JPS6340316A - 半導体製造装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体製造装置に関し、特に、超ＬＳＩ製造
のためにステップ・アンド・リピート方式でウェハ上に
パターンを縮小して投影露光するような半導体製造装置
に関する。

［従来の技術］ ＬＳＩが微細化するにつれ、リソグラフィ工程において
解像度とともに重ね合わせ精度の向上がますます必要に
迫られている。このため、直接ウェハ上にステップψア
ンド・リピートして露光する技術が超ＬＳＩ等を製造す
るために開発された。

この方式は、１つのＩＣマスクパターンを成る縮小率で
ウェハ上に投影し、それを繰返し露光して全ウェハ上に
配列する方式である。

次に、この方式におけるウェハの位置合わせ（グローバ
ルアライメント）について説明する。

このグローバルアライメントでは、ウェハを前もってス
テージ上のほぼ所定位置に固定する。次に、顕微鏡を用
いて位置合わせを行なう。ここで、用いられる顕微鏡内
にはマークが固定されていて、この顕微鏡のマークとウ
ェハ上のマークを位置合わせする。次に、回転方向の位
置合わせを行ない、次に、Ｘ−Ｙ方向の位置合わせを行
なう。位置合わせ時にステージが移動１．た量はレーザ
測長器で計測し、コンピュータに記憶しておく。位置合
わせが済むと、ステージを露光位置に移動し、Ｘ。

Ｙ方向に移動しながら露光する。

ところが、上述のごとく位置合わせを１四行なって露光
を行なった場合には、スルーブツト（時間あたりの処理
量）は多いものの、充分な重ね合わせ精度は得られない
という問題があった。このために、グローバルアライメ
ントの後、より精度の高い位置合わせを行なう方式が採
用された。この位置合わせ方式はＬＳＡ　（レーザ・ス
テップ・アライメント）方式と呼ばれている。このＬＳ
Ａ方式を行なう構成を第２図に示し、位置合わせの原理
を第３図および第４図に示す。

次に、第２図ないし第４図を参照して、ＬＳＡ方式の位
置合わせについて詳細に説明する。レーザ発光装置１か
らのレーザ光はレンズ系２により断面が長円形のレーザ
光になる。このレーザ光はハーフミラ−３，ミラー４お
よびプロジェクションレンズ５を介してウェハ１０上に
投影される。

この状態を第３図に示す。ここで、プロジェクションレ
ンズ５は露光用に用いられるレンズでもある。なお、こ
のプロジェクションレンズ５上にはパターンが形成され
たレチクル（マスク）９が装着される。

ウェハ１０上には、第３図に示すような７つのセグメン
トからなる位置合わせマーク１１が設けられている。そ
れぞれのセグメントはたとえば一辺が４μｍの正方形で
あり、各セグメントの間隔Ｐはたとえば８μｍである。

また、ウェハ１０上にはレジスト１２が塗布されている
。ステージ１３が移動して、位置合わせマーク１１が第
３図の矢印Ａ方向に移動して、位置合わせマーク１１上
にレーザ光スポット２１が照射したとき、回折光が発生
する。この回折光は上述と同様な光路を通り、スペーシ
ャルフィルタ６に導かれる。スペーシャルフィルタ６は
０次の回折光のみをカットする。残りの回折光は受光素
子７により受光され、アンプ８により増幅される。この
ように、ステージ１３の移動に伴って、第４図に示すよ
うな波形の信号が得られる。したがって、このような波
形が得られた位置の座標を図示しないメモリに記憶して
おき、たとえば露光ごとにこの座標に基づいて、ステー
ジ１３を移動させれば精度良く露光を行なうことができ
る。

［発明が解決しようとする問題点コ ところが、位置合わせマーク領域からの反射光の一部は
第５図に示すように、レジスト１２と外界との界面で反
射される。特に、レジスト１２の膜厚がレーザ光の波長
の整数倍になるときには、干渉によって定在波が生じ、
反射光の光量が少なくなるため、明瞭な回折パターンが
得られず、位置合わせが困難になるという問題点がある
。

このような問題点を避けるため、従来においてはレジス
トの膜厚を変えて反射光量を増大することが行なわれて
いるが、レジストの膜厚は解像度の点から見て最適の厚
みがあるため、レジストの膜厚を変えることは好ましく
ない。

それゆえに、この発明の主たる目的はレジストの膜厚を
変えることなく、強度の強い反射光を得ることができる
ような縮小投影露光を行なう半導体製造装置を提供する
ことである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る半導体製造装置は、レーザ光の波長を変
化することができるようにレーザ光発光手段を構成し、
ウェハ上の位置合わせマーク領域から充分な光量の反射
光が得られるようにしたものである。

［作用］ この発明におけるレーザ光発光手段はレジスト膜厚に適
した波長のレーザ光をウェハ上の位置合わせマーク上に
照射できるので、充分な光量の反射光が得られるため、
レジストの膜厚にかかわりなく高い位置精度を保持する
ことができる。

［実施例コ 第１図はこの発明の一実施例の縮小投影露光を行なう半
導体製造装置を示す図である。第１図に示す半導体製造
装置は、第２図に示す従来の半導体製造装置に比べて、
レーザ光発光装置１４と波長設定部１５とを除き、同様
の構成であるので、同一部分には同一の参照番号を付し
、その説明を省略する。レーザ光発光装置１４は波長設
定部１５の設定に基づいて、設定された波長のレーザ光
を発光することができる。

第１図において、レーザ光発光装置１４から発光された
レーザ光はレンズ系２．ハーフミラ−３゜ミラー４およ
びプロジェクションレンズ５を通過してウェハ１０上の
位置合わせマーク１１で反射され、入射光と同様の光路
を通ってスペーシャルフィルタ６を通過し受光素子７で
受光され°る。

一方、ウェハ１０から反射された光は一部しシスト１２
と外界との界面で反射され、ウェハ１０側に戻ってくる
。このとき、レジスト１２の膜厚がレーザ光の波長の整
数倍になったとき、この反射光はウェハ１０の上面とレ
ジスト１２と外界との界面でランダムを反射しながら減
衰するため、反射光の強度は極端に小さくなり、回折パ
ターンが不明瞭になる。このとき、レーザ光の波長を波
長設定部１５からの指令により変えると、干渉がなくな
り、反射光として充分な光量が得られる。

上述の実施例では、波長設定部１５を設け、波長設定部
１５からの指示に基づいて波長を変えるようにしている
が、これに限定されるものではなく、たとえば受光素子
７の出力が充分でないとき、自動的に波長を変化するよ
うにしてもよい。

なお、上述の実施例では縮小投影露光装置について説明
したが、波長を変えることにより充分な反射光量を得る
方法は同様な光学系をもつ装置においても適用できほぼ
同様な効果を奏する。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、レーザ光の波長を可
変にしたため、干渉による反射光強度の減衰を防止する
ことができるため、常に充分な反射光強度を得ることが
できる。したがって、レジストの膜厚を解像度に最適な
膜厚にすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例の縮小投影露光を行なう半
導体製造装置を示す図である。第２図は従来の半導体製
造装置を示す図である。第３図は位置合わせマークとレ
ーザ光スポットとの関係を示す図である。第４図は反射
光の回折パターンを示す図である。第５図は反射光の状
態を示す図である。 図において、２はレンズ系、３はハーフミラ−１４はミ
ラー、５はプロジェクションレンズ、６はスペーシャル
フィルタ、７は受光素子、８はアンプ、９はレチクル、
１０はウェハ、１１は位置合わせマーク、１２はレジス
ト、１３はステージ、１４は波長可変なレーザ光発光装
置、１５は波長設定部を示す。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 第１図 ２：　レンズ糸　　　　　　　　　９ニレチア１し３：
７ンフ”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ光を発光するレーザ光発光手段と、 凹凸状の位置合わせマークが形成されるともに、前記位
   置合わせマークを含む露出面にレジストが塗布されたウ
   ェハを載置するための移動自在なウェハ支持台と、 前記レーザ光発光手段の発光したレーザ光を前記ウェハ
   支持台上に載置された前記ウェハ上に照射するためのレ
   ンズ系と、 前記レンズ系を透過したレーザ光が前記ウェハ上の位置
   合わせ用マークに照射されたとき、前記位置合わせマー
   ク形成領域からの回折した反射光を受光する受光手段と
   を備え、 前記受光手段出力に基づいて、位置合わせを行ない、露
   光位置を決定した後、縮小投影露光を行なうような半導
   体製造装置において、 前記レーザ光発光手段は、発光するレーザ光の波長を変
   化することができるようにしたことを特徴とする半導体
   製造装置。