JPH01209305A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH01209305A JPH01209305A JP63034670A JP3467088A JPH01209305A JP H01209305 A JPH01209305 A JP H01209305A JP 63034670 A JP63034670 A JP 63034670A JP 3467088 A JP3467088 A JP 3467088A JP H01209305 A JPH01209305 A JP H01209305A
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- light beam
- detecting
- light
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
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。
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装置のマスクとウニ／’％の位置ず
れ及び間隔ずれを検知する装置に関するものである。
れ及び間隔ずれを検知する装置に関するものである。
半導体製造装置におけるマスクとウエノ１の位置合わせ
精度は、回路の高密度化に伴ない最小線幅は小さ（なり
、サブミクロン以下から数１０ナノメートルへと要求が
一段と高（なってきた。
精度は、回路の高密度化に伴ない最小線幅は小さ（なり
、サブミクロン以下から数１０ナノメートルへと要求が
一段と高（なってきた。
その為には、マスクとウェハ間の間隔ずれに対する影響
も同時に制御する必要がますます重要視される。
も同時に制御する必要がますます重要視される。
従来、アライメント（横ずれ制御）に関しては、マスク
及びウェハ上にアライメントマークを設け、それらの位
置情報をもとにアライメントを行ってきた。一方、間隔
制御に関しては別途間隔計測系を設け、制御を行ってき
た。
及びウェハ上にアライメントマークを設け、それらの位
置情報をもとにアライメントを行ってきた。一方、間隔
制御に関しては別途間隔計測系を設け、制御を行ってき
た。
アライメント方式には、マスク及びウエノ１上のパター
ンずれを画像処理により検出したり、ゾーンプレートを
マークに用い照射ビームの集光点位置を検出したりして
評価を行うものがある。中でもマスク及びウェハにそれ
ぞれ一ゾーンプレートを作製し、入射ビームのそれらの
位置ずれを検出する方法がマークの欠損に影響されにく
いという点で注目される（ＵＳＰ４，０３７，９６９、
特開昭５６−１５７０３３）。第９図にその構成を示す
。
ンずれを画像処理により検出したり、ゾーンプレートを
マークに用い照射ビームの集光点位置を検出したりして
評価を行うものがある。中でもマスク及びウェハにそれ
ぞれ一ゾーンプレートを作製し、入射ビームのそれらの
位置ずれを検出する方法がマークの欠損に影響されにく
いという点で注目される（ＵＳＰ４，０３７，９６９、
特開昭５６−１５７０３３）。第９図にその構成を示す
。
光源７２から出射した平行ビームは集光レンズ７６で集
光され集光点７８を通り、マスク６８上のアライメント
マーク及びウェハ６０上のアライメントマークに照射さ
れる。これらのアライメントマークは反射型のゾーンプ
レートで構成され、それぞれ７８を含む光軸と直交する
平面上に集光点をつ（る。この平面上の集光点位置ずれ
をレンズ７６．８０を用い検出器８０上へ導き、検出す
る。
光され集光点７８を通り、マスク６８上のアライメント
マーク及びウェハ６０上のアライメントマークに照射さ
れる。これらのアライメントマークは反射型のゾーンプ
レートで構成され、それぞれ７８を含む光軸と直交する
平面上に集光点をつ（る。この平面上の集光点位置ずれ
をレンズ７６．８０を用い検出器８０上へ導き、検出す
る。
この際、マーク用マーク、ウェハ用マークからの光の結
像関係を詳細に説明したものが第１０図である。
像関係を詳細に説明したものが第１０図である。
集光点７８から発散された光ビームはマスク６８上のマ
スクマークより一部が回折され集光点７８近傍へマスク
位置をあられす集光点を形成する。又、一部はマスク６
８を０次透過光として透過し、波面を変えずにウェハ６
０上のアライメントマークへ照射されるウェハマークに
より回折された光は再びマスク６８を０次透過光として
透過し、７８近傍に集光し、ウェハ位置をあられす集光
点を形成する。
スクマークより一部が回折され集光点７８近傍へマスク
位置をあられす集光点を形成する。又、一部はマスク６
８を０次透過光として透過し、波面を変えずにウェハ６
０上のアライメントマークへ照射されるウェハマークに
より回折された光は再びマスク６８を０次透過光として
透過し、７８近傍に集光し、ウェハ位置をあられす集光
点を形成する。
すなわち、ウェハ６０による集光点を形成するにあたり
、マスクは単なる素通しとしての作用しか持たない。
、マスクは単なる素通しとしての作用しか持たない。
このようにして形成されたウェハマークによる集光点位
置はウェハのマスクに対するずれΔσに応じ７８を含む
光軸と直交する平面に沿ってほぼΔσと同程度Δσ′
だけ移動することになる。
置はウェハのマスクに対するずれΔσに応じ７８を含む
光軸と直交する平面に沿ってほぼΔσと同程度Δσ′
だけ移動することになる。
一方、間隔計測を行う方法としては特開昭６１−１１１
４０２等に記載されているような光束斜入射法が高感度
という意味で通常用いられている。第１１図にその構成
を示す。光束を斜めから投射し、マスク面及びウェハ面
からの反射光を反対側のセンサーで受けることにより測
定するものである。光線をレンズＬ１で集光点Ｐｓに収
束させてお（。光線はマスクＭとウェハＷに当ったとこ
ろで反射し、スクリーンＳ上に投影されるが、レンズＬ
２によりＰＭ、ＰＷの点に集光される。ＰＭ、ＰＷの間
隔からマスク、ウェハ間の間隔を測定する。
４０２等に記載されているような光束斜入射法が高感度
という意味で通常用いられている。第１１図にその構成
を示す。光束を斜めから投射し、マスク面及びウェハ面
からの反射光を反対側のセンサーで受けることにより測
定するものである。光線をレンズＬ１で集光点Ｐｓに収
束させてお（。光線はマスクＭとウェハＷに当ったとこ
ろで反射し、スクリーンＳ上に投影されるが、レンズＬ
２によりＰＭ、ＰＷの点に集光される。ＰＭ、ＰＷの間
隔からマスク、ウェハ間の間隔を測定する。
〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
前記従来例の各アライメント方式の性能を十分発揮させ
るには、前記従来例に示すような間隔制御を同期に同様
の系でマスク及びウェハの同様の領域で評価する必要が
ある。
前記従来例の各アライメント方式の性能を十分発揮させ
るには、前記従来例に示すような間隔制御を同期に同様
の系でマスク及びウェハの同様の領域で評価する必要が
ある。
この点が満たされない場合は、間隔測定からアライメン
ト測定へ移る間の時間にマスクウェハ間に振動等変動が
生じたり、アライメントマーク位置及び間隔測定位置の
差によって測定条件に差が生じたりウェハのそりに起因
するアライメント信号の誤差を間隔測定によって補正で
きない等の問題が残され、精密な位置合わせを行うこと
ができない。従来はアライメント系（横ずれ検出系）と
間隔測定系とを離れた位置に別々に設置し、それぞれの
測定位置もそれに応じて離れていたので、測定条件が異
なってしまい、精密さに欠けていた。
ト測定へ移る間の時間にマスクウェハ間に振動等変動が
生じたり、アライメントマーク位置及び間隔測定位置の
差によって測定条件に差が生じたりウェハのそりに起因
するアライメント信号の誤差を間隔測定によって補正で
きない等の問題が残され、精密な位置合わせを行うこと
ができない。従来はアライメント系（横ずれ検出系）と
間隔測定系とを離れた位置に別々に設置し、それぞれの
測定位置もそれに応じて離れていたので、測定条件が異
なってしまい、精密さに欠けていた。
又、アライメント系と間隔測定系を別々に持つことは装
置が太き（なり、複雑化し、セツティング誤差の補正が
困難となる。
置が太き（なり、複雑化し、セツティング誤差の補正が
困難となる。
本発明は前述従来例の欠点に鑑み、高精度な横ずれ検出
と間隔測定を同時に実現し、又、装置をコンパクト化す
る事が可能な位置検出装置を提供する事を目的とする。
と間隔測定を同時に実現し、又、装置をコンパクト化す
る事が可能な位置検出装置を提供する事を目的とする。
本発明の一実施例によれば、前述の問題点を解決する１
つの形態としてアライメント系と間隔測定系を同一のヘ
ッドとして構成し、投光系、受光系を共有させることに
より、上記問題点を解決しようとするものである。
つの形態としてアライメント系と間隔測定系を同一のヘ
ッドとして構成し、投光系、受光系を共有させることに
より、上記問題点を解決しようとするものである。
すなわち、横ずれ検出系と間隔測定系を組み込んだヘッ
ド（以下ピックアップヘッドと呼ぶ）からマスク及びウ
ェハ面上アライメントマーク及び間隔計測用マークへ光
を投射し、各マークからの光をピックアップヘッドで受
光する測定系を構成し、マークサイズ及びプロセスの変
更に伴なうマーク位置の変化にすみやかに対応する為に
ピックアップヘッド全体を高精度ステージ等の移動手段
上に設定したものである。
ド（以下ピックアップヘッドと呼ぶ）からマスク及びウ
ェハ面上アライメントマーク及び間隔計測用マークへ光
を投射し、各マークからの光をピックアップヘッドで受
光する測定系を構成し、マークサイズ及びプロセスの変
更に伴なうマーク位置の変化にすみやかに対応する為に
ピックアップヘッド全体を高精度ステージ等の移動手段
上に設定したものである。
第１図（ａ） （ｂ）は本発明による実施例で（ａ）は
半導体焼付装置全体を横から見たもので、（ｂ）はアラ
イメントピックアップ装置部のみを取り出して表わした
ものである。尚、本実施例では横ずれ検知系として、デ
ュアルパワーグレーティングレンズ法及び間隔計測系と
してマスクレンズＡ２Ｆ法を用いている。これらの手法
について簡単に述べると次のようになる。
半導体焼付装置全体を横から見たもので、（ｂ）はアラ
イメントピックアップ装置部のみを取り出して表わした
ものである。尚、本実施例では横ずれ検知系として、デ
ュアルパワーグレーティングレンズ法及び間隔計測系と
してマスクレンズＡ２Ｆ法を用いている。これらの手法
について簡単に述べると次のようになる。
デュアルパワーグレーティング法は、フレネルゾーンプ
レートに代表されるようなグレーティングレンズ素子を
使う位置合わせ方法の一種であり、マスク上グレーティ
ングレンズとウェハ上グレーティングレンズ間に光束を
通し、そのときにマスクおよびウェハ上のグレーティン
グレンズ系が位置ずれ量を所定の倍率で拡大して、光束
を偏向させ、センサ上での光束の重心位置から位置ずれ
量を検出する方法である。この方法は位置ずれ量をグレ
ーティングレンズ系の倍率で拡大して検出するのでより
高精度で高分解能な位置ずれ検知が可能である。
レートに代表されるようなグレーティングレンズ素子を
使う位置合わせ方法の一種であり、マスク上グレーティ
ングレンズとウェハ上グレーティングレンズ間に光束を
通し、そのときにマスクおよびウェハ上のグレーティン
グレンズ系が位置ずれ量を所定の倍率で拡大して、光束
を偏向させ、センサ上での光束の重心位置から位置ずれ
量を検出する方法である。この方法は位置ずれ量をグレ
ーティングレンズ系の倍率で拡大して検出するのでより
高精度で高分解能な位置ずれ検知が可能である。
第６図にグレーティングレンズ系で位置ずれ量を拡大し
て検知する系の配置を示す。
て検知する系の配置を示す。
マスク１はメンブレン９７に取りつけてあり、それをア
ライナ−本体９５にマスクチャック９６を介して支持さ
れている。本体９５上部にマスク−ウェハアライメント
ヘッド９４が配置されている。マスクｌとウェハ２の位
置合わせを行う為にアライメントマーク４１Ｍ及び４１
Ｗがそれぞれマスクｌとウェハ２に焼き付けられている
。
ライナ−本体９５にマスクチャック９６を介して支持さ
れている。本体９５上部にマスク−ウェハアライメント
ヘッド９４が配置されている。マスクｌとウェハ２の位
置合わせを行う為にアライメントマーク４１Ｍ及び４１
Ｗがそれぞれマスクｌとウェハ２に焼き付けられている
。
光源３１から出射された光ビームは投光レンズ３２によ
り平行光となりビームスプリッタ−９２を通り、アライ
メントマーク４１Ｍへ入射される。アライメントマーク
４１Ｍは透過型ゾーンプレートで、点Ｑへ集光する凸レ
ンズの作用を持つ。ウェハアライメントマーク４１Ｗは
反射型のゾーンプレートで点Ｑへ集光する光をセンサー
３８の検出面９０上へ結像する凸面鏡の作用を持つ。
り平行光となりビームスプリッタ−９２を通り、アライ
メントマーク４１Ｍへ入射される。アライメントマーク
４１Ｍは透過型ゾーンプレートで、点Ｑへ集光する凸レ
ンズの作用を持つ。ウェハアライメントマーク４１Ｗは
反射型のゾーンプレートで点Ｑへ集光する光をセンサー
３８の検出面９０上へ結像する凸面鏡の作用を持つ。
このような配置のもとで、マスクｌに対し、ウェハ２が
ΔδＷだけ横ずれすると、検出面９０上の光量重心の位
置ずれΔδは次のように表わされる。
ΔδＷだけ横ずれすると、検出面９０上の光量重心の位
置ずれΔδは次のように表わされる。
倍となる。尚、この時ΔδはΔσに対し、式より明らか
なように比例関係にあり、センサーの分解能が０９１μ
ｍあるとすれば検出される位置ずれ量Δσは０．００１
μｍの位置分解能がある。このようにして求まった位置
ずれ】Δσをもとに物体２を動かしてやれば物体１と物
体２の位置合せを精度良（行うことができる。
なように比例関係にあり、センサーの分解能が０９１μ
ｍあるとすれば検出される位置ずれ量Δσは０．００１
μｍの位置分解能がある。このようにして求まった位置
ずれ】Δσをもとに物体２を動かしてやれば物体１と物
体２の位置合せを精度良（行うことができる。
マスクレンズＡ２Ｆ法は、マスク面上に入射用及び出射
用のグレーティング又はグレーティングレンズを作成し
たもので次のようなものである・。
用のグレーティング又はグレーティングレンズを作成し
たもので次のようなものである・。
第８図に示すように、（マスクである）第１面の鯖１パ
ターン４２ ｉｎに入射した光束４７は、（ウェハであ
る）第２面２の法線と所定の角度をなして第２面２に向
い、第２面２にて正反射されて第１面ｌの第２パターン
４２゜ｕｔを透過する。その際、第１面ｌ第２パターン
５は出射光束４６を光点位置検出センサー３９の方向に
導（働きをするが、さらに入射すなわち、原理的には第
７図のように出射光束４６をとらえうる。
ターン４２ ｉｎに入射した光束４７は、（ウェハであ
る）第２面２の法線と所定の角度をなして第２面２に向
い、第２面２にて正反射されて第１面ｌの第２パターン
４２゜ｕｔを透過する。その際、第１面ｌ第２パターン
５は出射光束４６を光点位置検出センサー３９の方向に
導（働きをするが、さらに入射すなわち、原理的には第
７図のように出射光束４６をとらえうる。
適当な位置に例えば−次元光点位置検出センサーを置け
ば光束の位ｉ変化を検知することが出来るのでそのまま
でも本方式は成立するが、受光レンズ３６を用いれば次
のような利点を生じる。すなわち、物理光学的に発散気
味に出射し光束径が太き（なりがちなので受光レンズで
集光してエネルギー位置にセンサー３９を設置すれば光
束の角度のみを検知する系となり、受光レンズとセンサ
ーが一体構造でレンズ光軸と垂直方向に位置ズレしても
位置ズレの影響を受けない。但し、諸々の事情により焦
点位置にセンサーを設置出来ない場合でも位置ズレの影
響が無視出来る範囲であれば十分に実用的であるのでセ
ンサー位置を受光レンズ焦点位置に限定する必要はない
。
ば光束の位ｉ変化を検知することが出来るのでそのまま
でも本方式は成立するが、受光レンズ３６を用いれば次
のような利点を生じる。すなわち、物理光学的に発散気
味に出射し光束径が太き（なりがちなので受光レンズで
集光してエネルギー位置にセンサー３９を設置すれば光
束の角度のみを検知する系となり、受光レンズとセンサ
ーが一体構造でレンズ光軸と垂直方向に位置ズレしても
位置ズレの影響を受けない。但し、諸々の事情により焦
点位置にセンサーを設置出来ない場合でも位置ズレの影
響が無視出来る範囲であれば十分に実用的であるのでセ
ンサー位置を受光レンズ焦点位置に限定する必要はない
。
また、第８図において単位間隔量に対するセンサー面ス
ポットの動き量Ｓは で与えられる。
ポットの動き量Ｓは で与えられる。
以上述べた理由により、マスクとウェハーの間隔の絶対
量が測長できる。従って、例えばマスクがセットされて
いる状態に、ウェハーが供給された場合、セットしたい
所望の間隔３０μｍより大きい値１００μｍにウェハー
が入ってきた時に、１００μｍのマスクウェハーギャッ
プの値を高精度に検知し、この測長値にもとづいて所望
のマスクウェハー間隔３０μｍに１回でセットすればよ
い。これにより、高速なギャップ間隔セツティングが可
能となる。
量が測長できる。従って、例えばマスクがセットされて
いる状態に、ウェハーが供給された場合、セットしたい
所望の間隔３０μｍより大きい値１００μｍにウェハー
が入ってきた時に、１００μｍのマスクウェハーギャッ
プの値を高精度に検知し、この測長値にもとづいて所望
のマスクウェハー間隔３０μｍに１回でセットすればよ
い。これにより、高速なギャップ間隔セツティングが可
能となる。
次に本実施例を第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて
説明する。
説明する。
アライメントピックアップヘッド２４から出射された光
ビームは、マスクｌ及びウェハ２上のマーク２０上へ照
射され、反射あるいは回折された光は再びアライメント
ピックアップヘッド２４へ出射される。アライメントピ
ックアップヘッドはステージ２１へ取り付けられアライ
メント領域に応じて自由に２次元的に移動できるように
構成されておりステージコントロール部２２により制御
される。このとき、ステージ２１はスーパーフラットベ
ースプレート２３でガイドされており、ピツケング、ヨ
ーイングは生じないように設計されている。ステージコ
ントロール部２２はアライメント及び間隔制御開始時に
ステージ２１を駆動させてヘッド２４をあらかじめ記憶
されているマスク及びウェハの評価用マーク２０の照明
及び検出の為の位置へ移動させる。尚、第１図（ａ）
（ｂ）はステージ２１とその周辺部を含む移動機構を模
式図で示しである。移動機構を詳細に説明する。第１図
（Ｃ）はステージ部及びステージコントローラ部の詳細
図である。アライメントピックアップヘッド２４はスー
パーフラット面１０を持つ支持体２６上のスーパーフラ
ット面１０を一定圧でスーパーフラットベースプレート
２３に押しつける為のクランパ一部２７に取りつけられ
、アライメント装置本体上部にスーパーフラットベース
２３を介し載せられている。クランパ一部２７は２次元
移動ステージ２１上の移動支持部２８と平行板バネ３０
を介しつながっている。ステージ２１は、ベース部２１
Ｂ、ｘ方向スライド部２１Ｘ、）ｒ方向スライド部２１
ＹＳｘ＋ｙ両方向スライドをガイドするがイド部２１
Ｇ１ベース部２１Ｂに設けられスライド部２１Ｘ。
ビームは、マスクｌ及びウェハ２上のマーク２０上へ照
射され、反射あるいは回折された光は再びアライメント
ピックアップヘッド２４へ出射される。アライメントピ
ックアップヘッドはステージ２１へ取り付けられアライ
メント領域に応じて自由に２次元的に移動できるように
構成されておりステージコントロール部２２により制御
される。このとき、ステージ２１はスーパーフラットベ
ースプレート２３でガイドされており、ピツケング、ヨ
ーイングは生じないように設計されている。ステージコ
ントロール部２２はアライメント及び間隔制御開始時に
ステージ２１を駆動させてヘッド２４をあらかじめ記憶
されているマスク及びウェハの評価用マーク２０の照明
及び検出の為の位置へ移動させる。尚、第１図（ａ）
（ｂ）はステージ２１とその周辺部を含む移動機構を模
式図で示しである。移動機構を詳細に説明する。第１図
（Ｃ）はステージ部及びステージコントローラ部の詳細
図である。アライメントピックアップヘッド２４はスー
パーフラット面１０を持つ支持体２６上のスーパーフラ
ット面１０を一定圧でスーパーフラットベースプレート
２３に押しつける為のクランパ一部２７に取りつけられ
、アライメント装置本体上部にスーパーフラットベース
２３を介し載せられている。クランパ一部２７は２次元
移動ステージ２１上の移動支持部２８と平行板バネ３０
を介しつながっている。ステージ２１は、ベース部２１
Ｂ、ｘ方向スライド部２１Ｘ、）ｒ方向スライド部２１
ＹＳｘ＋ｙ両方向スライドをガイドするがイド部２１
Ｇ１ベース部２１Ｂに設けられスライド部２１Ｘ。
２１ＹをそれぞれＸ方向、ｙ方向に駆動する駆動源２１
ＭＸ、２１ＭＹより成る。駆動源ＭＸ、ＭＹの動作はヘ
ッド２４を各方向に動かして所定位置にポジショニング
するようコントローラ２２により制御される。各ステー
ジの移動量はそれぞれレーザー測長器２９Ｘ、 ２９Ｙ
により精密に計測され、このデータがコントローラ２２
に入力され、これに基いてコントローラ２２がヘッド２
４の現在位置を検出し、所定位置になる様に駆動源ＭＸ
、ＭＹに指令信号を送る事で、ヘッド２４の位置が精密
に制御されている。検出位置移動後、前述の如く横ずれ
及び間隔検出を実行し、この検出結果に基いて、ウェハ
ステージ２５を横ずれ及び間隔誤差補正方向に移動させ
て、アライメント及び間隔制御を完了した後、ヘッド２
４はマスク、ウェハ露光の邪魔にならない様、元の位置
にもどる。アライメントピックアップヘッド２４は横ず
れ検知系、間隔検知系、投光系が組み込まれており、光
源３１具体的には半導体レーザから出射された光ビーム
はコリメータレンズ３２゜投射用レンズ３３及び投射用
ミラー３４を介し、評価用マーク２０へ投射される。マ
ークより出射された光ビームは検知用レンズ３６により
検知系へ導かれ、ハーフミラ−３７により分割され、横
ずれ検知用受光素子３８及び間隔検知用受光素子３９に
はいり、それぞれの信号となる。尚、アライメントピッ
クアップヘッド２４の投光、受光窓３５には露光用光源
からの光が通らないようなフィルターが付けられている
。
ＭＸ、２１ＭＹより成る。駆動源ＭＸ、ＭＹの動作はヘ
ッド２４を各方向に動かして所定位置にポジショニング
するようコントローラ２２により制御される。各ステー
ジの移動量はそれぞれレーザー測長器２９Ｘ、 ２９Ｙ
により精密に計測され、このデータがコントローラ２２
に入力され、これに基いてコントローラ２２がヘッド２
４の現在位置を検出し、所定位置になる様に駆動源ＭＸ
、ＭＹに指令信号を送る事で、ヘッド２４の位置が精密
に制御されている。検出位置移動後、前述の如く横ずれ
及び間隔検出を実行し、この検出結果に基いて、ウェハ
ステージ２５を横ずれ及び間隔誤差補正方向に移動させ
て、アライメント及び間隔制御を完了した後、ヘッド２
４はマスク、ウェハ露光の邪魔にならない様、元の位置
にもどる。アライメントピックアップヘッド２４は横ず
れ検知系、間隔検知系、投光系が組み込まれており、光
源３１具体的には半導体レーザから出射された光ビーム
はコリメータレンズ３２゜投射用レンズ３３及び投射用
ミラー３４を介し、評価用マーク２０へ投射される。マ
ークより出射された光ビームは検知用レンズ３６により
検知系へ導かれ、ハーフミラ−３７により分割され、横
ずれ検知用受光素子３８及び間隔検知用受光素子３９に
はいり、それぞれの信号となる。尚、アライメントピッ
クアップヘッド２４の投光、受光窓３５には露光用光源
からの光が通らないようなフィルターが付けられている
。
評価用マークとしては、第２図に示すようにマスク上に
横ずれ検知用のマーク４１Ｍと間隔測定用マーク４２
ｔｎ 、 ４２ ｏｕｔが隣接されて設けられている。
横ずれ検知用のマーク４１Ｍと間隔測定用マーク４２
ｔｎ 、 ４２ ｏｕｔが隣接されて設けられている。
ウェハ上にはマーク４１Ｍに対応する位置にマーク４１
Ｗが設けられている。
Ｗが設けられている。
本実施例においては、投射光４７は評価マーク上では平
行になるように設計されており、投射領域４３の横ずれ
検知用マーク４１Ｍと間隔測定用マーク４２．１として
同時に投射される。この為、横ずれ検知と間隔測定の投
光手段が一つの系で構成されている。
行になるように設計されており、投射領域４３の横ずれ
検知用マーク４１Ｍと間隔測定用マーク４２．１として
同時に投射される。この為、横ずれ検知と間隔測定の投
光手段が一つの系で構成されている。
横ずれ検知系は前述のようなデュアルパワーグレーティ
ング法で述べたように、マスク面ｌ上アーク４１Ｍが集
光作用をもち、その集光点を検出面と共役な位置へ結像
させる作用をもつウェハマーク４１Ｗを介し、横ずれを
検出面上で拡大し、検出を行っている。受光レンズ３６
はウェハマーク４１による結像点を横ずれ検知用受光素
子３８ヘリレーするリレーレンズ系を構成している。こ
の系をレンズパワー配置で示したものが第３図（ａ）で
ある。
ング法で述べたように、マスク面ｌ上アーク４１Ｍが集
光作用をもち、その集光点を検出面と共役な位置へ結像
させる作用をもつウェハマーク４１Ｗを介し、横ずれを
検出面上で拡大し、検出を行っている。受光レンズ３６
はウェハマーク４１による結像点を横ずれ検知用受光素
子３８ヘリレーするリレーレンズ系を構成している。こ
の系をレンズパワー配置で示したものが第３図（ａ）で
ある。
一方、間隔測定系は、前述のようなマスクレンズＡ”Ｆ
法を用いており、平行入射光はマスク面上間隔測定用入
射マーク４２ Ｉｎを通り回折され、光路を曲げられウ
ェハ面２（マークなし）で正反射し、マスクウェハー間
隔に対応するマスク面上間隔測定用出射マーク４２゜ｕ
ｔ上の決められた領域へ投射され、間隔に対応した角度
でマスク面を出射し、間隔測定用受光素子３９上へ導か
れる系を構成している。
法を用いており、平行入射光はマスク面上間隔測定用入
射マーク４２ Ｉｎを通り回折され、光路を曲げられウ
ェハ面２（マークなし）で正反射し、マスクウェハー間
隔に対応するマスク面上間隔測定用出射マーク４２゜ｕ
ｔ上の決められた領域へ投射され、間隔に対応した角度
でマスク面を出射し、間隔測定用受光素子３９上へ導か
れる系を構成している。
この系を横ずれ検知系と同様にレンズパワー配置で示し
たものが第３図（ｂ）である。
たものが第３図（ｂ）である。
上記第３図（ｂ）における集光レンズを第３図（ａ）に
おけるリレーレンズと共有させたものが本実施例の検知
用レンズ３６である。
おけるリレーレンズと共有させたものが本実施例の検知
用レンズ３６である。
第４図は本発明による第２の実施例で、横ずれ検知系及
び間隔計測系のそれぞれの手法は第２の実施例と同じで
あるが、横ずれ検知系と間隔計測系の分割にパターンミ
ラーを用いることにより両系の分離を効率良〈実施した
ものである。
び間隔計測系のそれぞれの手法は第２の実施例と同じで
あるが、横ずれ検知系と間隔計測系の分割にパターンミ
ラーを用いることにより両系の分離を効率良〈実施した
ものである。
本実施例では横ずれ検知系と間隔計測系のマーク出射角
を若干ずらすことにより両系の光ビームが空間的に配置
を構成し、その面上で間隔計測系光ビームが通過する領
域のみミラー面とし、両者を分離させたものである。第
５図にそのミラー面の例を示す。受光レンズ系への入射
角が横ずれ検知系と間隔計測系で検知方向と直交する面
内で約４″ずらせ、パターンミラー面５３上で両系の光
ビームが存在する領域を分離した時、横ずれ検知系の光
ビームの実用範囲での移動領域をそれぞれのダイナミッ
クレンジに対応し、５０ａ〜５０に１間隔検知系の光ビ
ームの実用範囲での移動領域を５１ａ〜５１ｎとすると
、第５図の点線の領域となり、間隔検知系の光ビーム領
域５１ａ〜５１ｎを含み、横ずれ検知系光ビーム領域５
１ａ〜５１ｎを含まない領域５２をミラー面としたもの
である。
を若干ずらすことにより両系の光ビームが空間的に配置
を構成し、その面上で間隔計測系光ビームが通過する領
域のみミラー面とし、両者を分離させたものである。第
５図にそのミラー面の例を示す。受光レンズ系への入射
角が横ずれ検知系と間隔計測系で検知方向と直交する面
内で約４″ずらせ、パターンミラー面５３上で両系の光
ビームが存在する領域を分離した時、横ずれ検知系の光
ビームの実用範囲での移動領域をそれぞれのダイナミッ
クレンジに対応し、５０ａ〜５０に１間隔検知系の光ビ
ームの実用範囲での移動領域を５１ａ〜５１ｎとすると
、第５図の点線の領域となり、間隔検知系の光ビーム領
域５１ａ〜５１ｎを含み、横ずれ検知系光ビーム領域５
１ａ〜５１ｎを含まない領域５２をミラー面としたもの
である。
尚、横ずれ検出系及び間隔検出系はデュアルパワーグレ
ーティング法、マスクレンズＡ２Ｆ法に限られるもので
はな（、他の手法の組み合せでもよい。
ーティング法、マスクレンズＡ２Ｆ法に限られるもので
はな（、他の手法の組み合せでもよい。
以上説明したように、横ずれ検知系と間隔測定系を同一
のヘッドとして構成し、投光系受光系を一部共有させた
ことにより、横ずれ検知位置における間隔制御が同時に
、同様の系で評価できることになり、任意の回路サイズ
、任意のプロセスにおいて高精度なアライメントが実現
された。
のヘッドとして構成し、投光系受光系を一部共有させた
ことにより、横ずれ検知位置における間隔制御が同時に
、同様の系で評価できることになり、任意の回路サイズ
、任意のプロセスにおいて高精度なアライメントが実現
された。
さらに、装置のコンパクト化が行え、コストの低減及び
両系のセツティング誤差の低減を行うことが可能となっ
た。
両系のセツティング誤差の低減を行うことが可能となっ
た。
第１図は本発明による第１の実施例、
第２図はアライメントマーク配置及び投射、出射光の説
明図、 第３図は横ずれ検知系及び間隔検知系のパワー配置図、
第４図は本発明による第２の実施例、 第５図はパターンミラーの構成図、 第６図は横ずれ検知系の基本型、 第７図は間隔検知系の基本原理図、 第８図は間隔検知系の基本型、 第９図は従来の横ずれ検知例、 第１０図は第９図の原理説明図、 第１１図は従来の間隔検知例である。 図中、 ｌ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・マスク２ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・ウェハ２１ ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピックアップ
ステージ２２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・ステージコントローラー２３ ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ス
ーパーフラットベースプレート２４・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピックアップヘ
ッド２５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ウェハチャック３１・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・光源３２・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・コリ
メータレンズ３３・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・投光
レンズ３４ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ミラー３
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・−・・・・・・・フィルター３６・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・受光レンズ３７・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ハーフミラ−３８・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・横ずれ検知用検出器３９・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・間隔計測用検出器４０・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・露光領域４１ ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・横ずれ検知用マーク４２・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・間隔検知用マーク４３ ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・投射光領域４７・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・投射光方向４９・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・スクライブライン５０・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・間隔検知用光束領域５１ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・横ずれ検知用光束領域５２・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・パターンミラ一部５３・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・パターンミラー全体６０・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ウェハ６２・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・ウェハテーブル６４・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・マイクロポジショナ−６８・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・マスク７２・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・−・・・・光
源７４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハーフミラ−７
６、８０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・レンズ７８・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・集光点８２・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・光
検出器８４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・制御回路９
０ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・センサー面９２・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ビームスプリッタ−９５
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・本 体９６・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・マスクチャック９７・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・マスクメンブレンＬｌ、Ｌ２・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・レンズＭ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
マスクＷ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ウェハＳ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・センサー面であ
る。 Ｐｗ 〜
明図、 第３図は横ずれ検知系及び間隔検知系のパワー配置図、
第４図は本発明による第２の実施例、 第５図はパターンミラーの構成図、 第６図は横ずれ検知系の基本型、 第７図は間隔検知系の基本原理図、 第８図は間隔検知系の基本型、 第９図は従来の横ずれ検知例、 第１０図は第９図の原理説明図、 第１１図は従来の間隔検知例である。 図中、 ｌ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・マスク２ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・ウェハ２１ ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピックアップ
ステージ２２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・ステージコントローラー２３ ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ス
ーパーフラットベースプレート２４・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピックアップヘ
ッド２５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ウェハチャック３１・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・光源３２・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・コリ
メータレンズ３３・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・投光
レンズ３４ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ミラー３
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・−・・・・・・・フィルター３６・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・受光レンズ３７・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ハーフミラ−３８・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・横ずれ検知用検出器３９・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・間隔計測用検出器４０・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・露光領域４１ ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・横ずれ検知用マーク４２・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・間隔検知用マーク４３ ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・投射光領域４７・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・投射光方向４９・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・スクライブライン５０・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・間隔検知用光束領域５１ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・横ずれ検知用光束領域５２・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・パターンミラ一部５３・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・パターンミラー全体６０・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ウェハ６２・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・ウェハテーブル６４・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・マイクロポジショナ−６８・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・マスク７２・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・−・・・・光
源７４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハーフミラ−７
６、８０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・レンズ７８・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・集光点８２・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・光
検出器８４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・制御回路９
０ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・センサー面９２・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ビームスプリッタ−９５
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・本 体９６・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・マスクチャック９７・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・マスクメンブレンＬｌ、Ｌ２・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・レンズＭ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
マスクＷ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ウェハＳ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・センサー面であ
る。 Ｐｗ 〜
Claims (4)
- （１）対向して配置された、位置合わせをすべき第１物
体と第２物体に向けて光束を照射する手段と、前記照射
手段によって照射され、前記第１及び第２物体から出射
した第１光束を検出する事によって前記第１及び第２物
体の間隔を検出する手段と前記照射手段によって照射さ
れ、前記第１及び第２物体から出射した前記第１光束と
は異なる第２光束を検出する事によって前記第１及び第
２物体の横ずれを検出する手段と、前記照射手段、間隔
検出手段、横ずれ検出手段のそれぞれ少なくとも１部を
、第１及び第２物体の所定部分を照射及び検出可能な位
置に一体的に移動させる移動手段とを有する事を特徴と
する位置検出装置。 - （２）対向して配置された、位置合わせをすべき第１物
体と第２物体に向けて光束を照射する単一の照射手段と
、前記照射手段によって照射され、前記第１及び第２物
体から出射した第１光束を検出する事によって前記第１
及び第２物体の間隔を検出する手段と前記照射手段によ
って照射され、前記第１及び第２物体から出射した前記
第１光束とは異なる第２光束を検出する事によって前記
第１及び第２物体の横ずれを検出する手段と、を有する
事を特徴とする位置検出装置。 - （３）対向して配置された、位置合わせをすべき第１物
体と第２物体に向けて光束を照射する手段と、前記照射
手段によって照射され、前記第１及び第２物体から出射
した第１光束を検出する事によって前記第１及び第２物
体の間隔を検出する手段と、前記照射手段によって照射
され、前記第１及び第２物体から出射した前記第１光束
とは異なる第２光束を検出する事によって前記第１及び
第２物体の横ずれを検出する手段と、前記間隔検出手段
及び横ずれ検出手段にそれぞれ前記第１及び第２光束を
導光する単一の受光光学系とを有する事を特徴とする位
置検出装置。 - （４）対向して配置された、位置合わせすべき第１物体
と第２物体に向けて光束を照射し、前記第１物体及び第
２物体により、前記照射光束をそれぞれ異なる２方向に
偏向された２光束に分割し、それぞれの光束を検出する
事によってそれぞれ第１及び第２物体間の間隔及び横ず
れを検出する事を特徴とする位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63034670A JPH01209305A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63034670A JPH01209305A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01209305A true JPH01209305A (ja) | 1989-08-23 |
Family
ID=12420867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63034670A Pending JPH01209305A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01209305A (ja) |
-
1988
- 1988-02-16 JP JP63034670A patent/JPH01209305A/ja active Pending
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