JPS6232615A

JPS6232615A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPS6232615A
Application number: JP60171893A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Kodachi; 小太刀　庸弘; Ichiro Ishiyama; 一郎石山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1985-08-06
Publication date: 1987-02-12
Also published as: JPH0577168B2

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】［発明の分野］本発明は、レチクルパターンまたはマスクパターンをウ
ェハに転写するための投影露光装置に関し、特に投影光
学系を用いたスルー・ザ・レンズ（ＴＴＬ）方式の位置
合せを行なう投影露光ＩＡ置に関する。

［発明の背県］一般に、ＬＳＩまたはＶＬＳＩ製造用の投影露光装置に
おいては、レチクルパターン（またはマスクパターン）
は１１５あるいは１／１０程度の縮小倍率の投影レンズ
を通してウェハに投影され、この時１枚のウェハ上には
同一パターンが繰り返し露光される。そのため、−回毎
の露光の前にレチクルとウェハの相対位置を投影レンズ
を通して測定し、位置合せする必要が生じる。この作業
を自動的に行なうためにレチクルおよびウェハには位置
合せのためのマークすなわちレチクルマークおよびウェ
ハマークが必要となる。しかも、通常、ＬＳ　Ｉ　ＶＬ
Ｓ　Ｉの製造工程においては上記位置合せおよび露光工
程は複数口金まれているため、上記アライメントマーク
も前工程で使用したマークとは異なる位置に順次複数個
作り込まれることが多い。

一般に投影露光装置の投影レンズには両テレセンタイプ
と片テレセンタイプの二種類があり、レチクル投影像の
ウェハ側主光線は、両テレセンタイプも片テレセンタイ
プもウェハ面に垂直に入射するが、レチクル側の主光線
は両テレセンタイプの場合はレチクル面に垂直であるの
に対し、片テレセンタイプの場合、光軸以外の像高では
レチクル面に対して垂直からはずれた傾きをもって、１
５す、この傾きは像高によって変化する。

従って、従来、投影レンズに片テレセンレンズを用い、
レチクルとウェハの相対位置を検出するためレンズを通
してウェハマークの光信号を検出する場合、ウェハマー
クの像高が変わると、レチクル側主光線は光軸以外の像
高ではレチクル面に対し垂直からはずれた傾きをもって
おりこの傾きが像高により変化するため、ウェハマーク
の光信号選択手段に入射する光信号の光軸位置が変化し
正しい光信号検出ができなくなるという欠点があった。

また、投影レンズに両テレセンレンズを用い、レンズを
通してウェハマークの光信号を検出する場合であっても
、レンズにテレセン度誤差がある場合にはウェハマーク
の像高が変わると光信号選択手段に入用する光信号の光
軸位置がテレセン石肌差分だけ変化するため、片テレセ
ンタイプのレンズを用いた場合と同様に光信号選択手段
に対する光信号の結像位置がずれてしまい正しい光信号
の検出ができなくなるという欠点があった。

［発明の目的］本発明は、上述の従来例の欠点を除去するもので、投影
レンズのテレセン度特性による光信号結像位置の変動に
応じて平行平面ガラスを傾かせ光信号光軸を平行移動さ
せることにより光信号光軸位置と光信号選択手段との相
対位置を自動的に補正する機能を持ち、レチクルとウェ
ハの相対位置合せ信号を常に光信号選択手段の最適位置
に入射させることのできる投影露光装置を提供すること
を目的とする。

［実施例の説明］以下、本発明を実施例についてより具体的に説明する。

第５図は、レチクルとウェハの相対位置検出のために投
影レンズを通してウェハマークの光信号を検出するｖｃ
置において、ウェハマークの光信号光軸とアライメント
光学系光軸が一致している状態を示す。

レーザ１から発射されたアライメント光はレンズ２を通
過した後、ポリゴンミラー３、ミラー４、対物レンズ５
を介してレチクル６に照射される。

レチクル６にはウェハ８との位置合わせ用マークが設け
てあり、レチクル６を通過したアライメント光は投影レ
ンズ７を介してウェハ８のスクライブエリアに設けられ
たウェハマークに照射される。

なお、ウェハ８は試料台９に載せられている。ウェハマ
ークでの反射光、すなわちウェハマークからの光信号は
投影レンズ７を通り入射光と同じ経路を通ってミラー４
に達し、ミラー４により入射時とは別光路に導かれ、レ
ンズ１０を通ってレチクル６とウェハ８の相対位置を検
出するための光信号選択手段１１および選択された光を
電気信号に変換する光電変換手段１２に入射する。この
光電変換手段の出力を電気的に処理することにより、レ
チクル６とウェハ８の相対位置が検出される。

第２図は、光信号と光信号選択手段との位置関係を示し
、８１〜Ｓ４はウェハマークの形状に応じて方向性の決
まった光信号である。Ｗ１〜Ｗ４は光信号選択窓で、光
信号の結像位置および方向性に合せて配置されている。

第３図は、光電変換手段の配置を示す平面図で、各光電
変換素子Ｄ１〜Ｄ４はそれぞれ光信号８１〜Ｓ４を各々
独立に電気信号に変換するため光信号選択窓Ｗ１〜Ｗ４
の位置に対応して配置されている。

第４図は、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ４の各々の出力電圧波
形およびその電圧値を示し、波形ｖ１〜Ｖ４および電圧
値■１〜■４は光電変換素子Ｄ１〜Ｄ４のそれぞれに対
応している。

第５図に示すように、光信号光軸とアライメント光学系
光軸とが一致している場合には、出力電圧■１〜ｖ４は
ｖｌ　−ｖ２　＝ｖ３　＝ｖ４となる。

これが、光信号選択手段と光信号光軸との相対位置が最
適な場合である。

第１図は、本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略
のブロック構成を示す。同図の装置は、投影光学系光軸
に対してアライメント光学系光軸を変化させる場合に、
前記光信号選択手段１１に入射する光信号光軸位置を投
影レンズ７のテレセン度特性に応じた最適位置に自動補
正する嶺能を有している。なお、符号１〜１２は第５図
と同一である。

以下、第１図の装置について詳細に説明ザる。

前記第５図で説明したウェハマークの光信号光軸とアラ
イメント光学系光軸が一致している像高ａから、第１図
に示すような像高すにウェハマークの像高を変化させた
場合、投影レンズ７のテレセン度特性により、光信号選
択手段１１に入射するウェハマークの光信号光軸位置が
破線で示すように変化する。そのため、光信号選択手段
１１に対する光信号結像位置がΔＹだけずれてしまい、
そのままでは正しい光信号検出ができなくなってしまう
。

第６図は、光信号選択手段に対し光信号結像位置がずれ
ている状態を示す。

第７図は、第６図の状態での光電変換手段からの出力電
圧波形を示す。Ｖｌ’〜Ｖ４’　は、光信号選択窓Ｗ１
〜Ｗ４を通過した光信号の光電変検出力波形、ｖｌ’〜
ｖ４’　は、その出力電圧値である。

そこで、本実施例においては、投影光学系光軸とアライ
メント光学系光軸の相対位置を知る手段（以下、検出手
段という）１３により第７図のような光電変換手段１２
からの出力電圧ｖｌ’〜ｖ４’に基づいて第６図のよう
に光信号８１’〜３４’と光信号選択手段１１との相対
位置関係がずれていることを検出し、この検出手段１３
からの検出信号を基にコントローラ１４によって出力電
圧ｖｌ’〜ｖ４’　が等しくなるようにすなわち４ケの
光信号光器がバランスするように傾き調整機構１５を駆
動して平行平面ガラス１６を傾かせ、これにより光信号
結像位置（すなわち光信号光軸位置）を最適位置に補正
する。

次に、第１図の露光装置において光信号光軸を光信号選
択手段１１に自動位置合せする場合の動作を第８図のフ
ローチャートを参照しながら説明する。この動作の制御
は図示しないマイクロプロセッサ等からなる第１図の検
出手段１３およびコントローラ１４にて行なわれる。

オートアライメント開始侵、検出手段１３においては各
光電変換素子Ｄ１〜Ｄ４の出力信号を監視しており、ウ
ェハマーク信号が検知されると、まず出力電圧■１と■
２とを比較する。ここで、第１図における紙面垂直方向
をＸ軸、上下方向をＹ軸、左右方向を２軸とすると、も
し、■１とＶ２の大きさが異なっていれば、光信号選択
手段１１に対し光信号光軸位置がＹ軸方向にずれている
のであるからｖｌと■２どの大小を判別して大小判別信
号を出力する。コントローラ１４においてはこの大小判
別信号に応じて傾き調整手段１５を駆動する。

この駆動は、例えばｖｌ　＜ｖ２なら平行平面ガラス１
６がＸ軸を回転軸として時計回り方向へ、■１＞ｖ２で
あれば反時計回り方向へ回動するように傾き調整手段１
５を作動させる。

一方、出力電圧ｖ１とｖ２が等しいとき、または上述し
た出力電圧の大小判別および平行平面ガラス１６の回動
を必要回数繰返した結果出力電圧ｖ１とｖ２とが等しく
なったときは、次に、出力電圧■３と■４に基づいて上
記と同様にＸ方向のずれ検出、および傾き調整手段１５
を駆動してのずれ補正を行なう。これにより、光信号光
軸が光信号選択手段１１に対し最適位置に位置合せされ
る。

以下、従来通りの方法によりオートアライメントを実行
し、露光を行なう。

［実施例の変形例］なお、前記実施例では光信号選択手段１１に対する光信
号光軸のずれを検出した後、平行平面ガラス１６を駆動
したが、ずれ検出の前段階で既知のテしけン度誤差設計
値に基づき平行平面ガラス１６を予め傾けて光信号光軸
位置を補正しておき、その後ずれ母を検出して平行平面
ガラス１６を最終的に傾き調整するのも有効である。こ
の場合、傾き調整すなわち光信号光軸位置補正に要する
時間の短縮を図ることができる。

また、ウェハ上のアライメントマークのエツジの傾きが
一方に偏る等１．マークの形成状態によっては光信号選
択手段の最適位置における出力電圧■１〜■４が必ずし
もｖｌ　＝ｖ２　＝ｖ３−ｖ４とならない場合がある。

このような場合は、例えば先ず標準ウェハを用いて平行
平面ガラス１６の傾き調整を行ない、続いて対象ウェハ
を同じ位置に合せ、このときの誤差信号が零となるよう
に、すなわち検出手段１３の４つの入力電圧が等しくな
るように各光電変換素子Ｄ１〜Ｄ４の出力を可変抵抗器
等により設定すればよい。または、検出手段１３におい
て上記と等価となるようにｖ１〜ｖ４に適当な係数を掛
けた１ｌｖｌとｖ２および■３と■４とを比較するよう
にしてもよい。これらの場合、各光電変換素子Ｄ１〜Ｄ
４で光信号対電気信号特性にばらつきがあるときはこの
ばらつきも含めて条件設定することができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、投影レンズのテレ
セン度特性あるいはテレセン度誤差によるウェハマーク
の光信号結像位置変化があっても、その変化に応じて平
行平面ガラスを傾けることで光信号結像位置を光信号選
択手段に位置合せすることができ、レチクルとウェハの
アライメン１〜精度を高精度に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実ｍ例に係る投影露光装置の概略構
成図、第２図は光信号と光信号選択手段との位置関係を示す図
、第３図は光信号を電気信号に変換する光電変換手段配置
を示す図、第４図は第３図の光電変換手段からの出力電圧波形を示
す図、第５図はウェハマークの光信号光軸とアライメント光学
系光軸が一致している場合のウェハマークの光信号検出
を説明する図、第６図は光信号選択手段に対して光信号結像位置がずれ
ている状態を示す図、第７図は第６図の状態における光電変換手段からの出力
電圧波形を示す図、そして第８図は第１図の装置における光信号選択手段の自動位
置合せ動作を説明するためのフローチャートである。１・・・レーザ、　　　　　　２・・・レンズ、３・・
・ポリゴンミラー、　４・・・ミラー、５・・・対物レ
ンズ、　　　６・・・レチクル、７・・・投影レンズ、
　　　８・・・ウェハ、９・・・試料台、　　　　　１
０・・・レンズ、１１・・・光信号選択手段、　１２・
・・光電変換手段、１３・・・投影光学系光軸とアライ
メント光学系光軸の相対位置を知る手段（検出手段）、１４・・・コントローラ、　　１５・・・傾き調整手段
、１６・・・平行平面ガラス、８１〜８４　、８１　’　〜８４　’　、、、光信号、
Ｗ１〜Ｗ４・・・光信号選択窓、０１〜Ｄ４・・・光電変換素子、 ■１〜Ｖ４　、　Ｖｌ　’〜Ｖ４’・・・光電変換素子
からの出力波形。

Claims

【特許請求の範囲】

レチクルまたはマスクのパターン像をウェハに転写する
ための投影光学系と、光信号選択手段および選択された
光信号を電気信号に変換する光電変換手段を備え上記投
影光学系を介してレチクルまたはマスクとウェハとの相
対位置合せ信号を検出するためのアライメント光学系と
を有する投影露光装置において、上記アライメント光学
系内の光信号選択手段より前でかつ光信号光路中に傾き
自由な平行平面ガラスを配置するとともに、上記光信号
選択手段に対する上記アライメント光学系の光信号光軸
のずれを検出する手段と、該検出手段の出力に基づき上
記平行平面ガラスを傾動させる手段とを設け、上記光信
号選択手段に入射する光信号の結像位置を自動的に調整
するようにしたことを特徴とする投影露光装置。