JPH0464453B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0464453B2 JPH0464453B2 JP60158114A JP15811485A JPH0464453B2 JP H0464453 B2 JPH0464453 B2 JP H0464453B2 JP 60158114 A JP60158114 A JP 60158114A JP 15811485 A JP15811485 A JP 15811485A JP H0464453 B2 JPH0464453 B2 JP H0464453B2
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- JP
- Japan
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- pattern
- wafer
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Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 22
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
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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
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/703—Gap setting, e.g. in proximity printer
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、近接して置かれた２物体の相対的を
間隔を検出する装置に関し、特に集積回路のマク
スパターンを半導体等のウエハ上に転写するＸ線
露光装置におけるマスクとウエハー間の微小間隔
検出装置に関する。
間隔を検出する装置に関し、特に集積回路のマク
スパターンを半導体等のウエハ上に転写するＸ線
露光装置におけるマスクとウエハー間の微小間隔
検出装置に関する。
従来の装置は、特開昭59−174707号公報に記載
のように、マスクに焦点を合わせる光学系Ａとウ
エハーに焦点を合わせる光学系Ｂの２式を用意し
てそれぞれが合焦点になるように光学系Ａ，Ｂを
制御することによつて、間接的に、予じめ設定し
た間〓を作り出すものであつた。従つてＡの測定
系の段差とＢの測定系の誤差が加わるために、間
〓の設定精度が低下することまた同公報に開示さ
れている焦点合せ方式は、スポツト光を投影し、
そのスポツト径が合焦点のときに最も小さくなる
ことを利用している。しかしながら、スポツト径
の最小を高分解能で検出することが困難である。
また、スポツト径の最大値を求めるためには、山
登り法のような方式を用いることになるが、高速
応答、高感度なものを得ることは困難である。
のように、マスクに焦点を合わせる光学系Ａとウ
エハーに焦点を合わせる光学系Ｂの２式を用意し
てそれぞれが合焦点になるように光学系Ａ，Ｂを
制御することによつて、間接的に、予じめ設定し
た間〓を作り出すものであつた。従つてＡの測定
系の段差とＢの測定系の誤差が加わるために、間
〓の設定精度が低下することまた同公報に開示さ
れている焦点合せ方式は、スポツト光を投影し、
そのスポツト径が合焦点のときに最も小さくなる
ことを利用している。しかしながら、スポツト径
の最小を高分解能で検出することが困難である。
また、スポツト径の最大値を求めるためには、山
登り法のような方式を用いることになるが、高速
応答、高感度なものを得ることは困難である。
また、他の方法としては、静電容量センサー等
でそれぞれマスク、及びウエハーの位置を検出す
る方法もあるが、露光位置で検出することが困難
で、そのため、高精度化をはかれない欠点を有し
ていた。
でそれぞれマスク、及びウエハーの位置を検出す
る方法もあるが、露光位置で検出することが困難
で、そのため、高精度化をはかれない欠点を有し
ていた。
本発明の目的は、上記従来システムの欠点をな
くし、非接触で直接的に高精度で隙間を測定する
方式を提供することにある。
くし、非接触で直接的に高精度で隙間を測定する
方式を提供することにある。
微小段差部にスリツト光を投影すると、その段
差部で光は折れまがる。いわゆる光切断である。
この光線の斜方向から見た時の軌跡を追跡すれば
段差形状がわかる。
差部で光は折れまがる。いわゆる光切断である。
この光線の斜方向から見た時の軌跡を追跡すれば
段差形状がわかる。
本発明によれば、Ｘ線アライナにおけるマスク
とウエハーの間の間〓を微小段差とみなせるよう
に光学系を配置し、また、マスク、およびウエハ
ー上に、検出に適したパターンを作ることによ
り、間隙を高精度に、かつ非接触で、一度に検出
できるものである。
とウエハーの間の間〓を微小段差とみなせるよう
に光学系を配置し、また、マスク、およびウエハ
ー上に、検出に適したパターンを作ることによ
り、間隙を高精度に、かつ非接触で、一度に検出
できるものである。
以下本発明の一実施例を第１図以下により説明
する。
する。
第１図は、本発明を利用する微小間隙の検出装
置の全体構成である。
置の全体構成である。
レーザ光源１から出た光Ｌは、ビームエキスパ
ンダ２により平行光となり、アバーチヤ３を通り
結像レンズ４、ミラー５によりマスク６，ウエハ
ー７、上にアパーチヤ像８を結像する。
ンダ２により平行光となり、アバーチヤ３を通り
結像レンズ４、ミラー５によりマスク６，ウエハ
ー７、上にアパーチヤ像８を結像する。
この像８、をミラー９、対物レンズ１０により
リニヤセンサ１１に結像する。マスク６は、ウエ
ハー７と10〜20μｍ程度の微小な間隙をもつて相
対している。第１図では、たとえば、平行Ｘ線に
よる露光用光源を省略しているが、以上のよう
な、プロキシミテイ露光装置の間隙検出装置とし
ての実施例である。第１図のように、斜から投
影、検出系を配置することによつて、露出光光と
の干渉を除去し、露光位置での間隙検出が可能な
ようになつている。
リニヤセンサ１１に結像する。マスク６は、ウエ
ハー７と10〜20μｍ程度の微小な間隙をもつて相
対している。第１図では、たとえば、平行Ｘ線に
よる露光用光源を省略しているが、以上のよう
な、プロキシミテイ露光装置の間隙検出装置とし
ての実施例である。第１図のように、斜から投
影、検出系を配置することによつて、露出光光と
の干渉を除去し、露光位置での間隙検出が可能な
ようになつている。
第２図は、マスク、６がウエハー、７、と間隙
ｇだけ相対的に離れて平行に位置している状況の
断面を表わしたもので、マスク６のパターンは金
等で作られておりこの金パターン１２、のついて
いる部分は、光、及びＸ線に対して不透明で、そ
れ以外の部分は透明である。金パターン１２は光
をその上面で反射する。また、ウエハー７もその
表面は、鏡面状態であるのでこの部分も光を反射
する。アパーチヤ、３の形状をラインアンドスト
ライプとすると、この結像パターンは、上から観
察すると、第３図のように、金パターン及びウエ
ハーの鏡面部で反射してストライプパターンが見
える。ストライプパターンの投影方角度を、マス
ク、及びウエハー面に対してθだけ傾いていると
すれば、マスク６上の金パターン１２、と間隙ｇ
だけ相対しているので、金パターン１２で反射さ
れるアパーチヤ３、の像１４と、ウエハー、７上
で反射されるアパーチヤ、３の像１５は、光切断
作用によつて第３図に示すように、投影角度θと
間隙ｇに比例した値だけずれた位置に結像する。
従つて、このアパーチヤ３の像のマスク６上の像
１４と、ウエハー上の像１５、との位置ずれを測
定すればθは光学系で一定になつているので、間
隙ｇを測定できる。すなわち、第４図に示すよう
に、マスク上のパターン１４と、ウエハー鏡面上
のパターン１３との位置ずれの値ｄの間には ｄ＝ｇtanθ なる関係式が成立するので、ｇ＝ｄ／tanθで求
めることができる。
ｇだけ相対的に離れて平行に位置している状況の
断面を表わしたもので、マスク６のパターンは金
等で作られておりこの金パターン１２、のついて
いる部分は、光、及びＸ線に対して不透明で、そ
れ以外の部分は透明である。金パターン１２は光
をその上面で反射する。また、ウエハー７もその
表面は、鏡面状態であるのでこの部分も光を反射
する。アパーチヤ、３の形状をラインアンドスト
ライプとすると、この結像パターンは、上から観
察すると、第３図のように、金パターン及びウエ
ハーの鏡面部で反射してストライプパターンが見
える。ストライプパターンの投影方角度を、マス
ク、及びウエハー面に対してθだけ傾いていると
すれば、マスク６上の金パターン１２、と間隙ｇ
だけ相対しているので、金パターン１２で反射さ
れるアパーチヤ３、の像１４と、ウエハー、７上
で反射されるアパーチヤ、３の像１５は、光切断
作用によつて第３図に示すように、投影角度θと
間隙ｇに比例した値だけずれた位置に結像する。
従つて、このアパーチヤ３の像のマスク６上の像
１４と、ウエハー上の像１５、との位置ずれを測
定すればθは光学系で一定になつているので、間
隙ｇを測定できる。すなわち、第４図に示すよう
に、マスク上のパターン１４と、ウエハー鏡面上
のパターン１３との位置ずれの値ｄの間には ｄ＝ｇtanθ なる関係式が成立するので、ｇ＝ｄ／tanθで求
めることができる。
第１図では、アパーチヤ３の像８を対物レンズ
１０で拡大してリニヤセンサ１１で受像してい
る。リニヤセンサ１１は、第４図の位置ずれｄが
読みとることができるように第４図に結像位置に
対しては、上下方向に設置している。シリンドリ
カルレンズは、第４図における左右方向の信号を
圧縮して検出感度を上げるために使用しているも
のである。第５図は、さらに詳細説明のために、
信号の検出部分を示したもので、距離ｄ離れた投
影パターン１４、と１５は、リニヤセンサ１１に
よつて１７，１８、として検出される。この信号
の間隔d2は対物レンズの倍率ｍとするとmd＝d2
であるので、d2を測定すれば、間隙ｇが測定でき
る。
１０で拡大してリニヤセンサ１１で受像してい
る。リニヤセンサ１１は、第４図の位置ずれｄが
読みとることができるように第４図に結像位置に
対しては、上下方向に設置している。シリンドリ
カルレンズは、第４図における左右方向の信号を
圧縮して検出感度を上げるために使用しているも
のである。第５図は、さらに詳細説明のために、
信号の検出部分を示したもので、距離ｄ離れた投
影パターン１４、と１５は、リニヤセンサ１１に
よつて１７，１８、として検出される。この信号
の間隔d2は対物レンズの倍率ｍとするとmd＝d2
であるので、d2を測定すれば、間隙ｇが測定でき
る。
以上の説明は、アパーチヤパターンを１個とし
て説明したが、複数個のパターンを用いることに
よつて、検出精度は、平均化されるため、より精
度よく検出できる。この場合、ストライプパター
ンのピツチは、それぞれが区別可能なように選ぶ
ことはもちろんである。
て説明したが、複数個のパターンを用いることに
よつて、検出精度は、平均化されるため、より精
度よく検出できる。この場合、ストライプパター
ンのピツチは、それぞれが区別可能なように選ぶ
ことはもちろんである。
厳密には、マスク上のパターン１４とウエハー
上のパターン１５は、結像位置が異なるので、一
方に焦点を合わせれば、他方は若干焦点がぼける
が、Ｘ線露光装置への実施例では、間隙は、たか
だか十ミクロン前後に設定されるので、両者に焦
点深度の範囲で像を結像することは可能である。
また、焦点がはずれると、第５図での検出信号１
７，１８は、ピークが平坦になつてくるが巾のあ
る信号の中央値をパターン位置と考えて、十分高
精度で検出可能である。
上のパターン１５は、結像位置が異なるので、一
方に焦点を合わせれば、他方は若干焦点がぼける
が、Ｘ線露光装置への実施例では、間隙は、たか
だか十ミクロン前後に設定されるので、両者に焦
点深度の範囲で像を結像することは可能である。
また、焦点がはずれると、第５図での検出信号１
７，１８は、ピークが平坦になつてくるが巾のあ
る信号の中央値をパターン位置と考えて、十分高
精度で検出可能である。
以上、本発明によれば、直接露光位置で、マス
クとウエハーの間隙を測定できる。さらに、従来
技術のマスク・ウエハーの両者の合焦点位置を求
めて間隙を検出する方式に比べ、より直接的であ
り、誤差要因が少ないのでより高精度に間隙を測
定できる。また、測定時間も、一度で検出可能な
ために、高速検出が可能である。
クとウエハーの間隙を測定できる。さらに、従来
技術のマスク・ウエハーの両者の合焦点位置を求
めて間隙を検出する方式に比べ、より直接的であ
り、誤差要因が少ないのでより高精度に間隙を測
定できる。また、測定時間も、一度で検出可能な
ために、高速検出が可能である。
第１図は本発明の一実施例の間隙測定装置の構
成図、第２図は、マスク、ウエハーの設置状況
図、第３図は、本発明の間隙測定の原理図、第４
図は、斜からパターンを投影した時の間隙部分で
のパターンの見え方の説明図、第５図は第１図の
検出部分の詳細説明図である。 １……レーザ光源、２……ビーメエキスパン
ダ、３……アパーチヤ、４……結像レンズ、５…
…ミラー、６……マスク、７……ウエハー、８…
…アパーチヤ像、９……ミラー、１０……対物レ
ンズ、１１……リニヤセンサ、１２……金パター
ン、１３……ウエハー鏡面、１４……マスク上結
像パターン、１５……ウエハー上結像パターン、
１６……シリンドリカルレンズ。
成図、第２図は、マスク、ウエハーの設置状況
図、第３図は、本発明の間隙測定の原理図、第４
図は、斜からパターンを投影した時の間隙部分で
のパターンの見え方の説明図、第５図は第１図の
検出部分の詳細説明図である。 １……レーザ光源、２……ビーメエキスパン
ダ、３……アパーチヤ、４……結像レンズ、５…
…ミラー、６……マスク、７……ウエハー、８…
…アパーチヤ像、９……ミラー、１０……対物レ
ンズ、１１……リニヤセンサ、１２……金パター
ン、１３……ウエハー鏡面、１４……マスク上結
像パターン、１５……ウエハー上結像パターン、
１６……シリンドリカルレンズ。
Claims (1)
- １ 濃淡コントラストのついたパターンを斜方向
から、間隙あるいは段差のある部分に投影し、こ
の段差上部のパターンと段差下部パターンの位置
ずれを測定する手段を設け、この位置を測定する
ことによつて、段差、あるいは間隙を測定するこ
とを特徴とする間隙検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158114A JPS6220311A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 間隙検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158114A JPS6220311A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 間隙検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220311A JPS6220311A (ja) | 1987-01-28 |
| JPH0464453B2 true JPH0464453B2 (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=15664609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60158114A Granted JPS6220311A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 間隙検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6220311A (ja) |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60158114A patent/JPS6220311A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6220311A (ja) | 1987-01-28 |
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