JP2798961B2 - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JP2798961B2 JP2798961B2 JP1083598A JP8359889A JP2798961B2 JP 2798961 B2 JP2798961 B2 JP 2798961B2 JP 1083598 A JP1083598 A JP 1083598A JP 8359889 A JP8359889 A JP 8359889A JP 2798961 B2 JP2798961 B2 JP 2798961B2
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ウェハやマスク等の試料面の高さ及び傾き
を光学的に検出する位置検出装置に係わり、特に検出デ
ータの補正機能を備えた位置検出装置に関する。
を光学的に検出する位置検出装置に係わり、特に検出デ
ータの補正機能を備えた位置検出装置に関する。
（従来の技術） 近年、LSI素子高密度実装の趨勢によって、LSI等の半
導体の製造装置に装填されるマスクやウエハ等の試料
は、益々高い位置決め精度を要求されている。例えば、
マイクロリソグラフィ用縮小投影露光装置において、投
影露光レンズの高NA化に伴いレンズの焦点深度が浅くな
るため、装填試料であるウエハの面の高さ位置検出には
より高精度が要求されるようになっている。
導体の製造装置に装填されるマスクやウエハ等の試料
は、益々高い位置決め精度を要求されている。例えば、
マイクロリソグラフィ用縮小投影露光装置において、投
影露光レンズの高NA化に伴いレンズの焦点深度が浅くな
るため、装填試料であるウエハの面の高さ位置検出には
より高精度が要求されるようになっている。
特に、ステップアンドリピート方式の縮小投影露光装
置の場合、ウエハ面に投影露光されたマスクの微細パタ
ーンが露光の各ステップ毎に露光領域の全面に亘って解
像しないことがある。これはウエハ面の高さや傾きが露
光の各ステップ毎にウエハの反りや他の要因により、ウ
エハ面の露光領域内で投影露光レンズの焦点深度の範囲
を超えて変動するためである。それ故、露光の各ステッ
プ毎にウエハ面の露光領域内での高さ及び傾きを検出す
ることによってこれらの量が許容範囲内にあるように補
正し、微細パターンが露光領域の全面に亘って解像する
ようにしなければならない。
置の場合、ウエハ面に投影露光されたマスクの微細パタ
ーンが露光の各ステップ毎に露光領域の全面に亘って解
像しないことがある。これはウエハ面の高さや傾きが露
光の各ステップ毎にウエハの反りや他の要因により、ウ
エハ面の露光領域内で投影露光レンズの焦点深度の範囲
を超えて変動するためである。それ故、露光の各ステッ
プ毎にウエハ面の露光領域内での高さ及び傾きを検出す
ることによってこれらの量が許容範囲内にあるように補
正し、微細パターンが露光領域の全面に亘って解像する
ようにしなければならない。
ウエハ面露光領域内の高さ検出は、光学的テコ方式を
利用して行われることが多い。しかし、この従来方式で
は露光領域の中心付近の部位を露光の各ステップ毎に検
出し、その結果に基づき該部位の高さの補正を行ってい
るに過ぎない。そのため、各ステップで露光される中心
部位以外におけるウエハの高さ、つまりウエハの傾きは
補正されない。従って、NAが高く焦点深度の浅い縮小投
影レンズを使用した場合、微細パターンを露光の各ステ
ップ毎に露光領域の全面に亘って解像することができな
いという欠点があった。
利用して行われることが多い。しかし、この従来方式で
は露光領域の中心付近の部位を露光の各ステップ毎に検
出し、その結果に基づき該部位の高さの補正を行ってい
るに過ぎない。そのため、各ステップで露光される中心
部位以外におけるウエハの高さ、つまりウエハの傾きは
補正されない。従って、NAが高く焦点深度の浅い縮小投
影レンズを使用した場合、微細パターンを露光の各ステ
ップ毎に露光領域の全面に亘って解像することができな
いという欠点があった。
そこで最近、試料面内で複数点の高さの位置を測定
し、これらの出力から試料面全体の高さ，傾きを算出す
る方法が提案されている（東条他,PSDを用いた光斜入射
型位置検出器：昭和63年度精密工学会秋季学術講演会講
演論文集P343）。しかし、このような位置検出のためは
３本の光学系が必要であり、これらの光学系を誤差なく
組立て、且つその特性を３本とも全く等しく設定するこ
とは極めて困難である。そして、上記誤差や特性の違い
が生じると、試料面の高さ位置及び傾きを正確に検出す
ることはできなかった。
し、これらの出力から試料面全体の高さ，傾きを算出す
る方法が提案されている（東条他,PSDを用いた光斜入射
型位置検出器：昭和63年度精密工学会秋季学術講演会講
演論文集P343）。しかし、このような位置検出のためは
３本の光学系が必要であり、これらの光学系を誤差なく
組立て、且つその特性を３本とも全く等しく設定するこ
とは極めて困難である。そして、上記誤差や特性の違い
が生じると、試料面の高さ位置及び傾きを正確に検出す
ることはできなかった。
（発明が解決しようとする課題） このように従来、試料面内の複数箇所で高さ位置を測
定し、試料面全体の高さ，傾きを算出する方法では、複
数の検出光学系の組立て誤差及び特性の違い等の要因で
試料面を正確に検出することは困難であった。
定し、試料面全体の高さ，傾きを算出する方法では、複
数の検出光学系の組立て誤差及び特性の違い等の要因で
試料面を正確に検出することは困難であった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、光学的な微小ずれ等を制御回路内
で補正できる機能を設けることによって、これらの光学
的なずれの補正を行い、試料面を正確に検出することの
できる位置検出装置を提供することにある。
目的とするところは、光学的な微小ずれ等を制御回路内
で補正できる機能を設けることによって、これらの光学
的なずれの補正を行い、試料面を正確に検出することの
できる位置検出装置を提供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、それぞれの位置出力データに、おおくの場
合デジタル出力に変換されたデータであるが、任意の値
を独立に加減できる回路を付加したこと、さらにこれら
の位置データを演算して高さ，傾きデータを出力する段
階でも、それぞれ高さ，傾きデータに任意の値を加減で
きるようにしたことを特徴とする。また、変位に対して
出力の感度も独立に調整できる機能を付加したことを特
徴とする。
合デジタル出力に変換されたデータであるが、任意の値
を独立に加減できる回路を付加したこと、さらにこれら
の位置データを演算して高さ，傾きデータを出力する段
階でも、それぞれ高さ，傾きデータに任意の値を加減で
きるようにしたことを特徴とする。また、変位に対して
出力の感度も独立に調整できる機能を付加したことを特
徴とする。
即ち本発明は、試料面上の複数箇所に光ビームを照射
し、それぞれの反射光位置を検出する複数の位置検出機
構と、これらの位置検出機構により得られる各位置情報
から試料面の平均高さ及び傾きを算出する演算処理器と
を備えた位置検出装置において、位置検出機構により得
られる各位置情報にそれぞれ独立して任意の設定値デー
タを加える第１の加算器と、演算処理器内の平均高さ及
び傾きのデータにそれぞれ独立して任意の設定値データ
を加える第２の加算器とを設けるようにしたものであ
る。
し、それぞれの反射光位置を検出する複数の位置検出機
構と、これらの位置検出機構により得られる各位置情報
から試料面の平均高さ及び傾きを算出する演算処理器と
を備えた位置検出装置において、位置検出機構により得
られる各位置情報にそれぞれ独立して任意の設定値デー
タを加える第１の加算器と、演算処理器内の平均高さ及
び傾きのデータにそれぞれ独立して任意の設定値データ
を加える第２の加算器とを設けるようにしたものであ
る。
（作用） 本発明によれば、まず、それぞれの出力のゲインを調
整することが可能なため、高さ，傾きの演算結果の信頼
性が向上する。また、各光学軸のずれを補正することが
できるため、本位置検出装置の校正（キャリブレーショ
ンで、例えば、転写面或いは検査面の基準高さに対して
全ての出力を同一出力にする等）が容易に行われる。さ
らに、高さ，傾きに対して容易にオフセット値を入れる
ことができ、転写，検査を行う装置としての最適値を維
持することができる。
整することが可能なため、高さ，傾きの演算結果の信頼
性が向上する。また、各光学軸のずれを補正することが
できるため、本位置検出装置の校正（キャリブレーショ
ンで、例えば、転写面或いは検査面の基準高さに対して
全ての出力を同一出力にする等）が容易に行われる。さ
らに、高さ，傾きに対して容易にオフセット値を入れる
ことができ、転写，検査を行う装置としての最適値を維
持することができる。
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
る。
第２図及び第３図は、試料面の高さ測定の原理を説明
するためのもので、これ自体は周知の技術である。第２
図では試料面ａ′の表面の３点１′,2′,3′を測定する
場合の位置関係を示し、第３図では光テコを用いた光学
構成及び制御回路を簡単に示している。
するためのもので、これ自体は周知の技術である。第２
図では試料面ａ′の表面の３点１′,2′,3′を測定する
場合の位置関係を示し、第３図では光テコを用いた光学
構成及び制御回路を簡単に示している。
第３図に示すように、制御回路70内の電源回路34aに
よって点燈した光源8aからの光はスリット１を通りミラ
ー等を介して試料面ａ′上に照射される。試料面ａ′か
らの反射光には同様にミラー等を介して位置検出器（PS
D）25に入射する。位置検出器25からの出力は、それぞ
れ、加・減算器81,82を経て、割算器83に入り正規化さ
れる。多くの場合、割算器83の出力信号はデジタル信号
に変換される。割算器83の出力信号は、平均化回路84を
通して演算回路86に入る。これらの出力信号は先に述べ
たように本例の場合３個ある。これら３個の出力は演算
回路86内で加減算され、試料面の高さZZ,傾き（Ｘ軸回
りの傾きZX、Ｙ軸回りの傾きZY）として表現され、出力
される。
よって点燈した光源8aからの光はスリット１を通りミラ
ー等を介して試料面ａ′上に照射される。試料面ａ′か
らの反射光には同様にミラー等を介して位置検出器（PS
D）25に入射する。位置検出器25からの出力は、それぞ
れ、加・減算器81,82を経て、割算器83に入り正規化さ
れる。多くの場合、割算器83の出力信号はデジタル信号
に変換される。割算器83の出力信号は、平均化回路84を
通して演算回路86に入る。これらの出力信号は先に述べ
たように本例の場合３個ある。これら３個の出力は演算
回路86内で加減算され、試料面の高さZZ,傾き（Ｘ軸回
りの傾きZX、Ｙ軸回りの傾きZY）として表現され、出力
される。
しかし、試料面の３点１′,2′,3′を照射した光ビー
ムは試料面が完全に水平に且つ高さが“0"と表示される
べき位置にあったとしても、それぞれ異なる経路を通る
ため、位置検出出力は異なったものが表示される。これ
は、３個の光学系の誤差、位置検出器25の設定誤差、光
ビームが通る３本の光学系の光学倍率の誤差通があるた
めである。
ムは試料面が完全に水平に且つ高さが“0"と表示される
べき位置にあったとしても、それぞれ異なる経路を通る
ため、位置検出出力は異なったものが表示される。これ
は、３個の光学系の誤差、位置検出器25の設定誤差、光
ビームが通る３本の光学系の光学倍率の誤差通があるた
めである。
そこで本実施例では、第１図に示すように検出回路80
内に、以下のような機能を付加している。即ち、平均化
回路84までは第２図と同様であるが、その後にゲイン設
定回路85,設定値加算回路85′を付加した。これによっ
て、変位に対する出力特性はZ1,Z2,Z3とも同一にするこ
とが可能となり、従来の光学倍率の差による測定誤差を
なくすことができた。さらに、設定値加算回路85′を付
加したことによって、各軸の源点の差を補正し、光学系
及び位置検出器25の組立て誤差等をなくすことができ
る。
内に、以下のような機能を付加している。即ち、平均化
回路84までは第２図と同様であるが、その後にゲイン設
定回路85,設定値加算回路85′を付加した。これによっ
て、変位に対する出力特性はZ1,Z2,Z3とも同一にするこ
とが可能となり、従来の光学倍率の差による測定誤差を
なくすことができた。さらに、設定値加算回路85′を付
加したことによって、各軸の源点の差を補正し、光学系
及び位置検出器25の組立て誤差等をなくすことができ
る。
また、Z1,Z2,Z3のデータを用いて演算回路86内で試料
面の高さZZ′，傾きZX′,ZY′を算出する。例えば本例
の場合 ZZ′＝（Z1＋Z2＋Z3）/3 ZX′＝Z1−Z2−α（Z1−Z3） ZY′＝Z1−Z3−α（Z1−Z2） として計算してある。ここで、αは定数である。さら
に、このZZ′,ZX′,Y′に設定データを加減算できる設
定値加算回路861,862,863を設けてある。この加算量ΔZ
Z,ΔZX,ΔZYを加えた値が位置検出器の出力ZZ,ZX,ZYと
して出されることになる。
面の高さZZ′，傾きZX′,ZY′を算出する。例えば本例
の場合 ZZ′＝（Z1＋Z2＋Z3）/3 ZX′＝Z1−Z2−α（Z1−Z3） ZY′＝Z1−Z3−α（Z1−Z2） として計算してある。ここで、αは定数である。さら
に、このZZ′,ZX′,Y′に設定データを加減算できる設
定値加算回路861,862,863を設けてある。この加算量ΔZ
Z,ΔZX,ΔZYを加えた値が位置検出器の出力ZZ,ZX,ZYと
して出されることになる。
これによってオペレータは任意の出力を得ることがで
き、例えば出力の０点に試料を固定したテーブル系を動
かし位置決めするサーボシステムにおいて、意識的に傾
けたり露光光学系，検査光学系の光軸の傾きに合せてテ
ーブル系を位置決めすることができる。
き、例えば出力の０点に試料を固定したテーブル系を動
かし位置決めするサーボシステムにおいて、意識的に傾
けたり露光光学系，検査光学系の光軸の傾きに合せてテ
ーブル系を位置決めすることができる。
かくして本実施例によれば、各点での測定データ任意
の量を回路上で加減算することができるため、 測定光学系の組立誤差，検出器の組立て誤差等の各
測定値を補正することができる。
の量を回路上で加減算することができるため、 測定光学系の組立誤差，検出器の組立て誤差等の各
測定値を補正することができる。
測定光学系の倍率等によって発生する感度差を同一
にすることができる。
にすることができる。
高さ，傾きとして出力する量にも、任意の量を加減
算できるため、焦点面の位置，傾き等を装置に合せて任
意に設定でき、最適条件で装置を使用することができ
る。
算できるため、焦点面の位置，傾き等を装置に合せて任
意に設定でき、最適条件で装置を使用することができ
る。
等の利点がある。
なお、本発明は実施例に示した光学構成及び測定方式
に限定されるものではない。要するに、制御回路上で高
さ，傾き，データを任意に操作できる範囲内であれば本
発明の目的に合う。また、回路上ゲイン設定回路，加算
回路等はその制御回路の構成に応じて適当と思われる位
置にその機能を持たせるとよい。ZZ,ZX,ZYの出力演算算
出方法（計算式）は光学構成によって変化する。
に限定されるものではない。要するに、制御回路上で高
さ，傾き，データを任意に操作できる範囲内であれば本
発明の目的に合う。また、回路上ゲイン設定回路，加算
回路等はその制御回路の構成に応じて適当と思われる位
置にその機能を持たせるとよい。ZZ,ZX,ZYの出力演算算
出方法（計算式）は光学構成によって変化する。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、それぞれの位置
出力データに任意の値を独立に加減できる回路を付加
し、さらにこれらの位置データを演算して高さ，傾きデ
ータを出力する段階でもそれぞれ高さ，傾きデータに任
意の値を加減できる回路を付加しているので、光学的な
ずれを補正することができ、試料面を正確に検出するこ
とが可能となる。
出力データに任意の値を独立に加減できる回路を付加
し、さらにこれらの位置データを演算して高さ，傾きデ
ータを出力する段階でもそれぞれ高さ，傾きデータに任
意の値を加減できる回路を付加しているので、光学的な
ずれを補正することができ、試料面を正確に検出するこ
とが可能となる。
第１図は本発明の一実施例に係わる位置検出装置の制御
回路構成を示すブロック図、第２図及び第３図は高さ測
定の原理を説明するためのもので、第２図は測定点を示
す平面図、第３図は制御回路を含めた位置検出装置を示
す概略構成図である。 １′,2′,3′……測定ビーム照射位置、ａ′……試料
面、70……制御回路、34a……光源制御回路、8a……光
源、１……スリット、12……ミラー、28……露光光学
系、25……位置検出器、80……検出回路、81,82……加
減算器、83……割算器、84……平均化回路、86……演算
回路。
回路構成を示すブロック図、第２図及び第３図は高さ測
定の原理を説明するためのもので、第２図は測定点を示
す平面図、第３図は制御回路を含めた位置検出装置を示
す概略構成図である。 １′,2′,3′……測定ビーム照射位置、ａ′……試料
面、70……制御回路、34a……光源制御回路、8a……光
源、１……スリット、12……ミラー、28……露光光学
系、25……位置検出器、80……検出回路、81,82……加
減算器、83……割算器、84……平均化回路、86……演算
回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 国義 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 長友 志郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−208629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−169353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140531（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−292206（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G01B 11/26 G01C 3/06 G01C 15/00
Claims (3)
- 【請求項１】試料面上に光ビームを照射し、その反射光
位置を検出する位置検出機構と、この位置検出機構によ
り得られる位置情報から試料面の高さを算出する演算処
理器とを備えた位置検出装置において、 前記位置検出機構により得られる位置情報に任意の設定
値データを加える第１の加算器と、前記演算処理器内の
高さのデータに任意の設定値データを加える第２の加算
器とを設けてなることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】試料面上の複数箇所に光ビームを照射し、
それぞれの反射光位置を検出する複数の位置検出機構
と、これらの位置検出機構により得られる各位置情報か
ら試料面の平均高さ及び傾きを算出する演算処理器とを
備えた位置検出装置において、 前記位置検出機構により得られる各位置情報に、それぞ
れ独立して任意の設定値データを加える第１の加算器
と、前記演算処理器内の平均高さ及び傾きのデータに、
それぞれ独立して任意の設定値データを加える第２の加
算器とを設けてなることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項３】前記位置検出機構により得られる各位置情
報に対し、それぞれ独立に変位と位置出力情報との感度
を設定する感度設定器を設けたことを特徴とする請求項
２記載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083598A JP2798961B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083598A JP2798961B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02262323A JPH02262323A (ja) | 1990-10-25 |
| JP2798961B2 true JP2798961B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=13806928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1083598A Expired - Fee Related JP2798961B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798961B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1083598A patent/JP2798961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02262323A (ja) | 1990-10-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |