JPH0613282A - オートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置 - Google Patents
オートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置Info
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- JPH0613282A JPH0613282A JP4169702A JP16970292A JPH0613282A JP H0613282 A JPH0613282 A JP H0613282A JP 4169702 A JP4169702 A JP 4169702A JP 16970292 A JP16970292 A JP 16970292A JP H0613282 A JPH0613282 A JP H0613282A
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- 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
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】オートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャ
ップ測定を、マスク・ウェーハ間位置合わせ装置用顕微
鏡を用いた単一の装置で行う。 【構成】顕微鏡筒３内で光ビームを対物レンズ４側に進
行させ、該光ビームを対物レンズ４に通してマスク１Ａ
に斜め入射させ、マスク１Ａで反射された光ビーム及び
マスク１Ａを透過しマスク・ウェーハ間で反射しマスク
１Ａを透過した光ビームが、対物レンズ４を通りイメー
ジセンサ２上に投射されて形成された光スポットＱ１、
Ｑ２の位置を検出し、顕微鏡筒３を光軸方向へ移動させ
て光スポットＱ１又はＱ２を予め定めた位置へ移動させ
ることにより、該試料をイメージセンサ２上に結像さ
せ、光スポットＱ１、Ｑ２の相互間隔ｄに基づいてマス
ク・ウェーハ間ギャップｇを測定する。
ップ測定を、マスク・ウェーハ間位置合わせ装置用顕微
鏡を用いた単一の装置で行う。 【構成】顕微鏡筒３内で光ビームを対物レンズ４側に進
行させ、該光ビームを対物レンズ４に通してマスク１Ａ
に斜め入射させ、マスク１Ａで反射された光ビーム及び
マスク１Ａを透過しマスク・ウェーハ間で反射しマスク
１Ａを透過した光ビームが、対物レンズ４を通りイメー
ジセンサ２上に投射されて形成された光スポットＱ１、
Ｑ２の位置を検出し、顕微鏡筒３を光軸方向へ移動させ
て光スポットＱ１又はＱ２を予め定めた位置へ移動させ
ることにより、該試料をイメージセンサ２上に結像さ
せ、光スポットＱ１、Ｑ２の相互間隔ｄに基づいてマス
ク・ウェーハ間ギャップｇを測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プロキシミティ露光用
マスク・ウェーハ間位置合わせ装置に用いられるオート
フォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並
びに装置に関する。
マスク・ウェーハ間位置合わせ装置に用いられるオート
フォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並
びに装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来のマスク・ウェーハ間ギャ
ップ測定装置を示す。マスク１０Ａの下方にプロキシミ
ティ露光用半導体ウェーハ１０Ｂが配置されている。マ
スク・ウェーハ間ギャップｇにより、密着露光の欠点、
すなわちマスクへの塵埃付着やウエーハからのレジスト
剥離によりパターン欠陥が生じて素子製造歩留りが低下
するという欠点が解消される。しかし、マスク・ウェー
ハ間ギャップｇを大きくとれば、フレネル回折により解
像度が低下する。そこで、マスク・ウェーハ間ギャップ
ｇを測定してこれを適切な値にする必要がある。マスク
・ウェーハ間ギャップｇは、露光する光が紫外線やＸ線
の場合には通常５０〜１０μｍ程度にされる。
ップ測定装置を示す。マスク１０Ａの下方にプロキシミ
ティ露光用半導体ウェーハ１０Ｂが配置されている。マ
スク・ウェーハ間ギャップｇにより、密着露光の欠点、
すなわちマスクへの塵埃付着やウエーハからのレジスト
剥離によりパターン欠陥が生じて素子製造歩留りが低下
するという欠点が解消される。しかし、マスク・ウェー
ハ間ギャップｇを大きくとれば、フレネル回折により解
像度が低下する。そこで、マスク・ウェーハ間ギャップ
ｇを測定してこれを適切な値にする必要がある。マスク
・ウェーハ間ギャップｇは、露光する光が紫外線やＸ線
の場合には通常５０〜１０μｍ程度にされる。
【０００３】マスク・ウェーハ間ギャップｇを測定する
ために、マスク１０Ａの上方にレーザ１２及びＣＣＤカ
メラ１４が配置されている。レーザ１２から放射された
レーザビームは、マスク１０Ａ上に照射され、その一部
がマスク１０Ａ上で反射され、残りがマスク１０Ａを透
過して半導体ウェーハ１０Ｂ上で反射される。マスク１
０Ａ上及び半導体ウェーハ１０Ｂ上での反射光は、ＣＣ
Ｄカメラ１４の結像面で干渉して干渉縞が得られ、この
干渉縞の間隔に基づいてマスク・ウェーハ間ギャップｇ
が測定される。
ために、マスク１０Ａの上方にレーザ１２及びＣＣＤカ
