JP2634791B2 - 投影式アライメント方法及びその装置 - Google Patents
投影式アライメント方法及びその装置Info
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- JP2634791B2 JP2634791B2 JP8063603A JP6360396A JP2634791B2 JP 2634791 B2 JP2634791 B2 JP 2634791B2 JP 8063603 A JP8063603 A JP 8063603A JP 6360396 A JP6360396 A JP 6360396A JP 2634791 B2 JP2634791 B2 JP 2634791B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスク上に形成さ
れた回路パターンをレジストが塗布された被露光基板上
に投影露光する投影レンズを通して被露光基板上に形成
されたアライメントパターンを検出して前記マスクに対
して前記被露光基板をアライメントする投影式アライメ
ント方法及びその装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、半導体回路パターンをウエハに露
光する場合、マスクとウエハのパターンの位置合せを行
なうため、水銀ランプのスペクトル線であるｇ線やｅ
線，ｄ線を用いたり、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を用いてウエ
ハ上の合せマークを照明していた。これらの光は露光用
結像レンズを通して照明されるが、露光用結像レンズは
一般にはｇ線等の単色光に対してのみ結像特性が最良に
なるように設計されているため、露光光以外で照明する
時も、その照明光のスペクトル幅を狭くする必要があ
る。しかも露光光以外の波長の光に対しては波長が僅か
に異なっても、光軸上の結像位置が大きく変化するた
め、高い解像度のアライメント検出パターンを得ようと
すれば、可能な限りスペクトル幅の狭い光を用いる必要
がある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水銀ラ
ンプ等のレーザ光以外の光源では、スペクトル幅が十分
狭くかつ、ウエハ上のアライメントパターンを検出する
のに十分な光量が得られない。以上の点からウエハパタ
ーンアライメント用の光源としてレーザ光を用いると光
量、及び解像度の点から有利である。しかし一般にレー
ザ光は干渉性（空間的コヒーレンシー）が非常に高いた
め、ウエハ上のパターンがアルミパターンの様に粒状性
の高いものに対しては、検出信号にスペックルパターン
と言われる特有のノイズが乗り、検出信号のＳ／Ｎを低
下させてしまう。またアライメントを行なうウエハ上に
塗布されたレジスト膜の表面とパターン面又はパターン
が乗っている下地面との間で生ずる多重干渉により、レ
ジスト膜の微妙な厚さむらが検出ノイズとして乗って来
るため検出信号のＳ／Ｎを低下させてしまう。 【０００４】本発明の目的は、上記従来の課題を解決す
べく、アライメント用光源としてレーザ光束を用いるこ
とによる高解像、高輝度照明のメリットを生かし、かつ
スペックルノイズ等を大幅に低減して被露光基板をマス
クに対して高精度にアライメントできるようにした投影
式アライメント方法及びその装置を提供することにあ
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、マスク上に形成された回路パターンをレ
ジストが塗布された被露光基板上に投影露光する投影レ
ンズを通して被露光基板上に形成されたアライメントパ
ターンを検出して前記マスクに対して前記被露光基板を
アライメントする投影式アライメント方法において、レ
ーザ光束を、前記投影レンズを通してレジストが塗布さ
れたアライメントパターンに対して揺動させて（入射角
度を例えば１０度以上変化させて）照射し、この揺動照
射によってアライメントパターンから得られる反射回折
光について前記投影レンズを通して結像光学系で結像さ
せて光電変換手段で受光して合成された信号を検出し、
該検出された信号により前記アライメントパターンを検
出することを特徴とする投影式アライメント方法であ
る。 【０００６】また本発明は、マスク上に形成された回路
パターンをレジストが塗布された被露光基板上に投影露
光する投影レンズを通して被露光基板上に形成されたア
ライメントパターンを検出して前記マスクに対して前記
被露光基板をアライメントする投影式アライメント装置
において、レーザ光束を、前記投影レンズを通してレジ
ストが塗布されたアライメントパターンに対して揺動さ
せて（入射角度を例えば１０度以上変化させて）照射す
るレーザ光揺動照射系と、該レーザ光揺動照射系による
レーザ光の揺動照射によってアライメントパターンから
得られる反射回折光について前記投影レンズを通して結
像光学系で結像させて光電変換手段で受光して合成され
た信号を検出する検出系とを備え、該検出系の光電変換
手段で検出された信号により前記アライメントパターン
を検出することを特徴とする投影式アライメント装置で
ある。 【０００７】また本発明は、前記投影式アライメント装
置における前記レーザ光揺動照射系において、レーザ光
束の揺動照射を制御する制御手段を有することを特徴と
する。また本発明は、前記投影式アライメント装置にお
いて、前記検出系の光電変換手段は、蓄積形の１次元ま
たは２次元のリニアセンサで構成したことを特徴とす
る。 【０００８】従って、本発明によれば、被露光基板上に
形成されたアライメントパターンがアルミパターンのよ
うに粒状性の高いパターンで形成されていたとしても、
レーザ光束がアライメントパターンに対して揺動照射
（入射角度を変化させて照射）されるため、粒状性の高
いパターンから生ずるスペックルパターンが変化し、こ
の変化したスペックルパターンを足し合せるような処理
をすることによりスペックルノイズが大幅に低減するこ
とができ、その結果投影レンズを通して前記アライメン
トパターンのノイズ成分を低減した信号を検出すること
ができる。また被露光基板上に塗布されたレジストの表
面とアライメントパターン又は下地面の間で生ずる多重
干渉により生じる塗布膜厚の微妙な変化に伴なうノイズ
に対しても、レーザ光束を揺動させる（入射角度を変化
させる）ことにより多重干渉の条件をノイズの発生しに
くい条件にすることが可能となり、検出信号のＳ／Ｎを
向上させることが可能となる。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いてしく説明する。図１は本発明に係る実施の形態
を示す図である。マスク３上に形成された回路パターン
３１を露光用結像レンズ５に通してウエハ（被露光基
板）４上に投影露光する露光光に近い波長を有するレー
ザ光１を入射角度可変手段であるガルバノミラー２によ
り偏向させる。偏向ビームはハーフミラー２１、レンズ
２２、ミラー２３を通り、マスク（レチクル）３の回路
パターン部３１とは異なる位置に設けられたマスクアラ
イメントマーク（窓）３０を通過し、露光用結像レンズ
５の入射瞳内に入る光束２０１（偏向角により２０２）
となる。入射瞳を通過した光はウエハ４上のチップ４１
の周辺に配置されたウエハの合せマーク（アライメント
パターン）４０（４０’）を照射する光束２１１（偏向
角によっては２１２）となる。ウエハ上のチップ４１に
は図２に示される様にｙおよびｘ方向に長細い合せマー
クがある。図１にはアライメント光学系としてレチクル
上の合せマーク３０とウエハ上の合せマーク４０を合わ
せる光学系のみが示されており、３０’と４０’を合わ
せる光学系は全く同一のため省略されている。図１でウ
エハ上のアライメントマーク４０に入射するレーザ光束
は図３（ｂ）に示すように、パターンと直角な方向（ｘ
方向）には入射角が変化しないが、図３（ｃ）に示すよ
うにパターンに沿った方向には入射角が変化する。なお
図３（ｂ）は図３（ａ）に示すようにウエハ４２（パタ
ーンの下地）上の合せマーク４０をＡ方向から見た図、
図３（ｃ）は同様にＢ方向から見た図であり、図３
（ｂ），（ｃ）に示した４３はウエハ上に塗布したレジ
ストを示している。 【００１０】ウエハ面で反射した合せマークの位置情報
を含む光は露光用結像レンズ５の入射瞳上では一般に図
４の２２０，２２１，２２２に示すように、ウエハ上の
合せマークの長手方向と直角な方向に広がった回折パタ
ーンとなっている。従って図３（ｃ）に示すように入射
角をｙ方向に偏向（ｘ軸に垂直な入射方向）とすること
により、回折光の情報、特に検出したいパターンの位置
情報（合せマーク４０の時はｘ軸、４０′の時はｙ座
標）を失わずに検出することが可能となる。比較のた
め、図４（ｂ）にこれと直角方向に偏向した場合の図を
示す。この場合には検出したい方向の情報が失われるこ
とが分かる。図３および図４（ａ）に示す方向に入射光
を偏向し、ウエハで反射した光は再び結像レンズ５の入
射瞳を通過して、レチクル窓３０、ミラー２３、レンズ
２２、ビームスプリッタ２１を通り、結像光学系６１に
より、撮像手段（光電変換手段）６の撮像面上に、図６
に示すように結像される、図６で６００は撮像面、３０
はレチクル窓３０の像、４０はウエハの合せマーク４０
の像である。撮像手段として二次元アレイ固体撮像素子
を用いる場合にはアレイ絵素の番地（ｉ，ｊ）に対し、
時刻ｔにはＩt（ｉ，ｊ）の光強度が検出されている。
そこでパターンの長手方向に検出信号を足し合せ を得れば、信号の平均化処理が行なえ、Ｓ／Ｎが向上す
る。しかしウエハの合せマークがアルミパターンのよう
に粒状性のものに対しては図７（ａ）（ｂ）に示すよう
に検出信号のＳ／Ｎは上記のような平均化処理を行なっ
てもまだ低い。但し図７（ａ）と（ｂ）は照射光の入射
角度は固定の場合であり、（ａ）と（ｂ）の差はこの角
度が異なっている場合である。そこで図５に示すように
入射角度θを刻々変化させる。この入射角が変化する間
（ｔ0〜ｔN）撮像している画像情報を蓄積する。この蓄
積は一般の撮像手段では普通行なわれているため、特別
の手段を講じる必要はない。ただし、画像取込み周期Ｔ
1（普通１６ｍｓ）とガルバノミラーによる偏向で周期
Ｔ2はＴ1＝ｎ0Ｔ2（ｎ0は整数）としておく。このよう
にすれば図７（ａ），（ｂ）…の情報が平均化され非常
にＳ／Ｎの高い図７（ｃ）のような信号が得られ、アル
ミパターンのような従来検出困難なパターンも検出可能
となった。 【００１１】図８は本発明に係る一実施の形態であり、
ウエハパターンに入射する入射角度の与え方を示してい
る。図８（ａ）はステップ関数、（ｂ），（ｃ）は一定
角であるが、対象アライメントパターンに応じて入射角
度を変えたものである。 【００１２】図９は本発明を多重干渉性パターンに適用
する場合の説明図である。レジスト表面とウエハ上の合
せマーク４０又は下地４２との間で多重干渉が発生する
場合、干渉強度は膜による光路長差Δｌ Δｌ＝２ｎｄｃｏｓθ とレジスト、パターン又は下地の複素屈折率により干渉
強度が決まるが一般には図１０（ａ）に示すように膜厚
ｄとともに周期的に変化する。但しλ＝５１４ｎｍとす
る。平均レジスト膜厚ｄが１．６μｍで±０．１４μｍ
膜厚が変化するとθ＝０°の時には干渉強度はΔＯθ＝
０°のように大きく変化する。もしθ＝１３°とすると
点線の様にｄの変化に伴い干渉強度は変化するため、Δ
Ｏθ＝１３°のように変化は小さくなる。本来のウエハ
合せ用パターンのエッジ部では信号強度は図１０
（ｂ），（ｃ），（ｄ）の様に変化する（但し（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はレジスト膜厚変化がない場合、又は完
全にパターンエッジ部に対応して変化する場合のｘ方向
の検出強度である）。従ってこれら（ｂ）〜（ｄ）の信
号にΔＯの信号がノイズとして乗ることになり、ΔＯが
大きい場合にはエッジ誤検出を発生することになり、入
射角度を変化させ最適条件にもってくることにより、高
いＳ／Ｎの検出が可能になる。 【００１３】図１１は本発明に係る他の実施の形態を示
す図である。本実施の形態ではレーザ光は露光光の波長
と異なる波長である。また本実施の形態は本発明者等が
先に出願したに基づき、回路パターン露光位置でアライ
メントを行なう方式に本発明を適用したものである。図
１１の番号と図１の番号が同じものは同一物を表わして
いる。図１１で３０１，３０１’は第１３図に示すごと
き、双曲線群パターンとなっている。レーザ光１を出射
した光は２４のビームスプリッタで二分され、一方は双
曲線群パターンを照明する光となっており、ここを照明
した光は回折し、一次回折光は６００に線状のパターン
を結像する。この線状パターンのできるｘ方向はレチク
ルのｘ方向位置を表わしている。他方ビームスプリッタ
で分離した他方の光は図１に示す実施の形態とほぼ同一
の光学系を通り、、双曲線群パターンに入射し、正反射
光はウエハ上の合せパターン４０を照明する。ガルバノ
ミラー２でレーザビームを偏向することにより入射角度
を上述したごとく変化させる。可変入射角でウエハ上の
合せマークを照明した光は、パターンで反射し、再び元
の光路に戻り、レチクル上の双曲群パターンで正反射
し、レチクルからの回折光が線状に結像（レチクルパタ
ーン像）しているほば６００の位置に、ウエハの合せマ
ークを結像する。両方の光（レチクルパター像とウエハ
パターン像の光）はアライメント検出系６に再結像さ
れ、両パターンが検出される。図１４は両パターン信号
を表わしたものでＩRはレチクルの像、ＩWはウエハの合
せマーク像である。両方の像のパターン中心のずれ量を
検出処理計６０（図１に示す。図１１では省略）で求
め、このずれを補正するようにウエハテーブルをｘ方向
（ｙ方向も同様に同時に補正する）に移動する。なお図
１２に示すように（図１１では省略）両検出光を別々に
検出するため、それぞれの光路にシャッタ６２，６３を
