JPH0746680B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH0746680B2
JPH0746680B2 JP61223659A JP22365986A JPH0746680B2 JP H0746680 B2 JPH0746680 B2 JP H0746680B2 JP 61223659 A JP61223659 A JP 61223659A JP 22365986 A JP22365986 A JP 22365986A JP H0746680 B2 JPH0746680 B2 JP H0746680B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor

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  • 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、ICおよびLSI等の半導体装置の製造工程の
内、ホトリソグラフィ工程において使用される露光装置
に関する。
具体例としては、投影光学系を用いてレチクル上のパタ
ーンを半導体基板(ウエハ)上に投影露光する装置であ
って、レチクル上のパターンと半導体基板上のパターン
との位置整合のためのアライメント光学系と、投影光学
系を含む装置全体とをマッチングさせた露光装置に関す
る。
[従来技術] 従来、この種の、レーザを用いてウエハとレチクルを投
影レンズを介して重ね合わせた状態で相対位置決めする
装置においては、レチクルのマークの透過像と反射像お
よびウエハのマークの反射像とが検出され、レチクルか
らの一方の像が他方の像に干渉したり、またはウエハか
らの像に干渉したりして、ウエハとレチクルの相対位置
関係を検出する際に悪影響を及ぼしていた。それを防止
するための一例として、投影レンズ内にλ/4板を入れ、
レチクル信号とウエハ信号を偏光方向で分離して観察す
るものがある。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、このような従来技術によれば、レチクル
系(以下MD系と称す)とウエハ系(以下MW系と称す)の
2系統の信号光処理光学系をそれぞれ左右2眼ずつもた
なければならなかった。
また、従来の方法ではレチクルの厚みは観察光学系の設
計パラメータになっているので、レチクルの厚みが変わ
るとそれに対応して観察光学系を適正な位置(レチクル
と観察光学系間の最適距離)に合せなければならず、レ
チクル厚の標準厚との違いが露光装置の仕様を特注化し
ていた。
本発明は、上述従来例にあるMD系およびMW系の各別個の
信号処理系を必要とせずすなわち各信号を分離する必要
がなく、従って投影レンズ内のλ/4板を取り去ることが
でき、より簡素でローコストなアライメント系および投
影レンズを有する露光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および作用] この目的を達成するため本発明の露光装置は、レチクル
上のパターンをレジストが塗布されたウエハ上に投影露
光する投影レンズと、非露光波長光である光束を2つの
光束に分離する光束分離手段と、分離された一方の光束
で前記レチクル上のマークを照射し、他方の光束で前記
ウエハ上のマークを前記投影レンズを介して照射し、そ
れぞれの反射光をそれぞれ元の光路に戻し、前記光束分
離手段で合成して、観察する手段とを有し、前記他方の
光束が前記投影レンズを通過する際発生する非点結像及
びコマ収差を補正するためのアスコマ補正光学系を前記
他方の光束の光路内に設けたことを特徴とする。
これによれば、非露光波長光である光束を2つの光束に
分離し、各光束でそれぞれレチクルおよびウエハ上のマ
ークを照射し、各反射光を再び合成して観察するように
したため、各マークからの信号光は、互いに他方のマー
クを介することなく、干渉せずに観察される。そして特
に、ウエハ上のマークを検出する光束の光路内に、その
光束が投影レンズを通過する際発生する非点結像及びコ
マ収差を補正するためのアスコマ補正光学系を設けるよ
うにしたため、非露光波長の光束で投影レンズの軸外を
介して観察されるウエハのマークの反射像が忠実に結像
する。その結果、ウエハ上のレジストを感光させること
もなく、レチクルおよびウエハのマークの像が互いに干
渉せずに良好に結像して観察され、しかもひとつの検出
系で直接レチクルおよびウエハの位置関係が検出され
る。したがって、レチクルとウエハの高精度な位置合せ
が簡素でローコストなアライメント系で達成される。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第1図〜第3図は本発明の一実施例を示す。第1図を参
照して、1はレチクル、2は投影レンズ、3はウエハ、
4は可動ミラー、5a,5bはミラー、6は対物レンズ、7
は照明レンズ、8は光ファイバ、9a,9bはハーフプリズ
ム、10はリレーレンズ、11はエレクタ、12は空間フィル
タ、13はCCDカメラである。第3図に示す15はアスコマ
補正光学系である。第2,3図の16はウエハ側スクライブ
線上のアライメントマークに合せる従来のレチクル側合
せマーク相当位置、17,17aは本実施例におけるレチクル
側合せマーク位置である。第1図の19はXYステージであ
る。
第1図の概念図を用いて本実施例の光路および信号光の
経路について簡単に説明する。
図中ファイバ8を光源とする露光光と同一波長の照明光
は、照明レンズ7、ハーフプリズム9a、ミラー5aおよび
対物レンズ6を経てハーフプリズム9bに入射し、ここで
反射光と透過光とに分岐される。反射光は、ミラー5bを
通り可動ミラー4に入射し可動ミラー4で折り曲げられ
た後、投影レンズ2を介してレンズ像面側(ウエハ)に
到達する。このようにして到達した光はウエハ側のマー
クを照射し、その結果得られるウエハ側観察信号光は前
述の光路を逆にたどり可動ミラー4、ミラー5b、ハーフ
プリズム9b、対物レンズ6およびミラー5aを経てハーフ
プリズム9aを透過し、リレーレンズ10、エレクタ11およ
び空間フィルタ12を経てCCDカメラ13に入る。
一方、ハーフプリズム9bを透過した照明光はそのままレ
チクルのパターン面側を照射し、その観察信号光は同じ
くハーフプリズム9bを透過し、対物レンズ6およびミラ
ー5aを経てハーフプリズム9aを透過し、リレーレンズ1
0、エレクタ11および空間フィルタ12を経てCCDカメラ13
に入る。
図示しない画像処理装置においては、このCCDカメラ13
から出力される映像信号を受信しウエハ3とレチクル1
の相対合せ状況を調べるための画像処理を行なう。
つまり、本実施例では、ウエハ観察のための光束とレチ
クル観察のための光束を分離し、相互の信号の干渉を防
止している。
第2図は、第1図に示す本実施例のレチクル1の周辺に
ついて展開している説明図である。同図では、説明の都
合上可動ミラー4とハーフプリズム9bの間のミラー5bを
外し、横方向に展開している。また、可動ミラー4は露
光光束内に投入されている状態を図示してあるが、相対
位置合せ終了後は露光光束をさえぎらないように破線4b
の位置まで退避する。
第2図の状態で、露光光束内に投入された可動ミラー4
によりできる光路を第1の分岐光路とし、その第1の分
岐光路上に配置されたハーフプリズム9bによりできる光
路を第2の分岐光路と称す。
前述のように、対物レンズ6を通って入射した照明光は
ハーフプリズム9bのハーフミラー面により2つに分けら
れる。そのうちの一方のハーフミラー面により折り曲げ
られた部分は第1の分岐光路上を進み、その光路上の対
物レンズ6の焦点位置で結像する。また、可動ミラー4
の露光光束内への投入により、結像面から投影レンズ2
の物体面側(レチクル側)へ来た光束の一部は可動ミラ
ー4により折り曲げられ第1の分岐光路上を進み、投影
レンズ2の物体面側焦点位置に相当する位置で結像す
る。この両結像点を合致させることでウエハ上のマーク
を照明し観察することができる。
また、ハーフプリズム9bのハーフミラー面をそのまま透
過した部分は、前記第2の分岐光路上を進む。ここで、
この光路上の対物レンズ6の焦点をレチクル1のパター
ン面側に合わせることにより、レチクル側位置合せマー
クを照明し観察することができる。
すなわち、本実施例では、ハーフプリズム9bはキューブ
形状であるので、第2図のように可動ミラー4の光束中
心からレチクル1のパターン面までの距離をL1とする
と、可動ミラー4の光束中心から可動ミラー4により折
り曲げられた投影レンズ2から来た光束の結像点までの
距離、ハーフプリズム9b内光束中心から第1の分岐光路
上の対物レンズ6の焦点までの距離およびハーフプリズ
ム9b内の光束中心から第2の分岐光路上の対物レンズ6
の焦点までの距離(つまり、ハーフプリズム9bからレチ
クル1のパターン面までの距離)は全てL1に等しく、ま
た、そうなるようにそれぞれの位置を合せている。
[実施例の変形例] 上述の実施例では露光波長光を観察光として用いた観察
光学系について示したが、本発明は第3図に示すように
露光光と異った波長の光を用いた観察方式にも容易に適
応できる。この場合、前記第1の分岐光路内の可動ミラ
ー4からハーフプリズム9bまでの間に、観察に使用する
波長の光と投影レンズ2の関係から発生する非点結像や
コマ収差を補正するための光学系15を加える。また、観
察光と投影レンズ2の関係から発生するもう1つの収差
である軸上色収差ΔLは、同図に示すように第1の分岐
光路内で吸収するように各部を配置すれば良い。この変
形例のように観察光を非露光波長光にすればウエハ側の
マーク保存は完全であり、またg線吸収レジスト等を使
用する場合等のプロセスがらみの条件に対しても対応で
きる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、レチクルおよびウ
エハのマークを、簡単な構成により、信号光の干渉や投
影レンズによる収差の影響なしに、正確な位置関係にお
いて観察することができる。したがって、レチクルとウ
エハの高精度な位置合せを簡素でローコストなアライメ
ント系で達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る概念図、 第2図は、第1図の実施例の説明図、 第3図は、第2図の部分の変形例である。 1:レチクル、2:投影レンズ、3:ウエハ、4:可動ミラー、
5a,5b:ミラー、6:対物レンズ、7:照明レンズ、8:光ファ
イバ、9a,9b:ハーフプリズム、10:リレーレンズ、11:エ
レクタ、12:空間フィルタ、13:CCDカメラ、16:従来のレ
チクル側合せマーク位置、17,17a:本発明によるレチク
ル側合せマーク位置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レチクル上のパターンをレジストが塗布さ
    れたウエハ上に投影露光する投影レンズと、非露光波長
    光である光束を2つの光束に分離する光束分離手段と、
    分離された一方の光束で前記レチクル上のマークを照射
    し、他方の光束で前記ウエハ上のマークを前記投影レン
    ズを介して照射し、それぞれの反射光をそれぞれ元の光
    路に戻し、前記光束分離手段で合成して、観察する手段
    とを有し、前記他方の光束が前記投影レンズを通過する
    際発生する非点結像及びコマ収差を補正するためのアス
    コマ補正光学系を前記他方の光束の光路内に設けたこと
    を特徴とする露光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2472209A1 (fr) * 1979-12-18 1981-06-26 Thomson Csf Systeme optique d'alignement automatique de deux motifs comportant des reperes s'alignement du type reseaux, notamment en photo-repetition directe sur silicium
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