JPS6269614A - 投影露光装置 - Google Patents

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（ＴＴ　Ｌ　）方式の位置
合せを行なう投影露光装置に関する。

［発明の背頽１ 一般に、ｔ−ｓｒまたはＶｌ−８ｒ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稈喰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、ＬＳＩ、Ｖ
ＬＳＩの製造工程においては上記位置合せおよび露光工
程は複数回合まれているため、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
つ■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おり
、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Ｉ？ンレンズを用い、レンズ
を通してつ王ハマークの光信号を検出づる場合であって
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射する光信号の
光軸位置がテレレン曵誤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。

さらに、各露光工程ではパターンの段差構造およびウェ
ハ表面に塗布されるフＡトレジスｉ−の種類または塗布
厚等が変わるためウェハマークから得られる光信号の回
折状態も変化してしまう。その結果、光電変換手段に入
射してくるウェハからの光信号の結像形状も同様に変化
りるｔｃめ光信号選択手段は光信号を正しく検出できな
くなるという欠点があった。

［発明の目的１ 本発明は、−ト述従来技術の欠点を除去し、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
、またはウェハの表面構造等の違いによる光信号結像形
状に応じて、格子状に配置された多数の受光素子からな
る光電変換手段の中か。

ら特定の受光素子の信号のみを選択するという構想に基
づき、光信号の結像位置および結像形状にかかわらず、
光信号を常に正しく検出し得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、本発明を実施例に基づいてより具体的に説明する
。

第４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装置
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
ウェハマークに照削される。

なお、つＪ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杆路を通ってミラー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５図は、光信号と光信号選択手段１１との位置関係を
示し、＄１〜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。同図に示す場合が光信号選択手段と光信月光軸との
相対位置が最適で、光信号を正しく検出している状態を
示している。

前記第４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からウェハマー
クの像高を変化させた場合、投影レンズ７のテレセン疫
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、このように光信号選択手段１１に対し光信号結像
位置がずれている状態を示す。

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。同図において、１３は多数の受光
素子を格子状に配置した受光面を有する多分別型光電変
換手段、１４はレチクル６とウェハ８との相対位置を算
出する演算処理手段、および１５は最適受光素子を選択
する受光素子選択手段である。ここで、最適受光素子と
は格子状に配置された多数の受光素子のうちレチクル６
とウェハ８の相対位置を正しく算出するような受光素子
をいう。なお、その他の符号は第４図と同一である。

本実施例においては、ウェハマークを第４図に示した像
高ａから像高すに変化させた場合を示している。従って
、投影レンズ７のテレセン度特性によりウェハマークか
らの光信号光軸は破線で示すように変化する。また同図
は、つ■ハマークの光信号光軸とアライメント光学系光
軸が一致している第４図の状態に比べ多分別型光電変換
手段１３に入射する光信号光軸位置がΔＹだけずれてい
る状態を示している。本実施例においては、このΔＹの
ずれがあってもレチクル６とウェハ８との相対位置を正
しく検出するために、第４図の従来例に係る装置との相
違点として、多分別型光電変換手段１３は多数の受光素
子（光電変換素子）を格子状に配置した受光面を有し、
これらの受光素子から最適受光素子を受光素子選択手段
１５にＪ：つで任意に選択できるようにしている。すな
わち多分別型光電変換手段１３は、従来例の光電変換手
段１２および光信号選択手段１１を兼用するものであり
、このため本実施例においては第４図に示した光信号選
択手段１１は不要となっている。

第２図は、第４図に示したようにウェハマークの光信号
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
、多分割受光素子１６が光信号を最適状態で捉えている
図であり、第３図は第１図で示した光信号光軸がΔＹず
れている時に多分別型光電変換手段１３が光信号を最適
状態で捉えている図である。これらの図においては、格
子状の１マス１マスが個々の受光素子１６であり、黒塗
りの部分は受光素子選択手段１５により光信号を最適に
捉えるために選択された最適受光素子（群）　１６ａ、
ｂを示している。演算処理手段１４は、受光素子選択手
段１５から最適受光素子１６ａの選択情報を受は取り、
選択された最適受光素子１６からの出力信号のみを演算
処理してレチクルまたはマスクとウェハとの相対位置を
算出する。このようにして、第３図のように光信号光軸
がΔＹずれていてもΔＹずれた位置に対応する最適受光
素子１６ａが選択されレチクル６とウェハ８との相対位
置を、光信号の位置に関係なく常に正しく検出すること
ができる。

また、各露光工程のパターンの段差構造およびウェハ表
面に塗布されるフォＩ〜レジストの種類または塗布厚等
が変わるためウェハマークから４１１られる光信号の結
像形状が変化する場合は、受光素子選択手段１５がその
結像形状に応じた最適受光素子１６ａを選択するので、
光信号の位置がずれた場合と同様に光信号を正しく検出
することができる。

以下、従来通りの方法によりオー］ヘアライメントを実
行し、露光を行なう。

なお、前記実施例においては、像高を変化させた場合は
その都度受光素子選択手段１５によって最適受光素子１
６ａを選択する必要がある。これは例えば最適受光素子
群１６ａを第５図または第６図の光信号選択窓Ｗ１〜Ｗ
４と同一の形状を保って］〕下左右に平行移動するもの
とすれば、本出願人が特願昭６０−２４５１９号に光信
号選択手段１１の位置補正の方法として開示した方法を
応用することができる。すなわち、本願第５図の光信号
選択窓Ｗ＋およびＷ２に対応する受光素子群１６で検出
される信号の大きさを比較して信号レベルの小さい方へ
最適受光素子群１６ａを移動することにＪ：り上下方向
のずれを補正し、光信号選択窓Ｗ３およびＷ４に対応す
る受光素子群１６についても同様にして左右方向のずれ
を補正することができる。

また、投影レンズ７の既知のテレセン度誤差設計値に基
づいて予め最適受光素子１６ａの情報を不図示の制御系
に入力しておき、最適受光素子１６ａの選択はウェハマ
ークの像高に応じて自動的に行なうようにしてもよい。

さらに、前述したように光信号の結像形状が変化する場
合は、予め標準見本を用いてその結像形状に対応する最
適受光索子１６ａの配列を不図示の制御系に入力してお
けばよい。

［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痩誤差によるウェハマーク
の光信号の結像位置変化があっても、ざらにウェハ表面
構造等の違いによる光信号の結像形状変化があってもそ
の変化に伴い受光素子選択手段により最適受光素子を選
択することができるので、多分別型光電変換手段から最
適な信号のみを選択しレチクルまたはマスクとつ■ハの
アライメント精度を高精度に相持することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略構
成図、第２図および第３図は多分別型光電変換手段と受
光素子選択手段により選択された最適受光素子を示η図
、第４図はウ−［ハマークの光信号光軸とアライメン１
へ光学系光軸が一致している場合のウェハマークの光１
８号検出を説明する図、第５図は光信号と光信号選択手
段との位置関係を示す図、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・・・多分別型光電変換手段、 １４・・・演算処理手段、　　１５・・・受光素子選択
手段、１６・・・受光素子、　　　　１６ａ、ｂ・・・
最適受光素子、８１〜８４　、８１　’〜８４’・・・
光信号、Ｗ１〜Ｗ４・・・光信号選択窓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、多数の受光素子を格子状に配置し
   た受光面を有する多分別型光電変換手段を備え該投影光
   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
   置合わせ信号を検出するためのアライメント光学系と、
   該多分別型光電変換手段に入射する光信号の結像位置お
   よび結像形状に応じて任意の受光素子を選択する受光素
   子選択手段と、該受光素子選択手段によって選択された
   受光素子の出力信号を演算処理してレチクルまたはマス
   クとウェハとの相対位置を算出する演算処理手段とを具
   備したことを特徴とする投影露光装置。