JPH01207602A

JPH01207602A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH01207602A
Application number: JP63030973A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1989-08-21
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JP2503568B2

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、例えば露光装置におけるステージとレチクル
との相対位置を検出する装置に関するものである。

［従来の技術］従来、露光装置における位置合せ機構としては種々のも
のが存在している。例えば第５図に示した装置は、まだ
公知となってはいないが、近年提案されている位置合せ
機構を備えた露光装置の構成の一例を示すものである。

図において、光源１０から射出された光は、楕円鏡１２
によって１点に焦光された後、レンズ１６、ミラー１８
、レンズ２０を介してフライアイインチブレターレンズ
２２に入射する。なお、光源１０からの光は露光時以外
はミラーシャツタ１４によって遮光されており、露光時
のみ該ミラーシャッタ１４が作動して露光を行うように
なっている。

次に、フライアイインチダレターレンズ２２を透過した
光は、ハーフミラ−２４を透過した後、ミラー２６及び
コンデンサーレンズ２８を介してレチクルＲ全面を照射
する。そして、レチクルＲを透過した光は、投影レンズ
３０を介してウェハＷ上にレチクルＲのパターン像を投
影する。

一方、干渉計３２はステージ３４の単位移動量（例えば
０．０２μｍ）毎に発生する計測パルス（アップダウン
パルス）を計測し、計測データを位置情報としてステー
ジ制御装置３６に送出する。ステージ制御装置３６−は
、該計測データに基づいて、ステージ３４の位置を確認
しながらステージ駆動装置３８に糾御信号を送出する。

ステージ駆動装置３８は、ステージ制御装置３６からの
指令に基づいて、ステージ３４を直角座標上のＸＹ方向
にステップ・アンド・リピートで移動させる。

上記のようにステージ３４を移動させ、ステージ３４上
に載置されたウェハＷをステップ・アンド・リピートで
移動させながら露光を行うことにより、ウェハＷ上にレ
チクルＲ上のパターンが配列的に投影露光される。

上記のような構成の装置を用いて露光を行う場合、第１
工程で露光処理されたウェハＷ上のパターンの同位置に
、第２工程で形成されるべきパターンの像を正確に重ね
合せて露光する必要がある。この場合の重ね合わせ精度
（アライメント精度）は高度なものが要求され、このた
めにはレチクルＲとウェハＷとの相対的な位置関係を正
確に検出する必要がある。

上記位置検出を行う方式としては次のような方式がある
。すなわち、ステージに基準となるマーク（以下「フィ
デューシャルマーク」という。）を設け、まずレチクル
とフィデューシャルマークとの位置関係を計測し、次に
フィデューシャルマークとウェハとの位置関係を計測し
、これらの結果から相対的にレチクルとウェハとの位置
関係を求めるものである。第５図に示した露光装置は、
上記のような方式を採用したものである。

第５図の装置においては、露光光と同一波長の光をステ
ージ下方からステージ上に設けられたフィデューシャル
マークに照射することにより、フィデューシャルマーク
を発光させる構成となっている。

次に、この構成及びこの構成による位置検出を行う場合
の動作について説明すると、光源１０から射出された光
は、非露光時にミラーシャッタ１４によって偏向され、
レンズ４０及びミラー４２を介して光ファイバー４４に
入射する。光ファイバー４４に入射した光は該光ファイ
バー４４に伝送されてステージ３４内に入射する。

ステージ３４内に入射した光は、レンズ４６及びミラー
４８を介して、ステージ３４上面上に設けられたフィデ
ューシャルマーク５０を照射する。

さらに、フィデューシャルマーク５０を透過した光は、
投影レンズ３０を介して、レチクルＲ上に設けられたレ
チクルマークＲＭを照明するとともに、フィデューシャ
ルマーク５０の投影像をレチクルＲ上に結像する。そし
て、レチクルＲを透過した光は、コンデンサーレンズ２
８及びミラー２６を介してハーフミラ−２４に到達し、
ここで偏向されてディテクター５２に入射する。ディテ
クター５２は受光した光に対応する光電信号をアライメ
ント制御装置５４に送出する。なお、ティチクター５２
の受光面は、投影レンズ３０の瞳面とほぼ共役な位置に
あり、瞳をほぼカバーする面積を有している。

上記構成において、第６図（ａ）に示す如くフィデュー
シャルマーク５００投影像５０ａがレチクルＲ上のレチ
クルマークＲＭを走査するようにステージ３４を移動さ
せ、このとぎの光量変化を計測することによって第６図
（ｂ）に示すような光量信号波形が得られる。アライメ
ント制御装置５４は、フィデューシャルマ〜り５０の投
影像５０ａとレチクルマークＲＭとがほぼ完全に重なる
位置に対応する波形の中心位置ＸＲから、レチクルＲと
ステージ３４との相対位置を算出する。この結果に基づ
き、レチクルＲとウェハＷとの位置合せが相対的に行わ
れる。なお、システム制御装置５６はこれら一連の位置
検出操作を制御している。

［発明が解決しようとする課題］上記の如き従来の技術においては、例えば複数のマーク
を複数のフィデューシャルマークからの照明光で照射す
る場合製は、露光フィールド内に複数の発光したフィデ
ューシャルマークが存在することになるので、各フィデ
ューシャルマークからの照明光がディテクターに同時に
入射し、光学的ノイズを増加させる厚刃となるという問
題点があった。

すなわち、単一のフィデューシャルマークからの照明光
が単一の一レチクルマークを走査する場合には、従来技
術を用いた場合のディテクターによって得られる信号波
形は前述のように第６図（ｂ）に示した波形となり、ゲ
インを上げることによって大きなコントラストが得られ
る。

しかし、この場合において、他の計測に使用しないフィ
デューシャルマー　りからの照明光がディテクターに常
に入射していると、サチレーションを起こしてオフセッ
トが生じた状態となり、ゲインを下げなければならない
。その結果、第６図（Ｃ）に示すようにコントラストが
小さくなり、位置検出精度が悪化する原因となる。

第７　図（ａ）は、複数のレチクル上のマークを複数の
フィデューシャルマークの投影像がスキャンする様子を
示す図である。図において、フィデューシャルマークの
投影像５０ｂ、５０ｃは、４個のレチクルマークＲＭａ
、ＲＭｂ、ＲＭｃ、ＲＭｄを矢印の計測方向に走査する
。この場合、投影像５０ｂがレチクルマークＲＭａを走
査するときの信号波形を得ようとしても、投影像５０ｃ
の影響により、第７図（ｂ）に示すような複雑な波形と
なり、投影像５０ｃによる信号ノイズが生じてしまう。

なお、フィデューシャルマークの投影像５０ｂ、５０ｃ
の計測方向のスリット幅は互いに異なるが、これは用途
に応じて最適なスリット幅を選択できるようにしたため
である。

このように従来の装置においては、信号波形に他の照明
光によるノイズが混入してコントラストを減少させ、測
定精度を悪化させるという問題点があった。本発明はこ
のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、複
数のレチクルマークを複数の照明光により照射する場合
でも、精度よく位置検出を行える装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明に係る位置検出装置
は、以下に示す構成としたものである。

すなわち、位置検出用のマークを有する物体に光ビーム
を照射する？！数のビーム照射手段と、該光ビームが前
記マークを横切るように前記物体と光ビームを相対的に
走査する手段と、該相対走査の位置に応じた位置情報を
出力する位置計測手段と、前記走査によって前記マーク
から生じる光情報を受光し、前記走査方向の光量変化に
応じた光電信号を出力する光電検出手段とを有し、前記
位置情報と光電信号とに基づいて前記マークの位置を検
出する装置において、前記複数のビーム照射手段は各々偏光の異なる光ビーム
を照射するとともに；前記光電検出手段は偏光の異なる
光ビームを選択して透過する手段を備え、該手段を介し
て前記マークからの光情報を受光することにより：前記
複数のビーム照射手段のうちの指定したビーム照射手段
からの光のみを検出するようにしたものである。

［作用］本発明においては、上記構成において、前記光電検出手
段は偏光の異なる光ビームを選択して透過する手段を備
えているので、前記複数のビーム照射手段から照射され
た偏光の異なる光ビームを前記選択手段により選択して
前記マークからの光情報を受光することにより、指定し
た前記マークのみの信号波形を得ることができる。従っ
て、必要でない他のビーム照射手段からの光ビームによ
る信号ノイズが生じなくなる。

［実施例］第１図は本発明の一実施例の装置のフィデューシャルマ
ーク発光部を、また第２図は受光部をそれぞれ拡大して
示したものである。第１図及び第２図の構成は第５図の
装置に適用されるもので、第５図と同一符号は同一部分
を示すものである。

以下、第１図、第２図及び第５図を参照しながら本実施
例について説明する。

第５図の装置と同様に、光源１０から射出された光は光
ファイバー４４を介してステージ３４内に伝送される。

ステージ３４内に入射した光は、第１図に示すように、
まず（線光ビームスプリッタ１０２に入射し、ここで偏
光の異なる光（ｐ　１ｍ光とＳ偏光）に分割される。一
方の光はここで偏向され、レンズ１０６を介してフィデ
ューシャルマーク１１０を照射する。他方の光は偏光ビ
ームスプリッタ１０２を透過した後、ミラー１０４及び
レンズ１０８を介してフィデューシャルマーク１１２を
照射する。

そして、各フィデューシャルマークを透過した光は、第
５図の装置と同様に、投影レンズ３ｏを介してレチクル
マークＲＭを照明した後、さらにコンデンサーレンズ２
８、ミラー２６及びハーフミラ−２４を介して、第２図
に示す受光部へ入射する。

第２図において、ディテクター５２の前面には光学部材
１１４か設けられている。この光学部材１１４は、前記
偏光ビームスプリッタ＋０２によって分割された偏光の
異なる光のいずれかの光のみをそれぞれ透過する領域Ｓ
、Ｍを備えており、該光学部材１１４を移動させて前記
領域のいずれかがディテクター５２の受光軸上に来るよ
うに設定すれは、前記分割光のいずれかを選択的に受光
することができる。

従って、例えば領域Ｓはフィデューシャルマーク１１０
からの光のみを透過し、領域Ｍはフィデューシャルマー
ク１１２からの光のみを透過するような光学部材１１４
を設けれは、フィデューシャルマーク１１０からの光に
よる光量信号波形のみを得たい場合には領域Ｓを設定す
ることにより、また、フィデューシャルマーク１１２か
らの光による光量信号波形のみを得たい場合には領域Ｍ
を設定することにより、選択的に各マークからの光情報
を受光することかできる。従って、例えば第７図のよう
に投影像５０ｂによってマークＲＭａを計測するときは
、投影像５０ｃの偏光方向が異なるようにし、投影像５
０ｂからの光のみが第２図のディテクター５２で受光さ
れるようにすればよい。

なお、第１図に示したフィデューシャルマーク発光部及
び第２図に示した受光部以外の構成は第５図に示した装
置と同様である。

次に、第３図は第二実施例のフィデューシャルマーク発
光部の構成を示す図である。本実施例においては、複数
のフィデューシャルマークの位置を互いに十分離し、投
影レンズ３０の有効露光フィールド（円形視野）ＥＦ内
には単一のフィデューシャルマークが入るようにしたも
のである。

すなわち、図において光ファイバー４４からステージ３
４内に入射した光は、レンズ１２０を介してハーフミラ
−１２２に到達し、ここで２方向に分割される。ハーフ
ミラ−１２２で反射した光はフィデューシャルマーク１
３０を照射する一方、ハーフミラ−１２２を透過した光
はレンズ１２４及び１２６、ミラー１２８を介してフィ
デューシャルマーク１３２を照射する。他の構成は第５
図に示した装置と同様である。

上記構成においては、例えばフィデューシャルマーク１
３０からの光によりレチクルマークを走査する際には、
フィデューシャルマーク１３０のみが有効露光フィール
ドＥＦ内に入り、フィデューシャルマーク１３２は有効
露光フィールドＥＦ外となるので、フィデューシャルマ
ーク１３２からの光は検出されず、これによる信号ノイ
ズが生しることかなくなるものである。

さらに、第４図には、フィデューシャルマーク及びレチ
クルマークの構成により上記問題を解決した例を示して
いる。すなわち、第４図（ａ）に示すような構成のフィ
デューシャルマーク領域１４０には複数のフィデューシ
ャルマークが設けられており、斜線の領域は遮光領域で
ある。−方、第４図（ｂ）に示すレチクルマーク領域１
４２には、例えばレチクルマークＲＭｅが設けられ、該
レチクルマーク１４２ａ近辺の光透過領域１４４の外側
には斜線で示した遮光領域１４６が設けられている。

従って、このような構成で位置合せを行うには、第４図
（ｂ）の破線で示したフィデューシャルマーク領域１４
０の例えばフィデューシャルマーク１４０ａからの光に
より走査を行う場合には、他のフィデューシャルマーク
からの光は遮光領域１４６によって遮光されるので、フ
ィデューシャルマーク１４０ａからの光のみが検出され
ることになる。従って、フィデューシャルマーク１４０
ａからの光のみの光情報が得られ、他のフィデューシャ
ルマークからの光による信号ノイズを生じることはない
。本実施例は、上記第−及び第二実施例と組合せて適用
することができる２ものである。

なお、上記各実施例においては、ステージの下から照明
するフィデューシャルマークについて説明したが、レチ
クル上方からレチクルマークを照明し、投影レンズ３０
によって結像されたマーク像に対してフィデューシャル
マークのスリットを走らせ、フィデューシャルマークを
透過した光をステージ内に設けられた光電素子で受光す
る構成においても適用できることはいうまでもない。

また、上記各実施例を適宜組合せ、１つの実施例をステ
ージ上方から照明した場合に使用し、他の実施例をステ
ージ下方から照明した場合に使用することも可能である
。

特に、フィデューシャルマークがＸ方向とＹ方向の両方
のスリットを有し、Ｘ方向のレチクルマーク計測時に、
Ｙ方向用の発光スリットがノイズとなり、Ｙ方向のレチ
クルマーク計測時にＸ方向用の発光スリットがノイズと
なる場合は、例えば第一実施例の光学部材１１４を計測
方向に応じて切り替えればよい。

［発明の効果］本発明は以上説明したように構成されているので、複数
のレチクルマークを複数の照明光により照射する場合で
も、必要としない照明光によるノイズを生じることなく
、位置検出を精度よく行うことができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例の装置のフィデューシャル
マークの発光部を拡大して示す構成図、第２図は本発明
の第一実施例の装置の受光部を拡大して示す構成図、第
３図は本発明の第二実施例の装置のフィデューシャルマ
ーク発光部を拡大して示す構成図、第４図は本発明の第
三実施例の装置のマーク配置を示す図であって第４図（
ａ）はフィデューシャルマークの配置の一例を示す平面
図、第４図（ｂ）はレチクルマークの配置の一例を示す
平面図、第５図は従来の装置の一例を示す構成図、第６
図（ａ）はフィデューシャルマークからの照明光がレチ
クルマークを走査する様子を示す説明図、第６図（ｂ）
は単一の照明光が走査する場合の光量信号波形図、第６
図（Ｃ）は他の照明光の光量信号が同時に検出されたと
きの光量信号波形図、第７図（ａ）は複数のレチクルマ
ークを複数のフィデューシャルマークの投影像が走査す
る様子を示す説明図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の場
合の光量信号波形図である。［主要部分の符号の説明］２４．１０４，１２２，１２８・・・ミラー３４・・・
ステージ４４・・・光ファイバー５２・・・ディテクター１０２・・・ｆ線光ビームスプリッタ１０６．１０８．１２０，１２４，１２６・・・レンズ１１０．１１２，１３０．１３２゜１１４・・・光学部材Ｓ、Ｍ・・・偏光透過領域１４０・・・フィデューシャルマーク領域１４０ａ・・
・フィデューシャルマーク１４２・・・レチクルマーク
領域１４４・・・光透過領域１４６・・・遮光領域ＲＭｅ・・−レチクルマーク代理人　弁理士　　佐　藤　正　年第１図第２図第３図第４図第ｑ図

Claims

【特許請求の範囲】　位置検出用のマークを有する物体に光ビームを照射す
る複数のビーム照射手段と、該光ビームが前記マークを
横切るように前記物体と光ビームを相対的に走査する手
段と、該相対走査の位置に応じた位置情報を出力する位
置計測手段と、前記走査によって前記マークから生じる
光情報を受光し、前記走査方向の光量変化に応じた光電
信号を出力する光電検出手段とを有し、前記位置情報と
光電信号とに基づいて前記マークの位置を検出する装置
において、前記複数のビーム照射手段は各々偏光の異なる光ビーム
を照射するとともに；前記光電検出手段は偏光の異なる
光ビームを選択して透過する手段を備え、該手段を介し
て前記マークからの光情報を受光することにより；ニ前
記複数のビーム照射手段のうちの指定したビーム照射手
段からの光のみを検出することを特徴とする位置検出装
置。