JPH0878320A - 投影式アライメント方法及びその装置 - Google Patents
投影式アライメント方法及びその装置Info
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- JPH0878320A JPH0878320A JP7011187A JP1118795A JPH0878320A JP H0878320 A JPH0878320 A JP H0878320A JP 7011187 A JP7011187 A JP 7011187A JP 1118795 A JP1118795 A JP 1118795A JP H0878320 A JPH0878320 A JP H0878320A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】アライメント速度や精度を悪化させることな
く、露光光とアライメント用照明光の波長の差による色
収差の影響を補正できる高性能の投影式アライメント方
法及びその装置を提供する。 【構成】露光光とほぼ同じ波長の光１１における前記基
板ステージに設けられた基準プレート２５上のターゲッ
トマーク３７の光と前記マスク上に形成されたアライメ
ントマーク１２の光とを第２の受光手段７〜１０で受光
して検出してマスク上のアライメントマーク１２と前記
ターゲットマーク３７とを相対的に位置合わせを行い、
該位置合わせさせた状態で前記アライメント照明光３１
を前記ターゲットマーク３７に照射して該ターゲットマ
ークからの反射光を前記投影レンズを通して第１の受光
手段で受光して検出されるターゲットマークの位置を前
記基準位置として抽出する。
く、露光光とアライメント用照明光の波長の差による色
収差の影響を補正できる高性能の投影式アライメント方
法及びその装置を提供する。 【構成】露光光とほぼ同じ波長の光１１における前記基
板ステージに設けられた基準プレート２５上のターゲッ
トマーク３７の光と前記マスク上に形成されたアライメ
ントマーク１２の光とを第２の受光手段７〜１０で受光
して検出してマスク上のアライメントマーク１２と前記
ターゲットマーク３７とを相対的に位置合わせを行い、
該位置合わせさせた状態で前記アライメント照明光３１
を前記ターゲットマーク３７に照射して該ターゲットマ
ークからの反射光を前記投影レンズを通して第１の受光
手段で受光して検出されるターゲットマークの位置を前
記基準位置として抽出する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、投影レンズ式の半導体
露光用アライメント方法及び装置に係り、特に露光波長
と異なる波長のアライメント照明光を用いる場合に好敵
な投影式アライメント方法及びその装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】図１は、投影式の半導体露光装置の中で
最も良く用いられる縮小レンズを用いた縮小投影露光装
置のアライメント装置の従来例を示したものである。縮
小投影露光装置では、レチクル１のパターンは、投影レ
ンズ２を介し、ウエハ３上に１ないし数チップずつ露光
され、ウエハステージ４をステップアンドリピート駆動
することにより、ウエハ全面の露光を完了するものであ
るが、レチクルのパターンとウエハのパターンをアライ
メントする必要がある。この例ではレチクル・アライメ
ント光学系５により、レチクルを初期位置にセットした
あと、ウエハ・アライメント検出光学系により、レチク
ルのパターンとウエハのパターンを縮小レンズ２を介し
てアライメントする。ウエハアライメント検出光学系
は、ミラー６とリレー・レンズ７、拡大レンズ８、可動
スリット９、光電子増倍管１０、及びアライメント用照
明光を発する光ファイバ１１より成る。レチクル１上に
は、図２のように窓パターン１２が、ウエハ３上には図
３のようなアライメントマーク１３が作られており、こ
れらに露光光と同じ波長のアライメント用照明光を照射
すると、可動スリット９の位置に図４のようなウエハパ
ターン拡大像が結像する。１４は窓パターンの像、１５
はアライメントマークの像である。この像を可動スリッ
ト９を走査しながら、光電子増倍管１０で検出すると図
５の１６のような波形が得られ、これから、窓パターン
の中心１７と、アライメントマークの中心１８を求め、
そのズレ量Δをレチクル又はウエハの微動装置にフィー
ドバックしてアライメントを行っていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体パタ
ーンが微細化するに伴い、下地層での反射光による線幅
の変化や、下地段差による解像限界が問題となり、多層
レジストや吸光剤入りレジストが使用されるようになっ
た。これらのレジストは、露光波長の光（例えばｉ線、
ｈ線、ｇ線）が下地まで到達しないため、前記したアラ
イメント方式では、アライメントマークの検出が不可能
となり、アライメント照明光の波長を変える（例えばｅ
線、Ｈｅ−Ｎｅ線）ことが必要となった。 【０００４】図６は、ウエハ側を固定した時に、ウエハ
パターン拡大像の結像位置が色収差により、どう変化す
るかを示したものである。１９は露光波長での結像位
置、２０は露光波長と異なる波長をもつアライメント用
照明光での結像位置である。通常、この結像位置の差が
数〜数十ミリあり、従来のアライメント検出光学系でア
ライメントを行うためには、図７に示すように、ウエハ
側を２１の位置に下げて、ウエハとレチクルのアライメ
ントを行い、再びウエハを２２の位置に戻して露光を行
う必要があり、アライメント速度や精度の上で問題があ
った。この他、色収差の影響を減らすため、図８に示す
ように、ミラー２３、２４を入れ、光路長を補正する例
があるが、ミラーの取付精度がアライメント精度に直接
影響するという課題を有していた。 【０００５】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、アライメント速度や精度を悪化させることな
く、露光光とアライメント用照明光の波長の差による色
収差の影響を補正できる高性能の投影式アライメント方
法及びその装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、露光光と異なる波長のアライメント照明
光を、基板ステージに設置された被露光基板上に形成さ
れたアライメントマークに対して静止させた状態で該ア
ライメントマークに照射し、前記基板ステージを前記投
影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて前記
アライメントマークからの反射光を投影レンズを通して
第１の受光手段で受光して検出されるアライメントマー
クの位置を基準位置に位置合わせし、該位置合わせされ
た被露光基板上に前記露光光によりマスク上に形成され
た回路パターンを前記投影レンズにより露光する投影式
アライメント方法において、前記露光光とほぼ同じ波長
の光において前記投影レンズにより結像関係にある前記
基板ステージに設けられた基準プレート上のターゲット
マークの光と前記マスク上に形成されたアライメントマ
ークの光とを第２の受光手段で受光して検出し、前記基
板ステージまたはマスクを載置したマスクステージを前
記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて
前記第２の受光手段で検出されたマスク上のアライメン
トマークと前記ターゲットマークとを相対的に位置合わ
せを行い、該位置合わせさせた状態で前記ターゲットマ
ークに対して静止された前記アライメント照明光を前記
ターゲットマークに照射して該ターゲットマークからの
反射光を前記投影レンズを通して第１の受光手段で受光
して検出されるターゲットマークの位置を前記基準位置
として抽出することを特徴とする投影式アライメント方
法である。 【０００７】また本発明は、露光光と異なる波長のアラ
イメント照明光を、基板ステージに設置された被露光基
板上に形成されたアライメントマークに対して静止させ
た状態で該アライメントマークに照射し、前記基板ステ
ージを前記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微
動させて前記アライメントマークからの反射光を投影レ
ンズを通して第１の受光手段で受光して検出されるアラ
イメントマークの位置を基準位置に位置合わせし、該位
置合わせされた被露光基板上に前記露光光によりマスク
上に形成された回路パターンを前記投影レンズにより露
光する投影式アライメント装置において、前記基板ステ
ージ上に設けられ、且つターゲットマークを形成した基
準プレートと、前記露光光とほぼ同じ波長の光において
前記投影レンズにより結像関係にある前記ターゲットマ
ークの光と前記マスク上に形成されたアライメントマー
クの光とを受光して検出する第２の受光手段と、前記基
板ステージまたはマスクを載置したマスクステージを前
記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて
前記第２の受光手段で検出されたマスク上のアライメン
トマークと前記ターゲットマークとを相対的に位置合わ
せを行い、該位置合わせさせた状態で前記ターゲットマ
ークに対して静止された前記アライメント照明光を前記
ターゲットマークに照射して、該ターゲットマークから
の反射光を前記投影レンズを通して第１の受光手段で受
光して検出されるターゲットマークの位置を前記基準位
置として抽出する基準位置抽出手段とを備えたことを特
徴とする投影式アライメント装置である。また本発明
は、前記投影式アライメント装置において、前記第１の
受光手段と第２の受光手段とを、各照明光の波長におい
て結像関係に配置させた異なる光電変換手段で構成した
ことを特徴とする。また本発明は、前記投影式アライメ
ント装置において、前記第１の受光手段と第２の受光手
段とを、各照明光の波長において結像関係に配置させる
べく光路長変更手段を有し、同じ光電変換手段で構成し
たことを特徴とする。 【０００８】 【作用】前記構成により、レジストが塗布されていない
基板ステージ上に設けられた基準プレート上に形成され
たターゲットマークを用いて露光光によるマスクとの間
の基準位置を抽出するようにしたので、半導体パターン
の微細化により用いられるようになった多層レジストや
吸光剤入りレジストに対応できるように露光波長（例え
ば、ｇ線，ｈ線，ｉ線）と異なる波長のアライメント用
照明光（例えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）をウエハ等の被
露光基板上に形成されたアライメントマークに照明し、
投影レンズを通して該アライメントマークを検出して前
記基準位置に被露光基板をアライメントすることを実現
することを可能にして非常に高速で、且つ高精度に被露
光基板のアライメントを投影レンズを通して実現するこ
とができる。 【０００９】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図９は、本発明の基本構成を示す実施例
である。検出系の途中にアライメント用照明光の波長の
光（例えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）のみ反射する波長選
択ミラー２６が設けられ、ファイバー１１から露光光と
同じ波長（例えば、ｇ線，ｈ線，ｉ線）で光を照射する
と、レチクル１のパターンとウエハステージ４上の基準
プレート２５のパターンは、ミラー６、リレーレンズ
７、拡大レンズ８、矢印のように往復走査される可動ス
リット９、光電子増倍管１０から成る検出光学系によ
り、図５に示すような検出波形を得る。この状態でレチ
クル１を搭載したレチクルステージ（図示せず）又はウ
エハステージ４を微動し、レチクル上の窓パターン１２
の像の中心と図１１にその実施例を示すような基準プレ
ート２５上のターゲットマーク３７の像の中心を合わせ
る。ここで、照明光を本来のアライメント用照明光（例
えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）に切替え、ファイバー３１
より照射する。波長選択ミラー２６を介し、リレーレン
ズ２７、拡大レンズ２８、可動スリット２９、光電子増
倍管３０の検出系は、露光波長（例えば、ｇ線，ｈ線，
ｉ線）と異なる本来のアライメント用照明光での光路長
にあわせてあり、ターゲットマーク３７の像が可動スリ
ット２９上に結像するため、光電子増倍管３０の検出波
形は、レチクルの窓パターンが、色収差によってデフォ
ーカスとなり、検出されず、ターゲットマーク３７のみ
が検出され、図１０に示す３２の信号となる。３２はタ
ーゲットマーク３７の検出波形、３３はデフォーカスと
なった図５に示すレチクルの窓パターン１２からの検出
波形１６を重ね合わせたものである。３４はターゲット
マーク３７の中心位置（仮想原点）である。このターゲ
ットマーク３７の中心位置３４を、仮想原点とし、以降
の実際露光する際のウエハのアライメントパターンから
検出される検出波形の中心位置を、この仮想原点Ｘ，Ｙ
軸方向の基準位置に合わせることにより行う。図１１
は、ウエハステージ４上に設けられた基準プレート２５
の一実施例である。黒色の吸光板３５の上にクロム又は
アルミをエッチングして作るターゲットマーク３７を持
つ透明ガラス３６を置いたものであるが、ターゲットマ
ークでのみ光が反射し、他の部分では光が吸収されるよ
うになっている。なお、検出波形の中心は、対称性パタ
ーンマッチング法（特開昭５３−６９０６３）や、ピー
ク検出法、二値化中心法などにより求められる。 【００１０】さて、図９の実施例は、装置が非常に大き
くなってしまうため、二つの検出光学系を一体化する必
要がある。図１２から図１４は、検出光学系の光路途中
に波長別の光路長差補正機能を有する手段を設けた実施
例を示したものである。図１２において、ファイバー１
１によりハーフミラー３９を介して照射された露光光と
同一波長の照明光で、ウエハステージ４上の基準プレー
ト２５のターゲットマーク３７はレチクル１上の窓パタ
ーンと同じ４０の位置に結像する。この窓パターンとタ
ーゲットマークの像をミラー６、リレーレンズ７を介し
た後、波長選択ミラー４４、ミラー４５、波長選択ミラ
ー４６から成る露光波長用の光路４７を通し、４２の点
に再び結像させ、さらに拡大レンズ８、ミラー３８を介
し、可動スリット９の４３の点に結像し、光電子増倍管
で検出すれば、図５に示す信号波形が得られる。なお、
波長選択ミラー４４は、本来のアライメント用照明光の
波長のみ全反射させるものであり、一方波長選択ミラー
４６は、露光光の波長のみ全反射させるものである。 【００１１】さて、こうしてレチクルの窓パターン１２
と基準プレート２５上のターゲットマーク３７がアライ
メントされると、次にファイバー１１により、本来のア
ライメント用照明光を反射する。投影レンズ（縮小投影
レンズ）の色収差により、ターゲットマークの結像位置
は点４０から点４１に移動する。従って、リレーレンズ
７による結像位置もずれてしまうため、波長選択ミラー
４４で分岐し、ミラー４８と、露光波長の光を吸収する
フィルター４９を介した光路５０で光路長差を補正した
後、波長選択ミラー４６で、もとに戻すと、点４２に結
像し、同一の検出光学系で検出できるようになる。図１
３も、図１２とほぼ同様で波長選択ミラーのかわりに、
プリズム５１、５２を用いたものである。図１２、図１
３共、リレーレンズ７の後で光路長の補正をしているた
め、検出光学系の倍率が波長によって異なるが、アライ
メントを仮想原点にあわせるまで行なうというゼロメソ
ッドによる閉ループ制御で行なえば支障はない。 【００１２】さて、図９から図１４の実施例では、本来
のアライメント用照明もレチクル側から行ったが、アラ
イメント用照明光の波長と露光波長が異なる場合、レチ
クル照明の必要がないため、図１５のような斜方照明方
式によってもよい。５３はファイバー、５４は集光レン
ズである。この場合、パターンのエッジからの散乱光が
検出されるため、検出波形は図１６の５５のようにな
る。３３は、図５の検出波形を重ね合わせたものであ
る。 【００１３】またアライメント方式としては、アライメ
ント装置をレチクルの下に入れる方式も考えられる。図
１７は、この方式による実施例の一つである。レチクル
上には図１８の５９に示すように、窓パターンとは反対
の遮光パターンを設ける。この遮光パターンにより、ウ
エハあるいはウエハステージ４上の基準プレートからの
光が反射される。ウエハステージ４上の基準パターン５
８の構造を図１９に示す。基準プレートは透明ガラス３
６とクロム又はアルミをエッチングして作るターゲット
マーク３７からなる。露光波長での仮想原点の決定で
は、レチクルの遮光パターン５９の反射率が低いため、
光量を十分にとるため図１９に示すように、ファイバー
５６とレンズ５７により、基準プレートの下から透過照
明を行なう。検出光学系には、遮光パターン５９にあた
った光だけが反射して入るため、その検出波形は図２０
に示す６１のようになる。なお、図１７において、６は
ミラー、７はリレーレンズ、８は拡大レンズ、６０は可
動スリットと光電子増倍管の代わりに設けたリニアセン
サである。５１と５２は、光路長差補正用のプリズムで
ある。こうして仮想原点を求めた後、ファイバー５３と
集光レンズ５４により、本来のアライメント用照明を行
う分けである。 【００１４】 【発明の効果】本発明によれば、レジストが塗布されて
いない基板ステージ上に設けられた基準プレート上に形
成されたターゲットマークを用いて露光光によるマスク
との間の基準位置を抽出するようにしたので、半導体パ
ターンの微細化により用いられるようになった多層レジ
ストや吸光剤入りレジストに対応できるように露光波長
（例えば、ｇ線，ｈ線，ｉ線）と異なる波長のアライメ
ント用照明光（例えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）を、ウエ
ハ等の被露光基板に対して静止させて該被露光基板上に
形成されたアライメントマークに照明し、投影レンズを
通して該アライメントマークを検出して前記基準位置に
被露光基板をアライメントすることを実現することを可
能にして非常に高速で、且つ高精度に被露光基板のアラ
イメントを投影レンズを通して実現することができる効
果を奏する。
露光用アライメント方法及び装置に係り、特に露光波長
と異なる波長のアライメント照明光を用いる場合に好敵
な投影式アライメント方法及びその装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】図１は、投影式の半導体露光装置の中で
最も良く用いられる縮小レンズを用いた縮小投影露光装
置のアライメント装置の従来例を示したものである。縮
小投影露光装置では、レチクル１のパターンは、投影レ
ンズ２を介し、ウエハ３上に１ないし数チップずつ露光
され、ウエハステージ４をステップアンドリピート駆動
することにより、ウエハ全面の露光を完了するものであ
るが、レチクルのパターンとウエハのパターンをアライ
メントする必要がある。この例ではレチクル・アライメ
ント光学系５により、レチクルを初期位置にセットした
あと、ウエハ・アライメント検出光学系により、レチク
ルのパターンとウエハのパターンを縮小レンズ２を介し
てアライメントする。ウエハアライメント検出光学系
は、ミラー６とリレー・レンズ７、拡大レンズ８、可動
スリット９、光電子増倍管１０、及びアライメント用照
明光を発する光ファイバ１１より成る。レチクル１上に
は、図２のように窓パターン１２が、ウエハ３上には図
３のようなアライメントマーク１３が作られており、こ
れらに露光光と同じ波長のアライメント用照明光を照射
すると、可動スリット９の位置に図４のようなウエハパ
ターン拡大像が結像する。１４は窓パターンの像、１５
はアライメントマークの像である。この像を可動スリッ
ト９を走査しながら、光電子増倍管１０で検出すると図
５の１６のような波形が得られ、これから、窓パターン
の中心１７と、アライメントマークの中心１８を求め、
そのズレ量Δをレチクル又はウエハの微動装置にフィー
ドバックしてアライメントを行っていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体パタ
ーンが微細化するに伴い、下地層での反射光による線幅
の変化や、下地段差による解像限界が問題となり、多層
レジストや吸光剤入りレジストが使用されるようになっ
た。これらのレジストは、露光波長の光（例えばｉ線、
ｈ線、ｇ線）が下地まで到達しないため、前記したアラ
イメント方式では、アライメントマークの検出が不可能
となり、アライメント照明光の波長を変える（例えばｅ
線、Ｈｅ−Ｎｅ線）ことが必要となった。 【０００４】図６は、ウエハ側を固定した時に、ウエハ
パターン拡大像の結像位置が色収差により、どう変化す
るかを示したものである。１９は露光波長での結像位
置、２０は露光波長と異なる波長をもつアライメント用
照明光での結像位置である。通常、この結像位置の差が
数〜数十ミリあり、従来のアライメント検出光学系でア
ライメントを行うためには、図７に示すように、ウエハ
側を２１の位置に下げて、ウエハとレチクルのアライメ
ントを行い、再びウエハを２２の位置に戻して露光を行
う必要があり、アライメント速度や精度の上で問題があ
った。この他、色収差の影響を減らすため、図８に示す
ように、ミラー２３、２４を入れ、光路長を補正する例
があるが、ミラーの取付精度がアライメント精度に直接
影響するという課題を有していた。 【０００５】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、アライメント速度や精度を悪化させることな
く、露光光とアライメント用照明光の波長の差による色
収差の影響を補正できる高性能の投影式アライメント方
法及びその装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、露光光と異なる波長のアライメント照明
光を、基板ステージに設置された被露光基板上に形成さ
れたアライメントマークに対して静止させた状態で該ア
ライメントマークに照射し、前記基板ステージを前記投
影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて前記
アライメントマークからの反射光を投影レンズを通して
第１の受光手段で受光して検出されるアライメントマー
クの位置を基準位置に位置合わせし、該位置合わせされ
た被露光基板上に前記露光光によりマスク上に形成され
た回路パターンを前記投影レンズにより露光する投影式
アライメント方法において、前記露光光とほぼ同じ波長
の光において前記投影レンズにより結像関係にある前記
基板ステージに設けられた基準プレート上のターゲット
マークの光と前記マスク上に形成されたアライメントマ
ークの光とを第２の受光手段で受光して検出し、前記基
板ステージまたはマスクを載置したマスクステージを前
記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて
前記第２の受光手段で検出されたマスク上のアライメン
トマークと前記ターゲットマークとを相対的に位置合わ
せを行い、該位置合わせさせた状態で前記ターゲットマ
ークに対して静止された前記アライメント照明光を前記
ターゲットマークに照射して該ターゲットマークからの
反射光を前記投影レンズを通して第１の受光手段で受光
して検出されるターゲットマークの位置を前記基準位置
として抽出することを特徴とする投影式アライメント方
法である。 【０００７】また本発明は、露光光と異なる波長のアラ
イメント照明光を、基板ステージに設置された被露光基
板上に形成されたアライメントマークに対して静止させ
た状態で該アライメントマークに照射し、前記基板ステ
ージを前記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微
動させて前記アライメントマークからの反射光を投影レ
ンズを通して第１の受光手段で受光して検出されるアラ
イメントマークの位置を基準位置に位置合わせし、該位
置合わせされた被露光基板上に前記露光光によりマスク
上に形成された回路パターンを前記投影レンズにより露
光する投影式アライメント装置において、前記基板ステ
ージ上に設けられ、且つターゲットマークを形成した基
準プレートと、前記露光光とほぼ同じ波長の光において
前記投影レンズにより結像関係にある前記ターゲットマ
ークの光と前記マスク上に形成されたアライメントマー
クの光とを受光して検出する第２の受光手段と、前記基
板ステージまたはマスクを載置したマスクステージを前
記投影レンズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて
前記第２の受光手段で検出されたマスク上のアライメン
トマークと前記ターゲットマークとを相対的に位置合わ
せを行い、該位置合わせさせた状態で前記ターゲットマ
ークに対して静止された前記アライメント照明光を前記
ターゲットマークに照射して、該ターゲットマークから
の反射光を前記投影レンズを通して第１の受光手段で受
光して検出されるターゲットマークの位置を前記基準位
置として抽出する基準位置抽出手段とを備えたことを特
徴とする投影式アライメント装置である。また本発明
は、前記投影式アライメント装置において、前記第１の
受光手段と第２の受光手段とを、各照明光の波長におい
て結像関係に配置させた異なる光電変換手段で構成した
ことを特徴とする。また本発明は、前記投影式アライメ
ント装置において、前記第１の受光手段と第２の受光手
段とを、各照明光の波長において結像関係に配置させる
べく光路長変更手段を有し、同じ光電変換手段で構成し
たことを特徴とする。 【０００８】 【作用】前記構成により、レジストが塗布されていない
基板ステージ上に設けられた基準プレート上に形成され
たターゲットマークを用いて露光光によるマスクとの間
の基準位置を抽出するようにしたので、半導体パターン
の微細化により用いられるようになった多層レジストや
吸光剤入りレジストに対応できるように露光波長（例え
ば、ｇ線，ｈ線，ｉ線）と異なる波長のアライメント用
照明光（例えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）をウエハ等の被
露光基板上に形成されたアライメントマークに照明し、
投影レンズを通して該アライメントマークを検出して前
記基準位置に被露光基板をアライメントすることを実現
することを可能にして非常に高速で、且つ高精度に被露
光基板のアライメントを投影レンズを通して実現するこ
とができる。 【０００９】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図９は、本発明の基本構成を示す実施例
である。検出系の途中にアライメント用照明光の波長の
光（例えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）のみ反射する波長選
択ミラー２６が設けられ、ファイバー１１から露光光と
同じ波長（例えば、ｇ線，ｈ線，ｉ線）で光を照射する
と、レチクル１のパターンとウエハステージ４上の基準
プレート２５のパターンは、ミラー６、リレーレンズ
７、拡大レンズ８、矢印のように往復走査される可動ス
リット９、光電子増倍管１０から成る検出光学系によ
り、図５に示すような検出波形を得る。この状態でレチ
クル１を搭載したレチクルステージ（図示せず）又はウ
エハステージ４を微動し、レチクル上の窓パターン１２
の像の中心と図１１にその実施例を示すような基準プレ
ート２５上のターゲットマーク３７の像の中心を合わせ
る。ここで、照明光を本来のアライメント用照明光（例
えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）に切替え、ファイバー３１
より照射する。波長選択ミラー２６を介し、リレーレン
ズ２７、拡大レンズ２８、可動スリット２９、光電子増
倍管３０の検出系は、露光波長（例えば、ｇ線，ｈ線，
ｉ線）と異なる本来のアライメント用照明光での光路長
にあわせてあり、ターゲットマーク３７の像が可動スリ
ット２９上に結像するため、光電子増倍管３０の検出波
形は、レチクルの窓パターンが、色収差によってデフォ
ーカスとなり、検出されず、ターゲットマーク３７のみ
が検出され、図１０に示す３２の信号となる。３２はタ
ーゲットマーク３７の検出波形、３３はデフォーカスと
なった図５に示すレチクルの窓パターン１２からの検出
波形１６を重ね合わせたものである。３４はターゲット
マーク３７の中心位置（仮想原点）である。このターゲ
ットマーク３７の中心位置３４を、仮想原点とし、以降
の実際露光する際のウエハのアライメントパターンから
検出される検出波形の中心位置を、この仮想原点Ｘ，Ｙ
軸方向の基準位置に合わせることにより行う。図１１
は、ウエハステージ４上に設けられた基準プレート２５
の一実施例である。黒色の吸光板３５の上にクロム又は
アルミをエッチングして作るターゲットマーク３７を持
つ透明ガラス３６を置いたものであるが、ターゲットマ
ークでのみ光が反射し、他の部分では光が吸収されるよ
うになっている。なお、検出波形の中心は、対称性パタ
ーンマッチング法（特開昭５３−６９０６３）や、ピー
ク検出法、二値化中心法などにより求められる。 【００１０】さて、図９の実施例は、装置が非常に大き
くなってしまうため、二つの検出光学系を一体化する必
要がある。図１２から図１４は、検出光学系の光路途中
に波長別の光路長差補正機能を有する手段を設けた実施
例を示したものである。図１２において、ファイバー１
１によりハーフミラー３９を介して照射された露光光と
同一波長の照明光で、ウエハステージ４上の基準プレー
ト２５のターゲットマーク３７はレチクル１上の窓パタ
ーンと同じ４０の位置に結像する。この窓パターンとタ
ーゲットマークの像をミラー６、リレーレンズ７を介し
た後、波長選択ミラー４４、ミラー４５、波長選択ミラ
ー４６から成る露光波長用の光路４７を通し、４２の点
に再び結像させ、さらに拡大レンズ８、ミラー３８を介
し、可動スリット９の４３の点に結像し、光電子増倍管
で検出すれば、図５に示す信号波形が得られる。なお、
波長選択ミラー４４は、本来のアライメント用照明光の
波長のみ全反射させるものであり、一方波長選択ミラー
４６は、露光光の波長のみ全反射させるものである。 【００１１】さて、こうしてレチクルの窓パターン１２
と基準プレート２５上のターゲットマーク３７がアライ
メントされると、次にファイバー１１により、本来のア
ライメント用照明光を反射する。投影レンズ（縮小投影
レンズ）の色収差により、ターゲットマークの結像位置
は点４０から点４１に移動する。従って、リレーレンズ
７による結像位置もずれてしまうため、波長選択ミラー
４４で分岐し、ミラー４８と、露光波長の光を吸収する
フィルター４９を介した光路５０で光路長差を補正した
後、波長選択ミラー４６で、もとに戻すと、点４２に結
像し、同一の検出光学系で検出できるようになる。図１
３も、図１２とほぼ同様で波長選択ミラーのかわりに、
プリズム５１、５２を用いたものである。図１２、図１
３共、リレーレンズ７の後で光路長の補正をしているた
め、検出光学系の倍率が波長によって異なるが、アライ
メントを仮想原点にあわせるまで行なうというゼロメソ
ッドによる閉ループ制御で行なえば支障はない。 【００１２】さて、図９から図１４の実施例では、本来
のアライメント用照明もレチクル側から行ったが、アラ
イメント用照明光の波長と露光波長が異なる場合、レチ
クル照明の必要がないため、図１５のような斜方照明方
式によってもよい。５３はファイバー、５４は集光レン
ズである。この場合、パターンのエッジからの散乱光が
検出されるため、検出波形は図１６の５５のようにな
る。３３は、図５の検出波形を重ね合わせたものであ
る。 【００１３】またアライメント方式としては、アライメ
ント装置をレチクルの下に入れる方式も考えられる。図
１７は、この方式による実施例の一つである。レチクル
上には図１８の５９に示すように、窓パターンとは反対
の遮光パターンを設ける。この遮光パターンにより、ウ
エハあるいはウエハステージ４上の基準プレートからの
光が反射される。ウエハステージ４上の基準パターン５
８の構造を図１９に示す。基準プレートは透明ガラス３
６とクロム又はアルミをエッチングして作るターゲット
マーク３７からなる。露光波長での仮想原点の決定で
は、レチクルの遮光パターン５９の反射率が低いため、
光量を十分にとるため図１９に示すように、ファイバー
５６とレンズ５７により、基準プレートの下から透過照
明を行なう。検出光学系には、遮光パターン５９にあた
った光だけが反射して入るため、その検出波形は図２０
に示す６１のようになる。なお、図１７において、６は
ミラー、７はリレーレンズ、８は拡大レンズ、６０は可
動スリットと光電子増倍管の代わりに設けたリニアセン
サである。５１と５２は、光路長差補正用のプリズムで
ある。こうして仮想原点を求めた後、ファイバー５３と
集光レンズ５４により、本来のアライメント用照明を行
う分けである。 【００１４】 【発明の効果】本発明によれば、レジストが塗布されて
いない基板ステージ上に設けられた基準プレート上に形
成されたターゲットマークを用いて露光光によるマスク
との間の基準位置を抽出するようにしたので、半導体パ
ターンの微細化により用いられるようになった多層レジ
ストや吸光剤入りレジストに対応できるように露光波長
（例えば、ｇ線，ｈ線，ｉ線）と異なる波長のアライメ
ント用照明光（例えば、ｅ線，Ｈｅ−Ｎｅ線）を、ウエ
ハ等の被露光基板に対して静止させて該被露光基板上に
形成されたアライメントマークに照明し、投影レンズを
通して該アライメントマークを検出して前記基準位置に
被露光基板をアライメントすることを実現することを可
能にして非常に高速で、且つ高精度に被露光基板のアラ
イメントを投影レンズを通して実現することができる効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアライメント系を示した斜視図である。
【図２】レチクルのアライメントパターンを示した図で
ある。 【図３】ウエハ上のアライメントマークを示した図であ
る。 【図４】可動スリット位置での結像パターンを示した図
である。 【図５】図４に示すパターンから検出される検出信号を
示した図である。 【図６】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図７】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図８】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図９】本発明に係るアライメント系を示した斜視図で
ある。 【図１０】本発明に係る検出信号波形を示す図である。 【図１１】基準プレートを示す斜視図である。 【図１２】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１３】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１４】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１５】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１６】図１５に示す方式で照明した場合の検出信号
波形を示した図である。 【図１７】本発明に係る別のアライメント系を含む光学
系を示した側面図である。 【図１８】本発明に係るレチクル上のアライメントパタ
ーンを示した図である。 【図１９】基準プレートとその光学系を示した図であ
る。 【図２０】図１９に示す如く照明した場合の検出信号波
形を示した図である。 【符号の説明】 １…レチクル、２…投影レンズ、３…ウエハ、４…ウエ
ハステージ ４…ミラー、７…リレーレンズ、８…拡大レンズ、９、
２９…可動スリット １０、３０…光電子増倍管、１１、３１…照明用ファイ
バ、１２…窓パターン １３…アライメントパターン、２５…基準プレート、３
６…ガラス基板 ３７…ターゲットマーク
ある。 【図３】ウエハ上のアライメントマークを示した図であ
る。 【図４】可動スリット位置での結像パターンを示した図
である。 【図５】図４に示すパターンから検出される検出信号を
示した図である。 【図６】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図７】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図８】アライメント系を含む光学系を示した側面図で
ある。 【図９】本発明に係るアライメント系を示した斜視図で
ある。 【図１０】本発明に係る検出信号波形を示す図である。 【図１１】基準プレートを示す斜視図である。 【図１２】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１３】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１４】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１５】本発明に係るアライメント系を含む光学系を
示した側面図である。 【図１６】図１５に示す方式で照明した場合の検出信号
波形を示した図である。 【図１７】本発明に係る別のアライメント系を含む光学
系を示した側面図である。 【図１８】本発明に係るレチクル上のアライメントパタ
ーンを示した図である。 【図１９】基準プレートとその光学系を示した図であ
る。 【図２０】図１９に示す如く照明した場合の検出信号波
形を示した図である。 【符号の説明】 １…レチクル、２…投影レンズ、３…ウエハ、４…ウエ
ハステージ ４…ミラー、７…リレーレンズ、８…拡大レンズ、９、
２９…可動スリット １０、３０…光電子増倍管、１１、３１…照明用ファイ
バ、１２…窓パターン １３…アライメントパターン、２５…基準プレート、３
６…ガラス基板 ３７…ターゲットマーク
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 中田 俊彦
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式
会社日立製作所生産技術研究所内
(72)発明者 宇都 幸雄
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式
会社日立製作所生産技術研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．露光光と異なる波長のアライメント照明光を、基板
ステージに設置された被露光基板上に形成されたアライ
メントマークに対して静止させた状態で該アライメント
マークに照射し、前記基板ステージを前記投影レンズの
光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて前記アライメン
トマークからの反射光を投影レンズを通して第１の受光
手段で受光して検出されるアライメントマークの位置を
基準位置に位置合わせし、該位置合わせされた被露光基
板上に前記露光光によりマスク上に形成された回路パタ
ーンを前記投影レンズにより露光する投影式アライメン
ト方法において、前記露光光とほぼ同じ波長の光におい
て前記投影レンズにより結像関係にある前記基板ステー
ジに設けられた基準プレート上のターゲットマークの光
と前記マスク上に形成されたアライメントマークの光と
を第２の受光手段で受光して検出し、前記基板ステージ
またはマスクを載置したマスクステージを前記投影レン
ズの光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて前記第２の
受光手段で検出されたマスク上のアライメントマークと
前記ターゲットマークとを相対的に位置合わせを行い、
該位置合わせさせた状態で前記ターゲットマークに対し
て静止された前記アライメント照明光を前記ターゲット
マークに照射して該ターゲットマークからの反射光を前
記投影レンズを通して第１の受光手段で受光して検出さ
れるターゲットマークの位置を前記基準位置として抽出
することを特徴とする投影式アライメント方法。 ２．露光光と異なる波長のアライメント照明光を、基板
ステージに設置された被露光基板上に形成されたアライ
メントマークに対して静止させた状態で該アライメント
マークに照射し、前記基板ステージを前記投影レンズの
光軸に直角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて前記アライメン
トマークからの反射光を投影レンズを通して第１の受光
手段で受光して検出されるアライメントマークの位置を
基準位置に位置合わせし、該位置合わせされた被露光基
板上に前記露光光によりマスク上に形成された回路パタ
ーンを前記投影レンズにより露光する投影式アライメン
ト装置において、前記基板ステージ上に設けられ、且つ
ターゲットマークを形成した基準プレートと、前記露光
光とほぼ同じ波長の光において前記投影レンズにより結
像関係にある前記ターゲットマークの光と前記マスク上
に形成されたアライメントマークの光とを受光して検出
する第２の受光手段と、前記基板ステージまたはマスク
を載置したマスクステージを前記投影レンズの光軸に直
角なＸ，Ｙ軸方向に微動させて前記第２の受光手段で検
出されたマスク上のアライメントマークと前記ターゲッ
トマークとを相対的に位置合わせを行い、該位置合わせ
させた状態で前記ターゲットマークに対して静止された
前記アライメント照明光を前記ターゲットマークに照射
して、該ターゲットマークからの反射光を前記投影レン
ズを通して第１の受光手段で受光して検出されるターゲ
ットマークの位置を前記基準位置として抽出する基準位
置抽出手段とを備えたことを特徴とする投影式アライメ
ント装置。 ３．前記第１の受光手段と第２の受光手段とを、各照明
光の波長において結像関係に配置させた異なる光電変換
手段で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の投影式アライメント装置。 ４．前記第１の受光手段と第２の受光手段とを、各照明
光の波長において結像関係に配置させるべく光路長変更
手段を有し、同じ光電変換手段で構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の投影式アライメント装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011187A JP2698329B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 投影式アライメント方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011187A JP2698329B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 投影式アライメント方法及びその装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58190757A Division JPH0612752B2 (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 投影式アライメント方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878320A true JPH0878320A (ja) | 1996-03-22 |
| JP2698329B2 JP2698329B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=11771075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7011187A Expired - Fee Related JP2698329B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 投影式アライメント方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698329B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5974625A (ja) * | 1982-10-22 | 1984-04-27 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影型露光装置 |
| JPH0612752A (ja) * | 1992-06-29 | 1994-01-21 | Toshiba Corp | カセット装填装置 |
-
1995
- 1995-01-27 JP JP7011187A patent/JP2698329B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5974625A (ja) * | 1982-10-22 | 1984-04-27 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影型露光装置 |
| JPH0612752A (ja) * | 1992-06-29 | 1994-01-21 | Toshiba Corp | カセット装填装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2698329B2 (ja) | 1998-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |