JPS5924537B2 - 加工片上へのマスク投写装置 - Google Patents

加工片上へのマスク投写装置

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JPS5924537B2
JPS5924537B2 JP55000327A JP32780A JPS5924537B2 JP S5924537 B2 JPS5924537 B2 JP S5924537B2 JP 55000327 A JP55000327 A JP 55000327A JP 32780 A JP32780 A JP 32780A JP S5924537 B2 JPS5924537 B2 JP S5924537B2
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JP
Japan
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alignment
mask
pattern
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lens
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JP55000327A
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English (en)
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JPS55108743A (en
Inventor
ヘルベルト・マイエル
エルンスト・レ−バツハ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TSUENZOORU PATENTO UNTO FUEAZUUFUSU ANSHUTARUTO
Original Assignee
TSUENZOORU PATENTO UNTO FUEAZUUFUSU ANSHUTARUTO
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Publication date
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Publication of JPS55108743A publication Critical patent/JPS55108743A/ja
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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
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7073Alignment marks and their environment
    • G03F9/7076Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark

Landscapes

  • 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)
  • Projection-Type Copiers In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は転写マスクを加工片上に投影する装置に関し、
特に半導体基板上に転写マスクを投影して集積回路を形
成するための装置に関するものである。
フ この装置において前記マスクのパターン像は主露光
波長に対して完全に収差補正の施されたレンズを通して
前記加工片上の感光層(フォトレジスト層)の上に投影
されるようになつており、一方前記マスクには位置決め
用整合パターンが形成さク 几、またこれと対応して前
記加工片上にも整合マークが記されており、これらを主
露光に先立つ整合用照明下で前記レンズと補助光学系を
用いて同−平面内に整合させるようになつている。
前記加工片の位置と前記転写マスクの位置を厳9密な相
対位置に配置することはこの種の装置におぃては極めて
重要なことであり、特に前記加工片。
例えば半導体基板の上に既に(・くつかの回路素子或(
・はパターンが転写されてしまつている場合などは絶対
的な要件となる。このような状況におい5 て、前記基
板を単にストッパーにより規定された位置へ決められた
距離だけ移動するだけでは不十分であり、現在位置を目
視により補正する事が必要である。この目視補正作業は
同一平面上に形成された前記基板上の整合マークと前記
マスク上の0整合パターンとの各像の整合状態の検知に
基いて行なわれる。通常、この像投影は転写マスクの平
面内にお(・てあられれる。更に、光学的ビームの反転
性に起因して、整合操作に必要な位置的比較が行なわれ
るところの基板平面内におけるマスク”5上の整合パタ
ーン像の形成は常に同一平面において整合マークと対応
するであろう。この種の装置において、もし整合操作が
主露光と同一の波長によつて行なわれればこの波長に対
する投影レンズの収差補正は、また同時に基板上のマス
ク主像とマスクと基板の整合マーク区域における像の形
成に必要な正確さをも考慮されねばならなぃ。
しかしながら整合操作中の感光層への光量は所定の値を
超えてはならない。(主露光量の約1%)この方法はド
イツ公開特許明細書第2707477号或いは同第25
39206号明細書の第6頁第3バラグラフにおいて開
示されている。この方法における短所は整合操作に当つ
ての信号(光量)が弱く操作に手間どる点にある。従つ
て通常第1段階としての整合操作とそれに続く第2段階
としての主露光は夫々異つた波長の光によつて行なわれ
フォトレジストは整合操作用の波長に対しては感光せず
主露光の波長に対してのみ感光するようになつている。
ところで投影レンズはマスクを鮮明に基板上に主露光波
長において鮮明に投写せねばならないし、またこのレン
ズはマスクの整合パターンを整合操作用の波長において
基板上の整合マーク区域に鮮明に投写せねばならない。
しかしながら一つのレンズにおいてこれら二つの異なる
波長に対する収差補正は容易に可能であろう。この場合
におぃて、整合パターンおよび整合マークが別個に存在
する平面であるマスク平面と基板平面とが両波長におい
て結合され且つ同一化される。それ故にマスク本体と整
合パターンの各像形成は何ら別個に考えられるべき理由
はなぃ。しかしながらこの様な装置における短所は極め
て開口度の大きい高解像高倍率を有し大きな結像領域を
有するレンズを用ぃる事が好ましいが今日でも一つの波
長についてのみの収差補正が可能なだけであつてこのよ
うな装置に組込む事は不適当であるとぃう点である。過
去においては投影レンズ自体の調整の為に補助レンズを
組込んだ装置が作られた事もあつたが,この補助レンズ
は整合操作用の波長における収差補正を行つていた。し
かしこの方法の欠点は光路中に補助レンズを枢軸運動に
より介在させたり除去したりせねばならなく、この事は
余分な時間を必要とし、振動を発生せしめ、更に高価な
機構を必要とする事にあつた。このような方法に比較し
て本発明は基板上に投影されるマスクに描かれた本体パ
ターンの鮮明度に関する必要性および基板上に投影され
る整合パターンおよび整合マークの鮮明度に関する必要
性が同様に理解される必要がないという事実の認識に基
いている。
事実、位置決め線に対して垂直に伸る線のみが位置決め
の目的のための情報として供され、必要とされるその線
の鮮鋭度はこの方向にのみ認められる。従つて、位置決
め操作の精度は線が長手方向に伸びているのが確認出来
る程度において行なわれその像の鮮明度とは余り問題と
はならないのである。従つて、本発明は主露光波長に対
する完壁な像形成と整合パターンおよび整合マークの像
形成光学システムにおける収差補正の不完全さを考慮の
上で該光学システムと組合わされたものであるが、この
ことは幾何学一光学的誤差が像形成におぃては回鮪効果
よりも重要な要素ではないと判断されるからである。
レンズは主露光波長に対しては全ての収差補正が完了し
ているが,経験上位置決め用の波長に対する収差ぱ不規
則なものではなぃが光軸に関して放射方向(サジツタル
方向)或いは同心円方向(メリデイオナル方向)に伸び
る線上において点像を変形させる最も補正のしにくい非
点収差の形で表われるところの像形成誤差が存在してい
る。しかしながらこの像形成誤差は位置決め操作の際に
整合パターンの線が投影されている時も依然として残つ
ており、そして整合マークは放射方向および同心円方向
にそれぞれ残存像形成誤差に従つて歪められて投影され
る。この場合において,このような誤差は線の端部にお
いての鮮鋭度が損なわれるのみで位置決め操昨には何ん
ら重要な障害とはならなぃ。
本発明を図面に沿つてさらに詳しく説明する。
第1図は本発明に基く投影露光装置を示し6この装置の
主たる構成要素は焦点距離Fを有する投影レンズ4と.
支持ガラス1と,これに支持されたマスク層と、該マス
クが露光されるや否やその像が形成されるところの感光
性ラツカーによつて被覆された半導体基板3とから成り
6マスクを露光する露光装置7ば本発明とは関係が無ぃ
ので詳細には図示してぃなぃ。マスク2と基板3とを正
確に相対的な位置決めをするに当り.整合パターン5が
該マスク2の光通過領域内に設けられている。
基板3に設けられた整合マーク6が主露光波長とは異る
位置決め用波長の光を発する位置決め用光源装置17に
依つて露光されるとき、整合マーク6は整合パターン5
の平面に投影されることになり、このことに依つて整合
パターン5に対して整合マークの位置を正確に決定する
ことが可能となる。マスク2は保護ガラス20に依つて
密封されている。
この保護ガラス20の自由表面には光分割層21が配設
されており、この層21は実質的には主露光波長(例え
ばλ=436nm)を通し位置決め用露光波長(例えば
λ=547nm)を反射するようになつている。位置決
め用光源17から出た光は半透光ミラー16を部分的に
通過して前記保護ガラス20の表面K設けられた光分割
層21に達し、更に該層から反射され投影レンズ4を通
つて基板3上の整合マーク6に至る。
この光に依つて整合マーク6はレンズ4、光分割層(ミ
ラー)21および半透光ミラー16を通してマスク2の
整合パターン5の領域内におぃて像形成される。
基板上のマークおよびマスク上のパターンの各像はもう
一つの方向変換ミラー13と光学系14を通して同時に
光電変換装置18に投影される。本実施例の特徴は位置
決め用光源の光路が長ぃ点にある。
この長さの増加は主露光波長と位置決め用露光波長との
切換え使用に依つて生ずる像形成誤差のうちの一部を補
償することを意味している。整合マーク6がそれ自体感
光性である基板3の表面に何ら影響を及ぼさない位置決
め用光源の波長に依つて照射される時該マーク6は唯一
つの像欠損或いは像誤差と共に整合パターン5の平面に
投影される。
この欠陥の様子は通常の非点収差の形で第2図に示され
ており、P点はサジッタル焦点においてメリデイオナル
方向(放射方向)に伸びる線分LMに変換され.メリデ
イオナル焦点面においてサジツタリ方向(同心円方向)
に伸びる線分L8に変換される。本発明を実施するレン
ズにおいては通常の非点収差が第三次像欠陥として実質
的に補正されている限りはその他の条件は位置決め操作
用波長の場合と同様にもつと複雑にからみ合つている。
しかしながら、本発明に係る唯一の本質的な点は残存像
欠陥が図示した種類の効果を有している事であり、この
事は即わち一点から発したビームを光軸に対してメリデ
イオナル方向およびサジツタル方向へ伸びる線に変換す
る事を意味している。仮りに本発明に依り生じた点Pか
ら出るビームをメリデイオナル方向(放射方向)に伸び
る線分LMVC,変換すれば.その像欠陥は更に光軸に
対してメリデイオナル方向(放射方向)に伸びる線部分
に再度変換する。
この像欠陥は線の終端部分における鮮鋭度不足を発生す
るが,このような鮮鋭度不足は位置決め操作の観点から
は何ら支障とはならない。この種のメリデイオナル方向
に伸びる整合マーク6は第3a図および第3b図に示さ
れている。第3a図において、これらマーク6は半導体
ウェハ表面全域に対しての位置決めを意図しており、こ
れに対して第3b図においては該ウエー・3が漸次露光
される単片(チップ)3′に分割された際の位置整合用
マーク6の配置を示している。この場合におぃて各整合
マーク6は互いに点対称の位置に設けられており、その
中心点は主露光の際の光軸と合致するようになつている
。もし整合パターン5の平面に整合マーク6が投影され
ることに依つて生ずる前記像欠陥がある一点からのビー
ムをサジツタル線部分に投影する場合は同様な関係が存
在する。この場合において整合マーク6はまた第3c図
および第4d図に示された如く光軸に対してサジツタル
方向(同心円方向)に配置される。第4図の実施例にお
ぃて,即わち位置決め用光源17がマスク2の上に位置
する場合は様子はいく分異る。
整合パターン5の像は半透光ミラー16と投影レンズ4
を通る位置決め用光源に依つて基板3上に投影され、整
合マーク6との整合状態に持ち来たされる。この配置に
おいて、整合パターン5および整合マーク6のほど良い
相対位置の決定は整合パターン5の像が透過される長方
形区画に該マーク6が位置するような通常の方法に依つ
て行なわれる。基板の平面上に順次積み重ねられてゆく
像であるマークは本発明においては投影レンズ4を通し
て逐時観察されるが、これに対して本実施例においては
ミラー16に投射されたビームは保護ガラス20或いは
図示していない該ガラスに施されたコーティングで反射
されミラー16の後方にある光学系14に依り該ミラー
を通つたビームが観察される。位置決め用波長における
投影レンズ4の特別な性質の補正に依つて第5図に示さ
れた整合パターン5のサジツタル方向およびメデデイオ
ナル方向に伸びる境界線はこの線と平行に伸びる整合マ
ーク6との比較に用いられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の実施例を示す略図、第2図は整合
マークまたは整合パターンの許容像形成誤差と共に示し
た位置決め操作用光源の光路を示し、第3a〜3d図は
本発明により方向付けされた整合マークを示し、第4図
は本発明装置の他の実施例の慨略を示し、第5図は整合
パターンの略図である。 図中符号、2・・・マスク63・・・半導体基板,4・
・・投影レンズ、5・・・整合パターン、6・・・整合
マニク、16・・・半透光ミラー、21・・・光分割層
(鏡)を夫夫示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 整合用照明下において主露光波長に対して完全に収
    差補正を施されたレンズおよび補助的光学手段によつて
    マスク上に形成された位置決め用整合パターンと加工片
    上に描かれた整合マークとを同一平面上にて整合せしめ
    た後に前記マスク上の主パターンを主露光光源に依り前
    記レンズを通して前記加工片上の感光層に像形成せしめ
    るように成した特に集積回路作成のため半導体ウェハ上
    にマスクを投与する装置において、整合パターン5の平
    面における整合マーク6の像形成或いは整合マーク6の
    平面における整合パターン5の像形成が主露光用の投影
    レンズ4および補助的光学手段である半透光ミラー16
    と光分割層21に依つて一つの点が光軸に対して放射状
    または同心円状の線に変形したものとなるような収差を
    含むようになし、前記整合マーク6と前記整合パターン
    5が光軸に対してサジツタル方向またはメリデイオナル
    方向に夫々対応した線分を含んでいる事を特徴とする加
    工片上へのマスク投写装置。
JP55000327A 1979-01-11 1980-01-08 加工片上へのマスク投写装置 Expired JPS5924537B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE2900921A DE2900921C2 (de) 1979-01-11 1979-01-11 Verfahren zum Projektionskopieren von Masken auf ein Werkstück
DE29009210,/9 1979-01-11

Publications (2)

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JPS55108743A JPS55108743A (en) 1980-08-21
JPS5924537B2 true JPS5924537B2 (ja) 1984-06-09

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ID=6060372

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Country Status (6)

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JP (1) JPS5924537B2 (ja)
DE (1) DE2900921C2 (ja)
FR (1) FR2446507A1 (ja)
GB (1) GB2041554A (ja)
NL (1) NL8000166A (ja)

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