JPH02206706A - 位置検出装置及び位置検出方法 - Google Patents
位置検出装置及び位置検出方法Info
- Publication number
- JPH02206706A JPH02206706A JP1028144A JP2814489A JPH02206706A JP H02206706 A JPH02206706 A JP H02206706A JP 1028144 A JP1028144 A JP 1028144A JP 2814489 A JP2814489 A JP 2814489A JP H02206706 A JPH02206706 A JP H02206706A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mark
- wafer
- image
- light
- reflected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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）
本発明は位置検出装置に関し、例えば半導体素子製造用
の露光装置において、レチクル等の第１物体面上に形成
されている微細な電子回路パターンをウェハ等の第２物
体面上に露光転写する際にレチクルとウェハとの相対的
な位置決め（アライメント）を行う場合に好適な位置検
出装置に関するものである。
の露光装置において、レチクル等の第１物体面上に形成
されている微細な電子回路パターンをウェハ等の第２物
体面上に露光転写する際にレチクルとウェハとの相対的
な位置決め（アライメント）を行う場合に好適な位置検
出装置に関するものである。
（従来の技術）
従来より半導体製造用の露光装置においては、レチクル
とウェハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の重
要な一要素となっている。特に最近の露光装置における
位置合わせにおいては、半導体素子の高集積化の為に、
例えばサブミクロン以下の位置合わせ粒度な有するもの
が要求されている。
とウェハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の重
要な一要素となっている。特に最近の露光装置における
位置合わせにおいては、半導体素子の高集積化の為に、
例えばサブミクロン以下の位置合わせ粒度な有するもの
が要求されている。
第２図は従来の位置合わせ装置を有した半導体製造用の
露光装置の要部概略図である。同図においては照明装置
ＩＬからの露光光により照明されたレチクル８面上の電
子回路パターンを投影レンズ１によりウェハステージＳ
Ｔ上に載置したウェハＷ面上に縮少投影し、露光転写し
ている。
露光装置の要部概略図である。同図においては照明装置
ＩＬからの露光光により照明されたレチクル８面上の電
子回路パターンを投影レンズ１によりウェハステージＳ
Ｔ上に載置したウェハＷ面上に縮少投影し、露光転写し
ている。
このときウェハＷ上に前もって形成した電子回路パター
ンとレチクルＲ上の電子回路パターンとを正確に位置合
わせをしている。
ンとレチクルＲ上の電子回路パターンとを正確に位置合
わせをしている。
同図においてはこのときの位置合わせな次のようにして
行っている。
行っている。
直線偏光のＨｅ−Ｎｅレーザー２から放射される露光光
とは異った波長の光束を回転している拡散板３に入射さ
せ、レンズ４で集光し、偏光ビームスプリッタ５で反射
させ、λ／４板６、レンズ７、ミラー８そして投影レン
ズ１によりウェハＷ面上のウェハマークＧＷを照明して
いる。
とは異った波長の光束を回転している拡散板３に入射さ
せ、レンズ４で集光し、偏光ビームスプリッタ５で反射
させ、λ／４板６、レンズ７、ミラー８そして投影レン
ズ１によりウェハＷ面上のウェハマークＧＷを照明して
いる。
このときの照明光は投影レンズ１、レンズ４゜７で構成
される光学系の瞳面に、例えば第３図に示すような強度
分布（以下「有効光源」という。）を形成する。ここで
ｖ、ｗは瞳面の座標であり、照明光のウェハ面に対する
入射角の分布を表わしている。同図に示すようにウェハ
面での入射角を（θ、φ）で定義するとθ＝ｓｉｎ−’
ｗ、φ＝ｓｉｎ−’ｖとなる。又ウェハマークＧＷは同
図に示すようにどツチＬｗの格子状マークより成り、斜
線部が凸部より成っている。通常ウェハＷ面上にはウェ
ハマークＧＷを含め全体にレジストが塗布されている。
される光学系の瞳面に、例えば第３図に示すような強度
分布（以下「有効光源」という。）を形成する。ここで
ｖ、ｗは瞳面の座標であり、照明光のウェハ面に対する
入射角の分布を表わしている。同図に示すようにウェハ
面での入射角を（θ、φ）で定義するとθ＝ｓｉｎ−’
ｗ、φ＝ｓｉｎ−’ｖとなる。又ウェハマークＧＷは同
図に示すようにどツチＬｗの格子状マークより成り、斜
線部が凸部より成っている。通常ウェハＷ面上にはウェ
ハマークＧＷを含め全体にレジストが塗布されている。
ウェハＷ面上のウェハマークＧＷからの光束は投影レン
ズ１を通過した後、順次ミラー８、レンズ７、λ／４板
６、偏光ビームスプリッタ−５、レンズ９そしてビーム
スプリッタ−１Ｏを介し固体撮像素子（ＣＣＤ）１１に
導光され、その面上にウェハマークＧＷの像を形成して
いる。
ズ１を通過した後、順次ミラー８、レンズ７、λ／４板
６、偏光ビームスプリッタ−５、レンズ９そしてビーム
スプリッタ−１Ｏを介し固体撮像素子（ＣＣＤ）１１に
導光され、その面上にウェハマークＧＷの像を形成して
いる。
一方つエバマークＧＷの照明光の波長と異なる波長を放
射するＬＥＤ等の光源１２からの光束をコンデンサーレ
ンズ１３により集光し、基準マスク１４面上に形成され
ている基準マークＧｓを照明している。そして基準マー
クＧｓからの光束をレンズ１５によりＬＥＤからの光束
は反射し、Ｈｅ−Ｎｅレーザからの光束は透過させるよ
