JPH0560253B2 - - Google Patents
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- JPH0560253B2 JPH0560253B2 JP60158122A JP15812285A JPH0560253B2 JP H0560253 B2 JPH0560253 B2 JP H0560253B2 JP 60158122 A JP60158122 A JP 60158122A JP 15812285 A JP15812285 A JP 15812285A JP H0560253 B2 JPH0560253 B2 JP H0560253B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- pattern
- illumination
- spatial frequency
- optical system
- Prior art date
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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
- 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
- G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
-
- 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
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (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〕
本発明はパターンの検出方法に係り、特にコン
トラストの低いパターン、もしくはパターンコン
トラストが低い被検物を含む種々のパターンを高
精度に検出するパターン検出方法及びその装置に
関する。
トラストの低いパターン、もしくはパターンコン
トラストが低い被検物を含む種々のパターンを高
精度に検出するパターン検出方法及びその装置に
関する。
半導体露光装置や半導体パターン測定及び検査
装置では被検物の微小な段差を精密に検出する必
要がある。近年、半導体の微細化が進むにつれ、
二次元的な寸法の微細化とともに深さ方向の段差
も益々小さくなつている。これに伴ない、パター
ンエツジの検出信号のコントラストは非常に小さ
く、通常の落射照明では検出が困難である。この
ような低コントラスト像の高コントラスト化の方
法としては通常、透過形で平坦度の比較的良好な
被検物に対しては位相差顕微鏡を、又不透明な被
検物に対しては暗視野照明なとが用いられてい
る。しかしこのような方法は被検物に対する制約
や、結像系及び照明系に対する制約を与えるもの
である。
装置では被検物の微小な段差を精密に検出する必
要がある。近年、半導体の微細化が進むにつれ、
二次元的な寸法の微細化とともに深さ方向の段差
も益々小さくなつている。これに伴ない、パター
ンエツジの検出信号のコントラストは非常に小さ
く、通常の落射照明では検出が困難である。この
ような低コントラスト像の高コントラスト化の方
法としては通常、透過形で平坦度の比較的良好な
被検物に対しては位相差顕微鏡を、又不透明な被
検物に対しては暗視野照明なとが用いられてい
る。しかしこのような方法は被検物に対する制約
や、結像系及び照明系に対する制約を与えるもの
である。
縮小露光装置の縮小レンズを通し、ウエハパタ
ーンを検出しアライメントを行なう場合（TTL
アライメント）にも、ウエハのアライメント用ダ
ーゲツトパターンのエツジ部分の段差が極めて小
さく、通常の照明、検出法では、高いコントラス
ト信号を検出できず、従つてアライメント精度が
低下すると云う問題があつた。
ーンを検出しアライメントを行なう場合（TTL
アライメント）にも、ウエハのアライメント用ダ
ーゲツトパターンのエツジ部分の段差が極めて小
さく、通常の照明、検出法では、高いコントラス
ト信号を検出できず、従つてアライメント精度が
低下すると云う問題があつた。
なお、この従来技術に関連するものとしては特
開昭49−28363号、特開昭59−72728号等が挙げら
れる。
開昭49−28363号、特開昭59−72728号等が挙げら
れる。
本発明の目的は、上記従来技術に鑑みて、非常
に微小な段差から成る被検物等で一般に検出され
る低コントラスト像を、光学的手段により高コン
トラスト化し、高精度のパターン検出を行なうこ
とができるパターン検出方法及びその装置を提供
するにある。
に微小な段差から成る被検物等で一般に検出され
る低コントラスト像を、光学的手段により高コン
トラスト化し、高精度のパターン検出を行なうこ
とができるパターン検出方法及びその装置を提供
するにある。
上記目的を達成するために、第１の発明は、光
源から照明された空間的にほぼコヒーレントな照
明光を、偏光状態により光を反射または透過させ
る偏光ビームスプリツタを通過させて一方の方向
を向いた第一の直線偏光状態の照明光となし、そ
の後該第一の直線偏光状態の照明光を波長板を透
過させて偏光状態を変えてパターン検出レンズを
通して被検物上のパターンに照射する照明工程
と、該被検物上のパターンから反射して再び前記
パターン検出レンズを通して検出される偏光光を
前記波長板を透過させて前記照明光の一方の方向
を向いた偏光状態とは直交する第二の直線偏光状
態となして該光の偏光状態に応じて光の透過率を
変化せしめるフランホーフア領域に設置された空
間周波数フイルターを通過させて前記パターンか
らの回折偏光光の内所望の空間周波数領域のみを
選択的に取り出して前記偏光ビームスプリツタを
通して分離される所望の空間周波数領域のみを強
調した像を光電変換手段で検出して被検物上のパ
ターンからの高コントラスト信号を検出する検出
工程とを有することを特徴とするパターン検出方
法であり、また第２の発明は、光源から照明され
た空間的にほぼコヒーレントな照明光を、偏光状
態により光を反射または透過させる偏光ビームス
プリツタを通過させて一方の方向を向いた第一の
直線偏光状態の照明光となし、その後該第一の直
線偏光状態の照明光を波長板を透過させて偏光状
態を変えてパターン検出レンズを通して被検物上
のパターンに照射する照明光学系と、該被検物上
のパターンから反射して再び前記パターン検出レ
ンズを通して検出される偏光光を前記照射光学系
の波長板を透過させて前記照明光の一方の方向を
向いた偏光状態とは直交する第二の直線偏光状態
となして該光の偏光状態に応じて光の透過率を変
化せしめるフランホーフア領域に設置された空間
周波数フイルターを通過させて前記パターンから
の回折偏光光の内所望の空間周波数領域のみを選
択的に取り出して前記照明光学系の偏光ビームス
プリツタを通して分離される所望の空間周波数領
域のみを強調した像を光電変換手段で検出して被
検物上のパターンからの高コントラスト信号を検
出する検出光学系とを備えたことを特徴とするパ
ターン検出装置である。特にこの検出において、
照射光をレーザ等指向性の高い空間的コヒーレン
スの高い光とし、これに伴ない発生するスペツク
ルノイズを除去するため照明光の被検物への照射
位置はほぼ固定で、入射角度を変化させ揺動落射
照明することがよい。このようにすることによ
り、各入射角度でのスペツクルノイズはランダム
になり、その和を取ることにより上記スペツクル
ノイズの除去も可能となる。本発明の目的を達成
する方法として、別途照明用の光学系を用い被検
物への照明を検出光学系を通さずに行なうことも
可能である。この方法では照明用の光学系を別途
設ける必要がある。それは別途設けない場合、被
検出物が微小な寸法の際に、照射効率が悪くなる
ためである。また特に被検物に揺動落射照明する
際に、揺動照明に用いるガルバノミラーを被検物
と像位置関係に配置する必要がある。この点から
照明系と検出系の共用化を図れば構成上簡素化さ
れ有利となる。
源から照明された空間的にほぼコヒーレントな照
明光を、偏光状態により光を反射または透過させ
る偏光ビームスプリツタを通過させて一方の方向
を向いた第一の直線偏光状態の照明光となし、そ
の後該第一の直線偏光状態の照明光を波長板を透
過させて偏光状態を変えてパターン検出レンズを
通して被検物上のパターンに照射する照明工程
と、該被検物上のパターンから反射して再び前記
パターン検出レンズを通して検出される偏光光を
前記波長板を透過させて前記照明光の一方の方向
を向いた偏光状態とは直交する第二の直線偏光状
態となして該光の偏光状態に応じて光の透過率を
変化せしめるフランホーフア領域に設置された空
間周波数フイルターを通過させて前記パターンか
らの回折偏光光の内所望の空間周波数領域のみを
選択的に取り出して前記偏光ビームスプリツタを
通して分離される所望の空間周波数領域のみを強
調した像を光電変換手段で検出して被検物上のパ
ターンからの高コントラスト信号を検出する検出
工程とを有することを特徴とするパターン検出方
法であり、また第２の発明は、光源から照明され
た空間的にほぼコヒーレントな照明光を、偏光状
態により光を反射または透過させる偏光ビームス
プリツタを通過させて一方の方向を向いた第一の
直線偏光状態の照明光となし、その後該第一の直
線偏光状態の照明光を波長板を透過させて偏光状
態を変えてパターン検出レンズを通して被検物上
のパターンに照射する照明光学系と、該被検物上
のパターンから反射して再び前記パターン検出レ
ンズを通して検出される偏光光を前記照射光学系
の波長板を透過させて前記照明光の一方の方向を
向いた偏光状態とは直交する第二の直線偏光状態
となして該光の偏光状態に応じて光の透過率を変
化せしめるフランホーフア領域に設置された空間
周波数フイルターを通過させて前記パターンから
の回折偏光光の内所望の空間周波数領域のみを選
択的に取り出して前記照明光学系の偏光ビームス
プリツタを通して分離される所望の空間周波数領
域のみを強調した像を光電変換手段で検出して被
検物上のパターンからの高コントラスト信号を検
出する検出光学系とを備えたことを特徴とするパ
ターン検出装置である。特にこの検出において、
照射光をレーザ等指向性の高い空間的コヒーレン
スの高い光とし、これに伴ない発生するスペツク
ルノイズを除去するため照明光の被検物への照射
位置はほぼ固定で、入射角度を変化させ揺動落射
照明することがよい。このようにすることによ
り、各入射角度でのスペツクルノイズはランダム
になり、その和を取ることにより上記スペツクル
ノイズの除去も可能となる。本発明の目的を達成
する方法として、別途照明用の光学系を用い被検
物への照明を検出光学系を通さずに行なうことも
可能である。この方法では照明用の光学系を別途
設ける必要がある。それは別途設けない場合、被
検出物が微小な寸法の際に、照射効率が悪くなる
ためである。また特に被検物に揺動落射照明する
際に、揺動照明に用いるガルバノミラーを被検物
と像位置関係に配置する必要がある。この点から
照明系と検出系の共用化を図れば構成上簡素化さ
れ有利となる。
以下本発明を図に示す実施例にもとづいて説明
する。
する。
第１図は本発明の一実施例であり、本発明を縮
小露光装置に適用したものである。第１図で３は
レチクルであり、この上にウエハに焼付ける回路
パターンの５倍又は10倍のパターン３１がある。
パターンの焼付けは露光照明系（図示せず）によ
り出射した露光光をレチクル上方より照射し、透
過光を縮小投影レンズ５によりウエハ４０上のチ
ツプ４１に縮小露光して行なう。この露光は多数
の種類のレチクルを用いて重ね焼きされるが、こ
の重ね焼きの際に、既に焼かれたパターンの上の
正しい位置に次のパターンを焼付ける必要があ
る。これを実現するために、本発明では既に焼か
れているウエハパターンの一部であるターゲツト
パターン４２，４２′を被検物とし、この位置を
正確に読み取る方法を提供する。以下、本実施例
における検出方法を説明する。レーザ光２９をガ
ルバノミラー２９で反射させ、偏光ビームスプリ
ツタ２４、結像レンズ２３、偏光板２０、1/4波
長板２１、リレーレンズ２２を通し、ミラー２８
で反射させ、レチクルの回路パターンに隣接して
設けられたミラーパターン３０で反射させ、縮小
レンズ５を通してウエハ４上の被検物であるター
ゲツトパターン４２を照明する。反射光は照射光
の光路を逆にたどり、偏光ビームスプリツタ２４
で反射させ、シリンドリカルレンズ２６で検出方
向と直角な方向（ターゲツトパターンの長手方
向）を圧縮し、撮像手段であるリニアセンサ（チ
ヤージドカツプルテバイス）２７上に結像させ
る。ガルバノミラー２５のミラー面は結像レンズ
２３、リレーレンズ２１及び縮小レンズ５により
ウエハ面上に結像される位置関係にある。従つて
ガルバノミラーを用いて光を偏向すると揺動落射
照明が実現する。レーザ照明光２９は偏光ビーム
スプリツタに対しＰ偏光Ｐで入射する。偏光板２
０はＰ偏光Ｐを通過させるので、Ｐ偏光Ｐが1/4
波長板２１に入射し、透過した光は円偏光とな
る。円偏光でウエハのダーゲツトマーク４２を照
射し、反射した光は円偏光で再び1/4波長板２１
に戻り、1/4波長板透過後Ｓ偏光Ｓとなる。第２
図ａは第１図のウエハターゲツトマーク４２の立
体図であり、第２図ｂは段差ｄが小さい場合の従
来の検出波形である。ここで従来の検出波形とは
偏光板２０がない場合のものであり、段差が小さ
いため、第２図ｃの段差の大きいパターンに比べ
エツジ部分のコントラストが極端に小さくなつて
いる。このような波形の場合ノイズに埋れたエツ
ジを検出することは困難であり、誤検出が頻発す
る。しかるに、LSIの実装密度が高くなると、こ
のような低段差パターンが多くなるとともに、検
出精度の向上も更に要求されて来る。本実施例で
は偏光板２０を設け、ウエハターゲツトマークか
らの反射光の高い空間周波数領域のみを取り出
し、エツジ部分の情報を選択的に取り出し、エツ
ジ信号のコントラストを向上させている。以下こ
の高コントラスト化を第３図を用いて更に詳細に
説明する。第３図ａは第１図の照明及び検出系２
の部分を示したものであり、第１図と同一番号は
同一物を表わしている。レチクルのミラーパター
ン近くに形成されたウエハターゲツトマークの像
（図示せず）はリレーレンズ２２によりＡ点に再
結像する。リレーレンズの直後又は直前に（直前
は図示せず）1/4波長板を設けることにより、前
述したごとく検出光はＳ偏光Ｓとなる。また再結
像点Ａから偏光板２０までの距離がＡ点に形成
されるターゲツトマークの像寸法（第２図のパタ
ーンの幅）ｗに比べ次式で示されるフラウンホー
フア領域では、偏光板位置でのターゲツトマーク
の回折パターンはほぼＡ点における再結像光分布
のフーリエ変換になつている。
小露光装置に適用したものである。第１図で３は
レチクルであり、この上にウエハに焼付ける回路
パターンの５倍又は10倍のパターン３１がある。
パターンの焼付けは露光照明系（図示せず）によ
り出射した露光光をレチクル上方より照射し、透
過光を縮小投影レンズ５によりウエハ４０上のチ
ツプ４１に縮小露光して行なう。この露光は多数
の種類のレチクルを用いて重ね焼きされるが、こ
の重ね焼きの際に、既に焼かれたパターンの上の
正しい位置に次のパターンを焼付ける必要があ
る。これを実現するために、本発明では既に焼か
れているウエハパターンの一部であるターゲツト
パターン４２，４２′を被検物とし、この位置を
正確に読み取る方法を提供する。以下、本実施例
における検出方法を説明する。レーザ光２９をガ
ルバノミラー２９で反射させ、偏光ビームスプリ
ツタ２４、結像レンズ２３、偏光板２０、1/4波
長板２１、リレーレンズ２２を通し、ミラー２８
で反射させ、レチクルの回路パターンに隣接して
設けられたミラーパターン３０で反射させ、縮小
レンズ５を通してウエハ４上の被検物であるター
ゲツトパターン４２を照明する。反射光は照射光
の光路を逆にたどり、偏光ビームスプリツタ２４
で反射させ、シリンドリカルレンズ２６で検出方
向と直角な方向（ターゲツトパターンの長手方
向）を圧縮し、撮像手段であるリニアセンサ（チ
ヤージドカツプルテバイス）２７上に結像させ
る。ガルバノミラー２５のミラー面は結像レンズ
２３、リレーレンズ２１及び縮小レンズ５により
ウエハ面上に結像される位置関係にある。従つて
ガルバノミラーを用いて光を偏向すると揺動落射
照明が実現する。レーザ照明光２９は偏光ビーム
スプリツタに対しＰ偏光Ｐで入射する。偏光板２
０はＰ偏光Ｐを通過させるので、Ｐ偏光Ｐが1/4
波長板２１に入射し、透過した光は円偏光とな
る。円偏光でウエハのダーゲツトマーク４２を照
射し、反射した光は円偏光で再び1/4波長板２１
に戻り、1/4波長板透過後Ｓ偏光Ｓとなる。第２
図ａは第１図のウエハターゲツトマーク４２の立
体図であり、第２図ｂは段差ｄが小さい場合の従
来の検出波形である。ここで従来の検出波形とは
偏光板２０がない場合のものであり、段差が小さ
いため、第２図ｃの段差の大きいパターンに比べ
エツジ部分のコントラストが極端に小さくなつて
いる。このような波形の場合ノイズに埋れたエツ
ジを検出することは困難であり、誤検出が頻発す
る。しかるに、LSIの実装密度が高くなると、こ
のような低段差パターンが多くなるとともに、検
出精度の向上も更に要求されて来る。本実施例で
は偏光板２０を設け、ウエハターゲツトマークか
らの反射光の高い空間周波数領域のみを取り出
し、エツジ部分の情報を選択的に取り出し、エツ
ジ信号のコントラストを向上させている。以下こ
の高コントラスト化を第３図を用いて更に詳細に
説明する。第３図ａは第１図の照明及び検出系２
の部分を示したものであり、第１図と同一番号は
同一物を表わしている。レチクルのミラーパター
ン近くに形成されたウエハターゲツトマークの像
（図示せず）はリレーレンズ２２によりＡ点に再
結像する。リレーレンズの直後又は直前に（直前
は図示せず）1/4波長板を設けることにより、前
述したごとく検出光はＳ偏光Ｓとなる。また再結
像点Ａから偏光板２０までの距離がＡ点に形成
されるターゲツトマークの像寸法（第２図のパタ
ーンの幅）ｗに比べ次式で示されるフラウンホー
フア領域では、偏光板位置でのターゲツトマーク
の回折パターンはほぼＡ点における再結像光分布
のフーリエ変換になつている。
λ≫w2
ここでλは光の波長であり、ｗ＝数μmとする
とが数mm以上でフラウンホーフア領域と云え
る。偏光板２０の詳細構造は第３図ｂに示すよう
になつており、ターゲツトマーク照明光２９が通
過する光軸に近い部分２００は偏光板になつてお
り、ターゲツトマークから反射して戻つて来たＳ
偏光の回折光２９′は第３図ｃに示すように高周
波成分を有しているが、これに対しては所望の空
間周波数領域のみを通過させ、領域２００では光
を遮光させる。従つて２０を通過した光は第３図
の実施の場合には、高周波成分のみが検出器２７
で検出されることにより、低周波成分、即ち第２
図ｂに示すバイアス成分が除去され第４図ｃに示
すようなエツジ情報が強調されたコントラストの
高い検出波形が得られることになる。第４図、第
５図、及び第６図は夫々偏光板２０の詳細構造各
図ｂにより、従来の波形各図ａ（偏光板がない場
合の波形）に比べ、検出容易な波形（各図ｃ）に
変化する状況を示した図である。原波形（偏光板
のない場合の波形）に応じて、最適な形状を有す
る偏光板を例えば機械的に挿入、取り出しを行な
い、入れ替えることにより、パターン検出アルゴ
リズムに適した波形を検出することが可能とな
る。第５図、第６図、及び第７図の夫々ａに示す
種々の検出原波形に対し、一定空間周波数領域
（各図ｂに示す。）のみを選択的に取り出した結果
の検出波形（各図ｃ）である。このような波形の
整形は完全に光学的に処理されるため、電気的な
処理に比べ、高速瞬時に実現でき、しかも簡単な
構成で実現可能である。
とが数mm以上でフラウンホーフア領域と云え
る。偏光板２０の詳細構造は第３図ｂに示すよう
になつており、ターゲツトマーク照明光２９が通
過する光軸に近い部分２００は偏光板になつてお
り、ターゲツトマークから反射して戻つて来たＳ
偏光の回折光２９′は第３図ｃに示すように高周
波成分を有しているが、これに対しては所望の空
間周波数領域のみを通過させ、領域２００では光
を遮光させる。従つて２０を通過した光は第３図
の実施の場合には、高周波成分のみが検出器２７
で検出されることにより、低周波成分、即ち第２
図ｂに示すバイアス成分が除去され第４図ｃに示
すようなエツジ情報が強調されたコントラストの
高い検出波形が得られることになる。第４図、第
５図、及び第６図は夫々偏光板２０の詳細構造各
図ｂにより、従来の波形各図ａ（偏光板がない場
合の波形）に比べ、検出容易な波形（各図ｃ）に
変化する状況を示した図である。原波形（偏光板
のない場合の波形）に応じて、最適な形状を有す
る偏光板を例えば機械的に挿入、取り出しを行な
い、入れ替えることにより、パターン検出アルゴ
リズムに適した波形を検出することが可能とな
る。第５図、第６図、及び第７図の夫々ａに示す
種々の検出原波形に対し、一定空間周波数領域
（各図ｂに示す。）のみを選択的に取り出した結果
の検出波形（各図ｃ）である。このような波形の
整形は完全に光学的に処理されるため、電気的な
処理に比べ、高速瞬時に実現でき、しかも簡単な
構成で実現可能である。
第８図は第１図の実施例の偏光板による空間周
波数フイルタと同一の機能を実現する他の実施例
を示すものである。第１図と同一番号は同一物を
表わしている。２０″は1/8波長板であり結晶軸は
