JPH0367104A - 位置合せ装置と位置合せ方法 - Google Patents
位置合せ装置と位置合せ方法Info
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- JPH0367104A JPH0367104A JP1203054A JP20305489A JPH0367104A JP H0367104 A JPH0367104 A JP H0367104A JP 1203054 A JP1203054 A JP 1203054A JP 20305489 A JP20305489 A JP 20305489A JP H0367104 A JPH0367104 A JP H0367104A
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- wafer
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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
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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〕
本発明は位置合せ装置に関し、例えば半導体素子製造用
の露光装置において、マスクやレチクル（以下「マスク
」という。）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
する際にマスクとウエ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合わせ装置に関するも
のである。
の露光装置において、マスクやレチクル（以下「マスク
」という。）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
する際にマスクとウエ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合わせ装置に関するも
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、マスクと
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精度を有するものが
要求されている。
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精度を有するものが
要求されている。
多くの位置合わせ装置においては、マスク及びウェハ面
上に位置合わせ用の所謂アライメントマークを設け、そ
れらより得られる位置情報を利用して、双方のアライメ
ントを行っている。このときのアライメント方法として
は、例えば双方のアライメントパターンのずれ量を画像
処理を行うことにより検出したり、又は米国特許第４７
０４０３３号、等で提案されているようにアライメント
パターンとしてゾーンプレートを用い該ゾーンプレート
に光束を照射し、このときゾーンプレートから射出した
光束の所定面上における光量を検出すること等により行
っている。
上に位置合わせ用の所謂アライメントマークを設け、そ
れらより得られる位置情報を利用して、双方のアライメ
ントを行っている。このときのアライメント方法として
は、例えば双方のアライメントパターンのずれ量を画像
処理を行うことにより検出したり、又は米国特許第４７
０４０３３号、等で提案されているようにアライメント
パターンとしてゾーンプレートを用い該ゾーンプレート
に光束を照射し、このときゾーンプレートから射出した
光束の所定面上における光量を検出すること等により行
っている。
一般にゾーンプレートを利用したアライメント方法は、
単なるアライメントマークを用いた方法に比べてアライ
メントマークの欠損に影響されずに比較的高精度のアラ
イメントが出来る特長がある。
単なるアライメントマークを用いた方法に比べてアライ
メントマークの欠損に影響されずに比較的高精度のアラ
イメントが出来る特長がある。
第１２図はゾーンプレートを利用した従来の位置合せ装
置の該略図である。第１３図はそのアライメントマーク
を示すもので、マスク面２上にはリニアなゾーンプレー
ト１５が形成され、ウェハー３には、等ピッチに矩形パ
ターン１６がライン状に並んでいる。リニアゾーンプレ
ート１５のパワーのある方向がアライメント検出方向で
、投射ビームｌがこのゾーンプレート１５にマークの中
心における法線及び、アライメント方向と直交する線を
含む平面内で法線に対しある角度Φで入射し、ゾーンプ
レート１５により、ウェハ面３上に線状に集光し、さら
にウェハ３上のパターン１６により回折され、上記入射
面内で別のウェハパターン１６のピッチで決まるある角
度で信号光１９として検出系へはいる。
置の該略図である。第１３図はそのアライメントマーク
を示すもので、マスク面２上にはリニアなゾーンプレー
ト１５が形成され、ウェハー３には、等ピッチに矩形パ
ターン１６がライン状に並んでいる。リニアゾーンプレ
ート１５のパワーのある方向がアライメント検出方向で
、投射ビームｌがこのゾーンプレート１５にマークの中
心における法線及び、アライメント方向と直交する線を
含む平面内で法線に対しある角度Φで入射し、ゾーンプ
レート１５により、ウェハ面３上に線状に集光し、さら
にウェハ３上のパターン１６により回折され、上記入射
面内で別のウェハパターン１６のピッチで決まるある角
度で信号光１９として検出系へはいる。
マスク２とウェハ３がアライメント方向にずれていれば
ウェハパターン１６により回折される光量が変化するの
で、これを検知することによりマスク２とウェハ３の位
置ずれを制御することができる。
ウェハパターン１６により回折される光量が変化するの
で、これを検知することによりマスク２とウェハ３の位
置ずれを制御することができる。
しかしながら、上記従来例では、マークエッヂ部１２の
パターンは直線で、入射光とほぼ直交するように設定さ
れ、しかも、検出方向が入射面内近傍にある為、第１４
図に示すように強度的に強い正反射散乱光及び第１５図
に示す不要回折光のフランホーファー回折パターンの強
度的に強い光がセンサーの検出面上に存在し、ノイズ光
となり、Ｓ／Ｎを低下させるという欠点があった。
パターンは直線で、入射光とほぼ直交するように設定さ
れ、しかも、検出方向が入射面内近傍にある為、第１４
図に示すように強度的に強い正反射散乱光及び第１５図
に示す不要回折光のフランホーファー回折パターンの強
度的に強い光がセンサーの検出面上に存在し、ノイズ光
となり、Ｓ／Ｎを低下させるという欠点があった。
ここで正反射エッチ散乱光とは、エッチ近傍で段面形状
により、発生する散乱光で、その配光特性がエッヂ部を
反射面とし、反射の法則に従い反射する光線を中心とし
た分布となるものであり、エッチの接線を軸とする半径
が無限小のシリンドリカル反射面として幾何光学的に求
められる方向を中心として散乱する性質を持つ。
により、発生する散乱光で、その配光特性がエッヂ部を
反射面とし、反射の法則に従い反射する光線を中心とし
た分布となるものであり、エッチの接線を軸とする半径
が無限小のシリンドリカル反射面として幾何光学的に求
められる方向を中心として散乱する性質を持つ。
特にＸ線を対象とするマスクにおいてはマスクパターン
を形成する厚みが厚く、エッチ散乱光の影響を強く受け
る。
を形成する厚みが厚く、エッチ散乱光の影響を強く受け
る。
第１４図は従来例のエッヂ散乱原理図で、パターンエッ
ヂ部１２に入射光ｌが照射されたとき、パターンエッチ
部１２で散乱光１３が発生する。このときｘ−７面（例
えばマスク面）への射影光路を考えると、第１４図（ｂ
）で示される様にエッチ部１２で正反射する正反射散乱
光１３′方向に強い散乱光が集中する。
ヂ部１２に入射光ｌが照射されたとき、パターンエッチ
部１２で散乱光１３が発生する。このときｘ−７面（例
えばマスク面）への射影光路を考えると、第１４図（ｂ
）で示される様にエッチ部１２で正反射する正反射散乱
光１３′方向に強い散乱光が集中する。
第１４図（ｂ）、 （Ｃ）には散乱光１３の角度毎の
強度分布を破線に示しである。第１４図（ａ）には正反
射散乱光１３’の入射面上での分布を示しである。信号
検出部１４中央に強度の強い散乱光が存在することがわ
かる。
強度分布を破線に示しである。第１４図（ａ）には正反
射散乱光１３’の入射面上での分布を示しである。信号
検出部１４中央に強度の強い散乱光が存在することがわ
かる。
特にＸ線露光装置に用いられるマスクの場合、パターン
の膜厚は０．５μｍ〜１μｍであり、散乱光は大きな問
題となる。
の膜厚は０．５μｍ〜１μｍであり、散乱光は大きな問
題となる。
次に、不要回折光のフランホーファー回折パターンのサ
イド光の影響について説明する。第１２図。
イド光の影響について説明する。第１２図。
第１３図に示す系では、ウェハ３上の回折格子１６のピ
ッチで定まる信号光１９の回折次数をｍ次とすれば、ｍ
＋ １次及びｍ −１次に対応する回折光が信ぢ光の
比較的近くに存在し、第１５図に示すようにその回折に
よるフランホーファー回折パターンの強度集中された光
の一部がセンサー１４に入射することになる。マスク２
．ウェハ３のアライメント方向位置ずれ以外の変動、た
とえばマスク・ウェハ回転により、この不要光のセンサ
ー１４に入射する光量が変動し、誤差を生ずることにな
る。
ッチで定まる信号光１９の回折次数をｍ次とすれば、ｍ
＋ １次及びｍ −１次に対応する回折光が信ぢ光の
比較的近くに存在し、第１５図に示すようにその回折に
よるフランホーファー回折パターンの強度集中された光
の一部がセンサー１４に入射することになる。マスク２
．ウェハ３のアライメント方向位置ずれ以外の変動、た
とえばマスク・ウェハ回転により、この不要光のセンサ
ー１４に入射する光量が変動し、誤差を生ずることにな
る。
又、マスクパターンは通常ＡｕやＴａ等金属で形成され
ており、反射率は高く、マスク反射０次光の強度が強く
、反射方向は検出系とマーク出射角度的にはかなり離れ
ているにもかかわらずマスクパターン形状（この場合は
矩形）に伴なうフランホーファー回折パターンはマーク
の平行な２辺と直交する方向に長くすそを引き、検出系
へ一部が入射し、Ｓ 、、／ Ｎを低下させるという問
題があった。（第１６図参照） 〔課題を解決するための手段〕 本発明はマークパターンへの入射光の方向、物理光学素
子の周辺形状を特定し、マークエツジ部から、散乱する
正反射散乱光及び不要回折次数のフランホーファー回折
像の強度集中領域が検出部に存在しないようにしたもの
である。
ており、反射率は高く、マスク反射０次光の強度が強く
、反射方向は検出系とマーク出射角度的にはかなり離れ
ているにもかかわらずマスクパターン形状（この場合は
矩形）に伴なうフランホーファー回折パターンはマーク
の平行な２辺と直交する方向に長くすそを引き、検出系
へ一部が入射し、Ｓ 、、／ Ｎを低下させるという問
題があった。（第１６図参照） 〔課題を解決するための手段〕 本発明はマークパターンへの入射光の方向、物理光学素
子の周辺形状を特定し、マークエツジ部から、散乱する
正反射散乱光及び不要回折次数のフランホーファー回折
像の強度集中領域が検出部に存在しないようにしたもの
である。
具体的なマーク外周形状の例としては、第３図に示すよ
うに、マークパターンの外周部に成る曲率１／Ｒ（但し
、Ｒは曲率半径）をもたせ、エツジからの正反射散乱光
が一方向に集中しないようにしたものである。曲率は小
さくすればするほど散乱光の広がりは大きくなり、検出
面全面をカバーする程度は広げたほうが、各種の変動に
対する散乱光の影響をおさえる点で好ましい。これを第
３図（ｂ）に示すパラメータで示せば次のようになる。
うに、マークパターンの外周部に成る曲率１／Ｒ（但し
、Ｒは曲率半径）をもたせ、エツジからの正反射散乱光
が一方向に集中しないようにしたものである。曲率は小
さくすればするほど散乱光の広がりは大きくなり、検出
面全面をカバーする程度は広げたほうが、各種の変動に
対する散乱光の影響をおさえる点で好ましい。これを第
３図（ｂ）に示すパラメータで示せば次のようになる。
但し、ｌは考慮すべきマークの辺の長さβはマークから
検出系を見込む角 又、マーク外周形状を円弧状にすることにより、不要回
折次数による光のフランホーファーパターンの強度集中
が生じないようにした。第５図に円形開口牟七辷造丑の
フランホーファーパターンを示す。強度は中心から一様
に広がり、第３の光量ですでにピークの５／１０００程
度に弱まっている。
検出系を見込む角 又、マーク外周形状を円弧状にすることにより、不要回
折次数による光のフランホーファーパターンの強度集中
が生じないようにした。第５図に円形開口牟七辷造丑の
フランホーファーパターンを示す。強度は中心から一様
に広がり、第３の光量ですでにピークの５／１０００程
度に弱まっている。
一方、マーク領域は通常スクライブライン等、互いに平
行な２辺２５． ２６で囲まれたもので、信号光端及び
プロセスのアライメントに与える影響除去の点から、マ
ーク領域全体を有効に利用することが要求される。
行な２辺２５． ２６で囲まれたもので、信号光端及び
プロセスのアライメントに与える影響除去の点から、マ
ーク領域全体を有効に利用することが要求される。
マーク外周形状を一つの円弧とすると平行な２辺２５、
２６と円弧間の斜線で示す領域が第６図（ａ）に示すよ
うに広く、無駄な領域が多い。そこで、着目するマーク
の外周形状の曲率を小さくし、第６図（ｂ） （ｃ）の
ようにマーク領域を有効に利用することが必要となる。
２６と円弧間の斜線で示す領域が第６図（ａ）に示すよ
うに広く、無駄な領域が多い。そこで、着目するマーク
の外周形状の曲率を小さくし、第６図（ｂ） （ｃ）の
ようにマーク領域を有効に利用することが必要となる。
第７図に第６図（ｂ）の場合のフランホーファー回折パ
ターンを示す。ｍ第１５図のような強度集中 はみられない。
ターンを示す。ｍ第１５図のような強度集中 はみられない。
具体的な曲率設定は第８図に示すように外周形状を円弧
状にした部分の平行２辺２５．２６と直交する軸への射
影成分をｄとした時、次の式を満たすようにし、マーク
領域の効率的利用をはかった。
状にした部分の平行２辺２５．２６と直交する軸への射
影成分をｄとした時、次の式を満たすようにし、マーク
領域の効率的利用をはかった。
第１図は本発明による第１の実施例で、従来例で示した
と同様の測定系を用い、しかもエッヂの正反射散乱光に
よる影響及びフランホーファー回折光の影響を低減する
アライメントマークの拡大図を示す。第１図（ａ）はマ
スク面上のアライメントマーク、（ｂ）はウェハ面上の
アライメントマークを示す。第１図（ａ）のようにリニ
アゾーンプレートの周辺部を円弧状にカッティングをほ
どこし、入射光のエッヂによる散乱を分散させ、検出系
へ散乱光が集中しないように又、フランホーファー回折
光による不要光の影響も低減したものである。本実施例
においては、アライメント方向（ＡＡ方向）マーク幅５
