JPH011901A - パタ−ン検出装置 - 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］ 本発明は、半導体製造用の投影露光装置δ等に用いられ
るパターン検出装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来のパターン検出装置としては第５図に示すようなも
のがある。第５図には、投影露光装置に用いられるパタ
ーン検出装置の一例としてアライメント装置が示されて
いる。

図において、１０はレーザ光源であり、該レーザ光源か
ら放射出力されたレーザ光ＬＡは、ミラー１２で反射さ
れた後にビームエキスパンダ１４で所定のビーム幅に広
げられて、スキャナミラー１６に入射するようになって
いる。スキャナミラー１６は、偏向可能な構成になって
おり、該スキャナミラー１６を駆動させることによって
、このスキャナミラー１６の表面で反射されるレーザ光
ＬＡを振動させるように構成されている。

次に、スキャナミラー１６で反射されたレーザ光ＬＡは
、リレー系レンズ１８を透過し、ビームスプリッタ２０
で反射され、対物レンズ２２を透過した後にミラー２４
で反射されるようになっている。ミラー２４で反射され
たレーザ光ＬＡは、レチクルＲでシート状のスポット光
に結像し、該レチクルＲに形成されたアライメント用の
レチクルマークＲＭの付近を透過した後、投影レンズ２
６を介してウェハＷ上に再びシート状のスボッ１−光と
して結像するようになっている。ウェハＷはステージ２
８上に設置され、ウェハＷ上にはアライメント用のウェ
ハマークＷＭか載置されており、レーザ光ＬＡはこのウ
ェハマークＷＭを照射するようになっている。また、ス
テージ２８は駆動装置３０によってＸ、Ｙ方向に移動可
能な構成となフている。

上記レチクルマークＲＭ及びウェハマークＷＭを照射し
たレーザ光ＬＡは、上述したスキャナミラー１６の作用
により各々のマークにおいて検出光（回折光、散乱光等
）を発生するように構成され、それぞれの検出光は入射
光と同じ光路を逆に戻ってビームスプリッタ２０に入射
し、該ビームスプリッタ２０を透過した光をディテクタ
３２で受光するようになっている。そして、検出光はデ
ィテクタ３２で光電変換され、アライメント信号として
アンプ３４で増幅されてアライメント信号解析回路３６
に出力されるようになっている。

解析回路３６では入力された信号を解析して、中央処理
装置（ＣＰＵ）３８に送出する。そして、中央処理装置
（ＣＰＵ）３８では入力されたアライメント信号よりス
テージ２８の駆動量を算出し、駆動装置３０を介してス
テージ２８を駆動させることによってレチクルＲとウェ
ハＷとの相対的なアライメントを行なうようになってい
る。

次に、上記従来技術の全体的な動作について説明する。

まず、レーザ光源１０から放射したレーザ光ＬＡは、ミ
ラー１２．ビームエキスパンダ１４゜ミラー１６．リレ
ー系レンズ１８．　　ビームスプリッタ２０．対物レン
ズ２２及びミラー２４の各光学素子の各作用によってレ
チクルＲに形成されたレチクルマークＲＭを照射し、更
に投影レンズ２６を介してウェハＷ上に結像する。この
時、ステージ２８を駆動装置３０によって駆動させ、ウ
ェハマークＷＭをレーザ光ＬＡの結像位ｌに移動させる
。

次に、上記のような状態でスキャナミラー１６を駆動さ
せ、レーザ光ＬＡを振動させることによって、該レーザ
光ＬＡのスポットをレチクルマークＲＭ及びウェハマー
クＷＭでそれぞれスキャンする。そして、レーザ光ＬＡ
をスキャンすることによって各マークで発生した散乱光
などの検出光をディテクタ３２で受光し、光量を電気信
号に変換してアンプ３４で増幅させた後に、アライメン
ト信号解析回路３６に出力する。

次に、解析回路３６でアライメント信号からレチクルＲ
とウェハＷとの位置ずれ量を求め、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）３８において該ずれ丞に基づいてステージ３０を移
動させることによってレチクルＲとウェハＷとの相対的
なアライメントを行なう。

以上説明した露光装面においては、アライメント用のレ
ーザの出力を安定に保つために、レーザ光ＬＡは常にレ
ーザ光源１０から出力されている一つ 状態、即ち熱的に安定な状態になっている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、レーザは使用時間と共に熱的安定性だけでなく
、レーザ媒質の損失や補給状態の変化でノイズが発生す
ることになる。

また、レーザ光源１０から出力されるレーザ光ＬＡの光
量は、上記のような原因で一旦ノイズか発生すると、あ
る時間は定常的にノイズか発生し続けるという性質があ
る。

このノイズは、レーザ出力に対し最大と最小の幅か５％
程度であればアライメント精度に殆ど影響はないが、そ
れを越えるとランダムなアライメント誤差を生じること
となり、重ね合わせ露光のプロセス時に不良チップを形
成することになる。

このような不良チップは、露光後のウェハを現像し、プ
ロセス処理後の検査で初めて確認できるものであるため
、−枚のウェハだけではなくロット全てが無駄になって
しまう可能性もあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高精
度のアライメントを行なえるパターン検出装置を得るこ
とを目的とす、る。

［問題点を解決する為の手段］ この発明にかかるパターン検出装置は、光源からの照明
光の全部若しくは一部を受光する受光手段と；該受光手
段からの情報に基づいて照明光の光量変動を検出する検
出手段と；該検出された光量変動の情報を所定の基準情
報と比較する比較手段と：該比較の結果に基づいて、パ
ターンから発生する光情報の確度（例えばパターンの認
識精度、アライメント精度等）を判断して所定の出力を
行なう出力手段−とを備えたことを技術的要点としたも
のである。

［作用］ 光源からの照明光の全部若しくは一部を受光し、該情報
に基づいて前記照明光の光量変動を検出し、該検出され
た光量変動の情報を所定の基準情報と比較して作業を中
断する等の種々の出力を発生し得るため、確度の高いパ
ターン検出ができ、露光動作時においてはミスショット
を防止できる。

［実ｂＮ例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明す
る。

第１図には、本発明の一実施例による投影露光装置が示
されている。なお、アライメント用の光学系は上述した
従来技術とほぼ同様であるため、同様部分の詳細につい
ては省略することとする。

初めに、実施例の全体的な構成を説明する。図において
、レーザ光源】０から放射出力されたレーザ光ＬＡは、
ハーフミラ−４０において大部分は反射されるように構
成され、該反射されたレーザ光ＬＡは従来技術と同様の
光学素子の各作用によってレチクルＲ及びウェハＷ上に
結像するようになっており、レチクルマークＲＭとウェ
ハマークＷＭからの検出光はディテクタ３２で受光され
るようになっている。

ディテクタ３２で受光された検出光は、光量を電気信号
に変換され、更にアンプ３４で増幅されるようになって
いる。アンプ３４から出力された信号は、アライメント
信号解析回路３６に入力され、レチクルＲとウェハＷの
位置ずれ量を求め、その情報を中央処理装置（ＣＰＵ）
４２に出力するようになっている。

他方、ハーフミラ−４０を透過したレーザ光ＬＡの一部
は、ノイズディテクタ４４に受光され、受光された光の
光量を電気信号に変換するように構成されている。そし
て、このノイズ信号はレーザノイズ解析回路４６に出力
され、ここで所定のノイズ情報を求めて該情報を中央処
理装置（ＣＰＵ）４２に出力する。中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）４２においては、レーザノイズ解析回路４６からの
情報よりアライメント可能か否かを判断し、その結果所
定のノイズ成分量を越えている場合には表示器４８又は
警告ランプ５０によって警告をし、ノイズ成分が所定の
値以下の場合にはアライメント信号解析回路３６からの
情報に基ついてアライメントを行なわせるようになって
いる。

表示器４８はＣＲＴ（図示せず）によりぎ告メツセージ
を出力するとともに、キーボード等（図示せず）による
入力機能を備えたものであり、該入力装置により上述し
た中央処理装置（ＣＰｔｌ）４２における基準のノイズ
成分量を任意に変えられるような構成になっている。ま
た、表示器４８はレーザの出力の測定や出力調整、ノイ
ズ調整にも用いることができ、レーザの寿命、交換時間
のモニターとしても利用できるものである。

次に、上記レーザノイズ解析回路４６の構成及び作用を
第２図及び第３図を参照しながら説明する。第２図には
レーザノイズ解析回路４６の構成を表わすブロック図、
第３図には第２図のａ。

ｂ、ｃ点における電圧と時間との関係が示されている。

図において、５２はノイズディテクタ４４から人力され
た電流による信号を電圧に変換する電流電圧変換器であ
り、該電流電圧変換器５２から出力された第３図（Ａ）
のような信号はローパスフィルタ５４で直流成分のみの
信号にされるとともに、ある時間内での平均出力とされ
て、アッテネータ５６に出力される。アッテネータ５６
では、ローパスフィルタ５４から入力されたレーザの平
均出力を所定の値まで減衰した後に、コンパレータ（比
較器）６４に出力するように構成されている。アッテネ
ータ５６の減衰率は、レーザの平均出力の経時変化に対
しても一定の割合でレーザノイズを検出できるように一
定の値に設定されている。

他方、ピークホールド回路５８では′層流電圧変換器５
２から入力された信号のうちノイズ成分の最大値を、ボ
トムホールト回路６０では同ノイズ成分の最小値を第２
図（Ｂ）のように各々検出し、ピークホールド回路５８
とボトムホールト回路６０との出力を差動アンプ６２に
よってノイズ成分の振幅の絶対値としてコンパレータ（
比較器）６４に出力するようになっている。ピークホー
ルド回路５８及びボトムホールト回路６０は、レーザノ
イズの変化に対応でざるように、出力を経時的に減衰さ
せるようになっている。

コンパレータ（比較器）６４では、上記アッテネータ５
６及び差動アンプ６２からの信号、即ちノイズ成分の平
均出力と同ノイズ成分の振幅の絶対値とを比較して、そ
の大小の結果を信号として出力するようになっている。

また、レーザノイズ解析回路４６の構成としては、第２
図に示したものの他に第４図のようなものか考えられる
。これは、第２図におりるアッテネータ５６を省き、コ
ンパレータ６４の代りにＡ／Ｄ変換器６６及びマイクロ
プロセッサ６８を加えた形となっている。即ち、減衰さ
れてないローパスフィルタ５４からのレーザの平均出力
と、差動アンプ６２によって得られたノイズ成分の振幅
の絶対値とをＡ／Ｄ変換器６６に各々出力し、両人力信
号をそれぞれ直流に変換し、マイクロプロセッサ６８に
よってレーザの平均出力に対するノイズの割合を算出す
るものであり、より精密な精度を要する場合に特に有効
なものである。

次に、上記実施例の全体的な動作について説明する。

まず、レーザ光ＬＡをレーザ光源１０から出力し、レチ
クルマークＲＭ上をスポット光として照射する。そして
、ステージ２８を駆動させることによって、投影レンズ
２６を介してウェハＷを照射するレーザ光ＬＡの結像位
置にウェハマークＷＭを移動させる。ここで、レーザ発
振時のノイズ（光強度のわずかな変動）をノイズディテ
クタ４４によって常時検出し、これを電気信号に変換し
てレーザノイズ解析回路４６に送信する。なお、上記ノ
イズディテクタ４４によるノイズ成分の検出は、露光の
ファーストプリントの際には行なわず、セカンドプリン
ト以後のアライメント動作の必要な露光時に行なうよう
にする。

次に、スキャナミラー１６を駆動させて、レーザ光ＬＡ
を振動させ、レチクルマークＲＭ及びウェハマークＷＭ
で該レーザ光ＬＡのスポットをそれぞれスキャンする。

これによって発生ずる検出光（散乱光）をディテクタ３
２で検出し、該光情報を各マークの位置情報としてアン
プ３４を介してアライメント信号解析回路３６に送信す
る。

次に、中央処理装置（ＣＰＵ）４２において、レーザノ
イズ解析回路４６から人力された情報に基づき、レーザ
のノイズ成分の割合が所定の値以上の時には警告ランプ
５０を点灯させるとともに表示器４８にその旨を表示し
、オペレータの対応を促す。或は、予め人力された作業
内容にしたがい露光を中断させることも可能である。他
方、ノイズ成分の割合か所定の値以下の時には、アライ
メント信号解析回路３６から入力されたデータに基づい
て通常通りのアライメントを行なう。

上記のような実ｈ＆例によれば、レーザ光ＬＡの出力９
常にノイズ成分を検出し、ノイズ成分が基準値を越えた
時に表示器４８及び警告ランプ５０によってオペレータ
への警告を行なっているため、レーザ光源１０において
ノイズが発生した場合にも露光を中断する等の処置かと
れ、アライメントミスショットを防止できるという効果
かある。

また、レーザ光源１０からのノイズレベルか基準値以上
の場合のデータを、ステップアントリピートの露光マツ
プ（ウェハ上のショット配置）に対応させて、アライメ
ント露光の動作毎に順次記憶した場合には、各ショット
位置毎のミスショットを１枚のウェハの処理後に予測で
きるという利点がある。また、ウェハ上の代表的な位Ｍ
のショットについてのアライメントマークを予め計測し
て、ウェハ上のショット配列を精密に測定した後に、ス
テップアンドリピート露光する場合も、サンプルアライ
メント（マーク検出）時にノイズレヘルか基準値以下で
あることを確認してマーク位置計測を行なうとよい。

なお、上記実施例におけるノイズディテクタ４４による
レーザの検出は、レーザ光源１０の周辺から漏れるレー
ザを利用することも可能である。

更に、本発明は上記実施例に示した露光装置等のアライ
メント系に限定されるものではなく、レーザ光等を用い
たパターン検出方式、例えばパターン線幅測定装置、異
物検査装置、欠陥検査装置等にも広く利用できるもので
ある。

なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれは、照明光の光量変動を検出
しているため、確度の高いパターン検出が行なえるとい
う効果かある。また、パターン検出用の照明光の光量変
動を検出しているため、パターン検出時の誤差を予測て
き、オペレータの判断により露光時のミスショットを防
げるといった効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図及び第４
−図は実施例の主要部の構成を示すブロック図、第３図
は実施例の作用を示す説明図、第５図は従来技術の一例
を示す構成図である。 「主要部分の符号の説明」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体上に形成されたパターンに照明光を照射する
   ための光源と、該照射により前記パターンから発生する
   光情報を検出する第１検出手段とを有し、該検出された
   情報に基づいて前記パターンを検出する装置において、 前記光源からの照明光の全部若しくは一部を受光する受
   光手段と；該受光手段からの情報に基づいて前記照明光
   の光量変動を検出する第２検出手段と；該検出された光
   量変動の情報を所定の基準情報と比較する比較手段と；
   該比較の結果に基づいて、前記第１検出手段によって検
   出された情報の確度を判断して所定の出力を行なう出力
   手段とを備えたことを特徴とするパターン検出装置。