メラ１４が配置されている。レーザ１２から放射された
レーザビームは、マスク１０Ａ上に照射され、その一部
がマスク１０Ａ上で反射され、残りがマスク１０Ａを透
過して半導体ウェーハ１０Ｂ上で反射される。マスク１
０Ａ上及び半導体ウェーハ１０Ｂ上での反射光は、ＣＣ
Ｄカメラ１４の結像面で干渉して干渉縞が得られ、この
干渉縞の間隔に基づいてマスク・ウェーハ間ギャップｇ
が測定される。
【０００４】一方、半導体ウェーハ１０Ｂに対するマス
ク１０Ａの水平方向位置合わせは、半導体ウェーハ１０
Ｂ上に形成されたアライメントマークに対しマスク１０
Ａ上に形成されたアライメントマークを合わせることに
より行われる。この位置合わせを、顕微鏡を用いて行う
場合、まずマークに焦点を合わせる必要があり、図５の
装置とは別個の図６に示すようなオートフォーカス装置
が用いられていた。図中の試料１０は、図５のマスク１
０Ａ又は半導体ウェーハ１０Ｂである。
ク１０Ａの水平方向位置合わせは、半導体ウェーハ１０
Ｂ上に形成されたアライメントマークに対しマスク１０
Ａ上に形成されたアライメントマークを合わせることに
より行われる。この位置合わせを、顕微鏡を用いて行う
場合、まずマークに焦点を合わせる必要があり、図５の
装置とは別個の図６に示すようなオートフォーカス装置
が用いられていた。図中の試料１０は、図５のマスク１
０Ａ又は半導体ウェーハ１０Ｂである。
【０００５】光源１６から放射された光は、集光レンズ
１８、アパーチャ２０及び発散度調整レンズ２２を通っ
てハーフミラー２４で反射され、対物レンズ２６を通っ
て試料１０上に収束照射され、試料１０上からの反射光
が対物レンズ２６及びハーフミラー２４を通ってビーム
スプリッタ２８で反射光と透過光とに分割され、この反
射光はビームスプリッタ３０により互いに平行な光束Ｌ
１と光束Ｌ２とに分割され、イメージセンサ３２で検出
される。イメージセンサ３２から出力される映像信号
は、合焦制御装置３４に供給されて処理される。
１８、アパーチャ２０及び発散度調整レンズ２２を通っ
てハーフミラー２４で反射され、対物レンズ２６を通っ
て試料１０上に収束照射され、試料１０上からの反射光
が対物レンズ２６及びハーフミラー２４を通ってビーム
スプリッタ２８で反射光と透過光とに分割され、この反
射光はビームスプリッタ３０により互いに平行な光束Ｌ
１と光束Ｌ２とに分割され、イメージセンサ３２で検出
される。イメージセンサ３２から出力される映像信号
は、合焦制御装置３４に供給されて処理される。
【０００６】顕微鏡筒を上方に移動させると、光束Ｌ１
の中心及び光束Ｌ２の中心に対応したイメージセンサ３
２上の画素の受光強度は、それぞれ曲線Ｃ１及び曲線Ｃ
２のように変化する。合焦制御装置３４は、曲線Ｃ１と
曲線Ｃ２との差をとった曲線Ｃ３が０になるように顕微
鏡筒を昇降させて、ビームスプリッタ２８からの透過光
束を、撮影レンズ３６を介しイメージセンサ３８上に結
像させる。このようなオートフォーカスが行われた後
に、イメージセンサ３８で取得した画像を処理して上記
位置合わせが行われる。
の中心及び光束Ｌ２の中心に対応したイメージセンサ３
２上の画素の受光強度は、それぞれ曲線Ｃ１及び曲線Ｃ
２のように変化する。合焦制御装置３４は、曲線Ｃ１と
曲線Ｃ２との差をとった曲線Ｃ３が０になるように顕微
鏡筒を昇降させて、ビームスプリッタ２８からの透過光
束を、撮影レンズ３６を介しイメージセンサ３８上に結
像させる。このようなオートフォーカスが行われた後
に、イメージセンサ３８で取得した画像を処理して上記
位置合わせが行われる。
【０００７】図７は、従来の他のマスク・ウェーハ間位
置合わせ装置用オートフォーカス装置を示す。
置合わせ装置用オートフォーカス装置を示す。
【０００８】レーザダイオード４０から放射された光
は、ミラー４２で下方に反射され、対物レンズ２６を通
って試料１０上に斜め入射され、試料１０上で反射され
た光が対物レンズ２６を通って２分割ホトダイオード４
４上に集光される。２分割ホトダイオード４４の２出力
は、差動アンプ４６に供給されて両者の差が増幅され、
信号Ｓとして取り出される。対物レンズ２６を備えた顕
微鏡筒を昇降させてＳ＝０にすることにより、オートフ
ォーカスが行われる。
は、ミラー４２で下方に反射され、対物レンズ２６を通
って試料１０上に斜め入射され、試料１０上で反射され
た光が対物レンズ２６を通って２分割ホトダイオード４
４上に集光される。２分割ホトダイオード４４の２出力
は、差動アンプ４６に供給されて両者の差が増幅され、
信号Ｓとして取り出される。対物レンズ２６を備えた顕
微鏡筒を昇降させてＳ＝０にすることにより、オートフ
ォーカスが行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図５に示す
マスク・ウェーハ間ギャップ測定装置と、図６又は図７
に示すオートフォーカス装置とを同時に動作させようと
すると、マスク・ウェーハ間ギャップ測定装置での光路
を顕微鏡の対物レンズ２６が遮るので、両装置の切換機
構を設けて両装置を切換使用しなければならず、全体の
構成が複雑になる。
マスク・ウェーハ間ギャップ測定装置と、図６又は図７
に示すオートフォーカス装置とを同時に動作させようと
すると、マスク・ウェーハ間ギャップ測定装置での光路
を顕微鏡の対物レンズ２６が遮るので、両装置の切換機
構を設けて両装置を切換使用しなければならず、全体の
構成が複雑になる。
【００１０】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、オートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ
測定を、マスク・ウェーハ間位置合わせ装置用顕微鏡を
用いた単一の装置で行うことができる、オートフォーカ
ス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置
を提供することにある。
み、オートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ
測定を、マスク・ウェーハ間位置合わせ装置用顕微鏡を
用いた単一の装置で行うことができる、オートフォーカ
ス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置
を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその作用】図１は、第
１発明に係るオートフォーカス及びマスク・ウェーハ間
ギャップ測定装置の原理構成を示す。
１発明に係るオートフォーカス及びマスク・ウェーハ間
ギャップ測定装置の原理構成を示す。
【００１２】本装置発明では、互いに接近したマスク１
Ａとウェーハ１Ｂとを相対的に位置合わせするために、
マスク１Ａ又はウェーハ１Ｂを試料とし顕微鏡で得られ
た像をイメージセンサ２上に結像させ、かつ、マスク・
ウェーハ間ギャップｇを測定するオートフォーカス及び
マスク・ウェーハ間ギャップ測定装置において、顕微鏡
筒３内で光ビームを対物レンズ４側に進行させて、該光
ビームを対物レンズ４に通しマスク１Ａに斜め入射させ
る光ビーム照射手段５と、マスク１Ａで反射された光ビ
ーム及びマスク１Ａを透過しマスク・ウェーハ間で反射
しマスク１Ａを透過した光ビームが、対物レンズ４を通
りイメージセンサ２上に投射されて形成された光スポッ
トＱ１、Ｑ２の位置を、イメージセンサ２からの映像信
号を処理して検出する光スポット位置検出手段６と、該
顕微鏡筒３を光軸方向へ移動させて、検出された光スポ
ットＱ１又はＱ２の位置を予め定めた位置へ移動させる
ことにより、該試料をイメージセンサ２上に結像させる
合焦制御手段７と、光スポットＱ１、Ｑ２の相互間隔ｄ
を検出し、該間隔に基づいてマスク・ウェーハ間ギャッ
プｇを算出するマスク・ウェーハ間ギャップ算出手段８
とを備えている。
Ａとウェーハ１Ｂとを相対的に位置合わせするために、
マスク１Ａ又はウェーハ１Ｂを試料とし顕微鏡で得られ
た像をイメージセンサ２上に結像させ、かつ、マスク・
ウェーハ間ギャップｇを測定するオートフォーカス及び
マスク・ウェーハ間ギャップ測定装置において、顕微鏡
筒３内で光ビームを対物レンズ４側に進行させて、該光
ビームを対物レンズ４に通しマスク１Ａに斜め入射させ
る光ビーム照射手段５と、マスク１Ａで反射された光ビ
ーム及びマスク１Ａを透過しマスク・ウェーハ間で反射
しマスク１Ａを透過した光ビームが、対物レンズ４を通
りイメージセンサ２上に投射されて形成された光スポッ
トＱ１、Ｑ２の位置を、イメージセンサ２からの映像信
号を処理して検出する光スポット位置検出手段６と、該
顕微鏡筒３を光軸方向へ移動させて、検出された光スポ
ットＱ１又はＱ２の位置を予め定めた位置へ移動させる
ことにより、該試料をイメージセンサ２上に結像させる
合焦制御手段７と、光スポットＱ１、Ｑ２の相互間隔ｄ
を検出し、該間隔に基づいてマスク・ウェーハ間ギャッ
プｇを算出するマスク・ウェーハ間ギャップ算出手段８
とを備えている。
【００１３】本方法発明では、互いに接近したマスク１
Ａとウェーハ１Ｂとを相対的に位置合わせするために、
マスク１Ａ又はウェーハ１Ｂを試料とし顕微鏡で得られ
た像をイメージセンサ２上に結像させ、かつ、マスク１
Ａ・ウェーハ１Ｂ間ギャップｇを測定するオートフォー
カス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法におい
て、顕微鏡筒３内で光ビームを対物レンズ４側に進行さ
せ、該光ビームを対物レンズ４に通してマスク１Ａに斜
め入射させ、マスク１Ａで反射された光ビーム及びマス
ク１Ａを透過しマスク・ウェーハ間で反射しマスク１Ａ
を透過した光ビームが、対物レンズ４を通りイメージセ
ンサ２上に投射されて形成された光スポットＱ１、Ｑ２
の位置を検出し、顕微鏡筒３を光軸方向へ移動させて光
スポットＱ１又はＱ２を予め定めた位置へ移動させるこ
とにより、該試料をイメージセンサ２上に結像させ、光
スポットＱ１、Ｑ２の相互間隔ｄに基づいてマスク・ウ
ェーハ間ギャップｇを測定する。
Ａとウェーハ１Ｂとを相対的に位置合わせするために、
マスク１Ａ又はウェーハ１Ｂを試料とし顕微鏡で得られ
た像をイメージセンサ２上に結像させ、かつ、マスク１
Ａ・ウェーハ１Ｂ間ギャップｇを測定するオートフォー
カス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法におい
て、顕微鏡筒３内で光ビームを対物レンズ４側に進行さ
せ、該光ビームを対物レンズ４に通してマスク１Ａに斜
め入射させ、マスク１Ａで反射された光ビーム及びマス
ク１Ａを透過しマスク・ウェーハ間で反射しマスク１Ａ
を透過した光ビームが、対物レンズ４を通りイメージセ
ンサ２上に投射されて形成された光スポットＱ１、Ｑ２
の位置を検出し、顕微鏡筒３を光軸方向へ移動させて光
スポットＱ１又はＱ２を予め定めた位置へ移動させるこ
とにより、該試料をイメージセンサ２上に結像させ、光
スポットＱ１、Ｑ２の相互間隔ｄに基づいてマスク・ウ
ェーハ間ギャップｇを測定する。
【００１４】本発明に係るオートフォーカス及びマスク
・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置によれば、オ
ートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定
を、マスク・ウェーハ間位置合わせ装置用顕微鏡を用い
た単一の装置で行うことができ、オートフォーカス装置
とマスク・ウェーハ間ギャップ測定とを切換える機構を
設ける必要がなく、構成が簡単である。
・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置によれば、オ
ートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定
を、マスク・ウェーハ間位置合わせ装置用顕微鏡を用い
た単一の装置で行うことができ、オートフォーカス装置
とマスク・ウェーハ間ギャップ測定とを切換える機構を
設ける必要がなく、構成が簡単である。
【００１５】本装置発明の第１態様では、光ビーム照射
手段５は、例えば図２に示す如く、上記顕微鏡筒５０の
内壁に取付けられた半導体レーザ５２と、半導体レーザ
５２から放射された光ビームを対物レンズ２６側に進行
させて、該光ビームを対物レンズ２６に通しマスク１０
Ａに斜め入射させるハーフミラー５４とを備えている。
手段５は、例えば図２に示す如く、上記顕微鏡筒５０の
内壁に取付けられた半導体レーザ５２と、半導体レーザ
５２から放射された光ビームを対物レンズ２６側に進行
させて、該光ビームを対物レンズ２６に通しマスク１０
Ａに斜め入射させるハーフミラー５４とを備えている。
【００１６】この構成の場合、光ビームを顕微鏡筒外か
ら顕微鏡筒内へ導入する必要がなく、したがって、顕微
鏡筒外に特別な光学系を付設する必要がない。
ら顕微鏡筒内へ導入する必要がなく、したがって、顕微
鏡筒外に特別な光学系を付設する必要がない。
【００１７】本装置発明の第２態様では、光スポット位
置検出手段６は、画像メモリ５８と、イメージセンサ３
８からの映像信号をデジタル値に変換して画像メモリ５
８に書き込む画像入力手段５６と、画像メモリ５８に格
納されたデータを読み出して、試料に対する光ビーム入
射面に対応したイメージセンサ３８上の直線に平行な軸
をＸ軸とするＸ−Ｙ直交座標系の各ＸにつきＹ軸に平行
な直線上の該データを合計した投影輝度分布を得る輝度
分布作成手段６０、７２と、該投影輝度分布のピークの
Ｘ座標を光スポット位置として検出する光スポット座標
検出手段とを備えている。
置検出手段６は、画像メモリ５８と、イメージセンサ３
８からの映像信号をデジタル値に変換して画像メモリ５
８に書き込む画像入力手段５６と、画像メモリ５８に格
納されたデータを読み出して、試料に対する光ビーム入
射面に対応したイメージセンサ３８上の直線に平行な軸
をＸ軸とするＸ−Ｙ直交座標系の各ＸにつきＹ軸に平行
な直線上の該データを合計した投影輝度分布を得る輝度
分布作成手段６０、７２と、該投影輝度分布のピークの
Ｘ座標を光スポット位置として検出する光スポット座標
検出手段とを備えている。
【００１８】この構成の場合、２次元画像データを１次
元的に処理すればよく、かつ、Ｘ軸投影により光スポッ
ト位置データが平均化されてノイズが除去されるので、
光スポット位置を容易かつ正確に検出することができ
る。
元的に処理すればよく、かつ、Ｘ軸投影により光スポッ
ト位置データが平均化されてノイズが除去されるので、
光スポット位置を容易かつ正確に検出することができ
る。
【００１９】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。
明する。
【００２０】図２は、一実施例のオートフォーカス及び
マスク・ウェーハ間ギャップ測定装置を示す。
マスク・ウェーハ間ギャップ測定装置を示す。
【００２１】顕微鏡筒５０には、対物レンズ２６及び撮
影レンズ３６が取り付けられ、撮影レンズ３６による結
像位置にイメージセンサ３８が配置されている。また、
対物レンズ２６と撮影レンズ３６との間の顕微鏡筒５０
の内壁には、半導体レーザ５２がそのレーザビーム放射
方向を顕微鏡筒５０の光軸側に向けて配置されている。
さらに、このレーザビームを、光軸から離れた位置で光
軸に平行な方向へ偏向させるために、対物レンズ２６と
撮影レンズ３６の間の顕微鏡筒５０内にハーフミラー５
４が配置されている。
影レンズ３６が取り付けられ、撮影レンズ３６による結
像位置にイメージセンサ３８が配置されている。また、
対物レンズ２６と撮影レンズ３６との間の顕微鏡筒５０
の内壁には、半導体レーザ５２がそのレーザビーム放射
方向を顕微鏡筒５０の光軸側に向けて配置されている。
さらに、このレーザビームを、光軸から離れた位置で光
軸に平行な方向へ偏向させるために、対物レンズ２６と
撮影レンズ３６の間の顕微鏡筒５０内にハーフミラー５
４が配置されている。
【００２２】ハーフミラー５４で反射されたレーザビー
ムは、対物レンズ２６を通って屈折され、マスク１０Ａ
に対し斜め入射する。この入射光の一部はマスク１０Ａ
上の位置Ｐ１で反射され、残りがマスク１０Ａを透過
し、マスク１０Ａ、半導体ウェーハ１０Ｂ間において多
重反射され、マスク１０Ａ及び半導体ウェーハ１０Ｂで
の吸収並びにマスク１０Ａでの透過により減衰してい
く。図２ではその多重反射の一部のみを示している。
ムは、対物レンズ２６を通って屈折され、マスク１０Ａ
に対し斜め入射する。この入射光の一部はマスク１０Ａ
上の位置Ｐ１で反射され、残りがマスク１０Ａを透過
し、マスク１０Ａ、半導体ウェーハ１０Ｂ間において多
重反射され、マスク１０Ａ及び半導体ウェーハ１０Ｂで
の吸収並びにマスク１０Ａでの透過により減衰してい
く。図２ではその多重反射の一部のみを示している。
【００２３】マスク１０Ａ上の位置Ｐ１を透過したレー
ザビームは、半導体ウェーハ上の位置Ｐ２で反射され、
その一部がマスク１０Ａを透過し、残りがマスク１０Ａ
で反射された後、マスク上の位置Ｐ３で反射される。マ
スク１０Ａ上の位置Ｐ１及び半導体ウェーハ１０Ｂの上
の位置Ｐ２、Ｐ３で反射されたレーザビームは、対物レ
ンズ２６、ハーフミラー５４及び撮影レンズ３６を通
り、イメージセンサ３８の受光面に光スポットＱ１、Ｑ
２及びＱ３が形成される。
ザビームは、半導体ウェーハ上の位置Ｐ２で反射され、
その一部がマスク１０Ａを透過し、残りがマスク１０Ａ
で反射された後、マスク上の位置Ｐ３で反射される。マ
スク１０Ａ上の位置Ｐ１及び半導体ウェーハ１０Ｂの上
の位置Ｐ２、Ｐ３で反射されたレーザビームは、対物レ
ンズ２６、ハーフミラー５４及び撮影レンズ３６を通
り、イメージセンサ３８の受光面に光スポットＱ１、Ｑ
２及びＱ３が形成される。
【００２４】画像入力回路５６は、画像取込み指令に応
答して、イメージセンサ３８を駆動し、イメージセンサ
３８から出力された映像信号を増幅した後デジタル値に
変換し、また、イメージセンサ３８上の電気的走査位置
に対応したアドレスを生成し、画像メモリ５８に対しこ
のアドレスに該デジタル値を書き込む。
答して、イメージセンサ３８を駆動し、イメージセンサ
３８から出力された映像信号を増幅した後デジタル値に
変換し、また、イメージセンサ３８上の電気的走査位置
に対応したアドレスを生成し、画像メモリ５８に対しこ
のアドレスに該デジタル値を書き込む。
【００２５】マイクロコンピュータ６０は、画像入力回
路５６に対し画像取込み指令を供給し、画像メモリ５８
に格納された画像データ及び設定器６２に設定された値
に基づいて、鏡筒昇降装置６４を介し顕微鏡筒５０を昇
降させることにより、マスク１０Ａに対しオートフォー
カスを行い、かつ、マスク・ウェーハ間ギャップｇを測
定する。
路５６に対し画像取込み指令を供給し、画像メモリ５８
に格納された画像データ及び設定器６２に設定された値
に基づいて、鏡筒昇降装置６４を介し顕微鏡筒５０を昇
降させることにより、マスク１０Ａに対しオートフォー
カスを行い、かつ、マスク・ウェーハ間ギャップｇを測
定する。
【００２６】次に、図３に基づいて、マイクロコンピュ
ータ６０によるオートフォーカス及びマスク・ウェーハ
間ギャップ測定手順を説明する。以下、括弧内の数値
は、図中のステップ識別番号を表す。
ータ６０によるオートフォーカス及びマスク・ウェーハ
間ギャップ測定手順を説明する。以下、括弧内の数値
は、図中のステップ識別番号を表す。
【００２７】（７０）設定器６２から、後述の合焦位置
ＸF 、収束判定値ε、及び、光スポットＱ１、Ｑ２間距
離ｄからマスク・ウェーハ間ギャップｇを算出する実験
式を決定するための定数を読み込む。
ＸF 、収束判定値ε、及び、光スポットＱ１、Ｑ２間距
離ｄからマスク・ウェーハ間ギャップｇを算出する実験
式を決定するための定数を読み込む。
【００２８】（７１）画像入力回路５６に対し画像取込
み指令を供給して、イメージセンサ３８で撮像した画像
を画像メモリ５８に格納させる。この画像の実例を図４
（Ａ）に示す。この図には、光スポットＱ１及びＱ２が
明確に写っており、直径の大きい方が、マスク１０Ａよ
りも反射率が高い半導体ウェーハ１０Ｂ上の位置Ｐ２に
対応した光スポットＱ２である。
み指令を供給して、イメージセンサ３８で撮像した画像
を画像メモリ５８に格納させる。この画像の実例を図４
（Ａ）に示す。この図には、光スポットＱ１及びＱ２が
明確に写っており、直径の大きい方が、マスク１０Ａよ
りも反射率が高い半導体ウェーハ１０Ｂ上の位置Ｐ２に
対応した光スポットＱ２である。
【００２９】（７２）画像メモリ５８から画像データを
読み出しながらそのＸ軸投影輝度分布を得る。例えば、
図４（Ａ）において横方向をＸ軸とし縦方向をＹ軸とし
た場合、各ＸにおけるＹ方向の輝度の合計値、すなわ
ち、Ｘ軸投影輝度を求め、図４（Ｂ）に示すような輝度
分布を得る。このＸ軸は、マスク１０Ａに対する光ビー
ム入射面に対応したイメージセンサ３８上の直線に平行
な軸である。
読み出しながらそのＸ軸投影輝度分布を得る。例えば、
図４（Ａ）において横方向をＸ軸とし縦方向をＹ軸とし
た場合、各ＸにおけるＹ方向の輝度の合計値、すなわ
ち、Ｘ軸投影輝度を求め、図４（Ｂ）に示すような輝度
分布を得る。このＸ軸は、マスク１０Ａに対する光ビー
ム入射面に対応したイメージセンサ３８上の直線に平行
な軸である。
【００３０】（７３）このＸ軸投影輝度分布から、光ス
ポットＱ１の位置Ｘを検出する。
ポットＱ１の位置Ｘを検出する。
【００３１】（７４）ずれΔ＝Ｘ−ＸF を算出する。
【００３２】（７５）ずれΔと収束判定値εの大小関係
を判定し、Δ＞εであればステップ７６へ進み、Δ≦ε
であればステップ７７へ進む。
を判定し、Δ＞εであればステップ７６へ進み、Δ≦ε
であればステップ７７へ進む。
【００３３】（７６）ずれΔの正負及び大きさに応じ
て、顕微鏡筒５０を昇降させることによりずれΔを０に
近づけ、ステップ７１へ戻る。
て、顕微鏡筒５０を昇降させることによりずれΔを０に
近づけ、ステップ７１へ戻る。
【００３４】（７７）上記ステップ７１〜７６の繰り返
し処理の最終回で求めたＸ軸投影輝度分布から、光スポ
ットＱ１と光スポットＱ２の間隔ｄを検出し、この間隔
ｄから上述の実験式に基づきマスク・ウェーハ間ギャッ
プｇを算出する。このギャップｇが設定値ｇｓになるよ
うに、顕微鏡筒５０とマスク１０Ａとを一体として上昇
又は下降させる。
し処理の最終回で求めたＸ軸投影輝度分布から、光スポ
ットＱ１と光スポットＱ２の間隔ｄを検出し、この間隔
ｄから上述の実験式に基づきマスク・ウェーハ間ギャッ
プｇを算出する。このギャップｇが設定値ｇｓになるよ
うに、顕微鏡筒５０とマスク１０Ａとを一体として上昇
又は下降させる。
【００３５】本実施例によれば、半導体レーザ５２及び
ハーフミラー５４が組込まれたマスク・ウェーハ間位置
合わせ装置用顕微鏡を用いて、オートフォーカスを行
い、かつ、マスク・ウェーハ間ギャップｇを測定するこ
とができる。
ハーフミラー５４が組込まれたマスク・ウェーハ間位置
合わせ装置用顕微鏡を用いて、オートフォーカスを行
い、かつ、マスク・ウェーハ間ギャップｇを測定するこ
とができる。
【００３６】このような処理を行った後に、マスク１０
Ａに対し半導体ウェーハ１０Ｂを例えば次のようにして
位置合わせする。すなわち、イメージセンサ３８上にマ
スク１０Ａ上のアライメントマークを結像させて視野中
心に対するアライメントマークの位置ずれを検出し、顕
微鏡筒５０を水平方向へ移動させてこの位置ずれを０に
する。次に、顕微鏡筒５０をマスク・ウェーハ間ギャッ
プｇだけ下降させて半導体ウェーハ１０Ｂに対しオート
フォーカスを行い、イメージセンサ３８上に半導体ウェ
ーハ１０Ｂ上のアライメントマークを結像させて視野中
心に対するアライメントマークの位置ずれを検出し、半
導体ウェーハ１０Ｂを水平方向へ移動させてこの位置ず
れを０にすることにより、両アライメントマークを位置
合わせする。
Ａに対し半導体ウェーハ１０Ｂを例えば次のようにして
位置合わせする。すなわち、イメージセンサ３８上にマ
スク１０Ａ上のアライメントマークを結像させて視野中
心に対するアライメントマークの位置ずれを検出し、顕
微鏡筒５０を水平方向へ移動させてこの位置ずれを０に
する。次に、顕微鏡筒５０をマスク・ウェーハ間ギャッ
プｇだけ下降させて半導体ウェーハ１０Ｂに対しオート
フォーカスを行い、イメージセンサ３８上に半導体ウェ
ーハ１０Ｂ上のアライメントマークを結像させて視野中
心に対するアライメントマークの位置ずれを検出し、半
導体ウェーハ１０Ｂを水平方向へ移動させてこの位置ず
れを０にすることにより、両アライメントマークを位置
合わせする。
【００３７】なお、本発明には他にも種々の変形例が含
まれる。
まれる。
【００３８】例えば、イメージセンサ３８上の光スポッ
トＱ２の位置により半導体ウェーハ１０Ｂに対するオー
トフォーカスを行ってもよい。上記実施例では、オート
フォーカスは、マスク１０Ａに対しては図３のステップ
７１〜７６を繰返して行い、マスクに対してはマスク・
ウェーハ間ギャップｇだけ顕微鏡筒５０を下降させる場
合を説明したが、マスク１０Ａ及び半導体ウェーハ１０
Ｂの各々に対し図３のステップ７１〜７６を繰返して行
い、又は、マスクに対し図３のステップ７１〜７６を繰
返して行い、マスク１０Ａに対してはマスク・ウェーハ
間ギャップｇだけ顕微鏡筒５０を上昇させてもよい。撮
影レンズ３６は、ズームレンズであってもよい。また、
半導体レーザ５２及びハーフミラー５４を顕微鏡筒５０
内に備えずに、例えば図１に示すように光ファイバで外
部から光束を顕微鏡筒５０内に導く構成であってもよ
い。さらに、撮影レンズ３６を備えずに、対物レンズ２
６を撮影レンズと共用してもよい。
トＱ２の位置により半導体ウェーハ１０Ｂに対するオー
トフォーカスを行ってもよい。上記実施例では、オート
フォーカスは、マスク１０Ａに対しては図３のステップ
７１〜７６を繰返して行い、マスクに対してはマスク・
ウェーハ間ギャップｇだけ顕微鏡筒５０を下降させる場
合を説明したが、マスク１０Ａ及び半導体ウェーハ１０
Ｂの各々に対し図３のステップ７１〜７６を繰返して行
い、又は、マスクに対し図３のステップ７１〜７６を繰
返して行い、マスク１０Ａに対してはマスク・ウェーハ
間ギャップｇだけ顕微鏡筒５０を上昇させてもよい。撮
影レンズ３６は、ズームレンズであってもよい。また、
半導体レーザ５２及びハーフミラー５４を顕微鏡筒５０
内に備えずに、例えば図１に示すように光ファイバで外
部から光束を顕微鏡筒５０内に導く構成であってもよ
い。さらに、撮影レンズ３６を備えずに、対物レンズ２
６を撮影レンズと共用してもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るオート
フォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並
びに装置によれば、オートフォーカス及びマスク・ウェ
ーハ間ギャップ測定を、マスク・ウェーハ間位置合わせ
装置用顕微鏡を用いた単一の装置で行うことができ、オ
ートフォーカス装置とマスク・ウェーハ間ギャップ測定
とを切換える機構を設ける必要がなく、構成が簡単にな
るという優れた効果を奏し、装置の小型化及び操作性向
上に寄与するところが大きい。
フォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並
びに装置によれば、オートフォーカス及びマスク・ウェ
ーハ間ギャップ測定を、マスク・ウェーハ間位置合わせ
装置用顕微鏡を用いた単一の装置で行うことができ、オ
ートフォーカス装置とマスク・ウェーハ間ギャップ測定
とを切換える機構を設ける必要がなく、構成が簡単にな
るという優れた効果を奏し、装置の小型化及び操作性向
上に寄与するところが大きい。
【００４０】本装置発明の第１態様によれば、光ビーム
を顕微鏡筒外から顕微鏡筒内へ導入する必要がないの
で、顕微鏡筒外に特別な光学系を付設する必要がないと
いう効果を奏する。
を顕微鏡筒外から顕微鏡筒内へ導入する必要がないの
で、顕微鏡筒外に特別な光学系を付設する必要がないと
いう効果を奏する。
【００４１】本装置発明の第２態様によれば、２次元画
像データを１次元的に処理すればよく、かつ、Ｘ軸投影
により光スポット位置データが平均化されてノイズが除
去されるので、光スポット位置を容易かつ正確に検出す
ることができるという効果を奏する。
像データを１次元的に処理すればよく、かつ、Ｘ軸投影
により光スポット位置データが平均化されてノイズが除
去されるので、光スポット位置を容易かつ正確に検出す
ることができるという効果を奏する。
【図１】本発明に係るオートフォーカス及びマスク・ウ
ェーハ間ギャップ測定装置の原理構成図である。
ェーハ間ギャップ測定装置の原理構成図である。
【図２】本発明の一実施例のオートフォーカス及びマス
ク・ウェーハ間ギャップ測定装置の構成図である。
ク・ウェーハ間ギャップ測定装置の構成図である。
【図３】図２のマイクロコンピュータによるオートフォ
ーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定の手順を示
すフローチャートである。
ーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定の手順を示
すフローチャートである。
【図４】光スポット位置検出の実例を示し、（Ａ）は画
像メモリ上の光スポットを示す図、（Ｂ）はＸ軸投影輝
度分布図である。
像メモリ上の光スポットを示す図、（Ｂ）はＸ軸投影輝
度分布図である。
【図５】従来の位置合わせ装置用マスク・ウェーハ間ギ
ャップ測定装置の構成図である。
ャップ測定装置の構成図である。
【図６】従来の位置合わせ装置用オートフォーカス装置
の構成図である。
の構成図である。
【図７】従来の他の位置合わせ装置用オートフォーカス
装置の構成図である。
装置の構成図である。
１Ａ、１０Ａ マスク １Ｂ、１０Ｂ 半導体ウェーハ ３６ 撮影レンズ ３８ イメージセンサ ５０ 顕微鏡筒 ５２ 半導体レーザ ５４ ハーフミラー ５６ 画像入力回路 ５８ 画像メモリ ６０ マイクロコンピュータ ６２ 設定器 ６４ 鏡筒昇降装置
Claims (4)
- 【請求項１】 互いに接近したマスク（１Ａ）とウェー
ハ（１Ｂ）とを相対的に位置合わせするために、該マス
ク又は該ウェーハを試料とし顕微鏡で得られた像をイメ
ージセンサ（２）上に結像させ、かつ、マスク・ウェー
ハ間ギャップ（ｇ）を測定するオートフォーカス及びマ
スク・ウェーハ間ギャップ測定方法において、 顕微鏡筒（３）内で光ビームを対物レンズ（４）側に進
行させ、該光ビームを該対物レンズに通して該マスクに
斜め入射させ、該マスクで反射された光ビーム及び該マ
スクを透過し該マスク・ウェーハ間で反射し該マスクを
透過した光ビームが、該対物レンズを通り該イメージセ
ンサ上に投射されて形成された光スポット（Ｑ１、Ｑ
２）の位置を検出し、 該顕微鏡筒を光軸方向へ移動させて該光スポットを予め
定めた位置へ移動させることにより、該試料を該イメー
ジセンサ上に結像させ、 該光スポットの相互間隔（ｄ）に基づいて該マスク・ウ
ェーハ間ギャップを測定することを特徴とするオートフ
ォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法。 - 【請求項２】 互いに接近したマスク（１Ａ）とウェー
ハ（１Ｂ）とを相対的に位置合わせするために、該マス
ク又は該ウェーハを試料とし顕微鏡で得られた像をイメ
ージセンサ（２）上に結像させ、かつ、マスク・ウェー
ハ間ギャップ（ｇ）を測定するオートフォーカス及びマ
スク・ウェーハ間ギャップ測定装置において、 顕微鏡筒（３）内で光ビームを対物レンズ（４）側に進
行させて、該光ビームを該対物レンズに通し該マスクに
斜め入射させる光ビーム照射手段（５）と、 該マスクで反射された光ビーム及び該マスクを透過し該
マスク・ウェーハ間で反射し該マスクを透過した光ビー
ムが、該対物レンズを通り該イメージセンサ上に投射さ
れて形成された光スポットの位置を、該イメージセンサ
からの映像信号を処理して検出する光スポット位置検出
手段（６）と、 該顕微鏡筒を光軸方向へ移動させて、検出された該光ス
ポット位置を予め定めた位置へ移動させることにより、
該試料を該イメージセンサ上に結像させる合焦制御手段
（７）と、 該光スポットの相互間隔を検出し、該間隔に基づいて該
マスク・ウェーハ間ギャップを算出するマスク・ウェー
ハ間ギャップ算出手段（８）と、 を有することを特徴とするオートフォーカス及びマスク
・ウェーハ間ギャップ測定装置。 - 【請求項３】 前記光ビーム照射手段（５）は、 前記顕微鏡筒（５０）の内壁に取付けられた半導体レー
ザ（５２）と、 該半導体レーザから放射された光ビームを対物レンズ
（２６）側に進行させて、該光ビームを該対物レンズに
通し該マスク（１０Ａ）に斜め入射させるハーフミラー
（５４）と、 を有することを特徴とする請求項２記載のオートフォー
カス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定装置。 - 【請求項４】 前記光スポット位置検出手段（６）は、 画像メモリ（５８）と、 前記イメージセンサ（３８）からの映像信号をデジタル
値に変換して該画像メモリに書き込む画像入力手段（５
６）と、 該画像メモリに格納されたデータを読み出して、前記試
料に対する光ビーム入射面に対応した該イメージセンサ
上の直線に平行な軸をＸ軸とするＸ−Ｙ直交座標系の各
ＸにつきＹ軸に平行な直線上の該データを合計した投影
輝度分布を得る輝度分布作成手段（６０、７２）と、 該投影輝度分布のピークのＸ座標を光スポット位置とし
て検出する光スポット座標検出手段（６０、７３）と、 を有することを特徴とする請求項２又は３記載のオート
フォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169702A JPH0613282A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | オートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169702A JPH0613282A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | オートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613282A true JPH0613282A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=15891301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4169702A Withdrawn JPH0613282A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | オートフォーカス及びマスク・ウェーハ間ギャップ測定方法並びに装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613282A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100758198B1 (ko) * | 2006-10-25 | 2007-09-12 | 주식회사 힘스 | 오토포커싱 장치 |
| JP2008535000A (ja) * | 2005-03-23 | 2008-08-28 | マイクロスキャン・システムズ・インコーポレーテッド | 光源とイメージ・センサを使用する焦点合せシステム |
| JP2011124400A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 露光装置及び露光方法 |
| JP2015170815A (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-28 | キヤノン株式会社 | インプリント装置、アライメント方法及び物品の製造方法 |
| CN108262557A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-07-10 | 浙江大学 | 一种基于光轴光线的激光打标机自动对焦方法及对焦装置 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP4169702A patent/JPH0613282A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008535000A (ja) * | 2005-03-23 | 2008-08-28 | マイクロスキャン・システムズ・インコーポレーテッド | 光源とイメージ・センサを使用する焦点合せシステム |
| KR100957081B1 (ko) * | 2005-03-23 | 2010-05-13 | 마이크로스캔 시스템즈 인코포레이티드 | 광원 및 이미지 센서를 사용하는 포커싱 시스템 |
| KR100758198B1 (ko) * | 2006-10-25 | 2007-09-12 | 주식회사 힘스 | 오토포커싱 장치 |
| JP2011124400A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 露光装置及び露光方法 |
| JP2015170815A (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-28 | キヤノン株式会社 | インプリント装置、アライメント方法及び物品の製造方法 |
| US10018910B2 (en) | 2014-03-10 | 2018-07-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Imprint apparatus, alignment method, and method of manufacturing article |
| CN108262557A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-07-10 | 浙江大学 | 一种基于光轴光线的激光打标机自动对焦方法及对焦装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |