JP3320249B2 - 光電検出方法及びそれを用いた光電検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光電検出方法及びそれを
用いた光電検出装置に関し、特に光電的に位置計測を行
った半導体素子製造用の露光装置等で用いられる光学像
の光電検出に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体素子製造用の露光装置に
おける基本性能の一つに位置合わせ精度がある。近年の
微細化の進展で、位置合わせ精度に対する要求はますま
す厳しくなっている。

【０００３】図１２は従来のステッパの位置計測方法を
示したものである。図中、１の露光光源から出た光がシ
ャッタ機能を含む２の照明系を介して３のレチクルを照
明する。レチクル上のパターンは縮小レンズ４によりウ
エハ保持具６上に搭載されたウエハ５上に結像投影され
る。ウエハ保持具６はＸＹ方向に高精度で可動なＸＹス
テージ７上に載せられており、７の位置は干渉計９でモ
ニタされながら、ＸＹステージ制御装置８で制御され
る。ＸＹステージ７に登載されているウエハ５の位置合
わせでは、先ず５上に予め設けられた位置計測マークが
位置合わせ用光源１１で照明される。

【０００４】図３のＷＭはウエハマークの一例で、ＷＭ
Ｓがその光電変換された信号波形に当たる。マークはこ
の場合４本の棒状マークで構成され、該４本のマークか
ら得られた信号ＷＭＳの中心値がマークの中心位置とし
て認識される。

【０００５】再び図１２でウエハマークからの反射光は
１３からアライメントセンサ５０１に至る位置検出光学
系１５に入る。光電検出光学系１５はシリンドリカルレ
ンズを含み、光を検出方向に関係のない棒状マークの長
軸方向に圧縮した後、アライメントセンサ５０１に導い
て光電変換が行われる。アライメントセンサ５０１には
リニアセンサが用いられ、光電変換された信号は１０１
でＡ／Ｄ変換された後、マークを構成する複数の信号情
報が処理装置内のメモリ１０２に記憶される。記憶され
た画素情報は演算ブロック１０３で信号処理され、位置
計測マークの中心が求められる。このような位置計測マ
ークの計測をウエハ座標をモニタしながらウエハ内の複
数箇所で行い、該位置計測の結果を用いてステッパ制御
装置１４が最終的なウエハ位置の算出を行う。

【０００６】ウエハ位置の算出が終了するとステージ位
置を干渉計９でモニタしながらＸＹステージ制御装置８
を駆動し、ウエハ５がレチクル３に位置合わせされた位
置に来たときステージを停止させて２内のシャッタを開
き、縮小レンズ４によりウエハ上にレチクル３の回路パ
ターンを露光する。

【０００７】図２はこのとき位置計測に用いるリニアセ
ンサの構造を示したものである。リニアセンサは上から
見た場合、フレームＦＬ内に細長いリニアセンサ素子Ｓ
が接着され、リニアセンサ素子自体は上面からカバーガ
ラスＣＧによって内部に空気やゴミなどが混入しないよ
うに密閉されている。ガラスで密封するのは透光性の部
材を用いることによってリニアセンサ面に光を当てるた
めである。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら位置
計測マークを照明する光源として単色光、例えば波長 6
33nmのＨｅＮｅレーザ光等を用いた場合、以下の干渉問
題が生ずる。

【０００９】図５はその様子を示したもので、リニアセ
ンサに入射する光をＬ１としている。リニアセンサ素子
はＳｉ基板上に形成されているため反射率が高く、リニ
アセンサ素子とカバーガラス間にＬ１の反射光を生成す
る。該反射光は更にカバーガラスの裏面で反射する光Ｌ
２となり、リニアセンサ素子面上で入射光と反射光が重
なって干渉を起こす。

【００１０】干渉状態はリニアセンサ素子面とカバ−ガ
ラスの間隔の条件によって定まり、リニアセンサ上に明
るい部分と暗い部分を形成する。明暗の条件は lg をリ
ニアセンサ素子面とカバーガラスの間隔、λを光の波長
とすると、 明 2lg＝（ｍ＋(1/2)）λ （ｍ＝０，１，２，…） (1) 暗 2lg＝ ｍλ （ｍ＝０，１，２，…） (2) となる。カバーガラスとリニアセンサの間隔 lg は平面
度、歪み、接着時の平行度の影響で均一とならないた
め、(1),(2) に従って明暗のパタ−ンが発生する。

【００１１】例えば図４のようにリニアセンサ素子Ｓに
対してカバーガラスＣＧが傾いて接着された場合、素子
とガラスの間隔が図で左から右に向かって徐々に広がる
形となる。この場合、リニアセンサで光電変換される出
力結果は一様な光を当てたにもかかわらず、先程の条件
式より図４のＳＩＧＩのように波打ってしまう。

【００１２】従ってアライメントセンサとしてリニアセ
ンサを使用すると位置合わせマークの信号ＷＭＳに干渉
が重畳して歪を生じ、正確な信号波形が得られない。こ
のため計測誤差が発生するという問題があった。該計測
誤差は従来は無視できる大きさであったが、精度向上の
要求に従って無視できなくなってきている。

【００１３】上記問題の解決には従来２つの改良方法が
知られている。一つは波長幅の広い照明光の使用であ
る。この場合、波長の広がりによる干渉条件のずれで明
暗の模様が消され、アライメントセンサでの計測誤差は
発生しない。しかしながら、ステッパの縮小投影レンズ
は露光光源の波長で最適化されたレンズなので、波長幅
の広い光を入射した場合、そのままでは色収差の影響で
良好な像をアライメントセンサに結ぶことができない。
完全に良好な像を結ぶには色収差の補正光学系を挿入し
なければならず、よって、光学系が複雑となり、コスト
が大きくなるという問題がある。

【００１４】二つ目の方法はカバーガラスの表裏面に反
射防止の膜を生成することである。この場合、反射光の
エネルギーが弱まり干渉は軽減される。但し、反射防止
膜の特性は特定の波長の光にしか保証されず、複数の波
長の光で使用するには複雑な膜が必要である。又このよ
うな膜の場合、光の透過率が低下したり、コストが大き
くなるという問題がある。

【００１５】本発明では低コストで、リニアセンサ等の
光電センサでの干渉を防ぎ、入射して来る光学像の正確
な信号波形を得るため、該光電リニアセンサを入射光軸
に対して傾けて配置し、高精度の位置合わせが可能な光
電検出方法及びそれを用いた光電検出装置の提供を目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、図６に
示すようにセンサへの入射光Ｌ１１がセンサに対しθ傾
いて入射する構成となっている。即ち、入射光はリニア
センサ素子Ｓで反射し、カバーガラスの裏面で反射光Ｌ
１２となる。リニアセンサを垂直入射の条件から傾けて
いくと、ある条件を満足するとＬ１２がセンサ素子上か
ら外れ、Ｌ１１とＬ１２がセンサ素子上で空間的に分離
されて余分な干渉を起こさなくなる。その条件は以下の
通りである。

【００１７】即ちセンサ素子の受光面の幅を lw 、セン
サ素子とカバーガラスの間隔を lgとすると、センサに
入射する光の角度θは θ＞ tan^-1( lw/2lg ） (3) を満足するように設定している。又、角度θの値を小さ
くするため、傾けはリニアセンサの長手方向が傾きの回
転軸と平行となることが好ましい。このように、センサ
素子を光軸に対して傾けることにより、照明光として単
色光を使用しても正確な信号波形を得ることが可能とな
った。

【００１８】本発明は使用できる単色光の種類に制限が
ないため、波長幅の広い光に対しても同様に適用可能で
ある。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。本実施例では半導体素子製造用の露光装置の位置合
わせマークの信号検出に実施した場合を示している。

【００２０】図中、従来例と同一の部材には同じ符号が
付されている。位置合わせではＸＹステージ７上に登載
されているウエハ５上に予め作成されている位置検出マ
ークを検出する。計測光学系では先ず、位置合わせ用光
源１１から出た光がハーフミラー１０で反射し、ミラー
１３を介して縮小レンズ４を通り、ウエハ上の位置合わ
せマークを照明する。

【００２１】位置計測マークの一例として図３に４本の
棒状マークＷＭを示す。このマークでは各棒状マークの
長手方向に直交する方向の計測が行われ、４本の真中の
位置がマークの中心位置として検知される。ウエハ５上
の位置合わせマークで反射した光は再び同じ経路を通
り、今度はハーフミラー１０を通過して光電検出光学系
１５に導かれる。光電検出光学系１５内にはシリンドリ
カルレンズが含まれ、該シリンドリカルレンズの作用で
画像が個々の棒状マークの長手方向に圧縮されて、アラ
イメントセンサ１２に入射する。

【００２２】シリンドリカルレンズで画像圧縮する利点
は２つある。一つは画像を圧縮することが光を集めるこ
とと等価なため、センサに強い光を当てることができる
点である。センサに対し十分な光量があればシリンドリ
カルレンズは必ずしも必要ではないが、一般には光量を
あげた方が好ましい場合が多い。二つ目の利点は広いマ
−ク領域を圧縮するためマークエッジが積分され、平均
化効果が得られることである。

【００２３】アライメントセンサ１２で受光した位置合
わせマークの像は、リニアセンサで光電変換された後、
１０１でＡＤ変換を受け、マークの本数分の複数のデジ
タル信号情報として処理装置内のメモリ１０２に記憶さ
れる。記憶されたデジタル信号より演算装置１０３がマ
ーク中心を計算する。

【００２４】本発明はアライメントセンサであるリニア
センサが光軸に対し所定量傾いて取り付けられているの
が特徴である。

【００２５】図６は取り付け状態を示すもので、センサ
は入射光Ｌ１１に対しθ傾いて配置されている。リニア
センサは反射体なので、入射光はセンサ素子Ｓで反射
し、カバーガラスの裏面で反射光Ｌ１２を生成する。

【００２６】従来の垂直入射の状態からリニアセンサを
傾けていくと、ある条件でＬ１２がセンサ素子上から空
間的に完全に分離されてセンサに再入射しなくなり、Ｌ
１１とＬ１２のセンサ素子上での重なりを除くことがで
きる。ある条件とは以下の式で決定することができる。
即ちセンサ素子の受光面の幅を lw 、センサ素子とカバ
ーガラスの間隔を lg とすると、センサに入射する光の
角度θは θ＞ tan^-1( lw/2lg ） (3) を満足するように設定すればよい。

【００２７】又、θの値を小さくするため傾けはリニア
センサの長手方向を回転軸とすることが好ましい。例え
ばセンサ素子の受光面の幅 lw ＝100 μm 、センサとカ
バーガラスの間隔 lg ＝ 1mmであれば θ＞ 2.8度 (4) となって、約３度傾ければ良い。

【００２８】以上、述べた方法で位置合わせマークの信
号を取ると、従来例で述べた余分な干渉の影響を除去で
き、単色光を用いても正確な位置合わせ信号を得ること
ができる。よって、マークの中心位置を誤差なく求める
ことが可能となった。

【００２９】図１は計測系の配置の一断面しか図示して
いないが、図３の位置合わせマークは一つの方向の値し
か計測できない。従ってウエハのＸ方向、Ｙ方向の位置
を計測するため、計測光学系は縮小投影レンズ４の中心
に対し直交する関係の位置に複数個配置される。

【００３０】演算装置１０３で計算されたマーク中心位
置は計測時のステージの座標と共にステッパ制御装置１
４へ送られ、ウエハの位置が算出される。このような位
置計測マークの計測をウエハ座標をモニタしながらウエ
ハ内の複数箇所で行い、該位置計測の値からステッパ制
御装置１４が最終的なウエハの位置の算出を行う。ウエ
ハ位置の算出が終了するとステージ位置を干渉計９でモ
ニタしながらＸＹステージ制御装置８を駆動し、ウエハ
５がレチクル３の結像位置に合った位置に来たときステ
ージを停止させて照明光学系２内のシャッタを開き、レ
チクル３の回路パターンを縮小レンズ４により露光す
る。

【００３１】図７は実施例２の半導体素子製造用の露光
装置において、レチクルとウエハの位置合わせマークの
信号を同時に検出するのに適用したものである。レチク
ルの位置合わせマークはレチクル上にクロムパターンと
して存在し、ウエハの位置合わせマークはＸＹステージ
７に登載されているウエハ５上に予め形成されている。

【００３２】図８は使用する位置合わせマークの例で、
図８（Ａ）がレチクルの位置合わせマ−ク、図８（Ｂ）
がウエハの位置合わせマークを示す。マークはＸ及びＹ
の両方向を測ることが可能で、図８（Ｃ）のように両者
が重なり合う。重なり合った状態でレチクル側の２つの
平行な棒状マークの間にウエハ側の棒状マークが平行に
はさみ込まれる形になっており、ウエハの位置合わせマ
ークがレチクルの位置合わせマークの中央に位置するの
が基準状態である。Ｘ方向とＹ方向を計測するため互い
に直交する棒状マーク群が配置されている。

【００３３】計測光学系では先ず、位置合わせ用の光源
２０６から出た光がハーフミラー２０２で反射され、ミ
ラー２００を介してレチクル３に入射した後、縮小レン
ズ４を通ってウエハ側位置合わせマークを照明する。照
明光はウエハ上の位置合わせマークで反射して再び同じ
経路を通り、行きに通過したレチクル側の位置合わせマ
ークに到達し、該マークを下から照明する。このためレ
チクル側の位置計測マークはクロムパターンがウエハか
らの光を遮光するかたちとなる。このままだとレチクル
側の位置合わせマークは暗い像となるが、行きにレチク
ルに入射して直接反射する光が位置合わせ光学系で検出
されれば明るい像となる場合もある。ウエハ側の位置合
わせマークからの光とレチクル側の位置合わせマークか
らの光はレチクルを再通過後に合成され、図８（Ｃ）に
示される像を形成する。

【００３４】この後、合成像はハーフミラー２０２を通
過し、ハーフミラー２０３でＸ方向計測の光とＹ方向計
測の光に分割される。光電検出系２０４に導かれるのが
Ｙ方向計測の光である。２０４内にはシリンドリカルレ
ンズが含まれており、該シリンドリカルレンズの作用で
Ｙ方向計測の画像が検出する棒状マ−クの長手方向に圧
縮されて、アライメントセンサ２０５に入射する。

【００３５】シリンドリカルレンズで画像圧縮する利点
には実施例１と同じ２つの項目がある。即ち一つは画像
の圧縮が光を集めることと等価なため、センサに強い光
を与えることができる点である。十分な光量があればシ
リンドリカルレンズは必ずしも必要ではないが、一般に
は光量をあげた方が好ましい。二つ目は広いマーク領域
を圧縮するため、マークエッジが積分される平均化効果
である。

【００３６】本発明ではアライメントセンサであるリニ
アセンサが予め光軸に対しθ傾いて取り付けられる。θ
の条件は実施例１と同様である。アライメントセンサ２
０５で受光した位置合わせマークの像は、リニアセンサ
で光電変換された後、Ｘ方向信号とＹ方向信号の切り替
えスイッチ２０９で信号選択される。選択された信号は
１０１でＡＤ変換を受け、複数のデジタル信号情報とし
て処理装置内のメモリ１０２に記憶される。記憶された
デジタル信号より演算装置１０３でレチクル側位置合わ
せマークの中心位置とウエハ側位置合わせマークの中心
位置を独立に求め、差分により両者の相対ずれ量を求め
る。

【００３７】Ｘ方向の計測はハーフミラー２０３で反射
した光を、光電検出系２０７からアライメントセンサ２
０８に導いて行われる。光電検出系２０７内にはシリン
ドリカルレンズが含まれ、該シリンドリカルレンズの作
用でＸ方向計測の画像が棒状マークの長手方向に圧縮さ
れて、Ｙ方向と同じく予め光軸に対しθ傾いて取り付け
られているアライメントセンサ２０８に入射する。光電
変換された出力は信号切り替えスイッチ２０９に入り、
Ｘ方向とＹ方向計測の切替が行われる。以降、光電変換
された信号の処理についてはＹ方向と同一である。

【００３８】以上述べた方法で位置合わせマークの信号
を取ると従来例で述べた余分な干渉の影響を除去でき、
単色光を用いてもアライメントセンサで正確な位置合わ
せ信号を得ることができる。よって、レチクルマークと
ウエハマークの相対的なずれ量を誤差なく求めることが
可能となった。

【００３９】なお図７では信号の検出光学系を右側のみ
示したが、通常は右側とほぼ対称な左側の位置に同一構
成の光学系を配置し、２か所で計測を行う。レチクル上
で該２か所に対応して左右に設けられたＸ，Ｙマークよ
りずれ量ＸＬ，ＹＬ，ＸＲ，ＹＲが１０３が求められる
ため、Ｘ，Ｙ方向のシフト成分，回転成分，倍率成分の
計算を行うことができる。１０３で計算されたマーク中
心位置はステッパ制御装置１４へ送られ、ウエハの位置
が算出される。

【００４０】ウエハ位置の算出が終了すると、ステージ
の位置を干渉計９でモニタしながらＸＹステージ制御装
置８とレチクル駆動装置２０１で駆動を行う。ウエハ５
がレチクル３の結像される所定の位置に来た時点でステ
ージを停止させて照明光学系２内のシャッタを開き、縮
小レンズ４を介してウエハ上にレチクル３の回路パター
ンを露光する。

【００４１】図９は本発明の実施例３の要部概略図であ
り、位置合わせマークの信号の検出を縮小投影レンズを
通さず、外部の別個に設けた顕微鏡を用いて行ったもの
である。図中、従来例と同一の部材については同じ符号
が付されている。

【００４２】位置合わせはＸＹステージ７上に登載され
ているウエハ５上に予め作成されてた位置検出マーク
を、投影レンズ４と別に設けた外部の顕微鏡３０１で検
出して行われる。計測光学系の構成では先ず、位置合わ
せ用光源３０６から出た光がハーフミラー３０２で反射
し、ミラーを介して顕微鏡対物レンズ３０１を通り、ウ
エハ上の位置合わせマークを照明する。位置計測マーク
には例えば図３に示す４本の棒状マークＷＭが用いられ
る。計測は各棒状マークの長手方向に直交する方向に行
われ、４本の真中の位置がマ−クの中心位置として検知
される。ウエハ５の位置合わせマークで反射した光は再
び同じ経路を通り、今度はハーフミラー３０２を通過し
てハーフミラー３０３でＸ方向計測の光とＹ方向計測の
光に分割される。

【００４３】Ｙ方向計測の光は光電検出系３０４に導か
れる。光電検出系３０４内にはシリンドリカルレンズが
含まれ、該シリンドリカルレンズの作用でＹ方向計測の
画像が計測に関係ない棒状マークの長手方向に圧縮され
て、アライメントセンサ３０５に入射する。

【００４４】本実施例でもアライメントセンサであるリ
ニアセンサは予め光軸に対しθ傾いて取り付けられてい
る。θの条件については実施例１と同様で、又シリンド
リカルレンズを検出光学系に用いる利点も既述の実施例
と同じである。アライメントセンサ３０５で受光した位
置合わせマークの像は、リニアセンサで光電変換された
後、Ｘ方向信号とＹ方向信号の切り替えスイッチ３０９
で信号選択された後、１０１にてＡＤ変換を受け、マ−
クの本数分の複数のデジタル信号情報として処理装置内
のメモリ１０２に記憶される。記憶されたデジタル信号
より演算装置１０３がマ−ク中心を計算する。

【００４５】Ｘ方向の計測はステージを移動してＸ計測
用マークを顕微鏡３０１の位置に導いた後、Ｙ方向と同
様に観察を行う。この場合、照明系等はＹ方向と共通の
光路となるが、最終的な検出はハーフミラー３０３で反
射して光電検出光学系３０７からアライメントセンサ３
０８に至る光で行われる。光電検出光学系３０７内には
シリンドリカルレンズが含まれており、該シリンドリカ
ルレンズの作用でＸ方向計測の画像が棒状マークの長手
方向に圧縮されて、前例までと同じく光軸に対しθ傾い
て取り付けられたアライメントセンサ３０８に入射す
る。３０８で光電変換された出力は信号切り替えスイッ
チ３０９に入り、Ｘ方向とＹ方向の計測の切り替えが行
われる。以降、光電変換された信号の処理についてはＹ
方向と同一である。

【００４６】演算装置１０３で計算されたマーク中心位
置は計測時のステージの座標と共にステッパ制御装置１
４へ送られ、ウエハの位置が算出される。ウエハ位置の
算出が終了すると、ウエハステージが干渉計９で位置を
モニタされながらＸＹステ−ジ制御装置８で駆動され
る。ウエハステージはウエハ５とレチクル３の関係が整
合状態になった時点で停止され、次いで照明光学系２内
のシャッタが開かれて、縮小レンズ４によりウエハ上に
レチクル３の回路パタ−ンが露光される。

【００４７】又本実施例ではステージ移動によってＸ、
Ｙそれぞれを計測する例を述べたが、ステージ移動を行
わずにＸ，Ｙを同時に計測できる図８（Ｂ）のようなマ
ークを用いることもできる。

【００４８】図１０は実施例４の要部概略図であり、ず
れ量計測装置に適用したものである。ずれ量計測装置
は、露光装置でレチクル上のパターンをウエハ上のパタ
ーンに対して位置合わせ・露光して現像処理したウエハ
に対し、該ウエハが正しく位置合わせされたかどうかを
チェックする装置である。計測にはウエハ面上に予め構
成されたずれ量計測用の専用マークを用いる。

【００４９】次に図１０のずれ量計測装置でずれ量計測
マークの計測を行う方法について詳述する。ウエハ面上
のずれ量計測マークはＸＹステージ４０３に登載されて
いるウエハ４０１上に形成されている。光源４０５から
出た光はハーフミラー４０６、顕微鏡４０４を通り、ウ
エハ上のずれ量計測マークを照明する。

【００５０】図１１はずれ量計測に用いられるマークの
一例で、大きな正方形マークの中に小さな正方形のマー
クが形成され、該２つの正方形のずれを計測するもので
ある。ずれ量計測マークを照明した光はウエハ４０１で
反射し、再び同じ経路を通ってハーフミラー４０６を通
過し、ハーフミラー４０７でＸ計測とＹ計測の光に分割
される。Ｘ計測の光はシリンドリカルレンズを含む光学
系４０８でＹ方向を圧縮し、予め光軸に対してθ傾けて
取り付けられているリニアセンサ４０９に到達して光電
変換される。シリンドリカルレンズで圧縮する効果はこ
れまでの実施例と同一である。

【００５１】又、Ｙ計測の光はシリンドリカルレンズを
含む光学系４０８でＸ方向を圧縮し、予め光軸に対して
θ傾けて取り付けられているリニアセンサ４０９に到達
して光電変換される。アライメントセンサが光軸に対し
て傾いて取り付けられている構成は実施例１と同様であ
る。

【００５２】光電変換された信号は制御装置４１４によ
り制御されるスイッチ４１２によって、Ｘ方向，Ｙ方向
が選択され、１０１でＡ／Ｄ変換された後、複数のデジ
タル信号情報として処理装置内のメモリ１０２に記憶さ
れる。そして記憶されたデジタル信号より演算装置１０
３がずれ量を算出する。ずれ量は信号波形ＸＭＥＡ，Ｙ
ＭＥＡから外側マ−クＯＵＴＭの中心と内側マークＩＮ
Ｍの中心を求め、両者の差分を取って算出される。算出
したずれ量は計測器制御装置４１４に送られて記憶され
る。

【００５３】ウエハ上にはずれ量計測マークが予め複数
個、所定の関係で形成されている。第１のずれ量計測マ
ークの計測が終了すると制御装置４１４はステージ駆動
装置４１３によりＸＹステージ４０３を駆動し、予め定
められた座標に従って他のズレ量計測マークを計測す
る。最終的には、上記手順で記憶された複数個の計測値
より統計量等を計算して、結果を出力装置４１５へ転送
して出力する。

【００５４】以上、本発明のような構成で画像信号を採
取すると、θ傾けた効果で従来発生していた余分な干渉
の影響が除去でき、単色光を用いても通常のアライメン
トセンサで正確な画像信号を得ることができる。よっ
て、マーク中心位置が誤差無く求められる。

【００５５】又、本発明の実施例ではリニアセンサ素子
を用いた場合を示したがＣＣＤのような２次元素子を用
いる場合にも本発明は同様に適用できる。傾ける角度θ
の条件は (3)式で計算できるが、ＣＣＤの場合には lw
が大きいため、リニアセンサの場合より大きな傾け量が
必要となる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では光学像
をラインセンサ等の光電センサで検出する際、該光電セ
ンサを光電検出光学系の光軸に対して傾けることで、該
光電センサ素子とカバーガラス間で発生する反射光によ
る干渉をなくし、レーザ光等の単色光を用いても光学像
の正確な計測を行うことを可能とした。

【００５７】従来このような光電検出系では反射防止作
用のある膜をカバーガラスに施したり、複雑な光学系を
挿入して波長幅の広い光を使用できるようにして対処し
ていたが、本発明では反射光の影響を根本的に取り除い
てしまうため、より完全な効果が期待できる。従って、
反射防止効果の不完全性や、波長幅を広げても補正しき
れない干渉の影響という問題から逃れることができる。
又従来法を本発明に置き換えることによって、極めて低
コストで従来以上の効果があげられる。

【００５８】本発明の光電センサの取り付け方法を半導
体製造装置に実施すれば、余分な干渉の影響が除去でき
るため高品位の位置合わせ信号が得られ、位置計測精度
が向上し、半導体製造時の歩留りが向上する。又本発明
の光電センサの取り付け方法を半導体検査装置に実施す
ることによって、低コストでありながら計測精度を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の半導体素子製造用の露光装
置に適用したときの概略図

【図２】ラインセンサの構造を示す図

【図３】位置合わせマ−クと該位置合わせマ−クの光電
信号

【図４】ラインセンサで発生する干渉現象の説明図

【図５】従来のラインセンサの使い方を示す図

【図６】ラインセンサを傾けた効果を説明する図

【図７】本発明の実施例２の半導体素子製造用の露光装
置に適用したときの概略図

【図８】実施例２で使用する位置合わせマ−ク

【図９】本発明の実施例３の半導体素子製造用の露光装
置に適用したときの概略図

【図１０】本発明の実施例４の半導体素子製造用の露光
装置に適用したときの概略図

【図１１】実施例４で使用するずれ量計測マ−ク

【図１２】従来の半導体素子製造用の露光装置の光電検
出系の構成を示す図

【符号の説明】

１ 露光光源 ２ シャッタを含む照明光学系 ３ レチクル ４ 縮小投影レンズ ５，４０１ ウエハ ６，４０２ ウエハ保持具 ７，４０３ ＸＹステ−ジ ８，４１３ ＸＹステ−ジ制御装置 ９ 干渉計 １０，２０２，３０２，３０３，４０６，４０７ ハ
−フミラ− １１，２０６，３０６，４０５ 位置合わせ用光源 １２，２０５，２０８，３０５，３０８，４０９，４１
１ リニアセンサ １３ ミラ− １４ ステッパ制御装置 １５，２０４，２０７，３０４，３０７，４０８，４１
０ シリンドリカルレンズを含む光電検出光学系 １０１ A/D コンバ−タ １０２ メモリ １０３ 演算装置 ２０９，３０９，４１２ 切り替えスイッチ ３０１ 顕微鏡 ４０４ 顕微鏡 ４１４ 制御装置 ４１５ 出力装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２１ 31/02 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 - 7/24 G03F 9/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光電検出光学系と光電センサによって物
   体の像を検出する光電検出装置において、該光電センサ
   を構成するセンサ素子の受光面の幅をｌｗ、該センサ素
   子とカバーガラスの間隔をｌｇ、該センサ素子が該光電
   検出光学系の入射光軸に対する角度をθとしたとき、 θ＞ｔａｎ ^-1 （ｌｗ／２ｌｇ） を満足するように、 該光電センサを該光電検出系の入射
   光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする光電検出
   装置。
2. 【請求項２】 該光電センサがリニアセンサで、前記光
   軸に対してθ傾ける際の回転軸が該リニアセンサの長手
   方向と平行なことを特徴とする請求項１の光電検出装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１の光電検出装置を有したことを
   特徴とする半導体素子製造用の露光装置。
4. 【請求項４】 請求項１の光電検出装置を有したことを
   特徴とする半導体素子製造用の検査装置。
5. 【請求項５】 光電検出光学系と光電センサによって物
   体の像を検出する際、該光電センサを構成するセンサ素
   子の受光面の幅をｌｗ、該センサ素子とカバーガラスの
   間隔をｌｇ、該センサ素子が前記光電検出光学系の入射
   光軸に対する角度をθとしたとき、 θ＞ｔａｎ ^-1 （ｌｗ／２ｌｇ） を満足するように、 該光電センサを該光電検出光学系の
   入射光軸に対して傾けて配置したことを特徴とする光電
   検出方法。
6. 【請求項６】 該光電センサがリニアセンサで、前記光
   軸に対してθ傾ける際の回転軸が該リニアセンサの長手
   方向と平行なことを特徴とする請求項５の光電検出方
   法。