JPH0358529B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、整合用マークを光電検出することに
よりマスクとウエハの位置合わせを行なう位置合
せ装置に関する。

〔従来の技術〕

第１図は、従来のマクス及びウエハの位置合わ
せ装置で使用される、マスク及びウエハの観察用
光学系の一例である。同図で、マスク１とウエハ
２を位置合わせしようとする場合には、レーザ光
源１１から出たレーザビームＬを、スキヤン用ポ
リゴンミラー１０、ハーフミラー９、対物レンズ
８、ミラー５を介してマスク１に入射する。この
光は投影レンズ３を経てウエハ２上で反射され、
再びミラー５、対物レンズ８、ハーフミラー９、
ストツパー１７（第５図に示す）を経て光源検出
器１６に入射する。ウエハ２及びマスク１上のレ
ーザビームの光路上には第３図に示すような整合
用のマークＭ，M′がある。このマークＭ，M′か
らの信号を光電検出器１６で検出し、プリアンプ
１５で増幅し、演算装置１４でウエハ１とマスク
２のずれ量を求める。該ずれ量に基づき、ドライ
バー１３を介して移動ステージ１２を動かし、マ
スク１とウエハ２を整合させるわけである。この
ようにしてウエハ１及びマスク２の位置が合つた
ならば、次に露光用照明装置４のシヤツター（不
図示）を開き、露光するのである。

この時、ミラー５が位置ａにあると、ミラー５
の影がマスク１上に出来、マスク１上に焼付けら
れない部分又は照度むらが発生する。このため、
露光に先だつて、ミラー５を焼付光の当らない位
置ｂへ移動する必要がある。そして、焼付が終つ
たなら、再び次の焼付のための位置合わせを行な
うべく、ミラー５を位置ａへもどす。この位置ａ
の再現性は重要で、ミラー５のわずかの傾きの狂
いによつてもレーザビームの入射経路が変わり、
マスク１とウエハ２のずれ量の測定に誤差を与え
る。

従来このようなミラー５等の光学素子の駆動
は、フオトスイツチ（不図示）による位置検出、
又はパルスモータ７等によるオープンループの制
御によつて行なわれていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような制御では、振動、ガタ等に
対する機械的及び経済的な安定性に乏しいこと精
度の高いフオトスイツチを得るのが困難なこと、
更には装置の組立て時に非常に精密な調整を必要
とすること等の問題点があつた。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、マス
クとウエハの位置合せ精度を向上させることので
きる位置合せ装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するために、本発明は、整合
用マークを光電検出することによりマスクとウエ
ハの位置合わせを行なう位置合せ装置において、
前記整合用マークが設けられているマーク部分を
証明するための光ビームを発生する光源（レーザ
ー光源１１）と、前記マーク部分と前記光源の間
の光路に関連するように配置され、前記光源から
の光ビームと前記マーク部分からの反射光のそれ
ぞれを偏向させるように反射するミラー５と、前
記ミラーを移動させるための駆動源（パルスモー
タ７）と、第１及び第２受光部を異なる位置に有
し、前記光路内から取出された前記マーク部分か
らの反射光の一部を前記第１受光部（受光面２
８）で光電検出することにより前記マスクと前記
ウエハの位置関係に応じた第１信号を発生し、前
記光路内から取出された前記マーク部分からの反
射光の他の一部によつて形成された光スポツトを
前記第２受光部（受光面２９，３０）で光電検出
することにより前記光スポツトの前記第２受光部
上での位置に応じた第２信号を発生する光電検出
器１９と、前記光電検出器からの第１信号に基づ
いて前記マスクと前記ウエハの位置関係を調整す
るためのステージ（移動ステージ１２）と、前記
ミラーで反射された前記光ビームが前記マーク部
分に所定の関係で照射されるように前記光電検出
器からの第２信号に基づいて前記駆動源による前
記ミラー位置調整を制御する制御回路（演算回路
１４）を有している。

また、より好ましくは、前記ミラーと前記光電
検出器の間には周辺部に第１開口を有すると共に
中心部に第２開口を有するストツパー１７が配置
され、前記第１受光部には前記第１開口を通過し
た前記反射光の一部が入射し、前記第２受光部に
は前記第２開口を通過した前記反射光の他の一部
が入射されている。

本発明によれば、一つの光電検出器で整合用マ
ーク及びミラーの位置検出が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

第２図は、本発明の一実施例を適用したマスク
及びウエハの位置合わせ装置の概略構成図であ
る。ここでは、第１図の光電検出器１６の代わり
に、本実施例に係る光電検出器１９を取付けてあ
る。すなわち、マスク１及びウエハ２上の整合用
マークからの反射光を検出するための光路Ｐ中
に、光電検出器１９を配設したものである。

光電検出器１９は、第７図に示すように、中央
部に２つの受光面２９，３０を有し、その周辺部
に円状の受光面２８を有している。受光面２８，
２９，３０は各々独立した構成とする。更に光電
検出器１９は、受光面２８，２９，３０の各々の
受光量に対応した電気信号を独立に取出すための
電極３１，３２，３３と、バイアス用の電極３４
とを有する。

また第２図では、第５図に示したストツパー１
７の代わりに、第８図に示すようなストツパー２
０を用いている。ストツパー２０は、中央部にひ
とつの開口２０ａを有し、周辺部に複数の開口２
０ｂを有する。

上記光電検出器１９の各電極３１，３２，３３
はプリアンプ１８に接続される。プリアンプ１８
は、光電検出器１９の各受光面２８，２９，３０
の光電流を各々独立に電流電圧変換し、受光面２
８，２９，３０の受光量に対応した電気信号３
６，３７，３８を、演算回路３９に伝える。

ここで、ミラー５の位置決めを行なうための信
号検出系について説明する。第８図に示したよう
に、ストツパー２０の中央部には開口２０ａが形
成されている。従つて、ミラー５が正規の位置に
ある場合には、ウエハ２で直接反射した光ｈは開
口２０ａを通過し、第９図に示すように光電検出
器１９の中央に２つの受光面２９，３０に均等に
入射する。この状態では、光電検出器１９の電極
３２，３３には、等しい光電流が発生している。
従つてプリアンプ１８の出力３７，３８（第７図
の受光面２９，３０に対応）も等しい値となる。
この場合には、演算回路３９はドライバー４０に
対して何の指示も与えないため、ミラー５は適正
な位置を維持する。

一方ミラー５が、第２図の正規の位置ａからわ
ずかに矢印ｉで示す方向にずれたとする。すると
光電検出器１９の受光面２９，３０に当る先ｈ
は、第１０図に示す様にずれる。この時、光電検
出器１９の受光面２９及び３０で検出される光量
は不均等となり、光電検出器１９の電極３２，３
３に現われる光電流も該光量に対応して不均等と
なる。従つて、プリアンプ１８で出力される電気
信号３７，３８も不均等となる。演算回路１４は
プリアンプの電気信号３７，３８の大小を比較す
ることにより、ミラー５のずれている方向を知
る。そして電気信号３７，３８が等しくなるま
で、ドライバー４０を介してパルスモータ７を回
転し、ミラー５の位置を修正する。

次に、上記ミラー５の位置決めが終了後、マス
ク１とウエハ２と位置合わせを行なうための信号
検出系について説明する。第２図の装置におい
て、ウエハ２上には第３図に示す様なハの字形
のパターン２１，２２，２３，２４より成る整合
用マークＭが形成されている。また、マスク２上
には第３図の様なハの字形のパターン２５，２
６より成る整合用マークM′が形成されている。
レーザビームでこれらのマーク（Ｍ，M′）の上
を、スキヤン軸ＣにそつてスキヤンＬ、上記マー
クＭ，M′が第３図のような位置関係となるよ
うに移動ステージ１２を動かし、マスク１とウエ
ハ２の整合をとるわけである。ここで、マスク１
又はウエハ２上の各々のマークＭ，M′に当つた
レーザビームは、第４図に示すように散乱され、
散乱光ｄ〜ｇとなる。この散乱光ｄ〜ｇは、スト
ツパー２０の周辺部の開口２０ｂを通過して、第
９図に示すように、光電検出器１６の受光面２８
で暗視野検出される。（該暗視野検出に関しては、
第１図の従来の装置においても同様に行なわれ、
散乱光ｄ〜ｇはストツパー１７を介して、第６図
に示すように光電検出器１６の受光面１６ａで暗
視野検出される。）検出された散乱光ｄ〜ｇはプ
リアンプ１８で増幅され、電気信号３６として演
算回路３９に導かれる。演山回路３９は、電気回
路３６から、マスク１とウエハ２とのずれ量を求
める。ドライバー１３が該ずれ量に基づき移動ス
テージ１２を動かし、マスク１とウエハ２とを整
合させる。

上述したようにして、ミラー５の位置決めなら
びにマクク１とウエハ２との位置合わせが完了し
た後、ミラー５を位置ａから位置ｂに戻して、露
光用照明装置４のシヤツター（不図示）を開き、
露光を開始することになる。

なお前記実施例で、光露検出器１９の中央の受
光面２９，３０は２分割に限つたことではない。
第１１図に他の実施例を示す。これは、受光面を
更に２分割して４つの受光面５０，５１，５２，
５３を形成したものである。このようにすれば、
更にもう一軸方向について、ミラー５のずれ量を
測定出来る。更に、受光面２９，３０等はフオト
ダイオードの様な光電検出素子のみでなく、光電
型のポジシヨンセンサーのような、少なくとも１
次元方向の光の入射位置を検出する素子であつて
もかまわない。

第１２図に更に他の実施例を示す。これは、中
央部に直接反射光を検知するための受光部を特に
設けていない。その代わりに、前述したような整
合用マークからの散乱光を暗視野検出するための
受光面を４分割して、４つの受光面６０，６１，
６２，６３を形成したものである。各受光面６
０，６３の受光面に対応した信号が独立に取出せ
るように不図示の電極が設けてある。またここで
は、第５図に示したような、周辺部にのみ開口を
持つストツパーを使用する。従つて本実施例で
は、各受光面６０，６３の光量バランスを求める
ことによつて、前記実施例と同様にして、第２図
のミラー５の位置検出を行なうことができる。た
だしこの場合、受光面６０，６３に入射する光は
全て整合用マークからの散乱光であるので、ミラ
ー５の位置を制御しようとする時に、この散乱光
が受光面内に完全に入つていること、すなわち第
２図の対物レンズ８の視野内に上記整合用マーク
が入つている状態であることが必要である。

この点、前記第９〜１１図に示した実施例では
整合用マークからの散乱光とウエハ又はマスクか
らの直接反射光とを同一光軸上で検出出来る様に
した光電検出器を用いているので、ミラー５の位
置を検出するにあたり、対物レンズの視野内に前
記整合用のマークが入つている必要はなくなり、
ウエハ又はマスク面上からの直接反射光さえ検出
出来れば、任意の時に前記ミラー５の精密位置制
御が出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、整合マ
ークを光電検出することによりマスクとウエハの
位置合わせを行なう位置合せ装置において、前記
整合用マークが設けられているマーク部分を照明
するための光ビームを発生する光源と前記マーク
部分の間の光路に関連するように配置され、前記
光源さらの光ビームと前記マーク部分からの反射
光のそれぞれを偏向させるように反射するミラー
の位置を検出するための光路と、このミラーの位
置検出に基づいた該ミラーの位置決め後に、実際
に整合用マークを検知するための光路との間に、
全く誤差が生じない。

従つて、該ミラーの非常に安定した位置再現性
を得ることができると同時に、マスクとウエハの
位置合せ精度を非常に高めることができる。更に
は、位置合せ装置の組立あるいは保守等において
も、従来要求されていたような極めて精密な調整
を不要にできる。また、該ミラーの位置検出のた
めに新たな光学素子等を設ける必要がなく、構成
が簡単で安定した位置合せ装置を実現できるとい
う非常に優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスクとウエハの従来の位置合わせ装
置を示す概略構成図、第２図は本発明の一実施例
を適用した位置合わせ装置を示す概略構成図、第
３図〜はウエハ及びマスク上の整合用マーク
の模式図、第４図は整合用マークによるレーザ光
の散乱を示す説明図、第５図は従来のストツパー
の平面図、第６図は従来の光電検出器に散乱光が
当つた状態を示す模式図、第７図は本発明に係る
光電検出器の一実施例を示す斜視図、第８図は本
発明に係るストツパーの一実施例を示す平面図、
第９図及び第１０図は第７図の光電検出器に散乱
光及び直接反射光が当つた状態を示し、第９図は
光学素子が適正な位置にある場合の模式図、第１
０図は光学素子がずれた位置にある場合の模式
図、第１１図及び第１２図は光電検出器の他の実
施例に散乱光及び直接反射光が当つた状態を示す
模式図である。 １……マスク、２……ウエハ、５……ミラー、
７……パルスモータ、１９……光電検出器、２０
……ストツパー、２０ａ，２０ｂ……開口、２
８，２９，３０……受光面、３１，３２，３３，
３４……電極、５０，５１，５２，５３……受光
面、６０，６１，６２，６３……受光面、Ｍ，
M′……整合用マーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 整合用マークを光電検出することによりマス
   クとウエハの位置合わせを行なう位置合せ装置に
   おいて、前記整合用マークが設けられているマー
   ク部分を照明するための光ビームを発生する光源
   と、前記マーク部分と前記光源の間の光路に関連
   するように配置され、前記光源からの光ビームと
   前記マーク部分からの反射光のそれぞれを偏向さ
   せるように反射するミラーと、前記ミラーを移動
   させるための駆動源と、第１及び第２受光部を異
   なる位置に有し、前記光路内から取出された前記
   マーク部分からの反射光の一部を前記第１受光部
   で光電検出することにより前記マスクと前記ウエ
   ハの位置関係に応じた第１信号を発生し、前記光
   路内から取出された前記マーク部分からの反射光
   の他の一部によつて形成された光スポツトを前記
   第２受光部で光電検出することにより前記光スポ
   ツトの前記第２受光部上での位置に応じた第２信
   号を発生する光電検出器と、前記光電検出器から
   の第１信号に基づいて前記マスクと前記ウエハの
   位置関係を調整するためのステージと、前記ミラ
   ーで反射された前記光ビームが前記マーク部分に
   所定の関係で照射されるように前記光電検出器か
   らの第２信号に基づいて前記駆動源による前記ミ
   ラーの位置調整を制御する制御回路を有すること
   を特徴とする位置合せ装置。 ２ 前記ミラーと前記光電検出器の間には周辺部
   に第１開口を有すると共に中心部に第２開口を有
   するストツパーが配置され、前記第１受光部には
   前記第１開口を通過した前記反射光の一部が入射
   し、前記第２受光部には前記第２開口を通過した
   前記反射光の他の一部が入射することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の位置合せ装置。