JPH0344641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマスクの実素子パターンをウエハ上に
焼付ける装置において、パターン焼付け前にアラ
イメントを行なうためのアライメントマークの検
出方法に関する。

従来この種の装置は例えば特開昭48−64884
号、特開昭49−28363号等に開示されている。
然るに上記においてはハーフミラーがマークを
有する物体の近辺にあるため、ハーフミラーを透
過した光がレンズ筒等の周辺に照射、反射されて
物体側や光電検出側に迷光として混入する危険性
がある。したがつてマーク検出精度の向上は望め
ない。この欠点は上記も同様である。また上記
はアライメントマークの配設位置の変更に応ず
ることはできない。

本発明は上記難点を解決することを目的とする
もので、該目的を達成するため、本発明によるア
ライメントマーク検出方法は、光源の像を対物レ
ンズの瞳位置に形成するとともに該対物レンズ及
び該対物レンズの近傍に配された折り曲げミラー
を介して前記光源からの光束で物体面を照明し、
該物体面で生じた反射光を前記折り曲げミラー及
び対物レンズを介して前記対物レンズの瞳位置と
共役な位置に配したフイルターで受け、該フイル
ターにより前記物体面上のアライメントマークを
暗視野検出する方法であつて、前記対物レンズ及
び折り曲げミラーを前記光源部及び前記フイルタ
ーに対し相対的に移動可能にし、前記対物レンズ
及び折り曲げミラーを前記アライメントマークの
位置に応じて移動させて前記アライメントマーク
の近傍に配する一方、前記対物レンズ及び折り曲
げミラーの移動に際して生じる前記対物レンズの
瞳位置に対する前記像の位置ずれと前記対物レン
ズの瞳位置と前記フイルター間の共役関係のずれ
とを、前記像と前記光源部及び前記フイルターと
の間の光路に並んだ光学部材の一部を移動せしめ
て補正することを特徴とするものである。

図は本発明の一実施例に係る焼付け装置のアラ
イメントマーク検出装置を示している。通常アラ
イメントマークはアライメントの正確を期するた
めウエハ上に複数個設置されることが多く、平行
方向の２自由度と回転の１自由度を拘束するため
最低２個は必要である。

図中で、１０は半導体を含むウエハであり、１
０ａと１０ｂはウエハ１０上の各々第１、第２の
アライメントマークである。３０はマスクで、３
０ａと３０ｂはウエハ同様のアライメントマーク
である。５０は、ウエハ１０を固定し、且つ位置
を移動するための平行移動台で、Ｘ方向、Ｙ方向
の直線状移動とＲ方向の回転移動が可能である。
１０１，１０２……はウエハ１０上に既に焼付け
られている回路実素子パターンである。３０１，
３０２……はマスク１０上に形成されており、ウ
エハ１０上にこれから焼付けるべき回路実素子パ
ターンである。

符番１１ａから２５ａまでで示す系はアライメ
ントマーク１０ａや３０ａを検出するための第１
の光電変換機構で、同等の第２の光電変換機構１
１ｂ〜２５ｂをもう１つ他のアライメントマーク
用に配設する。

以下、同様の部品はａ，ｂの記号を付さず説明
する。

１９は顕微鏡対物レンズ、１８は対物レンズ１
９の前側焦点位置に一致して設けた絞りで、対物
レンズ１９の「入射瞳」位置でもある。１７は全
反射鏡、１６は半透鏡、１５はレンズ、１４は視
野絞り、１３は明るさ絞り、１２はレンズであ
り、レンズ１２は光源１１の像を明るさ絞り１３
の開口上に形成する。明るさ絞り１３は入射瞳１
８上に形成される二次光源像の大きさを決定す
る。視野絞り１４は、ウエハ１０のの照明される
べき領域を決定する。視野絞り１４がないと顕微
鏡の有効視野外が余分に照明されたり有効径外で
散乱光が生じて精度を悪くする原因となる。１５
は光源１１の像を対物レンズ１９の前側焦点位置
即ち入射瞳位置１８に結像するためのレンズであ
る。

ここで顕微鏡対物レンズ１９の開口数によつて
定まる入射瞳１８の径全体を覆う様に光源の像を
作るのではなく、瞳の径よりかなり小さく光源を
作つて照明するいわゆるパーシヤリーコヒーレン
ト照明を行なう。ちなみに瞳の径をＲとし、光源
の像の直径をｒとしたとき、ｒ／Ｒは0.2〜0.7の
範囲の値となる。

２０はリレーレンズで、２１はスキヤナであ
る。スキヤナ２１は対物レンズ１９及びリレーレ
ンズ２０によるウエハ１０の結像面に一致して配
置する。（光路は破線で示す。）スキヤナ２１自体
の構成は透過型のものでも反射型のものでも良
く、いずれにせよこのスキヤナ２１により物体上
の任意の領域に於ける光電的な情報をサンプリン
グすることが可能となる。なお具体的な検出方式
としては例えば特開昭49−18472号がある。

２２および２４は各々瞳の結像レンズで、リレ
ーレンズ２０と結像レンズ２２で瞳１８の像を１
度フイルタ２３上に結像させた後、再度結像レン
ズ２４でフオトデテクタ２５上に結像させる。
（光路は細実線で示す。）フイルタ２３は中央に正
反射光除去用のストツパがある。このストツパの
寸法は瞳１８上に結像された光源の大きさと、レ
ンズ群の合成した瞳結像倍率により決定する。ま
たフオトデテクタ２５の位置は瞳の位置と共軛で
ある。

以上の光学配置で、入射瞳１８上にできたパー
シヤリーコヒーレント光源からの光は顕微鏡対物
レンズ１９を通過後、その主光線は光軸に平行と
なつて出射する。そして反射性のウエハ１０によ
つて反射された光のうち正反射光による光源の像
は瞳１８上で元の光源像と一致し、正反射光によ
る光源の像が形成されていない部分には検知反射
光が到来する。

瞳１８面を通過した正反射光および検知反射光
はリレーレンズ２０、瞳１８の結像レンズ２２を
通過し、正反射光はフイルタ２３の中心部のスト
ツパ上に結像して遮光される。そして正反射光以
外の光はフイルタ２３を通過し、レンズ２４を介
してフオトデテクタ２５で受光される。このよう
にアライメントマークの情報はフオトデテクタ２
５に伝達され、しかも正反射光といつたフレア成
分も除去されるため、十分にコントラストの高い
情報が得られ、そのためウエハの二酸化シリコン
層やフオトレジスト層に於ける干渉薄膜効果は完
全に無視できる。なお、ウエハの傾斜部をアライ
メントマークとして使用する場合は、マークは傾
斜部を多く含む構造とするのが良い。またフオト
デテクタ２５で検知する部分は予めスキヤナ２１
を作動させて選んでいる。

更にこの装置では、対物レンズ１９、絞り１８
そして全反射鏡１７は一体で平行移動が可能で、
アライメントマークの配設位置或いはウエハの寸
法に応じて半透鏡１６へ近づけ或いは遠ざけるこ
とができる。ただし、対物レンズ１９の位置を移
動させたときは光源（絞り１３のピンホール）と
入射瞳１８が必ずしも共軛関係を満たさなくな
る。この場合光源１１と瞳１８上の光源像との間
の光路に並んだ光学部材１２，１３，１４，１
５，１６の内のレンズ１５の位置を微小量移動し
て調節する。

また入射瞳（絞り１８）とフイルタ２３はレン
ズ２０とレンズ２２を介して互いに共軛となつて
いるが、この場合も対物レンズ１９の移動によつ
て正確な共軛関係にならない場合がある。しかし
このときも、フイルタ２３と瞳１８上の光源像と
の間の光路に並んだ光学部材１６，２０，２１，
２２の内のレンズ２２の位置を移動して共軛関係
の調整を行なうものとする。従つて、アライメン
トマークをどのような位置に配設しても、対物レ
ンズ１９の入射瞳１８に光源像を形成し且つ入射
瞳１８とフイルタ２３を共役に維持することがで
き、常に正確に、アライメントマークを暗視野検
出できる。

このような配置をとる焼付け装置は、スマクと
ウエハを接触させた状態で焼付けを行うもしくは
マスクとウエハを数十ミクロン程度の微少距離、
離隔した状態で焼付けを行う。第１図中には焼付
け用照明装置を示していないが、周知の如くマス
ク３０の上方に焼付け用照明装置が配備される。

符番１１から２５までで示す機構は、焼付け時
には焼付け光路から排除され、またアライメント
マーク検出時に図示の様な位置まで互いに接近す
るように移動する。なお、通例の装置ではマスク
が焼付装置本体に固定されていて、ウエハを移動
して位置合せをする構造であるから、この実施例
でもその方式を踏襲する。

先ず対物レンズ１９、絞り１８、鏡１７がアラ
イメントマークを各々見込む位置にくる様に互い
に近づく。光源１１からの照明光は絞り１８の面
上をパーシヤリーコヒーレントに照明し、さらに
対物レンズ１９を介して、マスクのアライメント
マークやウエハのアライメントマークを各々照明
する。そしてアライメントマークの周辺面および
アライメントマーク面で垂直反射した照明光束の
主光線である正反射光そして検知反射光は、フイ
ルタ２３で遮光そしてフオトデイテクタ２５で受
光、検出される。不図示のサーボ機構はこの検出
したウエハとマスクとの位置の差を表わす情報に
基づいて作動し、平行移動台５０はＸ方向、Ｙ方
向に各々平行移動及びＲ方向に回転して差情報が
所定の条件を充すまでのウエハの位置をずらすも
のである。

なお、レンズ２０とスキヤナ２１の間に半透鏡
を配置し、光束を導出して直接目で観察すること
も可能である。

以上の如く本実施例では全反射鏡を巧みに用い
たため、迷光の混入を確実に防止できる。またア
ライメントマークの配設位置の変更に際してその
光学的特性を維持するための可動部品を極力減ら
すこともできる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す図である。 １０…ウエハ、１０ａ，１０ｂ…アライメント
マーク、１１…光源、１２，１５…レンズ、１７
…全反射鏡、１８…絞り、１９…対物レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源部の像を対物レンズの瞳位置に形成する
   とともに該対物レンズ及び該対物レンズの近傍に
   配された折り曲げミラーを介して前記光源部から
   の光束で物体面を照明し、該物体面で生じた反射
   光を前記折り曲げミラー及び対物レンズを介して
   前記対物レンズの瞳位置と共役な位置に配したフ
   イルターで受け、該フイルターにより前記物体面
   上のアライメントマークを暗視野検出する方法で
   あつて、 前記対物レンズ及び折り曲げミラーを前記光源
   部及び前記フイルターに対し相対的に移動可能に
   し、前記対物レンズ及び折り曲げミラーを前記ア
   ライメントマークの位置に応じて移動させて前記
   アライメントマークの近傍に配する一方、前記対
   物レンズ及び折り曲げミラーの移動に際して生じ
   る前記対物レンズの瞳位置に対する前記像の位置
   ずれと前記対物レンズの瞳位置と前記フイルター
   間の共役関係のずれとを、前記像と前記光源部及
   び前記フイルターとの間の光路に並んだ光学部材
   の一部を移動せしめて補正することを特徴とする
   アライメントマーク検出方法。