したよう
に、縮小投影光学系中に空間フイルターを設置し
た場合には、投影露光中に空間フイルタが露光光
を妨げるために、空間フイルタ及びミラーを脱着
せねばらならない。このように空間フイルタを脱
着すると、脱着の際の振動が問題となり、レンズ
系とウエハ、レチクル間の相対位置がずれる。ま
た、ミラーにおいては、再現性よく元の位置に戻
ることは困難（2μｍ程度の位置誤差が生ずる）
であり、波面の位置を制御することが困難であ
る。さらに、フイルタ、ミラー等には貫性がある
ため、脱着に時間がかかり、位置合わせに従来よ
り長時間を要することになる。
に、縮小投影光学系中に空間フイルターを設置し
た場合には、投影露光中に空間フイルタが露光光
を妨げるために、空間フイルタ及びミラーを脱着
せねばらならない。このように空間フイルタを脱
着すると、脱着の際の振動が問題となり、レンズ
系とウエハ、レチクル間の相対位置がずれる。ま
た、ミラーにおいては、再現性よく元の位置に戻
ることは困難（2μｍ程度の位置誤差が生ずる）
であり、波面の位置を制御することが困難であ
る。さらに、フイルタ、ミラー等には貫性がある
ため、脱着に時間がかかり、位置合わせに従来よ
り長時間を要することになる。
本発明においては動作説明にあるように、空間
フイルターや光路におけるミラーは位置合わせ光
学系に固定されており、また、位置合せの光学系
は投影光学系とは別系統の光学系であるため、空
間フイルタやミラーは脱着を必要とせず、なおか
つ、固定されているため、空間フイルタやミラー
系の相対位置がづれることがなく、再現性よく精
度の高い位置合わせが可能となる。また脱着のた
めの余分の時間も浪費せず短時間の位置合わせが
可能となる。また、さらに、上記に示したように
異波長位置合わせやその他位置合わせマークが非
対称形状の場合の検出等が可能となり、高い精度
の位置合わせが実現される。
フイルターや光路におけるミラーは位置合わせ光
学系に固定されており、また、位置合せの光学系
は投影光学系とは別系統の光学系であるため、空
間フイルタやミラーは脱着を必要とせず、なおか
つ、固定されているため、空間フイルタやミラー
系の相対位置がづれることがなく、再現性よく精
度の高い位置合わせが可能となる。また脱着のた
めの余分の時間も浪費せず短時間の位置合わせが
可能となる。また、さらに、上記に示したように
異波長位置合わせやその他位置合わせマークが非
対称形状の場合の検出等が可能となり、高い精度
の位置合わせが実現される。
発明の効果
本発明により、干渉縞を媒介としてレチクル上
のパターンをウエハ上に高い精度で位置合わせ
し、レチクル上のパターンをウエハ上に露光形成
することができる。さらに、投影光学系と位置合
わせ光学系とを異なつた光路として構成するので
異波長位置合わせを行なうことができる。また、
空間フイルタやミラー系を脱着せずに露光が可能
となり、合わせ精度の高い露光装置が構成でき
る。
のパターンをウエハ上に高い精度で位置合わせ
し、レチクル上のパターンをウエハ上に露光形成
することができる。さらに、投影光学系と位置合
わせ光学系とを異なつた光路として構成するので
異波長位置合わせを行なうことができる。また、
空間フイルタやミラー系を脱着せずに露光が可能
となり、合わせ精度の高い露光装置が構成でき
る。
第１図は本発明の一実施例の露光装置における
位置合わせの基本的な構成図、第２図は従来から
の２重格子法による位置合わせの原理図、第３図
は従来からのレチクルとウエハを干渉縞を用いて
位置合わせる場合の構成図、第４図ａは本発明に
よるレチクルの構成図、第４図ｂは位置合わせ用
格子の断面図、第５図は本発明による再回折光学
系の原理図、第６図は本発明によるウエハ近傍の
詳細図、第７図は２光束を入射したときの回折光
の強度を示す図である。 １１……位置合せ用光源、１２……投影用光
源、１３……照明光学系、１４……レチクル、１
５，１７……第１、第２のフーリエ変換レンズ、
１６……空間フイルター、１８……ウエハ、１９
……縮小投影光学系、Ｇ……格子、Ｄ……光検出
器。
位置合わせの基本的な構成図、第２図は従来から
の２重格子法による位置合わせの原理図、第３図
は従来からのレチクルとウエハを干渉縞を用いて
位置合わせる場合の構成図、第４図ａは本発明に
よるレチクルの構成図、第４図ｂは位置合わせ用
格子の断面図、第５図は本発明による再回折光学
系の原理図、第６図は本発明によるウエハ近傍の
詳細図、第７図は２光束を入射したときの回折光
の強度を示す図である。 １１……位置合せ用光源、１２……投影用光
源、１３……照明光学系、１４……レチクル、１
５，１７……第１、第２のフーリエ変換レンズ、
１６……空間フイルター、１８……ウエハ、１９
……縮小投影光学系、Ｇ……格子、Ｄ……光検出
器。
Claims (1)
- １ 基板上にレチクルの像を照明光学系を用いて
投影する縮小投影光学系と、前記レチクル面上に
形成され、光源からの光束が入射され前記光束を
波面分割して第１のレンズ系に入射させる第１の
格子と、前記第１のレンズ系のスペクトル面付近
に設けられ、前記第１のレンズ系を通過した前記
波面分割された光束の所定のスペクトルを持つ光
束を通過させる空間フイルターと、前記空間フイ
ルターを通過した光束を前記縮小投影光学系に入
射させる第２のレンズ系と、前記基板上に形成さ
れ前記縮小投影光学系を通過した前記光束が投影
され回折光を生成し干渉させる第２の格子と、前
記縮小投影光学系、前記第２のレンズ系を通過し
た前記回折光が導かれ前記回折光を測定する光検
出器とを備え、前記光源、前記第１のレンズ系、
前記空間フイルター、前記第２のレンズ系、前記
光検出器にて前記縮小投影光学系とは別系統の位
置合せ光学系を構成し、前記レチクル面上の前記
第１の格子と前記基板上の前記第２の格子とを位
置合わせすることを特徴とする露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227103A JPS6286722A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 露光装置 |
| US06/916,738 US4771180A (en) | 1985-10-11 | 1986-10-08 | Exposure apparatus including an optical system for aligning a reticle and a wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227103A JPS6286722A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286722A JPS6286722A (ja) | 1987-04-21 |
| JPH0476489B2 true JPH0476489B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=16855526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60227103A Granted JPS6286722A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286722A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06105679B2 (ja) * | 1987-09-29 | 1994-12-21 | 松下電器産業株式会社 | 露光装置 |
| US5325176A (en) * | 1988-02-16 | 1994-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detecting method and apparatus including Fraunhofer diffraction detector |
| JPH0732116B2 (ja) * | 1989-07-13 | 1995-04-10 | 松下電器産業株式会社 | 露光装置 |
| US7433018B2 (en) * | 2005-12-27 | 2008-10-07 | Asml Netherlands B.V. | Pattern alignment method and lithographic apparatus |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP60227103A patent/JPS6286722A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6286722A (ja) | 1987-04-21 |
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