JPS635521A

JPS635521A - 投影光学装置

Info

Publication number: JPS635521A
Application number: JP61148076A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1986-06-26
Filing date: 1986-06-26
Publication date: 1988-01-11

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】〔発明の技術分野〕本発明はレクチル像をウェハ上に投影する露光装置等に
使用される位置検出装置の改良に関するものである。

〔発明の背景〕

上記露光装置の位置検出（息下アライメントと称す）装
置としては、従来レチクル上部よりレチクルに形成され
たマークを照明し、その７−り像を投影光学系により投
影し、基準マークを載置したステージを移動させて、該
ステーン上の基準マークを上記レチクルマークに重複さ
せることによりレチクルのアライメントを行なう装置が
知られている。上記マークはレチクルの回路パターンの
周辺に通常Ｘ、Ｙ及びθアライメント用の３個が個別に
形成されており、このマークの照射に当っては、３個の
マークを同時に全面的に照射する全面照射と、３個のマ
ーク夫々を独立に照射する独立照射との二つの照射方法
がとられている。いずれの場合も照射光はレチクル及び
投影光学系を透過してステージ上に照射され、ステージ
上の基準マークからの反射光を再び投影光学系とレチク
ルとを介して光量検出し、両マークが重複する際の光量
変化によりレチクルの装置に対するアライメントを行う
のである。

ところで上記照射において、全面照射の場合は、投影レ
ンズの吸収する光エネルギーが多くなり投影レンズ系が
倍率変動、焦点変動を起し、アライメント精度を低下さ
せろ欠点を有しており、独立照射の場合は３個の照明系
を備える必要があるため、アライメント系の構造が複雑
になるのが欠点である。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来装置の欠点を解消し、精度が高く受光
系の構造が簡単なアライメント装置を提供しようとする
ものである。

〔発明の概要〕本発明はステージ上に発光マークを設け、この発光マー
クによりレチクルを投影光学系を介して照明し、レチク
ルマークを透過又は反射した光を集光するような構成に
したレチクルのアライメント装置を設け、高アライメン
ト精度を擾るようにしたことを技術的要点としている。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すアライメン１−装置の
構成図である。第１図において、（１）は装置全体を統
括的に制御する制御装置である。回路パターンとアライ
メント用のマーク（６ａ’）を有するレチクル（６）は
、レチクルホルダーＲＨに保持されろ。

レチクルホルダーＲＨは制御装置（１）からの指令によ
って駆動されるモータＭ１によって移動する。

本発明のアライメシＩ・系は、ミラー（５）、対物レン
ズを含む検出光学系（４）、及びフォトディテクク（３
）により構成されろ。ミラー（５）はマーク（６ａ）の
上方に斜設され、マーク（６＆）の像はディテクタ（３
）の受光面上に結像される。ディテクタ（３）からの光
電（ｆｆ号はアンプ（２ａ）で増幅された後、アナログ
デジタル変換器（以下ＡＤＯとする）（２）に入力し、
その信号レベルがデジタル値に変換される。Ａ　Ｄ　Ｃ
（２］の出力信号はアライメント信号として制御装置（
１）に入力する。

さてレチクル（６）のパターン像は、投影レンズ（７）
を介して所定の結像面に形成されろ。フォトレジス）−
の塗布されたウェハ側は、その結像面と一致するように
ステージ（９）上に載置されろ。ステージ（９）は制御
装置（１）からの指令により駆動するモータＭ、によっ
て２次元的に移動可能であり、ステージ（９）の座標位
置はレーザビームを用いた干渉計（１０１によって計測
される。制御装置（１）は干渉計００）からの位置情報
を読み込みつつ、モータＭ２をサーボ制御する機能も有
する。

さて、本実施例ではステージ（９）の上にスリット状の
微小透明部（開孔）を有する基準マーク板（８）が設け
られている。この基準マーク板（８）はミラー（５）に
よって反射された光ファイバー〇υからの光によってス
テージ（９）内部から照明される。ファイバー〇〇の他
端には光源（２）が配置され、シャッターαＢを介して
露光光と同一波長の光が導ひかれる。シャッターα口は
制御装置（１）によって駆動されるソレノイド鰭によっ
て開閉されろ。光源側は露光用の光源と兼用してもよい
し、又は露光光とほぼ同一波長のスペクトルを有するレ
ーザー光源にしてもよい。光ファイバーαＤから射出し
て基準マーク板（８）を照明する光は、スリット状の透
明部をほぼ均一に照射することになる。従って投影し・
ンズ（７）側から基準マーク板（８）を見ると、それ自
体発光したスリット状のマークとなる。尚、基準マーク
板（８）の照明光（よ、投影レンズ（７）の色収差補正
された波長・であればよく、必ずしも露光光の波長と一
致させなくてもよい。

基準マーク板（８）のマークが発光すると、その発光マ
ー・り像は投影レンズ（７）を介してレチクル（６）の
下面に結（象する。第１図に示すように基準マーク板（
８）がマーク（６ａ）の投影点に位置決めされると、発
光マーク像はレチクル（６ＬＥラー（５）、及び検出光
学系（４）を介してディテクタ（３）に入射する。

次に操作について説明する。第２図はアライメントに使
用するマークの平面配置及びマーク走査の一例を示す図
である。第２図（、）は互いに直交するｙ軸マーク（８
ｂ）とＸ軸マーク（８ａ）とよりなる発光型基準７−り
板（８）を示し、第２図（ｂ）はレチクル（６）に形成
された回路バク−ン（６Ｃ）の周辺に設けた遮光性の十
字型のマーク（６ａ）　、　（６ｂ）の配置を示し、第
２図（Ｃ）はレチクル（６）上のマーク（６ａ）。

（６ｂ）の投影レンズ（７）による１ｔ（６ａ’　）、
　　（６ｂ’　）を基準マーク板（８）により走査した
ときの状態を示すものである。第２図（ｅ）のように像
（６１’　＞　（６ｂ’　）が基準マーク板（８）によ
り、点Ｐ。、Ｐ□＃　Ｐ　Ｎｐ　Ｐ　３１の順に走査さ
れ、このときのディテクタ（３）と干渉計０１との信号
に基づいて、レチクル（６）の２次元的なアライメント
ができる。第３図（＆’）に示すように、例えばステー
ジ（９）をＸ−Ｙ軸に対し約４５＠の方向に点Ｐ、から
Ｐ８まで移動させ、第３図（ｂ）にみるように基準マー
クのｙ軸マーク（８ｈ）が、先づレチクルマーク（６ａ
）の＊（６１’）のＹ軸に重なるようにステージ（９）
を走査する。マークが重なるとその部分が遮光され、デ
ィテクタ（３）の受光する光量は減少する。さらにステ
ージ（９）を移動させろと、第３図（Ｃ）に示すように
基準マークのＸ軸マーク（８ａ）がレチクｋ　７−り（
６ａ）の＠（ｆＥａ’）のＸ軸と重なり、ディテクタ（
３）の受光量が減少する。その後基準マーク板（８）は
第３図（ｂ）に示すように、点Ｐ。

に向けて移動する。第４図はディテクタ（３）の受光量
の変化を時間ｔを関数として示す線図で、上記第３図（
ｂ）と（ｅ）の夫々の時刻ににおいて、基準マーク（８
ｂ）とレチクルマーク（６ａ）が位置Ｙｒで重なり、基
準マーク（８＆）とマーク（６ａ）が位置Ｘｒで重なり
、光量が大幅に減少することを示している。このディテ
クタ（３）の光景値と、干渉計００）により測定された
ステージ（９）のＸ軸及びＹ軸方向の各移！ｌｉ！ＩＪ
ｌを制御装置（１）に送れば、予め測定した基準マーク
（８）とウニ八αＪの距離等から制御装置（１）におい
て、レチクル（６）　自体の装置に対するアライメント
のみならず、ウェハ側とレチクル（６）とのアライメン
１−を行うことができる。尚、第４図において、ボ１−
ム波形の左側はＹ軸方向の干渉計によって検知され、右
側はＸ軸方向の干渉計によって検知されろ。

なお、第２図（ｂ）　（Ｃ）に示すように、レチクルマ
ーク（ｅａＬ　　（６ｂ）をレチクル上の２ケ所に形成
し、この２ケ所のマークの夫々に基準マーク（８）を重
複させた時のステージ叫の２次元的な位置を検出すれば
、その値、特にマーク像（６ａ’　）と（６ｂ’　）の
Ｘ方向の位置間隔と、上記レチクル上のマーク（６ａ）
。

（６ｂ）の設計上の距離とから、投影倍率の変化量を知
ることができろ。又２ケ所のマーク（６ａ）　、　　（
６ｂ）と基準マーク（８）を重複させたときのマーク像
（６ａ’　）、　（６ｂ’　）のＹ軸方向の位置ずれ量
から、レチクル（６）のローテーション（回転）量を検
出することもできる。

又、上記アライメント装置による場合、光景の変化を示
す曲線（第４図参照）は積算光量の変化であるため、ガ
ウス状の曲線でなく、第５図に示すように立上り、立下
りのスロープＳＬＰがほぼ一定の傾きを有する直線的な
曲線となる。ガウス状の曲線の場合は、スロープの急峻
な位置でフィルタリングを行ない、位置検出をするので
、マークのエツジの形状等により精度が悪化するが、第
５図のような曲線の場合は積算的な光景変化による波形
であるから、ノイジーな波形になっても各位Ｗ（スロー
プＳＬＩ’上の複数点）の傾きを平均化することによっ
て、極端な精度劣化を防ぐことが可能である。

また、上記実施例のように、マーク検出が光量の変化に
よって行なわれるため、基準マーク（８）がし・チクル
（６）のマーク（６＆）　、　　（６ｂ）と正確に共役
になっていなくても、精度を似下させることなく同様の
マーク検出が可能である。このことは、基準マーク（８
）と投影しンズ（７）の結像面とのずれ（デフォーカス
）に対して強いことを意味する。

さらに上記実施例では基準マーク（８）の各マーク（８
＆ｌ　、　　（８ｂ）のアライメン１−方向の幅は、レ
チクル（６）のマーク像（６ａ’　）、　（６ｂ’　）
とほぼ同じ幅にしたが、必ずしもその必要はなく、マー
ク像（６ａ’）。

（６ｂ’　）の幅に対して基準マーク（８ａ）　、　　
（８ｂ）の幅を小さくしてもよい。またレチクル（６）
上のマーク（６ａ）　、　（６ｂ）は遮光部の内に形成
した十字状の透過パターンとしてもよい。尚、上記実施
例はレチクルの透過光本利用したがレチクルの反射光を
利用してもよい、第６図はレチクル（６）の反射光をミ
ラ−（５］及び対物レンズを含む検出光学系を介してデ
ィテクタ（３）で受光する装置の構成図である。この場
合、マーク（６ａ）を反射性の十字形としておくと、第
４図とは逆にマーク（６ａ）と基準マーク（８ａ）　、
　（８ｂ）とが重なった時点でピーク波形となるような
光電出力が得られる。

さらに第１図に示したように、レチクル（６）を介する
ことなく投影レンズ（７）を介してウニへα国上のマー
クを検出するアライメント系図が設けられた装置におい
ては、このアライメント糸田によるウェハマークの検出
中心点と、マーク（６龜）の投影点との間隔（所謂ベー
スライン）を、基準マーク（８）を走らせて計測するこ
ともできる。この場合、アライメント系■が検出し得る
ような形状のマークパターンを基準マーク板（８）の表
面に、マーク（８ａ）。

（８ｂ）と所定の位置関係で設けておくとよい。

〔発明の効果〕

本発明は露光装置において、移動自在のステージ上に載
置した基準マークに光を照射し、該基準マークより発光
するビームを、マークを形成したレチクルに照射して、
その透過光又は反射光を集光し、その光量変化より上記
基準マークとレチクルマークとの重複点を検出して、ア
ライメントを行うように構成しなので、次に述べろよう
な優れた効果を上げることができた。

■アライメント装置の構造が簡単である。

■アライメント精度が向上する。

■ｖｒ　率ｉ　化を及びレチクルローチーシアン量を検
出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すアライメント装置の構
成図、第２図（＠）は基準マークの、（ｂ）はレチクル
マークの、（Ｃ）は２個のマークを備えたレチクルの夫
々の平面図、第３図は基準マークとレチクルマークの相
対位置の説明図、第４図はディテクタに受光する光量の
変化を示す線図、第５図は光量変化の線図、第６図は他
の実施例の構成図である。〔主要部分の符号の説明〕（３）はディテクタ、（４）は対物レンズ、（６）はレ
チクル、（６ａ）はマーク、（７）は投影レンズ、（８
）は基準マーク、（９）はステージ、α〔は干渉計、（
１３）はウェハである。

Claims

【特許請求の範囲】マスクに形成された原画パターンを、投影光学系を介し
て所定の結像面に形成し、該結像面とほぼ平行な面内で
２次元移動するステージに保持された基板に、前記原画
パターンの投影像を形成する装置において、前記ステージに設けられ、所定の形状の発光面を有する
発光基準部材と；前記ステージの位置を計測する位置計測手段と；前記マ
スクと投影光学系とを介して前記所定結像面に位置する
物体を観察する光学系と；前記発光基準部材の発光面を前記光学系の視野内で移動
させたとき、前記光学系に入射する光情報を検出する光
電検出器と；該光電検出器からの検出記号と前記位置計測手段からの
位置情報とに基づいて、前記マスクの装置に対する位置
を検出するマスク位置検出手段と；を備えたことを特徴
とする投影光学装置。