JPH07123108B2 - 偏光と２重共役投映レンズを使った近接位置合せシステム - Google Patents
偏光と２重共役投映レンズを使った近接位置合せシステムInfo
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- JPH07123108B2 JPH07123108B2 JP3504889A JP50488991A JPH07123108B2 JP H07123108 B2 JPH07123108 B2 JP H07123108B2 JP 3504889 A JP3504889 A JP 3504889A JP 50488991 A JP50488991 A JP 50488991A JP H07123108 B2 JPH07123108 B2 JP H07123108B2
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- G02B13/0095—Relay lenses or rod lenses
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ 1.発明の分野 本発明は、２つの物体間の位置合せ、詳しくはリソグラ
フィ・システムにおけるウェハとマスクの位置合せ、さ
らに詳しくは半導体製造システムにおけるリソグラフィ
要素の位置合せに関するものである。
フィ・システムにおけるウェハとマスクの位置合せ、さ
らに詳しくは半導体製造システムにおけるリソグラフィ
要素の位置合せに関するものである。
2.関連技術の説明 ウェハ・ステッパを使ってＸ線源でイメージを露光する
には、マスクとウェハを互いに近接させて、たとえば40
μｍ未満の間隔に保持しなければならない。したがっ
て、ウェハ・ステッパにおける回路レベルのサイト毎の
位置合せは、マスク平面とウェハ平面の間隔を限られた
間隔にして行う。この制約により、標準の２重焦点位置
合せ方式は、２つの平面からの信号を同時に受信せざる
を得なくなる。
には、マスクとウェハを互いに近接させて、たとえば40
μｍ未満の間隔に保持しなければならない。したがっ
て、ウェハ・ステッパにおける回路レベルのサイト毎の
位置合せは、マスク平面とウェハ平面の間隔を限られた
間隔にして行う。この制約により、標準の２重焦点位置
合せ方式は、２つの平面からの信号を同時に受信せざる
を得なくなる。
このような従来技術の位置合せシステムの一実施例で
は、位置合せ対物レンズでマスクを通してウェハのマー
クを見、次いでマスクのマークが見えるように焦点を合
せ直す。ウェハは第1A図及び第1B図に示すように背景中
にあることに留意されたい。第1A図及び第1B図はそれぞ
れ、マスクが上にのったウェハ、その上方の対物レン
ズ、それにマスク及びウェハから対物レンズを通ってき
た放射線を感知するためのCCD（電荷結合素子）検出器
を示している。各図面で、実線は合焦している光を表
し、破線は背景からの光を表す。第1A図は、マスク上の
位置合せマークが見えるように焦点を合わせた対物レン
ズを示している。実線はマスク・マークの像を表す。破
線は背景のウェハを表す。第1B図は、ウェハが見えるよ
うに焦点を合わせた対物レンズを示しており、実線はウ
ェハ・マークの像を表し、破線はマスクからの背景を表
す。マスクとウェハの間の空間（近接ギャップ）は、焦
点外れの像をぼやけさせるのに十分な大きさではある
が、背景は非常に強く見え、捕捉された（検出された）
位置合せマークの像のコントラスト比の低下をもたらす
可能性がある。背景は、反射または回折された漂遊光の
形をとることができる。
は、位置合せ対物レンズでマスクを通してウェハのマー
クを見、次いでマスクのマークが見えるように焦点を合
せ直す。ウェハは第1A図及び第1B図に示すように背景中
にあることに留意されたい。第1A図及び第1B図はそれぞ
れ、マスクが上にのったウェハ、その上方の対物レン
ズ、それにマスク及びウェハから対物レンズを通ってき
た放射線を感知するためのCCD（電荷結合素子）検出器
を示している。各図面で、実線は合焦している光を表
し、破線は背景からの光を表す。第1A図は、マスク上の
位置合せマークが見えるように焦点を合わせた対物レン
ズを示している。実線はマスク・マークの像を表す。破
線は背景のウェハを表す。第1B図は、ウェハが見えるよ
うに焦点を合わせた対物レンズを示しており、実線はウ
ェハ・マークの像を表し、破線はマスクからの背景を表
す。マスクとウェハの間の空間（近接ギャップ）は、焦
点外れの像をぼやけさせるのに十分な大きさではある
が、背景は非常に強く見え、捕捉された（検出された）
位置合せマークの像のコントラスト比の低下をもたらす
可能性がある。背景は、反射または回折された漂遊光の
形をとることができる。
要するに、克服すべき全般的問題としては、観察物体と
垂直方向に近接する背景物体からの漂遊光によって、近
接位置合せシステム内のウェハ位置合せ目標またはマス
ク位置合せ目標が改変または変更されることがある。
垂直方向に近接する背景物体からの漂遊光によって、近
接位置合せシステム内のウェハ位置合せ目標またはマス
ク位置合せ目標が改変または変更されることがある。
本出願人に譲渡されたマコシュ（Makosch）の“Method
and Arrangenment for Optical Distance Measurement"
と題する米国特許第4577968号は、２本の垂直偏光ビー
ムを、その変位を求めたい物体に関連する光格子に当て
て、２つの光ビームの間で位相シフトを引き起こすこと
により、それらのビームが光格子から回折するときの位
相シフトを決定するという、光学的に距離を決定する方
法を記載している。光格子から回折した後に等しい次数
の光ビームを結合する。格子からの回折によって生じる
位相シフトを、物体の変位の測度として使用する。２つ
の物体間の位置合せも同様にして決定できる。２つの物
体上の格子が完全に位置合せしている場合、２つの物体
の格子から回折される光の間に位相差はない。位置ずれ
がある場合は、位置ずれの度合を示す信号が生成され
る。
and Arrangenment for Optical Distance Measurement"
と題する米国特許第4577968号は、２本の垂直偏光ビー
ムを、その変位を求めたい物体に関連する光格子に当て
て、２つの光ビームの間で位相シフトを引き起こすこと
により、それらのビームが光格子から回折するときの位
相シフトを決定するという、光学的に距離を決定する方
法を記載している。光格子から回折した後に等しい次数
の光ビームを結合する。格子からの回折によって生じる
位相シフトを、物体の変位の測度として使用する。２つ
の物体間の位置合せも同様にして決定できる。２つの物
体上の格子が完全に位置合せしている場合、２つの物体
の格子から回折される光の間に位相差はない。位置ずれ
がある場合は、位置ずれの度合を示す信号が生成され
る。
マコシュの“Interferometric Mask−Wafer Alignment"
と題する米国特許第4779001号は、次のように述べてい
る。「マスク中に光透過格子を設け、コリメート光線た
とえばレーザでこれを照射する。次いで結像システムに
より、２つの対称形回折次数、たとえば±１次数を、ウ
ェハ上に設けた、マスク格子の像と同じ格子定数の光格
子上の１つの共通スポットに合焦させる。２つの入射回
折次数はウェハ格子で再度回折されて、光軸に沿って戻
り、半透明ミラーで屈折して光検出器に向かう。検出器
の出力信号を評価して２本の回折ビームの相対位相差を
求める。この目的で、マスクで回折される２本のビーム
の位相を、たとえばマスク格子と直列に配置した薄い振
動ガラス板によって、３段階で周期的に変化させる。」 X,Y位置合せ情報を分離するため、マコシュの上記特許
明細書の第2A図のビーム・スプリッタ５には、第2B図の
領域5aの上にλ/2フィルムが導入される。これによっ
て、１軸の偏光が90度回転する。その後、第2A図の検出
器アセンブリ6a、6b、6cで、Ｘ、Ｙ情報の直角偏光によ
りX,Y信号が分離される。
と題する米国特許第4779001号は、次のように述べてい
る。「マスク中に光透過格子を設け、コリメート光線た
とえばレーザでこれを照射する。次いで結像システムに
より、２つの対称形回折次数、たとえば±１次数を、ウ
ェハ上に設けた、マスク格子の像と同じ格子定数の光格
子上の１つの共通スポットに合焦させる。２つの入射回
折次数はウェハ格子で再度回折されて、光軸に沿って戻
り、半透明ミラーで屈折して光検出器に向かう。検出器
の出力信号を評価して２本の回折ビームの相対位相差を
求める。この目的で、マスクで回折される２本のビーム
の位相を、たとえばマスク格子と直列に配置した薄い振
動ガラス板によって、３段階で周期的に変化させる。」 X,Y位置合せ情報を分離するため、マコシュの上記特許
明細書の第2A図のビーム・スプリッタ５には、第2B図の
領域5aの上にλ/2フィルムが導入される。これによっ
て、１軸の偏光が90度回転する。その後、第2A図の検出
器アセンブリ6a、6b、6cで、Ｘ、Ｙ情報の直角偏光によ
りX,Y信号が分離される。
本発明は、２次元広帯域拡大像がマスク検出器とウェハ
検出器において形成される点で、上記特許と異なる。偏
光拒絶は、漂遊光を除去し、マスク・データをウェハ・
データから分離できるようにするが、マコシュの米国特
許第4779001号のようにＸ位置合せデータをＹ位置合せ
データから減結合するのに寄与してはいない。
検出器において形成される点で、上記特許と異なる。偏
光拒絶は、漂遊光を除去し、マスク・データをウェハ・
データから分離できるようにするが、マコシュの米国特
許第4779001号のようにＸ位置合せデータをＹ位置合せ
データから減結合するのに寄与してはいない。
本発明の利点としては、広帯域結像によるプロセス不感
受性、近接平面漂遊光の拒絶、位置合せ中に移動する光
学要素の不在、マスク平面とウェハ平面の同時結像、マ
スク設計の柔軟性などがある。
受性、近接平面漂遊光の拒絶、位置合せ中に移動する光
学要素の不在、マスク平面とウェハ平面の同時結像、マ
スク設計の柔軟性などがある。
マコシュの米国特許第4779001号では、マスク及びウェ
ハ上の１対の格子と、レーザ位置合せビームを使用す
る。上記特許の第2A図に、二色性偏向ミラーから反射さ
れたレーザ光線が示されている。反射されたレーザ光線
は下方に進んでマスク上のX,Y位置合せ格子を通過し、
そこで回折次数に分割されて、傾斜可能ガラス板とビー
ム・スプリッタ板を横切り、光学システムによって線形
増幅により合焦される。傾斜ガラス板は２対の回折ビー
ムによって定義される平面に対して45度の向きにあり、
したがってガラス板を傾斜させるとビーム対に相互位相
差が導入される。ビーム・スプリッタの中心では、二色
性ミラーがウェハ・マスクからの部分ビームを全反射す
る。二色性カラーからの光は、偏光ビーム・スプリッタ
を通過してＸ及びＹ光検出器に向かい、そこで検出され
る。
ハ上の１対の格子と、レーザ位置合せビームを使用す
る。上記特許の第2A図に、二色性偏向ミラーから反射さ
れたレーザ光線が示されている。反射されたレーザ光線
は下方に進んでマスク上のX,Y位置合せ格子を通過し、
そこで回折次数に分割されて、傾斜可能ガラス板とビー
ム・スプリッタ板を横切り、光学システムによって線形
増幅により合焦される。傾斜ガラス板は２対の回折ビー
ムによって定義される平面に対して45度の向きにあり、
したがってガラス板を傾斜させるとビーム対に相互位相
差が導入される。ビーム・スプリッタの中心では、二色
性ミラーがウェハ・マスクからの部分ビームを全反射す
る。二色性カラーからの光は、偏光ビーム・スプリッタ
を通過してＸ及びＹ光検出器に向かい、そこで検出され
る。
［発明の要約］ 本発明によれば、結像システムの共役平面内の、第１の
偏光解消位置合せマークを有する第１の物体と、第２の
偏光解消位置合せマークを有する第２の物体を位置合せ
させるための装置は、 ａ）両物体が共役平面内にあり、第１位置合せマークが
第２位置合せマークに対して斜めの回転角度の位置にあ
る、第１位置合せマークを有する第１物体及び第２位置
合せマークを有する第２物体と、 ｂ）共通光路に沿って第１及び第２位置合せマークに向
かう１対の偏光ビームを含み、第１及び第２のビームが
互いに斜めの角度で偏光され、一方のビームが第１物体
上の偏光解消用位置合せマークと相互作用し、他方のビ
ームが第２物体上の偏光解消用位置合せマークと相互作
用するようになっている、第１及び第２位置合せマーク
を照射するための光ビーム手段と、 ｃ）対応する一方の光ビームを偏光解消させるのに適し
た角度で両方のビームと相互作用するように位置合せさ
れた、第１及び第２物体上の偏光解消用位置合せマーク
と、 ｄ）第１及び第２位置合せマークから反射して、共通光
路に沿って進み、ビーム分離によって第１及び第２の出
力ビームに分離されて偏光分析フィルタを通過し、偏光
された出力ビームとなった反射光を受ける手段と、 ｅ）各偏光出力ビームからの光を測定する手段とを備え
る。
偏光解消位置合せマークを有する第１の物体と、第２の
偏光解消位置合せマークを有する第２の物体を位置合せ
させるための装置は、 ａ）両物体が共役平面内にあり、第１位置合せマークが
第２位置合せマークに対して斜めの回転角度の位置にあ
る、第１位置合せマークを有する第１物体及び第２位置
合せマークを有する第２物体と、 ｂ）共通光路に沿って第１及び第２位置合せマークに向
かう１対の偏光ビームを含み、第１及び第２のビームが
互いに斜めの角度で偏光され、一方のビームが第１物体
上の偏光解消用位置合せマークと相互作用し、他方のビ
ームが第２物体上の偏光解消用位置合せマークと相互作
用するようになっている、第１及び第２位置合せマーク
を照射するための光ビーム手段と、 ｃ）対応する一方の光ビームを偏光解消させるのに適し
た角度で両方のビームと相互作用するように位置合せさ
れた、第１及び第２物体上の偏光解消用位置合せマーク
と、 ｄ）第１及び第２位置合せマークから反射して、共通光
路に沿って進み、ビーム分離によって第１及び第２の出
力ビームに分離されて偏光分析フィルタを通過し、偏光
された出力ビームとなった反射光を受ける手段と、 ｅ）各偏光出力ビームからの光を測定する手段とを備え
る。
斜めの角度は約45度が好ましく、また第１及び第２の光
ビームのそれぞれからの光を選択的に遮断するためのシ
ャッタが設けられる。
ビームのそれぞれからの光を選択的に遮断するためのシ
ャッタが設けられる。
結像システムの共役平面内で第１の位置合せマークを有
する第１物体と第２の位置合せマークを有する第２物体
を位置合せさせる方法は、 ａ）第１及び第２光ビームの偏光方向が異なる角度に向
いており、第１及び第２位置合せマークが第１及び第２
ビームの対応する一方を選択的に偏光解消させるように
異なる角度に向いている、共通光路に沿って第１及び第
２の選択的偏光解消する位置合せマークに向かって進む
１対の偏光ビームで第１及び第２位置合せマークを照射
するステップと、 ｂ）第１及び第２位置合せマークからの光ビームの反射
光が共通光路に沿って進み、ビーム分割手段によって第
１及び第２の出力ビームに分割され、偏光フィルタを通
過して、偏光された出力ビームを生成するステップと、 ｃ）各偏光出力ビームからの光を測定するステップとを
含んでいる。
する第１物体と第２の位置合せマークを有する第２物体
を位置合せさせる方法は、 ａ）第１及び第２光ビームの偏光方向が異なる角度に向
いており、第１及び第２位置合せマークが第１及び第２
ビームの対応する一方を選択的に偏光解消させるように
異なる角度に向いている、共通光路に沿って第１及び第
２の選択的偏光解消する位置合せマークに向かって進む
１対の偏光ビームで第１及び第２位置合せマークを照射
するステップと、 ｂ）第１及び第２位置合せマークからの光ビームの反射
光が共通光路に沿って進み、ビーム分割手段によって第
１及び第２の出力ビームに分割され、偏光フィルタを通
過して、偏光された出力ビームを生成するステップと、 ｃ）各偏光出力ビームからの光を測定するステップとを
含んでいる。
異なる角度は、約45度離れていることが好ましい。さら
に、第１及び第２光ビームのそれぞれからの光を選択的
に遮断するシャッタを設けることが好ましい。
に、第１及び第２光ビームのそれぞれからの光を選択的
に遮断するシャッタを設けることが好ましい。
本発明のその他の態様は、図面及び下記の説明に記載す
る。
る。
［図面の簡単な説明］ 第1A図及び第1B図は、位置合せ対物レンズで、ウェハを
背景にしてマスク・マークを通してウェハ・マークを見
るという、従来技術の位置合せシステムを示す図であ
る。
背景にしてマスク・マークを通してウェハ・マークを見
るという、従来技術の位置合せシステムを示す図であ
る。
第2A図ないし第2D図は、標準の解像目標から、印刷され
た位置合せ基準の選択された部分を見るときの、交差偏
光の効果を示す図である。目標の２つの回転方向の差が
図示されている。第2A図は「パターンＩ」を示し、第2C
図は「パターンII」を示す。なお、第2B図および第2D図
は不明瞭であるが、これらの図は画像自体が暗く不明瞭
になることを示したものである。
た位置合せ基準の選択された部分を見るときの、交差偏
光の効果を示す図である。目標の２つの回転方向の差が
図示されている。第2A図は「パターンＩ」を示し、第2C
図は「パターンII」を示す。なお、第2B図および第2D図
は不明瞭であるが、これらの図は画像自体が暗く不明瞭
になることを示したものである。
第3A図ないし第3B図は、第2A図ないし第2D図に示した位
置合せ基準の反復像を示す図である。第3B図は、同じ位
置合せ基準を交差偏光子を通して見たものである。本発
明に基づくマスクの位置合せ構造とウェハ・マークの向
きが第3A図及び第3B図に図示されている。なお、第3B図
は不明瞭であるが、この図は画像自体が暗く不明瞭にな
ることを示したものである。
置合せ基準の反復像を示す図である。第3B図は、同じ位
置合せ基準を交差偏光子を通して見たものである。本発
明に基づくマスクの位置合せ構造とウェハ・マークの向
きが第3A図及び第3B図に図示されている。なお、第3B図
は不明瞭であるが、この図は画像自体が暗く不明瞭にな
ることを示したものである。
第４図は、本発明に基づく実施例において２重共役レン
ズを使用した位置合せシステムの概略図である。
ズを使用した位置合せシステムの概略図である。
第５図は、第４図の２重共役レンズの一方の光路の光学
素子を示す図である。
素子を示す図である。
第６図は、他方の光路の光学素子を示す図である。
第７図は、マスク及びウェハ上の位置合せマークの向き
と、第４図のマスク及びウェハ用の偏光子及び検光子の
向きを示す概略図である。
と、第４図のマスク及びウェハ用の偏光子及び検光子の
向きを示す概略図である。
本発明の上記その他の目的、特徴及び利点は、本発明の
好ましい実施例に関する下記のより詳細な記述から明ら
かになるであろう。
好ましい実施例に関する下記のより詳細な記述から明ら
かになるであろう。
［好ましい実施例の説明］ 発明の開示 本発明は、交差した偏光子結像目標と偏光感受性目標を
使用して、近接位置合せにおける信号のコントラストを
高めるものである。本発明の好ましい実施例では、２重
共役レンズを使って２つの近接平面を同時に結像する。
使用して、近接位置合せにおける信号のコントラストを
高めるものである。本発明の好ましい実施例では、２重
共役レンズを使って２つの近接平面を同時に結像する。
原理的には、互いに交差した偏光子で、未偏光の光源が
二色性シートなど標準の装置によって直線偏光される。
二色性シートを通過した放射線が観察される物体を照射
し、散乱光、反射光または透過光が、第１の（交差し
た）直線偏光子に対して90度回転した別の直線偏光子を
通過する。照射される物体の前、中または上にあり、入
射偏光状態の変化または回転を引き起こす構造（ウェハ
・マークより前にある構造については、下記第６図の参
考を参照のこと）は明るく見え、偏光状態を保持する構
造は暗く見える。
二色性シートなど標準の装置によって直線偏光される。
二色性シートを通過した放射線が観察される物体を照射
し、散乱光、反射光または透過光が、第１の（交差し
た）直線偏光子に対して90度回転した別の直線偏光子を
通過する。照射される物体の前、中または上にあり、入
射偏光状態の変化または回転を引き起こす構造（ウェハ
・マークより前にある構造については、下記第６図の参
考を参照のこと）は明るく見え、偏光状態を保持する構
造は暗く見える。
交差偏光モードで標準のリソグラフィ・パターンを見る
場合、出力は圧倒的に黒になるはずである。このこと
は、物体が反射光を有効に偏光解消せず、放射線が交差
偏光子で吸収されたことを示唆している。しかし、構造
の位相と振幅が、その法線が入射電界偏光方向に対して
45度になるように向いている特殊な場合には、入射光の
一部分が異なる偏光角に移る。この構造は、第2D図に示
すように交差偏光子を通過した後、暗い背景を背にして
明るく見える。偏光方向に対して平行または垂直に向い
た同じ構造は、結像したとき、第2B図に示すように黒く
見えることになる。この配向に依存するコントラストの
差は、偏光方向に対して同じ角度の密な間隔で配置した
多数の線を配することにより、はるかにきわ出たせるこ
とができる。
場合、出力は圧倒的に黒になるはずである。このこと
は、物体が反射光を有効に偏光解消せず、放射線が交差
偏光子で吸収されたことを示唆している。しかし、構造
の位相と振幅が、その法線が入射電界偏光方向に対して
45度になるように向いている特殊な場合には、入射光の
一部分が異なる偏光角に移る。この構造は、第2D図に示
すように交差偏光子を通過した後、暗い背景を背にして
明るく見える。偏光方向に対して平行または垂直に向い
た同じ構造は、結像したとき、第2B図に示すように黒く
見えることになる。この配向に依存するコントラストの
差は、偏光方向に対して同じ角度の密な間隔で配置した
多数の線を配することにより、はるかにきわ出たせるこ
とができる。
第2A図ないし第2D図は、標準のKodak解像目標からプリ
ントした位置合せ基準の選択された部分を見たときの交
差偏光の効果を示したものである。45度回転した目標の
２つの向きの差は、パターンＩの写真（第2A図）をパタ
ーンII（第2C図）と対照するとわかるように非常に大き
い。光の大部分は交差偏光子によって消える。第2A図の
場合、入射偏光が異なる偏光角に全く移らないような向
きに物体が向いているため、第2B図で光が消えている。
すなわち、すべての光が交差偏光子に吸収された。第2C
図の場合、45度の反復パターンが入射放射線を偏光解消
させるため、第2D図で像の一部だけが消えている。
ントした位置合せ基準の選択された部分を見たときの交
差偏光の効果を示したものである。45度回転した目標の
２つの向きの差は、パターンＩの写真（第2A図）をパタ
ーンII（第2C図）と対照するとわかるように非常に大き
い。光の大部分は交差偏光子によって消える。第2A図の
場合、入射偏光が異なる偏光角に全く移らないような向
きに物体が向いているため、第2B図で光が消えている。
すなわち、すべての光が交差偏光子に吸収された。第2C
図の場合、45度の反復パターンが入射放射線を偏光解消
させるため、第2D図で像の一部だけが消えている。
第3A図及び第3B図は、第2A図ないし第2D図に示したもの
と同じ位置合せ構造を反復させた像を示している。第3A
図は明視野像である。第3B図は同じ構造の交差偏光像で
ある。第3B図の黒い領域は、第3A図の「正規の」（直立
及び水平に並んだ）ボックスの像に対応することに留意
されたい。これらのパターンからの光は、交差偏光子に
よって完全に消えている。偏光角を45度回転すると、入
射偏光がダイアモンド形ボックスに対して正規の向きに
なっているので、第3A図及び第3B図のダイアモンド形ボ
ックス上で同じ結果が生じるばずである。
と同じ位置合せ構造を反復させた像を示している。第3A
図は明視野像である。第3B図は同じ構造の交差偏光像で
ある。第3B図の黒い領域は、第3A図の「正規の」（直立
及び水平に並んだ）ボックスの像に対応することに留意
されたい。これらのパターンからの光は、交差偏光子に
よって完全に消えている。偏光角を45度回転すると、入
射偏光がダイアモンド形ボックスに対して正規の向きに
なっているので、第3A図及び第3B図のダイアモンド形ボ
ックス上で同じ結果が生じるばずである。
したがって、第3A図、第3B図、第４図を参照すると、正
常な向きのパターンをマスク８上に置き、45度のパター
ンをウェハ９上（マスク８上のパターンに対して45度）
に置く場合、位置合せに関わらない平面からの後方反射
などを打ち消しながら、この２つの位置合せ平面を容易
に区別することができる。このことは、近接位置合せ方
式、特に望ましくない背景ノイズを除去するために余分
な信号処理を実行しなければならないアライナにとって
深い意味がある。
常な向きのパターンをマスク８上に置き、45度のパター
ンをウェハ９上（マスク８上のパターンに対して45度）
に置く場合、位置合せに関わらない平面からの後方反射
などを打ち消しながら、この２つの位置合せ平面を容易
に区別することができる。このことは、近接位置合せ方
式、特に望ましくない背景ノイズを除去するために余分
な信号処理を実行しなければならないアライナにとって
深い意味がある。
発明を実施するための最良の方法及びその他の方法 第４図は、マスク８とウェハ９などの２つの物体の位置
合せに関係する、本発明の好ましい実施例の図である。
マスク８上のマーク11を参照するための未偏光の熱源10
が設けられており、未偏光の熱源12がウェハ９上のマー
ク15を照射する。熱源10から発生した光ビームは、マス
ク８用の集光レンズ14を通過する。熱源12から発生した
光ビームは、ウェハ９用の集光レンズ16を通過する。集
光レンズ14を通ったマスク源10からの光は、マスク８用
の直線マスク偏光子18を通過する。偏光子18はその好ま
しい偏光軸がマスクの位置合せマーク11に対して45度の
角度に向いている。同様に、集光レンズ16から出た光は
ウェハ９用の直線ウェハ偏光子20を通過する。偏光子20
は、図に示すようにマスク偏光子18に対して、またウェ
ハ位置合せマーク15に対して45度回転している（図７の
水平電界）。マスク偏光子18を通った光はビーム・スプ
リッタ22を通過する。ウェハ偏光子20から出た光は下へ
反射されてマスク偏光子18からの光と平行に進む。次い
で、マスク偏光子18及びウェハ偏光子20からの光は上側
ビーム・スプリッタ22から照射リレー24を経て第２のビ
ーム・スプリッタ26へ向かう。この２つの偏光ビーム
は、それぞれ当該の偏光軸に対して45度の角度に向いた
マスク・マーク及びウェハ・マークと相互作用する。こ
の相互作用によって、各入射照射光束の部分的偏光解消
が起こる。この部分偏光解消ビームは、マスク８及びウ
ェハ９から反射し、再び対物レンズ28を通り、ビーム・
スプリッタ26で右に反射されてビーム・スプリッタ・キ
ューブ30に向かい、そこでこの２本のビームは２本のチ
ャネルまたは光路に分かれる。ビームの一部分はビーム
・スプリッタ・キューブ30を通過して右に向かい、直線
偏光検光子34を通って第１のチャネル（第１光路）に沿
って進む。検光子34は、第７図に示すように、ウェハ直
線偏光子20に対して直角に交差しており、それによって
ウェハ信号のすべての漂遊光が信号から除去され、ウェ
ハ・マークが共役補正リレー・レンズにパスされる。こ
のリレー・レンズは、ウェハ像をウェハ９用の検出器結
像アレイ42に中継する。一方、対物レンズ28中で誘導さ
れた、ここで使用する代替共役レンズからのすべての収
差を補正すると、改善された結果が得られる。第２のビ
ーム・スプリッタ26からのビームの別の部分は、ビーム
・スプリッタ・キューブ30で上方に反射されて異なるチ
ャネル（異なる光路）に沿って進み、第７図に示すよう
にマスク直線偏光子18に対して直角に交差する直線偏光
検光子32を通過し、それによってすべての漂遊光が信号
から濾波され、マスク・マークからの反射光がリレー・
レンズ36に渡され、マスク像がマスク８用の結像アレイ
40上に投映される。ウェハ９及びマスク８上の位置合せ
マークの向きは、各特定平面上の入射照射に対して45度
回転している。次いで、検出器アレイの出力から指定し
たマーク中心線に基づいてマスクまたはウェハを増分的
に位置決めすることにより、位置合せを実施する。電気
光学式シャッタ43、44を選択的に交互に開いて、マスク
またはウェハの位置合せマークを見ることにより、信号
のコントラストをさらに改善することができる。マスク
用光学式シャッタの標準の電子式制御は、当業者には周
知である。
合せに関係する、本発明の好ましい実施例の図である。
マスク８上のマーク11を参照するための未偏光の熱源10
が設けられており、未偏光の熱源12がウェハ９上のマー
ク15を照射する。熱源10から発生した光ビームは、マス
ク８用の集光レンズ14を通過する。熱源12から発生した
光ビームは、ウェハ９用の集光レンズ16を通過する。集
光レンズ14を通ったマスク源10からの光は、マスク８用
の直線マスク偏光子18を通過する。偏光子18はその好ま
しい偏光軸がマスクの位置合せマーク11に対して45度の
角度に向いている。同様に、集光レンズ16から出た光は
ウェハ９用の直線ウェハ偏光子20を通過する。偏光子20
は、図に示すようにマスク偏光子18に対して、またウェ
ハ位置合せマーク15に対して45度回転している（図７の
水平電界）。マスク偏光子18を通った光はビーム・スプ
リッタ22を通過する。ウェハ偏光子20から出た光は下へ
反射されてマスク偏光子18からの光と平行に進む。次い
で、マスク偏光子18及びウェハ偏光子20からの光は上側
ビーム・スプリッタ22から照射リレー24を経て第２のビ
ーム・スプリッタ26へ向かう。この２つの偏光ビーム
は、それぞれ当該の偏光軸に対して45度の角度に向いた
マスク・マーク及びウェハ・マークと相互作用する。こ
の相互作用によって、各入射照射光束の部分的偏光解消
が起こる。この部分偏光解消ビームは、マスク８及びウ
ェハ９から反射し、再び対物レンズ28を通り、ビーム・
スプリッタ26で右に反射されてビーム・スプリッタ・キ
ューブ30に向かい、そこでこの２本のビームは２本のチ
ャネルまたは光路に分かれる。ビームの一部分はビーム
・スプリッタ・キューブ30を通過して右に向かい、直線
偏光検光子34を通って第１のチャネル（第１光路）に沿
って進む。検光子34は、第７図に示すように、ウェハ直
線偏光子20に対して直角に交差しており、それによって
ウェハ信号のすべての漂遊光が信号から除去され、ウェ
ハ・マークが共役補正リレー・レンズにパスされる。こ
のリレー・レンズは、ウェハ像をウェハ９用の検出器結
像アレイ42に中継する。一方、対物レンズ28中で誘導さ
れた、ここで使用する代替共役レンズからのすべての収
差を補正すると、改善された結果が得られる。第２のビ
ーム・スプリッタ26からのビームの別の部分は、ビーム
・スプリッタ・キューブ30で上方に反射されて異なるチ
ャネル（異なる光路）に沿って進み、第７図に示すよう
にマスク直線偏光子18に対して直角に交差する直線偏光
検光子32を通過し、それによってすべての漂遊光が信号
から濾波され、マスク・マークからの反射光がリレー・
レンズ36に渡され、マスク像がマスク８用の結像アレイ
40上に投映される。ウェハ９及びマスク８上の位置合せ
マークの向きは、各特定平面上の入射照射に対して45度
回転している。次いで、検出器アレイの出力から指定し
たマーク中心線に基づいてマスクまたはウェハを増分的
に位置決めすることにより、位置合せを実施する。電気
光学式シャッタ43、44を選択的に交互に開いて、マスク
またはウェハの位置合せマークを見ることにより、信号
のコントラストをさらに改善することができる。マスク
用光学式シャッタの標準の電子式制御は、当業者には周
知である。
第５図及び第６図は、第４図の２重共役レンズの構造の
細部を示しており、これは表Ｉ及びIIによってさらに明
らかになる。
細部を示しており、これは表Ｉ及びIIによってさらに明
らかになる。
第５図の第１の光学系は、共役補正リレー・レンズ36、
ビーム・スプリッタ・キューブ30及び対物レンズ28を含
んでいる。対物レンズ28は、多数の素子と界面を備える
複合レンズである。この場合、後方焦点距離は0.984mm
である。表Ｉに、第５図の左から右へ第１の光学系36、
30、28の各表面の分離間隔と屈折率１〜３を示す。
ビーム・スプリッタ・キューブ30及び対物レンズ28を含
んでいる。対物レンズ28は、多数の素子と界面を備える
複合レンズである。この場合、後方焦点距離は0.984mm
である。表Ｉに、第５図の左から右へ第１の光学系36、
30、28の各表面の分離間隔と屈折率１〜３を示す。
第６図を参照すると、第２の光学系はリレー・レンズ3
8、ビーム・スプリッタ・キューブ30、及び対物レンズ2
8を備える。表IIにその分離間隔と屈折率１〜３を示
す。この場合、後方焦点距離は1.015mmである。
8、ビーム・スプリッタ・キューブ30、及び対物レンズ2
8を備える。表IIにその分離間隔と屈折率１〜３を示
す。この場合、後方焦点距離は1.015mmである。
要約すると、本発明では、直線偏光によって位置合せ基
準を照射し、その後に、照射される直線偏光に対して90
度回転した直線偏光子によって検出を行う。この位置合
せ基準は、照射される直線偏光角に対して45度の角度に
向いている。マスクとウェハの同時の照射及び結像は近
接して保持され、その際にマスク照射が直線偏光され、
ウエハ照射偏光角に対して45度の角度に向き、その後初
期照射偏光角に対して90度の角度に向いた直線偏光フィ
ルタによって各位置合せマークを検出する。このシステ
ム及び方法は、それぞれ１つの偏光子を有する２つの部
分的に共通する結像チャネルによってマスクとウェハの
同時結像を実現する。光フィルタは、位相遅延器、波形
板などの構造、あるいは他の人工的位置合せマークとは
独立の手段を使用して、マスク位置合せマークを通過し
た後、ウェハ・マークの前で光の偏光解消を強化し、漂
遊光の拒絶をさらに強めることが企図されている。
準を照射し、その後に、照射される直線偏光に対して90
度回転した直線偏光子によって検出を行う。この位置合
せ基準は、照射される直線偏光角に対して45度の角度に
向いている。マスクとウェハの同時の照射及び結像は近
接して保持され、その際にマスク照射が直線偏光され、
ウエハ照射偏光角に対して45度の角度に向き、その後初
期照射偏光角に対して90度の角度に向いた直線偏光フィ
ルタによって各位置合せマークを検出する。このシステ
ム及び方法は、それぞれ１つの偏光子を有する２つの部
分的に共通する結像チャネルによってマスクとウェハの
同時結像を実現する。光フィルタは、位相遅延器、波形
板などの構造、あるいは他の人工的位置合せマークとは
独立の手段を使用して、マスク位置合せマークを通過し
た後、ウェハ・マークの前で光の偏光解消を強化し、漂
遊光の拒絶をさらに強めることが企図されている。
代替設計 工業上の応用可能性 本発明はデータ処理などの技術分野で適用可能であり、
データ処理の分野では、パーソナル・コンピュータ、ミ
ニコンピュータ、大型コンピュータ、及びその他のデー
タ処理装置用のチップの製造に使用できる。さらに、こ
のシステム及び方法は、LSIチップを使った工業用及び
個人用電子装置にも適用可能である。輸送・制御システ
ムなど、連続監視などの機能用のデータ処理システムを
組み込んだ電子製品に、本発明を用いて作った製品を使
用することができる。
データ処理の分野では、パーソナル・コンピュータ、ミ
ニコンピュータ、大型コンピュータ、及びその他のデー
タ処理装置用のチップの製造に使用できる。さらに、こ
のシステム及び方法は、LSIチップを使った工業用及び
個人用電子装置にも適用可能である。輸送・制御システ
ムなど、連続監視などの機能用のデータ処理システムを
組み込んだ電子製品に、本発明を用いて作った製品を使
用することができる。
本明細書では本発明を特定の実施例に関して説明した
が、それだけに限定されるものではない。上記の教示か
ら、当業者なら、本発明の範囲内で可能な多数の修正、
変更及び変形が明らかとなるであろう。
が、それだけに限定されるものではない。上記の教示か
ら、当業者なら、本発明の範囲内で可能な多数の修正、
変更及び変形が明らかとなるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０７ Ｍ
Claims (3)
- 【請求項１】第１の物体が、第１の中心軸をもつ第１の
偏光解消位置合せマークを備え、第２の物体が、第２の
中心軸をもつ第２の偏光解消位置合せマークを備え、前
記第１位置合せマークの前記軸が、前記第２位置合せマ
ークの前記軸に対して斜めの回転角の位置にある、結像
システムの共役平面内で第１の物体と第２の物体を位置
合せするための近接位置合せシステムであって、 共通光路に沿って前記第１位置合せマーク及び第２位置
合せマークに向かう第１及び第２の偏光ビームで前記第
１位置合せマーク及び第２位置合せマークを照射するた
めの光ビーム手段を備え、 前記第１偏光ビームと第２偏光ビームが互いに斜めの角
度で偏光され、前記第１偏光ビームが、前記第１物体上
の前記第１偏光解消位置合せマークと相互作用して偏光
解消するようになっており、前記第２偏光ビームが、前
記第２物体上の前記第２偏光解消位置合せマークと相互
作用して偏光解消するように、前記第１偏光解消位置合
せマークと前記第２偏光解消位置合せマークがそれぞ
れ、その当該の軸が前記偏光ビームの対応する一方を偏
光解消させるのに適した回転角にあるように配向されて
おり、 さらに、前記第１位置合せマーク及び第２位置合せマー
クから、共通光路に沿って進む反射光を受ける手段と、 前記共通光路に沿って配置された、前記反射光を第１出
力ビームと第２出力ビームに光学的に分離するビーム分
割手段と、 前記第１出力ビームと第２出力ビームを受け取って偏光
された出力ビームを生成する偏光検光子と、 前記偏光出力ビームのそれぞれからの光を測定する手段
と、 を備えて成る近接位置合せシステム。 - 【請求項２】前記斜めの角度がほぼ45度であることを特
徴とする、請求項１に記載の近接位置合せシステム。 - 【請求項３】前記第１光ビーム及び第２光ビームのそれ
ぞれからの光を選択的に遮断するためのシャッタ手段を
備えることを特徴とする、請求項１に記載の近接位置合
せシステム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US606,260 | 1975-08-20 | ||
| US07/606,260 US5072126A (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Promixity alignment using polarized illumination and double conjugate projection lens |
| PCT/US1991/000650 WO1992008167A1 (en) | 1990-10-31 | 1991-01-29 | Proximity alignment using polarized illumination and double conjugate projection lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05507386A JPH05507386A (ja) | 1993-10-21 |
| JPH07123108B2 true JPH07123108B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=24427242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3504889A Expired - Lifetime JPH07123108B2 (ja) | 1990-10-31 | 1991-01-29 | 偏光と２重共役投映レンズを使った近接位置合せシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5072126A (ja) |
| EP (1) | EP0555213A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07123108B2 (ja) |
| WO (1) | WO1992008167A1 (ja) |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950002172B1 (ko) * | 1991-06-13 | 1995-03-14 | 금성일렉트론주식회사 | 편광자를 사용한 편광노광장치 및 편광마스크 제조방법 |
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| SG142150A1 (en) | 2000-07-16 | 2008-05-28 | Univ Texas | High-resolution overlay alignment systems for imprint lithography |
| KR100827741B1 (ko) | 2000-07-17 | 2008-05-07 | 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 | 임프린트 리소그래피 공정을 위한 자동 유체 분배 방법 및시스템 |
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| AU2001286573A1 (en) | 2000-08-21 | 2002-03-04 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Flexure based macro motion translation stage |
| CN100365507C (zh) | 2000-10-12 | 2008-01-30 | 德克萨斯州大学系统董事会 | 用于室温下低压微刻痕和毫微刻痕光刻的模板 |
| DE10118048A1 (de) * | 2001-04-11 | 2002-10-17 | Zeiss Carl | Katadioptrisches Objektiv, insbesondere Projektionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie |
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| JPH05507386A (ja) | 1993-10-21 |
| WO1992008167A1 (en) | 1992-05-14 |
| EP0555213A1 (en) | 1993-08-18 |
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