JPH05109597A - 位置検出装置及び、同装置を用いたパターン形成装置 - Google Patents
位置検出装置及び、同装置を用いたパターン形成装置Info
- Publication number
- JPH05109597A JPH05109597A JP3265939A JP26593991A JPH05109597A JP H05109597 A JPH05109597 A JP H05109597A JP 3265939 A JP3265939 A JP 3265939A JP 26593991 A JP26593991 A JP 26593991A JP H05109597 A JPH05109597 A JP H05109597A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- plate
- light
- position detecting
- mark
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、高精度で非常に簡単な小型の裏面マ
ーク位置検出装置を提供し、さらに本位置検出装置を用
いた半導体製造用パターン形成装置を提供するものであ
る。 【構成】位置検出のための干渉計を一体化した位置検出
手段と、試料保持手段及びその位置測定手段と、試料の
微動手段と、露光あるいは描画手段と、所望のパターン
の形成されたマスクあるいは描画データとで達成されて
いる。 【効果】本発明によれば、裏面検出光学系に必要な小型
で高精度の位置検出器が容易に得られる。
ーク位置検出装置を提供し、さらに本位置検出装置を用
いた半導体製造用パターン形成装置を提供するものであ
る。 【構成】位置検出のための干渉計を一体化した位置検出
手段と、試料保持手段及びその位置測定手段と、試料の
微動手段と、露光あるいは描画手段と、所望のパターン
の形成されたマスクあるいは描画データとで達成されて
いる。 【効果】本発明によれば、裏面検出光学系に必要な小型
で高精度の位置検出器が容易に得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造方法及び装置
に係り、Ｘ線露光装置，縮小投影露光装置あるいは、電
子線描画装置の位置合わせ精度を向上させるのに好適な
パターン形成装置とその使用方法に関する。
に係り、Ｘ線露光装置，縮小投影露光装置あるいは、電
子線描画装置の位置合わせ精度を向上させるのに好適な
パターン形成装置とその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェハプロセスの影響を受けにくい位置
検出光学系として、特公昭55−46053号公報に記載のよ
うなウェハ裏面に設けたマークの位置を検出する裏面検
出がある。
検出光学系として、特公昭55−46053号公報に記載のよ
うなウェハ裏面に設けたマークの位置を検出する裏面検
出がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】０.２μｍ ルール以降
のデバイスの製造には、０.０５μｍ より高いアライメ
ント精度が要求される。この精度は、従来のように試料
の表面のマークを検出する方法では、レジストの塗布む
らやマークのダメージ等に起因する検出誤差によって達
成が困難となる。このような背景から、特公昭55−4605
3 号公報に記載のような試料の裏面マークを検出する方
法が有効となる。
のデバイスの製造には、０.０５μｍ より高いアライメ
ント精度が要求される。この精度は、従来のように試料
の表面のマークを検出する方法では、レジストの塗布む
らやマークのダメージ等に起因する検出誤差によって達
成が困難となる。このような背景から、特公昭55−4605
3 号公報に記載のような試料の裏面マークを検出する方
法が有効となる。
【０００４】上記のような高いアライメント精度を達成
するには、高い位置検出精度を有する裏面位置検出光学
系が要求されることはもとより、該位置検出器は試料を
移動するステージに内蔵されることから小型であること
が必要である。
するには、高い位置検出精度を有する裏面位置検出光学
系が要求されることはもとより、該位置検出器は試料を
移動するステージに内蔵されることから小型であること
が必要である。
【０００５】本発明は、高精度で非常に簡単な小型の裏
面マーク位置検出装置を提供し、さらに本位置検出装置
を用いた半導体製造用パターン形成装置を提供するもの
である。
面マーク位置検出装置を提供し、さらに本位置検出装置
を用いた半導体製造用パターン形成装置を提供するもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】位置検出のための干渉計
と一体化した位置検出手段と、試料保持手段及びその位
置測定手段と、試料の微動手段と、露光あるいは描画手
段と、所望のパターンの形成されたマスクあるいは描画
データを備えることで達成される。
と一体化した位置検出手段と、試料保持手段及びその位
置測定手段と、試料の微動手段と、露光あるいは描画手
段と、所望のパターンの形成されたマスクあるいは描画
データを備えることで達成される。
【０００７】
【作用】図１に本発明の位置検出光学系を示す。ウェハ
１４上の格子状マーク１を単色光源１１で照明したとき
に生じる回折光のうち、±１次回折光８，９の位相差か
らマーク１の位置を検出する位置検出方式である。生じ
た回折光８，９は、対物レンズ２を通って並行ビームに
変換された後に偏光ビームスプリッタ４にはいる。上記
回折光８，９はそれぞれ直交する二つの偏光面を有する
波動(Ｐ波，Ｓ波)が含まれている。ここで、＋１次回折
光８のＰ波を短い破線８ａで、−１次回折光のＳ波を長
い破線９ｂで示す。＋１次回折光８のＰ波は、λ／４位
相板５により円偏光の光に変換され、コーナキューブ６
により折り曲げられて再びλ／４位相板５ａを通ってＳ
波に変換される。＋１次回折光８はＳ波になっているの
で、偏光ビームスプリッタ４により直角に反射してλ／
４位相板５ｂに入射して円偏光の光になりミラー７で反
射されて再びλ／４位相板５ｂを通ってＰ波に変換され
て偏光板１０を経て光電変換器１２に至る。また、−１
次回折光９のＳ波９ｂは、偏光ビームスプリッタ４によ
り反射されて、＋１次回折光８ａと重なって偏光ビーム
スプリッタ４から出ることになる。このような構成を取
ることによって、マーク１の位置を正確に測定でき、か
つ小型化が可能となる。図示していないが、＋１次回折
光のＳ波と、−１次回折光のＰ波の組合せも同様に有効
である。単色光源１１として、周波数のわずかに異なる
２周波の光を直線偏光で出射するレーザを用いて周波数
ν1 をＰ波，ν2 をＳ波とすれば、ヘテロダイン検出に
よる高感度な位置検出が容易に得られる。例えば、図１
に示すようにレーザ１１の出射光の一部をビームスプリ
ッタ１７で取りだして偏光板１０ｂを通過した後に光電
変換器１２ｂで検出して参照信号とする。一方、検出信
号を光電変換器１２ａより検出する。このとき、参照信
号と検出信号の位相差φは、マーク１の位置をδとする
と、次のような関係がある。
１４上の格子状マーク１を単色光源１１で照明したとき
に生じる回折光のうち、±１次回折光８，９の位相差か
らマーク１の位置を検出する位置検出方式である。生じ
た回折光８，９は、対物レンズ２を通って並行ビームに
変換された後に偏光ビームスプリッタ４にはいる。上記
回折光８，９はそれぞれ直交する二つの偏光面を有する
波動(Ｐ波，Ｓ波)が含まれている。ここで、＋１次回折
光８のＰ波を短い破線８ａで、−１次回折光のＳ波を長
い破線９ｂで示す。＋１次回折光８のＰ波は、λ／４位
相板５により円偏光の光に変換され、コーナキューブ６
により折り曲げられて再びλ／４位相板５ａを通ってＳ
波に変換される。＋１次回折光８はＳ波になっているの
で、偏光ビームスプリッタ４により直角に反射してλ／
４位相板５ｂに入射して円偏光の光になりミラー７で反
射されて再びλ／４位相板５ｂを通ってＰ波に変換され
て偏光板１０を経て光電変換器１２に至る。また、−１
次回折光９のＳ波９ｂは、偏光ビームスプリッタ４によ
り反射されて、＋１次回折光８ａと重なって偏光ビーム
スプリッタ４から出ることになる。このような構成を取
ることによって、マーク１の位置を正確に測定でき、か
つ小型化が可能となる。図示していないが、＋１次回折
光のＳ波と、−１次回折光のＰ波の組合せも同様に有効
である。単色光源１１として、周波数のわずかに異なる
２周波の光を直線偏光で出射するレーザを用いて周波数
ν1 をＰ波，ν2 をＳ波とすれば、ヘテロダイン検出に
よる高感度な位置検出が容易に得られる。例えば、図１
に示すようにレーザ１１の出射光の一部をビームスプリ
ッタ１７で取りだして偏光板１０ｂを通過した後に光電
変換器１２ｂで検出して参照信号とする。一方、検出信
号を光電変換器１２ａより検出する。このとき、参照信
号と検出信号の位相差φは、マーク１の位置をδとする
と、次のような関係がある。
【０００８】
【数１】
【０００９】よって、位相差φを検出すればマーク１の
位置δを知ることができる。位置を位相差として検出す
るので、感度良く検出することが可能となる。
位置δを知ることができる。位置を位相差として検出す
るので、感度良く検出することが可能となる。
【００１０】レーザ光源１１としては、ガスレーザや、
半導体レーザなどが考えられる。半導体レーザの場合、
光源自体が小型になるので好ましい。
半導体レーザなどが考えられる。半導体レーザの場合、
光源自体が小型になるので好ましい。
【００１１】また、図１にマーク１のピッチＰを変更し
た場合の回折光１３，１４を一点鎖線で示す。この図よ
り明らかなように、多少マーク１のピッチが変わった場
合においても、調整のために移動する部品が生じること
無く位置検出が可能である。上記の光学系の他に図２に
示すような位置検出光学系でも良い。図示の光学系で
は、干渉計として、偏光ビームスプリッタ４を二つ組み
合わせた非常に簡単なものである。位置検出方法は、上
記の図１に示す位置検出と同様である。ただし、図２に
示す位置検出器の場合、＋１次回折光のＳ波１５ａと−
１次回折光のＰ波１６ｂ以外の光は切り捨てられてしま
うので、位置検出に用いることができない。
た場合の回折光１３，１４を一点鎖線で示す。この図よ
り明らかなように、多少マーク１のピッチが変わった場
合においても、調整のために移動する部品が生じること
無く位置検出が可能である。上記の光学系の他に図２に
示すような位置検出光学系でも良い。図示の光学系で
は、干渉計として、偏光ビームスプリッタ４を二つ組み
合わせた非常に簡単なものである。位置検出方法は、上
記の図１に示す位置検出と同様である。ただし、図２に
示す位置検出器の場合、＋１次回折光のＳ波１５ａと−
１次回折光のＰ波１６ｂ以外の光は切り捨てられてしま
うので、位置検出に用いることができない。
【００１２】
【実施例】〔実施例１〕本発明を縮小投影露光装置に用
いた１実施例を詳細に述べる。作用の項で説明した裏面
検出光学系を用いる。
いた１実施例を詳細に述べる。作用の項で説明した裏面
検出光学系を用いる。
【００１３】縮小投影露光装置は、集積回路のパターン
の描かれたレティクル１８を照明光学系２２，２３にて
照明し、縮小投影レンズ２０を通してウェハ１４上に縮
小転写する装置である。露光の手順は、次のように行わ
れる。縮小レンズ２０とウェハ１４の焦点合わせはギャ
ップセンサ２６，３４で行う。ギャップセンサ２６，３
４は、空気差圧を利用するものが簡単な構成で精度良く
位置を検出できる。また、ウェハ１４は、ＸＹＺθテー
ブル２９，３０，３１上に載置され所望の位置に移動が
できる。このＸＹＺθテーブル２９，３０，３１の位置
は、レーザ測長計２７，２８で測定され、システム制御
ユニット３５で処理される。また、ＸＹＺθテーブル２
９，３０，３１は、駆動ユニット３３にて駆動される。
レティクル１８とウェハ１４の位置は精度良く相対的に
位置合わせする必要がある。レティクル１８の位置は、
位置検出光学系１９で測定されシステム制御ユニット３
５に信号が送られる。ウェハ１４の位置は、裏面検出光
学系２１にて測定されてシステム制御ユニット３５に信
号が送られる。そして、システム制御ユニット３５で相
対位置ずれ量を算出し、ＸＹＺθテーブル駆動ユニット
３３に指令してウェハ１４を所望の位置に移動する。そ
の後に、レティクル１８を照明して、ウェハ１４上の感
光膜上にパターンを形成する。この時に裏面検出光学系
２１として、作用の項で述べた裏面位置検出光学器を用
いればＸＹＺθテーブル２９，３０，３１への内臓も容
易であり、良好なアライメント精度を実現できる。
の描かれたレティクル１８を照明光学系２２，２３にて
照明し、縮小投影レンズ２０を通してウェハ１４上に縮
小転写する装置である。露光の手順は、次のように行わ
れる。縮小レンズ２０とウェハ１４の焦点合わせはギャ
ップセンサ２６，３４で行う。ギャップセンサ２６，３
４は、空気差圧を利用するものが簡単な構成で精度良く
位置を検出できる。また、ウェハ１４は、ＸＹＺθテー
ブル２９，３０，３１上に載置され所望の位置に移動が
できる。このＸＹＺθテーブル２９，３０，３１の位置
は、レーザ測長計２７，２８で測定され、システム制御
ユニット３５で処理される。また、ＸＹＺθテーブル２
９，３０，３１は、駆動ユニット３３にて駆動される。
レティクル１８とウェハ１４の位置は精度良く相対的に
位置合わせする必要がある。レティクル１８の位置は、
位置検出光学系１９で測定されシステム制御ユニット３
５に信号が送られる。ウェハ１４の位置は、裏面検出光
学系２１にて測定されてシステム制御ユニット３５に信
号が送られる。そして、システム制御ユニット３５で相
対位置ずれ量を算出し、ＸＹＺθテーブル駆動ユニット
３３に指令してウェハ１４を所望の位置に移動する。そ
の後に、レティクル１８を照明して、ウェハ１４上の感
光膜上にパターンを形成する。この時に裏面検出光学系
２１として、作用の項で述べた裏面位置検出光学器を用
いればＸＹＺθテーブル２９，３０，３１への内臓も容
易であり、良好なアライメント精度を実現できる。
【００１４】〔実施例２〕次に、本発明を反射型投影露
光装置に応用した場合について、図４を用いて説明す
る。露光光源３８より発生する光を照明ミラー４２にて
集光し、パターンの形成されているマスク４０を照明す
る。反射した光は、投影光学ミラー群４２，４３，４
４，４５で反射され、ウェハ１４上に感光膜上に結像し
てパターンを形成する。反射型光学システムの場合は、
マスク４０全面を一度に照明できないので、一般には、
図８に示すようにマスク４０とウェハ１４を同期走査し
て露光する。また、マスク４０，ウェハ１４間の相対位
置合わせは、実施例１と同様に本発明の裏面検出光学系
２１を用いる。位置合わせ方法については実施例１と同
じである。
光装置に応用した場合について、図４を用いて説明す
る。露光光源３８より発生する光を照明ミラー４２にて
集光し、パターンの形成されているマスク４０を照明す
る。反射した光は、投影光学ミラー群４２，４３，４
４，４５で反射され、ウェハ１４上に感光膜上に結像し
てパターンを形成する。反射型光学システムの場合は、
マスク４０全面を一度に照明できないので、一般には、
図８に示すようにマスク４０とウェハ１４を同期走査し
て露光する。また、マスク４０，ウェハ１４間の相対位
置合わせは、実施例１と同様に本発明の裏面検出光学系
２１を用いる。位置合わせ方法については実施例１と同
じである。
【００１５】〔実施例３〕本発明の裏面位置検出光学系
２１は、電子線露光装置にも適用可能である。図５を用
いて説明する。
２１は、電子線露光装置にも適用可能である。図５を用
いて説明する。
【００１６】電子線描画装置の位置合わせにも適用可能
なことは明らかである。
なことは明らかである。
【００１７】図５に示すように、描画データ記憶部５４
に格納された図形を電子銃５２と電子レンズ５３によっ
てウェハ１４に所望のパターンを形成する電子線描画装
置のウェハ１４の裏面に検出器２１を設置する。位置検
出方法は、実施例１と同様であるので、ここでは詳しい
説明を省略する。
に格納された図形を電子銃５２と電子レンズ５３によっ
てウェハ１４に所望のパターンを形成する電子線描画装
置のウェハ１４の裏面に検出器２１を設置する。位置検
出方法は、実施例１と同様であるので、ここでは詳しい
説明を省略する。
【００１８】このように本発明によれば、電子線描画装
置の位置合わせも今までにない高精度で行なうことがで
きる。
置の位置合わせも今までにない高精度で行なうことがで
きる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、裏面検出光学系に必要
な小型で高精度の位置検出器が容易に得られる。
な小型で高精度の位置検出器が容易に得られる。
【図１】本発明の位置検出器光学器を示す図。
【図２】本発明の別の位置検出光学器を示す図。
【図３】本発明を縮小投影露光装置に適用した例を示す
図。
図。
【図４】本発明を反射型投影露光装置に適用した例を示
す図。
す図。
【図５】本発明を電子線描画装置に適用した例を示す
図。
図。
１…マーク、２…対物レンズ、４…偏光ビームスプリッ
タ、５…λ／４位相板、６…コーナキューブ、１０…偏
光板、１２…光電変換器。
タ、５…λ／４位相板、６…コーナキューブ、１０…偏
光板、１２…光電変換器。
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に形成された核子状マークを光学的
に検出して該基板の位置を検出する位置検出装置におい
て、光を出射する手段と、対物レンズと、偏光ビームス
プリッタと、位相板と、コーナキューブと、ミラーと、
光電変換手段を少なくとも具備することを特徴とする位
置検出装置。 - 【請求項２】請求項１記載の位置検出装置において、該
偏光ビームスプリッタと、該位相板と、該コーナキュー
ブと該ミラーを少なくとも一体化することを特徴とする
位置検出装置。 - 【請求項３】請求項１記載の位置検出装置において、該
光を出射する手段としてわずかに異なる２波長の光を出
射する手段と、上記光電変換器の前に偏光板を具備する
ことを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項４】請求項１記載の位置検出装置において、該
位相板をλ／４板としたことを特徴とする位置検出装
置。 - 【請求項５】請求項１、あるいは２記載の位置検出装置
において、光を出射する手段として半導体レーザを用い
たことを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項６】請求項１あるいは、２あるいは、３あるい
は、４あるいは、５記載の位置検出装置を該基板の裏面
に形成されたマークを検出する裏面マーク位置検出装置
としたことを特徴とするパターン形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3265939A JPH05109597A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 位置検出装置及び、同装置を用いたパターン形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3265939A JPH05109597A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 位置検出装置及び、同装置を用いたパターン形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05109597A true JPH05109597A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17424183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3265939A Pending JPH05109597A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 位置検出装置及び、同装置を用いたパターン形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05109597A (ja) |
-
1991
- 1991-10-15 JP JP3265939A patent/JPH05109597A/ja active Pending
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