JPH1027746A - 位置合わせ方法及び露光装置 - Google Patents
位置合わせ方法及び露光装置Info
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- JPH1027746A JPH1027746A JP8182304A JP18230496A JPH1027746A JP H1027746 A JPH1027746 A JP H1027746A JP 8182304 A JP8182304 A JP 8182304A JP 18230496 A JP18230496 A JP 18230496A JP H1027746 A JPH1027746 A JP H1027746A
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- Japan
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- mask
- substrate
- light
- alignment
- mark
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスクマークと基板マークを同時に高精度に
検出することのできる位置合わせ方法を提供する。 【解決手段】 マスク10に形成されたマスクマークと
基板14に形成された基板アライメントマークとを同時
に観察するアライメント系25aは、アライメント光3
8を直線偏光した照明光としてマスク及び基板に照射す
る第1の偏光手段31aと、撮像手段37と、マスク及
び基板から戻ってくる光のうち照明光の偏光方向と直交
する方向の偏光成分のみを撮像手段に入射させる第2の
偏光手段31bとを備える。マスク10と基板14の間
の光路中には4分の1波長板32を配置する。マスクマ
ークは暗レベルの像となり、基板マークは明レベルの像
となるため、撮像信号を飽和させることなく両マークを
同時に検出できる。
検出することのできる位置合わせ方法を提供する。 【解決手段】 マスク10に形成されたマスクマークと
基板14に形成された基板アライメントマークとを同時
に観察するアライメント系25aは、アライメント光3
8を直線偏光した照明光としてマスク及び基板に照射す
る第1の偏光手段31aと、撮像手段37と、マスク及
び基板から戻ってくる光のうち照明光の偏光方向と直交
する方向の偏光成分のみを撮像手段に入射させる第2の
偏光手段31bとを備える。マスク10と基板14の間
の光路中には4分の1波長板32を配置する。マスクマ
ークは暗レベルの像となり、基板マークは明レベルの像
となるため、撮像信号を飽和させることなく両マークを
同時に検出できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリや液
晶表示パネル等の製造に用いられる露光装置に関するも
のである。
晶表示パネル等の製造に用いられる露光装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子、CCD撮像
素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するフォトリソグラフィ
工程では、フォトマスク又はレチクル(以下、マスクと
いう)に形成されたパターンをフォトレジスト等の感光
剤が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の感光
基板(以下、単に基板という)上に投影露光することが
行われる。この投影露光を行う露光装置としては、マス
ク上に形成されたパターンを基板上の所定のショット領
域に露光した後、基板を一定距離だけステッピングさせ
て、次のショット領域に再びマスクのパターンを露光す
ることを繰り返す、いわゆるステップ・アンド・リピー
ト方式の露光装置が多く使用されている。また、他の方
式の露光装置として、矩形状又は円弧状の照明領域に対
してマスク及び基板を相対的に同期して走査しながら、
基板上にマスクのパターンを露光する走査型の露光装置
も知られている。この走査型の露光装置には、ショット
内の露光を走査方式で行い、ショット間の移動はステッ
プ的に行うステップ・アンド・スキャン方式のものと、
基板の全面を一度の走査で露光するスリット・スキャン
方式のものがある。
素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するフォトリソグラフィ
工程では、フォトマスク又はレチクル(以下、マスクと
いう)に形成されたパターンをフォトレジスト等の感光
剤が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の感光
基板(以下、単に基板という)上に投影露光することが
行われる。この投影露光を行う露光装置としては、マス
ク上に形成されたパターンを基板上の所定のショット領
域に露光した後、基板を一定距離だけステッピングさせ
て、次のショット領域に再びマスクのパターンを露光す
ることを繰り返す、いわゆるステップ・アンド・リピー
ト方式の露光装置が多く使用されている。また、他の方
式の露光装置として、矩形状又は円弧状の照明領域に対
してマスク及び基板を相対的に同期して走査しながら、
基板上にマスクのパターンを露光する走査型の露光装置
も知られている。この走査型の露光装置には、ショット
内の露光を走査方式で行い、ショット間の移動はステッ
プ的に行うステップ・アンド・スキャン方式のものと、
基板の全面を一度の走査で露光するスリット・スキャン
方式のものがある。
【0003】いずれの露光装置においても、マスクのパ
ターンを基板上に既に形成されているパターンの上に重
ね合わせて露光することが要求され、この重ね合わせの
精度を高めるためには、マスクと基板を高精度に位置合
わせ(アライメント)する必要がある。
ターンを基板上に既に形成されているパターンの上に重
ね合わせて露光することが要求され、この重ね合わせの
精度を高めるためには、マスクと基板を高精度に位置合
わせ(アライメント)する必要がある。
【0004】そのため、露光装置には、基板上に形成さ
れた基板アライメントマーク(以下、基板マークとい
う)とマスクに形成されたマスクアライメントマーク
(以下、マスクマークという)を光電的に検出してマス
クと基板の位置合わせを行うアライメント検出系が組み
込まれている。このアライメントの方式の一つにハロゲ
ンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光で照明して
撮像したアライメントマークの画像データを画像処理し
て計測するFIA(Field Image Alignment)方式のも
のがある。また、アライメント方式は、投影光学系を介
して基板の位置を計測するTTL(Through The Lens)
方式、投影光学系及びマスクを介してマスクと基板との
位置関係を計測するTTM(Through The Mask)方式及
び投影光学系を介することなく直接基板の位置を計測す
るオフ・アクシス方式に大別される。
れた基板アライメントマーク(以下、基板マークとい
う)とマスクに形成されたマスクアライメントマーク
(以下、マスクマークという)を光電的に検出してマス
クと基板の位置合わせを行うアライメント検出系が組み
込まれている。このアライメントの方式の一つにハロゲ
ンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光で照明して
撮像したアライメントマークの画像データを画像処理し
て計測するFIA(Field Image Alignment)方式のも
のがある。また、アライメント方式は、投影光学系を介
して基板の位置を計測するTTL(Through The Lens)
方式、投影光学系及びマスクを介してマスクと基板との
位置関係を計測するTTM(Through The Mask)方式及
び投影光学系を介することなく直接基板の位置を計測す
るオフ・アクシス方式に大別される。
【0005】マスクと基板の相対位置を検出するアライ
メント方式として、基板に形成した基板マークとマスク
に形成したマスクマークをマスク上方に配設したアライ
メント検出系によって同時に計測するTTMのFIA方
式がある。この方式では、基板マーク及びマスクマーク
を撮像手段で同時に撮像し、撮像されたマークを画像処
理して2つのマークの位置関係を求めることでマスクと
基板の相対位置を検出し、その相対位置が所定の関係と
なるようにアライメントを行う。
メント方式として、基板に形成した基板マークとマスク
に形成したマスクマークをマスク上方に配設したアライ
メント検出系によって同時に計測するTTMのFIA方
式がある。この方式では、基板マーク及びマスクマーク
を撮像手段で同時に撮像し、撮像されたマークを画像処
理して2つのマークの位置関係を求めることでマスクと
基板の相対位置を検出し、その相対位置が所定の関係と
なるようにアライメントを行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のTT
MのFIA方式のアライメント検出系には、撮像手段に
入射するマスクマークからの光強度と基板マークからの
光強度に大きな差があるという問題があった。すなわ
ち、仮に基板マークの反射率とマスクマークの反射率と
が同等であるとしても、基板マークからアライメント検
出系に入射する光量は、投影光学系を往復するためマス
クマークからの光量に比べて小さくなる。実際には、マ
スクマークはクロムエッチング等によって形成された明
瞭なマークであるのに対して、基板マークは透明なレジ
ストによって形成されていたり、現像等のプロセス処理
を経てマークのエッジ形状が鈍っていたり、またマーク
の下地、レジスト塗布の影響により状態が一様ではない
ため、基板マークからアライメント検出系に入射する光
量はマスクマークからの光量に比べて著しく小さいのが
普通である。
MのFIA方式のアライメント検出系には、撮像手段に
入射するマスクマークからの光強度と基板マークからの
光強度に大きな差があるという問題があった。すなわ
ち、仮に基板マークの反射率とマスクマークの反射率と
が同等であるとしても、基板マークからアライメント検
出系に入射する光量は、投影光学系を往復するためマス
クマークからの光量に比べて小さくなる。実際には、マ
スクマークはクロムエッチング等によって形成された明
瞭なマークであるのに対して、基板マークは透明なレジ
ストによって形成されていたり、現像等のプロセス処理
を経てマークのエッジ形状が鈍っていたり、またマーク
の下地、レジスト塗布の影響により状態が一様ではない
ため、基板マークからアライメント検出系に入射する光
量はマスクマークからの光量に比べて著しく小さいのが
普通である。
【0007】そのため、マスクマークの検出に好適なよ
うにアライメント検出系を調整すると基板マークを検出
することができず、逆に基板マークの検出が可能なよう
にアライメント光の光量や撮像手段の検出感度を調節す
ると、撮像手段でマスクマークの信号が飽和してしま
う。いずれにしてもマスクマークと基板マークを同時に
高精度に検出することができないという不都合があっ
た。
うにアライメント検出系を調整すると基板マークを検出
することができず、逆に基板マークの検出が可能なよう
にアライメント光の光量や撮像手段の検出感度を調節す
ると、撮像手段でマスクマークの信号が飽和してしま
う。いずれにしてもマスクマークと基板マークを同時に
高精度に検出することができないという不都合があっ
た。
【0008】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、マスクマークと基板マークを同
時に高精度に検出することのできる位置合わせ方法を提
供することを目的とする。
鑑みてなされたもので、マスクマークと基板マークを同
時に高精度に検出することのできる位置合わせ方法を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では、アライメン
ト光として直線偏光を用い、その直線偏光と直交する直
線偏光によって像検出を行い、マスクマークを暗レベル
の像として観察することで前記目的を達成する。
ト光として直線偏光を用い、その直線偏光と直交する直
線偏光によって像検出を行い、マスクマークを暗レベル
の像として観察することで前記目的を達成する。
【0010】すなわち、本発明は、マスクに形成された
マスクアライメントマーク(マスクマーク)と基板に形
成された基板アライメントマーク(基板マーク)をアラ
イメント光によって同時に照明し、マスクマークの像と
基板マークの像の位置情報を用いてマスクと基板を位置
合わせする位置合わせ方法において、アライメント光と
して直線偏光を用い、アライメント光の偏光方向と直交
する直線偏光を用いてマスクアライメントマーク及び基
板アライメントマークの像を形成することを特徴とす
る。
マスクアライメントマーク(マスクマーク)と基板に形
成された基板アライメントマーク(基板マーク)をアラ
イメント光によって同時に照明し、マスクマークの像と
基板マークの像の位置情報を用いてマスクと基板を位置
合わせする位置合わせ方法において、アライメント光と
して直線偏光を用い、アライメント光の偏光方向と直交
する直線偏光を用いてマスクアライメントマーク及び基
板アライメントマークの像を形成することを特徴とす
る。
【0011】このとき、マスクマークから反射された光
は検出されず、暗レベルの像となる。一方、基板マーク
から戻ってくる光はエッジ散乱等によって偏光方向が回
転しているため、アライメント光の偏光方向と直交する
成分を有し、その成分の光によって基板マークからは明
レベルの像が形成される。なお、エッジ散乱等による偏
光角の回転に頼らずに、基板マークから戻ってくる光の
偏光方向をアライメント光の偏光方向と直交させて高輝
度の基板マーク像を形成するには、マスクと基板の間の
光路中に4分の1波長板を配置するのが有利である。
は検出されず、暗レベルの像となる。一方、基板マーク
から戻ってくる光はエッジ散乱等によって偏光方向が回
転しているため、アライメント光の偏光方向と直交する
成分を有し、その成分の光によって基板マークからは明
レベルの像が形成される。なお、エッジ散乱等による偏
光角の回転に頼らずに、基板マークから戻ってくる光の
偏光方向をアライメント光の偏光方向と直交させて高輝
度の基板マーク像を形成するには、マスクと基板の間の
光路中に4分の1波長板を配置するのが有利である。
【0012】以上の説明から明らかなように、別の観点
からすると本発明は、マスクに形成されたマスクアライ
メントマークと基板に形成された基板アライメントマー
クを同時に観察し、両者の位置関係を求めてマスクと基
板とを位置合わせする位置合わせ方法において、マスク
マークをバックグラウンドレベルに対して暗レベルの像
として観察し、基板マークをバックグラウンドレベルに
対して明レベルの像として観察することを特徴とするも
のである。
からすると本発明は、マスクに形成されたマスクアライ
メントマークと基板に形成された基板アライメントマー
クを同時に観察し、両者の位置関係を求めてマスクと基
板とを位置合わせする位置合わせ方法において、マスク
マークをバックグラウンドレベルに対して暗レベルの像
として観察し、基板マークをバックグラウンドレベルに
対して明レベルの像として観察することを特徴とするも
のである。
【0013】また、本発明は、マスクに形成されたパタ
ーンを感光剤が塗布された基板上に投影する投影光学系
と、マスクの上方に配置され、マスクに形成されたマス
クマークと基板に形成された基板マークとを同時に観察
するアライメント系とを含む露光装置において、アライ
メント系は、光源と、光源からの光を直線偏光した照明
光としてマスク及び基板に照射する第1の偏光手段と、
撮像手段と、マスク及び基板から戻ってくる光のうち前
記照明光の偏光方向と直交する方向の偏光成分のみを撮
像手段に入射させる第2の偏光手段とを備えることを特
徴とする。
ーンを感光剤が塗布された基板上に投影する投影光学系
と、マスクの上方に配置され、マスクに形成されたマス
クマークと基板に形成された基板マークとを同時に観察
するアライメント系とを含む露光装置において、アライ
メント系は、光源と、光源からの光を直線偏光した照明
光としてマスク及び基板に照射する第1の偏光手段と、
撮像手段と、マスク及び基板から戻ってくる光のうち前
記照明光の偏光方向と直交する方向の偏光成分のみを撮
像手段に入射させる第2の偏光手段とを備えることを特
徴とする。
【0014】この場合にも、基板マークを高輝度の像と
して観察するには、マスクと基板の間のアライメント系
の光路中に4分の1波長板を配置するのが有利である。
本発明によると、マスクマークの検出信号の明暗を反転
させ、マスクマークを暗レベルの信号として検出するた
め、信号強度が弱い基板マークに合わせてアライメント
光の光量調節や撮像手段の感度調整を行っても、マスク
マークの検出信号が飽和することがない。したがって、
マスクマークと基板マークを同時に高精度に検出するこ
とが可能となる。
して観察するには、マスクと基板の間のアライメント系
の光路中に4分の1波長板を配置するのが有利である。
本発明によると、マスクマークの検出信号の明暗を反転
させ、マスクマークを暗レベルの信号として検出するた
め、信号強度が弱い基板マークに合わせてアライメント
光の光量調節や撮像手段の感度調整を行っても、マスク
マークの検出信号が飽和することがない。したがって、
マスクマークと基板マークを同時に高精度に検出するこ
とが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明の位置合わせ方法
を採用した露光装置の一例を示す概略図である。ここで
は、スリット・スキャン型の露光装置を例にとって説明
するが、本発明はスリット・アンド・スキャン型の露光
装置に限らず、ステップ・アンド・リピート型の露光装
置やステップ・アンド・スキャン型の露光装置等、マス
クマークと基板マークを同時に検出して両者の位置関係
からマスクと基板のアライメントを行う他の方式の露光
装置に対しても一般に適用できるものである。
施の形態を説明する。図1は、本発明の位置合わせ方法
を採用した露光装置の一例を示す概略図である。ここで
は、スリット・スキャン型の露光装置を例にとって説明
するが、本発明はスリット・アンド・スキャン型の露光
装置に限らず、ステップ・アンド・リピート型の露光装
置やステップ・アンド・スキャン型の露光装置等、マス
クマークと基板マークを同時に検出して両者の位置関係
からマスクと基板のアライメントを行う他の方式の露光
装置に対しても一般に適用できるものである。
【0016】超高圧水銀ランプ等の光源1から射出した
光束は、楕円鏡2で反射された後にダイクロイックミラ
ー3に入射する。このダイクロイックミラー3は露光に
必要な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過
する。ダイクロイックミラー3で反射された光束は、光
軸AX1に対して進退可能に配置されたシャッター4に
よって投影光学系側への入射を許容もしくは阻止され
る。シャッター4を開放することによって、光源1から
の光束は波長選択フィルター5に入射し、投影光学系1
2aが転写を行うのに適した波長(通常は、g,h,i
線のうち少なくとも1つの帯域)の光束となる。
光束は、楕円鏡2で反射された後にダイクロイックミラ
ー3に入射する。このダイクロイックミラー3は露光に
必要な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過
する。ダイクロイックミラー3で反射された光束は、光
軸AX1に対して進退可能に配置されたシャッター4に
よって投影光学系側への入射を許容もしくは阻止され
る。シャッター4を開放することによって、光源1から
の光束は波長選択フィルター5に入射し、投影光学系1
2aが転写を行うのに適した波長(通常は、g,h,i
線のうち少なくとも1つの帯域)の光束となる。
【0017】また、この光束の強度は光軸近傍が最も強
く、周辺に近づくに従って強度が低下するガウス分布を
なすため、少なくとも投影光学系12aの投影領域13
a内で強度分布を均一にする必要がある。このため、フ
ライアイインテグレータ6とコンデンサーレンズ8によ
って光束の強度分布を均一化する。ミラー7は光学系を
コンパクトにするための折り曲げミラーである。均一な
強度分布とされた光束は、ミラー7で反射された後、視
野絞り9を介してマスク10のパターン面上に照射され
る。視野絞り9はフォトレジスト等の感光剤を塗布した
ガラスプレート等の感光基板(以下、基板という)14
上の投影領域13aを制限する開口を有する。
く、周辺に近づくに従って強度が低下するガウス分布を
なすため、少なくとも投影光学系12aの投影領域13
a内で強度分布を均一にする必要がある。このため、フ
ライアイインテグレータ6とコンデンサーレンズ8によ
って光束の強度分布を均一化する。ミラー7は光学系を
コンパクトにするための折り曲げミラーである。均一な
強度分布とされた光束は、ミラー7で反射された後、視
野絞り9を介してマスク10のパターン面上に照射され
る。視野絞り9はフォトレジスト等の感光剤を塗布した
ガラスプレート等の感光基板(以下、基板という)14
上の投影領域13aを制限する開口を有する。
【0018】光源1から視野絞り9までの構成を投影光
学系12aに対する照明光学系L1とし、この例では照
明光学系L1と同様の構成を有する照明光学系L2〜L
5を設けて、各照明光学系からの光束を投影光学系12
b〜12eのそれぞれに供給する。複数の照明光学系L
1〜L5のそれぞれから射出された光束は、マスク10
上の異なる部分領域(照明領域)11a〜11eをそれ
ぞれ照明する。マスク10を透過した複数の光束は、各
照明光学系L1〜L5に対応する投影光学系12a〜1
2eを介して基板14上の異なる投影領域13a〜13
eにマスク10の照明領域11a〜11eのパターン像
を結像する。投影光学系12a〜12eはいずれも正立
等倍実結像(正立正像)光学系である。図1において、
投影光学系12a〜12eの光軸方向をZ方向とし、Z
方向に垂直な方向でマスク10及び基板14の移動方向
をX方向とし、Z方向とX方向に垂直な方向をY方向と
する。
学系12aに対する照明光学系L1とし、この例では照
明光学系L1と同様の構成を有する照明光学系L2〜L
5を設けて、各照明光学系からの光束を投影光学系12
b〜12eのそれぞれに供給する。複数の照明光学系L
1〜L5のそれぞれから射出された光束は、マスク10
上の異なる部分領域(照明領域)11a〜11eをそれ
ぞれ照明する。マスク10を透過した複数の光束は、各
照明光学系L1〜L5に対応する投影光学系12a〜1
2eを介して基板14上の異なる投影領域13a〜13
eにマスク10の照明領域11a〜11eのパターン像
を結像する。投影光学系12a〜12eはいずれも正立
等倍実結像(正立正像)光学系である。図1において、
投影光学系12a〜12eの光軸方向をZ方向とし、Z
方向に垂直な方向でマスク10及び基板14の移動方向
をX方向とし、Z方向とX方向に垂直な方向をY方向と
する。
【0019】図2は、基板ステージ15上に保持された
基板14の上面図である。基板14上の投影領域13a
〜13eは、図2に示すように、Y方向に隣り合う領域
どうし(例えば、13aと13b、13bと13c)が
X方向に所定量変位するように、且つ隣り合う領域の端
部どうしが破線で示すようにY方向に重複する(隣り合
う領域のY方向端部の位置が重複する)ように配置され
る。よって、上記複数の投影光学系12a〜12eも、
各投影領域13a〜13eの配置に対応してX方向に所
定量変位するとともにY方向に重複して配置されてい
る。また、複数の照明光学系L1〜L5は、マスク10
上の照明領域11a〜11eが上記投影領域13a〜1
3eと同様の配置となるように配置されている。したが
って、マスク10と基板14とを同期して、投影光学系
12a〜12eに対してX方向に走査することによっ
て、マスク上のパターン領域10aの全面を基板14上
の露光領域14aに転写することができる。基板14上
には露光領域14aの外側に基板アライメントマーク
(基板マーク)24a〜24fが設けられている。
基板14の上面図である。基板14上の投影領域13a
〜13eは、図2に示すように、Y方向に隣り合う領域
どうし(例えば、13aと13b、13bと13c)が
X方向に所定量変位するように、且つ隣り合う領域の端
部どうしが破線で示すようにY方向に重複する(隣り合
う領域のY方向端部の位置が重複する)ように配置され
る。よって、上記複数の投影光学系12a〜12eも、
各投影領域13a〜13eの配置に対応してX方向に所
定量変位するとともにY方向に重複して配置されてい
る。また、複数の照明光学系L1〜L5は、マスク10
上の照明領域11a〜11eが上記投影領域13a〜1
3eと同様の配置となるように配置されている。したが
って、マスク10と基板14とを同期して、投影光学系
12a〜12eに対してX方向に走査することによっ
て、マスク上のパターン領域10aの全面を基板14上
の露光領域14aに転写することができる。基板14上
には露光領域14aの外側に基板アライメントマーク
(基板マーク)24a〜24fが設けられている。
【0020】基板14は基板ステージ15に載置されて
おり、基板ステージ15は一次元の走査露光を行うべく
走査方向(X方向)に長いストロークを持った駆動装置
16を有している。さらに、走査方向については高分解
能及び高精度の位置測定装置(例えばレーザー干渉計)
17を有する。また、マスク10は不図示のマスクステ
ージにより支持され、このマスクステージも基板ステー
ジ15と同様に、駆動装置とステージの走査方向の位置
を検出する位置測定装置とを有する。また、基板ステー
ジ15上の基板14を載置する範囲の外側の所定位置に
は、基板14の表面(マスクのパターンの投影面)とほ
ぼ同一の平面内に、基準マーク22a〜22dが配置さ
れている。
おり、基板ステージ15は一次元の走査露光を行うべく
走査方向(X方向)に長いストロークを持った駆動装置
16を有している。さらに、走査方向については高分解
能及び高精度の位置測定装置(例えばレーザー干渉計)
17を有する。また、マスク10は不図示のマスクステ
ージにより支持され、このマスクステージも基板ステー
ジ15と同様に、駆動装置とステージの走査方向の位置
を検出する位置測定装置とを有する。また、基板ステー
ジ15上の基板14を載置する範囲の外側の所定位置に
は、基板14の表面(マスクのパターンの投影面)とほ
ぼ同一の平面内に、基準マーク22a〜22dが配置さ
れている。
【0021】図3はマスク10の上面図であり、マスク
10のうち基板14に転写される範囲(照明領域であ
り、パターンが描画されている領域)は10aによって
示される。マスク10には、上記転写範囲10aの外側
に基板ステージ15上の基準マーク22a〜22dに対
応したマスクアライメントマーク(マスクマーク)21
a〜21d、及び基板14の基板マークに対応したマス
クマーク23a〜23fが設けられている。マスクマー
ク21a〜21d,23a〜23dは、クロム層によっ
て形成された遮光マークである。
10のうち基板14に転写される範囲(照明領域であ
り、パターンが描画されている領域)は10aによって
示される。マスク10には、上記転写範囲10aの外側
に基板ステージ15上の基準マーク22a〜22dに対
応したマスクアライメントマーク(マスクマーク)21
a〜21d、及び基板14の基板マークに対応したマス
クマーク23a〜23fが設けられている。マスクマー
ク21a〜21d,23a〜23dは、クロム層によっ
て形成された遮光マークである。
【0022】マスク10の上方には、図1に示すよう
に、アライメント検出系20a,20bが配置され、こ
のアライメント検出系20a,20bによってマスク上
のマスクマーク21a〜21d及び23a〜23fを検
出するとともに、投影光学系12a〜12eを介して基
板ステージ15上に設けられた基準マーク22a〜22
d及び基板14上に形成された基板マーク24a〜24
fを検出する。即ち、アライメント検出系20a,20
bから射出されたアライメント光は、反射ミラー25
a,25bを介してマスク10上に照射されるととも
に、複数配列した投影光学系のうちの両端部の投影光学
系12a,12eを介して基板14上に照射される。マ
スク10上に照射されたアライメント光の一部はクロム
層からなるマスクマークで反射され、反射ミラー25
a,25bを介してアライメント検出系20a,20b
に入射する。残りのアライメント光は、マスク10を透
過して基板14上に形成された基板マーク24a〜24
fを照明する。基板マーク24a〜24fによって反射
又は散乱された光は、投影光学系12a,12e及び反
射ミラー25a,25bを介してそれぞれのアライメン
ト検出系20a,20bに入射する。
に、アライメント検出系20a,20bが配置され、こ
のアライメント検出系20a,20bによってマスク上
のマスクマーク21a〜21d及び23a〜23fを検
出するとともに、投影光学系12a〜12eを介して基
板ステージ15上に設けられた基準マーク22a〜22
d及び基板14上に形成された基板マーク24a〜24
fを検出する。即ち、アライメント検出系20a,20
bから射出されたアライメント光は、反射ミラー25
a,25bを介してマスク10上に照射されるととも
に、複数配列した投影光学系のうちの両端部の投影光学
系12a,12eを介して基板14上に照射される。マ
スク10上に照射されたアライメント光の一部はクロム
層からなるマスクマークで反射され、反射ミラー25
a,25bを介してアライメント検出系20a,20b
に入射する。残りのアライメント光は、マスク10を透
過して基板14上に形成された基板マーク24a〜24
fを照明する。基板マーク24a〜24fによって反射
又は散乱された光は、投影光学系12a,12e及び反
射ミラー25a,25bを介してそれぞれのアライメン
ト検出系20a,20bに入射する。
【0023】図4は、アライメント検出系の構成を図示
したものである。図4には、一方のアライメント検出系
20aについて示したが、他方のアライメント検出系2
0bも同様の構成を有する。アライメント系20aは、
照明レンズ36、第1及び第2の偏光板31a,31
b、ハーフミラー35、第1及び第2の対物レンズ34
a,34b、及びCCDカメラ等の撮像手段37を有す
る。ここで、基板14の表面とマスク10のパターン形
成面、及び撮像手段37の撮像面は互いに共役な関係に
ある。また、第1の偏光板31aと第2の偏光板31b
の偏光方向は、図5に示したように互いに直交してい
る。
したものである。図4には、一方のアライメント検出系
20aについて示したが、他方のアライメント検出系2
0bも同様の構成を有する。アライメント系20aは、
照明レンズ36、第1及び第2の偏光板31a,31
b、ハーフミラー35、第1及び第2の対物レンズ34
a,34b、及びCCDカメラ等の撮像手段37を有す
る。ここで、基板14の表面とマスク10のパターン形
成面、及び撮像手段37の撮像面は互いに共役な関係に
ある。また、第1の偏光板31aと第2の偏光板31b
の偏光方向は、図5に示したように互いに直交してい
る。
【0024】アライメント光源からの光線38は、照明
レンズ36及び第1の偏光板31aを通って直線偏光と
された後、ハーフミラー35で反射され、第1の対物レ
ンズ34a及び反射ミラー25aを介してマスク10上
のマスクマーク、例えばマスクマーク23aに照射され
る。マスクマーク23aで反射された光は、反射ミラー
25aで反射され、第1対物レンズ34a及びハーフミ
ラー35を透過して第2の偏光板31bに入射する。こ
こで、第2の偏光板31bの偏光方向は、第1の偏光板
31aの偏光方向、すなわちマスクマーク23aを照明
したアライメント光の偏光方向と直交しているため、マ
スクマーク23aで反射された光は第2の偏光板31b
を透過することができず、撮像手段37に入射すること
ができない。
レンズ36及び第1の偏光板31aを通って直線偏光と
された後、ハーフミラー35で反射され、第1の対物レ
ンズ34a及び反射ミラー25aを介してマスク10上
のマスクマーク、例えばマスクマーク23aに照射され
る。マスクマーク23aで反射された光は、反射ミラー
25aで反射され、第1対物レンズ34a及びハーフミ
ラー35を透過して第2の偏光板31bに入射する。こ
こで、第2の偏光板31bの偏光方向は、第1の偏光板
31aの偏光方向、すなわちマスクマーク23aを照明
したアライメント光の偏光方向と直交しているため、マ
スクマーク23aで反射された光は第2の偏光板31b
を透過することができず、撮像手段37に入射すること
ができない。
【0025】マスク10のマスクマーク23a以外の領
域を透過した直線偏光のアライメント光は、4分の1波
長板32を通って円偏光に変換されたのち投影光学系1
2aを通って基板14に設けられた基板マーク、例えば
基板マーク24aを照明する。基板マーク24aによっ
て散乱又は反射された光は、照明光の光路を逆に辿って
投影光学系12aを通り、4分の1波長板32を通って
アライメント光の偏光方向に対して偏光方向が90°回
転した直線偏光に変換された後、マスク10の下面に形
成されたパターン面に結像される。その後、マスク10
を透過し、反射ミラー25aで反射されて、アライメン
ト検出系20aに入射する。
域を透過した直線偏光のアライメント光は、4分の1波
長板32を通って円偏光に変換されたのち投影光学系1
2aを通って基板14に設けられた基板マーク、例えば
基板マーク24aを照明する。基板マーク24aによっ
て散乱又は反射された光は、照明光の光路を逆に辿って
投影光学系12aを通り、4分の1波長板32を通って
アライメント光の偏光方向に対して偏光方向が90°回
転した直線偏光に変換された後、マスク10の下面に形
成されたパターン面に結像される。その後、マスク10
を透過し、反射ミラー25aで反射されて、アライメン
ト検出系20aに入射する。
【0026】アライメント検出系20aに入射した基板
14からの戻り光は、第1の対物レンズ34a、ハーフ
ミラー35を通り、第2の偏光板31bに達する。この
基板14からの戻り光は、偏光方向が第2の偏光板31
bの偏光方向と一致するため第2の偏光板31bを透過
し、第2の対物レンズ34bを介して撮像手段37の撮
像面に結像される。撮像手段37の撮像面には、図6に
示すように、基板14からの戻り光をバックグラウンド
41として、暗レベルのマスクマーク像42と明レベル
の基板マーク像43が形成される。マスクマーク23a
の像が暗レベルの像となるのは、マスクマーク23aで
反射された光は第2の偏光板31bを透過することがで
きず、また、基板14からの戻り光は、マスク10にク
ロム層の遮光マークとして形成されたマスクマーク23
aを透過することができないからである。
14からの戻り光は、第1の対物レンズ34a、ハーフ
ミラー35を通り、第2の偏光板31bに達する。この
基板14からの戻り光は、偏光方向が第2の偏光板31
bの偏光方向と一致するため第2の偏光板31bを透過
し、第2の対物レンズ34bを介して撮像手段37の撮
像面に結像される。撮像手段37の撮像面には、図6に
示すように、基板14からの戻り光をバックグラウンド
41として、暗レベルのマスクマーク像42と明レベル
の基板マーク像43が形成される。マスクマーク23a
の像が暗レベルの像となるのは、マスクマーク23aで
反射された光は第2の偏光板31bを透過することがで
きず、また、基板14からの戻り光は、マスク10にク
ロム層の遮光マークとして形成されたマスクマーク23
aを透過することができないからである。
【0027】図7は、撮像手段37の撮像面のA−A線
上における光強度プロファイルを示したものである。マ
スクマーク像42を横切る位置42a,42bには光が
入射しておらず、バックグラウンドレベル41aに対し
て暗レベルとなっている。一方、基準マーク像43を横
切る部分43aでは光強度が強く、バックグラウンドレ
ベル41aに対して明レベルとなっている。マスクマー
クの像42は、光が入射しないことによって形成された
暗レベルの像であるため、アライメント光38の強度を
増大しても撮像手段37の撮像面に形成されるマスクマ
ークの像42の光強度は変化しない。これに対して、バ
ックグラウンドレベル41a及び明レベルになっている
基板マークの像43の光強度は、アライメント光38の
強度を増大すると図7に仮想線45,46で示すように
増大する。
上における光強度プロファイルを示したものである。マ
スクマーク像42を横切る位置42a,42bには光が
入射しておらず、バックグラウンドレベル41aに対し
て暗レベルとなっている。一方、基準マーク像43を横
切る部分43aでは光強度が強く、バックグラウンドレ
ベル41aに対して明レベルとなっている。マスクマー
クの像42は、光が入射しないことによって形成された
暗レベルの像であるため、アライメント光38の強度を
増大しても撮像手段37の撮像面に形成されるマスクマ
ークの像42の光強度は変化しない。これに対して、バ
ックグラウンドレベル41a及び明レベルになっている
基板マークの像43の光強度は、アライメント光38の
強度を増大すると図7に仮想線45,46で示すように
増大する。
【0028】このように、基板マークに合わせてアライ
メント光38の光量を増大してもマスクマークの暗レベ
ルは変わらず、従来のようにマスクマークの撮像信号が
飽和することはない。したがって、基板マーク24aを
十分な感度で検出できるようにアライメント光38の強
度を適当に設定することにより、マスクマークと基板マ
ークを同時に検出することが可能となる。光量の調節方
法としては、アライメント光源の光量を制御する方法
や、光源の光量は予め充分な光量に設定しておきCCD
カメラの電子シャッタを制御する方法等があるが、どち
らの方法に対しても本発明は有効である。
メント光38の光量を増大してもマスクマークの暗レベ
ルは変わらず、従来のようにマスクマークの撮像信号が
飽和することはない。したがって、基板マーク24aを
十分な感度で検出できるようにアライメント光38の強
度を適当に設定することにより、マスクマークと基板マ
ークを同時に検出することが可能となる。光量の調節方
法としては、アライメント光源の光量を制御する方法
や、光源の光量は予め充分な光量に設定しておきCCD
カメラの電子シャッタを制御する方法等があるが、どち
らの方法に対しても本発明は有効である。
【0029】また、ここで説明した例では、4分の1波
長板32の挿入位置をマスク10の下方で投影光学系1
2aの上方の空間としているが、投影光学系12aの下
方で基板14上方の空間や、投影光学系12aの内部に
設けてもよい。また、投影光学系12aに透過光線の偏
光方向を回転させる機能があれば、4分の1波長板を配
置しなくともよい。偏光方向を回転させる機能について
は、必ずしも4分の1波長板のように基板14からの戻
り光の偏光方向と第2の偏光板31bの偏光方向を完全
に一致させるものでなくともよい。第2の偏光板31b
の偏光方向と基板14からの戻り光の間の偏光方向の不
一致による光量の損失はアライメント光の光量でカバー
できればよい。
長板32の挿入位置をマスク10の下方で投影光学系1
2aの上方の空間としているが、投影光学系12aの下
方で基板14上方の空間や、投影光学系12aの内部に
設けてもよい。また、投影光学系12aに透過光線の偏
光方向を回転させる機能があれば、4分の1波長板を配
置しなくともよい。偏光方向を回転させる機能について
は、必ずしも4分の1波長板のように基板14からの戻
り光の偏光方向と第2の偏光板31bの偏光方向を完全
に一致させるものでなくともよい。第2の偏光板31b
の偏光方向と基板14からの戻り光の間の偏光方向の不
一致による光量の損失はアライメント光の光量でカバー
できればよい。
【0030】また、必ずしも偏光方向を光学的に回転さ
せる手段を設けないで、基板からの反射、散乱する時の
偏光角の乱れを利用することで明レベルの像を形成する
方法も考えられる。また、第1の偏光板31a、第2の
偏光板31b及びハーフミラー35は、偏光ビームスプ
リッタに置き換えることも可能である。
せる手段を設けないで、基板からの反射、散乱する時の
偏光角の乱れを利用することで明レベルの像を形成する
方法も考えられる。また、第1の偏光板31a、第2の
偏光板31b及びハーフミラー35は、偏光ビームスプ
リッタに置き換えることも可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明によると、マスクマークを暗レベ
ルの像とし、基板マークを明レベルの像とすることで、
撮像手段によってマスクマークと基板マークを同時に高
精度に検出することが可能となる。また、それによって
露光装置の位置合わせ精度を改善することができる。
ルの像とし、基板マークを明レベルの像とすることで、
撮像手段によってマスクマークと基板マークを同時に高
精度に検出することが可能となる。また、それによって
露光装置の位置合わせ精度を改善することができる。
【図1】本発明による露光装置の一例を示す概略図。
【図2】基板ステージ上に載置された基板の上面図。
【図3】マスクの上面図。
【図4】アライメント検出系の構成例を示す図。
【図5】第1の偏光板と第2の偏光板の偏光方向を示す
図。
図。
【図6】撮像手段の撮像面に形成されたマスクマークの
像及び基板マークの像を説明する図。
像及び基板マークの像を説明する図。
【図7】撮像手段の撮像面における光強度プロファイル
を示す図。
を示す図。
1…光源、10…マスク、12a〜12e…投影光学
系、14…基板、15…基板ステージ、16…駆動装
置、20a,20b…アライメント検出系、23a〜2
3f…マスクマーク、24a〜24f…基板マーク、2
5a,25b…反射ミラー、31a…第1の偏光板、3
1b…第2の偏光板、32…4分の1波長板、34a…
第1の対物レンズ、34b…第2の対物レンズ、35…
ハーフミラー、36…照明レンズ、37…撮像手段、3
8…アライメント光、41…バックグラウンド、42…
マスクマーク像、43…基板マーク像
系、14…基板、15…基板ステージ、16…駆動装
置、20a,20b…アライメント検出系、23a〜2
3f…マスクマーク、24a〜24f…基板マーク、2
5a,25b…反射ミラー、31a…第1の偏光板、3
1b…第2の偏光板、32…4分の1波長板、34a…
第1の対物レンズ、34b…第2の対物レンズ、35…
ハーフミラー、36…照明レンズ、37…撮像手段、3
8…アライメント光、41…バックグラウンド、42…
マスクマーク像、43…基板マーク像
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 21/30 525R 525T
Claims (5)
- 【請求項1】 マスクに形成されたマスクアライメント
マークと基板に形成された基板アライメントマークをア
ライメント光によって同時に照明し、マスクアライメン
トマークの像と基板アライメントマークの像の位置情報
を用いて前記マスクと前記基板を位置合わせする位置合
わせ方法において、 前記アライメント光として直線偏光を用い、前記アライ
メント光の偏光方向と直交する直線偏光を用いて前記マ
スクアライメントマーク及び基板アライメントマークの
像を形成することを特徴とする位置合わせ方法。 - 【請求項2】 前記マスクと前記基板の間の光路中に波
長板を配置することを特徴とする請求項1記載の位置合
わせ方法。 - 【請求項3】 マスクに形成されたマスクアライメント
マークと基板に形成された基板アライメントマークを同
時に観察し、両者の位置関係を求めて前記マスクと前記
基板とを位置合わせする位置合わせ方法において、 前記マスクアライメントマークをバックグラウンドレベ
ルに対して暗レベルの像として観察し、前記基板アライ
メントマークをバックグラウンドレベルに対して明レベ
ルの像として観察することを特徴とする前記マスクと前
記基板の位置合わせ方法。 - 【請求項4】 マスクに形成されたパターンを感光剤が
塗布された基板上に投影する投影光学系と、前記マスク
の上方に配置され、前記マスクに形成されたマスクアラ
イメントマークと前記基板に形成された基板アライメン
トマークとを同時に観察するアライメント系とを含む露
光装置において、 前記アライメント系は、光源と、前記光源からの光を直
線偏光した照明光として前記マスク及び前記基板に照射
する第1の偏光手段と、撮像手段と、前記マスク及び前
記基板から戻ってくる光のうち前記照明光の偏光方向と
直交する方向の偏光成分のみを前記撮像手段に入射させ
る第2の偏光手段とを備えることを特徴とする露光装
置。 - 【請求項5】 前記マスクと前記基板の間の前記アライ
メント系の光路中に波長板が配置されていることを特徴
とする請求項4記載の露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8182304A JPH1027746A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 位置合わせ方法及び露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8182304A JPH1027746A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 位置合わせ方法及び露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1027746A true JPH1027746A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16115958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8182304A Pending JPH1027746A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 位置合わせ方法及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1027746A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011103448A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-05-26 | Asml Netherlands Bv | インプリントリソグラフィ装置 |
| CN108318222A (zh) * | 2017-01-17 | 2018-07-24 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 一种偏振片标定装置及方法 |
-
1996
- 1996-07-11 JP JP8182304A patent/JPH1027746A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011103448A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-05-26 | Asml Netherlands Bv | インプリントリソグラフィ装置 |
| US8529823B2 (en) | 2009-09-29 | 2013-09-10 | Asml Netherlands B.V. | Imprint lithography |
| CN108318222A (zh) * | 2017-01-17 | 2018-07-24 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 一种偏振片标定装置及方法 |
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