JPH02130908A - 観察装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は観察装置に関し、特に半導体素子製造工程にお
いてレチクル（マスク）とウェハとを整合する際にレー
ザ等の光源によって光走査されたレチクル面やウェハ面
）の走査面の一部を観察する際に好適な観察装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来より半導体素子製造用の投影露光装置においてはそ
の一部に観察装置を設けて、これによりレチクルとウェ
ハ等の２つの物体を所望の位置に自動的に位置合わせを
行う際のつの物体の位置関係を観察している。

本出願人はこのような半導体製造用の投影露光装置にお
ける観察装置を例えば特開昭５９−１００８０５号公報
等で提案している。

同公報ではレチクル面上とウニ八面上のアライメントマ
ークが形成されている観察面をレーザからの光束で光走
査している。そしてＩＩＩ察面からの光束を光分割手段
を介して観察系の接眼レンズ側に導光し、所定倍率で観
察している。

一般にこのような観察装置はレチクル面やウェハ面のレ
ーザ光束に対する反射率が低く、即ち観察面からのレー
ザ光束の反射光ｌが少ない為暗くなり観察しにくいとい
う問題点があった。

特にＩｌ察先光学系倍率を高めてレチクル面やウニへ面
を拡大観察しようとすると観察面の明るさが極端に低下
し、良好なる観察が大変難しくなるという問題点があり
だ、この他一般にレーザ光束による走査領域が観察領域
より大きく設定されている為、観察面が暗くなる傾向が
あった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は本出願人が先に特開昭５９− １００８０５号公報で提案した観察装置を改良し、走査
系の走査部を停止手段によりレーザ光束を観察したいレ
チクル面やウニ八面上の任意の一点に停止させると共に
走査系の一部に装着した拡散板を回転又は振動させるこ
とにより観察面上に生ずるスペックルを除去し、明るく
常に良好なるｌＩ！察が出来るようにした半導体素子製
造用の投影露光装置に好適な観察装置の提供を目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 光源からの光束を用いて走査面を光走査する走査系と該
走査系により光走査された該走査面上の一部の観察面を
観察する観察系と其光源からの光束が該観察面上の任意
の一点を照射するように該走査系の走査部を停止させる
停止手段と、該停止手段により走査部を停止させたとき
に該走査系の任意の位置に装着した着脱自在の拡散板を
回転又は振動するようにした拡散板駆動手段と該観察面
上の任意の位置を観察するように該観察系の少なくとも
一部の要素を移動させる観察系駆動手段とを有している
ことである。

（実施例） 第１図は本発明を半導体素子製造用の投影露光装置に適
用したときの一実施例の要部概略図である。

同図においてレーザ１１から放射されたレーザ光束りは
コンデンサーレンズ１２により集光され、走査用の回転
多面鏡１３に入射する。

回転多面鏡１３は停止手段１３ａにより任意の位置で停
止制御できるように構成されている。

反射偏向されたレーザ光束りは「−θレンズ！４とフィ
ールドレンズ１６により、そして回転多面１１１１３に
よりスリット６４面上に集光している。その後、後述す
る復路の光束を観察系や光電検出系方向に分割する偏光
ビームスプリッタ１７を通りリレーレンズ１８と対物レ
ンズ２１によりレチクルｌ［ｆｉ上の走査領域に集光し
ている。そして回転多面１１１３を回転させることによ
りレチクル１面上のアライメントマーク等が形成されて
いる観！！ｆＭＭｌａをレーザ光束りで光走査している
。

一方、レチクル１を通過したレーザ光束りはλ／４板２
板金３挿した投影光学系２２を介してウェハ２面上のレ
チクル１面の領域！ａと共役関係にある領域２ａに入射
している０回転多面鏡１３を回転させることにより領域
２ａを領域１ａと同様に光走査している。

光走査されたレチクル１面上の領域１ａから反射したレ
ーザ光束及びウェハ２面上の領域２ａから反射したレー
ザ光束は今来た光路を逆光し、偏光ビームスプリッタ１
７で反射分離され結像レンズ６０方向に導光される。そ
してビームスプリッタ６！により反射光と透過光に分割
される。このうちビームスプリッタ６１を透過したレー
ザ光束はｆｉｎ用の接眼レンズに相当するエレクタ５２
に導光される。エレクタ５２はｔｌ！察倍率を変えて観
察する為の交換可能な複数のエレクタを有している。

又エレクタ５２は観察系駆動手段５２ａにより移動可能
とな７ており、これにより後述するレチクルｌやウェハ
２のＩＩ寮面上の任意の位置が観察出来るように設定さ
れている。

又ビームスプリッタ６１で反射したレーザ光束は結像レ
ンズ３０で集光される。そのうち部分遮光板３２の中心
部の不透過部３２ａに集光した光束は遮光される。これ
に対し部分遮光板３２の周辺部の透過領域に入射した光
束は通過しコンデンサレンズ３３で集光され光電変ｍ１
１３４面上に集光される。このときの光電変！１１！基
３４からの出力信号を利用してレチクルｌとウェハ２の
位置合わせを行ワている０次に本実施例における位置合
わせ方法について説明する。

いまレチクルｌとウェハ−２の走査された個所が７ライ
メントマークが形成されていない平滑面であれば、それ
からの反射光（以下「正常光」という、）は散乱される
ことなく、元の光路を戻りビームスプリッタ１７に至る
。一方、走査された個所が平滑面でない場合、即ちアラ
イメントマークをレーザ光束りが照射した場合には、レ
ーザ光束り、はこれらのマークエツジで散乱する散乱反
射光となる。そして、この散乱反射光は往路をそのまま
戻らず、リレーレンズ１８を介して偏光ビームスプリッ
タ１７に導かれる。

そして正常光と散乱反射光は偏光ビームスプリッタ−１
７で八に反射され結像レンズ６ｏで集光されビームスプ
リッタ６１で反射して結像レンズ３０により部分遮光板
３２に導光される６部分遮光板３２は中央部が遮光部３
２ａ、周辺部が透過部の部材より構成されている。この
うち正常光は結像レンズ３０で集光され、部分遮光板３
２の中央部の非透過部３２ａに入射し、これにより遮光
される。

一部アライメントマークに基づく散乱反射光は部分遮光
板３２の中心部に°集光することはなく。

部分遮光板３２面上で拡がり、部分遮光板３２の周辺部
の透過部を通過し光電変換部３４に入射する。

本実施例ではこのときの光電変換部３４からの出力信号
を用い特開昭５９−１００８０５号公報で開示した方法
を用いてレチクル１とウェハ２との位置合せを行ってい
る。

一般に第１図に示す装置においては第２図に示すように
ｆ−θレンズ１４の受光角Ｂは回転多面鏡１３によりレ
ーザ光束りが偏向される角度Ａよりも小さく設定されて
いる。その為レーザ光束りが「−θレンズ１４の受光角
Ｂ以外の方向に偏向されている間はレーザ光束は観察領
域に導光されない。

第３図はこのときの観察面の照度Ｉと時間上との関係を
示す図である。

同図に示すように観察面はレーザ光束の入射状態に応じ
て明暗を周期的に繰り返す状態で照明される。

従って観察面の照度を増すには明暗のデユーティを変え
観察領域に入射するレーザ光束の照射時間を長くすれば
良い。

この為本実施例では前述の如く走査部である回転多面ｊ
Ｊ！　１３を停止手段１３ａにより観察領域内の所定の
位置に停止固定し、観察領域に常にレーザ光束が入射す
るようにして観察面上の照度を上げている。

次に本実施例においてレチクルｌやウェハ２面上の走査
領域の一部を観察する場合について説明する。

まず回転多面ｊＪ　ｌ　３をレーザ光束りが走査領域の
対象とする観察位置に入射するように停止手段１３ａに
よって停止させる６次いで拡散板６７をスリット６４近
傍の光路上に挿入し、拡散板駆動手段６７ａにより振動
又は回転させる。これによりレチクル１面やウェハ２面
上の観察領域の均一照明を行うと共に観察傾城上におけ
るスペックルの発生を軽減させている。そしてａ先糸の
エレクタ５２を観察系駆動手段５２ａにより移動させエ
レクタ５２が観察位置に対向して配置されるようにして
いる。

このようにして本実施例ではレチクルやウェハ面上の対
象とする観察面を明るく、しかもスペックルのない良好
なる状態で観察が出来るようにしている。

尚本実施例において回転多面鏡１３を停止し観察面を観
察する際に回転多面鏡１３からスリット６４の間の任意
の位置に１例又はｆ−θレンズ１４とフィールドレンズ
１６との間に付加レンズ７０を装着し、レーザ光束りの
レチクル１面上への入射スポット径を拡大させれば、よ
り均一な照度分布が得られるので好ましいや 面このときは拡散板６７を平行平面板とみなし、光学系
全体の晴の共軛関係が変化しないように付加レンズ７０
の屈折力や配置位置を設定するのが望ましい。

本実施例においてエレクタ−の観察倍率がエレクタ−を
交換したり、ズームレンズ専で構成して切り換えること
ができるようにし、高倍のときは前述の如く回転多面鏡
を停止させて観察するようにし、低倍のときは回転多面
鏡を停止させず回転させた状態で観察するようにしても
良い、このようにすれば高倍、低倍の切り換えの際の観
察面の明るさの変化を小さく押えることができるので好
ましい。

又エレクタによる空中像を観察する代わりに結像系を用
いて撮像素子面上に観察面上の像を形成してＴＶモニタ
で観察するように構成しても良い。

（発明の効果） 本発明によればレーザ光束で光走査される走査部−Ｈの
一部を観察する際、走査部を停止させ。

レーザ光束が走査面上の観察領域に入射するようにし、
かつ回転又は振動可能の拡散板を走査系の所定の光路中
に装着することにより、スペックルの発生を軽減させ、
観察の際の像の明るさの変動を少なくし、常に良好なる
明るさの観察を可能とした特に半導体素子製造用の投影
露光装置に好適な観察装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を半導体素子製造用の投影露光装置に適
用したときに一実施例の要部概略図、第２図は第１図の
一部分の説明図、第３図は回転多面鏡の回転時の観察面
上における照度の経時変化の説明図である０図中１はレ
チクル、２はウェハ、１１はレーザ、１２はコンデンサ
ーレンズ。 １３は回転多面鏡、１３ａは停止手段、１４はｆ−θレ
ンズ、７０は付加レンズ、１６はフィールドレンズ、６
４はスリット、１７は偏光ビームスプリッタ、１８はリ
レーレンズ、２１は対物レンズ、２２は投影光学系、２
３はλ／４板、６１はビームスプリッタ−１５２はエレ
クタ。 ３２は部分遮光板、３４は充電変換部、６７は拡散板、
５２ａは観察系駆動手段、６７ａは拡散板駆動手段であ
る。 夷 嶌 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光束を用いて走査面を光走査する走査
   系と該走査系により光走査された該走査面上の一部の観
   察面を観察する観察系と該光源からの光束が該観察面上
   の任意の一点を照射するように該走査系の走査部を停止
   させる停止手段と、該停止手段により走査部を停止させ
   たときに該走査系の任意の位置に装着した着脱自在の拡
   散板を回転又は振動するようにした拡散板駆動手段と該
   観察面上の任意の位置を観察するように該観察系の少な
   くとも一部の要素を移動させる観察系駆動手段とを有し
   ていることを特徴とする観察装置。