JPH0221613A - 光露光装置のアライメント装置 - Google Patents
光露光装置のアライメント装置Info
- Publication number
- JPH0221613A JPH0221613A JP63171654A JP17165488A JPH0221613A JP H0221613 A JPH0221613 A JP H0221613A JP 63171654 A JP63171654 A JP 63171654A JP 17165488 A JP17165488 A JP 17165488A JP H0221613 A JPH0221613 A JP H0221613A
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- Japan
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (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〕
本発明は光露光装置のアライメント装置に係り、特に半
導体製造に用いられる光露光装置の回折光検出システム
を有する多様な半導体プロセスに対応して安全な回折光
検出像を得るのに好適なアライメント装置に関するもの
である。
導体製造に用いられる光露光装置の回折光検出システム
を有する多様な半導体プロセスに対応して安全な回折光
検出像を得るのに好適なアライメント装置に関するもの
である。
従来の光露光装置は、特開昭６１−７１６２９号公報。
特開昭６０−１３６３１２号公報及び特開昭６０−１３
６３１３号公報の記載によると、第６図の構成をとって
いる。
６３１３号公報の記載によると、第６図の構成をとって
いる。
原画となるレティクル１上の回路パターン２０を投影レ
ンズ２を介して被露光体であるウェーハ３へ１チツプ毎
に露光する。また、半導体製造では、レティクルパター
ン２０とウェーハパターン２５の相対位置合わせ（アラ
イメント）をする必要がある。従ってウェーハ３上の各
チップには位置検出用ターゲットパターン４があり、ア
ライメント光学系２１により位置検出を行い、アライメ
ントが実行される。
ンズ２を介して被露光体であるウェーハ３へ１チツプ毎
に露光する。また、半導体製造では、レティクルパター
ン２０とウェーハパターン２５の相対位置合わせ（アラ
イメント）をする必要がある。従ってウェーハ３上の各
チップには位置検出用ターゲットパターン４があり、ア
ライメント光学系２１により位置検出を行い、アライメ
ントが実行される。
通常アライメント光学系２１は、直交する２方向を各々
有するが、本説明及び第６図では１軸のみに割愛しであ
る。アライメントの光源となるレーザヘット９より導び
かれたＳ偏光の照明光１９は、レンズ１８を通り、偏光
ビームスプリンタ７で直角方向に反射されてλ／４位相
板６により円偏光に変換され、投影レンズ２の入射瞳５
の中心を通＋Ｊ、ウェーハ３に照射される。ウェーハ３
からの反射検出光は、上記光路を逆に通って投影レンズ
２によりレティクル１面近傍において結像し、さらにλ
／４位相板６を再び通過してＰ偏光に変換され、偏光ビ
ームスプリンタ７を透過して拡大レンズ１５により拡大
されて光センサ８により位置検出される。
有するが、本説明及び第６図では１軸のみに割愛しであ
る。アライメントの光源となるレーザヘット９より導び
かれたＳ偏光の照明光１９は、レンズ１８を通り、偏光
ビームスプリンタ７で直角方向に反射されてλ／４位相
板６により円偏光に変換され、投影レンズ２の入射瞳５
の中心を通＋Ｊ、ウェーハ３に照射される。ウェーハ３
からの反射検出光は、上記光路を逆に通って投影レンズ
２によりレティクル１面近傍において結像し、さらにλ
／４位相板６を再び通過してＰ偏光に変換され、偏光ビ
ームスプリンタ７を透過して拡大レンズ１５により拡大
されて光センサ８により位置検出される。
従来装置における明視野検出によると、光源にレーザ等
のｍ色光を用いるため、ウェーハ３上に塗布されるレジ
ストの膜厚ばらつき、レジスト塗布むら等に起因した干
渉効果により、検出波形に歪が発生し、例えば、レジス
ト膜厚の最適でないような特定プロセスにより差検出と
なるケースがあった。
のｍ色光を用いるため、ウェーハ３上に塗布されるレジ
ストの膜厚ばらつき、レジスト塗布むら等に起因した干
渉効果により、検出波形に歪が発生し、例えば、レジス
ト膜厚の最適でないような特定プロセスにより差検出と
なるケースがあった。
上記従来技術による明視野検出に代わる一倍的な手法と
して回折を利用した回折光検出（暗視野検出）がある。
して回折を利用した回折光検出（暗視野検出）がある。
その原理図を第２図に示す。第２図（ｂ）に示す一定の
ピッチＰで並んだ回折格子状の凹凸状ターゲットパター
ン４に、第２図（ａ）に示すように、レーザ光を照射し
たときに、次式で表わされる特定角でで回折する１、２
次の回折光を結像光学系で検出するものである。
ピッチＰで並んだ回折格子状の凹凸状ターゲットパター
ン４に、第２図（ａ）に示すように、レーザ光を照射し
たときに、次式で表わされる特定角でで回折する１、２
次の回折光を結像光学系で検出するものである。
ｎ λ
５ｉｎ（’＋’）＝□ ・・・
（１）ここに、Ｔ；回折角 ｎ；次数 λ：波長 Ｐ；パターンピッチ ５は投影レンズの入射瞳であり、通常、投影レンズは出
射側（像側）テレセントリックなレンズ（ぼけても像の
大きさがあまり変らないようにできるレンズ）なので、
入射ｋｆ５は光学的にフーリエ変換面となる。すなわち
、ウェーハ而での角度の情報は、入射瞳５面上において
位置の情報に変換される。従って入射瞳５と光学的に共
役な位置において高次（ｎ＝±１，２）回折光１１ａ。
（１）ここに、Ｔ；回折角 ｎ；次数 λ：波長 Ｐ；パターンピッチ ５は投影レンズの入射瞳であり、通常、投影レンズは出
射側（像側）テレセントリックなレンズ（ぼけても像の
大きさがあまり変らないようにできるレンズ）なので、
入射ｋｆ５は光学的にフーリエ変換面となる。すなわち
、ウェーハ而での角度の情報は、入射瞳５面上において
位置の情報に変換される。従って入射瞳５と光学的に共
役な位置において高次（ｎ＝±１，２）回折光１１ａ。
１１ｂ、ｌｌｃ、ｌｌｄのみを透過させて、照明光の正
反射光（０次光）１０をカットすべくパターン配置され
たフィルタを設置することにより。
反射光（０次光）１０をカットすべくパターン配置され
たフィルタを設置することにより。
回折光映出は実現される。実際に上記構成で実プロセス
ウェーハに対する回折光検出を施した場合は、回折格子
状パターンの実効的な段差がプロセスでまちまちであり
、段差によって検出信号の強度が変化する。最悪条件と
しては、パターン段差が使用波長λに対して２／λ付近
になる場合である。
ウェーハに対する回折光検出を施した場合は、回折格子
状パターンの実効的な段差がプロセスでまちまちであり
、段差によって検出信号の強度が変化する。最悪条件と
しては、パターン段差が使用波長λに対して２／λ付近
になる場合である。
本発明の目的は、パターン段差による影響を低減できる
回折光検出の光露光装置のアライメント装置を提供する
ことにある。
回折光検出の光露光装置のアライメント装置を提供する
ことにある。
上記目的は、被露光体に設けた位置合わせ用ターゲット
に格子状パターンを配備し、レーザ光のようなコヒーレ
ント光を照射する光路に偏向ミラーを設け、上記被露光
体への照明入射角を可変できるようにし、上記コヒーレ
ントな光を照射して得られる上記被露光体よりの高次の
回折光を正反射光（０次光）と分離抽出可能な位置にフ
ィルタを設け、このフィルタは上記被露光体への入射角
度に対応して位置を制御する構成にして任意の入射角度
における回折光検出像を得る構成にして達成するように
した。
に格子状パターンを配備し、レーザ光のようなコヒーレ
ント光を照射する光路に偏向ミラーを設け、上記被露光
体への照明入射角を可変できるようにし、上記コヒーレ
ントな光を照射して得られる上記被露光体よりの高次の
回折光を正反射光（０次光）と分離抽出可能な位置にフ
ィルタを設け、このフィルタは上記被露光体への入射角
度に対応して位置を制御する構成にして任意の入射角度
における回折光検出像を得る構成にして達成するように
した。
要するに、パターン段差を最悪条件にしないようにする
ことで目的を達成されるが、パターン段差は一義的に決
定されず、ユーザサイドのテクニックであるので、パタ
ーンに対する照明光の入射角度を変えることによって見
掛上実効的なパターン段差を変えるようにする。これを
第３図によって補足すると、入射角Ｏ″′におけるパタ
ーン段差ｈに対して入射角をθに傾けると、見かけ上パ
ターン段差はｈ−ｃｏｓＯ−’に変化する。すなわち、
入射角θを制御することにより、実効的な段差を変える
ことができ、パターン段差によらず安定した回折像検出
強度を得ることができる。アライメントシステムとして
は、入射角を可変できる光学系、すなわち、偏向ミラー
の付加と、入射角変化にともなうフーリエ変換面におけ
る正反射光カッ１−のためのフィルタ位置を微動制御す
る装置とで構成する。
ことで目的を達成されるが、パターン段差は一義的に決
定されず、ユーザサイドのテクニックであるので、パタ
ーンに対する照明光の入射角度を変えることによって見
掛上実効的なパターン段差を変えるようにする。これを
第３図によって補足すると、入射角Ｏ″′におけるパタ
ーン段差ｈに対して入射角をθに傾けると、見かけ上パ
ターン段差はｈ−ｃｏｓＯ−’に変化する。すなわち、
入射角θを制御することにより、実効的な段差を変える
ことができ、パターン段差によらず安定した回折像検出
強度を得ることができる。アライメントシステムとして
は、入射角を可変できる光学系、すなわち、偏向ミラー
の付加と、入射角変化にともなうフーリエ変換面におけ
る正反射光カッ１−のためのフィルタ位置を微動制御す
る装置とで構成する。
入射角可変の回折光検出方式のアライメント光学系は、
被露光体であるウェーハのターゲットパターンの幅方向
を結像させる結像系（Ｔ方向）と投影レンズの瞳を結像
させるフーリエ変換系（Ｒ方向）の組み合わせで構成す
る。ここでＴ方向はパターンの位置情報であり、Ｒ方向
はその情報量を表わす。従って、入射角の可変は、Ｔ方
向に変化させると位置情報に対して誤差要因となる恐れ
があるため、入射角可変は、フーリエ変換面Ｒ方向（パ
ターン長手方向）に変化させる。第４図に光学系の概念
図を示す。第４図は投影レンズ２゜アライメント光学系
２１のＲ方向断面図であり、アライメント光学系２１の
照明光路内でウェーハ面と共役は位置にフーリエ変換面
Ｒ方向に揺動可能な偏向ミラー１３を設けである。また
、照明光は、投影レンズ入射瞳５面上で集光するコヒー
レント照明系となっている。従って、像側テレセントリ
ックな投影レンズの場合、ウェーハに対しては平行光と
なって照明されることになる。上記構成で、偏向ミラー
１３を点線の如く傾けると、照明光スポットは瞳上をＲ
方向に移動し、点線２２の如くウェーハ面への入射角度
が変化する。また、入射角に対する正反射光２３は、入
射瞳５面北に照明光とは瞳中心に対し点対称な位置に照
射光と同様に集光された状態で戻ってくる。従って、ア
ライメント光学系２１内検出光路で瞳共役なフーリエ変
換面に設けたフィルタ１２は、正反射光スポット位置に
対して位置決めする。フィルタ１２は、第５図の形状で
あり、斜線部２６はクロム等の遮光帯で、２７は透過な
ガラス板で、正反射光スポット位置に遮光帯を合致させ
るようにフィルタ１２を位置制御する。以上により入射
角可変の回折光検出が実現される。
被露光体であるウェーハのターゲットパターンの幅方向
を結像させる結像系（Ｔ方向）と投影レンズの瞳を結像
させるフーリエ変換系（Ｒ方向）の組み合わせで構成す
る。ここでＴ方向はパターンの位置情報であり、Ｒ方向
はその情報量を表わす。従って、入射角の可変は、Ｔ方
向に変化させると位置情報に対して誤差要因となる恐れ
があるため、入射角可変は、フーリエ変換面Ｒ方向（パ
ターン長手方向）に変化させる。第４図に光学系の概念
図を示す。第４図は投影レンズ２゜アライメント光学系
２１のＲ方向断面図であり、アライメント光学系２１の
照明光路内でウェーハ面と共役は位置にフーリエ変換面
Ｒ方向に揺動可能な偏向ミラー１３を設けである。また
、照明光は、投影レンズ入射瞳５面上で集光するコヒー
レント照明系となっている。従って、像側テレセントリ
ックな投影レンズの場合、ウェーハに対しては平行光と
なって照明されることになる。上記構成で、偏向ミラー
１３を点線の如く傾けると、照明光スポットは瞳上をＲ
方向に移動し、点線２２の如くウェーハ面への入射角度
が変化する。また、入射角に対する正反射光２３は、入
射瞳５面北に照明光とは瞳中心に対し点対称な位置に照
射光と同様に集光された状態で戻ってくる。従って、ア
ライメント光学系２１内検出光路で瞳共役なフーリエ変
換面に設けたフィルタ１２は、正反射光スポット位置に
対して位置決めする。フィルタ１２は、第５図の形状で
あり、斜線部２６はクロム等の遮光帯で、２７は透過な
ガラス板で、正反射光スポット位置に遮光帯を合致させ
るようにフィルタ１２を位置制御する。以上により入射
角可変の回折光検出が実現される。
以下本発明の一実施例を第１図によって詳細に説明する
。
。
第１図は本発明の光露光装置のアライメント装置の一実
施例を示す斜視図で、通常光露光装置のアライメント系
は直交する２軸を有するが、第５図は一軸のみに省略し
てあり、第１図の説明も一軸のみとする。ただし、２軸
のものも同一構成で、同一機能を有する。光源であるレ
ーザヘッド９（コヒーレントな光を出すものであればよ
く、レーザヘットに限定されるものではない）から出射
したＳ偏光のレーザ光は、パルスモータ１７によって回
転揺動可能な偏向ミラー１３を介して偏光ビームスプリ
ツタフにより反射され、λ／４位相板６により円偏光に
変換され、レティクル１の面を介して投影レンズ２へ導
びかれる。また、この照明光は対物レンズ１４によって
投影レンズ２の入射瞳上で集光される。さらに照明光は
ウェーハ３上に設けた回折格子状の凹凸ターゲットパタ
ーン４に照射される。正反射光１０及び回折光１１は光
路が照明光とは逆の光路となって戻ってきてアライメン
ト系へ結像の後導かれ、λ／４位相板６でＰ偏光に変換
され、対物レンズ１４．偏光ビームスプリッタ７を透過
して拡大レンズ１５により像が拡大された後、光センサ
８上に投影されるが、偏光ミラー１３はウェーハ３面上
と共役関係があり、拡大レンズ１５と光センサ８の間に
挿入したパルスモータを含む上下動機構１６により位置
制御されるフィルタ１２は投影レンズ２の入射瞳と兵役
関係にある。従って、正反射光１０と回折光１１は、フ
ィルタ１２面上で上下に分離された状態でスポット状に
結像している。それ故、フィルタ１２は上下動１１′＋
１！１６により正反射光１０をカットし、回折光１１の
みを通過させて光センサ８へ導びくように位置決めされ
る。いま、上記構成により、実際に回折光検出を行った
とき、倹高信号が低レベルであるなどの不具合が発生す
る場合、偏光ミラー１３を順次パルスモータ１７により
揺動じて、ウェーハ３に対する入射角を変える。さらに
、偏光ミラー１３の角度移動量に相当する量だけフィル
タ１２を上下動機構１６によって位置制御を行う。上記
にもとづき順次入射角を可変して検出信号の最大となる
入射角を選択してアライメントを実行する。
施例を示す斜視図で、通常光露光装置のアライメント系
は直交する２軸を有するが、第５図は一軸のみに省略し
てあり、第１図の説明も一軸のみとする。ただし、２軸
のものも同一構成で、同一機能を有する。光源であるレ
ーザヘッド９（コヒーレントな光を出すものであればよ
く、レーザヘットに限定されるものではない）から出射
したＳ偏光のレーザ光は、パルスモータ１７によって回
転揺動可能な偏向ミラー１３を介して偏光ビームスプリ
ツタフにより反射され、λ／４位相板６により円偏光に
変換され、レティクル１の面を介して投影レンズ２へ導
びかれる。また、この照明光は対物レンズ１４によって
投影レンズ２の入射瞳上で集光される。さらに照明光は
ウェーハ３上に設けた回折格子状の凹凸ターゲットパタ
ーン４に照射される。正反射光１０及び回折光１１は光
路が照明光とは逆の光路となって戻ってきてアライメン
ト系へ結像の後導かれ、λ／４位相板６でＰ偏光に変換
され、対物レンズ１４．偏光ビームスプリッタ７を透過
して拡大レンズ１５により像が拡大された後、光センサ
８上に投影されるが、偏光ミラー１３はウェーハ３面上
と共役関係があり、拡大レンズ１５と光センサ８の間に
挿入したパルスモータを含む上下動機構１６により位置
制御されるフィルタ１２は投影レンズ２の入射瞳と兵役
関係にある。従って、正反射光１０と回折光１１は、フ
ィルタ１２面上で上下に分離された状態でスポット状に
結像している。それ故、フィルタ１２は上下動１１′＋
１！１６により正反射光１０をカットし、回折光１１の
みを通過させて光センサ８へ導びくように位置決めされ
る。いま、上記構成により、実際に回折光検出を行った
とき、倹高信号が低レベルであるなどの不具合が発生す
る場合、偏光ミラー１３を順次パルスモータ１７により
揺動じて、ウェーハ３に対する入射角を変える。さらに
、偏光ミラー１３の角度移動量に相当する量だけフィル
タ１２を上下動機構１６によって位置制御を行う。上記
にもとづき順次入射角を可変して検出信号の最大となる
入射角を選択してアライメントを実行する。
本実施例によれば、回折光検出において最適な入射角選
択が可能になり、さらに、フィルタ１２の位置制御によ
り回折光検出と明視野検出の切り換えも容易にできる。
択が可能になり、さらに、フィルタ１２の位置制御によ
り回折光検出と明視野検出の切り換えも容易にできる。
以上説明した本発明によれば１回折光検出における照明
光の入射角を変えて見かけ上のパターン段差深さを変え
て検出信号の最適となる入射角を選択することができ、
半導体プロセスに対するアライメント信号の安定確保を
実現できるという効果がある。
光の入射角を変えて見かけ上のパターン段差深さを変え
て検出信号の最適となる入射角を選択することができ、
半導体プロセスに対するアライメント信号の安定確保を
実現できるという効果がある。
第１図は本発明の光露光装置のアライメント装置の一実
施例を示す斜視図、第２図は回折光検出の原理説明図、
第３図は入射角可変の効果説明図。 第４図は本発明における光学系の原理構成図、第５図は
第４図のフィルタ形状図、第６図は従来装置の斜視図で
ある。 １・・・レティクル、２・・・投影レンズ、３・・・ウ
ェーハ、４・・ターゲットパターン、６・・・λ／４位
相板、７・・・偏光ビームスプリッタ、８・・・光セン
サ、９・・・レーザヘッド、１０・・・正反射光、１１
・・・回折光、１２・・・フィルタ、１３・・・偏光ミ
ラー、１４・・・対物レンズ、１５・・・拡大レンズ、
１６・・・上下動機構、１７・・・パルスモータ。 高１図 高２図 （ｃＬ） 孜′＝爪、ＣｏＳθ 宅４−酊 皐Ｓ図 為６臼
施例を示す斜視図、第２図は回折光検出の原理説明図、
第３図は入射角可変の効果説明図。 第４図は本発明における光学系の原理構成図、第５図は
第４図のフィルタ形状図、第６図は従来装置の斜視図で
ある。 １・・・レティクル、２・・・投影レンズ、３・・・ウ
ェーハ、４・・ターゲットパターン、６・・・λ／４位
相板、７・・・偏光ビームスプリッタ、８・・・光セン
サ、９・・・レーザヘッド、１０・・・正反射光、１１
・・・回折光、１２・・・フィルタ、１３・・・偏光ミ
ラー、１４・・・対物レンズ、１５・・・拡大レンズ、
１６・・・上下動機構、１７・・・パルスモータ。 高１図 高２図 （ｃＬ） 孜′＝爪、ＣｏＳθ 宅４−酊 皐Ｓ図 為６臼
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、原画パターンを投影レンズを介して被露光体へ転写
し、かつ、転写の際前記被露光体に設けた位置合わせ用
ターゲットを投影レンズを介して検出して前記原画パタ
ーンと前記被露光体との相対位置をアライメントする光
露光装置において、前記位置合わせ用ターゲットに格子
状パターンを配備し、レーザ光のようなコヒーレント光
を照射する光路に偏向ミラーを設け、前記被露光体への
照明入射角を可変できるようにし、前記コヒーレントな
光を照射して得られる前記被露光体よりの高次の回折光
を正反射光（０次光）と分離抽出可能な位置にフィルタ
を設け、該フィルタは前記被露光体への入射角度に対応
して位置を制御する構成にして任意の入射角度における
回折光検出像を得る構成としたことを特徴とする光露光
装置のアライメント装置。 ２、前記被露光体への照明入射角度をプロセスによるば
らつき誤差を最小にするように自動選別するようにして
ある特許請求の範囲第１項記載の光露光装置のアライメ
ント装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171654A JP2612042B2 (ja) | 1988-07-09 | 1988-07-09 | 光露光装置のアライメント装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171654A JP2612042B2 (ja) | 1988-07-09 | 1988-07-09 | 光露光装置のアライメント装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0221613A true JPH0221613A (ja) | 1990-01-24 |
| JP2612042B2 JP2612042B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=15927219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63171654A Expired - Lifetime JP2612042B2 (ja) | 1988-07-09 | 1988-07-09 | 光露光装置のアライメント装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612042B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04283917A (ja) * | 1991-03-12 | 1992-10-08 | Hitachi Ltd | 光露光装置のアラインメント装置 |
| WO2017209132A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 株式会社ニコン | マーク検出装置及びマーク検出方法、計測装置、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法 |
-
1988
- 1988-07-09 JP JP63171654A patent/JP2612042B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04283917A (ja) * | 1991-03-12 | 1992-10-08 | Hitachi Ltd | 光露光装置のアラインメント装置 |
| WO2017209132A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 株式会社ニコン | マーク検出装置及びマーク検出方法、計測装置、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法 |
| JPWO2017209132A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2019-03-28 | 株式会社ニコン | マーク検出装置及びマーク検出方法、計測装置、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法 |
| US10845720B2 (en) | 2016-05-31 | 2020-11-24 | Nikon Corporation | Mark detection apparatus, mark detection method, measurement apparatus, exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2612042B2 (ja) | 1997-05-21 |
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