JPS62149129A

JPS62149129A - 縮小投影式アライメント方法

Info

Publication number: JPS62149129A
Application number: JP60289209A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Nakada; 俊彦中田; Yoshisada Oshida; 良忠押田; Masataka Shiba; 正孝芝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1987-07-03
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPH063789B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、レチクル上の回路パターンを縮小投影レンズ
を介しウェハ上に露光するに先立って、その回路パター
ンとウェハとを高精度にアライメントするための縮小投
影式アライメント方式に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の微細化が進行するのに伴い、縮小投影
露光装置で露光する際でのレチクルとウェハとのアライ
メント精度はますます高精度が要求されているのが現状
である。そのため、１チツプ毎にアライメントが行なえ
るようにしてウェハ内のチップの配列誤差に対応し得る
。縮小投影レンズを介すＴＴＬアライメント方式が今後
の高集積回路の製造において主流になると考えられてい
る。

第１３図はＴＴＬアライメント方式の一例を示したもの
である。これによるとレチクル１の回路パターンは縮小
投影レンズ２を介し、ウェハステージ４上に載置された
ウェハ３にて工ないし数個のチップ１６単位に露光され
るが、この露光に先立っては先ずレチクルアライメント
光学系５，５′によりレチクル初期設定用パターン１５
．１５’の位置が検出されることによって、レチクル１
は初期位置にセラ１−される。次にウェハ３上において
チップ１６近傍のアライメントパターン１４．１４’が
縮小投影レンズ２を介しレチクル１上のアライメントパ
ターン（窓パターン）１３．１３’上に結像され、両パ
ターンがウェハアライメント検出光学系で検出されるよ
うになっている。ウェハアライメント検出光学系はミラ
ー６．６’、リレーレンズ７．７′、拡大レンズ８，８
′、可動スリット９．９’、光電子増倍管（フォトマル
チプライヤ）　１０．１０’の他、露光光と同じ波長の
アライメント用照明光を発する光ファイバ１１．１１’
などより構成されるようになっている。光ファイバ１１
．１１’からの照明光はハーフミラ−、リレーレンズ７
．７′、ミラー６゜６′を介し、アライメントパターン
１３．１３’を照明する一方、それらからの反射光はミ
ラー６．６′、リレーレンズ７．７′、ハーフミラ−１
拡大レンズ８，８′、ミラー、可動スリット９，９′を
介し光電子増倍管１０．１０’で検出されるようになっ
ているものである。

さて、もしも、検出されたウェハアライメントパターン
１４．１４’とレチクルアライメントパターン１３．１
３’との位置が一致していない場合には、ウェハ３を搭
載するウェハステージ４がずれ方向とその量に応じＸ方
向やＹ方向に移動されることによって両パターン１４．
１４’、１３．１３’の位置が一致されるようになって
いるものである。このようにしてアライメントが終了し
た後は、露光系１２により露光光がレチクル１に照射さ
れるものである。

なお、この種のアライメント方式に関連するものとして
は、例えば特開昭５５−４１７３９号公報が挙げられる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このＴＴＬアライメント方式において、従来
から指摘されながらも未だに解決されていない問題とし
ては、ウェハ上のホトレジストの塗布むらに起因するア
ライメント精度の低下が挙（１゛）れる。この問題は半
導体回路が高集積化するのに伴い、近年極めて深刻な問
題となっている。

ここで、ウェハへのホトレジストの塗布方法について説
明すれば、第１４図に示すように、ホ１へレジストはス
ピンコータ（回転塗布機）でウェハ３をＲ方向に高速回
転させつつその遠心力によりウェハ３全面に１〜２μｍ
（単層レジストの場合）の厚さで塗布されるようになっ
ている。この場合ホトレジストの流れる方向は矢印Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄで示すようにウェハ３中心から放射状に広が
る方向となるが、第１５図はチップ１７近傍のＸ方向ア
ライメントパターン１９を拡大して示したものである。

通常アライメントパターンは第１５図に示すように、Ｓ
ｉ基板２１上に凹もしくは凸の段差パターンが５Ｌ０２
層２２によって形成されることによって構成されるが、
更にその上に塗布されるホトレジスト２３の膜厚は段差
の形状に応じて緩やかな曲線を描くようになっている。

このようにしてアライメントパター〉・はＳｉ基板２１
上に形成されるが１問題は第１４図に示すように、チッ
プ１７近傍のＸ方向アライメントパターン１９はレジス
トの流れ方向Ｂと平行であるが、例えばチップ１８近傍
のＸ方向アライメントパターン２０はレジストの流れ方
向Ｃとはほぼ直交するようになっていることである。そ
の結果、第１６図に示すようにアライメントパターン１
９部分でのパターン幅方向のホトレジスト膜厚分布に左
右対称となるが、同図（ｂ）に示すようにアライメント
パターン２０部分でのホトレジスト膜厚分布はパターン
エツジ部でホトレジストの流れが大きく乱され左右非対
称になるというものである。

さて、これらアライメントパターン１９．２０はパター
ン照明光２４ａ、　２５ａによって照明されるが、パタ
ーンからの反射光は近似的にホトレジスト表面からの反
射光２４ｂ、２５ｂトＳｉ基板２１もＬ＜１ｔｓｉｏ。

層２２表面からの反射光２４ｃ、　２５ｃとの干渉光と
して得られるようになっている。即ち、第１８図に示す
干渉強度曲線２８より判るように、ホトレジスト２３膜
厚ｄに応じてその干渉強度曲線周期的に変化ニーるとい
うわけである。以上よりアライメントパターン１９から
の反射光強度分布２６は第１７図（ａ）に示すように左
右対称となるが、アライメントパターン２０からの反射
光強度分布２７は同図（ｂ）に示すように左右非対称と
なるものである。よって検出信号波形の対称性を利用し
波形の対称中心をアライメントパターンの中心位置とす
る従来のアライラン１一方式においては、同図（ｂ）に
示すように真のパターン中心位置Ｘｗに対し、Ｘｄをパ
ターン中心位置とみなしてしまい誤差ｅｘが生じること
があり、アライメント精度の低下は逸れ得ないものとな
っている。また、これまでのＴＴＬアライメント方式に
おいては塗布むらだけではなく、ホトレジストの塗布膜
厚によってパターン検出信号のコントラストが大きく変
化するという問題も依然から指摘されているのが実状で
ある。

よって、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み
、ホトレジストの塗布膜厚および塗布むら↓こ影響され
ることなく安定にして、しかも精度良好にしてレチクル
とウェハとをアライメントし得る縮小投影式アライメン
ト方式を供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的のため本発明は、可干渉性アライメント照明光
によってウェハ上のアライメントパターンと、ウェハ上
以外の位置に設けられている半透明鏡とを照明する一方
、縮小投影レンズを介し得られるウェハ上のアライメン
トパターンからの反射光と、その半透明鏡からの反射光
とを光学的に干渉させ、干渉によって得られる干渉パタ
ーンと、アライメント照明光によって照明されたレチク
ル上のアライメントパターンとをアライメント光学系に
より検出することによって１両パターンの中心位置より
アライメント量を求めたうえレチクルとウェハとを相対
的にアライメントするようにしたものである。

〔作用〕

ホトレジスト表面からの反射光と、Ｓｉ基板の段差パタ
ーンとホトレジストとの界面からの反射光とは、半透明
鏡からの反射光と互いに干渉されることによって干渉パ
ターンが得られるようになっている。この干渉パターン
では主として段差パターンとホトレジストとの界面から
の反射光と、半透明鏡からの反射光との干渉による影響
が最も強く、アライメントパターンの段差部において段
差深さだけ位相が変化することに起因して干渉パターン
は大きな信号変化を有するものとして得られるようにな
っている。即ち、ホトレジストの膜厚に起因する干渉の
影響は小さくなっているものである。よって、この干渉
パターンと、レチクル上のアライメントパターンとをア
ライメント光学系により検出し、両パターンの中心位置
よりアライメント量を求めるようにすれば、レチクルと
ウェハとを相対的にアライメントすることが可能となる
ものである。

〔実施例〕

以下、本発明を第１図から第１２図により説明する。

先ず本発明を具体的に説明するに先立って、その論理的
背景について説明すれば以下のようである。

即ち、そもそも本発明はウェハ上に塗布されたホトレジ
ストと空気界面での反射率に比し、ホトレジストとウェ
ハアライメントパターンを構成する段差パターン界面で
の反射率が大きいことに着目してなされたものである。

アライメントパターンとしてＳｉ段差パターンを想定す
れば、通常ホトレジスト・空気界面での反射率は５．５
％（空気の屈折率１，０．ホトレジストの屈折率１．６
１　（波長５１４ｎｍの場合））程度であるのに対し、
ホトレジス１〜・アライメントパターン（段差パターン
）界面での反射率は２４％（Ｓｉの屈折率４．７５（波
長５１４ｎｍ））と高い値を示すものとなっている。そ
こで、第１図に示す如くの光学系を考案するに至ったも
のである。第１図に示すように、レーザ光源等の可干渉
性光源４０からの照明光４１はビームスプリッタ４２に
よって２方向に分離され、一方はアライメント照明光４
３として縮小投影レンズ２を介しウェハ上のアライメン
トパターン４８を照明するようになっている。アライメ
ントパターン４８はＳｉ基板４５の段差パターンとして
形成されており、その上にホトレジスト４６が塗布され
たものとなっている。一方、他方は半透明鏡（この場合
は透過率０）５１に入射すべくされるが、ここでビーム
スプリッタ４２から半透明鏡（反射鏡）５１までの光路
長Ｑｒを、同じくビームスプリッタ４２からホトレジス
ト４６表面までの光路長ａＶ（Ｘ）とほぼ等しくし、そ
の光路長差を可干渉性光源４０の可干渉距離内に設定す
ると、ホト−ジス１−４６表面からの反射光４９と、Ｓ
ｉ基板４５の段差パターンとホトレジスト４６との界面
４７からの反射光５０とは、半透明鏡５１からの反射光
５２と互いに干渉し、結果として干渉パターン５３が得
られるようになっている。これについての詳細は後述す
るところであるが、上記各界面での反射率よりしてこの
干渉パターン５３では主として段差パターンとホトレジ
スト４６との界面４７からの反射光５０と、半透明鏡５
１からの反射光５２との干渉による影響が最も強く、ア
ライメントパターン４８の段差部において段差深さｅだ
け位相が変化することに起因して干渉パターン５３は大
きな信号変化を有するものとして得られるようになって
いる。即ち、相対的にホトレジスト４６の膜厚ｄ（ｘ）
に起因する干渉の影響は小さくなるわけである。しかし
て、この干渉パターン５３と、レチクル上のアライメン
トパターン（図示せず）とを拡大レンズおよび撮像装置
を備えたアライメント光学系（図示せず）により検出し
、両パターンの中心位置よりアライメント量を求めれば
、レチクルとウェハとを相対的に精度良好にしてアライ
メントすることが可能となるものである。なお、第２図
はアライメントパターン４８に入射される平行ビームか
らなる照明光４３の入射状態を示したものである。

ところで、照明光が入射される半透明鏡は広義の鏡であ
り、第１図に示す光学系のように透過率０の場合も含ま
れるようになっている。この半透明鏡は縮小投影レンズ
を含むウェハ上アライメントパターン照明光路外に設け
られることも、また、後述のように照明光路内に設けら
れることも可能となっている。また、望ましくは半透明
鏡が設けられた光路中には波面補正光学系が設けられる
ものとなっている。更に可干渉性光源からの光は時間的
、かつ空間的に可干渉性を有するものとされる。

さて、ここで既述の干渉パターンについて詳細に説明す
れば、第１図に示す光学系において、ホトレジスト４６
表面からの反射光４９の強度を■いＳｉ基板４５の段差
パターンとホトレジスト４６との界面４７からの反射光
５０の強度を１２、半透明鏡５１からの反射光５２の強
度をＩｒとすれば、これら３つの反射光による干渉パタ
ーン５３の強度分布Ｉ（ｘ）は近似的に式（１）で示さ
れるようになっている。

Ｉ　（ｘ）＝（Ｉｆ　＋　’Ｉ　２　＋　Ｉｒ）・・・
・・・（１）但し、λはアライメント照明光の波長を、ｎａは空気の
屈折率を、ｎｒはホトレジストの屈折率を示す。

この式（１）での第１項は干渉強度の直流成分を与えて
おり、また、第２項は反射光４９と反射光５０との干渉
強度の変調成分を、第３項は反射光４９と反射光５２と
の干渉強度の変調成分を、第４項は反射光５０と反射光
５２との干渉強度の変調成分をそれぞれ与えている。

ここで、照明光４１の強度を１、ビームスプリッタ４２
での反射率と透過率との比を１、ｎ１＝＝　１　。

ｎｒ＝１．６（λ＝　４３６ｎｍ）、半透明鏡５１の反
射率を９５％、ホトレジスト４６・空気界面の反射率を
５．５％、段差パターン・ホトレジスト４６界面４７の
反射率を２４％とすると、式（１）での第１項は第３図
においては直線６０として示され、また、第２項は曲線
６１として、第３項は曲線６２として、第４項は曲線６
３としてそれぞれ示されるようになっている。この第３
図より干渉パターン５３の強度分布としては式（１）に
おける第４項、即ち、段差パターン・ホトレジスト４６
界面４７からの反射光５０と、半透明鏡５１からの反射
光５２との干渉による影響が最も強く現われていること
が知れる。この結果アライメントパターン４８の段差部
で、段差深さｅだけ位相が変化することに起因して干渉
パターン５３は大きな信号変化を有するものとして得ら
れるものである。

これは、界面４７での反射率がホトレジスト４６表面で
反射率よりも高いためである。これよりして。

相対的にホトレジスト４６の膜厚ｄ　（ｘ）に起因する
干渉（式（１）における第２項、第３項）の影響は小さ
なものとなるわけである。

したがって、第４図（ａ）に示すように、アライメント
パターン４８の段差部でホトレジスト４６の膜厚分布が
左右非対称となっている場合には、従来のアライメント
方式では第１８図に示す干渉光強度曲線から明らかなよ
うに、アライメントパターン４８からの反射光強度分布
６４は第４図（ｂ）に示すように左右非対称となり、真
のパターン中心位置ＸＶに対しＸｄをパターン中心位置
とみなしてしまい、′検出誤差ｅＸが生じていたもので
ある。しかしながら、本発明によれば、同図（ｃ）に示
すようにその反射光強度分布６５はホトレジスト４６の
膜厚分布にそれ￥ｒＡｉ響されることなく対称性良好に
して、しかも高コントラストのものとして得られ。

理想的には真のパターン中心位置ＸＷを検出し得るもの
である。その結果、ホトレジストの膜厚および塗布むら
に起因するアライメント精度の低下が除去され得るもの
である。

なお、本発明はアライメントパターンが第５図に示すよ
うに、Ｓｉ鶏版板６６段差パターン上にＳ　ｉｏ　、６
７、　Ｓ　ｉ、　Ｎ４６ｇの各透明層が形成されたもの
として構成されている場合にも適用可となっている。こ
れは、入射光７４に対してホトレジスト６９表面、各層
界面７２．７１．７０各々からの反射光７５゜７６、７
７、７８のうち最も強度が高いものは下地のＳＬ基板６
６とＳｉｎ、６７との界面７０からの反射光７８である
からである。したがって、得られる干渉強度分布はＳＬ
基板６６の段差部で大きく変化することから、ホトレジ
スト６９の膜厚はそれ程影響されずに、先の場合と同様
な効果が得られるものである。

さて、本発明を具体的に説明すれば、第６図は本発明に
よる方式の第１の実施態様におけるアライメント光学系
を示したものである。この場合でのアライメント光学系
はアライメント照明系、アライメントパターン検出光学
系、参照光路およびアライメントパターン検出信号処理
系から構成されるようになっている。これによる場合可
干渉性光源としてのＡｒレーザ（波長５１４．５ｎｍ）
８０からのレーザビーム８１はビームスプリッタ８２、
リレーレンズ８３を介しビームスプリッタ８４により２
系統のビーム８６．８７に分離されるようになっている
。このうちビーム８７はミラー８５ｂ〜８５ｆ、波面補
正光学系８８および反射鏡８９からなる参照光路に導か
れ反射鏡８９で反射されると同時に、波面補正光学系８
８によってはビーム８７に対しビーム径の調整、縮小投
影レンズの結像特性に対応した波面の位相調整が施され
るようになっている。また、他方のビーム８６はミラー
８５ａ、レチクル１上のミラー１ｍ面で順次反射された
後は、縮小投影レンズ２における入射瞳２ｐの中心に入
射され、ウェハ３上のアライメントパターン４８を照明
するものとなっている。第７図はこの場合での照明状態
を拡大して示したものである。ビーム８６は平行ビーム
とされアライメント照明光として機能するものである。

ここで、ビームスプリッタ８４から反射鏡８９までの光
路長と、同じくビームスプリッタ８４からウェハ３上の
アライメントパターン４８までの光路長との光路長差を
１反射鏡８９を光軸方向に微動することによってＡｒレ
ーザ８０の可干渉距離内に設定する場合は、丁度、トワ
イマン・グリーンの干渉計と同じ原理で反射鏡８９から
の反射光とアライメントパターン４８からの反射光とが
干渉し、ビームスプリッタ８４にて干渉パターンが得ら
れるようになるものである。この干渉パターンはリレー
レンズ８３、ビームスプリッタ８２、ミラー８５ｇ、拡
大レンズ９０を順次介され２次元面体撮像素子旧で撮像
されるが、２次元面体撮像素子９１からの光電変換され
た干渉パターンはこの後、前処理回路９２でノイス除去
、ＡＤ変換され、更に垂直方向圧縮回路９３によっては
アライメントパターン検出方向と直交する方向に電気的
に圧縮されるようになっている。

この圧縮により１次元情報にされた信号を計算機９４が
所定に処理することによっては、アライメントパターン
４８の中心位置が求められるわけである。

この際での計算機９４による処理について説明すれば、
第８図（ａ）、　（ｂ）は固体撮像素子９１で撮像され
た干渉パターンの例をそれぞれ示したものである。アラ
イラン１〜パターン４８に対するアライラン１〜光学系
の検出エリア９５は図示の如くである。先ず第８図（ａ
）について説明すれば、これは反射鏡８９とアライメン
トパターン４８が矢印の方向に相対的に傾斜している場
合を示しており、傾斜の大きさと方向に応じて細い干渉
縞９６が生じるようになっている。このような場合には
第９図（ａ）に示すように圧縮によって得られる１次元
信号９８はコントラストの低いものとして得られるよう
になっている。そこで、予め、反射鏡８９とアライメン
トパターン４８、即ち、ウェハとは完全に平行になるよ
うに設定しておく必要がある。因みにウェハ上の１チツ
プの大きさを２０ｍｍＸ２０ｎｍとすると、１チツプ内
でのウェハの傾きはたかだか約１μｍであることから、
一旦、反射鏡８９を微調整しておけば、常にこれを監視
する必要はない。

次に第８図（ｂ）について説明すれば、これは反射鏡８
９とウェハとが完全に平行となっている場合での干渉パ
ターンを示したものであり、アライメントパターンの段
差部で大きく強度が変化した像９７が得られるようにな
っている。第９図（ｂ）に示す１次元信号９９もそれに
応じて高いコントラストのものとして得られるようにな
っている。計算機９４ではこの１次元信号９９より波形
の対称性を利用してウェハ上でのアライメントパターン
の中心位＠ＸＷ（Ｘ方向中心位置）が求められるもので
ある。これと別途得られたレチクル上でのアライメント
パターン（図示せず）の中心位置Ｘｒとの位置ずれより
アライメント量Δとアライメント方向が求められるわけ
である。このアライメント量Δとアライメント方向にも
とづきステージ４がＸ方向に微動されるわけであり、ｙ
方向でのアライメントについても事情は全く同様となっ
ている。このようにしてアライメントが終了すれば、露
光系（図示せず）より露光光が照射されることによって
、レチクル１上の回路パターンがウェハ３上のチップに
焼き付けられるわけである。以上のアライメントと焼き
付けの動作を各チップ毎に繰り返すことによって、ウェ
ハ３に対する縮小投影露光が行なわれるものである。

さて、以上に述べた実施態様によれば、既述のようにホ
トレジストの膜厚分布に影響されることなく対称性良好
にしてアライメントパターン検出信号が得られ、ホトレ
ジストの塗布むらに起因するアライメント精度の低下を
除去し得ることになる。また、従来のアライメント方式
による場合、塗布むらだけでなくホトレジストの塗布膜
厚そのものによってもアライメントパターン検出信号の
コントラストが大きく変化していたが、本実施態様によ
れば、反射鏡８９を光軸方向に微動させることによって
干渉強度を常に第３図に示す曲線６３の傾斜部分に設定
し得、信号のコントラストを高く保つことが可能となっ
ている。

次に他の実施態様について説明すれば、第１０図はその
実施態様での光学系を示したものである。

このアライメント光学系では第６図に示すアライメント
光学系より参照光路を取付は除き、縮小投影レンズ２の
下端にダイクロイックミラーとじての半透明ｆｉｌｏｏ
を付加しアライメント照明光路そのものを参照光路とし
た点が異なっている。先の実施態様と同様、先ずＡｒレ
ーザ８０からのビーム８１はビームスプリッタ８２、リ
レーレンズ８３を介しミラー８５ａ、レチクル１上のミ
ラー１ｍ面で順次反射された後、縮小投影レンズ２にお
ける入射瞳２ｐの中心に入射され、更に半透明鏡ｌＯＯ
を透過した後はウェハ３上のアライメントパターン４８
に照明光として入射されるようになっている。さて、こ
の場合半透明鏡１００の上面には反射防止膜（波長５１
４．５ｎｍ）が、また、その下面１０１には第１２図に
示す反射率・透過率分光特性を有する薄膜がコーティン
グされているが、下面１０１とアライメントパターン４
８までの光路長を半透明＠　１００を光軸方向に微動す
ることによりＡｒレーザ８０の可干渉距離内に設定する
場合は、フィゾーの干渉計と同じ原理により半透明鏡１
００の下面１０１からの反射光と、アライメントパター
ン４８からの反射光とが干渉し干渉パターンが得られる
ものである。この干渉パターンは縮小投影レンズ２を介
し同一の光路を逆に辿った後ビームスプリッタ８２、ミ
ラー８５ｇ、拡大レンズ９０を介し２次元面体撮像素子
９１で撮像されるが、これ以後の信号処理とアライメン
トの手順は先の実施態様での場合と全く同様にして行な
われることになるものである。

なお、半透明鏡１００の下面１０１にコーティングされ
る薄膜は第１２図に示すように、露光波長である４３６
ｎｍ　（水銀ランプのｇ線）に対しては極めて高い透過
率を示しており、露光時において特に問題は生じないよ
うになっている。また、符号１１１は干渉パターンの結
像位置を示す。

ここで、半透明鏡１００の微動機構について簡単に説明
すれば、第１１図（ａ）、　（ｂ）は半透明鏡１００の
そ・の微動機構を示したものである。半透明鏡ｌＯＯは
縮小投影レンズ２に対し板バネ等（図示せず）で支持さ
れるようになっており、微動機構は１例えば半透明鏡１
００の上面に固定された３つのくさび形ベース１０２ａ
、　１０３ａ、　１０４ａに対しくさび形可動スペーサ
１０２ｂ、　１０３ｂ、　１０４ｂをそれぞれ３つのピ
エゾ素子１０２ｃ、　１０３ｃ、　１０４ｃで独立に微
動することによって実現されている。ピエゾ素子１０２
ｃ、　１０３ｃ。

１０４ｃの一端はくさび形可動スペーサ１０２ｂ、　１
０３ｂ。

１０４ｂに取付されるが、他端は縮小投影レンズ２に固
定されているものである。したがって、ピエゾ素子１０
２ｃ、　１０３ｃ、　１０４ｃに電圧信号を印加する場
合は、その電圧信号に応じてそれらは伸縮する結果、半
透明ｆｉ１００は上下方向に微動し得るわけである。

したがって、この実施態様によれば、光の実施態様の場
合と全く同様の効果が得られるだけでなく、アライメン
ト光路そのものを参照光路としたことによって参照光路
中での外乱、あるいは縮小投影レンズの結像特性そのも
のの干渉パターンに及ぼす影響が除去されると同時に、
また、アライメント光学系が簡素化されるという効果も
併せて得られるものである。

〔発明の効果〕以上説明したように、本発明によるアライメント方式に
よれば、ＴＴＬアライメントにおいて、従来から指摘さ
れながらも依然として解決されず、また、半導体回路の
高集積化に伴い深刻な問題となりつつあるホトレジスト
の塗布膜厚および塗布むらに起因したアライメント精度
の低下が除去され得、安定、且つ高精度なアライメント
が可能となり、高い生産性と信頼性が得られるという効
果がある。また、本方式による場合、従来のチップアラ
イメント並のスループットが得られ、従来方式に比し、
精度向上と併せて高い総合性能を有するという効果も同
時に得られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の詳細な説明するための光学系を示す
図、第２図は、アライメントパターンへの照明光の入射
状態を示す図、第３図は、光路長差と干渉強度との関係
を示す図、第４図（ａ）は、ホトレジストの塗布むらの
状態を示すアライメントパターン部の断面を示す図、同
図（ｂ）、　（ｃ）は、従来方式と本アライメント方式
での反射光強度分布の違いを説明するための図、第５図
は、本発明が適用可とされた他の透明層を有するアライ
メントパターン部の断面を示す図、第６図は、本発明に
よる方式の第１の実施態様でのアライメント光学系を示
す図、第７図は、その場合でのアライメントパターンへ
の照明光の入射状態を示す図、第８図（ａ）、　（ｂ）
は、それぞれ撮像された干渉パターンの例を示す図、第
９図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ第８図（ａ）、　（
ｂ）に示す干渉パターンの圧縮処理された１次元信号波
形を示す図、第１０図は、本発明による方式の第２の実
施態様でのアライメント光学系を示す図、第１１図（ａ
）、　（ｂ）は、その光学系における半透明鏡の微動機
構とその一部を示す図、第１２図は、半透明鏡下面にコ
ーティングされた薄膜の反射率・透過率分光特性を示す
図、第１３図は、従来のＴＴＬアライメント方式の一例
を示す図。第１４図は、ウェハへのホトレジストの塗付方法を示す
図、第１５図は拡大されたウェハアライメントパターン
を示す図、第１６図（ａ）、　（ｂ）は、アライメント
パターンの方向によるホトレジスト膜厚分布の違いを示
す図、第１７図（ａ）、　（ｂ）は、その膜厚分布の違
いによるアライメントパターンからの反射光強度分布の
違いを示す図、第１８図はホトレジスト膜厚と干渉強度
との関係を示す図である。１・・レチクル、２・・縮小投影レンズ、３・・・ウェ
ハ、４・・・ウェハステージ、４０・・・可干渉性光源
、４２゜８２、８４・・ビームスプリッタ、４８・・ア
ライメントノ（ターン、５１．１００・・半透明鏡、５
３・・・干渉）（ターン、８０・・・Ａｒレーザ、８８
・・・波面補正光学系、８９・・・反射鏡、９１・・・
２次元固体撮像素子。

Claims

【特許請求の範囲】１、レチクル上の回路パターンを縮小投影レンズを介し
ウェハ上に露光するに先立って、レチクルとウェハとを
アライメントする方式において、可干渉性アライメント
照明光によってウェハ上のアライメントパターンと、ウ
ェハ上以外の位置に設けられている半透明鏡とを照明す
る一方、縮小投影レンズを介し得られるウェハ上のアラ
イメントパターンからの反射光と、半透明鏡からの反射
光とを光学的に干渉させ、干渉によって得られる干渉パ
ターンと、アライメント照明光によって照明されたレチ
クル上のアライメントパターンとをアライメント光学系
により検出することによって、両パターンの中心位置よ
りアライメント量を求めたうえレチクルとウェハとを相
対的にアライメントすることを特徴といる縮小投影式ア
ライメント方式。２、半透明鏡には透過率が零のものも含まれる特許請求
の範囲第１項記載の縮小投影式アライメント方式。３、半透明鏡は、縮小投影レンズを含むウェハ上アライ
メントパターン照明光路外に設けられる特許請求の範囲
第１項記載の縮小投影式アライメント方式。４、半透明鏡は、縮小投影レンズを含むウェハ上アライ
メントパターン照明光路中に設けられる特許請求の範囲
第１項記載の縮小投影式アライメント方式。５、可干渉性アライメント照明光は、時間的、かつ空間
的に可干渉性を有する特許請求の範囲第１項記載の縮小
投影式アライメント方式。６、半透明鏡を設けた光路中には波面補正光学系が設け
られる特許請求の範囲第３項記載の縮小投影式アライメ
ント方式。