Ｐ及びＳ偏光の偏光方向と45°の傾きに配置され
ている。２０′はやはり1/8波長板であるが、電気
光学結晶で構成されており、第８図ｂに示すよう
な構造を有している。即ち縦方向に長いストライ
ブ状に分割されており、各ストライブは２０２の
スイツチ回路により独立に電気的に駆動可能であ
る。それぞれのストライブに＋又は−の電圧を印
加することにより結晶軸が逆転するため、２０″
の1/8波長板と組み合わせることにより、＋の電圧
印加部分は２０″と逆の結晶軸状態となり２０′，
２０″を通過したＰ偏光の照射光はＰ偏光の直線
偏光を保つたままウエハのターゲツトマークを照
射し、反射して戻つて来た光はＰ偏光を維持して
いるため、偏光ビームスプリツタ２４を通過し、
撮像素子２７には到達しない。他方一の電圧を印
加した部分は２０′と同一の結晶軸状態であるた
め、２０′，２０″の組み合せにより1/4波長板と
して働くことにより、Ｐ次光で入射した光は円偏
光となりウエハターゲツトマークを照射し、反像
し戻つて来た光は２０′，２０″と通過後Ｓ偏光と
なり、偏光ビームスプリツタ２４で反射し、撮像
素子に到達する。即ち本実施例では、光の偏光状
態を変化せしめることにより、回折光の一定空間
周波数領域のみを選択的に取り出すことが、第１
図の実施例と同様にできることになる。なお第８
図の実施例において、偏光ビームスプリツタの消
光比が十分取れない場合には偏光ビームスプリツ
タとシリンドリカルレンズの間にＳ偏光のみを透
過させる偏光板を置けば、更にＳ／Ｎの高い空間
周波数フイルタリングを実現することが可能であ
る。
波数フイルタと同一の機能を実現する他の実施例
を示すものである。第１図と同一番号は同一物を
表わしている。２０″は1/8波長板であり結晶軸は
Ｐ及びＳ偏光の偏光方向と45°の傾きに配置され
ている。２０′はやはり1/8波長板であるが、電気
光学結晶で構成されており、第８図ｂに示すよう
な構造を有している。即ち縦方向に長いストライ
ブ状に分割されており、各ストライブは２０２の
スイツチ回路により独立に電気的に駆動可能であ
る。それぞれのストライブに＋又は−の電圧を印
加することにより結晶軸が逆転するため、２０″
の1/8波長板と組み合わせることにより、＋の電圧
印加部分は２０″と逆の結晶軸状態となり２０′，
２０″を通過したＰ偏光の照射光はＰ偏光の直線
偏光を保つたままウエハのターゲツトマークを照
射し、反射して戻つて来た光はＰ偏光を維持して
いるため、偏光ビームスプリツタ２４を通過し、
撮像素子２７には到達しない。他方一の電圧を印
加した部分は２０′と同一の結晶軸状態であるた
め、２０′，２０″の組み合せにより1/4波長板と
して働くことにより、Ｐ次光で入射した光は円偏
光となりウエハターゲツトマークを照射し、反像
し戻つて来た光は２０′，２０″と通過後Ｓ偏光と
なり、偏光ビームスプリツタ２４で反射し、撮像
素子に到達する。即ち本実施例では、光の偏光状
態を変化せしめることにより、回折光の一定空間
周波数領域のみを選択的に取り出すことが、第１
図の実施例と同様にできることになる。なお第８
図の実施例において、偏光ビームスプリツタの消
光比が十分取れない場合には偏光ビームスプリツ
タとシリンドリカルレンズの間にＳ偏光のみを透
過させる偏光板を置けば、更にＳ／Ｎの高い空間
周波数フイルタリングを実現することが可能であ
る。
第９図は本発明の他の実施例を示す図である。
第９図において第１図と同一番号は同一物を表わ
している。２０は第１図の偏光板２０を回転円
板上に種々の形状で配置したものである。検出原
波形に応じて最適な形状の偏光板を選び光路に挿
入する。
第９図において第１図と同一番号は同一物を表わ
している。２０は第１図の偏光板２０を回転円
板上に種々の形状で配置したものである。検出原
波形に応じて最適な形状の偏光板を選び光路に挿
入する。
第１０図は本発明の実施例である。第１０図に
おいて第１図と同一番号は同一物を表わす。本実
施例はウエハのパターン寸法、パターン間隔及び
パターン形状測定に適用したものである。偏光板
２０は第１０図ｂに示すように同心円の形状を有
する。照明光２９′は指向性の高い白色光であり、
偏光板２４′でＳ偏光になり、ビームスプリツタ
２４により反射される。リレーレンズ２３の内部
には第１０図ｂに示すＳ偏光透過の偏光板２０と
１／４波長板２１が有る。照射Ｓ偏光は第１０図ｂ
の偏光板２０の中心の円形部を透過し、被検物に
照射される。被検物からの反射光は対物レンズ
５′及びリレーレンズの一部により偏光板２０の
位置でフラウンホーフア回折分布を生ずる。偏光
板２０の偏光子がある部分２００′で、反射光は
遮光され、他の部分（白ぬき部）の回折光のみが
撮像素子２７に到り、ウエハパターンを結像する
ので、ウエハパターンの形状、下地等に応じて所
望の偏光板の形状を選ぶことによりエツジ部分の
情報をＳ／Ｎ高く検出することが可能となる。特
に前記実施例によれば半導体のように微細な平面
寸法と、微細な立体寸法から成るパターンの検出
には、像を高倍率で拡大することが不可欠とな
り、像の拡大は１個のレンズでは不可能で、数個
のレンズにより段階的に拡大することが普通であ
る。この場合パターン検出に用いる照明光を導く
ビームスプリツタは像が最も拡大されている撮像
素子の近くに入れることが望ましい。それはこの
部分での光の広がり角が小さいため、ビームスプ
リツタ挿入による像の劣化が小さいからである。
またたとえ像の劣化を起さないように、しかも被
検物に近い所にビームスプリツタを挿入できたと
しても、被検物の微小領域に限定して照明するに
は、検出系と同程度の構成の照射用光学系が必要
となり、構成が複雑になる。本発明は照明と検出
の光学系をほとんど共用し、従つて簡単な構成で
上述の高精度検出を可能にした。特に低段差パタ
ーンや、縮小露光装置のTTL（Through the
Lene）アライメントに用いる露光波長に比べ長
波長の光に対し低コントラストになる段差のパタ
ーンに対しても、パターンエツジからの反射光の
有する特定空間周波数を選択フイルタにより取り
出すことにより、従来検出不可能なパターンでも
検出が容易に行なえるようになる。
おいて第１図と同一番号は同一物を表わす。本実
施例はウエハのパターン寸法、パターン間隔及び
パターン形状測定に適用したものである。偏光板
２０は第１０図ｂに示すように同心円の形状を有
する。照明光２９′は指向性の高い白色光であり、
偏光板２４′でＳ偏光になり、ビームスプリツタ
２４により反射される。リレーレンズ２３の内部
には第１０図ｂに示すＳ偏光透過の偏光板２０と
１／４波長板２１が有る。照射Ｓ偏光は第１０図ｂ
の偏光板２０の中心の円形部を透過し、被検物に
照射される。被検物からの反射光は対物レンズ
５′及びリレーレンズの一部により偏光板２０の
位置でフラウンホーフア回折分布を生ずる。偏光
板２０の偏光子がある部分２００′で、反射光は
遮光され、他の部分（白ぬき部）の回折光のみが
撮像素子２７に到り、ウエハパターンを結像する
ので、ウエハパターンの形状、下地等に応じて所
望の偏光板の形状を選ぶことによりエツジ部分の
情報をＳ／Ｎ高く検出することが可能となる。特
に前記実施例によれば半導体のように微細な平面
寸法と、微細な立体寸法から成るパターンの検出
には、像を高倍率で拡大することが不可欠とな
り、像の拡大は１個のレンズでは不可能で、数個
のレンズにより段階的に拡大することが普通であ
る。この場合パターン検出に用いる照明光を導く
ビームスプリツタは像が最も拡大されている撮像
素子の近くに入れることが望ましい。それはこの
部分での光の広がり角が小さいため、ビームスプ
リツタ挿入による像の劣化が小さいからである。
またたとえ像の劣化を起さないように、しかも被
検物に近い所にビームスプリツタを挿入できたと
しても、被検物の微小領域に限定して照明するに
は、検出系と同程度の構成の照射用光学系が必要
となり、構成が複雑になる。本発明は照明と検出
の光学系をほとんど共用し、従つて簡単な構成で
上述の高精度検出を可能にした。特に低段差パタ
ーンや、縮小露光装置のTTL（Through the
Lene）アライメントに用いる露光波長に比べ長
波長の光に対し低コントラストになる段差のパタ
ーンに対しても、パターンエツジからの反射光の
有する特定空間周波数を選択フイルタにより取り
出すことにより、従来検出不可能なパターンでも
検出が容易に行なえるようになる。
以上説明したように本発明によれば、偏光ビー
ムスプリツタおよび波長板と、フラウンホーフア
領域に設置された光の偏光状態に応じて光の透過
率を変化せしめる空間周波数フイルターとを用い
たので、光の利用効率を高めて、半導体露光装置
野アライメントや、半導体ウエハのパターンの寸
法、間隔、形状等の測定、検査に於る微細パター
ンの低コントラスト像を鮮明にして高精度に検出
することができる効果を奏する。
ムスプリツタおよび波長板と、フラウンホーフア
領域に設置された光の偏光状態に応じて光の透過
率を変化せしめる空間周波数フイルターとを用い
たので、光の利用効率を高めて、半導体露光装置
野アライメントや、半導体ウエハのパターンの寸
法、間隔、形状等の測定、検査に於る微細パター
ンの低コントラスト像を鮮明にして高精度に検出
することができる効果を奏する。
第１図は本発明のパターン検出方法を適用した
一実施例を示す図、第２図は被検物であるウエハ
ターゲツトを示す構造と、そのターゲツトを従来
法で検出した検出波形とを示す図、第３図は第１
図に示す空間周波数領域を選択的に取り出す部分
と、偏光板の一実施例と、検出器で検出される検
出波形とを示した図、第４図、第５図、第６図、
及び第７図は各々、各種偏光板を用いない場合の
検出波形と、各種偏光板と、各種偏光板を用いた
場合の検出波形とを示した図、第８図は本発明の
一実施例であり、光の偏光状態を電気的に変化せ
しめるものを示した図、第９図は本発明の一実施
例であり、偏光板（パターン）の形状を機械的に
変化させるものを示す図、第１０図は本発明をウ
エハパターンの寸法、間隔、形状の測定、検査に
適用した一実施例を示す図である。 ２，２′……照明及び検出系、２０，２０′，２
０″，２０……偏光板、２１……1/4波長板、２
２……リレーレンズ、２３……結像レンズ、２４
……偏光ビームスプリツタ、２６……シリンドリ
カルレンズ、２７……リニアセンサ、３０……レ
チクル上のミラーパターン、４……ウエハ、４２
……ウエハターゲツトパターン、５……縮小レン
ズ、７……ウエハテーブル。
一実施例を示す図、第２図は被検物であるウエハ
ターゲツトを示す構造と、そのターゲツトを従来
法で検出した検出波形とを示す図、第３図は第１
図に示す空間周波数領域を選択的に取り出す部分
と、偏光板の一実施例と、検出器で検出される検
出波形とを示した図、第４図、第５図、第６図、
及び第７図は各々、各種偏光板を用いない場合の
検出波形と、各種偏光板と、各種偏光板を用いた
場合の検出波形とを示した図、第８図は本発明の
一実施例であり、光の偏光状態を電気的に変化せ
しめるものを示した図、第９図は本発明の一実施
例であり、偏光板（パターン）の形状を機械的に
変化させるものを示す図、第１０図は本発明をウ
エハパターンの寸法、間隔、形状の測定、検査に
適用した一実施例を示す図である。 ２，２′……照明及び検出系、２０，２０′，２
０″，２０……偏光板、２１……1/4波長板、２
２……リレーレンズ、２３……結像レンズ、２４
……偏光ビームスプリツタ、２６……シリンドリ
カルレンズ、２７……リニアセンサ、３０……レ
チクル上のミラーパターン、４……ウエハ、４２
……ウエハターゲツトパターン、５……縮小レン
ズ、７……ウエハテーブル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源から照明された空間的にほぼコヒーレン
トな照明光を、偏光状態により光を反射または透
過させる偏光ビームスプリツタを通過させて一方
の方向を向いた第一の直線偏光状態の照明光とな
し、その後該第一の直線偏光状態の照明光を波長
板を透過させて偏光状態を変えてパターン検出レ
ンズを通して被検物上のパターンに照射する照明
工程と、該被検物上のパターンから反射して再び
前記パターン検出レンズを通して検出される偏光
光を前記波長板を透過させて前記照明光の一方の
方向を向いた偏光状態とは直交する第二の直線偏
光状態となして該光の偏光状態に応じて光の透過
率を変化せしめるフランホーフア領域に設置され
た空間周波数フイルターを通過させて前記パター
ンからの回折偏光光の内所望の空間周波数領域の
みを選択的に取り出して前記偏光ビームスプリツ
タを通して分離される所望の空間周波数領域のみ
を強調した像を光電変換手段で検出して被検物上
のパターンからの高コントラスト信号を検出する
検出工程とを有することを特徴とするパターン検
出方法。 ２ 前記照明工程において、前記被検物上のパタ
ーンへの照明光の入射角を変化させることを特徴
とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のパターン検出方法。 ３ 光源から照明された空間的にほぼコヒーレン
トな照明光を、偏光状態により光を反射または透
過させる偏光ビームスプリツタを通過させて一方
の方向を向いた第一の直線偏光状態の照明光とな
し、その後該第一の直線偏光状態の照明光を波長
板を透過させて偏光状態を変えてパターン検出レ
ンズを通して被検物上のパターンに照射する照明
光学系と、該被検物上のパターンから反射して再
び前記パターン検出レンズを通して検出される偏
光光を前記照明光学系の波長板を透過させて前記
照明光の一方の方向を向いた偏光状態とは直交す
る第二の直線偏光状態となして該光の偏光状態に
応じて光の透過率を変化せしめるフランホーフア
領域に設置された空間周波数フイルターを通過さ
せて前記パターンからの回折偏光光の内所望の空
間周波数領域のみを選択的に取り出して前記照明
光学系の偏光ビームスプリツタを通して分離され
る所望の空間周波数領域のみを強調した像を光電
変換手段で検出して被検物上のパターンからの高
コントラスト信号を検出する検出光学系とを備え
たことを特徴とするパターン検出装置。 ４ 前記照明光学系において、前記被検物上のパ
ターンへの照明光の入射角を変化させる偏向手段
を有することを特徴とすることを特徴とする特許
請求の範囲第３項記載のパターン検出装置。 ５ 縮小投影露光装置においてウエハ上のアライ
メントパターンを縮小投影レンズを通して検出す
る装置において、光源から照明された空間的にほ
ぼコヒーレントな照明光を、偏光状態により光を
反射または透過させる偏光ビームスプリツタを通
過させて一方の方向を向いた第一の直線偏光状態
の照明光となし、その後該第一の直線偏光状態の
照明光を波長板を透過させて偏光状態を変えて前
記縮小投影レンズを通してウエハ上のアライメン
トパターンに照射する照明光学系と、該ウエハ上
のアライメントパターンから反射して再び前記縮
小投影レンズを通して検出される偏光光を前記照
明光学系の波長板を透過させて前記照明光の一方
の方向を向いた偏光状態とは直交する第二の直線
偏光状態となして該光の偏光状態に応じて光の透
過率を変化せしめるフランホーフア領域に設置さ
れた空間周波数フイルターを通過させて前記アラ
イメントパターンからの回折偏光光の内所望の空
間周波数領域のみを選択的に取り出して前記照明
光学系の偏光ビームスプリツタを通して分離され
る所望の空間周波数領域のみを強調した像を光電
変換手段で検出してウエハ上のアライメントパタ
ーンからの高コントラスト信号を検出する検出光
学系とを備えたことを特徴とするパターン検出装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158122A JPS6220313A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | パタ−ン検出方法及びその装置 |
| US06/886,044 US4744666A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-16 | Alignment detection optical system of projection type aligner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158122A JPS6220313A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | パタ−ン検出方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220313A JPS6220313A (ja) | 1987-01-28 |
| JPH0560253B2 true JPH0560253B2 (ja) | 1993-09-01 |
Family
ID=15664777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60158122A Granted JPS6220313A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | パタ−ン検出方法及びその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4744666A (ja) |
| JP (1) | JPS6220313A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2706776B2 (ja) * | 1988-02-10 | 1998-01-28 | 株式会社三協精機製作所 | 磁気感応素子用のホルダー |
| JPH0213756U (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-29 | ||
| US5463459A (en) | 1991-04-02 | 1995-10-31 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for analyzing the state of generation of foreign particles in semiconductor fabrication process |
| US5424839A (en) * | 1993-03-01 | 1995-06-13 | Hughes Training, Inc. | Method and apparatus for aligning visual images with visual display devices |
| US5879866A (en) * | 1994-12-19 | 1999-03-09 | International Business Machines Corporation | Image recording process with improved image tolerances using embedded AR coatings |
| US5852497A (en) * | 1997-08-28 | 1998-12-22 | Vlsi Technology, Inc. | Method and apparatus for detecting edges under an opaque layer |
| DE19748982A1 (de) * | 1997-11-06 | 1999-06-02 | Bosch Gmbh Robert | Bauteilhalter für einen Hall-Sensor und Verfahren zum Herstellen eines Bauteilhalters |
| JP4485910B2 (ja) * | 2004-11-04 | 2010-06-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 外観検査装置 |
| CN118583150A (zh) * | 2024-08-07 | 2024-09-03 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 一种基于偏振测量的高精度保偏空芯光子晶体光纤陀螺 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4362389A (en) * | 1980-02-19 | 1982-12-07 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for projection type mask alignment |
| JPS6052021A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-23 | Canon Inc | 位置検出方法 |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60158122A patent/JPS6220313A/ja active Granted
-
1986
- 1986-07-16 US US06/886,044 patent/US4744666A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4744666A (en) | 1988-05-17 |
| JPS6220313A (ja) | 1987-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |