JPH06324472A - 露光用原板及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents

露光用原板及びそれを用いた投影露光装置

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JPH06324472A
JPH06324472A JP13688293A JP13688293A JPH06324472A JP H06324472 A JPH06324472 A JP H06324472A JP 13688293 A JP13688293 A JP 13688293A JP 13688293 A JP13688293 A JP 13688293A JP H06324472 A JPH06324472 A JP H06324472A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相シフト膜を用いて形成した露光用パター
ンをウエハ面上に投影露光するようにした露光用原板及
びそれを用いた投影露光装置を得ること。 【構成】 透明基板上に位相部材でパターンを形成した
露光用原板を照明系からの光束で照明し、該露光用原板
を投影光学系によって感光剤が塗布された被露光物体面
上に投影露光する際、該露光用原板のパターンを透過光
束で観察するようにした観察系を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は露光用原板及びそれを用
いた投影露光装置に関し、特に所謂位相シフト法を適用
してレチクル面(マスク面)上に形成した電子回路パタ
ーン(露光用パターン)を投影レンズを介してウエハ面
上に投影露光するようにした又は直接ウエハ面上に転写
露光するようにして半導体素子を製造する際に好適なも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より半導体素子製造用の露光装置の
うち所謂ステッパーにおいては電子回路パターンを形成
したレチクル(ホトマスク)を照明系で照明し、該レチ
クルを投影レンズによりウエハ面上に投影し露光してい
る。
【0003】この露光装置では最近の半導体素子の高集
積化に伴い投影転写可能なパターン像の微細化(高解像
力化)と共に焦点深度が深いことが要望されている。
【0004】投影パターン像の微細化及び投影レンズの
焦点深度の向上を図る一手法として所謂位相シフト法を
用いる方法が、例えば特公昭62−50811号公報や
IEEE、Trans.on Electric Device,vol ED-29、No.12(198
2)、P1282等で提案されている。
【0005】この位相シフト法においては電子回路パタ
ーンを形成する透明部と不透明部のうち透明部の一部に
通過光束に一定の位相差(例えば180度)を付与する
ことができる位相シフト膜を施した位相シフトマスクを
用い、これによりパターン像の解像力やコントラストを
向上させている。
【0006】この他、位相シフトマスクとしてCr等の
遮光パターンを設けずに位相膜パターンのみでパターン
像の形成を行う「非減衰タイプ」の位相シフトマスクが
ある。
【0007】この非減衰タイプの位相シフトマスクは遮
光パターンと位相膜パターンとの位置合わせが不要であ
るという利点がある。
【0008】一般に、位相シフトマスクを用いれば投影
光学系の開口数(NA)及び露光波長が一定であっても
周期的なパターン像の解像力の向上及び焦点深度を深く
させることができるという特長がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子製造用の投
影露光装置ではレチクルとウエハとの相対的な位置検出
(アライメント)を行っている。
【0010】このときのアライメントはレチクル面上の
アライメントマークをアライメント系(観察系)で観察
して行っている。
【0011】しかしながらレチクルとして前述の遮光パ
ターンの無い非減衰タイプの位相シフトマスクより成る
アライメントマークを用いたときには従来のアライメン
ト系ではアライメントマークを観察することができな
い。
【0012】この他、投影露光装置では多くの場合投影
光学系のベストフォーカス位置を検出する方法として、
投影光学系を介した光束を用いてフォーカス位置を検出
する所謂TTL(Through the lens) Auto Focus(以下
「TTL、AF」という。)機能を設けている。
【0013】この方法は、例えばスリット像を投影レン
ズを介してウエハ面上に投影し、スリットを介して光量
検出器で受光し、その受光光量の特性からベストフォー
カス位置を決定するものである。
【0014】レチクルの回路パターン以外の部分にTT
Lオートフォーカス用マーク(オートフォーカスマー
ク)を形成し、レチクルをステージに装着した状態で、
照明手段からの露光光と同一の波長を有する光をレチク
ルのTTLオートフォーカス用マークに指向し、レチク
ルを通過した光を投影光学系を介してウエハステージ上
に向け、スリットを介して光量検出器で受光する。
【0015】ウエハステージを投影光学系の光軸方向に
上下動させて光量検出器の位置を変化させ、この時の受
光素子からの出力信号の重心を示す受光面を検出するこ
とにより、この位置を投影光学系の最適フォーカス位置
(最良像面位置)として検出している。
【0016】このようなTTL、AF方式を採用する場
合にも前述の非減衰タイプの位相シフトマスクより成る
マークを用いたときには遮光パターンがないのでフォー
カス位置の検出が出来なくなってくる。
【0017】又、TTL、AFと同様にレチクルアライ
メント、ウエハアライメントのベースラインの補正も出
来なくなってくる。
【0018】本発明は非減衰タイプの位相シフト膜を用
いたレチクルアライメントマークを介してアライメント
信号を検出する際、アライメント系(観察系)を適切に
構成することにより、レチクル面上の位相シフトの位相
膜の付いた領域と付いていない領域とを効果的に区別す
ることによりレチクルとウエハとの相対的位置合わせを
高精度に行い、高解像度の投影パターンが得られる露光
用原板及びそれを用いた投影露光装置の提供を目的とす
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の露光用原板は、 (1−1)透明基板上に位相部材より成る露光用パター
ンと所定の波長の光束を反射又は散乱させる材料より成
る別パターンとを形成したことを特徴としている。
【0020】特に前記別パターンはアライメントパター
ン又はフォーカスパターンであること、前記別パターン
はCr材料より形成されていること等を特徴としてい
る。
【0021】(1−2)透明基板上に位相部材で露光用
パターンを形成した露光用原板のパターンを撮影系を介
して被露光物体に露光転写する際、該透明基板上に該撮
影系の解像限界以下のピッチのフォーカス用のパターン
を設けたことを特徴としている。
【0022】又、本発明の投影露光装置は、 (1−3)透明基板上に位相部材でパターンを形成した
露光用原板を照明系からの光束で照明し、該露光用原板
を投影光学系によって感光剤が塗布された被露光物体面
上に投影露光する際、該露光用原板のパターンを透過光
束で観察するようにした観察系を設けたことを特徴とし
ている。
【0023】
【実施例】図1は本発明の実施例1の要部概略図であ
る。
【0024】図中、露光用照明系1より放射した露光用
光束により、露光用原板としてのレチクル2を照明して
いる。レチクル2には透明な位相部材で形成した露光用
パターン(電子回路パターン)3と同じく透明な位相部
材で形成したレチクルアライメントマーク4とを設けて
いる。
【0025】そして縮少型の投影レンズ5によってレチ
クル2面の露光用パターン3をレジストが塗布されたウ
エハ6面上に投影転写している。
【0026】ウエハ6はウエハチャック7に吸着固定さ
れ、ウエハチャック7はXYステージ8上に載置され、
更にXYステージ8は定盤9上に載置されている。
【0027】XYステージ8は投影レンズ5の光軸に垂
直な面内で2次元的に移動可能に構成している。このと
きの移動量はレーザー測長器11からのビームをXYス
テージ8上に設けたミラー10に入射し、該ミラー10
で反射したビームをレーザー測長器11で検出すること
によりモニターしている。
【0028】12はXYステージ8面上に設けた基準面
である。
【0029】基準面12上にはステージ基準マーク13
が設けられており、ファイバー14で導光された露光用
光束と同じ波長の光束でミラー15、コリメーターレン
ズ16を介して照明している。
【0030】ウエハ6のアライメントはオフアクシスア
ライメントスコープ17で行っている。
【0031】101は観察系であり、レチクル2面上の
アライメントマーク4及び基準プレート19に設けた基
準マーク20を撮像素子25の撮像面25aに形成して
観察している。観察系101はミラー22、対物レンズ
23、そしてリレーレンズ24を有している。
【0032】基準プレート19はアライメントマーク4
の下方にステッパー本体に固着され基準マーク20が観
察系101の焦点深度内に入るようにアライメントマー
ク4に近接して配置している。
【0033】基準プレート19の基準マーク20はCr
等の遮光パターンより成り、ファイバー18で導光され
た露光用光束と同じ波長の光束でコリメーターレンズ2
1を介してアライメントマーク4と共に透過照明されて
いる。
【0034】ファイバー18、コリメーターレンズ21
は照明系102の一要素を構成している。透過照明され
た基準マーク20とアライメントマーク4は観察系10
1によって撮像素子25の撮像面25a上に結像してい
る。
【0035】本実施例では位相部材(位相シフト膜)よ
り成る露光用パターン3が露光用光束の波長に対して膜
厚及び屈折率等が最適化されてウエハ6面上に結像する
ようになっている。従ってこれと同一のプロセスで作製
したアライメントマーク4も透過照明により露光用パタ
ーン3と同様にして撮像面25a上に結像させている。
【0036】本実施例ではアライメントマーク4の観察
の際に露光用光束の波長と同じ波長の光束を用いてい
る。これにより位相部材より成るアライメントマーク4
のエッジを明瞭に観察できるようにしている。
【0037】この為、基準プレート19の基準マーク2
0の透過部は位相部材のエッジをとらえられる様な形状
をしている。
【0038】本実施例で以上のようにして検出したアラ
イメントマーク4と基準マーク20の撮像面25上の像
のずれ量から、双方の位置ずれを検出し、レチクル2の
位置合わせを行っている。
【0039】本実施例において観察系101の対物レン
ズ23とリレーレンズ24との間はアフォーカルに結合
されている。
【0040】即ち、対物レンズ23の焦点位置にレチク
ル2のパターン面(アライメントマーク4)が位置し、
リレーレンズ24の焦点位置に撮像素子25の撮像面2
5aが位置するようにしている。そしてレチクル2のパ
ターン面と撮像面25aとが結像関係を維持するように
して対物レンズ23とミラー22とを一体的に、レチク
ル2に平行な面内で移動可能に構成している。尚、前述
の各要素4,18〜25は投影レンズ5の光軸に対して
対称に複数設けている。
【0041】次に本実施例において、オフアクシスアラ
イメントスコープ17でウエハのアライメントを行う際
に必須である、投影レンズ5の光軸からオフアクシスア
ライメントスコープ17の光軸までベクトルb、いわゆ
るベースラインを計測する方法について説明する。
【0042】まず、XYステージ8を移動させて基準面
12のステージ基準マーク13が投影レンズ5を通し
て、レチクルアライメントマーク4とは別のレチクル中
心からのベクトルαの位置にあるアライメントマーク4
aと共に観察系101によって検出できる位置までもっ
てくる。そしてステージ基準マーク13に対するアライ
メントマーク4aとのずれ量をベクトルβとして検出す
る。
【0043】この場合も位相部材より成るレチクルアラ
イメントマーク4のエッジは透過照明の為に明瞭に観察
される。この為ステージ基準マーク13の形状もレチク
ル2面上のアライメントマークのアライメントに用いる
エッジ部を照明する様な形に決定される。
【0044】次に、再びXYステージ8を移動して、ス
テージ基準マーク13がオフアクシスアライメントスコ
ープ17によって検出できる位置までもってくる。そし
てオフアクシスアライメントスコープ17内の基準位置
とのずれ量(ベクトル)γを検出する。この間のXYス
テージの移動量(ベクトル)δはレーザー測長器11に
よって正確に測定されている。以上の各ベクトル量から
ベクトルb、即ちベースラインを投影レンズ5の縮小倍
率をMとしたとき b=−α/M−β−γ+δ より求めている。
【0045】図2は本発明の実施例2の観察系101近
傍の要部概略図である。
【0046】本実施例では図1の実施例1に比べて照明
系102の一部にリング開口絞り26を設け、又観察系
101の一部に位相板27(例えばλ/4板)を設け
て、位相差顕微鏡の機能を持たせている。これにより撮
像素子25の撮像面25a上に結像されるパターン像を
より鮮明にしている点が異っており、その他の構成は同
じである。
【0047】図3は図2のリング開口絞り26を光軸方
向から見たときの概略図である。
【0048】この他本発明においては実施例3として照
明系102と観察系101とで暗視野顕微鏡と同様の構
成としても良い。
【0049】これによれば透明位相部材より成るパター
ンでもエッジの散乱光を検出することによってパターン
像を撮像素子25でとらえることができる。
【0050】以上の実施例2,3の2つの構成は実施例
1のように必ずしもアライメントマーク4を透過照明に
する必要がなく、落射照明でも良い。この為構成上の制
約がなく、又光学要素の数も少なくなり、装置全体が簡
素化されるといった特長がある。
【0051】尚、以上の各実施例において光量の関係よ
り照明系のσを大きくせざるを得ず、その為に位相膜の
エッジ像が不鮮明となって所望のアライメント検出がで
きない場合、又は必要な精度が得られない場合には図4
に示すようにレチクル2の透明位相部材より成る露光用
パターン3以外にCr等の遮光性の部材でパターニング
したアライメントマーク28を付けることにより従来の
方法でアライメントをしても良い。
【0052】このアライメントマーク28の位置と露光
用パターン3との相対位置合わせはオフセット処理が可
能な為ハード的には必ずしも精度を要しない為、位相パ
ターンと遮光パターンとの位置合わせが不要であるとい
う非減衰タイプの位相シフトマスクの利点を損なうこと
は無い。但し、オフセットとなる相対位置関係を正確に
測定しておくことは必要である。
【0053】さらに、この方法で前述したTTL、AF
用のマークも形成することができる。
【0054】またCrパターン無しで、TTL、AFを
行いたい場合は、投影レンズ5の解像限界以下のパター
ンにする。すなわち、そのパターンによって生成される
回折光の飛ぶ角度が投影レンズ5のNA(開口数)以上
になるようなパターンサイズにする。この条件を式で表
わすと、 d<λ・NA (d:パターンのピッチ、λ:波長、NA:投影レンズ
の開口数)となる。このようなサイズのパターンにする
ことにより、回折光が投影レンズ5で捕捉できなくなる
ために光量減少が起こり、遮光パターンを配置したのと
同様の効果が得られる。
【0055】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、非減衰タ
イプの位相シフト膜を用いたレチクルアライメントマー
クを介してアライメント信号を検出する際、アライメン
ト系(観察系)を適切に構成することにより、レチクル
面上の位相シフトの位相膜の付いた領域と付いていない
領域とを効果的に区別することによりレチクルとウエハ
との相対的位置合わせを高精度に行い、高解像度の投影
パターンが得られる露光用原板及びそれを用いた投影露
光装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の要部概略図
【図2】本発明の実施例2の一部分の要部概略図
【図3】図2の一部分の説明図
【図4】本発明に係るレチクルパターンの説明図
【符号の説明】
2 レチクル 3 露光用パターン 4 アライメントマーク 5 投影レンズ 6 ウエハ 13 基準マーク 17 オフアクシスアライメントスコープ 26 リング開口絞り 27 位相板 101 観察系 102 照明系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に位相部材より成る露光用パ
    ターンと所定の波長の光束を反射又は散乱させる材料よ
    り成る別パターンとを形成したことを特徴とする露光用
    原板。
  2. 【請求項2】 前記別パターンはアライメントパターン
    又はフォーカスパターンであることを特徴とする請求項
    1の露光用原板。
  3. 【請求項3】 前記別パターンはCr材料より形成され
    ていることを特徴とする請求項1の露光用原板。
  4. 【請求項4】 透明基板上に位相部材で露光用パターン
    を形成した露光用原板の該露光用パターンを撮影系を介
    して被露光物体に露光転写する際、該透明基板上に該撮
    影系の解像限界以下のピッチのフォーカスパターンを設
    けたことを特徴とするる露光用原板。
  5. 【請求項5】 透明基板上に位相部材でパターンを形成
    した露光用原板を照明系からの光束で照明し、該露光用
    原板を投影光学系によって感光剤が塗布された被露光物
    体面上に投影露光する際、該露光用原板のパターンを透
    過光束で観察するようにした観察系を設けたことを特徴
    とする投影露光装置。
  6. 【請求項6】 前記観察系は位相差顕微鏡又は暗視野顕
    微鏡を有していることを特徴とする請求項5の投影露光
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10135119A (ja) * 1996-10-30 1998-05-22 Canon Inc 投影露光装置
US6992780B2 (en) * 2001-05-22 2006-01-31 Canon Kabushiki Kaisha Position detecting method and apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
US8625074B2 (en) 2008-10-14 2014-01-07 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus and device fabrication method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10135119A (ja) * 1996-10-30 1998-05-22 Canon Inc 投影露光装置
US6992780B2 (en) * 2001-05-22 2006-01-31 Canon Kabushiki Kaisha Position detecting method and apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
US7148973B2 (en) 2001-05-22 2006-12-12 Canon Kabushiki Kaisha Position detecting method and apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
US8625074B2 (en) 2008-10-14 2014-01-07 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus and device fabrication method

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