JPH0732116B2 - 露光装置 - Google Patents
露光装置Info
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- JPH0732116B2 JPH0732116B2 JP1181046A JP18104689A JPH0732116B2 JP H0732116 B2 JPH0732116 B2 JP H0732116B2 JP 1181046 A JP1181046 A JP 1181046A JP 18104689 A JP18104689 A JP 18104689A JP H0732116 B2 JPH0732116 B2 JP H0732116B2
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- light
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- optical system
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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
- G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
-
- 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
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- 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】 産業状の利用分野 本発明は、レチクル上のパターンを投影光学系を介して
ウエハ上に転写する露光装置に関するものである。
ウエハ上に転写する露光装置に関するものである。
従来の技術 従来より、半導体装置はますます高密度化され、各々の
素子の微細パターンは0.5μｍ以下に及ぼうとしてい
る。このような微細パターンの露光において、半導体製
造時に必要とされるような多数回にわたる重ね合わせ露
光を行うためには、各露光間の位置合わせがきわめて大
切であり、その重ね合わせ精度は0.1μｍ以下が必要と
される。この露光装置として、特開昭63−78004号公報
に記載の構成が知られている。以下、第５図を参照して
従来の露光装置について説明する。第５図は露光装置の
構成図である。第５図において、高精度な位置合わせを
実現するために、レチクル114面上に形成された１対の
格子110,110′によって波面分割された光束のうち、第
１のレンズ115,115′のスペクトル面で適当な光束を空
間フィルタ116,116′によって通過させ、更に第２のレ
ンズ系117,117′、投影レンズ119を通過させ、基板上に
設けた第２の１対の格子上121,121′に投影する。第２
の格子121,121′からは、回折光122,122′が回折され、
この回折光122,122′は逆方向に、投影レンズ119,第２
のレンズ117,117′中を通過し、光検出器123,123′に導
びかれる。また、基板上の第２の格子121,121′に２光
束を適当な方向から投影すると、回折光同志が重なった
方向に回折され、各々が干渉する。この干渉した１対の
回折光強度を光検出器123,123′で検出し、それらの差
がゼロとなるようにすることで前記レチクル114とウエ
ハ118との高精度な位置合わせが可能となる。
素子の微細パターンは0.5μｍ以下に及ぼうとしてい
る。このような微細パターンの露光において、半導体製
造時に必要とされるような多数回にわたる重ね合わせ露
光を行うためには、各露光間の位置合わせがきわめて大
切であり、その重ね合わせ精度は0.1μｍ以下が必要と
される。この露光装置として、特開昭63−78004号公報
に記載の構成が知られている。以下、第５図を参照して
従来の露光装置について説明する。第５図は露光装置の
構成図である。第５図において、高精度な位置合わせを
実現するために、レチクル114面上に形成された１対の
格子110,110′によって波面分割された光束のうち、第
１のレンズ115,115′のスペクトル面で適当な光束を空
間フィルタ116,116′によって通過させ、更に第２のレ
ンズ系117,117′、投影レンズ119を通過させ、基板上に
設けた第２の１対の格子上121,121′に投影する。第２
の格子121,121′からは、回折光122,122′が回折され、
この回折光122,122′は逆方向に、投影レンズ119,第２
のレンズ117,117′中を通過し、光検出器123,123′に導
びかれる。また、基板上の第２の格子121,121′に２光
束を適当な方向から投影すると、回折光同志が重なった
方向に回折され、各々が干渉する。この干渉した１対の
回折光強度を光検出器123,123′で検出し、それらの差
がゼロとなるようにすることで前記レチクル114とウエ
ハ118との高精度な位置合わせが可能となる。
発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような構成では、露光光とアライメント
光がほぼ同波長であり、投影光学系が両者に対して同様
に良好な結像性能を発揮する場合のみ有効であるという
課題がある。たとえば、将来露光光の主流になると期待
されるエキシマレーザ等の紫外光に対しては、屈折光学
系を構成するための硝子材料が限られるため、色収差を
補正した色消し投影光学系を構成することはきわめて困
難である。このため投影光学系は露光波長でのみ十分に
色補正されるように設計され、他の波長に対しては非常
に大きな色収差を示すため、アライメント波長は露光波
長に十分近いことが望ましい。ところが半導体製作のプ
ロセスからの要望としては、アライメント波長は露光波
長から十分に離れていることが要請される。この理由と
して、化学増感レジスト等の高感度レジストの使用にと
もない、アライメント光によるレジストの露光が心配さ
れる点、及び投影光学系の結像性能の限界を補うために
使用される多層レジストや、多重反射を防止する染料入
りレジストによる露光光の吸収にともなうアライメント
光の減衰により、アライメント精度が低下しまう点等が
ある。
光がほぼ同波長であり、投影光学系が両者に対して同様
に良好な結像性能を発揮する場合のみ有効であるという
課題がある。たとえば、将来露光光の主流になると期待
されるエキシマレーザ等の紫外光に対しては、屈折光学
系を構成するための硝子材料が限られるため、色収差を
補正した色消し投影光学系を構成することはきわめて困
難である。このため投影光学系は露光波長でのみ十分に
色補正されるように設計され、他の波長に対しては非常
に大きな色収差を示すため、アライメント波長は露光波
長に十分近いことが望ましい。ところが半導体製作のプ
ロセスからの要望としては、アライメント波長は露光波
長から十分に離れていることが要請される。この理由と
して、化学増感レジスト等の高感度レジストの使用にと
もない、アライメント光によるレジストの露光が心配さ
れる点、及び投影光学系の結像性能の限界を補うために
使用される多層レジストや、多重反射を防止する染料入
りレジストによる露光光の吸収にともなうアライメント
光の減衰により、アライメント精度が低下しまう点等が
ある。
つまり、プロセス上の理由によりアライメント光の波長
は露光波長より離れていなければならず、ここで説明し
た従来の構成では、アライメントが困難になる課題があ
る。
は露光波長より離れていなければならず、ここで説明し
た従来の構成では、アライメントが困難になる課題があ
る。
本発明はアライメント光として露光波長とは異なる波長
を用い、更に投影光学系の色収差を十分に補償し、回折
格子を用いた投影レンズを通して行うアライメント（ス
ルー・ザ・レンズ・アライメントまたはTTLアライメン
ト）を行えるようにした露光装置を提供することを目的
とする。
を用い、更に投影光学系の色収差を十分に補償し、回折
格子を用いた投影レンズを通して行うアライメント（ス
ルー・ザ・レンズ・アライメントまたはTTLアライメン
ト）を行えるようにした露光装置を提供することを目的
とする。
課題を解決するための手段 本発明は、第１の波長の露光光を出射する露光用光源
と、第１のパターンと回折格子からなる第１の位置合わ
せマークとを有する第１の物体と、回折格子からなる第
２の位置合わせマークを有し、前記第１の物体に対向し
て設けられ、前記第１の物体の第１のパターンが投影さ
れ露光される第２の物体と、前記第１の物体と前記第２
の物体との間に位置され、前記露光光でもって前記第１
の物体の第１のパターンを前記第２の物体上に投影露光
する投影光学系と、前記第１の波長とは異なる第２の波
長で２周波のコヒーレントなアライメント光を出射する
アライメント用光源と、前記第１の物体と前記第２の物
体との間に位置され、前記アライメント光が前記第１の
位置合わせマークで回折されて生じた回折光の内の２光
束を各々の円偏光に変換する偏光光学素子を有し、前記
円偏光を前記投影光学系を介して前記第２の位置合わせ
マークに入射し前記第２の位置合わせマークで同一光路
上に回折してビート光を生成するアライメント光学系
と、前記ビート光を利用して前記第１の物体と前記第２
の物体との相対位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手
段と、前記位置ずれ量検出手段が検出した位置ずれ量に
基づき前記第１の物体と前記第２の物体の相対位置合わ
