JPH0777194B2 - 投影露光方法 - Google Patents

投影露光方法

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JPH0777194B2
JPH0777194B2 JP5183660A JP18366093A JPH0777194B2 JP H0777194 B2 JPH0777194 B2 JP H0777194B2 JP 5183660 A JP5183660 A JP 5183660A JP 18366093 A JP18366093 A JP 18366093A JP H0777194 B2 JPH0777194 B2 JP H0777194B2
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reticle
exposed
substrate
pattern
light
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JP5183660A
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伸治 国吉
恒男 寺澤
利栄 黒崎
喜雄 河村
純男 保坂
明紘 高梨
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70575Wavelength control, e.g. control of bandwidth, multiple wavelength, selection of wavelength or matching of optical components to wavelength

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程の中の
マスクアライナ等においてウエーハ又はマスク等の精密
位置計測に使用されるパターン位置検出方法及び装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】パターン検出装置の一例として、図1に
示すような縮小投影露光装置(参照:特開昭55−16
2227号公報)における場合を例にとって説明する。
縮小投影露光装置では、通常前工程で形成されるウエー
ハ4上の回路パターンに対して、新たに形成すべきレテ
イクル2の回路パターンを露光用集光レンズ1および縮
小レンズ3により重ね焼きする。通常、何枚かのレテイ
クルに関してこの重ね焼きを順次繰返して所望する回路
パターンをウエーハ上に形成する。このとき、重ね合せ
すべき2つの回路パターンの位置合せは、通常1μm以
下の高精度が要求されている。図1に示す縮小投影露光
装置では、このような位置合せはウエーハ上の位置合せ
用パターンの位置を検出し、そのウエーハと一致するよ
うに新たに形成するパターンを有するレテイクルを相対
移動することにより行なっている。
【0003】すなわちウエーハ4の位置合せ用パターン
(図示されていない)は、ライトガイド10により局部
照明されて、その反射光が縮小レンズ3、レテイクル
2、拡大光学系5を通してスリット6をのせた往復移動
台7の運動面上に拡大結像される。拡大像はスリット6
により走査され、スリット通過光の明暗がホトマル9に
より光電変換され、例えば以下の方法(参照:特開昭5
3−69063号公報)でウエーハ位置を求めることが
できる。すなわち、スリットの任意の位置Xiを仮想中
心としてその両側のデータ(Yi)2m個を重ね合せ
て、 を計算する。こうして得られたZの値の中で最小値を与
える点をウエーハ上位置合せ用パターンの中心位置とす
るものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本装置では、レテイク
ル基準パターン中心位置あるいは往復移動台7上にもう
けた原点センサ(図示されてない)に対する、ウエーハ
上の位置合せ用パターンの中心位置を求め、その結果に
応じてウエーハ上のパターンに新たなパターンの重ね合
せを行なう。
【0005】このように縮小レンズ3を介してパターン
位置を検出するときは、縮小レンズ3は露光波長に対し
て収差補正されているので、通常検出光波長としてぱ露
光波長のみの単色光を使用する。それゆえ、ウエーハ上
に塗布されたホトレジスト中で等厚干渉縞が発生し、ホ
トレジストの厚さによって検出信号のコントラストの低
下を導き、パターン位置合せ精度が劣化するという欠点
がある。また、露光波長のウエーハからの反射が微細パ
ターンの形成を妨げるので、ウエーハに反射防止膜をも
うけたり、ホトレジスト中に露光波長の吸光剤を混入す
ることがある。このようなとき、露光波長による検出で
はウエーハから検出に十分な反射光強強度が得られな
い。
【0006】上記の欠点を解消するため露光波長と異な
る波長によるパターン検出が必要となる。このとき、通
常は縮小レンズ3とレテイクル2の間に色収差補正レン
ズをもうけたり、あるいはあらかじめ色収差に応じた専
用のパターン検出光学系をもうけ特定波長のみによるパ
ターン検出を行なっている。それゆえ、補正レンズ位置
の再現誤差にともない、パターン検出誤差が発生した
り、あるいは異なる波長専用のパターン検出光学系で
は、試料によって波長を変えてパターン検出を行なうこ
とができない。すなわち、任意の波長によるパターン検
出を行なうことができないなどの欠点を有する。
【0007】
【課題を解決するための手段】所定のパターンを有する
レティクルと、該レティクルより下方に配置される縮小
レンズと、上記縮小レンズの下方に配置したマークを有
する被露光基板と、上記レティクル上方から、上記縮小
レンズを通して、上記レティクル上のパターンを上記被
露光基板に露光するための光源と、上記被露光基板上の
マークを上記縮小レンズを通して照明する照明光と、上
記照明光により上記マークを照明し、上記マークからの
反射光を電気信号に変換し検出するための光電変換手段
とから成る投影露光装置を用い、上記被露光基板をアラ
イメントとする工程と、上記レティクル上のパターンを
上記被露光基板上に投影し露光する工程とから成る投影
露光方法において、上記被露光基板をアライメントとす
る工程として、露光光とは波長の異なる複数の光から1
つの光を選択する工程と、上記レティクルと上記被露光
基板との間に補正光学系を有せず上記レティクルと上記
被露光基板との結像関係を保つように、露光時とは異な
る高さに上記被露光基板を移動して配置する工程と、上
記選択された光を上記縮小レンズを通して上記被露光基
板上のマークを照明する工程と、上記マークからの反射
光を光電変換手段へ導く工程と、上記光電変換手段によ
り電気信号に変換し上記被露光基板をアライメントする
工程とから成る。
【0008】
【作用】上記の欠点を解消するため露光波長と異なる波
長によるパターン検出が必要となる。このとき、通常は
縮小レンズ3とレテイクル2の間に色収差補正レンズを
もうけたり、あるいはあらかじめ色収差に応じた専用の
パターン検出光学系をもうけ特定波長のみによるパター
ン検出を行なっている。それゆえ、補正レンズ位置の再
現誤差にともない、パターン検出誤差が発生したり、あ
るいは異なる波長専用のパターン検出光学系では、試料
によって波長を変えてパターン検出を行なうことができ
ない。すなわち、任意の波長によるパターン検出を行な
うことができないなどの欠点を有する。
【0009】本発明の目的は、任意の波長の単色光を使
用することにより、ウエーハ上のホトレジストで発生す
る等厚干渉縞を有効利用して、パターン検出信号のコン
トラストを向上させパターン位置合せの高精度化を得る
ことにある。上記の目的を達成するために、本発明では
検出光学系の使用波長に応じたウエーハ上パターンの結
像位置の変動に対応した検出光学系を構成して、ウエー
ハ上パターンの投影像の検出を行なう。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的かつ詳
細に説明する。まず、縮小レンズの色収差について、図
2を用いて説明する。図2においてウエーハ4上の位置
合せ用パターン4´は、紫色の露光波長により図中実線
21に示すようにレテイクル2上に拡大結像される。し
かし、異なる波長例えば緑色光を使用したときは、図中
点線22に示すようにレテイクルには結像されずレテイ
クル2の上方に拡大結像される。そこで、露光波長によ
る拡大像並びに緑色光による拡大像それぞれに対応した
検出光学系を有する本発明による1実施例を図3に示
す。図3の例では、露光光波長によりレテイクル上に結
像したウエーハ上のパターンを拡大光学系5、スリット
6を通してホトマル9により光電変換する。一方、露光
波長で検出に十分な反射の得られないウエーハを検出す
るときには、緑色光によりレテイクル上方に結像した拡
大像を拡大光学系5´、スリット6´を通してホトマル
9´により光電変換することにより、検出に十分なコン
トラストの良い検出信号が得られる。このとき、波長の
指定は、ライトガイド入口あるいは出口で光学フイルタ
を切換えるか、拡大光学系5あるいは5´中に所定の光
学フイルタを切換えることにより可能である。縮小レン
ズの色収差が本実施例のごとく大きくて結像位置が異な
るときは、光学フイルタの有無にかかわらず、所定の波
長による拡大像しか検出するこができない。尚、本実施
例では対物レンズを並列に設置したが、レテイクル上方
に2段に重ねる構造とすることも可能であり設置位置は
任意で良い。
【0011】一方、縮小レンズの色収差が大きくて結像
位置が異なるときに結像位置を補正するのはウエーハと
縮小レンズとの距離を変更することによっても可能であ
る。例えば、使用波長によってウエーハを上下動させ、
ウエーハ上のパターンを使用波長にかかわらずレテイク
ル上に結像させることも可能である。光学系の概要を図
4に示す。本図に示すように、露光波長でウエーハ上の
パターンがレテイクル上に結像するウエーハ位置に対し
て、緑色光では所定量ウエーハを下降させることにより
露光波長の場合と同様にレテイクル上にウエーハ上のパ
ターンが結像する。本原理に基づく本発明の1実施例を
図5に示す。本実施例では、ウエーハはX,Y,Z各移
動台上に装着され、各方向に移動可能である。また拡大
光学系中に光学フイルタ切換機構11をもうける。この
結果、露光波長によるパターン検出は従来通りである
が、緑色光波長ではウエーハを所定量下降させ、レテイ
クル上に結像した像を緑色の光学フイルタを通してスリ
ット6上に結像させることができる。この場合、波長の
切換えににともない、ウエーハおよびレテイクル間の結
像光学系中に新たな光学部品等の追加等が不要のため、
光学部品の追加にともなうパターン検出誤差の発生はな
い。尚、本実施例では、ウエーハを上下動させ波長の変
化にともなう色収差の補正を行なったが、縮小レンズ,
レテイクル,パターン検出光学系等を上昇させて、ウエ
ーハ上のパターンをレテイクル上に結像させることも可
能である。また、縮小レンズの色収差が対さく結像位置
の変動が無視できる程小さいときには、単に光学フイル
タの切換えで検出光波長を指定して本発明を実施するこ
とができる。
【0012】
【発明の効果】以上のごとく、本発明によれば種々の波
長によるパターン検出が可能であり、ウエーハ上のホト
レジスト厚さ、ホトレジスト材料、基盤材料に応じて、
検出波長を選択することにより、常にコントラストの良
い検出信号を得ることができる。またこのとき、補正レ
ンズ等の光学部品を挿入する必要もないので、パターン
検出の高精度化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のパータン検出装置を備えた縮小投影露光
装置の基本構成図。
【図2】縮小レンズの色収差を示す概念図。
【図3】本発明の1実施例を示図。
【図4】ウエーハの上下動による縮小レンズの色収差補
正の概念説明図。
【図5】本発明の他の1実施例を示す図。
【符号の説明】
1…パターン露光用集光レンズ、2…レテイクル、3…
縮小レンズ、4…ウエーハ、4´…ウエーハ上の位置合
せ用パターン、5…露光波長による拡大光学系、5´…
波長の異なる検出光学系中の拡大光学系、6,6´…ス
リット、7…往復移動台、8…リニアエンコーダ、9,
9´…ホトマル、10…パターン検出照明用ライトガイ
ド、11…干渉フイルタ交換機構、12…X移動台、1
3…Y移動台、14…Z移動台。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 9/00 H (72)発明者 河村 喜雄 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 保坂 純男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高梨 明紘 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のパターンを有するレティクルと、 該レティクルより下方に配置される縮小レンズと、 上記縮小レンズの下方に配置したマークを有する被露光
    基板と、 上記レティクル上方から、上記縮小レンズを通して、上
    記レティクル上のパターンを上記被露光基板に露光する
    ための光源と、 上記被露光基板上のマークを上記縮小レンズを通して照
    明する照明光と、 上記照明光により上記マークを照明し、上記マークから
    の反射光を電気信号に変換し検出するための光電変換手
    段とから成る投影露光装置を用い、 上記被露光基板をアライメントとする工程と、上記レテ
    ィクル上のパターンを上記被露光基板上に投影し露光す
    る工程とから成る投影露光方法において、 上記被露光基板をアライメントとする工程として、 露光光とは波長の異なる複数の光から1つの光を選択す
    る工程と、 上記レティクルと上記被露光基板との間に補正光学系を
    有せず上記レティクルと上記被露光基板との結像関係を
    保つように、露光時とは異なる高さに上記被露光基板を
    移動して配置する工程と、 上記選択された光を上記縮小レンズを通して上記被露光
    基板上のマークを照明する工程と、 上記マークからの反射光を光電変換手段へ導く工程と、 上記光電変換手段により電気信号に変換し上記被露光基
    板をアライメントする工程とから成ることを特徴とする
    投影露光方法。
  2. 【請求項2】 上記選択する工程として光学フイルターで
    切り換えて用いることを特徴とする請求項1記載の投影
    露光方法。
JP5183660A 1993-07-26 1993-07-26 投影露光方法 Expired - Lifetime JPH0777194B2 (ja)

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JPH06188170A JPH06188170A (ja) 1994-07-08
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS57200029A (en) * 1981-06-03 1982-12-08 Nippon Seiko Kk Exposing device

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