JPH09237753A - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JPH09237753A JPH09237753A JP8044469A JP4446996A JPH09237753A JP H09237753 A JPH09237753 A JP H09237753A JP 8044469 A JP8044469 A JP 8044469A JP 4446996 A JP4446996 A JP 4446996A JP H09237753 A JPH09237753 A JP H09237753A
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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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70275—Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 より短波長の露光光のもとで、投影光学系を
用いても高精度にTTR方式のアライメントができる投
影露光装置を提供する。 【解決手段】 投影光学系PLを第1の光学系9と第2
の光学系10とで構成する。アライメント光学系22か
ら発したアライメント用の光束に対する投影光学系PL
による軸上色収差補正する色収差補正部材21を露光光
が形成する中間像19の近傍で、且つ結像光束の光路外
に設ける。色収差補正部材21で色収差補正されたアラ
イメント光束を用いて、レチクル7上のアライメントマ
ークRMとウエハ11上のアライメントマークWMの位
置関係を検出するアライメント光学系22を設ける。
用いても高精度にTTR方式のアライメントができる投
影露光装置を提供する。 【解決手段】 投影光学系PLを第1の光学系9と第2
の光学系10とで構成する。アライメント光学系22か
ら発したアライメント用の光束に対する投影光学系PL
による軸上色収差補正する色収差補正部材21を露光光
が形成する中間像19の近傍で、且つ結像光束の光路外
に設ける。色収差補正部材21で色収差補正されたアラ
イメント光束を用いて、レチクル7上のアライメントマ
ークRMとウエハ11上のアライメントマークWMの位
置関係を検出するアライメント光学系22を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)又は薄膜磁気
ヘッド等を製造をするためのフォトリソグラフィ工程で
マスク上のパターンを感光性基板上に露光するために使
用される投影露光装置に関するものである。
子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)又は薄膜磁気
ヘッド等を製造をするためのフォトリソグラフィ工程で
マスク上のパターンを感光性基板上に露光するために使
用される投影露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像
素子(CCD等)、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するた
めのフォトリソグラフィ工程では、マスクとしてのレチ
クルに形成された転写用のパターンの像を、投影光学系
により、フォトレジストが塗布されたウエハ(又はガラ
スプレート等)上に転写する投影露光装置(例えば、ス
テッパー等)が使用されている。
素子(CCD等)、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するた
めのフォトリソグラフィ工程では、マスクとしてのレチ
クルに形成された転写用のパターンの像を、投影光学系
により、フォトレジストが塗布されたウエハ(又はガラ
スプレート等)上に転写する投影露光装置(例えば、ス
テッパー等)が使用されている。
【0003】最近では、投影光学系の負担を重くするこ
となく、転写用パターンの大面積化するために、レチク
ル及びウエハを投影光学系に対して走査して露光を行
う。ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投
影光学系も使用されつつある。投影露光装置は、例えば
エキシマレーザー(波長248nm又は193nm)等
の光源で発した露光光が、整形レンズ、照明視野絞り
(レチクルブラインド)、コンデンサレンズ、ミラー等
を経て、レチクルステージに保持されたレチクルに照射
される。レチクルを通過した露光光は、露光光に対して
最適に収差補正された投影光学系を経て、ウエハ上にレ
チクルパターンを転写露光する。
となく、転写用パターンの大面積化するために、レチク
ル及びウエハを投影光学系に対して走査して露光を行
う。ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投
影光学系も使用されつつある。投影露光装置は、例えば
エキシマレーザー(波長248nm又は193nm)等
の光源で発した露光光が、整形レンズ、照明視野絞り
(レチクルブラインド)、コンデンサレンズ、ミラー等
を経て、レチクルステージに保持されたレチクルに照射
される。レチクルを通過した露光光は、露光光に対して
最適に収差補正された投影光学系を経て、ウエハ上にレ
チクルパターンを転写露光する。
【0004】このような投影露光装置においては、露光
に先立ってレチクルとウエハとの位置合わせ(アライメ
ント)を高精度に行う必要がある。このアライメントを
行うために、ウエハ上には以前の工程で形成された位置
検出マークとしてのアライメントマークが形成されてお
り、このアライメントマークの位置を検出することで、
ウエハ(より正確には、ウエハ上の回路パターン)の正
確な位置を検出することができる。
に先立ってレチクルとウエハとの位置合わせ(アライメ
ント)を高精度に行う必要がある。このアライメントを
行うために、ウエハ上には以前の工程で形成された位置
検出マークとしてのアライメントマークが形成されてお
り、このアライメントマークの位置を検出することで、
ウエハ(より正確には、ウエハ上の回路パターン)の正
確な位置を検出することができる。
【0005】このようなアライメントの方式は、その構
成上、以下の3種に大別される。一つは、投影光学系と
は全く別のアライメント顕微鏡等のアライメントセンサ
ーを備え、このセンサーによってアライメントマークを
位置検出するタイプ(以下、「別付センサー方式」)で
ある。一般に、アライメント用のアライメント波長は、
露光すべきウエハ上のフォトレジストの感光を防ぐため
に、フォトレジストに対して非感光な波長域(波長55
0nm以上)が使用される。別付センサー方式では、ア
ライメントセンサーに対してアライメント波長に最適な
光学系を使用できるため、後述する色収差の問題のない
検出系が実現できる。しかしながら、アライメントセン
サーは投影光学系とは全く別系統であるため、例えば、
投影露光装置本体の温度変化による熱膨張等により、投
影光学系とアライメントセンサーとの位置関係が変動し
てしまうことにより、アライメントの結果に誤差が生じ
てしまう恐れがある。
成上、以下の3種に大別される。一つは、投影光学系と
は全く別のアライメント顕微鏡等のアライメントセンサ
ーを備え、このセンサーによってアライメントマークを
位置検出するタイプ(以下、「別付センサー方式」)で
ある。一般に、アライメント用のアライメント波長は、
露光すべきウエハ上のフォトレジストの感光を防ぐため
に、フォトレジストに対して非感光な波長域(波長55
0nm以上)が使用される。別付センサー方式では、ア
ライメントセンサーに対してアライメント波長に最適な
光学系を使用できるため、後述する色収差の問題のない
検出系が実現できる。しかしながら、アライメントセン
サーは投影光学系とは全く別系統であるため、例えば、
投影露光装置本体の温度変化による熱膨張等により、投
影光学系とアライメントセンサーとの位置関係が変動し
てしまうことにより、アライメントの結果に誤差が生じ
てしまう恐れがある。
【0006】残る2種は、投影光学系そのものをアライ
メントセンサーの光学系の一部としても使用するタイプ
である。これはTTL(Through The Lens)方式のアライ
メントとTTR(Through The Reticle)方式のアライメ
ントとに分類される。TTL方式のアライメントは、ア
ライメント波長の光束の光路が投影光学系を使用するも
ののレチクルは介さず検出を行うため、その結像光束は
折り曲げミラー等で結像光路外へ導かれる。
メントセンサーの光学系の一部としても使用するタイプ
である。これはTTL(Through The Lens)方式のアライ
メントとTTR(Through The Reticle)方式のアライメ
ントとに分類される。TTL方式のアライメントは、ア
ライメント波長の光束の光路が投影光学系を使用するも
ののレチクルは介さず検出を行うため、その結像光束は
折り曲げミラー等で結像光路外へ導かれる。
【0007】また、TTR方式と呼ばれているアライメ
ントでは、レチクル上とウエハ上とのそれぞれのアライ
メントマークを光学的に重ね合わせて(結像させて)直
接的に検出を行うため、アライメント波長の光束の光路
はレチクルを介したものとなる。このように、投影光学
系そのものをアライメントセンサーとしての光学系の一
部としても使用するTTL方式及びTTR方式のアライ
メントでは、露光光(紫外線)に対して最適に設計され
た投影光学系を用いて検出を行うため、アライメント波
長における投影光学系の色収差が問題となる。そこで、
投影光学系内にアライメント波長の光束用の色収差補正
部材を加えたり、折り曲げミラー等で転写用パターンの
結像光路外へ導かれた光束に色収差補正をかける等の色
収差補正が行われている。ただし、投影光学系そのもの
をアライメントセンサーの光学系の一部として使用する
ため、前述の熱膨張等による悪影響が極めて少なく、高
精度且つ安定性のよいアライメントを実現することがで
きる。
ントでは、レチクル上とウエハ上とのそれぞれのアライ
メントマークを光学的に重ね合わせて(結像させて)直
接的に検出を行うため、アライメント波長の光束の光路
はレチクルを介したものとなる。このように、投影光学
系そのものをアライメントセンサーとしての光学系の一
部としても使用するTTL方式及びTTR方式のアライ
メントでは、露光光(紫外線)に対して最適に設計され
た投影光学系を用いて検出を行うため、アライメント波
長における投影光学系の色収差が問題となる。そこで、
投影光学系内にアライメント波長の光束用の色収差補正
部材を加えたり、折り曲げミラー等で転写用パターンの
結像光路外へ導かれた光束に色収差補正をかける等の色
収差補正が行われている。ただし、投影光学系そのもの
をアライメントセンサーの光学系の一部として使用する
ため、前述の熱膨張等による悪影響が極めて少なく、高
精度且つ安定性のよいアライメントを実現することがで
きる。
【0008】ところで、別付センサー方式やTTL方式
のアライメントでは、事前にレチクル上のアライメント
マークの投影像(露光波長での)の位置と、アライメン
トセンサーの検出中心との位置関係(ベースライン量)
を計測(ベースラインチェック)しておく必要があり、
この計測に伴う誤差もアライメント誤差となってしま
う。また、別付センサー方式のアライメントはもちろん
のこと、TTL方式のアライメントであってもベースラ
インチェック後に熱膨張等で計測値が変動する恐れがあ
る。
のアライメントでは、事前にレチクル上のアライメント
マークの投影像(露光波長での)の位置と、アライメン
トセンサーの検出中心との位置関係(ベースライン量)
を計測(ベースラインチェック)しておく必要があり、
この計測に伴う誤差もアライメント誤差となってしま
う。また、別付センサー方式のアライメントはもちろん
のこと、TTL方式のアライメントであってもベースラ
インチェック後に熱膨張等で計測値が変動する恐れがあ
る。
【0009】これに対し、TTR方式のアライメント
は、レチクル上のアライメントマークに対して直接的に
ウエハ上のアライメントマークを検出するため、アライ
メントに付随する様々な誤差要因の影響を受けにくく、
最も高精度なアライメント方式といえる。
は、レチクル上のアライメントマークに対して直接的に
ウエハ上のアライメントマークを検出するため、アライ
メントに付随する様々な誤差要因の影響を受けにくく、
最も高精度なアライメント方式といえる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、TTR
方式のアライメントは、投影光学系の収差補正が紫外線
である露光波長についてされているため、波長550n
m以上のアライメント光束でアライメントを行う場合、
色収差補正部材が不可欠という不都合がある。従来の色
収差補正部材は、アライメント光束の収差補正に作用す
るだけでなく、露光光束の収差を悪化させてしまうもの
でもあった。更に、半導体集積回路パターンの微細化に
伴って露光波長が短波長化した結果、アライメント検出
光束との波長差がより進行し、色収差補正がより困難に
なっている。
方式のアライメントは、投影光学系の収差補正が紫外線
である露光波長についてされているため、波長550n
m以上のアライメント光束でアライメントを行う場合、
色収差補正部材が不可欠という不都合がある。従来の色
収差補正部材は、アライメント光束の収差補正に作用す
るだけでなく、露光光束の収差を悪化させてしまうもの
でもあった。更に、半導体集積回路パターンの微細化に
伴って露光波長が短波長化した結果、アライメント検出
光束との波長差がより進行し、色収差補正がより困難に
なっている。
【0011】本発明は斬かる点に鑑み、より短波長の露
光光のもとで投影光学系を用いてもTTR方式のアライ
メントが可能となる投影露光装置、即ちより解像度が高
く且つアライメント精度の高い投影露光装置を提供する
ことを目的とする。
光光のもとで投影光学系を用いてもTTR方式のアライ
メントが可能となる投影露光装置、即ちより解像度が高
く且つアライメント精度の高い投影露光装置を提供する
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、露光用の第1の波長の照明光(IL)のもとで、
マスク(7)上の転写用パターンの投影光学系(PL)
を介した像で感光基板(11)を露光する投影露光装置
において、その投影光学系(PL)は、その転写用パタ
ーンの中間像(19)を形成する光学系であり、その中
間像(19)が形成される位置の近傍で、且つその第1
の波長の結像光束の光路外に配置され、その第1の波長
とは異なる第2の波長に対してその投影光学系(PL)
で発生する色収差の少なくとも一部を補正する収差補正
部材(21)と、その第2の波長、又はその近傍の波長
の光束を用いて、その投影光学系及びその収差補正部材
(21)を介してそのマスク(7)上の所定のパターン
(RM)とその感光基板(11)上の所定のパターン
(WM)との位置関係を検出する位置検出系(22)
と、が設けられたものである。
置は、露光用の第1の波長の照明光(IL)のもとで、
マスク(7)上の転写用パターンの投影光学系(PL)
を介した像で感光基板(11)を露光する投影露光装置
において、その投影光学系(PL)は、その転写用パタ
ーンの中間像(19)を形成する光学系であり、その中
間像(19)が形成される位置の近傍で、且つその第1
の波長の結像光束の光路外に配置され、その第1の波長
とは異なる第2の波長に対してその投影光学系(PL)
で発生する色収差の少なくとも一部を補正する収差補正
部材(21)と、その第2の波長、又はその近傍の波長
の光束を用いて、その投影光学系及びその収差補正部材
(21)を介してそのマスク(7)上の所定のパターン
(RM)とその感光基板(11)上の所定のパターン
(WM)との位置関係を検出する位置検出系(22)
と、が設けられたものである。
【0013】斯かる本発明によれば、中間像(19)が
形成される位置では、第1の波長の光束の広がりが小さ
く、従って収差補正部材(21)を第1の波長の光路外
に設置しやすいので、その露光用の第1の波長が短くな
っても、その波長の光束の収差状態に悪影響を与えるこ
とが少なく、その第2の波長の収差を補正することが出
来る。
形成される位置では、第1の波長の光束の広がりが小さ
く、従って収差補正部材(21)を第1の波長の光路外
に設置しやすいので、その露光用の第1の波長が短くな
っても、その波長の光束の収差状態に悪影響を与えるこ
とが少なく、その第2の波長の収差を補正することが出
来る。
【0014】また、その第2の波長、又は近傍の波長を
用いて、そのマスク(7)上の所定のパターン(RM)
とその感光基板上の所定のパターン(WM)にとの位置
関係の検出を行う位置検出系(22)を設けることによ
り、精度の極めて高いTTR方式のアライメントを実現
できる。この場合、この収差補正部材(21)によって
補正される収差の一例は、軸上色収差である。これによ
って、第2の波長の光束のもとでも、マスク(7)と感
光基板(11)が共役となり、TTR方式の位置検出が
容易となる。
用いて、そのマスク(7)上の所定のパターン(RM)
とその感光基板上の所定のパターン(WM)にとの位置
関係の検出を行う位置検出系(22)を設けることによ
り、精度の極めて高いTTR方式のアライメントを実現
できる。この場合、この収差補正部材(21)によって
補正される収差の一例は、軸上色収差である。これによ
って、第2の波長の光束のもとでも、マスク(7)と感
光基板(11)が共役となり、TTR方式の位置検出が
容易となる。
【0015】次に、この収差補正部材(21)の一例
は、レンズ、又はプリズムを使用したものである。ま
た、この投影露光系(PL)の一例は、このマスク
(7)の転写用パターンの一部の像をこの感光基板(1
1)上に投影するものであり、この場合、このマスク
(7)及びこの感光基板(11)をこの投影光学系(P
L)に対して同期して走査することによってこのマスク
(7)上の転写用パターンがこの感光基板(11)上に
逐次転写される。これは、この投影露光装置が走査露光
型であることを意味している。
は、レンズ、又はプリズムを使用したものである。ま
た、この投影露光系(PL)の一例は、このマスク
(7)の転写用パターンの一部の像をこの感光基板(1
1)上に投影するものであり、この場合、このマスク
(7)及びこの感光基板(11)をこの投影光学系(P
L)に対して同期して走査することによってこのマスク
(7)上の転写用パターンがこの感光基板(11)上に
逐次転写される。これは、この投影露光装置が走査露光
型であることを意味している。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明による投影露光装置
の実施の形態の一例につき図1〜図3を参照して説明す
る。図1は本例の投影露光装置を表す概略図であり、こ
の図1において、エキシマレーザ(波長248nm又は
193nm)等の光源、及びフライアイレンズ等よりな
る露光光源系1で発した第1の波長(露光波長)の照明
光ILは、整形レンズ2、照明視野絞り(レチクルブラ
インド)3、第1のコンデンサレンズ4、ミラー5、及
び第2のコンデンサレンズ6を経てレチクル7に照射さ
れる。レチクル7を透過、回折した露光光束ELは、投
影光学系PLの前段の第1の光学系9に入射し、その結
像作用により、レチクル7の中間像(中空像)19を形
成する。その後、露光光束ELは、再び投影光学系PL
の後段の第2の光学系10に入射し、最終的に被露光物
としてのウエハ11上にのショット領域にレチクル7の
転写像を形成する。そのショット領域には、位置合わせ
用のアライメントマークWMが付設されている。
の実施の形態の一例につき図1〜図3を参照して説明す
る。図1は本例の投影露光装置を表す概略図であり、こ
の図1において、エキシマレーザ(波長248nm又は
193nm)等の光源、及びフライアイレンズ等よりな
る露光光源系1で発した第1の波長(露光波長)の照明
光ILは、整形レンズ2、照明視野絞り(レチクルブラ
インド)3、第1のコンデンサレンズ4、ミラー5、及
び第2のコンデンサレンズ6を経てレチクル7に照射さ
れる。レチクル7を透過、回折した露光光束ELは、投
影光学系PLの前段の第1の光学系9に入射し、その結
像作用により、レチクル7の中間像(中空像)19を形
成する。その後、露光光束ELは、再び投影光学系PL
の後段の第2の光学系10に入射し、最終的に被露光物
としてのウエハ11上にのショット領域にレチクル7の
転写像を形成する。そのショット領域には、位置合わせ
用のアライメントマークWMが付設されている。
【0017】なお、レチクル7はレチクルステージ8に
より、投影光学系PLの「物体面」に保持されており、
ウエハ11は試料台14により、投影光学系PLの「像
面」に保持されている。そして当然ながら投影光学系P
Lは、第1の波長(露光波長)に対して最適となるよう
に収差補正が成されている。以下、投影光学系PLの光
軸AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面上で図1
の紙面に平行にX軸、図1の紙面に垂直にY軸を取って
説明する。
より、投影光学系PLの「物体面」に保持されており、
ウエハ11は試料台14により、投影光学系PLの「像
面」に保持されている。そして当然ながら投影光学系P
Lは、第1の波長(露光波長)に対して最適となるよう
に収差補正が成されている。以下、投影光学系PLの光
軸AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面上で図1
の紙面に平行にX軸、図1の紙面に垂直にY軸を取って
説明する。
【0018】第1の波長の露光光束ELの形成する中間
像19の近傍には、第1の波長とは異なる第2の波長の
アライメント光束ALに対して、投影光学系PLの収差
の少なくとも一部を補正するような凸レンズよりなる補
正光学系21が設けられている。この第2の波長とし
て、一般にアライメント光束ALに使用されている波長
600nm付近の光束を想定すると、第1の波長より長
い第2の波長に対しては、投影光学系PL内の屈折部材
(レンズ)の屈折率が低下するために屈折力が弱まるこ
ととなる。
像19の近傍には、第1の波長とは異なる第2の波長の
アライメント光束ALに対して、投影光学系PLの収差
の少なくとも一部を補正するような凸レンズよりなる補
正光学系21が設けられている。この第2の波長とし
て、一般にアライメント光束ALに使用されている波長
600nm付近の光束を想定すると、第1の波長より長
い第2の波長に対しては、投影光学系PL内の屈折部材
(レンズ)の屈折率が低下するために屈折力が弱まるこ
ととなる。
【0019】従って、この補正光学系21がなければ、
第2の波長のアライメント光束ALが形成するレチクル
7の中間像は、第1の波長の光束ELが形成するレチク
ル7の中間像19の位置に比べ、Z軸の下方にずれるこ
ととなる(第1の光学系9の軸上色収差による)。更
に、第2の光学系10についても軸上色収差が発生する
ので、第2の波長によるレチクル7の投影像もZ軸の下
方にずれることとなる。勿論このような関係では、レチ
クル7上のアライメントマークRMとウエハ11上のア
ライメントマークWMとの両者を結像させて、同時に計
測するようなことはできない。
第2の波長のアライメント光束ALが形成するレチクル
7の中間像は、第1の波長の光束ELが形成するレチク
ル7の中間像19の位置に比べ、Z軸の下方にずれるこ
ととなる(第1の光学系9の軸上色収差による)。更
に、第2の光学系10についても軸上色収差が発生する
ので、第2の波長によるレチクル7の投影像もZ軸の下
方にずれることとなる。勿論このような関係では、レチ
クル7上のアライメントマークRMとウエハ11上のア
ライメントマークWMとの両者を結像させて、同時に計
測するようなことはできない。
【0020】しかし、本例では凸レンズ系より成る収差
補正部材21の効果により、第2の波長のアライメント
光束ALを屈折集光し、そのアライメント光束の形成す
る中間像を露光光束ELが形成する中間像19と光軸方
向にほぼ等しい位置に形成させ、更にはウエハ11の表
面上にレチクル7上のアライメントマークRMの第2の
波長による投影像を形成させることができる。勿論、逆
にレチクル7のパターン面上に、ウエハ11上にアライ
メントマークWMの像を形成させることも可能である。
補正部材21の効果により、第2の波長のアライメント
光束ALを屈折集光し、そのアライメント光束の形成す
る中間像を露光光束ELが形成する中間像19と光軸方
向にほぼ等しい位置に形成させ、更にはウエハ11の表
面上にレチクル7上のアライメントマークRMの第2の
波長による投影像を形成させることができる。勿論、逆
にレチクル7のパターン面上に、ウエハ11上にアライ
メントマークWMの像を形成させることも可能である。
【0021】そして、投影光学系PL、補正光学系21
により結像関係となるレチクル側の位置の上方に、ミラ
ー20、及びTTR方式のアライメント光学系22を設
けることにより、第2の波長を用いたTTR方式のアラ
イメントが可能となる。なお、図1では収差補正部材2
1は、2枚の凸レンズより成るとしたが、勿論1枚のレ
ンズ又は3枚以上のレンズより成るものであってもよ
く、また、1個、又は複数のプリズムによる屈折作用を
併用したものであってもよい。更には、回折格子状のバ
イナリーオプティカル部材を前記プリズムと同様に使用
することもできる。
により結像関係となるレチクル側の位置の上方に、ミラ
ー20、及びTTR方式のアライメント光学系22を設
けることにより、第2の波長を用いたTTR方式のアラ
イメントが可能となる。なお、図1では収差補正部材2
1は、2枚の凸レンズより成るとしたが、勿論1枚のレ
ンズ又は3枚以上のレンズより成るものであってもよ
く、また、1個、又は複数のプリズムによる屈折作用を
併用したものであってもよい。更には、回折格子状のバ
イナリーオプティカル部材を前記プリズムと同様に使用
することもできる。
【0022】次に、試料台14は、ウエハステージ15
上に載置され、且つモーター等の駆動系16により、Z
方向への移動、及び傾斜が可能となっている。ウエハス
テージ15は、X方向、Y方向にウエハ11をステッピ
ング移動して位置決めを行う。レチクルステージ8もX
方向、Y方向、及び回転方向にレチクル8の微動位置決
めを行うように構成されている。試料台14上には、干
渉計ミラー13が設けられ、レーザ干渉計17によりそ
の位置が計測される。計測結果は主制御系18に供給さ
れ、主制御系18はその結果に基づいて、駆動系16の
動作を制御する。
上に載置され、且つモーター等の駆動系16により、Z
方向への移動、及び傾斜が可能となっている。ウエハス
テージ15は、X方向、Y方向にウエハ11をステッピ
ング移動して位置決めを行う。レチクルステージ8もX
方向、Y方向、及び回転方向にレチクル8の微動位置決
めを行うように構成されている。試料台14上には、干
渉計ミラー13が設けられ、レーザ干渉計17によりそ
の位置が計測される。計測結果は主制御系18に供給さ
れ、主制御系18はその結果に基づいて、駆動系16の
動作を制御する。
【0023】また、試料台14上には基準マーク12も
設けられており、これを用いてTTR方式のアライメン
ト光学系22のベースラインチェックを行うこともでき
る。なお、本例の投影露光装置によるアライメント及び
ベースラインチェックのシーケンスは、従来の投影露光
装置でのものと同様であるので説明は省略する。また、
本例の投影露光装置では計測再現性に優れたTTR方式
のアライメント光学系を採用しているので、ベースライ
ンチェックについては省略することもできる。
設けられており、これを用いてTTR方式のアライメン
ト光学系22のベースラインチェックを行うこともでき
る。なお、本例の投影露光装置によるアライメント及び
ベースラインチェックのシーケンスは、従来の投影露光
装置でのものと同様であるので説明は省略する。また、
本例の投影露光装置では計測再現性に優れたTTR方式
のアライメント光学系を採用しているので、ベースライ
ンチェックについては省略することもできる。
【0024】また、図1に示した実施の形態において
は、レチクルステージ8を露光中に固定型としたが、レ
チクルステージ8を例えばX方向に走査できる構成と
し、ウエハ11への露光を行う際にレチクルステージ8
とウエハステージ15とを同期して走査する、所謂ステ
ップ・アンド・スキャン型の投影露光装置とすることも
可能である。この場合、アライメントマークRMとアラ
イメントマークWMとのアライメントは、レチクルステ
ージ8を移動してアライメントマークRMをTTR方式
のアライメント光学系22、及びミラー20の直下に移
動して行うことになる。
は、レチクルステージ8を露光中に固定型としたが、レ
チクルステージ8を例えばX方向に走査できる構成と
し、ウエハ11への露光を行う際にレチクルステージ8
とウエハステージ15とを同期して走査する、所謂ステ
ップ・アンド・スキャン型の投影露光装置とすることも
可能である。この場合、アライメントマークRMとアラ
イメントマークWMとのアライメントは、レチクルステ
ージ8を移動してアライメントマークRMをTTR方式
のアライメント光学系22、及びミラー20の直下に移
動して行うことになる。
【0025】図2(A)に本例に好適なTTR方式のア
ライメント光学系22の構成例を示す。図2(A)中の
レーザ光源(He−Neレーザ、半導体レーザ等)23
を射出したアライメント光束ALiは、音響光学素子A
ODにより周期的に偏向され、シリンドリカルレンズ2
4、ミラー25を経て偏光ビームスプリッター26に入
射する。このとき検出光束ALiは偏光ビームスプリッ
ター26に対してS偏光となっており、ほぼ100%反
射してアライメント光束ALとなる。この後、アライメ
ント光束ALは、図1中のミラー20により折り曲げら
れ、レチクル7上のアライメントマークRMの近傍に照
射される。なお、偏光ビームスプリッター26の射出後
に設けられた1/4波長板27の作用により、レチクル
7へ照射されるアライメント光束は円偏光となると共
に、更に戻り光ALdは偏光ビームスプリッター26に
対してP偏光となり、これをほぼ100%透過してフォ
トダイオード等の光電検出器28に入射する。
ライメント光学系22の構成例を示す。図2(A)中の
レーザ光源(He−Neレーザ、半導体レーザ等)23
を射出したアライメント光束ALiは、音響光学素子A
ODにより周期的に偏向され、シリンドリカルレンズ2
4、ミラー25を経て偏光ビームスプリッター26に入
射する。このとき検出光束ALiは偏光ビームスプリッ
ター26に対してS偏光となっており、ほぼ100%反
射してアライメント光束ALとなる。この後、アライメ
ント光束ALは、図1中のミラー20により折り曲げら
れ、レチクル7上のアライメントマークRMの近傍に照
射される。なお、偏光ビームスプリッター26の射出後
に設けられた1/4波長板27の作用により、レチクル
7へ照射されるアライメント光束は円偏光となると共
に、更に戻り光ALdは偏光ビームスプリッター26に
対してP偏光となり、これをほぼ100%透過してフォ
トダイオード等の光電検出器28に入射する。
【0026】図2(B)に、レチクル7上のアライメン
トマークRMと、ウエハ11上のアライメントマークW
M(正確にはそのレチクル7への投影像)との位置関係
を示す。アライメント光束ALはアライメントマークR
M近傍で、シリンドリカルレンズ24の作用によりシー
ト状ビームLBとになり、AODの作用により図2
(B)のX方向に走査する。従って、シート状ビームL
Bは、アライメントマークRM、アライメントマークW
M、再びアライメントマークRM上を順次走査すること
なり、戻り光ALdを光電検出器28で受光することに
より、その光量変化に基づいて両マークの位置関係を計
測することができる。即ち、光電検出器28からの光量
信号は、図1中の主制御系18に入力され、主制御系1
8内で光量信号の解析及び位置関係の計測が行われる。
トマークRMと、ウエハ11上のアライメントマークW
M(正確にはそのレチクル7への投影像)との位置関係
を示す。アライメント光束ALはアライメントマークR
M近傍で、シリンドリカルレンズ24の作用によりシー
ト状ビームLBとになり、AODの作用により図2
(B)のX方向に走査する。従って、シート状ビームL
Bは、アライメントマークRM、アライメントマークW
M、再びアライメントマークRM上を順次走査すること
なり、戻り光ALdを光電検出器28で受光することに
より、その光量変化に基づいて両マークの位置関係を計
測することができる。即ち、光電検出器28からの光量
信号は、図1中の主制御系18に入力され、主制御系1
8内で光量信号の解析及び位置関係の計測が行われる。
【0027】以上のTTR方式のアライメント光学系2
2の構成例においては、説明を容易にするために、アラ
イメント光学系22が検出する位置関係は1次元方向の
みとしたが、実際の投影露光装置では1方向のみでなく
2方向の(2次元)の位置計測が必要であるので、上記
のTTR方式のアライメント光学系22を複数個(XY
各方向用)装備するか、あるいは、TTR方式のアライ
メント光学系22自体を、2次元計測可能なものとする
ことは勿論である。そしてTTR方式のアライメント光
学系22を複数個装備し、且つそれらの位置が離れる場
合には、図1の色収差補正光学系21も複数個設ける必
要がある。
2の構成例においては、説明を容易にするために、アラ
イメント光学系22が検出する位置関係は1次元方向の
みとしたが、実際の投影露光装置では1方向のみでなく
2方向の(2次元)の位置計測が必要であるので、上記
のTTR方式のアライメント光学系22を複数個(XY
各方向用)装備するか、あるいは、TTR方式のアライ
メント光学系22自体を、2次元計測可能なものとする
ことは勿論である。そしてTTR方式のアライメント光
学系22を複数個装備し、且つそれらの位置が離れる場
合には、図1の色収差補正光学系21も複数個設ける必
要がある。
【0028】更に、図3には結像式画像センサーを採用
するTTR方式のアライメント光学系22の別の構成例
を示す。図3において、光源29にはハロゲンランプ等
のブロードバンド光源を使用し、ブロードバンド光束を
第1コンデンサーレンズ30、及び第2コンデンサーレ
ンズ32を介して、ビームスプリッター33に入射させ
る。ただし、投影光学系PL、及び補正光学系21によ
るアライメント波長域の光束に対する色収差補正が、第
2の波長以外の波長の光束については良好でない場合に
は、波長選択フィルター31により、アライメント光束
の波長域を第2の波長付近に制限する。
するTTR方式のアライメント光学系22の別の構成例
を示す。図3において、光源29にはハロゲンランプ等
のブロードバンド光源を使用し、ブロードバンド光束を
第1コンデンサーレンズ30、及び第2コンデンサーレ
ンズ32を介して、ビームスプリッター33に入射させ
る。ただし、投影光学系PL、及び補正光学系21によ
るアライメント波長域の光束に対する色収差補正が、第
2の波長以外の波長の光束については良好でない場合に
は、波長選択フィルター31により、アライメント光束
の波長域を第2の波長付近に制限する。
【0029】ビームスプリッター33で反射した光束は
リレーレンズ34を経て、図1中のミラー20により折
り曲げられ、レチクル7上のアライメントマークRMの
近傍に照射される。そしてその戻り光はビームスプリッ
ター33を透過して、結像レンズ35の作用により、C
CD等の撮像素子36上にアライメントマークRM、及
びアライメントマークWMの像を形成する。
リレーレンズ34を経て、図1中のミラー20により折
り曲げられ、レチクル7上のアライメントマークRMの
近傍に照射される。そしてその戻り光はビームスプリッ
ター33を透過して、結像レンズ35の作用により、C
CD等の撮像素子36上にアライメントマークRM、及
びアライメントマークWMの像を形成する。
【0030】撮像素子36から出力される画像信号(像
強度)は、図1の主制御系18に伝達され、その信号に
基づいて両マークの位置関係の計測が行われる。なお、
第2の構成例で使用する各マークについても図2(B)
に示したものと同様のものでよい。ただし、主制御系1
8内の画像処理系の処理能力によっては、各種の形状の
マークについても検出することが可能である。
強度)は、図1の主制御系18に伝達され、その信号に
基づいて両マークの位置関係の計測が行われる。なお、
第2の構成例で使用する各マークについても図2(B)
に示したものと同様のものでよい。ただし、主制御系1
8内の画像処理系の処理能力によっては、各種の形状の
マークについても検出することが可能である。
【0031】なお、以上の実施の形態においては、補正
光学系21によりレチクル7とウエハ11との間での第
2の波長での軸上色収差を補正するものとしたが、補正
光学系21の構成によっては、軸上色収差のみでなく、
倍率方向の色収差をも補正することが可能である。ある
いは、軸上色収差を完全には補正できなくとも、ある程
度の補正が可能であれば、同様のTTR方式のアライメ
ントを実現することはできる。この場合には、第1の波
長でのレチクルパターン像位置(ベストフォーカス面)
と、第2の波長でのレチクルパターン像位置とが異なる
ことになるが、その差が数μm程度以内であれば、露光
時とアライメント時とでウエハ11の位置を補正する
(試料台14を上下する)ことにより、上記の像位置差
の問題を解決することができる。
光学系21によりレチクル7とウエハ11との間での第
2の波長での軸上色収差を補正するものとしたが、補正
光学系21の構成によっては、軸上色収差のみでなく、
倍率方向の色収差をも補正することが可能である。ある
いは、軸上色収差を完全には補正できなくとも、ある程
度の補正が可能であれば、同様のTTR方式のアライメ
ントを実現することはできる。この場合には、第1の波
長でのレチクルパターン像位置(ベストフォーカス面)
と、第2の波長でのレチクルパターン像位置とが異なる
ことになるが、その差が数μm程度以内であれば、露光
時とアライメント時とでウエハ11の位置を補正する
(試料台14を上下する)ことにより、上記の像位置差
の問題を解決することができる。
【0032】また、本例の投影露光装置に搭載する投影
光学系PLの全てが屈折部材(レンズ)より成るもので
あっても、レンズと反射鏡とから成るものであってもよ
い。レチクル7とウエハ11との間の投影倍率も任意の
値でよく、勿論レチクル11と中間像19との結像倍
率、及び中間像19とウエハ11との投影倍率も任意の
値でよい。投影光学系PLは、レチクル7とウエハ11
との間で収差が良好に補正されていればよく、レチクル
7と空間像19の間、あるいは中間像19とウエハ11
の間において、個々に収差が残存していても問題とはな
らない。
光学系PLの全てが屈折部材(レンズ)より成るもので
あっても、レンズと反射鏡とから成るものであってもよ
い。レチクル7とウエハ11との間の投影倍率も任意の
値でよく、勿論レチクル11と中間像19との結像倍
率、及び中間像19とウエハ11との投影倍率も任意の
値でよい。投影光学系PLは、レチクル7とウエハ11
との間で収差が良好に補正されていればよく、レチクル
7と空間像19の間、あるいは中間像19とウエハ11
の間において、個々に収差が残存していても問題とはな
らない。
【0033】また、中間像19の形成される場所は、投
影光学系PLの中間でなくてもよく、レンズ等のガラス
中や反射鏡の鏡面上であっても構わない。更に、中間像
19の位置が反射鏡の鏡面上である場合には、その近傍
に設ける補正光学系21もまた反射鏡を含むものであっ
てもよい。なお、本発明は上述実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得ることは勿論である。
影光学系PLの中間でなくてもよく、レンズ等のガラス
中や反射鏡の鏡面上であっても構わない。更に、中間像
19の位置が反射鏡の鏡面上である場合には、その近傍
に設ける補正光学系21もまた反射鏡を含むものであっ
てもよい。なお、本発明は上述実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得ることは勿論である。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、露光用の第1の波長と
は異なる第2の波長を位置検出用に使用する際に、色収
差補正部材を露光波長が中間像を結像する位置の近傍で
結像光路外と異なるところに設けることにより、露光光
の波長が短くなった場合でも、露光光束の収差補正に影
響を与えることなく位置検出用の光束の収差を補正で
き、良好なTTR方式のアライメントが可能となる利点
がある。
は異なる第2の波長を位置検出用に使用する際に、色収
差補正部材を露光波長が中間像を結像する位置の近傍で
結像光路外と異なるところに設けることにより、露光光
の波長が短くなった場合でも、露光光束の収差補正に影
響を与えることなく位置検出用の光束の収差を補正で
き、良好なTTR方式のアライメントが可能となる利点
がある。
【0035】また、収差補正部材によって補正される収
差が軸上色収差である場合には、マスクと感光基板との
位置関係が共役となり、第2の波長を使用したTTR方
式のアライメントを行う際にマスク上のパターンと感光
基板上のパターンとの位置検出が容易となる。また、色
収差補正部材が、単体、若しくは複数のレンズ、前記レ
ンズとプリズムとの併用、又は前記レンズと回析格子状
部材との併用である場合には、構成が簡単である。
差が軸上色収差である場合には、マスクと感光基板との
位置関係が共役となり、第2の波長を使用したTTR方
式のアライメントを行う際にマスク上のパターンと感光
基板上のパターンとの位置検出が容易となる。また、色
収差補正部材が、単体、若しくは複数のレンズ、前記レ
ンズとプリズムとの併用、又は前記レンズと回析格子状
部材との併用である場合には、構成が簡単である。
【0036】また、投影光学系が、マスク上の転写用パ
ターンの一部の像を感光基板上に投影し、マスク及びそ
の感光基板をその投影光学系に対して同期走査すること
によって、そのマスク上の転写パターンがその感光基板
上に逐次転写される場合には、その投影露光装置が走査
露光方式であることを意味する。走査露光方式では、第
1の波長の露光光が中間像を結像する領域が、走査方向
に縮小され、色収差補正部材の配置許容範囲が拡大する
という利点がある。
ターンの一部の像を感光基板上に投影し、マスク及びそ
の感光基板をその投影光学系に対して同期走査すること
によって、そのマスク上の転写パターンがその感光基板
上に逐次転写される場合には、その投影露光装置が走査
露光方式であることを意味する。走査露光方式では、第
1の波長の露光光が中間像を結像する領域が、走査方向
に縮小され、色収差補正部材の配置許容範囲が拡大する
という利点がある。
【図1】本発明による投影露光装置の実施の形態の一例
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図2】(A)は、図1のTTR方式のアライメント光
学系22の構成例を示す概略拡大図、(B)は、ウエハ
上のアライメントマークとウエハ上のアライメントマー
クとの位置関係を示す拡大平面図である。
学系22の構成例を示す概略拡大図、(B)は、ウエハ
上のアライメントマークとウエハ上のアライメントマー
クとの位置関係を示す拡大平面図である。
【図3】図1のTTR方式のアライメント光学系22の
別の構成例を示す拡大図である。
別の構成例を示す拡大図である。
1 露光光源系 4、6 コンデンサレンズ PL 投影光学系 7 レチクル 9 第1の光学系 10 第2の光学系 11 ウエハ 19 中間像 21 補正光学系 22 アライメント光学系 RM アライメントマーク WM アライメントマーク
Claims (4)
- 【請求項1】 露光用の第1の波長の照明光のもとで、
マスク上の転写用パターンの投影光学系を介した像で感
光基板を露光する投影露光装置において、 前記投影光学系は、前記転写用パターンの中間像を形成
する光学系であり、 前記中間像が形成される位置の近傍で、且つ前記第1の
波長の結像光束の光路外に配置され、前記第1の波長と
は異なる第2の波長に対して前記投影光学系で発生する
色収差の少なくとも一部を補正する収差補正部材と、 前記第2の波長、又はその近傍の波長の光束を用いて、
前記投影光学系及び前記収差補正部材を介して前記マス
ク上の所定のパターンと前記感光基板上の所定のパター
ンとの位置関係を検出する位置検出系と、が設けられた
ことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の投影露光装置であって、 前記収差補正部材によって補正される収差は軸上色収差
であることを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項3】 請求項1、又は2記載の投影露光装置で
あって、 前記収差補正部材はレンズ、又はプリズムであることを
特徴とする投影露光装置。 - 【請求項4】 請求項1、2、又は3記載の投影露光装
置であって、 前記投影露光系は、前記マスク上の転写用パターンの一
部の像を前記感光基板上に投影し、前記マスク及び前記
感光基板を前記投影光学系に対して同期して走査するこ
とによって前記マスク上の転写用パターンが前記感光基
板上に逐次転写されることを特徴とする投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8044469A JPH09237753A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8044469A JPH09237753A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237753A true JPH09237753A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12692376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8044469A Withdrawn JPH09237753A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09237753A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1662325A3 (en) * | 2004-11-18 | 2006-09-13 | Cannon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and exposure apparatus having the same |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP8044469A patent/JPH09237753A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1662325A3 (en) * | 2004-11-18 | 2006-09-13 | Cannon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and exposure apparatus having the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030506 |