せを行う位置合わせ手段とを備えた露光装置であって、
前記投影光学系の画角内で前記第１の位置合わせマーク
が存在する領域を含む円環領域を色補正する色補正光学
系を含む露光装置である。
と、第１のパターンと回折格子からなる第１の位置合わ
せマークとを有する第１の物体と、回折格子からなる第
２の位置合わせマークを有し、前記第１の物体に対向し
て設けられ、前記第１の物体の第１のパターンが投影さ
れ露光される第２の物体と、前記第１の物体と前記第２
の物体との間に位置され、前記露光光でもって前記第１
の物体の第１のパターンを前記第２の物体上に投影露光
する投影光学系と、前記第１の波長とは異なる第２の波
長で２周波のコヒーレントなアライメント光を出射する
アライメント用光源と、前記第１の物体と前記第２の物
体との間に位置され、前記アライメント光が前記第１の
位置合わせマークで回折されて生じた回折光の内の２光
束を各々の円偏光に変換する偏光光学素子を有し、前記
円偏光を前記投影光学系を介して前記第２の位置合わせ
マークに入射し前記第２の位置合わせマークで同一光路
上に回折してビート光を生成するアライメント光学系
と、前記ビート光を利用して前記第１の物体と前記第２
の物体との相対位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手
段と、前記位置ずれ量検出手段が検出した位置ずれ量に
基づき前記第１の物体と前記第２の物体の相対位置合わ
せを行う位置合わせ手段とを備えた露光装置であって、
前記投影光学系の画角内で前記第１の位置合わせマーク
が存在する領域を含む円環領域を色補正する色補正光学
系を含む露光装置である。
又、アライメント光学系は、更に、空間フィルタリング
手段を有してもよく、この空間フィルタリング手段は、
第１の物体と第２の物体との間に設けてもよい。
手段を有してもよく、この空間フィルタリング手段は、
第１の物体と第２の物体との間に設けてもよい。
又、位置ずれ量検出手段は光検出器を含み、空間フィル
タリング手段が第２の物体と前記光検出器との間に設け
られてもよい。
タリング手段が第２の物体と前記光検出器との間に設け
られてもよい。
作用 本発明は上記構成により、レチクル上の回折格子からな
る位置合わせワークをウエハ上の回折格子からなる位置
合わせマーク上に、露光波長とは異なる２周波のコヒー
レント光を用いて投影し、好適には空間フィルタリング
を行なった後に光検出器でアライメント光を受光するこ
とにより、ビート信号を検出し、その位相情報からウエ
ハのレチクルに対する位置ずれ量を検知し、この位置ず
れ量からウエハとレチクルとの位置関係を操作すること
により、両者の正確な位置合わせが可能になる。
る位置合わせワークをウエハ上の回折格子からなる位置
合わせマーク上に、露光波長とは異なる２周波のコヒー
レント光を用いて投影し、好適には空間フィルタリング
を行なった後に光検出器でアライメント光を受光するこ
とにより、ビート信号を検出し、その位相情報からウエ
ハのレチクルに対する位置ずれ量を検知し、この位置ず
れ量からウエハとレチクルとの位置関係を操作すること
により、両者の正確な位置合わせが可能になる。
実施例 以下、第１図から第３図を参照して本発明の第１実施例
について説明する。第１図は本発明の露光装置の構成図
であり、第２図は本発明に用いられる色補正を行う投影
レンズの画角内の特定領域を示すレチクルの平面図、第
３図は同じく本発明に用いられるレーザ光源から出射さ
れるレーザ光の偏向状態を示す偏向方向図である。第１
図において、１は露光用の原版のパターンを有するレチ
クル、２はパターンを露光するウエハ、４は光源、５は
レチクル１上に設けられた位置合わせマーク、7,7′は
空間フィルタリング光学系、９は色収差を補正するため
の補正光学系、３は投影レンズ、10はアライメント光、
６はウエハ２上に設けられた位置合わせマーク、11は位
置合わせマーク６により回折されたアライメント光であ
る。次に、第２図において、レチクル１に対する有効画
角21、及び色補正を行った特定領域22を示す。
について説明する。第１図は本発明の露光装置の構成図
であり、第２図は本発明に用いられる色補正を行う投影
レンズの画角内の特定領域を示すレチクルの平面図、第
３図は同じく本発明に用いられるレーザ光源から出射さ
れるレーザ光の偏向状態を示す偏向方向図である。第１
図において、１は露光用の原版のパターンを有するレチ
クル、２はパターンを露光するウエハ、４は光源、５は
レチクル１上に設けられた位置合わせマーク、7,7′は
空間フィルタリング光学系、９は色収差を補正するため
の補正光学系、３は投影レンズ、10はアライメント光、
６はウエハ２上に設けられた位置合わせマーク、11は位
置合わせマーク６により回折されたアライメント光であ
る。次に、第２図において、レチクル１に対する有効画
角21、及び色補正を行った特定領域22を示す。
以上のような構成において、以下その動作について説明
する。まず、レチクル１の像をウエハ２上に投影するよ
うに投影レンズ３が配置されている。投影レンズ３は露
光波長に合わせて設計されているため、光源４から出射
されるアライメント光10で照明されるレチクル１上の位
置合わせマーク５を投影レンズ３だけでウエハ２上に結
像することは、色収差が大きすぎて不可能である。ここ
で、レチクル１上の位置合わせマーク５は回折格子より
なっており、透過光は多数の回折光に分割される。この
回折光を空間フィルタリングするために、空間フィルタ
リング光学系7,7′と空間フィルタ８を透過させる。さ
らに、色収差を補正するための補正光学系９を透過した
光は、投影レンズ３によりウエハ２上の位置合わせマー
ク６上に到達する。ここで補正光学系９はたとえば第２
図に示すように、投影レンズ３の有効画角21の特定領域
22（図中では同一円環領域）において、投影レンズ３の
色収差を補正しており、光源４から出射されるアライメ
ント光10で照明されたレチクル１上の特定領域22内に存
在する位置合わせマーク５は、ウエハ２上に性格に投影
結像される。つまり、実際の露光光であるKrFエキシマ
レーザの光（λ＝248.5nm）に対する投影レンズに用い
られる石英等の屈折率は、エキシマレーザ光のような紫
外光と、アライメント光10のような可視光に対する屈折
率が大きく異っている。このため、エキシマレーザ光に
合わせて最適設計された投影レンズ３のアライメント光
10に対する色収差はきわめて大きく、投影レンズ３の全
画角を色補正できるような補正光学系を設計することは
きわめて難しい。そこで、本実施例のように、投影レン
ズ３の画角の中で、位置合わせマーク５の存在するごく
限られた領域に対して色補正を行うような補正光学系９
を用いることで、補正光学系９の設計はかなり容易なも
のとなる。次に、ウエハ２上に結像される回折格子のピ
ッチPr′は、レチクル１上の位置合わせマーク５のピッ
チをPr、投影レンズ３の露光波長にたいする倍率をＭと
すると、アライメント光10に対しても、倍率Ｍの光学系
として色補正されることから、 Pr′＝（Pr/2）/M という関係となる。さらに、ウエハ２上の位置合わせマ
ーク６も回折格子からなり、そのピッチ Pwは、 Pw＝Pr/M で表されるので、ウエハ２上の位置合わせマーク６に入
射したアライメント光10のうち±１次の回折を受けたも
のは、回折光11で示す光路を通り、投影レンズ３、補正
光学系９、空間フィルタリング光学系７を通った後、空
間フィルタ８の上側に設けられた全反射ミラー12によっ
て光路外に取り出され、光検出器14に入射する。次に、
光検出器14の信号出力よりレチクル１とウエハ２の位置
ずれ量が測定でき、図示していないが、前記測定データ
を用いてウエハ２用ステージ、あるいはレチクル１用ス
テージを駆動することで、レチクル１とウエハ２の位置
合わせを行うことができる。ところで光源４は第３図に
示すように、互いに直交偏光した、周波数がf1，f2のコ
ヒーレント光を射出する光学ユニットであり、このよう
な光学ユニットとしては、レーザ管に磁場をかけること
により２周波を得るゼーマンレーザや、一方向に伝播す
る超音波や回転回折格子を用いてレーザ光をドップラー
シフトさせることにより２周波を得るような装置が利用
できる。また、f1とf2の周波数差として数十KHz〜数十M
Hzが一般的である。次に、光源４を出射した光は、レチ
クル１上の位置合わせマーク５、空間フィルタリング用
レンズ系7,7′を通過した後、偏光光学系素子13,13′に
入射する。偏光光学系素子13,13′はコヒーレントな２
周波のアライメント光f1，f2のうちどららか一方のみを
透過し、さらに透過光が円偏光になるような働きをす
る。このような偏光光学系素子13,13′は偏光板や偏光
ビームスプリッタと位相板の組合わせ、あるいは適切に
設計された誘電体多層膜によって実現できる。
する。まず、レチクル１の像をウエハ２上に投影するよ
うに投影レンズ３が配置されている。投影レンズ３は露
光波長に合わせて設計されているため、光源４から出射
されるアライメント光10で照明されるレチクル１上の位
置合わせマーク５を投影レンズ３だけでウエハ２上に結
像することは、色収差が大きすぎて不可能である。ここ
で、レチクル１上の位置合わせマーク５は回折格子より
なっており、透過光は多数の回折光に分割される。この
回折光を空間フィルタリングするために、空間フィルタ
リング光学系7,7′と空間フィルタ８を透過させる。さ
らに、色収差を補正するための補正光学系９を透過した
光は、投影レンズ３によりウエハ２上の位置合わせマー
ク６上に到達する。ここで補正光学系９はたとえば第２
図に示すように、投影レンズ３の有効画角21の特定領域
22（図中では同一円環領域）において、投影レンズ３の
色収差を補正しており、光源４から出射されるアライメ
ント光10で照明されたレチクル１上の特定領域22内に存
在する位置合わせマーク５は、ウエハ２上に性格に投影
結像される。つまり、実際の露光光であるKrFエキシマ
レーザの光（λ＝248.5nm）に対する投影レンズに用い
られる石英等の屈折率は、エキシマレーザ光のような紫
外光と、アライメント光10のような可視光に対する屈折
率が大きく異っている。このため、エキシマレーザ光に
合わせて最適設計された投影レンズ３のアライメント光
10に対する色収差はきわめて大きく、投影レンズ３の全
画角を色補正できるような補正光学系を設計することは
きわめて難しい。そこで、本実施例のように、投影レン
ズ３の画角の中で、位置合わせマーク５の存在するごく
限られた領域に対して色補正を行うような補正光学系９
を用いることで、補正光学系９の設計はかなり容易なも
のとなる。次に、ウエハ２上に結像される回折格子のピ
ッチPr′は、レチクル１上の位置合わせマーク５のピッ
チをPr、投影レンズ３の露光波長にたいする倍率をＭと
すると、アライメント光10に対しても、倍率Ｍの光学系
として色補正されることから、 Pr′＝（Pr/2）/M という関係となる。さらに、ウエハ２上の位置合わせマ
ーク６も回折格子からなり、そのピッチ Pwは、 Pw＝Pr/M で表されるので、ウエハ２上の位置合わせマーク６に入
射したアライメント光10のうち±１次の回折を受けたも
のは、回折光11で示す光路を通り、投影レンズ３、補正
光学系９、空間フィルタリング光学系７を通った後、空
間フィルタ８の上側に設けられた全反射ミラー12によっ
て光路外に取り出され、光検出器14に入射する。次に、
光検出器14の信号出力よりレチクル１とウエハ２の位置
ずれ量が測定でき、図示していないが、前記測定データ
を用いてウエハ２用ステージ、あるいはレチクル１用ス
テージを駆動することで、レチクル１とウエハ２の位置
合わせを行うことができる。ところで光源４は第３図に
示すように、互いに直交偏光した、周波数がf1，f2のコ
ヒーレント光を射出する光学ユニットであり、このよう
な光学ユニットとしては、レーザ管に磁場をかけること
により２周波を得るゼーマンレーザや、一方向に伝播す
る超音波や回転回折格子を用いてレーザ光をドップラー
シフトさせることにより２周波を得るような装置が利用
できる。また、f1とf2の周波数差として数十KHz〜数十M
Hzが一般的である。次に、光源４を出射した光は、レチ
クル１上の位置合わせマーク５、空間フィルタリング用
レンズ系7,7′を通過した後、偏光光学系素子13,13′に
入射する。偏光光学系素子13,13′はコヒーレントな２
周波のアライメント光f1，f2のうちどららか一方のみを
透過し、さらに透過光が円偏光になるような働きをす
る。このような偏光光学系素子13,13′は偏光板や偏光
ビームスプリッタと位相板の組合わせ、あるいは適切に
設計された誘電体多層膜によって実現できる。
次に、偏光光学素子13、13′を透過したアライメントは
光f1およびf2は、補正光学系９投影レンズ３を通過しウ
エハ２へ至り、再び投影レンズ３、補正光学系９を通
り、全反射ミラー12によって光検出器14上へと導かれ
る。光検出器14上に導かれたアライメント光10は、f1と
f2の２周波よりなり円偏光が互いに干渉しf1とf2の差周
波に相当するビートを生じる。ビート周波数は光検出器
14の検出周波数帯域内であるため、光検出器14の出力は
ビートに相当する正弦波ｂ（ｔ）となる。光検出器14に
至るアライメント光f1とf2は偏光光学素子13、13′の働
きによって別々の経路を通っている。このため、光検出
器14上に至るアライメント光f1とf2は次に示すウエハ２
の変位に関する情報を含んでいる。
光f1およびf2は、補正光学系９投影レンズ３を通過しウ
エハ２へ至り、再び投影レンズ３、補正光学系９を通
り、全反射ミラー12によって光検出器14上へと導かれ
る。光検出器14上に導かれたアライメント光10は、f1と
f2の２周波よりなり円偏光が互いに干渉しf1とf2の差周
波に相当するビートを生じる。ビート周波数は光検出器
14の検出周波数帯域内であるため、光検出器14の出力は
ビートに相当する正弦波ｂ（ｔ）となる。光検出器14に
至るアライメント光f1とf2は偏光光学素子13、13′の働
きによって別々の経路を通っている。このため、光検出
器14上に至るアライメント光f1とf2は次に示すウエハ２
の変位に関する情報を含んでいる。
ここで、f1（ｔ），f2（ｔ）はアライメント光f1，f2の
電界強度を表し、A1，A2は、電界振幅である。また、△
ｘはウエハ２の紙面に平行な方向の変位である。
電界強度を表し、A1，A2は、電界振幅である。また、△
ｘはウエハ２の紙面に平行な方向の変位である。
次に、ビート信号ｂ（ｔ）はアライメント光f1とf2の干
渉の結果生じ、 で表すことができる。ここでＫは比例定数である。この
ように、ビート信号ｂ（ｔ）は正弦波の位相の中にウエ
ハ２の位置ずれ△ｘの情報を持っていることがわかる。
そこで、ウエハ２の変位△ｘの情報を含まないビート信
号を検出するもう１つの光検出器（図示せず）を用い、
２つの光検出器の出力を位相差検出用測定器（たとえば
位相計）により測定すれば、ウエハ２のレチクル１に対
する変位Δｘを正確に知ることができる。
渉の結果生じ、 で表すことができる。ここでＫは比例定数である。この
ように、ビート信号ｂ（ｔ）は正弦波の位相の中にウエ
ハ２の位置ずれ△ｘの情報を持っていることがわかる。
そこで、ウエハ２の変位△ｘの情報を含まないビート信
号を検出するもう１つの光検出器（図示せず）を用い、
２つの光検出器の出力を位相差検出用測定器（たとえば
位相計）により測定すれば、ウエハ２のレチクル１に対
する変位Δｘを正確に知ることができる。
以下、第４図を参照して本発明の第２実施例について説
明する。第４図は本発明の露光装置の構成図である。第
４図において、１は露光用の原版であるレチクル、２は
パターン露光するウエハ、４は光源、５はレチクル１上
に設けられた位置合わせ用マーク、９は色収差を補正す
るための補正光学系、7,7′は空間フィルタリング用光
学系、３は投影レンズ、10はアライメント光、６はウエ
ハ２上に設けられた位置合わせマーク、11は位置合わせ
マーク６により回折されたアライメント光である。
明する。第４図は本発明の露光装置の構成図である。第
４図において、１は露光用の原版であるレチクル、２は
パターン露光するウエハ、４は光源、５はレチクル１上
に設けられた位置合わせ用マーク、９は色収差を補正す
るための補正光学系、7,7′は空間フィルタリング用光
学系、３は投影レンズ、10はアライメント光、６はウエ
ハ２上に設けられた位置合わせマーク、11は位置合わせ
マーク６により回折されたアライメント光である。
以上のような構成において、以下その動作について説明
する。
する。
まず、前記光源４から出射したコヒーレントな２周波の
アライメント光10はレチクル１上の位置合わせマーク５
の回折格子で波面分割された後、０次回折光は全反射ミ
ラー12によって遮光され、±１次回折光のみが前記偏光
光学素子13,13′に入射する。偏光光学素子13,13′で２
周波成分f1，f2のどちらか一方のみを透過し、補正光学
系９と投影レンズ３により、ウエハ２上に結像する。ウ
エハ２上の位置合わせマーク６で回折されたアライメン
ト光11は、投影レンズ３、補正光学系９、全反射ミラー
12を通過し、空間フィルタリング用光学系7,7′および
空間フィルタ８に入射する。ここで、ウエハ２の表面状
態に起因するスペックルノイズなどを空間フィルタ８に
よりカットした後光検出器14上に回折光11を結像する。
光検出器14では本発明の第一実施例と同様の理由から、
ウエハ２の変位△ｘを位相情報として持つビート信号が
得られ、これよりウエハ２の変位△ｘを正確に測定する
ことができる。
アライメント光10はレチクル１上の位置合わせマーク５
の回折格子で波面分割された後、０次回折光は全反射ミ
ラー12によって遮光され、±１次回折光のみが前記偏光
光学素子13,13′に入射する。偏光光学素子13,13′で２
周波成分f1，f2のどちらか一方のみを透過し、補正光学
系９と投影レンズ３により、ウエハ２上に結像する。ウ
エハ２上の位置合わせマーク６で回折されたアライメン
ト光11は、投影レンズ３、補正光学系９、全反射ミラー
12を通過し、空間フィルタリング用光学系7,7′および
空間フィルタ８に入射する。ここで、ウエハ２の表面状
態に起因するスペックルノイズなどを空間フィルタ８に
よりカットした後光検出器14上に回折光11を結像する。
光検出器14では本発明の第一実施例と同様の理由から、
ウエハ２の変位△ｘを位相情報として持つビート信号が
得られ、これよりウエハ２の変位△ｘを正確に測定する
ことができる。
以上、本発明につき実施例を用いて説明したが本発明の
第１実施例においては、補正光学系９と空間フィルタリ
ング用光学系7,7′の投影レンズ３に対する取付位置精
度はきわめて重要である。仮に、補正光学系９か空間フ
ィルタリング用光学系7,7′が何らかの原因で位置ずれ
したとするとレチクル１上の位置合わせマーク５とウエ
ハ２上の位置合わせマーク６との共役関係がずれてしま
う。従って、補正光学系９と空間フィルタリング用光学
系7,7′は投影レンズ３に対して長時間安定性を持って
強固に固定されなければならない。また、本発明の第２
実施例においては、補正光学系９の投影レンズ３に対す
る取付位置精度が重要である。よって、補正光学系９を
投影レンズ３と一体に作る等の工夫が必要である。
第１実施例においては、補正光学系９と空間フィルタリ
ング用光学系7,7′の投影レンズ３に対する取付位置精
度はきわめて重要である。仮に、補正光学系９か空間フ
ィルタリング用光学系7,7′が何らかの原因で位置ずれ
したとするとレチクル１上の位置合わせマーク５とウエ
ハ２上の位置合わせマーク６との共役関係がずれてしま
う。従って、補正光学系９と空間フィルタリング用光学
系7,7′は投影レンズ３に対して長時間安定性を持って
強固に固定されなければならない。また、本発明の第２
実施例においては、補正光学系９の投影レンズ３に対す
る取付位置精度が重要である。よって、補正光学系９を
投影レンズ３と一体に作る等の工夫が必要である。
このように本発明では、特定位置に置かれたレチクル上
の位置合わせマークを、露光波長とは異なるコヒーレン
トな２周波のアライメント光を用いて照明し、位置合わ
せマークで回折された＋１次−１次回折光に対し、アラ
イメント光の２周波成分f1，f2のうち一方のみを通過さ
せ、補正光学系と投影レンズによって、ウエハ上の位置
合わせマーク上に投影し、再回折した光を空間フィルタ
リングした後に、光検出器上に導き、ビート信号を検出
し、その位相情報を調べることでウエハのレチクルに対
する位相ずれを知ることができ、この位相ずれ検出量に
もとづいてウエハとレチクルを操作して位置ずれをなく
し、正確なアライメントを行うことができる。
の位置合わせマークを、露光波長とは異なるコヒーレン
トな２周波のアライメント光を用いて照明し、位置合わ
せマークで回折された＋１次−１次回折光に対し、アラ
イメント光の２周波成分f1，f2のうち一方のみを通過さ
せ、補正光学系と投影レンズによって、ウエハ上の位置
合わせマーク上に投影し、再回折した光を空間フィルタ
リングした後に、光検出器上に導き、ビート信号を検出
し、その位相情報を調べることでウエハのレチクルに対
する位相ずれを知ることができ、この位相ずれ検出量に
もとづいてウエハとレチクルを操作して位置ずれをなく
し、正確なアライメントを行うことができる。
発明の効果 以上のように本発明は、位置合わせマークの存在領域に
対する色収差を十分に補正する補正光学系を用い、レチ
クル上の回折格子からなる位置合わせマークをウエハ上
の回折格子からなる位置合わせマーク上に、露光波長と
異なるコヒーレント光を用いて投影し、空間フィルタリ
ングを行った後に光検出器で受光することで、高精度な
TTLアライメント系を構成することができる。
対する色収差を十分に補正する補正光学系を用い、レチ
クル上の回折格子からなる位置合わせマークをウエハ上
の回折格子からなる位置合わせマーク上に、露光波長と
異なるコヒーレント光を用いて投影し、空間フィルタリ
ングを行った後に光検出器で受光することで、高精度な
TTLアライメント系を構成することができる。
第１図は本発明の第１実施例における露光装置の構成
図、第２図は本発明に用いられる色補正を行う投影レン
ズの画角内の特定領域を示すレチクルの平面図、第３図
は本発明に用いられるレーザ光源から出射されるレーザ
光の偏光状態を示す偏光方向図、第４図は本発明の第２
実施例における露光装置の構成図、第５図は従来の露光
装置の構成図である。 １……レチクル、２……ウエハ、３……投影レンズ、４
……光源、５……位置合わせマーク、６……位置合わせ
マーク、７……空間フィルタリング光学系、８……空間
フィルタ、９……補正光学系、10……アライメント光、
11……回折光、12……全反射ミラー、13,13′……偏向
高光学素子、14……光検出器。
図、第２図は本発明に用いられる色補正を行う投影レン
ズの画角内の特定領域を示すレチクルの平面図、第３図
は本発明に用いられるレーザ光源から出射されるレーザ
光の偏光状態を示す偏光方向図、第４図は本発明の第２
実施例における露光装置の構成図、第５図は従来の露光
装置の構成図である。 １……レチクル、２……ウエハ、３……投影レンズ、４
……光源、５……位置合わせマーク、６……位置合わせ
マーク、７……空間フィルタリング光学系、８……空間
フィルタ、９……補正光学系、10……アライメント光、
11……回折光、12……全反射ミラー、13,13′……偏向
高光学素子、14……光検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 吉幸 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−86722（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−27703（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261003（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】第１の波長の露光光を出射する露光用光源
と、第１のパターンと回折格子からなる第１の位置合わ
せマークとを有する第１の物体と、回折格子からなる第
２の位置合わせマークを有し、前記第１の物体に対向し
て設けられ、前記第１の物体の第１のパターンが投影さ
れ露光される第２の物体と、前記第１の物体と前記第２
の物体との間に位置され、前記露光光でもって前記第１
の物体の第１のパターンを前記第２の物体上に投影露光
する投影光学系と、前記第１の波長とは異なる第２の波
長で２周波のコヒーレントなアライメント光を出射する
アライメント用光源と、前記第１の物体と前記第２の物
体との間に位置され、前記アライメント光が前記第１の
位置合わせマークで回折されて生じた回折光の内の２光
束を各々の円偏光に変換する偏光光学素子を有し、前記
円偏光を前記投影光学系を介して前記第２の位置合わせ
マークに入射し前記第２の位置合わせマークで同一光路
上に回折してビート光を生成するアライメント光学系
と、前記ビート光を利用して前記第１の物体と前記第２
の物体との相対位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手
段と、前記位置ずれ量検出手段が検出した位置ずれ量に
基づき前記第１の物体と前記第２の物体の相対位置合わ
せを行う位置合わせ手段とを備えた露光装置であって、
前記投影光学系の画角内で前記第１の位置合わせマーク
が存在する領域を含む円環領域を色補正する色補正光学
系を含む露光装置。 - 【請求項２】アライメント光学系は、更に、空間フィル
タリング手段を有する請求項１記載の露光装置。 - 【請求項３】空間フィルタリング手段が第１の物体と第
２の物体との間に設けられている請求項２記載の露光装
置。 - 【請求項４】位置ずれ量検出手段は光検出器を含み、空
間フィルタリング手段が第２の物体と前記光検出器との
間に設けられている請求項２記載の露光装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1181046A JPH0732116B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 露光装置 |
| US07/550,925 US5053628A (en) | 1989-07-13 | 1990-07-11 | Position signal producing apparatus for water alignment |
| DE69015717T DE69015717T2 (de) | 1989-07-13 | 1990-07-13 | Lagesignalgeber. |
| EP90307679A EP0408381B1 (en) | 1989-07-13 | 1990-07-13 | Position signal producing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1181046A JPH0732116B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344914A JPH0344914A (ja) | 1991-02-26 |
| JPH0732116B2 true JPH0732116B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=16093825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1181046A Expired - Fee Related JPH0732116B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732116B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6286722A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 露光装置 |
| JPS6327703A (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-05 | Nikon Corp | 位置検出用光源装置 |
-
1989
- 1989-07-13 JP JP1181046A patent/JPH0732116B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0344914A (ja) | 1991-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |