JPH0722105B2

JPH0722105B2 - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH0722105B2
Application number: JP60249036A
Authority: JP
Inventors: 健爾西; 伸貴馬込
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPS62109316A; US4739373A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は投影露光装置に関するものであり、特にウエハ
上に形成されたアライメント用マークを良好に複数回の
アライメント操作において使用するための改良に関する
ものである。

（発明の背景）例えばレチクルを使用する縮小投影型の露光装置では、
アライメント時に、レチクルマークとウエハマークの位
置ずれの計測が行なわれるが、アライメント位置で露光
する場合、レチクルマークもパターンとともにウエハ上
に結像される。

このため、露光されたウエハ上のレジストに対して現像
処理が施され、ウエハのエツチングが行なわれると、ウ
エハマーク近辺のウエハの表面形状が乱されることとな
る。従つて、次の工程では、該ウエハマークをアライメ
ントマークとして使用できないというおそれがある。

（発明の目的）本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ウエハ
上に形成されたアライメントマークを、複数の工程に対
して繰り返し使用できるようにした露光装置を提供する
ことをその目的とするものである。

（発明の概要）本発明は、露光光及びアライメント光として同一波長
（第１の波長）の光を使用する方式の投影露光に対して
感光性をもつと共に第１の波長とは異なる第２の波長の
光を投影光学系を通して感光基板上に導き、アライメン
ト光によるレチクルマークの像の結像領域を含む限定領
域に第２の波長の光をデフォーカス状態で照射すること
により、前記限定領域内の未感光部分を第２の波長に光
によって感光させる光学手段（16,48,40,36,38）を更に
備えている。即ち、本発明の投影露光装置によれば、ア
ライメント時にアライメント光によるレチクルマーク像
で感光されるウエハアライメントマーク部分に、露光光
及びアライメント光とは別波長の感光性の光がデフォー
カス状態で照射して、ウエハアライメントマークを含む
領域内の未感光部分を感光させてしまうので、ウエハア
ライメントマーク付近が感光されたレジスタで覆われる
ことになり、レジストの現像処理及びウエハのエッチン
グ処理を行ってもウエハアライメントマーク部分がレチ
クルマーク像の感光パターンに応じて加工されることは
なく、ウエハアライメントマークが無傷で残り、次の露
光工程のアライメントに何らの支障なく使用できるよう
になる。

（実施例）以下、本発明の実施例を、添附図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図には、本発明の一実施例にかかる露光装置の主要
部分が示されている。この図において、光源である水銀
ランプ10の発光光のうち、第１の波長であるｇ線（波長
436nm）及び第２の波長であるｉ線（波長365nm）は、ダ
イクロイツクミラー12によつて反射され、集光レンズ14
を介してｉ線反射型ハーフミラー16に入射するようにな
つている。なお、ｇ線及びｉ線以外は、ダイクロイツク
ミラー12を透過する。

次に、ｇ線及びｉ線のうち、ｇ線は、ｉ線反射型ハーフ
ミラー16を透過し、更にはｇ線透過フイルタ18及びオプ
テイカルインテグレータ20を透過してハーフミラー22に
入射し、一部の光の光軸が曲折されるようになつてい
る。これらのうち、ハーフミラー22を透過したｇ線は、
ｇ線反射ミラー24によつて反射され、更にはコンデンサ
レンズ26、レチクル28及び投影レンズ30を透過してウエ
ハ32上に達し、レチクル28に形成されたパターンがウエ
ハ32上に結像投影されるようになつている。

他方、ハーフミラー22によつて反射されたｇ線は、ハー
フミラー34によつて反射され、次に、集光レンズ36によ
つて集光された後再び反射ミラー38によつて反射されて
レチクル28のレチクルマーク28A部に入射するようにな
つている。レチクル28を透過したｇ線によるパターン像
（マーク像）は、投影レンズ30によつてウエハ32のウエ
ハアライメントマーク32Aの位置に結像するようになつ
ている。そして、このｇ線は、ウエハ32によつて反射さ
れ、投影レンズ30、レチクル28、反射ミラー38、集光レ
ンズ36、ハーフミラー34、ｉ線反射型ハーフミラー40及
び集光レンズ42を各々通過してテレビモニタ44に入射結
像し、アライメント用のレチクルマーク28A及びウエハ
アライメントマーク32Aが同時に観察し得るようになつ
ている。前述したテレビモニタ44にはアライメント処理
装置46が接続されており、テレビモニタ44によつて観察
されるレチクルマーク28A及びウエハアライメントマー
ク32Aの像の位置関係に基づいてレチクル28及びウエハ3
2間のアライメント処理が行なわれるようになつてい
る。

次に、ｉ線反射型ミラー16によつて反射されたｉ線（平
行光）は、レンズ48を介して再びｉ線反射型ハーフミラ
ー（ダイクロイツクミラー）40により反射され、ハーフ
ミラー34、集光レンズ36、反射ミラー38を介してレチク
ル28のレチクルマーク28Aの部分に入射し、更には投影
レンズ30を通過してウエハ32のウエハアライメントマー
ク32Aの部分に入射するようになつている。投影レンズ3
0はｇ線に対して色収差補正がなされているため、ｉ線
によるマーク28Aの像はウエハ32上には結像しない。も
ちろんウエハ32の表面から離れた位置には結像するわけ
であるが、その離れ方は投影レンズ30の焦点深度から大
きくはずれ、結果的にウエハ上ではデフオーカスしてし
まう。

なお、上記構成部分のうち、ウエハ32によつて反射され
たｉ線は、ｉ線反射型ハーフミラー40によつて反射さ
れ、テレビモニタ44に入射しないようになつている。

また、集光レンズ（対物レンズ）36はｇ線が照明光とし
て通つたとき、レチクルマーク28Aが集光レンズ36に対
して合焦するように配置されている。従つて集光レンズ
36に入射するｇ線と同じ光学条件でｉ線を入射させる
と、ｉ線はレチクル上では結像しなくなる。これも集光
レンズ36の色収差のためである。このためｉ線の集光レ
ンズ36への入射条件をｇ線と変えるために、凹レンズ48
が設けられている。もちろんｇ線とｉ線に対してともに
色収差の補正がなされている集光レンズを用いれば上記
レンズ48は不要である。

次に上記実施例の全体的動作について説明する。

まず、アライメント光学系について説明する。まず、イ
ンテグレータ20を透過したｇ線の一部は、ハーフミラー
22,34、集光レンズ36、反射ミラー38によつてレチクル2
8のレチクルマーク28Aの部分に入射し、更には投影レン
ズ30を介してウエハ32のウエハアライメントマーク32A
の部分に達する。そして、ここで、ウエハアライメント
マーク32Aのパターンに対応して反射され、投影レンズ3
0、レチクル28、反射ミラー38、集光レンズ36、ハーフ
ミラー34,40、集光レンズ42のアライメント光学系を介
してテレビモニタ44に入射する。これによつてテレビモ
ニタ44には、レチクルマーク28A及びウエハアライメン
トマーク32Aの双方の像が合焦状態で観察されることと
なり、それらの相対的な位置関係からアライメント処理
装置46によりレチクル28とウエハ32とのアライメントが
行なわれる。このとき、ｇ線が用いられるため、レチク
ルマーク28Aのパターンがウエハ32のウエハアライメン
トマーク32A近辺に露光焼付けされることとなる。

他方、ｉ線反射型ハーフミラーによつてアライメント光
学系に導入されるｉ線は、ｇ線と同様にウエハ32のウエ
ハアライメントマーク32Aの部分に達するが、投影レン
ズ30の色補正がｇ線に対して行なわれるため、第２図に
拡大して示すように、ウエハ32上ではｉ線による像が結
像せず、デフオーカスした状態となつている。尚第２図
中実線l₁がｇ線の結像光束であり、破線l₂がｉ線の結像
光束である。このため、ｇ線によるアライメントによつ
て焼付けられたパターン部分にもｉ線がまわり込むよう
になり、レチクルマーク28Aによつてｇ線があたらなか
つた部分（マーク28Aの遮光部による暗部）にもｉ線が
あたるようになる。

次に、露光光学系について説明する。まず、水銀ランプ
10の発する光は、ダイクロイツクミラー12に入射する。
このダイクロイツクミラー12は、例えば第３図（Ａ）に
示すような光波長に対する反射率特性を有しており、ｇ
線及びｉ線が反射されてｉ線反射型ハーフミラー16に入
射する。

次に、ｉ線反射型ハーフミラー16はダイクロイツクミラ
ーであり、第３図（Ｂ）に示すような透過率特性を有し
ており、入射光のうち、ｉ線以上の光が強く反射されそ
れよりも長い波長の光は透過される。また、透過光は、
ｇ線透過フイルタ（干渉フイルタ）18に入射するが、フ
イルタ18Aは第３図（Ｃ）に示すような透過率特性を有
し、フイルタ18Bは同図（Ｄ）に示すような透過率特性
を有しているため、ｇ線が取り出されてインデグレータ
20に入射し、更にはハーフミラー22に入射する。フイル
タ18Bのバンド幅はフイルタ18Aのバンド幅よりも狭く、
この２枚のフイルタ18A,18Bによつてｇ線のスペクトル
のみが効率よく取り出される。また第３図（Ｅ）はｉ線
反射ダイクロイツクミラー40の透過率特性を示し、ｉ線
のみを反射するように構成される。

ハーフミラー22を透過したｇ線は、ｇ線反射ミラー24及
びコンデンサレンズ26を介してレチクル28のパターン部
分に入射する。すなわち、露光用のｇ線は、ｇ線透過フ
イルタ18、インテグレータ20及びコンデンサレンズ26に
よつて安定した状態でレチクル28に入射する。レチクル
28に入射したｇ線は、パターンに対応してレチクル28を
透過し、更には投影レンズ30を透過してウエハ32に達
し、レチクル28上のパターンがウエハ32上に結像投影さ
れ、露光が行なわれる。

次に、露光されたウエハ32に対して現像、エツチング及
びレジスト除去が行なわれると、まずレチクル28のパタ
ーンに対応して凹凸が形成される。しかし、レチクルマ
ーク28Aは、ｉ線による露光のため、対応する凹凸が形
成されない。従つてウエハアライメントマーク32Aの近
辺は当初の状態が保存されることとなり、ウエハアライ
メントマーク32Aを次の工程においても繰り返し使用す
ることが可能となる。

なお上記実施例においては、水銀ランプのｉ線を利用し
ているが、アライメントマーク部分を照射する光源を別
個に設けるようにしてもよい。また、アライメントマー
ク部分の光照射は、アライメント時ではなく露光時に行
うようにしてもよい。

更に、ｉ線のかわりに、レジストを感光する波長のレー
ザ光を使用すれば、レジスト感光が速やかに行なわれて
待ち時間が短縮され、非常に早いダイバダイアラメント
を行うことができる。

また近年より高解像力を得る目的でｉ線の光を露光光と
して用いる装置も開発されているが、その場合はｇ線光
をアライメント時に照射し、ｉ線光によるダイバイダイ
アラメントを行なえばよい。また本来のアライメント時
の照明光以外の感光波長の光の照射は、アライメントと
同時に行なう必要はなく、アライメント後の露光時間中
に行なつても全く同様の効果が得られる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、露光光と異なる
波長の光を用いてウエハのアライメント領域を露光する
こととしたので、ウエハのアライメントマーク付近に不
要な段差等のパターンが生ぜずアライメントマークが良
好に保護されることとなり、同じアライメントマークを
繰返し使用できるという効果がある。

また、かかる光の照射を、アライメント時又は露光時に
行うようにすれば、従来のアライメント位置から露光位
置をずらすサイトバイサイト方式やアライメント領域の
みをあらかじめ露光する方式と比較して処理時間が短縮
されるという効果がある。さらにアライメント時に、ア
ライメント用の照明光（ｇ線）以外に感光波長の光（ｉ
線）を同時に照射することは、レジストに与える光エネ
ルギー量が増大することを意味し、レジスト自体の光学
的な特性（屈折率、反射率等）の変化が極めて短い時間
（１秒以下）内に安定することになる。このため明視野
でウエハマークを検出する際の待ち時間（照明光の照射
開始点から画像信号の取り込み開始点までの時間）が大
幅に短縮されることになり、これによつてスループツト
を向上させるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はアラ
イメント時のｇ線及びｉ線の結像状態を示す拡大図、第
３図は各部の光学的特性例を示す線図である。（主要部分の符号の説明） 10……水銀ランプ、16,40……ｉ線反射型ハーフミラ
ー、28……レチクル、28A……レチクルマーク、30……
投影レンズ、32……ウエハ、32A……ウエハアライメン
トマーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光基板に対して感光性をもつ予め定めら
れた第１の波長の露光光に対して色収差補正され、前記
露光光で照明されたレチクル上のパターンの像を前記感
光基板上の露光領域に結像するための投影光学系と、前
記第１の波長のアライメント光で前記レチクル上の第１
のアライメントマークを照明すると共に該アライメント
光で照明された第１のアライメントマークの像を前記投
影光学系を通して前記感光基板上の第２のアライメント
マーク上に結像させ、前記レチクルと前記感光基板との
位置合わせのために前記アライメント光による第１のア
ライメントマークの像及び第２のアライメントマークの
相対位置関係を観察するアライメント光学系とを備えた
投影露光装置において、前記感光基板に対して感光性をもつと共に前記第１の波
長とは異なる第２の波長の光を前記投影光学系を通して
前記感光基板上に導き、前記アライメント光による第１
のアライメントマークの像の結像領域を含む限定領域に
前記第２の波長の光をデフォーカス状態で照射すること
により、前記限定領域内の未感光部分を前記第２の波長
に光によって感光させる光学手段（16,48,40,36,38）を
更に備えたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】前記第１の波長の露光光及びアライメント
光と前記第２の波長の光とが単一光源から生じる発光ス
ペクトル成分から波長分離された光であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の投影露光装置。
【請求項３】前記第１の波長の露光光及びアライメント
光と前記第２の波長の光とが互いに別の光源から生じた
光であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の投影露光装置。