０μｍに対し、１００μｍの半径の円弧状カッティング
がほどこされている。第２図は本発明による第２の実施
例でウェハマークにも円弧状カッティングをほどこした
例である。
と同様の測定系を用い、しかもエッヂの正反射散乱光に
よる影響及びフランホーファー回折光の影響を低減する
アライメントマークの拡大図を示す。第１図（ａ）はマ
スク面上のアライメントマーク、（ｂ）はウェハ面上の
アライメントマークを示す。第１図（ａ）のようにリニ
アゾーンプレートの周辺部を円弧状にカッティングをほ
どこし、入射光のエッヂによる散乱を分散させ、検出系
へ散乱光が集中しないように又、フランホーファー回折
光による不要光の影響も低減したものである。本実施例
においては、アライメント方向（ＡＡ方向）マーク幅５
０μｍに対し、１００μｍの半径の円弧状カッティング
がほどこされている。第２図は本発明による第２の実施
例でウェハマークにも円弧状カッティングをほどこした
例である。
第４図は本発明による第３の実施例である。
第１物体と第２物体とを対向配置し、相対的位置決めを
行う際、該第１物体面２上に第１物理光学素子１５を第
２物体面３上に第２物理光学素子１６をそれぞれ形成し
、該第１物理光学素子１５に光を入射させたときに生ず
る回折光を該第２物理光学素子１６に入射させ、該第２
物理光学素子１６により所定面上に生ずる回折光を検出
手段により検出することにより、該第１物体２と該第２
物体３との相対的な位置決めを行う際、該第１及び第２
の物理光学素子１５． １６に入射した光ｌによる正反
射エッチ散乱光が分散するように又、不要回折次数のフ
ランホーファーパターンの強度集中が生じないようにマ
ーク周辺形状に円弧状カッティングをほどこしたもので
ある。
行う際、該第１物体面２上に第１物理光学素子１５を第
２物体面３上に第２物理光学素子１６をそれぞれ形成し
、該第１物理光学素子１５に光を入射させたときに生ず
る回折光を該第２物理光学素子１６に入射させ、該第２
物理光学素子１６により所定面上に生ずる回折光を検出
手段により検出することにより、該第１物体２と該第２
物体３との相対的な位置決めを行う際、該第１及び第２
の物理光学素子１５． １６に入射した光ｌによる正反
射エッチ散乱光が分散するように又、不要回折次数のフ
ランホーファーパターンの強度集中が生じないようにマ
ーク周辺形状に円弧状カッティングをほどこしたもので
ある。
本実施例では光源１６から出射された光束を投光１ノン
ズ系６を介し反射鏡１８で反射させた後、第１物体２に
設けた振幅型、又は位相型のゾーンプレート等から成る
周辺形状が円弧状の第１物理光学素子１５（グレーティ
ングレンズ）を斜め方向から照射している。
ズ系６を介し反射鏡１８で反射させた後、第１物体２に
設けた振幅型、又は位相型のゾーンプレート等から成る
周辺形状が円弧状の第１物理光学素子１５（グレーティ
ングレンズ）を斜め方向から照射している。
第１物理光学素子１５は集光作用を有しており出射光を
第１物理光学素子１５から所定の距離の点に集光してい
る。そして点から発散した光束を所定の距離に配置した
第２物体３に設けられている位相型若しくは振幅型のゾ
ーンプレート等から成る第２物理光学素子１６（グレー
ティングレンズ）に入射させている。第２物理光学素子
１６は第１物理光学素子１５と同様に集光作用を有して
おり、第２物理光学素子１６からの出射光を第１物理光
学素子１５を通過させた後、集光レンズ７により、検出
面１４上に集光している。
第１物理光学素子１５から所定の距離の点に集光してい
る。そして点から発散した光束を所定の距離に配置した
第２物体３に設けられている位相型若しくは振幅型のゾ
ーンプレート等から成る第２物理光学素子１６（グレー
ティングレンズ）に入射させている。第２物理光学素子
１６は第１物理光学素子１５と同様に集光作用を有して
おり、第２物理光学素子１６からの出射光を第１物理光
学素子１５を通過させた後、集光レンズ７により、検出
面１４上に集光している。
即ち、本実施例では第１の物理光学素子の回折像を第２
の物理光学素子で拡大結像させている。
の物理光学素子で拡大結像させている。
第９図は第４図に示した第３実施例における光学系の基
本原理を示す説明図である。同図においては相対的な位
置ずれを評価したい第１物体２と第２物体３に各々ゾー
ンプレート等の第１．第２アライメントマーク１５．
１６を設けている。第１アライメントマーク１５へ光束
１を入射させ、それからの出射光を第２アライメントマ
ーク１６に入射させている。そして第２アライメントマ
ーク１６からの出射光１９をポジションセンサー等の検
出器の検出面１４上に集光させている。
本原理を示す説明図である。同図においては相対的な位
置ずれを評価したい第１物体２と第２物体３に各々ゾー
ンプレート等の第１．第２アライメントマーク１５．
１６を設けている。第１アライメントマーク１５へ光束
１を入射させ、それからの出射光を第２アライメントマ
ーク１６に入射させている。そして第２アライメントマ
ーク１６からの出射光１９をポジションセンサー等の検
出器の検出面１４上に集光させている。
このとき第１物体２と第２物体３との相対的な位置ずれ
量△σに応じて検出面１４上においては、光量の重心ず
れ量△δが生じてくる。
量△σに応じて検出面１４上においては、光量の重心ず
れ量△δが生じてくる。
本実施例では同図において、光束１９による検出面１４
上における光量の重心ずれ量△δを求め、これより第１
物体２と第２物体３との相対的な位置ずれ量△σを検出
している。ここで光束の重心とは光束断面内において、
断面円各点のその点からの位置ベクトルにその点の光量
を乗算したものを断面全面で積分したときに積分値がＯ
ベクトルになる点のことであるが、別な例として光量が
ピークとなる点の位置を検出してもよい。
上における光量の重心ずれ量△δを求め、これより第１
物体２と第２物体３との相対的な位置ずれ量△σを検出
している。ここで光束の重心とは光束断面内において、
断面円各点のその点からの位置ベクトルにその点の光量
を乗算したものを断面全面で積分したときに積分値がＯ
ベクトルになる点のことであるが、別な例として光量が
ピークとなる点の位置を検出してもよい。
ここで、金策１アライメントマーク１５を基準とし、第
２アライメントマーク１６が第１アライメントマーク１
５と平行方向に△σずれていたとすると検出面１４上で
の集光点の重心ずれ量△δは拡大される。
２アライメントマーク１６が第１アライメントマーク１
５と平行方向に△σずれていたとすると検出面１４上で
の集光点の重心ずれ量△δは拡大される。
但し、ａｗはマークから入射側を正、ｂｗはマーク出射
側を正とし、△δは△σと同方向の場合正、逆方向の場
合負で示される。
側を正とし、△δは△σと同方向の場合正、逆方向の場
合負で示される。
このようにして求めた位置ずれ量△σをもとに第２物体
を移動させれば第１物体と第２物体の位置決めを高精度
に行うことができる。
を移動させれば第１物体と第２物体の位置決めを高精度
に行うことができる。
尚、位置ずれの基準となる位置ずれ０の時のセンサー面
１４上の光束重心位置は、予め、試し焼等で求め、△δ
はその位置からのずれ量として評価する。
１４上の光束重心位置は、予め、試し焼等で求め、△δ
はその位置からのずれ量として評価する。
第１０図は第１．第２物理光学素子のマーク形状例であ
る。（ａ）はマスク、（ｂ）はウェハ面上物理光学素子
を示す。
る。（ａ）はマスク、（ｂ）はウェハ面上物理光学素子
を示す。
本実施例においては、スクライブライン２０Ｍ。
２０Ｗと垂直な面内に人出射光が存在し、アライメント
方向はスクライブライン２０と平行で、入射角はマーク
面法線に対し、１７．５°出射角は７°の斜入出射系と
なっている。第１物理光学素子Ｉ５による集光点はマス
ク下２１７μｍである。マスク−ウェハ間キャップを３
０ μｍとしくａｗ＝＝−１８７μｍ）、ウェハからセ
ンサーまでｂｗ＝１８７００μｍとすれば、センサー面
上の信号光の位置の移動倍率には次のようになる。
方向はスクライブライン２０と平行で、入射角はマーク
面法線に対し、１７．５°出射角は７°の斜入出射系と
なっている。第１物理光学素子Ｉ５による集光点はマス
ク下２１７μｍである。マスク−ウェハ間キャップを３
０ μｍとしくａｗ＝＝−１８７μｍ）、ウェハからセ
ンサーまでｂｗ＝１８７００μｍとすれば、センサー面
上の信号光の位置の移動倍率には次のようになる。
又、マークの辺の長さは７ ＝９０μｍであり、検出系
を見込む角β＝０．７ （ｒａｄ）マーク外周の円弧状
カットの曲率半径Ｒは４００μｍでなので、となり ゆえに なる条件を満たしている。
を見込む角β＝０．７ （ｒａｄ）マーク外周の円弧状
カットの曲率半径Ｒは４００μｍでなので、となり ゆえに なる条件を満たしている。
以上、光スポツト位置検知によるアライメント方式の例
で説明したが、本発明は回折光を利用する任意の方式で
有効である。
で説明したが、本発明は回折光を利用する任意の方式で
有効である。
第１１図は本発明による第４の実施例で、第１物体２と
第２物体３の間隔を計測制御する場合に適用したもので
ある。
第２物体３の間隔を計測制御する場合に適用したもので
ある。
物理光学素子を設けた第１物体２と第２物体３とを対向
配置し、該第１物体２上の物理光学素子４に光束ｌを入
射させ、該物理光学素子４によって所定方向に偏向した
光を該第２物体面３で反射させた後、受光手段面８上に
導光し、該受光手段面８上における光の入射位置を検出
することにより、該第１物体２と第２物体３との間隔を
求める際マークエッヂからの散乱光を分散させ、また不
要回折次数による光のフランホーファーパターンの強度
集中をおさえるように円弧状のカッティングをほどこし
たものである。
配置し、該第１物体２上の物理光学素子４に光束ｌを入
射させ、該物理光学素子４によって所定方向に偏向した
光を該第２物体面３で反射させた後、受光手段面８上に
導光し、該受光手段面８上における光の入射位置を検出
することにより、該第１物体２と第２物体３との間隔を
求める際マークエッヂからの散乱光を分散させ、また不
要回折次数による光のフランホーファーパターンの強度
集中をおさえるように円弧状のカッティングをほどこし
たものである。
第１１図（ａ）は本発明を半導体製造装置のマスクとウ
ェハとの間隔を測定する装置に適用した場合の一実施例
の光学系の概略図である。
ェハとの間隔を測定する装置に適用した場合の一実施例
の光学系の概略図である。
同図において１は不図示の例えばＨｅ−Ｎ ｅレーザー
や半導体レーザー等からの光束、２は第１物体で例えば
マスク、３は第２物体で例えばウェハであり、マスク２
とウェハ３は最初に第１１図（ａ）に示すように間隔ｄ
。を隔てて対向配置されている。
や半導体レーザー等からの光束、２は第１物体で例えば
マスク、３は第２物体で例えばウェハであり、マスク２
とウェハ３は最初に第１１図（ａ）に示すように間隔ｄ
。を隔てて対向配置されている。
４．５は各々マスク２面上の一部に設けた第１．第２物
理光学素子で、これらの物理光学素子４，５は則えば回
折格子やゾーンプレート等から成っている。７は集光レ
ンズであり、その焦点距離はｆｓである。
理光学素子で、これらの物理光学素子４，５は則えば回
折格子やゾーンプレート等から成っている。７は集光レ
ンズであり、その焦点距離はｆｓである。
８は受光手段で集光レンズ７の焦点位置に配置されてお
り、ラインセンサーやＰＳＤ等から成り、入射光束の重
心位置を検出している。９は信号処理回路であり、受光
手段８からの信号を用いて受光手段８面上に入射した光
束の重心位置を求め、後述するようにマスク２とウェハ
３との間隔ｄ。を演算し求めている。
り、ラインセンサーやＰＳＤ等から成り、入射光束の重
心位置を検出している。９は信号処理回路であり、受光
手段８からの信号を用いて受光手段８面上に入射した光
束の重心位置を求め、後述するようにマスク２とウェハ
３との間隔ｄ。を演算し求めている。
ＩＯは光プローブであり、集光レンズ７や受光手段８、
そして必要に応じて信号処理回路９を有しており、マス
ク２やウェハ３とは相対的に移動可能となっている。
そして必要に応じて信号処理回路９を有しており、マス
ク２やウェハ３とは相対的に移動可能となっている。
本実施例においては半導体レーザーＬＤからの光束１（
波長λ＝ ８３０ ｎ ｍ ）をマスク２面上の第１フ
レネルゾーンプレート（以下ＦＺＰと略記する）４面上
の点Ａに垂直に入射させている。そして第１のＦＺＰ４
からの角度θ１で回折する所定次数の回折光をウェハ３
面上の点Ｂ （Ｃ）で反射させている。
波長λ＝ ８３０ ｎ ｍ ）をマスク２面上の第１フ
レネルゾーンプレート（以下ＦＺＰと略記する）４面上
の点Ａに垂直に入射させている。そして第１のＦＺＰ４
からの角度θ１で回折する所定次数の回折光をウェハ３
面上の点Ｂ （Ｃ）で反射させている。
このうち反射光２０はウェハ３がマスク２に近い位置Ｐ
１に位置しているときの反射光、反射光２１はウェハ３
が位置Ｐｌから距離ｄｏだけ変位したときの反射光であ
る。
１に位置しているときの反射光、反射光２１はウェハ３
が位置Ｐｌから距離ｄｏだけ変位したときの反射光であ
る。
次いでウェハ３からの反射光を第１物体２面上の第２の
ＦＺＰ５面上の点Ｄ （Ｅ）に入射させている。
ＦＺＰ５面上の点Ｄ （Ｅ）に入射させている。
尚、第２のＦＺＰ５は入射光束の入射位置に応じて出射
回折光の射出角を変化させる光学作用を有している。
回折光の射出角を変化させる光学作用を有している。
そして第２のＦＺＰ５から角度θ２で回折した所定次数
の回折光（２２，２３）を集光レンズ７を介して受光手
段８面上に導光している。
の回折光（２２，２３）を集光レンズ７を介して受光手
段８面上に導光している。
そして、このときの受光手段８面上における入射光束（
２２，２３）の重心位置を用いてマスク２とウェハ３と
の間隔を演算し求めている。
２２，２３）の重心位置を用いてマスク２とウェハ３と
の間隔を演算し求めている。
本実施例ではマスク２面上に設けた第１．第２のＦＺＰ
４．５は予め設定された既知のピッチで構成されており
、それらに入射した光束の所定次数（例えば±１次）の
回折光の回折角度θｌ、θ２は予め求められている。
４．５は予め設定された既知のピッチで構成されており
、それらに入射した光束の所定次数（例えば±１次）の
回折光の回折角度θｌ、θ２は予め求められている。
ＦＺＰ５、集光レンズ７の焦点距離をｆＭ、ｆ、と・す
るとウェハがｄ。だけずれた時の受光手段上の重心位置
変動量Ｓは ８ Ｓ ＝ ２ ・ｄ Ｇ ・−ｔａｎθ１Ｍ で与えられる。この式を用いてｄｏを求めて間隔検出を
行う。ここで最初のマスク、ウェハ間隔ｄ。は他の周知
の間隔検出手段で求め、この時の受光手段上の重心位置
を基準位置として記憶しておく。Ｓはこの基準位置から
の重心ずれとして検出され、計算で得たｄ。とｄ。より
間隔が求まる。
るとウェハがｄ。だけずれた時の受光手段上の重心位置
変動量Ｓは ８ Ｓ ＝ ２ ・ｄ Ｇ ・−ｔａｎθ１Ｍ で与えられる。この式を用いてｄｏを求めて間隔検出を
行う。ここで最初のマスク、ウェハ間隔ｄ。は他の周知
の間隔検出手段で求め、この時の受光手段上の重心位置
を基準位置として記憶しておく。Ｓはこの基準位置から
の重心ずれとして検出され、計算で得たｄ。とｄ。より
間隔が求まる。
第１１図（ｂ）はマスク面２上のマーク４，５を示すも
ので、入射側マーク４．出射側マーク５ともに周辺形状
を円弧状にカッティングをほどこし、エッチ散乱光を分
散させ、検出系を強度集中した正反射エッチ散乱光がこ
ないようにした。
ので、入射側マーク４．出射側マーク５ともに周辺形状
を円弧状にカッティングをほどこし、エッチ散乱光を分
散させ、検出系を強度集中した正反射エッチ散乱光がこ
ないようにした。
以上本発明の実施例においては曲率をもたせたマーク周
辺形状として円弧の一部として示してきたが、円弧に限
らず放物線、双曲線、隋円等の２次曲線でもよく、さら
にこれらを部的につなげたものでもよい。
辺形状として円弧の一部として示してきたが、円弧に限
らず放物線、双曲線、隋円等の２次曲線でもよく、さら
にこれらを部的につなげたものでもよい。
本発明によれば、マークエッヂ部から散乱する正反射散
乱光の強度集中領域及び不要回折光のフランホーパター
ンの強度集中領域が検出部に存在しないように設定され
る為、従来問題となっていた、散乱光及び不要回折光に
よるＳ／Ｎの低下を大幅に改善することが可能となった
。
乱光の強度集中領域及び不要回折光のフランホーパター
ンの強度集中領域が検出部に存在しないように設定され
る為、従来問題となっていた、散乱光及び不要回折光に
よるＳ／Ｎの低下を大幅に改善することが可能となった
。
第１図は本発明のよる第１の実施例の物理光学素子形状
。 第２図は本発明による第２の実施例の物理光学素子形状
。 第３図は本発明の原理図。 第４図は本発明による第３の実施例。 第５図は円形開口回折パターン。 第６図はマーク領域を示す図。 第７図は本発明による回折パターンの例。 第８図は本発明によるパターン周辺形状設定図。 第９図は本発明による第３の実施例の光路図。 第１０図は本発明による第３の実施例の物理光学素子形
状。 第１１図は本発明による第４の実施例。 第１２図は従来例。 第１３図は従来例の物理光学素子形状。 第１４図は従来例のエッチ散乱原理図。 第１５図、第１６図は従来例の不要回折光フランホーフ
ァー回折パターン。 ｌ；投光ビーム ２；第１物体（マスク） ３；第２物体（ウェハ） ４；入射側マーク ５；出射側マーク ６．７；レンズ ８；検出器 ９；処理系 ｌＯ；光プローブ ｌｌ；マーク周辺形状 １２；マークエッヂ部 １３：エッヂ散乱光 １４：検出領域 】５ １６ ７ ８ ９ ２０゜ ２２゜ ２４ ； ２５゜ 第１の物理光学素子 第２の物理光学素子 光源 ハーフミラ− 検出光 ２１；反射光 ２３：回折光 １フー ２６・平行な２辺 喘 回 鴨２図 笑ｌ′７樫 喘 ／４ しっ （０，） と （１）） ト１
。 第２図は本発明による第２の実施例の物理光学素子形状
。 第３図は本発明の原理図。 第４図は本発明による第３の実施例。 第５図は円形開口回折パターン。 第６図はマーク領域を示す図。 第７図は本発明による回折パターンの例。 第８図は本発明によるパターン周辺形状設定図。 第９図は本発明による第３の実施例の光路図。 第１０図は本発明による第３の実施例の物理光学素子形
状。 第１１図は本発明による第４の実施例。 第１２図は従来例。 第１３図は従来例の物理光学素子形状。 第１４図は従来例のエッチ散乱原理図。 第１５図、第１６図は従来例の不要回折光フランホーフ
ァー回折パターン。 ｌ；投光ビーム ２；第１物体（マスク） ３；第２物体（ウェハ） ４；入射側マーク ５；出射側マーク ６．７；レンズ ８；検出器 ９；処理系 ｌＯ；光プローブ ｌｌ；マーク周辺形状 １２；マークエッヂ部 １３：エッヂ散乱光 １４：検出領域 】５ １６ ７ ８ ９ ２０゜ ２２゜ ２４ ； ２５゜ 第１の物理光学素子 第２の物理光学素子 光源 ハーフミラ− 検出光 ２１；反射光 ２３：回折光 １フー ２６・平行な２辺 喘 回 鴨２図 笑ｌ′７樫 喘 ／４ しっ （０，） と （１）） ト１
Claims (3)
- （１）回折格子より成る位置検出用のマークを有する物
体の該マークに光束を照射する光源手段と、該光源手段
からの光束を受けたマークからの回折光を受光して物体
の位置を検出する検出手段とを有し、前記マークの外周
エッジ部からの正反射散乱光を分散させるように前記外
周エッジ部を曲線形状としたことを特徴とする位置合せ
装置。 - （２）回折格子より成る位置検出用のマークを有する物
体の該マークに光束を照射する光源手段と、該光源手段
からの光束を受けたマークからの回折光を受光して物体
の位置を検出する検出手段とを有し、該マークから生ず
る不要回折光を分散させるようにマーク外周形状を曲線
形状としたことを特徴とする位置合せ装置。 - （３）回折格子より成る位置検出用のマークを有する物
体の該マークに光束を照射する光源手段と、該光源手段
からの光束を受けたマークからの回折光を受光して物体
の位置を検出する検出手段とを有し、該マークの外周形
状に次式で示す曲率１／Ｒをつけたことを特徴とする位
置合せ装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 但しｌは曲率をつけるマークの辺の長さβはマークから
検出系を見込む角ｄは曲率をつける部分のマーク辺と直
交する軸への射影成分
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1203054A JP2783604B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 位置合せ装置と位置合せ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1203054A JP2783604B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 位置合せ装置と位置合せ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0367104A true JPH0367104A (ja) | 1991-03-22 |
| JP2783604B2 JP2783604B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=16467579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1203054A Expired - Fee Related JP2783604B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 位置合せ装置と位置合せ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2783604B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008152083A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Sharp Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2015202601A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | 株式会社リコー | 液滴吐出状態検出装置及びこの液滴吐出状態検出装置を備えた画像形成装置 |
| JP2018527630A (ja) * | 2015-08-28 | 2018-09-20 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ装置、リソグラフィアライメント方法およびデータ処理システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63145906A (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-18 | Fujitsu Ltd | リニアフレネルゾ−ン |
-
1989
- 1989-08-04 JP JP1203054A patent/JP2783604B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63145906A (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-18 | Fujitsu Ltd | リニアフレネルゾ−ン |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008152083A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Sharp Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2015202601A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | 株式会社リコー | 液滴吐出状態検出装置及びこの液滴吐出状態検出装置を備えた画像形成装置 |
| JP2018527630A (ja) * | 2015-08-28 | 2018-09-20 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ装置、リソグラフィアライメント方法およびデータ処理システム |
| US10386735B2 (en) | 2015-08-28 | 2019-08-20 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus alignment sensor and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2783604B2 (ja) | 1998-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |