JPH05190420A - 露光装置及びそれを用いた半導体チップの製造方法 - Google Patents
露光装置及びそれを用いた半導体チップの製造方法Info
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- JPH05190420A JPH05190420A JP4024414A JP2441492A JPH05190420A JP H05190420 A JPH05190420 A JP H05190420A JP 4024414 A JP4024414 A JP 4024414A JP 2441492 A JP2441492 A JP 2441492A JP H05190420 A JPH05190420 A JP H05190420A
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- projection lens
- lens system
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lenses (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 レチクル面上のパターンをウエハ面に投影レ
ンズ系で投影露光する際、露光光と異なった波長の光で
投影レンズ系を介してレチクルとウエハとの位置合わせ
を高精度に行った露光装置及びそれを用いた半導体チッ
プの製造方法を得ること。 【構成】 露光光で照明した第１物体１１のパターンを
第２物体１２上に投影する投影レンズ系１３と、該露光
光とは波長が異なる検出光で第２物体面上のマークを照
明し、該第２物体１２上のマークの像を該投影レンズ系
を介して検出する検出手段とを有する露光装置におい
て、該検出手段は２つの楔形透光部材１，２を用いて該
投影レンズ系１３のメリディオナル平面で発生する非対
称収差を補正していること。
ンズ系で投影露光する際、露光光と異なった波長の光で
投影レンズ系を介してレチクルとウエハとの位置合わせ
を高精度に行った露光装置及びそれを用いた半導体チッ
プの製造方法を得ること。 【構成】 露光光で照明した第１物体１１のパターンを
第２物体１２上に投影する投影レンズ系１３と、該露光
光とは波長が異なる検出光で第２物体面上のマークを照
明し、該第２物体１２上のマークの像を該投影レンズ系
を介して検出する検出手段とを有する露光装置におい
て、該検出手段は２つの楔形透光部材１，２を用いて該
投影レンズ系１３のメリディオナル平面で発生する非対
称収差を補正していること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は露光装置及びそれを用い
た半導体チップの製造方法に関し、特にレチクル（マス
ク）面上に形成されているＩＣ，ＬＳＩ等の微細な電子
回路パターンを投影レンズ系（投影光学系）によりウエ
ハ面上に投影し露光すると共に、この露光の為の光（露
光光）とは波長が異なる光（検出光）で投影レンズ系を
介してウエハ面上の状態を観察する機能を有する露光装
置及びそれを用いた半導体チップの製造方法に関する。
た半導体チップの製造方法に関し、特にレチクル（マス
ク）面上に形成されているＩＣ，ＬＳＩ等の微細な電子
回路パターンを投影レンズ系（投影光学系）によりウエ
ハ面上に投影し露光すると共に、この露光の為の光（露
光光）とは波長が異なる光（検出光）で投影レンズ系を
介してウエハ面上の状態を観察する機能を有する露光装
置及びそれを用いた半導体チップの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造用の露光装置では、第１物体
としてのレチクルの回路パターンを投影レンズ系により
第２物体としてのウエハ上に投影し露光するが、この投
影露光に先立って観察装置を用いてウエハ面を観察する
ことによりウエハ上のアライメント用のマークを検出
し、この検出結果に基づいてレチクルとウエハとの位置
整合、所謂アライメントを行っている。
としてのレチクルの回路パターンを投影レンズ系により
第２物体としてのウエハ上に投影し露光するが、この投
影露光に先立って観察装置を用いてウエハ面を観察する
ことによりウエハ上のアライメント用のマークを検出
し、この検出結果に基づいてレチクルとウエハとの位置
整合、所謂アライメントを行っている。
【０００３】このときのアライメント精度は観察装置の
光学性能に大きく依存している。この為、観察装置の性
能は露光装置において重要な要素となっている。
光学性能に大きく依存している。この為、観察装置の性
能は露光装置において重要な要素となっている。
【０００４】従来の縮小投影型の露光装置では、ウエハ
の位置情報を得る為のウエハアライメント用のマークの
観察を、露光装置の投影レンズ系を介して行っていた。
この種の投影レンズ系を介した観察方法では、露光に使
用する光の波長と同じか、あるいはこの波長に近い波長
を備えた単色光を使用して観察すると投影レンズ系で生
じる色収差の影響を受けない。
の位置情報を得る為のウエハアライメント用のマークの
観察を、露光装置の投影レンズ系を介して行っていた。
この種の投影レンズ系を介した観察方法では、露光に使
用する光の波長と同じか、あるいはこの波長に近い波長
を備えた単色光を使用して観察すると投影レンズ系で生
じる色収差の影響を受けない。
【０００５】通常、ウエハの基板面は所定の厚さのレジ
スト層に覆われている。レジストは露光光と照射される
と化学変化を生じ、その屈折率や透過率が変化する。そ
の為観察像の見えが観察中経時的に変化し、マークの観
察やその観察像を使用しての位置計測には適さないこと
が多い。その為レジストに化学変化を生じない波長域の
単色光、例えばＨｅ−Ｎｅレーザからの光を用いて像観
察や位置計測を行う方法が提案されている。
スト層に覆われている。レジストは露光光と照射される
と化学変化を生じ、その屈折率や透過率が変化する。そ
の為観察像の見えが観察中経時的に変化し、マークの観
察やその観察像を使用しての位置計測には適さないこと
が多い。その為レジストに化学変化を生じない波長域の
単色光、例えばＨｅ−Ｎｅレーザからの光を用いて像観
察や位置計測を行う方法が提案されている。
【０００６】ところがアライメント用のマークの観察に
単色光を用いると、レジスト層の上面と下面（基板面）
から反射した光同士が干渉を起こす。この結果、観察像
のコントラストが低下したり、干渉縞の発生によりマー
クが良好に観察されないことがある。
単色光を用いると、レジスト層の上面と下面（基板面）
から反射した光同士が干渉を起こす。この結果、観察像
のコントラストが低下したり、干渉縞の発生によりマー
クが良好に観察されないことがある。
【０００７】このような干渉の問題を解決する方法が、
米国特許No.4,355,892に開示されている。この米国特許
ではレジスト層での干渉の影響を軽減する為に、互いに
波長が異なる２つの単色光でウエハを照射し、投影レン
ズ系を介してウエハアライメント用のマークを観察して
いる。
米国特許No.4,355,892に開示されている。この米国特許
ではレジスト層での干渉の影響を軽減する為に、互いに
波長が異なる２つの単色光でウエハを照射し、投影レン
ズ系を介してウエハアライメント用のマークを観察して
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一般にＨｅ−Ｎｅレー
ザからの光のようにレジストが不感光の光は露光光の波
長と少なくとも１００ｎｍ以上異なった長波長の光であ
る。従って投影レンズ系を介してウエハ面を観察する場
合、観察波長に対して投影レンズ系からは色収差をはじ
め多くの収差が発生する。
ザからの光のようにレジストが不感光の光は露光光の波
長と少なくとも１００ｎｍ以上異なった長波長の光であ
る。従って投影レンズ系を介してウエハ面を観察する場
合、観察波長に対して投影レンズ系からは色収差をはじ
め多くの収差が発生する。
【０００９】本出願人は特開昭６２−２８１４２２号公
報や特開昭６２−２９３７１８号公報等で観察波長が露
光光の波長と異なり、かつ単色光である場合の収差補正
及び位置合わせ方法を提案している。
報や特開昭６２−２９３７１８号公報等で観察波長が露
光光の波長と異なり、かつ単色光である場合の収差補正
及び位置合わせ方法を提案している。
【００１０】又、本出願人は特開平３−６１８０２号公
報で観察光が多色光（ある領域の連続した波長域を有し
た光、複数の単色光及び複数の中心波長が異なる波長域
を有した光）である場合の収差補正及び位置合わせ方法
を提案している。
報で観察光が多色光（ある領域の連続した波長域を有し
た光、複数の単色光及び複数の中心波長が異なる波長域
を有した光）である場合の収差補正及び位置合わせ方法
を提案している。
【００１１】近年、半導体素子の製造技術はパターンの
微細化の一途をたどり、投影レンズ系や観察系（顕微鏡
系）の個々の製造誤差によるコマ収差、色シフト、投影
レンズ系の倍率色収差等による色の像流れ等の諸収差の
補正が必要となってきている。
微細化の一途をたどり、投影レンズ系や観察系（顕微鏡
系）の個々の製造誤差によるコマ収差、色シフト、投影
レンズ系の倍率色収差等による色の像流れ等の諸収差の
補正が必要となってきている。
【００１２】この為、観察系の一部の部材の光学配置を
調整（偏心）させたりして、各露光装置毎に諸収差の補
正をすることが重要となってきている。しかしながら一
般にこれらの調整の手順は複雑であり、かつ大変困難で
あるという問題点があった。
調整（偏心）させたりして、各露光装置毎に諸収差の補
正をすることが重要となってきている。しかしながら一
般にこれらの調整の手順は複雑であり、かつ大変困難で
あるという問題点があった。
【００１３】本発明は露光光と波長が異なる検出光（ア
ライメント光）で投影レンズ系を介してウエハ上のマー
クの検出を行う場合にメリディオナル方向に関するマー
ク像の位置を個々の露光装置毎の組立誤差や加工誤差等
より発生する諸収差を良好に補正し、高精度に検出する
ことが可能な改良されたマーク検出機能を有する露光装
置及びそれを用いた半導体チップの製造方法の提供を目
的とする。
ライメント光）で投影レンズ系を介してウエハ上のマー
クの検出を行う場合にメリディオナル方向に関するマー
ク像の位置を個々の露光装置毎の組立誤差や加工誤差等
より発生する諸収差を良好に補正し、高精度に検出する
ことが可能な改良されたマーク検出機能を有する露光装
置及びそれを用いた半導体チップの製造方法の提供を目
的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、露
光光で照明した第１物体のパターンを第２物体上に投影
する投影レンズ系と、該露光光とは波長が異なる検出光
で第２物体面上のマークを照明し、該第２物体上のマー
クの像を該投影レンズ系を介して検出する検出手段とを
有する露光装置において、該検出手段は２つの楔形透光
部材の間隔を微調することにより該投影レンズ系のメリ
ディオナル平面で発生する非対称収差の補正精度を高め
ることを特徴とする露光装置。
光光で照明した第１物体のパターンを第２物体上に投影
する投影レンズ系と、該露光光とは波長が異なる検出光
で第２物体面上のマークを照明し、該第２物体上のマー
クの像を該投影レンズ系を介して検出する検出手段とを
有する露光装置において、該検出手段は２つの楔形透光
部材の間隔を微調することにより該投影レンズ系のメリ
ディオナル平面で発生する非対称収差の補正精度を高め
ることを特徴とする露光装置。
【００１５】特に、前記２つの楔形透光部材は楔の向き
が互いに逆方向で、かつ間隔が可変となるように対向配
置していることを特徴としている。
が互いに逆方向で、かつ間隔が可変となるように対向配
置していることを特徴としている。
【００１６】又本発明の半導体チップの製造方法として
は、ウエハ面上の位置合わせ用のマークを該ウエハ面上
のフォトレジストに不感光性の検出光で照明し、該マー
クを投影レンズ系を介して検出し、該検出結果に基づい
て得られる該ウエハの位置情報より該ウエハの位置合わ
せを行う工程を利用して、該ウエハ面上のフォトレジス
トに感光性の露光光で照明したレチクルの回路パターン
を該投影レンズ系を介して該ウエハ面上のフォトレジス
トに投影転写して半導体チップを製造する半導体チップ
の製造方法において、該ウエハ面上のマークの検出の際
に２つの楔形透光部材を用い、その２つの間隔を微調す
ることにより該投影レンズ系のメリディオナル平面で発
生する非対称性収差の補正精度を高めることを特徴とし
ている。
は、ウエハ面上の位置合わせ用のマークを該ウエハ面上
のフォトレジストに不感光性の検出光で照明し、該マー
クを投影レンズ系を介して検出し、該検出結果に基づい
て得られる該ウエハの位置情報より該ウエハの位置合わ
せを行う工程を利用して、該ウエハ面上のフォトレジス
トに感光性の露光光で照明したレチクルの回路パターン
を該投影レンズ系を介して該ウエハ面上のフォトレジス
トに投影転写して半導体チップを製造する半導体チップ
の製造方法において、該ウエハ面上のマークの検出の際
に２つの楔形透光部材を用い、その２つの間隔を微調す
ることにより該投影レンズ系のメリディオナル平面で発
生する非対称性収差の補正精度を高めることを特徴とし
ている。
【００１７】
【実施例】図１は本発明を半導体製造用の縮小投影型の
露光装置に適用したときの実施例１の光学系の要部概略
図である。
露光装置に適用したときの実施例１の光学系の要部概略
図である。
【００１８】図１において１１は第１物体としてのレチ
クルで、照明系４０３からの露光光で照明されている。
又レチクル１１はレチクルステージ３０に載置されてい
る。１２は第２物体としてのウエハでその面上にはレジ
ストが塗布されている。１３は縮小型の投影レンズ系
で、レチクル１１の面のうち投影レンズ系１３側の面に
描かれた回路パターンをウエハ１２面上に縮小投影して
いる。
クルで、照明系４０３からの露光光で照明されている。
又レチクル１１はレチクルステージ３０に載置されてい
る。１２は第２物体としてのウエハでその面上にはレジ
ストが塗布されている。１３は縮小型の投影レンズ系
で、レチクル１１の面のうち投影レンズ系１３側の面に
描かれた回路パターンをウエハ１２面上に縮小投影して
いる。
【００１９】本実施例では投影レンズ系１３はウエハ１
２側がテレセントリックでレチクル１１側が非テレセン
トリックになるよう構成してある。尚投影レンズ系１３
は両側がテレセントリックとなるように構成したもので
も適用可能である。
２側がテレセントリックでレチクル１１側が非テレセン
トリックになるよう構成してある。尚投影レンズ系１３
は両側がテレセントリックとなるように構成したもので
も適用可能である。
【００２０】３４はθ−Ｚステージでウエハ１２を吸着
して載置しており、ステージ駆動装置４０１からの指令
に基づいてウエハ１２のθ方向の回転角及びＺ方向の位
置調整を行っている。θ−Ｚステージ３４はウエハ１２
のステップ移動動作を高精度に行う為のＸＹステージ３
２上に載置されている。ＸＹステージ３２はＸ−Ｙ面内
で移動するものであり、θ−Ｚステージ３４同様ステー
ジ駆動装置４０１からの指令に基づいて駆動される。Ｘ
Ｙステージ３２にはステージ位置計測の基準となる光学
スクウェアー３３（ミラー）が置かれており、この光学
スクウェアー３３をレーザー干渉計３５でモニターして
いる。
して載置しており、ステージ駆動装置４０１からの指令
に基づいてウエハ１２のθ方向の回転角及びＺ方向の位
置調整を行っている。θ−Ｚステージ３４はウエハ１２
のステップ移動動作を高精度に行う為のＸＹステージ３
２上に載置されている。ＸＹステージ３２はＸ−Ｙ面内
で移動するものであり、θ−Ｚステージ３４同様ステー
ジ駆動装置４０１からの指令に基づいて駆動される。Ｘ
Ｙステージ３２にはステージ位置計測の基準となる光学
スクウェアー３３（ミラー）が置かれており、この光学
スクウェアー３３をレーザー干渉計３５でモニターして
いる。
【００２１】１４は折り曲げミラー、３１は補助光学系
（観察光学系）であり、投影レンズ系１３のメリディオ
ナル面内で互いに楔の向きを変えて配置した双方の間隔
が可変の２つの楔形透明部材１，２と平行平面板を傾け
た面と直交するサジタル面内で互いに同一角度傾けて配
置した、即ち楔形透明部材１，２に対し、観察光学系３
１の光軸を回転軸として９０度回転させて配置した２つ
の平行平面板４Ａ，４Ｂとを有している。
（観察光学系）であり、投影レンズ系１３のメリディオ
ナル面内で互いに楔の向きを変えて配置した双方の間隔
が可変の２つの楔形透明部材１，２と平行平面板を傾け
た面と直交するサジタル面内で互いに同一角度傾けて配
置した、即ち楔形透明部材１，２に対し、観察光学系３
１の光軸を回転軸として９０度回転させて配置した２つ
の平行平面板４Ａ，４Ｂとを有している。
【００２２】４０は対物レンズ、４１はビームスプリッ
ター、４２はリレーレンズ、４３はＣＣＤから成る撮像
装置である。撮像装置４３（の受光面）上にウエハ１２
のアライメントマーク３７が結像される。
ター、４２はリレーレンズ、４３はＣＣＤから成る撮像
装置である。撮像装置４３（の受光面）上にウエハ１２
のアライメントマーク３７が結像される。
【００２３】４６は光源である。光源４６からの光は照
明用コンデンサーレンズ４５、非感光光のみを透過せし
めるフィルター４４を通り、ビームスプリッター４１で
補助光学系３１へ向けられ、投影レンズ系１３を介して
ウエハ１２上のアライメントマーク３７を照明してい
る。このときのアライメントマーク３７の照明光は互い
に異なる波長を有するいくつかの光より成っている。尚
光源４６からの放射光はレーザ光のような単色光でもハ
ロゲンランプのような多色光でも良い。
明用コンデンサーレンズ４５、非感光光のみを透過せし
めるフィルター４４を通り、ビームスプリッター４１で
補助光学系３１へ向けられ、投影レンズ系１３を介して
ウエハ１２上のアライメントマーク３７を照明してい
る。このときのアライメントマーク３７の照明光は互い
に異なる波長を有するいくつかの光より成っている。尚
光源４６からの放射光はレーザ光のような単色光でもハ
ロゲンランプのような多色光でも良い。
【００２４】４８は投影レンズ系１３を介してウエハ１
２に導かれるウエハ１２のアライメントマークの位置を
検出する為の基準となるマーク（以下、「基準マーク４
８」と記す）である。
２に導かれるウエハ１２のアライメントマークの位置を
検出する為の基準となるマーク（以下、「基準マーク４
８」と記す）である。
【００２５】基準マーク４８は光源５０からの光で、基
準マーク照明用コンデンサーレンズ４９を介して照明さ
れる。基準マーク４８からの光は対物レンズ４７を経て
ビームスプリッター４１に入射し、ビームスプリッター
４１でウエハ１２からの反射光（多色の結像光束）の光
路と合成され、リレーレンズ４２により撮像装置４３へ
向けられて、基準マーク４８を撮像装置４３上に結像す
る。
準マーク照明用コンデンサーレンズ４９を介して照明さ
れる。基準マーク４８からの光は対物レンズ４７を経て
ビームスプリッター４１に入射し、ビームスプリッター
４１でウエハ１２からの反射光（多色の結像光束）の光
路と合成され、リレーレンズ４２により撮像装置４３へ
向けられて、基準マーク４８を撮像装置４３上に結像す
る。
【００２６】次にレチクル１１を露光装置本体にセッテ
ィングする為のレチクルアライメント光学系Ｒの構成は
以下の通りである。
ィングする為のレチクルアライメント光学系Ｒの構成は
以下の通りである。
【００２７】ファイバー５１から非露光波長より成る照
明光が射出し、照明光はプリズム５２に入射して露光装
置本体に固設してあるレチクル基準マーク５３とレチク
ル１１のレチクルアライメントマークを照明する。これ
らのマークからの光はミラー５４で光路の方向を変えら
れ、対物レンズ５５、リレーレンズ５６を介して撮像装
置（ＣＣＤ）５７に向けられ、撮像装置５７上にレチク
ル基準マーク５３をレチクルアライメントマークが結像
する。
明光が射出し、照明光はプリズム５２に入射して露光装
置本体に固設してあるレチクル基準マーク５３とレチク
ル１１のレチクルアライメントマークを照明する。これ
らのマークからの光はミラー５４で光路の方向を変えら
れ、対物レンズ５５、リレーレンズ５６を介して撮像装
置（ＣＣＤ）５７に向けられ、撮像装置５７上にレチク
ル基準マーク５３をレチクルアライメントマークが結像
する。
【００２８】尚、ファイバー５１へ光を供給する為に
は、レチクル１１のパターンを投影露光する為の超高圧
水銀灯等が放射する光の一部をファイバー５１へ導入す
ればいい。
は、レチクル１１のパターンを投影露光する為の超高圧
水銀灯等が放射する光の一部をファイバー５１へ導入す
ればいい。
【００２９】レチクルアライメント光学系Ｒを用いて、
まずレチクル１１を露光装置本体にセットする。レチク
ル１１とレチクル基準マーク５３はファイバー５１から
の光で照明され、撮像装置５７上に両マークの像が形成
されるし、そして両マークの像の位置関係によりレチク
ル１１の本体に対する位置ずれ量を算出する。その結果
を基にレチクルステージ３０を不図示の駆動装置で駆動
し、レチクルアライメントマークと、レチクル基準マー
ク５３の位置合わせを行う。この位置合わせを行うとレ
チクル１１の中心と投影レンズ系１３の光軸ＡＸが一致
して、レチクル１１と露光装置本体との位置合わせが終
了する。
まずレチクル１１を露光装置本体にセットする。レチク
ル１１とレチクル基準マーク５３はファイバー５１から
の光で照明され、撮像装置５７上に両マークの像が形成
されるし、そして両マークの像の位置関係によりレチク
ル１１の本体に対する位置ずれ量を算出する。その結果
を基にレチクルステージ３０を不図示の駆動装置で駆動
し、レチクルアライメントマークと、レチクル基準マー
ク５３の位置合わせを行う。この位置合わせを行うとレ
チクル１１の中心と投影レンズ系１３の光軸ＡＸが一致
して、レチクル１１と露光装置本体との位置合わせが終
了する。
【００３０】次にウエハアライメントマーク３７と基準
マーク４８の位置合わせについて述べる。
マーク４８の位置合わせについて述べる。
【００３１】基準マーク４８は光源５０からの光束で照
明用コンデンサーレンズ４９を介して照明され、光学系
（４７，４１，４２）を介して撮像装置４３上に結像す
る。ここでは、基準マーク４８及び光学系（４７，４
１，４２）の経時的な位置変動がないように構成してあ
る。
明用コンデンサーレンズ４９を介して照明され、光学系
（４７，４１，４２）を介して撮像装置４３上に結像す
る。ここでは、基準マーク４８及び光学系（４７，４
１，４２）の経時的な位置変動がないように構成してあ
る。
【００３２】ウエハ１２上のウエハアライメントマーク
３７は光源４６からの光束で光学系（４５，４４，４
１，３１，１３）を介して照明され、その像が補助光学
系３１で収差補正された状態で撮像装置４３上に形成さ
れる。
３７は光源４６からの光束で光学系（４５，４４，４
１，３１，１３）を介して照明され、その像が補助光学
系３１で収差補正された状態で撮像装置４３上に形成さ
れる。
【００３３】さて、撮像装置４３上に結像した基準マー
ク４８とウエハアライメントマーク３７の像は、撮像装
置４３によりビデオ信号に変換されて、撮像装置４３上
の各々の像の位置が信号処理によって求められる。そし
て両者の位置関係から基準マーク４８のウエハ１２上で
の仮想位置に対するウエハ１２の位置が検出される。
ク４８とウエハアライメントマーク３７の像は、撮像装
置４３によりビデオ信号に変換されて、撮像装置４３上
の各々の像の位置が信号処理によって求められる。そし
て両者の位置関係から基準マーク４８のウエハ１２上で
の仮想位置に対するウエハ１２の位置が検出される。
【００３４】本実施例ではウエハ１２のウエハアライメ
ントマーク観察位置と露光位置とが異なっているので既
知のズレ量観察位置から露光位置までの距離（ベースラ
イン）に検出したウエハ１２の位置ズレ量（Ｘ，Ｙ両方
向）を加算した分、ステージ駆動装置４０１によりＸＹ
ステージ３２を駆動してレチクル１１に対してウエハ１
２を位置合わせし、パターンの投影露光を行っている。
ントマーク観察位置と露光位置とが異なっているので既
知のズレ量観察位置から露光位置までの距離（ベースラ
イン）に検出したウエハ１２の位置ズレ量（Ｘ，Ｙ両方
向）を加算した分、ステージ駆動装置４０１によりＸＹ
ステージ３２を駆動してレチクル１１に対してウエハ１
２を位置合わせし、パターンの投影露光を行っている。
【００３５】本実施例においてウエハ上の異なる位置に
２つのウエハアライメントマークと、レチクル上の異な
る位置に２つのレチクルアライメントマークを設け、こ
れらに対して一対のレチクル位置合わせ用光学系Ｒと一
対のウエハ位置合わせ用光学系Ｗを配置すればレチクル
−ウエハ間の位置合わせにおける精度と処理速度の向上
を図ることができる。
２つのウエハアライメントマークと、レチクル上の異な
る位置に２つのレチクルアライメントマークを設け、こ
れらに対して一対のレチクル位置合わせ用光学系Ｒと一
対のウエハ位置合わせ用光学系Ｗを配置すればレチクル
−ウエハ間の位置合わせにおける精度と処理速度の向上
を図ることができる。
【００３６】本実施例ではアライメントマークの基準位
置からのズレ量の計測を画像を用いて行っている。この
為光学系に収差が残存していると画像に悪影響を与え、
正しい計測値を得ることが困難になる。又露光装置を量
産した場合、投影レンズのロット差、各部品の加工誤
差、組立誤差で生じる諸収差を露光装置間で揃えること
も非常に困難である。
置からのズレ量の計測を画像を用いて行っている。この
為光学系に収差が残存していると画像に悪影響を与え、
正しい計測値を得ることが困難になる。又露光装置を量
産した場合、投影レンズのロット差、各部品の加工誤
差、組立誤差で生じる諸収差を露光装置間で揃えること
も非常に困難である。
【００３７】そこで本発明では図１に示すように補助光
学系３１中に２つの楔形透明部材１，２（以下「楔」と
称す。）を用いてこれらの諸収差を各露光装置毎に良好
に補正している。
学系３１中に２つの楔形透明部材１，２（以下「楔」と
称す。）を用いてこれらの諸収差を各露光装置毎に良好
に補正している。
【００３８】図２は図１の楔１，２を拡大した説明図で
ある。楔１，２は互いの頂角（楔角δ）が逆方向に向く
ように対向配置しており、それらの間隔Ｄは可変となっ
ている。
ある。楔１，２は互いの頂角（楔角δ）が逆方向に向く
ように対向配置しており、それらの間隔Ｄは可変となっ
ている。
【００３９】図２（Ａ）では楔１，２の間隔はＤ１、図
２（Ｂ）では間隔Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）となっている。検
出光（光源４６）が単色光の場合、間隔Ｄに依存する収
差はコマ収差と光線のシフトである。そこでまずコマ収
差について説明する。
２（Ｂ）では間隔Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）となっている。検
出光（光源４６）が単色光の場合、間隔Ｄに依存する収
差はコマ収差と光線のシフトである。そこでまずコマ収
差について説明する。
【００４０】図２（Ａ）と図２（Ｂ）とを比較すると、
楔１，２の間隔Ｄを間隔Ｄ１から間隔Ｄ２に広げた場
合、そのとき発生するコマ収差の量ＣＭは間隔Ｄ１のと
きは量ＣＭ１、間隔Ｄ２のときは量ＣＭ２と大きくなっ
てくる。表−１にこのときの間隔Ｄとコマ収差の量ＣＭ
との関係を示す。
楔１，２の間隔Ｄを間隔Ｄ１から間隔Ｄ２に広げた場
合、そのとき発生するコマ収差の量ＣＭは間隔Ｄ１のと
きは量ＣＭ１、間隔Ｄ２のときは量ＣＭ２と大きくなっ
てくる。表−１にこのときの間隔Ｄとコマ収差の量ＣＭ
との関係を示す。
【００４１】図１では露光光の波長と異なる波長の検出
光を用いて軸外像高から観察した場合、収差補正されて
いない波長の光を用いている為に、投影レンズ系１３か
らはコマ収差が発生してくる。このときのコマ収差を補
正する為、楔１，２の間隔は設計値で決まる所定の量
（図３のＮの位置）に設定しておく。
光を用いて軸外像高から観察した場合、収差補正されて
いない波長の光を用いている為に、投影レンズ系１３か
らはコマ収差が発生してくる。このときのコマ収差を補
正する為、楔１，２の間隔は設計値で決まる所定の量
（図３のＮの位置）に設定しておく。
【００４２】実際に露光装置を組み立てた際、組立上の
誤差や部品の加工上の誤差等により画像に与える収差の
影響が露光装置間で異なり、計測値や位置合わせ精度に
機差を生じる。
誤差や部品の加工上の誤差等により画像に与える収差の
影響が露光装置間で異なり、計測値や位置合わせ精度に
機差を生じる。
【００４３】そこでこのときの機差をなくす為、楔１，
２の間隔を調整して変えている。それにより投影レンズ
系や観察光学系等の組み立てや加工の誤差により発生す
るコマ収差の影響をなくしている。２つの楔の間隔を変
えることにより光軸が変化するが、このときの変化はミ
ラー１４等の観察光学系の一部又は全体を動かすことに
より観察光学系の光軸と投影レンズ系の観察像高の主光
線を一致させるように調整すれば良い。光源が単色光の
場合、以上の調整により本実施例では常に安定した精度
を、どの露光装置においても得ている。
２の間隔を調整して変えている。それにより投影レンズ
系や観察光学系等の組み立てや加工の誤差により発生す
るコマ収差の影響をなくしている。２つの楔の間隔を変
えることにより光軸が変化するが、このときの変化はミ
ラー１４等の観察光学系の一部又は全体を動かすことに
より観察光学系の光軸と投影レンズ系の観察像高の主光
線を一致させるように調整すれば良い。光源が単色光の
場合、以上の調整により本実施例では常に安定した精度
を、どの露光装置においても得ている。
【００４４】光源４６が多色光の場合には、コマ収差と
像ずれ以外に投影レンズ系１３の倍率色収差による色の
像流れが画質低下を生じる。この問題には楔１，２を作
成する硝材の材質の分散と屈折率をコマ収差及び色の像
流れの両方を補正できるように選択して解決している。
像ずれに対する実際の数値例を表−２に示す。楔の角度
は調整敏感度を決める。楔角が大きいと間隔変化に対す
るコマ収差や色の像流れの敏感度が上がる。楔角の決定
はその露光装置に要求される補正分解能や楔の駆動量等
で決定すれば良い。
像ずれ以外に投影レンズ系１３の倍率色収差による色の
像流れが画質低下を生じる。この問題には楔１，２を作
成する硝材の材質の分散と屈折率をコマ収差及び色の像
流れの両方を補正できるように選択して解決している。
像ずれに対する実際の数値例を表−２に示す。楔の角度
は調整敏感度を決める。楔角が大きいと間隔変化に対す
るコマ収差や色の像流れの敏感度が上がる。楔角の決定
はその露光装置に要求される補正分解能や楔の駆動量等
で決定すれば良い。
【００４５】又、光軸を中心に楔１，２を回転する機能
を付加すれば、メリディオナル平面だけでなく、調整誤
差等で生じたサジタル平面での偏心コマ収差をも同様に
補正することができる。
を付加すれば、メリディオナル平面だけでなく、調整誤
差等で生じたサジタル平面での偏心コマ収差をも同様に
補正することができる。
【００４６】本実施例は露光装置の投影レンズのある一
つの軸外像高で像観察する場合を記述したが、図１中の
ミラー１４、対物レンズ４０をウエハ１２と平行に動か
し、他の像高も自由に観察できるようにしても良い。そ
の時楔１，２の間隔は観察像高のコマ収差に比例するよ
うに制御すれば良い。像シフトは顕微鏡全体をシフトさ
せてとっても良いがミラー１４を上下方向に動かすよう
にしても良い。
つの軸外像高で像観察する場合を記述したが、図１中の
ミラー１４、対物レンズ４０をウエハ１２と平行に動か
し、他の像高も自由に観察できるようにしても良い。そ
の時楔１，２の間隔は観察像高のコマ収差に比例するよ
うに制御すれば良い。像シフトは顕微鏡全体をシフトさ
せてとっても良いがミラー１４を上下方向に動かすよう
にしても良い。
【００４７】その他に像高が変わると投影レンズ系１３
の主光線の傾きも変化するためミラー１４は常に顕微鏡
に対し、同じ角度で光線が入射するように角度調整機構
を設けておくのが良い。
の主光線の傾きも変化するためミラー１４は常に顕微鏡
に対し、同じ角度で光線が入射するように角度調整機構
を設けておくのが良い。
【００４８】尚、本実施例において投影レンズ系で生じ
る観察波長のハロ（球面収差）や軸上色収差は対物レン
ズ４０以降の観察光学系で打ち消すように設計してい
る。
る観察波長のハロ（球面収差）や軸上色収差は対物レン
ズ４０以降の観察光学系で打ち消すように設計してい
る。
【００４９】又、本実施例では対向する楔１，２の楔角
δは同じである必要はなく、以下の近似式を満たす屈折
率ｎi と、楔角δi を選べば良い。即ち楔１，２の楔角
をδ1 ，δ2 、楔１，２の材質の屈折率をｎ1 ，ｎ2 と
したとき （ｎ1 −１）δ1 ＝（ｎ2 −１）δ2 ‥‥‥（１） を満足すれば楔角δ1 ，δ2 は何度であっても良い。
δは同じである必要はなく、以下の近似式を満たす屈折
率ｎi と、楔角δi を選べば良い。即ち楔１，２の楔角
をδ1 ，δ2 、楔１，２の材質の屈折率をｎ1 ，ｎ2 と
したとき （ｎ1 −１）δ1 ＝（ｎ2 −１）δ2 ‥‥‥（１） を満足すれば楔角δ1 ，δ2 は何度であっても良い。
【００５０】図４は（１）式を満たす楔の他の実施例の
例である。この場合でもコマ収差が０になる間隔Ｄ３が
存在する。従って図５に示すようにコマ収差をゼロクロ
ッシングさせることができるため、例えば露光装置のＴ
ＴＬ方式でない所謂オフアクシス顕微鏡のように０をは
さんだ微小なコマ収差の調整やコマ収差は殆ど０で色の
像流れのみ補正したい場合、この方式が有効である。
例である。この場合でもコマ収差が０になる間隔Ｄ３が
存在する。従って図５に示すようにコマ収差をゼロクロ
ッシングさせることができるため、例えば露光装置のＴ
ＴＬ方式でない所謂オフアクシス顕微鏡のように０をは
さんだ微小なコマ収差の調整やコマ収差は殆ど０で色の
像流れのみ補正したい場合、この方式が有効である。
【００５１】又、ＴＴＬでもＣＭのノミカル値がたまた
ま０である場合には適用できる。色の像流れに対し、コ
マ収差の向き（外コマ，内コマ）は図４に示す楔１ａ，
２ａの材質の分散の大小をどちらにするかで決定するこ
とができる。
ま０である場合には適用できる。色の像流れに対し、コ
マ収差の向き（外コマ，内コマ）は図４に示す楔１ａ，
２ａの材質の分散の大小をどちらにするかで決定するこ
とができる。
【００５２】以上により本実施例によれば常に安定した
画像をすべての露光装置毎で得ることができ、これによ
り各露光装置毎に高精度なアライメントを達成すること
ができる。
画像をすべての露光装置毎で得ることができ、これによ
り各露光装置毎に高精度なアライメントを達成すること
ができる。
【００５３】 硝材 ＢＳＬ７ ＯＨＡＲＡ製 (Nd 1.51633, γd 6
4.1) 波長 ６３２．８ｎｍ 楔角 ５° （表−２） 色による像シフト、 ΔＤ（波長632.8nm での位置とのズレ） 間 隔 ΔＤλ＝６１３ｎｍ ΔＤλ＝６５３ｎｍ ０ ０ ０ ２ ０．１２６ −０．１１７ ４ ０．２５２ −０．２３５ ６ ０．３７８ −０．３５２ ８ ０．５０４ −０．４６９ １０（ｍｍ） ０．６３０（μｍ） −０．５８７（μｍ） 硝材 ＢＳＬ７ ＯＨＡＲＡ製 (Nd 1.51633, γd 64.1) 楔角 ５°
4.1) 波長 ６３２．８ｎｍ 楔角 ５° （表−２） 色による像シフト、 ΔＤ（波長632.8nm での位置とのズレ） 間 隔 ΔＤλ＝６１３ｎｍ ΔＤλ＝６５３ｎｍ ０ ０ ０ ２ ０．１２６ −０．１１７ ４ ０．２５２ −０．２３５ ６ ０．３７８ −０．３５２ ８ ０．５０４ −０．４６９ １０（ｍｍ） ０．６３０（μｍ） −０．５８７（μｍ） 硝材 ＢＳＬ７ ＯＨＡＲＡ製 (Nd 1.51633, γd 64.1) 楔角 ５°
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば以上のように所定形状の
２つの楔形透光部材を用いることにより、露光光と波長
が異なる検出光（アライメント光）で投影レンズ系を介
してウエハ上のマークの検出を行う場合にメリディオナ
ル方向に関するマーク像の位置を個々の露光装置毎の組
立誤差や加工誤差等より発生する諸収差を良好に補正
し、高精度に検出することが可能な改良されたマーク検
出機能を有する露光装置及びそれを用いた半導体チップ
の製造方法を達成することができる。
２つの楔形透光部材を用いることにより、露光光と波長
が異なる検出光（アライメント光）で投影レンズ系を介
してウエハ上のマークの検出を行う場合にメリディオナ
ル方向に関するマーク像の位置を個々の露光装置毎の組
立誤差や加工誤差等より発生する諸収差を良好に補正
し、高精度に検出することが可能な改良されたマーク検
出機能を有する露光装置及びそれを用いた半導体チップ
の製造方法を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の光学系の要部概略図
【図２】 図１の楔形透光部材の説明図
【図３】 楔の間隔とコマ収差との関係を示す説明図
【図４】 本発明に係る楔の他の実施例の説明図
【図５】 図４の楔を用いたときの間隔とコマ収差と
の関係を示す説明図
の関係を示す説明図
１，２ 楔形透光部材 ４Ａ，４Ｂ 平行平面板 １１ レチクル（第１物体） １２ ウエハ（第２物体） １３ 投影レンズ系 ３１ 観察光学系 ３７ アライメントマーク ４３ 撮像装置 ４６，５０ 光源 ４８ 基準マーク ５３ レチクル基準マーク ４０３ 照明系
Claims (6)
- 【請求項１】 露光光で照明した第１物体のパターンを
第２物体上に投影する投影レンズ系と、該露光光とは波
長が異なる検出光で第２物体面上のマークを照明し、該
第２物体上のマークの像を該投影レンズ系を介して検出
する検出手段とを有する露光装置において、該検出手段
は２つの楔形透光部材を用いて該投影レンズ系のメリデ
ィオナル平面で発生する非対称収差を補正していること
を特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記２つの楔形透光部材は楔の向きが互
いに逆方向で、かつ間隔が可変となるように対向配置し
ていることを特徴とする請求項１の露光装置。 - 【請求項３】 前記２つの楔形透光部材の間隔を変えた
ために生じる観察像高の変化を観察光学系の全体あるい
は一部の光学系を動かすことにより補正することを特徴
とする請求項２の露光装置。 - 【請求項４】 ウエハ面上の位置合わせ用のマークを該
ウエハ面上のフォトレジストに不感光性の検出光で照明
し、該マークを投影レンズ系を介して検出し、該検出結
果に基づいて得られる該ウエハの位置情報より該ウエハ
の位置合わせを行う工程を利用して、該ウエハ面上のフ
ォトレジストに感光性の露光光で照明したレチクルの回
路パターンを該投影レンズ系を介して該ウエハ面上のフ
ォトレジストに投影転写して半導体チップを製造する半
導体チップの製造方法において、該ウエハ面上のマーク
の検出の際に２つの楔形透光部材を用いて該投影レンズ
系のメリディオナル平面で発生する非対称性収差を補正
していることを特徴とする半導体チップの製造方法。 - 【請求項５】 前記２つの楔形透光部材は楔の向きが互
いに逆方向で、かつ間隔が可変となるように対向配置し
ていることを特徴とする請求項３の半導体チップの製造
方法。 - 【請求項６】 前記２つの楔形透光部材の間隔を変えた
ために生じる観察像高の変化を観察光学系の全体あるい
は一部の光学系を動かすことにより補正することを特徴
とする請求項５の半導体チップの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02441492A JP3214027B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 露光装置及びそれを用いた半導体チップの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02441492A JP3214027B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 露光装置及びそれを用いた半導体チップの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190420A true JPH05190420A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3214027B2 JP3214027B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=12137502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02441492A Expired - Fee Related JP3214027B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 露光装置及びそれを用いた半導体チップの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3214027B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002164268A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Canon Inc | 検出装置及び該検出装置を用いた投影露光装置 |
| JP2003309053A (ja) * | 2002-04-12 | 2003-10-31 | Nikon Corp | 露光装置及び露光方法 |
| JP2006030873A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像形成装置および画像形成方法 |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP02441492A patent/JP3214027B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002164268A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Canon Inc | 検出装置及び該検出装置を用いた投影露光装置 |
| JP2003309053A (ja) * | 2002-04-12 | 2003-10-31 | Nikon Corp | 露光装置及び露光方法 |
| JP2006030873A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像形成装置および画像形成方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3214027B2 (ja) | 2001-10-02 |
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