JPS60220348A - 位置合せ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、マスクとウェハの相対的な位置合わせ装置に
使用される整合用マークの検出用または観察用の光学素
子の位置を検出するための装置に関する。

〔従来技術〕

第１図は、従来のマスク及びウェハの位置合わせ装置で
使用される、マスク及びウェハの観察用光学系の一例で
ある。同図で、マスクｌとウエノ１２を位置合わせしよ
うとする場合には、レーザ光源１１から出たレーザビー
ムＬを、スキャン用ポリゴンミラー１０．ハーフミラ−
９，対物レンズ８、ミラー５を介してマスクｌに入射す
る。この光は投影レンズ３を経てウニ／％　ｊ２上で反
射され、再びミラー５．対物レンズ８．ノへ−フミラー
９゜ストッパー１７（第５図に示す）を経て光電検出器
１６に入射する。ウェハ２及びマスクｌ上のレーザビー
ムの光路上には第３図に示すような整合用のマークＭ、
ＦＷがある。このマークＭ　、　Ｍ’からの信号を光電
検出器１６で検出し、プリアンプ１５で増幅し、演算装
置１４でウエノｚ　ｌとマスク２のずれ量をめる。該ず
れ量に基づき、ドライツク−１８を介して移動ステージ
■２を動かし、マスクｌとウェハ２を整合させるわけで
ある。このようにしてウェハ１及びマスク２の位置が合
ったならば、次に露光用照明装置４のシャッター（不図
示）を開き、露光するのである。

この時、ミラー５が位置ａにあると、ミラー５の影がマ
スク１上に出来、マスク１上に焼付られない部分又は照
度むらが発生する。このため、露光に先だって、ミラー
５を焼付光の当らない位置すへ移動する必要がある。そ
して、焼付が終ったなら、再び次の焼付のための位置合
わせな行なうべく、ミラー５を位置ａへもどす。この位
置ａの再現性は重要で、ミラー５のわずかの傾きの狂い
によってもレーザビームの入射経路が変わり、マスクｌ
とウェハ２のずれ量の測定に誤差を与える。

従来このようなミラー５等の光学素子の駆動は、フォト
スイッチ（不図示）による位置検出、又はパルスモータ
７等によるオープンループの制御によって行なわれてい
た。

しかし、このような制御では、振動、ガタ等に対する機
械的及び経時的な安定性に乏しいこと精度の高いフォト
スイッチを得るのが困難なこと、更には装置の組立て時
に非常に精密な調整を必要とすること等の問題点があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記問題点を解消し、前記光学素子の
安定した位置再現性を得ることができ、マスクとウニへ
の位置合わせ精度を向上する゛ことを可能とする、前記
光学素子の位置検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る位置検出装置
は、マスクとウェハの相対的な位置合わせを行なうため
に使用される整合用マークを検出または観察するための
光学系に使用されているミラー等の光学素子の位置を検
出する検出装置であって、前記整合用マークからの光信
号を検出するための光路中に配設されたことを特徴とす
るものであり、ひとつの検出装置で前記整合用マーク及
び前記光学素子の双方の位置検出を行なえるようにした
ものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第２図は、本発明の一実施例を適用したマスク及びウェ
ハの位置合わせ装置の概略構成図である。

ここでは、第１図の光電検出器１６の代わりに、本実施
例に係る光電検出器１９を取付けである。

すなわち、マスクｌ及びウェハ２上の整合用マークから
の反射光を検出するための光路Ｐ中に、光電検出器１９
を配設したものである。

光電検出器１９は、第７図に示すように、中央部に２つ
の受光面２９，８０を有し、その周辺部に円状の受光面
２８を有している。受光面２８゜２９．８０は各々独立
した構成とする。更に光電検出器１９は、受光面２８．
２９．３０の各々の受光量に対応した電気信号を独立に
取出すための電極８１．３２．３３と、バイアス用の電
極３４とを有する。

また第２図では、第５図に示したストッパー１７の代わ
りに、第８図に示すようなストッパー２０を用いている
。ストッパー２０は、中央部にひとつの開口２０ａを有
し、周辺部に複数の開口２０ｂを有する。

上記光電検出器１９の各電極３１．３２．３３はプリア
ンプ１８に接続される。プリアンプ１８は、光電検出器
１９の各受光面２８．２９．３０の光電流を各々独立に
電流電圧変換し、受光面２８゜２９．３０の受光量に対
応した電気信号８６１７゜３８を、演算回路３９に伝え
る。

ここで、ミラー５の位置決め幾行なうための信号検出系
について説明する。第８図に示したように、ストッパー
２０の中央部には開口２０ａが形成されている。従って
、ミラー５が正規の位置にある場合には、ウェハ２で直
接反射した光りは開口２０ａを通過し、第９図に示すよ
うに光電検出器１９の中央の２つの受光面２９．３０に
均等に入射する。この状態では、光電検出器１９の電極
３２．３３には、等しい光電流が発生している。

従ってプリアンプ１８の出力３７．８８（第７図の受光
面２９．８０に対応）も等しい値となる。

この場合には、演算回路８９はドライバー４０に対して
何の指示も与えないため、ミラー５は適正な位置を維持
する。

一方ミラー５が、第２図の正規の位置ａかられずかに矢
印ｉで示す方向にずれたとする。すると光電検出器１９
の受光面２９．８０に当る先りは、第１０図に示す様に
ずれる。この時、光電検出器１９の受光面２９及び８０
で検出される光量は不均等となり、光電検出器１９の電
極３２．３８に現われる光電流も該光量に対応して不均
等となる。

従って、プリアンプ１８で出力される電気信号３７゜・
３８も不均等となる。演算回路１４はプリアンプの電気
信号３’７．３８の大小を比較することにより、ミラー
５のずれている方向を知る。そして電気信号３７．３８
が等しくなるまで、ドライバー４０を介してパルスモー
タ７を回転し、ミラー５の位置を修正する。

次に、上記ミラー５の位置決めが終了後、マスクｌとウ
ェハ２との位置合わせを行なうための信号検出系につい
て説明する。第２図の装置において、ウェハ２上には第
３図（１）に示す様なハの字形のパターン２１．２２．
２８．２４より成る整合用マークＭが形成されている。

また、マスク２上には第８図（１１）の様なハの字形の
パターン２５．２６より成る整合用マークＭ′が形成さ
れている。レーザビームでこれらのマーク（Ｍ、Ｍ’）
の」二を、スキャン軸Ｃにそってスキャンし１上記マ一
クＭ。

Ｍ′が第８図曲）のような位置関係となるように移動ス
テージ１２を動かし、マスクｌとウエノｈ２の整合をと
るわけである。ここで、マスクｌ又はウェハ２上の各々
のマークＭ　、　Ｍ’に当ったレーザビームは、第４図
に示すように散乱され、散乱光ｄ〜ｇとなる。この散乱
光ｄ−ｇは、ストッパー２０の周辺部の開口２０ｂを通
過して、第９図に示すように、光電検出器１６の受光面
２８で暗視野検出される。（該暗視野検出に関しては、
第１図の従来の装置においても同様に行なわれ、散乱光
ｄ〜ｇはストッパー１７を介して、第６図に示すように
光電検出器１６の受光面１６ａで暗視野検出される。）
検出された散乱光ｄ−ｇはプリアンプ１８で増幅され、
電気信号３６として演算回路８９に導かれる。演算回路
８９は、電気信号８６から、マスクｌとウエノＸ２との
ずれ量をめる。ドライバー１３が該ずれ量に基づき移動
ステージ１２を動かし、マスクｌとウエノ１２とを整合
させる。

上述したようにして、ミラー５の位置決めならびにマス
クｌとウェハ２との位置合わせが完了した後、ミラー５
を位置ａから位置ｂＫ戻して、露光用照明装置４のシャ
ッター（不図示）を開き、露光を開始することになる。

なお前記実施例で、光電検出器１９の中央の受光面２９
．３０は２分割に限ったことではない。

第１１図に他の実施例を示す。これは、受光面を更に２
分割して４つの受光面５０．５１．５２゜５３を形成し
たものである。このようにすれば、更にも５−軸方向に
ついて、ミラー５のずれ量を測定出来る。更に、受光面
２９．８０等はフォトダイオードの様な光電検出素子の
みでなく、光電型のポジションセンサーのような、少な
くとも１次元方向の光の入射位置を検出する素子であっ
てもかまわない。

第１２図に更に他の実施例を示す。これは、中央部に直
接反射光を検知するための受光面を特に設けていない。

その代わりに、前述したような整合用マークからの散乱
光を暗視野検出するための受光面を４分割して、４つの
受光面６０．６１゜６２．６３を形成したものである。

各受光面６０〜６３の受光量に対応した信号が独立に取
出せるように不図示の電極が設けてあ、る。またここで
は、第５図に示したような、周辺部にのみ開口を持つス
トッパーを使用する。従って本実施例では、各受光面６
０〜６３の光量バランスをめることによって、前記実施
例と同様にして、第２図のミラー５の位置検出を行なう
ことかできる。ただしこの場合、受光面６０〜６８に入
射する光は全て整合用マークからの散乱光であるので、
ミラー５の位置を制御しようとする時に、この散乱光が
受光面内に完全に入っていること、すなわち第２図の対
物レンズ８の視野内に上記整合用マークが入っている状
態であることが必要である。

この点、前記第９〜第１１図に示した実施例では整合用
マークからの散乱光とウェハ又はマスクからの直接反射
光とを同一光軸上で検出出来る様にした光電検出器を用
いているので、ミラー５の位置を検出するにあたり、対
物レンズの視野内に前記整合用のマークが入っている必
要はなくなりウェハ又はマスク面上からの直接反射光さ
え検出出来れば、任意の時に前記ミラー５の精密位置制
御が出来る。

なお、前述した各実施例では、位置検出すべき光学素子
として特にミラーを挙げたが、これに限定されることは
なく、レンズ等の位置検出にも本発明を適用し得るもの
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る位置検出装置は、整
合用マークからの光信号を検出するための光路上に配設
されることにより、該光軸上で光学素子のずれ量を検知
することを可能としたものである。そのため、光学素子
の位置を検出するための光路と、該位置検出に基づいた
上記光学素子の位置決め後に、実際に整合用マークを検
知するための光路との間に、全く誤差が生じない。従っ
て、上記光学素子の非常に安定した位置再現性を得るこ
とができると同時に、マスクとウェハの位置合わせ精度
を非常に高めることができる。更には、位置合わせ装置
の組立て調整あるいは保守等においても、従来要求され
たような極めて精密な調整は不要となり、また上記光学
素子の位置検出のための新たな光路及び光学素子等を特
に設ける必要のない、構成が簡単で安定した位置合わせ
装置を実現できるという非常に優れた効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスクとウェハの従来の位置合わせ装置を示す
概略構成図、第２図は本発明の一実施例を適用した位置
合わせ装置を示す概略構成図、第３図（１）〜（曲はウ
ェハ及びマスク上の整合用マークの模式図、第４図は整
合用マークによるレーザ光の散乱を示す説明図、第５図
は従来のストッパーの平面図、第６図は従来の光電検出
器に散乱光が当った状態を示す模式図、第７図は本発明
に係る光電検出器の一実施例を示す斜視図、第８図は本
発明に係るストッパーの一実施例を示す平面図。 第９図及び第１０図は第７図の光電検出器に散乱光及び
直接反射光が当った状態を示し、第９図は光学素子が適
正な位置にある場合の模式図、第１０図は光学素子がず
れた位置にある場合の模式図。 第１１図及び第１２図は光電検出器の他の実施例に散乱
光及び直接反射光が当った状態を示す模式％式％ ９ Ｍ　、　Ｍ’・・・・・・・・・・・・・・・整合用マ
ーク。 特許出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉｌｌ　マスクとウェハの相対的な位置合わせを行うた
   めに使用される整合用マークを検出または観察するため
   の光学系に使用されている光学素子の位置を検出する検
   出装置であって、前記整合用マークからの光信号を検出
   するための光路上に配設されたことを特徴とする位置検
   出装置。 （２）　前記位置検出装置は少なくとも一次元方向の光
   の入射位置を読取れる特許請求の範囲第１項に記載の位
   置検出装置。 （３）　前記位置検出装置は、中央部に少なくとも２つ
   、及び周辺部に少なくとも１つの各々独立した受光面を
   有し、該各々の受光面の光電流を各々独立に取出せるよ
   うに構成されており、前記整合用マークからの散乱光の
   暗視野検出には前記周辺部の受光面を用い、前記ウェハ
   またはマスクからの直接反射光の検出には前記中央部の
   受光面を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の位置検出装置。 （４）　前記位置検出装置は、前記整合用マークからの
   散乱光を通過させるための周辺部の開口と、前記ウェハ
   またはマスクからの直接反射光を通過させるための中心
   部の開口とを持つストッパーに有することを特徴とする
   特許請求の範囲第３項に記載の位置検出装置。 （５）前記光学素子はミラーであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれがひとつに記載
   の位置検出装置。