挿入することにより、誤りなくＩR，ＩWの信号の中心を
求めることが可能になる。 【００１４】 【発明の効果】本発明によれば、アライメント、特に被
露光基板上のアライメントマークをスペクトル幅の狭い
レーザ光で照明することにより、投影レンズの色収差に
伴う像ぼけを最小にし、しかも検出信号レベルを十分保
つことが可能となることは言うに及ばず、レーザ光束を
揺動照射（入射角度を変化させて照射）することにより
レーザ光の可干渉性に伴なうノイズを大幅に低減するこ
とが可能となり、その結果投影レンズを通してアライメ
ントパターンの検出を大幅に安定に行なうことができ、
高精度のアライメントを実現できる効果を奏する。
れた回路パターンをレジストが塗布された被露光基板上
に投影露光する投影レンズを通して被露光基板上に形成
されたアライメントパターンを検出して前記マスクに対
して前記被露光基板をアライメントする投影式アライメ
ント方法及びその装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、半導体回路パターンをウエハに露
光する場合、マスクとウエハのパターンの位置合せを行
なうため、水銀ランプのスペクトル線であるｇ線やｅ
線，ｄ線を用いたり、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を用いてウエ
ハ上の合せマークを照明していた。これらの光は露光用
結像レンズを通して照明されるが、露光用結像レンズは
一般にはｇ線等の単色光に対してのみ結像特性が最良に
なるように設計されているため、露光光以外で照明する
時も、その照明光のスペクトル幅を狭くする必要があ
る。しかも露光光以外の波長の光に対しては波長が僅か
に異なっても、光軸上の結像位置が大きく変化するた
め、高い解像度のアライメント検出パターンを得ようと
すれば、可能な限りスペクトル幅の狭い光を用いる必要
がある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水銀ラ
ンプ等のレーザ光以外の光源では、スペクトル幅が十分
狭くかつ、ウエハ上のアライメントパターンを検出する
のに十分な光量が得られない。以上の点からウエハパタ
ーンアライメント用の光源としてレーザ光を用いると光
量、及び解像度の点から有利である。しかし一般にレー
ザ光は干渉性（空間的コヒーレンシー）が非常に高いた
め、ウエハ上のパターンがアルミパターンの様に粒状性
の高いものに対しては、検出信号にスペックルパターン
と言われる特有のノイズが乗り、検出信号のＳ／Ｎを低
下させてしまう。またアライメントを行なうウエハ上に
塗布されたレジスト膜の表面とパターン面又はパターン
が乗っている下地面との間で生ずる多重干渉により、レ
ジスト膜の微妙な厚さむらが検出ノイズとして乗って来
るため検出信号のＳ／Ｎを低下させてしまう。 【０００４】本発明の目的は、上記従来の課題を解決す
べく、アライメント用光源としてレーザ光束を用いるこ
とによる高解像、高輝度照明のメリットを生かし、かつ
スペックルノイズ等を大幅に低減して被露光基板をマス
クに対して高精度にアライメントできるようにした投影
式アライメント方法及びその装置を提供することにあ
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、マスク上に形成された回路パターンをレ
ジストが塗布された被露光基板上に投影露光する投影レ
ンズを通して被露光基板上に形成されたアライメントパ
ターンを検出して前記マスクに対して前記被露光基板を
アライメントする投影式アライメント方法において、レ
ーザ光束を、前記投影レンズを通してレジストが塗布さ
れたアライメントパターンに対して揺動させて（入射角
度を例えば１０度以上変化させて）照射し、この揺動照
射によってアライメントパターンから得られる反射回折
光について前記投影レンズを通して結像光学系で結像さ
せて光電変換手段で受光して合成された信号を検出し、
該検出された信号により前記アライメントパターンを検
出することを特徴とする投影式アライメント方法であ
る。 【０００６】また本発明は、マスク上に形成された回路
パターンをレジストが塗布された被露光基板上に投影露
光する投影レンズを通して被露光基板上に形成されたア
ライメントパターンを検出して前記マスクに対して前記
被露光基板をアライメントする投影式アライメント装置
において、レーザ光束を、前記投影レンズを通してレジ
ストが塗布されたアライメントパターンに対して揺動さ
せて（入射角度を例えば１０度以上変化させて）照射す
るレーザ光揺動照射系と、該レーザ光揺動照射系による
レーザ光の揺動照射によってアライメントパターンから
得られる反射回折光について前記投影レンズを通して結
像光学系で結像させて光電変換手段で受光して合成され
た信号を検出する検出系とを備え、該検出系の光電変換
手段で検出された信号により前記アライメントパターン
を検出することを特徴とする投影式アライメント装置で
ある。 【０００７】また本発明は、前記投影式アライメント装
置における前記レーザ光揺動照射系において、レーザ光
束の揺動照射を制御する制御手段を有することを特徴と
する。また本発明は、前記投影式アライメント装置にお
いて、前記検出系の光電変換手段は、蓄積形の１次元ま
たは２次元のリニアセンサで構成したことを特徴とす
る。 【０００８】従って、本発明によれば、被露光基板上に
形成されたアライメントパターンがアルミパターンのよ
うに粒状性の高いパターンで形成されていたとしても、
レーザ光束がアライメントパターンに対して揺動照射
（入射角度を変化させて照射）されるため、粒状性の高
いパターンから生ずるスペックルパターンが変化し、こ
の変化したスペックルパターンを足し合せるような処理
をすることによりスペックルノイズが大幅に低減するこ
とができ、その結果投影レンズを通して前記アライメン
トパターンのノイズ成分を低減した信号を検出すること
ができる。また被露光基板上に塗布されたレジストの表
面とアライメントパターン又は下地面の間で生ずる多重
干渉により生じる塗布膜厚の微妙な変化に伴なうノイズ
に対しても、レーザ光束を揺動させる（入射角度を変化
させる）ことにより多重干渉の条件をノイズの発生しに
くい条件にすることが可能となり、検出信号のＳ／Ｎを
向上させることが可能となる。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いてしく説明する。図１は本発明に係る実施の形態
を示す図である。マスク３上に形成された回路パターン
３１を露光用結像レンズ５に通してウエハ（被露光基
板）４上に投影露光する露光光に近い波長を有するレー
ザ光１を入射角度可変手段であるガルバノミラー２によ
り偏向させる。偏向ビームはハーフミラー２１、レンズ
２２、ミラー２３を通り、マスク（レチクル）３の回路
パターン部３１とは異なる位置に設けられたマスクアラ
イメントマーク（窓）３０を通過し、露光用結像レンズ
５の入射瞳内に入る光束２０１（偏向角により２０２）
となる。入射瞳を通過した光はウエハ４上のチップ４１
の周辺に配置されたウエハの合せマーク（アライメント
パターン）４０（４０’）を照射する光束２１１（偏向
角によっては２１２）となる。ウエハ上のチップ４１に
は図２に示される様にｙおよびｘ方向に長細い合せマー
クがある。図１にはアライメント光学系としてレチクル
上の合せマーク３０とウエハ上の合せマーク４０を合わ
せる光学系のみが示されており、３０’と４０’を合わ
せる光学系は全く同一のため省略されている。図１でウ
エハ上のアライメントマーク４０に入射するレーザ光束
は図３（ｂ）に示すように、パターンと直角な方向（ｘ
方向）には入射角が変化しないが、図３（ｃ）に示すよ
うにパターンに沿った方向には入射角が変化する。なお
図３（ｂ）は図３（ａ）に示すようにウエハ４２（パタ
ーンの下地）上の合せマーク４０をＡ方向から見た図、
図３（ｃ）は同様にＢ方向から見た図であり、図３
（ｂ），（ｃ）に示した４３はウエハ上に塗布したレジ
ストを示している。 【００１０】ウエハ面で反射した合せマークの位置情報
を含む光は露光用結像レンズ５の入射瞳上では一般に図
４の２２０，２２１，２２２に示すように、ウエハ上の
合せマークの長手方向と直角な方向に広がった回折パタ
ーンとなっている。従って図３（ｃ）に示すように入射
角をｙ方向に偏向（ｘ軸に垂直な入射方向）とすること
により、回折光の情報、特に検出したいパターンの位置
情報（合せマーク４０の時はｘ軸、４０′の時はｙ座
標）を失わずに検出することが可能となる。比較のた
め、図４（ｂ）にこれと直角方向に偏向した場合の図を
示す。この場合には検出したい方向の情報が失われるこ
とが分かる。図３および図４（ａ）に示す方向に入射光
を偏向し、ウエハで反射した光は再び結像レンズ５の入
射瞳を通過して、レチクル窓３０、ミラー２３、レンズ
２２、ビームスプリッタ２１を通り、結像光学系６１に
より、撮像手段（光電変換手段）６の撮像面上に、図６
に示すように結像される、図６で６００は撮像面、３０
はレチクル窓３０の像、４０はウエハの合せマーク４０
の像である。撮像手段として二次元アレイ固体撮像素子
を用いる場合にはアレイ絵素の番地（ｉ，ｊ）に対し、
時刻ｔにはＩt（ｉ，ｊ）の光強度が検出されている。
そこでパターンの長手方向に検出信号を足し合せ を得れば、信号の平均化処理が行なえ、Ｓ／Ｎが向上す
る。しかしウエハの合せマークがアルミパターンのよう
に粒状性のものに対しては図７（ａ）（ｂ）に示すよう
に検出信号のＳ／Ｎは上記のような平均化処理を行なっ
てもまだ低い。但し図７（ａ）と（ｂ）は照射光の入射
角度は固定の場合であり、（ａ）と（ｂ）の差はこの角
度が異なっている場合である。そこで図５に示すように
入射角度θを刻々変化させる。この入射角が変化する間
（ｔ0〜ｔN）撮像している画像情報を蓄積する。この蓄
積は一般の撮像手段では普通行なわれているため、特別
の手段を講じる必要はない。ただし、画像取込み周期Ｔ
1（普通１６ｍｓ）とガルバノミラーによる偏向で周期
Ｔ2はＴ1＝ｎ0Ｔ2（ｎ0は整数）としておく。このよう
にすれば図７（ａ），（ｂ）…の情報が平均化され非常
にＳ／Ｎの高い図７（ｃ）のような信号が得られ、アル
ミパターンのような従来検出困難なパターンも検出可能
となった。 【００１１】図８は本発明に係る一実施の形態であり、
ウエハパターンに入射する入射角度の与え方を示してい
る。図８（ａ）はステップ関数、（ｂ），（ｃ）は一定
角であるが、対象アライメントパターンに応じて入射角
度を変えたものである。 【００１２】図９は本発明を多重干渉性パターンに適用
する場合の説明図である。レジスト表面とウエハ上の合
せマーク４０又は下地４２との間で多重干渉が発生する
場合、干渉強度は膜による光路長差Δｌ Δｌ＝２ｎｄｃｏｓθ とレジスト、パターン又は下地の複素屈折率により干渉
強度が決まるが一般には図１０（ａ）に示すように膜厚
ｄとともに周期的に変化する。但しλ＝５１４ｎｍとす
る。平均レジスト膜厚ｄが１．６μｍで±０．１４μｍ
膜厚が変化するとθ＝０°の時には干渉強度はΔＯθ＝
０°のように大きく変化する。もしθ＝１３°とすると
点線の様にｄの変化に伴い干渉強度は変化するため、Δ
Ｏθ＝１３°のように変化は小さくなる。本来のウエハ
合せ用パターンのエッジ部では信号強度は図１０
（ｂ），（ｃ），（ｄ）の様に変化する（但し（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はレジスト膜厚変化がない場合、又は完
全にパターンエッジ部に対応して変化する場合のｘ方向
の検出強度である）。従ってこれら（ｂ）〜（ｄ）の信
号にΔＯの信号がノイズとして乗ることになり、ΔＯが
大きい場合にはエッジ誤検出を発生することになり、入
射角度を変化させ最適条件にもってくることにより、高
いＳ／Ｎの検出が可能になる。 【００１３】図１１は本発明に係る他の実施の形態を示
す図である。本実施の形態ではレーザ光は露光光の波長
と異なる波長である。また本実施の形態は本発明者等が
先に出願したに基づき、回路パターン露光位置でアライ
メントを行なう方式に本発明を適用したものである。図
１１の番号と図１の番号が同じものは同一物を表わして
いる。図１１で３０１，３０１’は第１３図に示すごと
き、双曲線群パターンとなっている。レーザ光１を出射
した光は２４のビームスプリッタで二分され、一方は双
曲線群パターンを照明する光となっており、ここを照明
した光は回折し、一次回折光は６００に線状のパターン
を結像する。この線状パターンのできるｘ方向はレチク
ルのｘ方向位置を表わしている。他方ビームスプリッタ
で分離した他方の光は図１に示す実施の形態とほぼ同一
の光学系を通り、、双曲線群パターンに入射し、正反射
光はウエハ上の合せパターン４０を照明する。ガルバノ
ミラー２でレーザビームを偏向することにより入射角度
を上述したごとく変化させる。可変入射角でウエハ上の
合せマークを照明した光は、パターンで反射し、再び元
の光路に戻り、レチクル上の双曲群パターンで正反射
し、レチクルからの回折光が線状に結像（レチクルパタ
ーン像）しているほば６００の位置に、ウエハの合せマ
ークを結像する。両方の光（レチクルパター像とウエハ
パターン像の光）はアライメント検出系６に再結像さ
れ、両パターンが検出される。図１４は両パターン信号
を表わしたものでＩRはレチクルの像、ＩWはウエハの合
せマーク像である。両方の像のパターン中心のずれ量を
検出処理計６０（図１に示す。図１１では省略）で求
め、このずれを補正するようにウエハテーブルをｘ方向
（ｙ方向も同様に同時に補正する）に移動する。なお図
１２に示すように（図１１では省略）両検出光を別々に
検出するため、それぞれの光路にシャッタ６２，６３を
挿入することにより、誤りなくＩR，ＩWの信号の中心を
求めることが可能になる。 【００１４】 【発明の効果】本発明によれば、アライメント、特に被
露光基板上のアライメントマークをスペクトル幅の狭い
レーザ光で照明することにより、投影レンズの色収差に
伴う像ぼけを最小にし、しかも検出信号レベルを十分保
つことが可能となることは言うに及ばず、レーザ光束を
揺動照射（入射角度を変化させて照射）することにより
レーザ光の可干渉性に伴なうノイズを大幅に低減するこ
とが可能となり、その結果投影レンズを通してアライメ
ントパターンの検出を大幅に安定に行なうことができ、
高精度のアライメントを実現できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施の形態を示す図である。
【図２】ウエハ上に形成された合せマーク（アライメン
トパターン）を示す図である。 【図３】ウエハ合せマークと照明光束の入射角を示す図
である。 【図４】ウエハパターンの反射光の結像レンズへの入射
状態を示す図である。 【図５】入射角度変化の一実施の形態を示す図である。 【図６】検出像を示す図である。 【図７】検出信号例と本発明の効果を示す図である。 【図８】入射角度変化の実施の形態を示す図である。 【図９】多重干渉を示す図である。 【図１０】多重干渉強度と膜厚との関係と理想的検出信
号例を示す図である。 【図１１】本発明に係る他の実施の形態を示す斜視図で
ある。 【図１２】本発明の係る他の実施の形態を示す正面図で
ある。 【図１３】レチクル合せ用双曲線群パターンを示す図で
ある。 【図１４】図１１に示す実施の形態における検出信号を
示す図である。 【符号の説明】 １…レーザ光束、２…入射角度可変手段（ガルバノミラ
ー） ３…レチクル（マスク）、４…ウエハ（被露光基板） ５…露光用結像レンズ（投影レンズ）、６…撮像手段
（光電変換手段） ７…ウエハ微動テーブル、８…露光照明光源 ３０…レチクル上の合せパターン ４０…ウエハ上の合せマーク（アライメントパター
ン）、６０…制御回路 ６１…結像光学系
トパターン）を示す図である。 【図３】ウエハ合せマークと照明光束の入射角を示す図
である。 【図４】ウエハパターンの反射光の結像レンズへの入射
状態を示す図である。 【図５】入射角度変化の一実施の形態を示す図である。 【図６】検出像を示す図である。 【図７】検出信号例と本発明の効果を示す図である。 【図８】入射角度変化の実施の形態を示す図である。 【図９】多重干渉を示す図である。 【図１０】多重干渉強度と膜厚との関係と理想的検出信
号例を示す図である。 【図１１】本発明に係る他の実施の形態を示す斜視図で
ある。 【図１２】本発明の係る他の実施の形態を示す正面図で
ある。 【図１３】レチクル合せ用双曲線群パターンを示す図で
ある。 【図１４】図１１に示す実施の形態における検出信号を
示す図である。 【符号の説明】 １…レーザ光束、２…入射角度可変手段（ガルバノミラ
ー） ３…レチクル（マスク）、４…ウエハ（被露光基板） ５…露光用結像レンズ（投影レンズ）、６…撮像手段
（光電変換手段） ７…ウエハ微動テーブル、８…露光照明光源 ３０…レチクル上の合せパターン ４０…ウエハ上の合せマーク（アライメントパター
ン）、６０…制御回路 ６１…結像光学系
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭58−198042（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−88085（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−136180（ＪＰ，Ａ)
村田和美著「サイエンスライブラリ物
理学９光学」初版、昭和54年10月25日、
株式会社サイエンス社、Ｐ．215−218
電子材料11月号別冊「超ＬＳＩ製造・
試験装置ガイドブック〈1982年版〉］昭
和56年11月10日、株式会社工業調査会、
Ｐ．40−46
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．マスク上に形成された回路パターンをレジストが塗
布された被露光基板上に投影露光する投影レンズを通し
て被露光基板上に形成されたアライメントパターンを検
出して前記マスクに対して前記被露光基板をアライメン
トする投影式アライメント方法において、レーザ光束
を、前記投影レンズを通してレジストが塗布されたアラ
イメントパターンに対して揺動させて照射し、この揺動
照射によってアライメントパターンから得られる反射回
折光について前記投影レンズを通して結像光学系で結像
させて光電変換手段で受光して合成された信号を検出
し、該検出された信号により前記アライメントパターン
を検出することを特徴とする投影式アライメント方法。 ２．マスク上に形成された回路パターンをレジストが塗
布された被露光基板上に投影露光する投影レンズを通し
て被露光基板上に形成されたアライメントパターンを検
出して前記マスクに対して前記被露光基板をアライメン
トする投影式アライメント装置において、レーザ光束
を、前記投影レンズを通してレジストが塗布されたアラ
イメントパターンに対して揺動させて照射するレーザ光
揺動照射系と、該レーザ光揺動照射系によるレーザ光の
揺動照射によってアライメントパターンから得られる反
射回折光について前記投影レンズを通して結像光学系で
結像させて光電変換手段で受光して合成された信号を検
出する検出系とを備え、該検出系の光電変換手段で検出
された信号により前記アライメントパターンを検出する
ことを特徴とする投影式アライメント装置。 ３．前記レーザ光揺動照射系において、レーザ光束の揺
動照射を制御する制御手段を有することを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の投影式アライメント装置。 ４．前記検出系の光電変換手段は、蓄積形の１次元また
は２次元のリニアセンサで構成したことを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の投影式アライメント装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8063603A JP2634791B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 投影式アライメント方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8063603A JP2634791B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 投影式アライメント方法及びその装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58243866A Division JPH0612753B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | パターン検出方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288212A JPH08288212A (ja) | 1996-11-01 |
| JP2634791B2 true JP2634791B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=13234033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8063603A Expired - Lifetime JP2634791B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 投影式アライメント方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2634791B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7615424B2 (en) * | 2004-03-25 | 2009-11-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and method for manufacturing semiconductor device using the laser irradiation apparatus |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP8063603A patent/JP2634791B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 村田和美著「サイエンスライブラリ物理学９光学」初版、昭和５４年１０月２５日、株式会社サイエンス社、Ｐ．２１５−２１８ |
| 電子材料１１月号別冊「超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブック〈１９８２年版〉］昭和５６年１１月１０日、株式会社工業調査会、Ｐ．４０−４６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08288212A (ja) | 1996-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |