JPH04208802A - 位置合わせ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分封） 本発明は、２つの物体の位置合わせ装置に関し、特にパ
ターン転写の際に用いられるマスクとウェハとの相対的
な位置合わせを行うための装置に関する。

（従来の技術） 超ＬＳＩにおける回路パターンの形成時には、マスクに
形成された多数の回路パターンが露光装置によりウェハ
に転写される。通常、複数の回路パターンかウェハに重
ね合わせて転写される。このため、パターン転写の露光
に先立ち、マスクとウェハか高精度に位置合わせされる
必要がある。

従来、この位置合わせを行う装置として、第３図に示す
ような構成を有する光ヘテロダイン方法を用いた位置合
わせ装置がある。

図中３０はウェハてあり、３１はマスクである。

ウェハ３０とマスク３１との間には、投影レンズ３２か
配置されている。マスク３１には、第ユのマスク位置合
わせマーク３３と第２のマスク位置合わせマーク３４か
形成されている。また、ウェハ３０には、ウェハ位置合
わせマーク３５が形成されている。マスク３１と投影レ
ンズ３２の間には、案内ミラー３６が配置されており、
さらにその光路後段には、ミラー３７、ハーフミラ−３
８か配置されている。案内ミラー３６は、第１および第
２のマスク位置合わせマーク３３．３４からの反射もし
くは透過回折光をそれぞれミラー３７、ハーフミラ−３
８に案内する役割を持つ。また、ミラー３７、ハーフミ
ラ−３８の光路後段には、レンズ３つおよび基準信号検
出器４ｏが配置されている。

以下、このような構成の装置を用いてＹ方向に位置合わ
せをする場合を説明する。

ます、周波数かｆｌである先ビームを第１のマスク位置
合わせマーク３３に照射するとともに、同時に周波数か
ｆ２である光ビームを第２のマスク位置合わせマーク３
４に照射する。ここで、２つの光ビームの周波数ｆ１、
ｆ２は、互いに異なるように設定する。第１および第２
のマスク位置合わせマーク３３．３４に入射した各々の
光ビームは、第１および第２のマスク位置合わせマーク
３３．３４により透過回折され、投影レンズ３２を経て
ウェハ位置合わせマーク３５上で集光し干渉する。ウェ
ハ位置合わせマーク３５からの反射回折光のうち、ウェ
ハ３０とマスク３１との間の位置情報を持つ回折光を検
出信号検出器（図示せず）に導き、光ヘテロダイン検出
信号を得る。また、同時に第１のマスク位置合わせマー
ク３３で反射回折もしくは透過回折された回折光を案内
ミラー３６によりミラー３７に、第２のマスク位置合わ
せマーク３４て反射回折もしくは透過回折された回折光
を案内ミラー３６によりハーフミラ−３８にそれぞれ導
く。それぞれの回折光は、ハーフミラ−３８上のビーム
合成点４１で重ね合わされて、ビート信号成分（周波数
１ｆ＋　　　ｆ２１）となり、レンズ３９を経て基準信
号検出器４０に検出される。このようにして、光ヘテロ
ダイン基準信号か得られる。

得られた光ヘテロダイン検出信号と光ヘテロダイン基準
信号の位相差からウェハ３０とマスク３１の相対位置の
すれ量を求め、そのすれ量に基づ″いて両者か位置合わ
せされる。

なお、光ヘテロダイン基準信号は、マスク位置合わせマ
ークからの回折光の代わりにウェハ位置合わせマークか
らの回折光から得てもよい。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、マスク３１の回路パターンの寸法か変更
された場合、それに伴い移行された第１および第２のマ
スク位置合わせマークを用いる場合には、第４図に示す
ようにそれに伴い案内ミラー３６により導かれたそれぞ
れの回折光の光路の角度に２〜４°程度の変化か生しる
。このため、２つの回折光の光路長の差ｇ′に変化か生
じて、ビーム合成点４１か他の位置にずれたり、重ね合
わされる回折光の角度すれが起こることがある。

これにより、ビート信号成分が不完全となり、正確な基
準信号を得ることができなくなり、位置合わせ精度か低
下するという問題がある。特に、回折光の重ね合わせに
は、数分以下の微妙な光軸合わせか必要となるので、こ
のような問題を解決する必要かある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、安定し
て光ヘテロダイン基準信号を得ることができ、マスクと
ウニ・＼との相対的な位置合ゎせを高　−精度で効率よ
く行うことができる位置合わせ装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、ウェハに形成された第１の位置合わせ用マー
クもしくはマスクに形成された２つの回折領域を宜する
第２の位置合わせ用マークに、互いに異なる周波数を持
つ２つの光束を照射することにより得られる位置情報を
持たない２つの第コの回折光を重ね合わせて光ヘテロダ
イン基準信号を作る光混合手段と、前記２つの第１の回
折光を前記光混合手段に導く案内手段と、前記光へテロ
ダイシ基準信号を検出する検出手段とを゛具備し、前記
２つの光束が前記第２の位置合わせ用マークと前記第１
の位置合わせ用マークとの双方で回折して得られる第２
の回折光のうちマスクとウニへ。

の相対位置ずれ量の情報を持つ回折光から光ヘテロダイ
ン検出信号を求め、前記検出信号および前記基準信号と
の位相差からマスクとウェハとの間の相対的位置ずれ量
を求めて前記マスクとウェハとの位置合わせを行う位置
合わせ装置であって、前記案内手段と前記光混合手段と
の間に２つの回折光の光路長の差を所定値に補正する補
正手段か配置されたことを特徴とする位置合わせ装置を
提供する。

（作用） 本発明によれば、光ヘテロダイン法を用いた位置合わせ
装置において、案内手段と光混合手段との間に２つの回
折光の光路長を補正する補正手段を配置している。

このため、回折光を補正手段に通すことにより、マスク
の回路パターンの寸法か変更されたことに伴うマーク位
置の変更時等に生しる回折光の角度のすれによる光路長
のずれか補正される。したがって、２つの回折光の光路
長の差を所定の値に保つことができ、２つの回折光を常
に所定の点て重ね合わせることかできる。その結果、ビ
ート信号成分か完全なものとなり、正確にマスクとウェ
ハの位置合わせを行うことかできる。

（実施例） 以下、本発明の位置合わせ装置について図面を参照して
具体的に説明する。

第１図は本発明にかかる位置合わせ装置の一実施例を示
す概略説明図である。なお、この実施例においては、光
ヘテロダイン基準信号をマスク位置合わせマークを用い
て得る場合について説明する。図中１はウェハである。

ウェハ１は、位置占わせ方向に移動可能なウェハテーブ
ル（図示せず）上に載置されている。ウェハ１の上方に
は、マスクテーブル（図示せず）か配置されており、そ
の上にマスク２か載置されている。ウェハ１とマスク２
の間には、投影レンス３が配置されている。マスク２に
は第１のマスク位置合わせマーク４、第２のマスク位置
合わせマーク５か形成されている。これら第１および第
２の位置合わせマーク４．５は第１図においては２つに
分離されて形成されているか、連続した１つのマークで
あってもよく、要は２つの回折領域を有していればよい
。

ウェハ１にはウェハ位置合わせマーク６が形成されてい
る。マスク２と投影レンズ３の間には、案内手段である
第１の案内ミラー７および第２の案内ミラー８か載置さ
れている。また、第１および第２の案内ミラー７．８の
光路後段には、それぞれ光混合手段であるミラー９およ
びハーフミラ−１０か配置されている。ハーフミラ−］
０上のビーム合成点１１において重ね合わされた光の光
路後段には、レンズ１２および基準信号検出器１Ｂか配
置されている。基準信号検出器１３は、位相検出器（図
示せず）に接続されている。第１の案内ミラー７とミラ
ー９の光路中には、補正手段であるプリスム１４か配置
されている。

ここで、第２図に示すように、プリズム１４の長さｇは
、第１の回折光Ｌ１と第２の回折光Ｌ２との光路長の差
をβ′、プリスムの屈折率をｎとすると、Ω＝Ω’／（
１−１／ｎ）を満足するように設定することか好ましい
。

なお、図面には示していないか、マスク２と投影レンズ
３の間には、ウェハマーク６からの反射回折光のうちウ
ェハ１とマスク２との間の位置情報を持つ回折光を受け
る検出信号検出器、この回折光を検出信号検出器に導く
案内ミラーか配置されている。さらに、検出信号検出器
は前記の位相検出器に接続されている。

以下、二のような構成の装置を用いてＹ方向に位置合わ
せをする場合を説明する。

ます、周波数かｆｌである光ビームを第１のマスク位置
合わせマーク４に照射するとともに、同時に周波数かｆ
２である先ビームを第２のマスク位置合わせマーク５に
照射する。ここで、２つの光ビームの周波数ｆ＋、ｆ２
は、互いに僅かに異なるように設定する。第１および第
２のマスク位置合わせマーク４，５に入射した各々の光
ビームは、第１および第２のマスク位置合わせマーク４
゜５により透過回折され、投影レンズ３を経てウェハ位
置合わせマーク６上で集光し干渉する。ウェハ位置合わ
せマーク６からの反射回折光のうち、ウェハ１とマスク
２との間の位置情報を持つ回折光を案内ミラーにより検
出信号検出器に導き、光ヘテロダイン検出信号を得て、
その検出信号を位相検出器に送る。また、同時に第１の
マスク位置合わせマーク４て透過回折された第１の回折
光Ｌ１を第１の案内ミラー７によりプリズム１４を経て
ミラー９に、第２のマスク位置合わせマーク５て透過回
折された第２の回折光Ｌ２を第２の案内ミラー８により
ハーフミラ−１０にそれぞれ導く。第１の回折光Ｌ１お
よび第２の回折光Ｌ２は、ハーフミラ−］０上のビーム
合成点］］て重ね合わされて、ビート信号成分（周波数
１ｆ１−ｆ２１）となる。このビート信号成分は、レン
ズコ２を経て基準信号検出器］３に検出され、光ヘテロ
ダイン基準信号として位相検出器に送られる。このよう
にして得られた光ヘテロダイン検出信号と光ヘテロダイ
ン基準信号との位相差がらウェハ］とマスク２の相対位
置のすれ量が求められ、そのずれ量に基づいて両者か位
置合わせされる。

この場合、マスクの回路パターンの寸法が変更されたこ
とに伴うマーク位置の変更時等に生しる第１の回折光Ｌ
１の光路長のすれは、プリスム１４を通ることにより補
正される。このため、第］の回折光Ｌ１の光路長と第２
の回折光Ｌ２の光路長との差Ω′を所定の値に保つこと
ができる。

したかって、第１の回折光Ｌ１と第２の回折光Ｌ２を常
にビーム合成点１１て重ね合わせることかできる。その
結果、ビート信号成分が完全なものとなり、正確にマス
クとウェハの位置合ゎせを行うことかできる。

なお、光ヘテロダイン基準信号は、マスク位置合わせマ
ークからの回折光の代わりにウェハ位置合わせマークか
らの回折光から得てもよい。

また、この実施例では、本発明の位置合わせ装置を縮小
投影露光装置に適用したか、等信認光装置に適用しても
よい。

［発明の効果］ 以上説明した如く本発明の位置合わせ装置は、安定して
光ヘテロダイン基準信号を得ることができ、マスクとウ
ェハとの相対的な位置合わせを高精度で効率よく行うこ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる位置合イっせ装置の一実施例を
示す概略説明図、第２図は本発明にかがる位置合わせ装
置の補正手段の一例を示す説明図、第３図は従来の位置
合わせ装置を示す概略説明図、第４図は光ヘテロダイン
法を用いて位置合わせを行う際の光路を示す説明図であ
る。 ］・・・ウェハ、２・・マスク、３・・・投影レンズ、
４・・第１のマスク位置合わせマーク、５・・・第２の
マスク位置合わせマーク、６・ウェハ位置合わせマーク
、７・・第１の案内ミラー、８・・第２の案内ミラー、
９・・・ミラー、１．０・・ハーフミラ−１１］　ビー
ム合成点、］２　レンス、１３・・基準信号検出器、１
４　プリスム。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 １′ 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウェハに形成された第１の位置合わせ用マークもしくは
   マスクに形成された２つの回折領域を有する第２の位置
   合わせ用マークに、互いに異なる周波数を持つ２つの光
   束を照射することにより得られる位置情報を持たない２
   つの第１の回折光を重ね合わせて光ヘテロダイン基準信
   号を作る光混合手段と、前記２つの第１の回折光を前記
   光混合手段に導く案内手段と、前記光ヘテロダイン基準
   信号を検出する検出手段とを具備し、前記２つの光束が
   前記第２の位置合わせ用マークと前記第１の位置合わせ
   用マークとの双方で回折して得られる第２の回折光のう
   ちマスクとウェハの相対位置ずれ量の情報を持つ回折光
   から光ヘテロダイン検出信号を求め、前記検出信号およ
   び前記基準信号との位相差からマスクとウェハとの間の
   相対的位置ずれ量を求めて前記マスクとウェハとの位置
   合わせを行う位置合わせ装置であって、前記案内手段と
   前記光混合手段との間に２つの回折光の光路長の差を所
   定値に補正する補正手段が配置されたことを特徴とする
   位置合わせ装置。