うに構成したビームスプリッタ１０を介しＣＣＤＩＩに
導光し、その面上に基準マークＧｓの像を形成している
。
射するＬＥＤ等の光源１２からの光束をコンデンサーレ
ンズ１３により集光し、基準マスク１４面上に形成され
ている基準マークＧｓを照明している。そして基準マー
クＧｓからの光束をレンズ１５によりＬＥＤからの光束
は反射し、Ｈｅ−Ｎｅレーザからの光束は透過させるよ
うに構成したビームスプリッタ１０を介しＣＣＤＩＩに
導光し、その面上に基準マークＧｓの像を形成している
。
基準マークＧｓは例えば第４図に示すようにウェハマー
クＧＷと同様の格子状マークより成り、斜線部が透明領
域でその他が不透明領域となっている。
クＧＷと同様の格子状マークより成り、斜線部が透明領
域でその他が不透明領域となっている。
ＣＣＤ１１面上に形成された基準マークＧｓの像とウェ
ハマークＧＷの像は例えば第５図（Ａ）、（Ｂ）に示す
ように予め基準マークＧｓとウェハマークＧＷのピッチ
Ｌｓ、Ｌｗを各々の結像倍率に対応させて決定すること
によりＣＣＤ１１上における各マーク像が同一のピッチ
となるようにしている。基準マークＧｓの像とウェハマ
ークＧＷの像の基本周期の位相差Δδより基準マークＧ
ｓとウェハマークＧＷとの位置ずれ量ΔＸを次式より求
めている。
ハマークＧＷの像は例えば第５図（Ａ）、（Ｂ）に示す
ように予め基準マークＧｓとウェハマークＧＷのピッチ
Ｌｓ、Ｌｗを各々の結像倍率に対応させて決定すること
によりＣＣＤ１１上における各マーク像が同一のピッチ
となるようにしている。基準マークＧｓの像とウェハマ
ークＧＷの像の基本周期の位相差Δδより基準マークＧ
ｓとウェハマークＧＷとの位置ずれ量ΔＸを次式より求
めている。
このように従来はウェハＷ面上のウェハマークＧＷと基
準マスク１４面上の基準マークＧｓとの相対的位置を検
出し、このときの検出データと予め検出しておいた基準
マークＧｓとレチクルとの相対的位置のデータを利用し
てレチクルとウエハとの位置合わせを行っていた。
準マスク１４面上の基準マークＧｓとの相対的位置を検
出し、このときの検出データと予め検出しておいた基準
マークＧｓとレチクルとの相対的位置のデータを利用し
てレチクルとウエハとの位置合わせを行っていた。
（発明が解決しようとする問題点）
第２図に示す位置合わせ装置において基準マークの像と
ウェハマークの像のピッチが常に同一であることが良い
。しかしながらウェハマークの像は位相格子の反射像と
して作用するので第５図（Ｄ）に示すような断面形成の
ウェハマークをレジストで塗布している構成においては
第５図（Ｃ）のようなウェハマークの像がＣＣＤより検
出されることがある。（第５図（Ｃ）の反転像の場合も
ある。）従って基準マークの像のピッチとウェハマーク
の像のピッチが異なり位相差を検出する方法では位置ず
れ量が検出できなくなってくる。
ウェハマークの像のピッチが常に同一であることが良い
。しかしながらウェハマークの像は位相格子の反射像と
して作用するので第５図（Ｄ）に示すような断面形成の
ウェハマークをレジストで塗布している構成においては
第５図（Ｃ）のようなウェハマークの像がＣＣＤより検
出されることがある。（第５図（Ｃ）の反転像の場合も
ある。）従って基準マークの像のピッチとウェハマーク
の像のピッチが異なり位相差を検出する方法では位置ず
れ量が検出できなくなってくる。
又露光光とウェハマークの照明光との波長差が大きくな
ってくると位置合わせ用の光学系での収差補正が困難に
なってくる。
ってくると位置合わせ用の光学系での収差補正が困難に
なってくる。
更にウェハのＺ軸方向の動きがウェハマークの像のコン
トラストに敏感である為位置合わせ誤差が大きくなる等
の問題点があった。
トラストに敏感である為位置合わせ誤差が大きくなる等
の問題点があった。
本発明は格子状のウェハマークからは常に所望の周期で
位置ずれ情報を含んだコントラストが高く、かつウェハ
の上下方向の移動によるコントラストの低下の少ないウ
ェハマークの像が得られ、レチクルとウェハとの位置合
わせを高粒度に行うことのできる半導体製造用の露光装
置に好適な位置合わせ装置の提供を目的とする。
位置ずれ情報を含んだコントラストが高く、かつウェハ
の上下方向の移動によるコントラストの低下の少ないウ
ェハマークの像が得られ、レチクルとウェハとの位置合
わせを高粒度に行うことのできる半導体製造用の露光装
置に好適な位置合わせ装置の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段）
位置合わせすべき物体面上に設けたピッチＬｗの格子状
マークを互いにインコヒーレントな複数個のコヒーレン
ト光束を用いて各々互いに異なる入射角で順次照明し、
該格子状マークからの反射回折光のうち±１次回折光を
用いて基準マークが形成されている所定面上に該格子状
マークの像を形成し、該格子状マークの像を利用して該
物体の位置を求めたことである。
マークを互いにインコヒーレントな複数個のコヒーレン
ト光束を用いて各々互いに異なる入射角で順次照明し、
該格子状マークからの反射回折光のうち±１次回折光を
用いて基準マークが形成されている所定面上に該格子状
マークの像を形成し、該格子状マークの像を利用して該
物体の位置を求めたことである。
特に本発明では前記格子状マークへの照明光束の入射角
を士ｓｉｎ−１（ｎ入／ Ｌ ｗ ）、（ｎ＝０．１，
２． ・、λは照明光束の波長）とし、該
格子状マークからの反射回折光のうち各照明光束の入射
中心光線に対し角度子ｓｉｎ−１（λ／ Ｌ ｗ ）で
反射回折してくる光束を用いたことを特徴とじている。
を士ｓｉｎ−１（ｎ入／ Ｌ ｗ ）、（ｎ＝０．１，
２． ・、λは照明光束の波長）とし、該
格子状マークからの反射回折光のうち各照明光束の入射
中心光線に対し角度子ｓｉｎ−１（λ／ Ｌ ｗ ）で
反射回折してくる光束を用いたことを特徴とじている。
また上記位置関係を求める為の本発明の好ましい形態の
マーク検出方法は、物体上に形成したマークを互いに異
なる第１と第２の方向から照明し、該第１方向からの照
明による第１マーク像と該第２方向からの照明による第
２マーク像とを各々形成する段階と、該第１マーク像と
該第２マーク像を比較することにより、相対的にコント
ラストが低いマーク像を形成する照明方向を選択する段
階と、該選択段階により選択された方向を除く前記第１
及び第２方向の一方の方向からの照明で形成されたマー
ク像にもとづいて前記マークを検出する段階とを含むこ
とである。
マーク検出方法は、物体上に形成したマークを互いに異
なる第１と第２の方向から照明し、該第１方向からの照
明による第１マーク像と該第２方向からの照明による第
２マーク像とを各々形成する段階と、該第１マーク像と
該第２マーク像を比較することにより、相対的にコント
ラストが低いマーク像を形成する照明方向を選択する段
階と、該選択段階により選択された方向を除く前記第１
及び第２方向の一方の方向からの照明で形成されたマー
ク像にもとづいて前記マークを検出する段階とを含むこ
とである。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例の光学系の要部概略図である
。
。
同図においては従来の露光装置と同様に照明装置ＩＬか
らの露光光により照明されたレチクルＲ面上の電子回路
パターンを投影レンズｌによりウェハステージＳＴ上に
載置したウェハＷ面上に縮少投影し、露光転写している
。
らの露光光により照明されたレチクルＲ面上の電子回路
パターンを投影レンズｌによりウェハステージＳＴ上に
載置したウェハＷ面上に縮少投影し、露光転写している
。
そしてこのときの位置合わせは直線偏光のＨｅ−Ｎｅレ
ーザー２から放射される露光光とは異った波長の光束を
音響光学素子（ＡＯ素子）２６に入射させ、この素子２
６によりミラー２１へ向う光の光量を制御し、例えばあ
る状態で完全に光を遮断する。そして２軸に回転制御可
能なミラー２１で反射させＦ−θレンズ２２に入射させ
ている。そして偏光ビームスプリッタ−５で反射させ、
λ／４板６、レンズ７、ミラー８そして投影レンズ１に
よりウェハＷ面上のウェハマークＧＷをインコヒーレン
トな光束で照明している。
ーザー２から放射される露光光とは異った波長の光束を
音響光学素子（ＡＯ素子）２６に入射させ、この素子２
６によりミラー２１へ向う光の光量を制御し、例えばあ
る状態で完全に光を遮断する。そして２軸に回転制御可
能なミラー２１で反射させＦ−θレンズ２２に入射させ
ている。そして偏光ビームスプリッタ−５で反射させ、
λ／４板６、レンズ７、ミラー８そして投影レンズ１に
よりウェハＷ面上のウェハマークＧＷをインコヒーレン
トな光束で照明している。
このときの照明光は投影レンズ１、レンズ２２．７で構
成される光学系の瞳面に、例えば第６図に示すようなイ
ンコヒーレントな有効光源なＡＯ素子２６による光量制
御及びミラー２１を回転制御して実効的に形成している
。このときの有効光源のピッチＷ。は Ｗｏ ＝λ／Ｌｗ （λはＨｅ−Ｎｅレーザーからの発振波長）である。
成される光学系の瞳面に、例えば第６図に示すようなイ
ンコヒーレントな有効光源なＡＯ素子２６による光量制
御及びミラー２１を回転制御して実効的に形成している
。このときの有効光源のピッチＷ。は Ｗｏ ＝λ／Ｌｗ （λはＨｅ−Ｎｅレーザーからの発振波長）である。
ここでｖ、ｗは瞳面の座標であり、照明光のウェハ面に
対する入射角の分布を表わしている。
対する入射角の分布を表わしている。
ウェハＷ面上のウェハマークＧＷからの光束は投影レン
ズ１を通過した後、順次ミラー８、レンズ、λ／４板６
、偏光ビームスプリッタ−５、レンズ９そしてビームス
プリッタ−１０を介し位置ＡにウェハマークＧＷの空中
像を形成している。
ズ１を通過した後、順次ミラー８、レンズ、λ／４板６
、偏光ビームスプリッタ−５、レンズ９そしてビームス
プリッタ−１０を介し位置ＡにウェハマークＧＷの空中
像を形成している。
その空中像は更にフーリエ変換レンズ２３を介しストッ
パー２５によってウェーハマークＧＷからの反射光のう
ちウェーハ上での角度が±ｓｉｎ−’Ｗｏに相当する光
束だけを透過させ、フーリエ変換レンズ２４を介し固体
撮像素子１１にウェーハマークＧＷの像を結像している
。
パー２５によってウェーハマークＧＷからの反射光のう
ちウェーハ上での角度が±ｓｉｎ−’Ｗｏに相当する光
束だけを透過させ、フーリエ変換レンズ２４を介し固体
撮像素子１１にウェーハマークＧＷの像を結像している
。
一方つエバマークＧＷの照明光の波長と異なる波長を放
射するＬＥＤ等の光源１２からの光束をコンデンサーレ
ンズ１３により集光し、基準マスク１４面上に形成され
ている基準マークＧｓを照明している。そして基準マー
クＧｓからの光束をレンズ１５によりＬＥＤからの光束
を反射し、Ｈｅ−Ｎｅレーザからの光束を透過させるよ
うに構成したビームスプリッタ１０を介し、へ面上に基
準マークＧｓの空中像を形成している。
射するＬＥＤ等の光源１２からの光束をコンデンサーレ
ンズ１３により集光し、基準マスク１４面上に形成され
ている基準マークＧｓを照明している。そして基準マー
クＧｓからの光束をレンズ１５によりＬＥＤからの光束
を反射し、Ｈｅ−Ｎｅレーザからの光束を透過させるよ
うに構成したビームスプリッタ１０を介し、へ面上に基
準マークＧｓの空中像を形成している。
その後Ａ面上の空中像はウェハマークＧＷの像と同様に
ＣＣＤ１１面上に結像している。本実施例ではフーリエ
変換レンズ２３．２４で構成される光学系１０１は基準
マークＧｓ及びウェハマークＧＷへの照明光の２波長で
良好に収差補正されている。
ＣＣＤ１１面上に結像している。本実施例ではフーリエ
変換レンズ２３．２４で構成される光学系１０１は基準
マークＧｓ及びウェハマークＧＷへの照明光の２波長で
良好に収差補正されている。
尚、１０２は駆動手段でありＡＯ素子２６の光束通過の
０Ｎ−ＯＦＦを制御し、ウェハマークの像のコントラス
トを検出する検出手段１０３からの出力信号により、後
述するようにウェハマークの像のコントラストが低い照
明光束をカットするようにしている。
０Ｎ−ＯＦＦを制御し、ウェハマークの像のコントラス
トを検出する検出手段１０３からの出力信号により、後
述するようにウェハマークの像のコントラストが低い照
明光束をカットするようにしている。
基準マークＧｓは例えば第４図に示すようにウェハマー
クＧＷと同様の格子状マークより成り、斜線部が透明領
域でその他が不透明領域となっている。
クＧＷと同様の格子状マークより成り、斜線部が透明領
域でその他が不透明領域となっている。
本実施例において照明光がウェハ面上に入射したときの
ウェハマークからの反射光の強度分布が例えば第７図（
Ａ）に示すものであるとすると有効光源の強度分布は第
７図（Ｂ）に示すようになる。このときストッパー２５
は瞳面フィルターとして作用し、ＣＣＤＩＩに入射する
光束は瞳面上で第７図（Ｃ）に示すような強度分布をも
つ所定次数の回折光のみとなる。
ウェハマークからの反射光の強度分布が例えば第７図（
Ａ）に示すものであるとすると有効光源の強度分布は第
７図（Ｂ）に示すようになる。このときストッパー２５
は瞳面フィルターとして作用し、ＣＣＤＩＩに入射する
光束は瞳面上で第７図（Ｃ）に示すような強度分布をも
つ所定次数の回折光のみとなる。
又ウェハ面Ｗでは第８図に示すように照明光は離散的な
照明光束で照明され、ウェハマークＧＷからの反射光の
うち特定の回折光Ｒ±１だけを用いている。
照明光束で照明され、ウェハマークＧＷからの反射光の
うち特定の回折光Ｒ±１だけを用いている。
以上のようにウェハＷ面上を照明する光束の入射角及び
ウェハＷ面からの反射光の出射角を制限することにより
ＣＣＤ１１面上には次のようなウェハマークＧＷの像が
形成される。
ウェハＷ面からの反射光の出射角を制限することにより
ＣＣＤ１１面上には次のようなウェハマークＧＷの像が
形成される。
今第３図に示すようにＹ軸上にウェーハ上のウェハマー
クＧＷの中心があり、有効光源ｗ＝０の時ウェーハマー
クから反射される複素振幅分布は複素偶関数ｆ （ｘ）
（ｆ （ｘ） ＝ｆ （−ｘ） ）となる。その複
素振幅分布は瞳上に伝播され、瞳面上の複素振幅分布Ｆ
（ｗ）は次のように表わされる。
クＧＷの中心があり、有効光源ｗ＝０の時ウェーハマー
クから反射される複素振幅分布は複素偶関数ｆ （ｘ）
（ｆ （ｘ） ＝ｆ （−ｘ） ）となる。その複
素振幅分布は瞳上に伝播され、瞳面上の複素振幅分布Ｆ
（ｗ）は次のように表わされる。
ｉ Ｈ（ｗ）
Ｆ（ｗ）＝Ｇ（ｗ）ｅ （Ｇ（ｗ） 、Ｈ（ｗ）
は実偶関数、Ｇ （ｗ） ＞ＯＯ≦Ｈ（ｗ） ＜２ π
）ここでＩＧ（Ｗ）＋２はまさに第７図（Ａ）の物体ス
ペクトラムである。
は実偶関数、Ｇ （ｗ） ＞ＯＯ≦Ｈ（ｗ） ＜２ π
）ここでＩＧ（Ｗ）＋２はまさに第７図（Ａ）の物体ス
ペクトラムである。
次に有効光源ｗ＝ｗ、でウェハマークＧＷの中心が光軸
に対しΔＸ変位した時の瞳面上の複素振幅分布は Ｆ（ｗＩ、Δｘ、ｗ）−Ｇ（ｗ−ｗｌ）ｅｉＨ”−ｗＩ
）’Δｘ（ｗ−＊４）ｋ（ｋ−２π／λ） となる。
に対しΔＸ変位した時の瞳面上の複素振幅分布は Ｆ（ｗＩ、Δｘ、ｗ）−Ｇ（ｗ−ｗｌ）ｅｉＨ”−ｗＩ
）’Δｘ（ｗ−＊４）ｋ（ｋ−２π／λ） となる。
ここで有効光源ｗ ＝ ｎ ｗ ｏの時、瞳面フィルタ
ーＷ＝±Ｗｏを通過する光束は次の２つである。
ーＷ＝±Ｗｏを通過する光束は次の２つである。
Ｆ（口”ＯｒΔＸ、胃０）
、Ｇ（（１−ｎ）ｗｏ）６ｉＨ（（１−ロ）”ｏ）
６１Δｘ（１−ｎ）ｗ、に、ａ （（ｎ−１）ｗｏ）
ｅｉｔ（（（ｎ−１）ｗｏ） ｅ−ｉΔｘ（ｎ−１）ｗ
、ｋＦ （ｎｗ、、Δ×、−胃。） ＝Ｇ（（ｎｉｌ）ｗｏ）ｅ Ｈ（（ｎ＋１）冑。 ｅ−
ｉΔｘ （ｎｉｌ）ｗ、にそしてこの２つの光束が像面
上に形成する強度分布１（ｎｗ０、Δｘ、ｘ）は １ （ｎｗ０、Δｘ、ｘ’） −ＩＦ（ｎｗ０、 Δｘ、、、ｅ−ｉｗｏｋｘ’ｉｗ
、ｋｘ’ ＋ Ｆ （ｎｗ０、Δｘ 、 −ｗｏ） ｅ
ｌ２−Ｇ （（ｎｉｌ）ｗｏ） ２＋Ｇ （（ｎ
−１）ｗｅ） ２＋２Ｇ（（ｎ＋１）ｗｏ）Ｇ（（ｎ−
１）ｗｏ）Ｃ０５（２ｗｏｋｘ −２Δｘｋｗ、十旧
ｎ＋１）−Ｈ（ｎ−１））更に有効光源Ｗ＝±ｎＷｏの
２つの強度分布の和、Ｕ （ｎ、−ｎ）は ＩＩ （ｎ、−ｎ） −２［Ｇ（（ｎｉｌ）ｓｏ） ２＋Ｇ（（ｎ−１）ｗｏ
） ２］＋４Ｇ （（ｎｉｌ）ｗｏ）Ｇ （（ｎ−１）
ｗｏ）ＣＯ５（Ｈ（ｎｉｌ）−Ｈ（ｎ−ｔすとなる。
６１Δｘ（１−ｎ）ｗ、に、ａ （（ｎ−１）ｗｏ）
ｅｉｔ（（（ｎ−１）ｗｏ） ｅ−ｉΔｘ（ｎ−１）ｗ
、ｋＦ （ｎｗ、、Δ×、−胃。） ＝Ｇ（（ｎｉｌ）ｗｏ）ｅ Ｈ（（ｎ＋１）冑。 ｅ−
ｉΔｘ （ｎｉｌ）ｗ、にそしてこの２つの光束が像面
上に形成する強度分布１（ｎｗ０、Δｘ、ｘ）は １ （ｎｗ０、Δｘ、ｘ’） −ＩＦ（ｎｗ０、 Δｘ、、、ｅ−ｉｗｏｋｘ’ｉｗ
、ｋｘ’ ＋ Ｆ （ｎｗ０、Δｘ 、 −ｗｏ） ｅ
ｌ２−Ｇ （（ｎｉｌ）ｗｏ） ２＋Ｇ （（ｎ
−１）ｗｅ） ２＋２Ｇ（（ｎ＋１）ｗｏ）Ｇ（（ｎ−
１）ｗｏ）Ｃ０５（２ｗｏｋｘ −２Δｘｋｗ、十旧
ｎ＋１）−Ｈ（ｎ−１））更に有効光源Ｗ＝±ｎＷｏの
２つの強度分布の和、Ｕ （ｎ、−ｎ）は ＩＩ （ｎ、−ｎ） −２［Ｇ（（ｎｉｌ）ｓｏ） ２＋Ｇ（（ｎ−１）ｗｏ
） ２］＋４Ｇ （（ｎｉｌ）ｗｏ）Ｇ （（ｎ−１）
ｗｏ）ＣＯ５（Ｈ（ｎｉｌ）−Ｈ（ｎ−ｔすとなる。
ｎ （ｎ、−ｎ）は常に周期Ｐ／２でウェーハＷ上のウ
ェハマーク中心の光軸からの位置ずれに対応した位置ず
れをもつＣＯＳ関数の強度分布となる。すなわち第９図
に示すようにウェーハ上に形成されたどツチＰの形状を
もつウェハマークからその段差や、レジスト厚等が変化
しようと常に像面上には上記のような所望の強度分布を
形成することができる。
ェハマーク中心の光軸からの位置ずれに対応した位置ず
れをもつＣＯＳ関数の強度分布となる。すなわち第９図
に示すようにウェーハ上に形成されたどツチＰの形状を
もつウェハマークからその段差や、レジスト厚等が変化
しようと常に像面上には上記のような所望の強度分布を
形成することができる。
Ｕ （ｎ、−ｎ）のコントラストはｗ＝ （ｎ＋１）ｗ
０、（ｎ−１）ｗｏの物体スペクトラムのパワーに比例
する。そして物体スペクトラムの各次数のパワーはウェ
ーハマークの段差形状、レジスト厚等によって変化する
。したがフてウェーハマーク像■を形成する場合、 （ｎ ｒｎａｘは最大の有効光源位置）とすると、ある
ＩＩ （ｎ、 −ｎ）のコントラストが低い場合、ＩＩ
のコントラストも低くなる。これを防ぐために本実施例
ではあらかじめコントラストの低い有効光源位置を検出
手段１０３により検知し、それを駆動手段１０２を用い
て除いた有効光源形状としている。このときの一実施例
のフローチャート図を第１０図に示す。
０、（ｎ−１）ｗｏの物体スペクトラムのパワーに比例
する。そして物体スペクトラムの各次数のパワーはウェ
ーハマークの段差形状、レジスト厚等によって変化する
。したがフてウェーハマーク像■を形成する場合、 （ｎ ｒｎａｘは最大の有効光源位置）とすると、ある
ＩＩ （ｎ、 −ｎ）のコントラストが低い場合、ＩＩ
のコントラストも低くなる。これを防ぐために本実施例
ではあらかじめコントラストの低い有効光源位置を検出
手段１０３により検知し、それを駆動手段１０２を用い
て除いた有効光源形状としている。このときの一実施例
のフローチャート図を第１０図に示す。
本実施例ではＣＣＤ１１面上に形成された基準マークＧ
ｓの像とウェーハマークＧＷの像は第２図に示す従来例
と同様に予め基準マークＧｓとウェハマークＧＷのピッ
チＬｓ、Ｌｗを各々の結像倍率に対応させて決定するこ
とにより同一のピッチとなるようにしている。そして基
準マークＧｓの像とウェハマークＧＷの像の基本周期の
位相差Δδより基準マークＧｓとウェハマークＧＷとの
位置ずれ量ΔＸを より求めている。
ｓの像とウェーハマークＧＷの像は第２図に示す従来例
と同様に予め基準マークＧｓとウェハマークＧＷのピッ
チＬｓ、Ｌｗを各々の結像倍率に対応させて決定するこ
とにより同一のピッチとなるようにしている。そして基
準マークＧｓの像とウェハマークＧＷの像の基本周期の
位相差Δδより基準マークＧｓとウェハマークＧＷとの
位置ずれ量ΔＸを より求めている。
そしてウェハＷ面上のウェハマークＧＷと基準マスク１
４面上の基準マークＧｓとの相対的位置を検出し、この
ときの検出データと予め検出しておいた基準マークＧｓ
とレチクルとの相対的位置のデータを利用してレチクル
とウェハとの位置合わせを行っている。
４面上の基準マークＧｓとの相対的位置を検出し、この
ときの検出データと予め検出しておいた基準マークＧｓ
とレチクルとの相対的位置のデータを利用してレチクル
とウェハとの位置合わせを行っている。
本実施例は以上説明したように、ウェーハマークの像の
コントラストが高く、シかもウェーハマークＧＷの反射
光を限定している為、ウェーハマークＧＷの結像系の収
差補正が容易であり、又ウェーハの上下移動のデフォー
カスによるコントラスト低下も小さい等の特長を有して
いる。
コントラストが高く、シかもウェーハマークＧＷの反射
光を限定している為、ウェーハマークＧＷの結像系の収
差補正が容易であり、又ウェーハの上下移動のデフォー
カスによるコントラスト低下も小さい等の特長を有して
いる。
尚、本実施例において２軸に回転制御可能なミラー２１
の代わりに１軸に回転制御可能な２つのミラーを組み合
せて構成してもよく、またＡＯ素子や電気光学素子（Ｅ
Ｏ素子）そしてポリゴンミラー等を用いて構成しても良
い。
の代わりに１軸に回転制御可能な２つのミラーを組み合
せて構成してもよく、またＡＯ素子や電気光学素子（Ｅ
Ｏ素子）そしてポリゴンミラー等を用いて構成しても良
い。
又、本実施例ではウェーハマークＧＷと基準マークＧｓ
の位置ずれを検出したが、基準マークの代わりレチクル
上のレチクルマークな撮像素子に結像させレチクルマー
クとウェーハマークの位置ずれを直接検出するようにし
ても良い。
の位置ずれを検出したが、基準マークの代わりレチクル
上のレチクルマークな撮像素子に結像させレチクルマー
クとウェーハマークの位置ずれを直接検出するようにし
ても良い。
更に基準マークな撮像素子に結像させる代わりに撮像素
子の信号を記憶させる画像メモリ上に基準マークを仮想
して、基準マークの代用にしても良い。
子の信号を記憶させる画像メモリ上に基準マークを仮想
して、基準マークの代用にしても良い。
（発明の効果）
本発明によれば前述の如くウニ八面上に所定のピッチの
格子状のウェハマークを設け、該ウェハマークを所定の
光束で照明すると共にウェハマークからの反射光束を用
いることにより所望の周期で位置ずれ情報を含んだ、コ
ントラストが高く、かつウェハの上下方向の移動による
コントラスト低下の少ない良好なるウェハマークの像が
得られレチクルとウェハとの位置合わせな高精度に行う
ことのできる半導体製造用の露光装置に好適な位置合わ
せ装置を達成することができる。
格子状のウェハマークを設け、該ウェハマークを所定の
光束で照明すると共にウェハマークからの反射光束を用
いることにより所望の周期で位置ずれ情報を含んだ、コ
ントラストが高く、かつウェハの上下方向の移動による
コントラスト低下の少ない良好なるウェハマークの像が
得られレチクルとウェハとの位置合わせな高精度に行う
ことのできる半導体製造用の露光装置に好適な位置合わ
せ装置を達成することができる。
第１図は本発明の一実施例の光学系の要部概略図、第２
図は従来の位置合わせ装置の光学系の概略図、第３図は
従来の有効光源とウェハマークの説明図、第４図は従来
の基準マークの説明図、第５図は従来のウェハマークの
像に基づいて撮像素子から得られる出力信号の説明図、
第６図は本発明における有効光源の説明図、第７図は本
発明における有効光源と瞳面フィルター等の説明図、第
８図は本発明に係るウェハ面に入射する光束の説明図、
第９図は本発明に係るウェハマークの像と位置ずれ量を
示す説明図、第１０図は本発明に右けるウェハマークの
像のコントラストを向上させる一実施例のフローチャー
トである。 図中ＩＬは照明装置、ＳＴはステージ、Ｒはレチクル、
Ｗはウェハ、ＧＷはウェハマーク、Ｇｓは基準マーク、
１は投影レンズ、２はレーザー３は拡散板、４．．７．
９はレンズ、５は偏光ビームスプリッタ−６はλ／４板
、１１は固体撮像素子、１２はＬＥＤ、１３はコンデン
サーレンズ、１４は基準マスク、１５はレンズ、２３゜
２４はフーリエ変換レンズ、２５はストッパー２１は走
査用ミラー、である。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
図は従来の位置合わせ装置の光学系の概略図、第３図は
従来の有効光源とウェハマークの説明図、第４図は従来
の基準マークの説明図、第５図は従来のウェハマークの
像に基づいて撮像素子から得られる出力信号の説明図、
第６図は本発明における有効光源の説明図、第７図は本
発明における有効光源と瞳面フィルター等の説明図、第
８図は本発明に係るウェハ面に入射する光束の説明図、
第９図は本発明に係るウェハマークの像と位置ずれ量を
示す説明図、第１０図は本発明に右けるウェハマークの
像のコントラストを向上させる一実施例のフローチャー
トである。 図中ＩＬは照明装置、ＳＴはステージ、Ｒはレチクル、
Ｗはウェハ、ＧＷはウェハマーク、Ｇｓは基準マーク、
１は投影レンズ、２はレーザー３は拡散板、４．．７．
９はレンズ、５は偏光ビームスプリッタ−６はλ／４板
、１１は固体撮像素子、１２はＬＥＤ、１３はコンデン
サーレンズ、１４は基準マスク、１５はレンズ、２３゜
２４はフーリエ変換レンズ、２５はストッパー２１は走
査用ミラー、である。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (4)
- （１）位置合わせすべき物体面上に設けたピッチＬｗの
格子状マークを互いにインコヒーレントな複数個のコヒ
ーレント光束を用いて各々互いに異なる入射角で順次照
明し、該格子状マークからの反射回折光のうち±１次回
折光を用いて基準マークが形成されている所定面上に該
格子状マークの像を形成し、該格子状マークの像を利用
して該物体の位置を求めたことを特徴とする位置検出装
置。 - （２）前記格子状マークへの照明光束の入射角を±ｓｉ
ｎ＾−＾１（ｎλ／Ｌｗ）、（ｎ＝０、１、２、・・・
・、λは照明光束の波長）とし、該格子状マークからの
反射回折光のうち角度ｓｉｎ＾−＾１（λ／Ｌｗ）で反
射回折してくる光束を用いたことを特徴とする請求項１
記載の位置検出装置。 - （３）前記格子状マークへの個々の入射角の照明光束に
より各々該格子状マークの像を形成し、これら格子状マ
ークの像のうちコントラストの低い格子状マークの像に
基づく入射角度の照明光束を除去して、該格子状マーク
の照明を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載
の位置検出装置。 - （４）物体上に形成したマークを互いに異なる第１と第
２の方向から照明し、該第１方向からの照明による第１
マーク像と該第２方向からの照明による第２マーク像と
を各々形成する段階と、該第１マーク像と該第２マーク
像を比較することにより、相対的にコントラストが低い
マーク像を形成する照明方向を選択する段階と、該選択
段階により選択された方向を除く前記第１及び第２方向
の一方の方向からの照明で形成されたマーク像にもとづ
いて前記マークを検出する段階とを含むことを特徴とす
るマーク検出方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028144A JP2650396B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 位置検出装置及び位置検出方法 |
| US07/728,313 US5120974A (en) | 1989-02-07 | 1991-07-08 | Position detecting method and device using image pickup of a mark |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028144A JP2650396B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 位置検出装置及び位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206706A true JPH02206706A (ja) | 1990-08-16 |
| JP2650396B2 JP2650396B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=12240569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1028144A Expired - Fee Related JP2650396B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 位置検出装置及び位置検出方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5120974A (ja) |
| JP (1) | JP2650396B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5418613A (en) * | 1990-11-20 | 1995-05-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for detecting the position of a substrate having first and second patterns of different sizes |
| US8518614B2 (en) | 2006-09-11 | 2013-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Mark position detection apparatus |
| US9400437B2 (en) | 2011-11-15 | 2016-07-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Position measurement apparatus and exposure apparatus which measure position of object using reference mark, and method of manufacturing device |
| JP2017198793A (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 株式会社ニコン | 計測装置、露光装置、デバイス製造方法、及びパターン形成方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3216240B2 (ja) * | 1992-06-04 | 2001-10-09 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ方法及びそれを用いた投影露光装置 |
| JPH06260390A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Toshiba Corp | アライメント方法 |
| US5444538A (en) * | 1994-03-10 | 1995-08-22 | New Vision Systems, Inc. | System and method for optimizing the grid and intrafield registration of wafer patterns |
| US6912435B2 (en) | 2002-08-28 | 2005-06-28 | Inficon Lt Inc. | Methods and systems for controlling reticle-induced errors |
| KR100586032B1 (ko) * | 2004-07-26 | 2006-06-01 | 삼성전자주식회사 | 기판 정렬 방법 및 장치, 이를 이용한 기판의 패턴 검사방법 및 장치 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7606548A (nl) * | 1976-06-17 | 1977-12-20 | Philips Nv | Werkwijze en inrichting voor het uitrichten van een i.c.-patroon ten opzichte van een halfgelei- dend substraat. |
| US4573791A (en) * | 1979-04-03 | 1986-03-04 | Optimetrix Corporation | Step-and-repeat projection alignment and exposure system |
| US4355892A (en) * | 1980-12-18 | 1982-10-26 | Censor Patent- Und Versuchs-Anstalt | Method for the projection printing |
| EP0148477B1 (en) * | 1983-12-26 | 1991-09-04 | Hitachi, Ltd. | Exposure apparatus and method of aligning exposure mask with workpiece |
| US4801208A (en) * | 1984-11-19 | 1989-01-31 | Nikon Corporation | Projection type exposing apparatus |
| US4669866A (en) * | 1985-01-28 | 1987-06-02 | Phillips Edward H | Step-and-repeat alignment and exposure system and method therefore |
| JPH0616480B2 (ja) * | 1985-06-03 | 1994-03-02 | 株式会社日立製作所 | 縮小投影式アライメント方法およびその装置 |
| EP0243520B1 (en) * | 1986-04-29 | 1991-11-27 | Ibm Deutschland Gmbh | Interferometric mask-wafer alignment |
| US4814829A (en) * | 1986-06-12 | 1989-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection exposure apparatus |
| JP2592475B2 (ja) * | 1987-12-30 | 1997-03-19 | 株式会社日立製作所 | 投影露光装置及びそのパターンオフセツト補正方法 |
-
1989
- 1989-02-07 JP JP1028144A patent/JP2650396B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-07-08 US US07/728,313 patent/US5120974A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5418613A (en) * | 1990-11-20 | 1995-05-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for detecting the position of a substrate having first and second patterns of different sizes |
| US8518614B2 (en) | 2006-09-11 | 2013-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Mark position detection apparatus |
| US9400437B2 (en) | 2011-11-15 | 2016-07-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Position measurement apparatus and exposure apparatus which measure position of object using reference mark, and method of manufacturing device |
| JP2017198793A (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 株式会社ニコン | 計測装置、露光装置、デバイス製造方法、及びパターン形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5120974A (en) | 1992-06-09 |
| JP2650396B2 (ja) | 1997-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69817491T2 (de) | Lithographisches belichtungsgerät mit einer ausserhalb der belichtungsachse liegenden ausrichtungsvorrichtung | |
| JP2773147B2 (ja) | 露光装置の位置合わせ装置及び方法 | |
| US4645924A (en) | Observation apparatus with selective light diffusion | |
| US5138176A (en) | Projection optical apparatus using plural wavelengths of light | |
| US5933219A (en) | Projection exposure apparatus and device manufacturing method capable of controlling polarization direction | |
| JP2514037B2 (ja) | 検知光学系 | |
| JP3996212B2 (ja) | 整列装置およびそのような装置を含むリソグラフィー装置 | |
| US6421124B1 (en) | Position detecting system and device manufacturing method using the same | |
| JPH0729810A (ja) | 走査型露光装置 | |
| US7692128B2 (en) | Focus control method for an optical apparatus which inspects a photo-mask or the like | |
| JPS6313330A (ja) | 位置合せ装置 | |
| KR19980042321A (ko) | 조명 장치, 조명 장치를 구비한 노광 장치 및 반도체 디바이스 제조방법 | |
| JPH05343291A (ja) | 位置合わせ方法及びそれを用いた投影露光装置 | |
| US6091481A (en) | Positioning method and projection exposure apparatus using the method | |
| JPH11265847A (ja) | 位置検出方法及び位置検出装置 | |
| JPH02206706A (ja) | 位置検出装置及び位置検出方法 | |
| JP3428705B2 (ja) | 位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 | |
| JP3003646B2 (ja) | 投影露光装置 | |
| US6313916B1 (en) | Position detecting system and projection exposure apparatus with the same | |
| JP3368266B2 (ja) | 投影露光装置 | |
| JPH06252030A (ja) | 位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 | |
| US5148035A (en) | Position detecting method and apparatus | |
| JP3352280B2 (ja) | 投影露光装置の調整方法及び露光方法 | |
| US4723846A (en) | Optical path length compensating optical system in an alignment apparatus | |
| JP3305058B2 (ja) | 露光方法及び装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |