JPH05291110A - アライメントマーク検出方法及びアライメントマーク検出装置 - Google Patents
アライメントマーク検出方法及びアライメントマーク検出装置Info
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- JPH05291110A JPH05291110A JP8847392A JP8847392A JPH05291110A JP H05291110 A JPH05291110 A JP H05291110A JP 8847392 A JP8847392 A JP 8847392A JP 8847392 A JP8847392 A JP 8847392A JP H05291110 A JPH05291110 A JP H05291110A
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- diffraction grating
- laser beam
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体ウエハに設けられたアライメントマー
クを精度よく検出することができるアライメントマーク
検出方法及び検出装置を提供する。 【構成】 回折格子列に対し直交する方向に振動する偏
光成分からなるレーザービーム10X,10Yを半導体
ウエハ1に照射しながらその半導体ウエハ1を回折格子
列に対し直交する方向に移動させるとともに、半導体ウ
エハ1からの回折光を受光して、その回折光の信号強度
が求められる。そして、その信号強度に基づきアライメ
ントマークとして機能するX及びYマーク3X,3Yが
検出される。 【効果】 回折格子列からずれた位置での回折光の信号
強度が低く抑えられ、回折光の信号強度波形が理想的な
ものと近づき、信号強度のピーク位置を正確に求めるこ
とができ、その結果アライメントマークとして機能する
X及びYマークの座標を精度よく検出することができ
る。
クを精度よく検出することができるアライメントマーク
検出方法及び検出装置を提供する。 【構成】 回折格子列に対し直交する方向に振動する偏
光成分からなるレーザービーム10X,10Yを半導体
ウエハ1に照射しながらその半導体ウエハ1を回折格子
列に対し直交する方向に移動させるとともに、半導体ウ
エハ1からの回折光を受光して、その回折光の信号強度
が求められる。そして、その信号強度に基づきアライメ
ントマークとして機能するX及びYマーク3X,3Yが
検出される。 【効果】 回折格子列からずれた位置での回折光の信号
強度が低く抑えられ、回折光の信号強度波形が理想的な
ものと近づき、信号強度のピーク位置を正確に求めるこ
とができ、その結果アライメントマークとして機能する
X及びYマークの座標を精度よく検出することができ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、露光時にマスク上の
パターンと半導体ウエハのパターンとの重ね合わせのた
めの基準位置測定に用いられるアライメントマークを検
出する方法及び検出装置に関する。
パターンと半導体ウエハのパターンとの重ね合わせのた
めの基準位置測定に用いられるアライメントマークを検
出する方法及び検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レジストパターンを形成するための露光
装置にとって、マスクと半導体ウエハとの位置合わせ精
度は、解像度とともに最も重要な因子である。すでに半
導体ウエハ上に形成されたパターンに次に転写すべきマ
スクパターンを重ね合わせる操作をアライメントという
が、実際には予め半導体ウエハの所定位置にアライメン
トマークを設けておき、このアライメントマークを検出
した後、マスクのマークと重ね合わせることによって行
っている。
装置にとって、マスクと半導体ウエハとの位置合わせ精
度は、解像度とともに最も重要な因子である。すでに半
導体ウエハ上に形成されたパターンに次に転写すべきマ
スクパターンを重ね合わせる操作をアライメントという
が、実際には予め半導体ウエハの所定位置にアライメン
トマークを設けておき、このアライメントマークを検出
した後、マスクのマークと重ね合わせることによって行
っている。
【0003】図12はアライメントマークの一例を示す
図である。同図においては、半導体ウエハ1のスクライ
ブライン2上にアライメントマークとして機能する回折
格子6が設けられている。なお、この明細書では、X方
向に回折格子6が並んだ回折格子列3Yは後述するよう
にY方向のアライメントマーク位置を検出するためのも
のであり、「Yマーク」と称する。一方、Y方向に回折
格子か6が並んだ回折格子列3XはX方向の位置を検出
するためのものであり、「Xマーク」と称する。
図である。同図においては、半導体ウエハ1のスクライ
ブライン2上にアライメントマークとして機能する回折
格子6が設けられている。なお、この明細書では、X方
向に回折格子6が並んだ回折格子列3Yは後述するよう
にY方向のアライメントマーク位置を検出するためのも
のであり、「Yマーク」と称する。一方、Y方向に回折
格子か6が並んだ回折格子列3XはX方向の位置を検出
するためのものであり、「Xマーク」と称する。
【0004】図13は、従来のアライメント方法を説明
するための説明図である。まず、レーザービームをXマ
ーク照射用とYマーク照射用の2本のレーザービームに
分割する。そして、それらのレーザービーム4を投影光
学系を介して半導体ウエハ1上の所定のレーザービーム
照射位置に照射する。この場合、Yマーク照射用のレー
ザービーム4は、図13(b) に示すように半導体ウエハ
1上でX方向に長い帯状の照射領域を有し、逆にXマー
ク照射用のレーザービーム(図示省略)は半導体ウエハ
1上でY方向に長い帯状の照射領域を有する。そして、
この状態で半導体ウエハ1を例えばY方向に移動させる
ことにより、Yマーク照射用のレーザービーム4を半導
体ウエハ1に対し相対的にY方向に走査させる。(同図
(b) )。こうして、Yマーク照射用のレーザービーム4
をY方向に走査しながら、半導体ウエハ1からの回折光
の信号強度を連続的に測定する。この回折光の信号強度
は半導体ウエハ1の位置に応じて変化する。つまり、同
図に示すように、レーザービーム照射位置にYマーク3
Yが位置すると、Yマーク3Yを構成する回折格子6に
よって回折光が生じて信号強度が大きく変化する。この
ため、回折光の信号強度の変化を検出することによって
Yマーク3YのY座標を検出することができる。一方、
Xマーク3XのX座標についても、半導体ウエハ1をX
方向に移動させることにより、Xマーク照射用のレーザ
ービームをX方向に走査させて上記同様に検出すること
ができる。こうして、半導体ウエハ1のX,Y両方向の
アライメントマークを検出することができる。
するための説明図である。まず、レーザービームをXマ
ーク照射用とYマーク照射用の2本のレーザービームに
分割する。そして、それらのレーザービーム4を投影光
学系を介して半導体ウエハ1上の所定のレーザービーム
照射位置に照射する。この場合、Yマーク照射用のレー
ザービーム4は、図13(b) に示すように半導体ウエハ
1上でX方向に長い帯状の照射領域を有し、逆にXマー
ク照射用のレーザービーム(図示省略)は半導体ウエハ
1上でY方向に長い帯状の照射領域を有する。そして、
この状態で半導体ウエハ1を例えばY方向に移動させる
ことにより、Yマーク照射用のレーザービーム4を半導
体ウエハ1に対し相対的にY方向に走査させる。(同図
(b) )。こうして、Yマーク照射用のレーザービーム4
をY方向に走査しながら、半導体ウエハ1からの回折光
の信号強度を連続的に測定する。この回折光の信号強度
は半導体ウエハ1の位置に応じて変化する。つまり、同
図に示すように、レーザービーム照射位置にYマーク3
Yが位置すると、Yマーク3Yを構成する回折格子6に
よって回折光が生じて信号強度が大きく変化する。この
ため、回折光の信号強度の変化を検出することによって
Yマーク3YのY座標を検出することができる。一方、
Xマーク3XのX座標についても、半導体ウエハ1をX
方向に移動させることにより、Xマーク照射用のレーザ
ービームをX方向に走査させて上記同様に検出すること
ができる。こうして、半導体ウエハ1のX,Y両方向の
アライメントマークを検出することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図14に示
すように、実際の半導体ウエハ1には金属膜5の形成な
どによってX及びYマーク3X,3Yを構成する回折格
子6の形状が所望の回折を生じる理想的な形状(例えば
図13(a) )からずれてしまう。特に、半導体ウエハ1
表面に対し斜めの方向より金属粒子が半導体ウエハ1に
析出されると、X及びYマーク3X,3Yの回折格子6
が非対称な形状になってしまう。そのため、所望の回折
光が得られず、半導体ウエハ1のアライメントマークを
精度よく検出することが困難となることがある。
すように、実際の半導体ウエハ1には金属膜5の形成な
どによってX及びYマーク3X,3Yを構成する回折格
子6の形状が所望の回折を生じる理想的な形状(例えば
図13(a) )からずれてしまう。特に、半導体ウエハ1
表面に対し斜めの方向より金属粒子が半導体ウエハ1に
析出されると、X及びYマーク3X,3Yの回折格子6
が非対称な形状になってしまう。そのため、所望の回折
光が得られず、半導体ウエハ1のアライメントマークを
精度よく検出することが困難となることがある。
【0006】例えば、図15に示すように、理想的な形
状の回折格子6が形成されている場合には、レーザービ
ーム照射位置と光強度のピークPとが一致して、そのピ
ークPが生じる位置を測定することによって回折格子6
の位置を検出することができる。これに対し、回折格子
6上に金属膜7が形成されて非対称な形状となった場合
には(図16)、回折格子6の近傍位置で複数、例えば
3つの光強度ピークP1〜P3が形成されてしまう。そ
の結果、回折格子6の位置を正確に検出することが困難
となる。
状の回折格子6が形成されている場合には、レーザービ
ーム照射位置と光強度のピークPとが一致して、そのピ
ークPが生じる位置を測定することによって回折格子6
の位置を検出することができる。これに対し、回折格子
6上に金属膜7が形成されて非対称な形状となった場合
には(図16)、回折格子6の近傍位置で複数、例えば
3つの光強度ピークP1〜P3が形成されてしまう。そ
の結果、回折格子6の位置を正確に検出することが困難
となる。
【0007】以上のように、従来のアライメントマーク
検出方法によれば、半導体ウエハ1上への膜形成によ
り、アライメントマークとして機能するX及びYマーク
(回折格子列)3X,3Yの位置の検出精度が低下する
という問題があった。
検出方法によれば、半導体ウエハ1上への膜形成によ
り、アライメントマークとして機能するX及びYマーク
(回折格子列)3X,3Yの位置の検出精度が低下する
という問題があった。
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体ウエハ上への膜形成に影
響されずにアライメントマークを精度よく検出すること
ができるアライメントマーク検出方法及びアライメント
マーク検出装置を提供することを目的とする。
ためになされたもので、半導体ウエハ上への膜形成に影
響されずにアライメントマークを精度よく検出すること
ができるアライメントマーク検出方法及びアライメント
マーク検出装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、所定
方向に列をなしアライメントマークとして機能する回折
格子列を備えた半導体ウエハにレーザービームを照射し
ながらそのレーザービームを前記半導体ウエハに対し相
対的に走査させるとともに、前記半導体ウエハからの回
折光を受光し、その回折光の信号強度に基づき前記回折
格子列を検出するアライメントマーク検出方法であっ
て、上記目的を達成するために、前記レーザービームと
して、前記回折格子列に対し直交する方向に振動する偏
光成分からなるレーザービームを用いている。
方向に列をなしアライメントマークとして機能する回折
格子列を備えた半導体ウエハにレーザービームを照射し
ながらそのレーザービームを前記半導体ウエハに対し相
対的に走査させるとともに、前記半導体ウエハからの回
折光を受光し、その回折光の信号強度に基づき前記回折
格子列を検出するアライメントマーク検出方法であっ
て、上記目的を達成するために、前記レーザービームと
して、前記回折格子列に対し直交する方向に振動する偏
光成分からなるレーザービームを用いている。
【0010】請求項2の発明は、上記目的を達成するた
めに、所定方向に列をなしアライメントマークとして機
能する回折格子列を備えた半導体ウエハにレーザービー
ムを照射しながらそのレーザービームを前記半導体ウエ
ハに対し相対的に走査させるとともに、前記半導体ウエ
ハからの回折光のうち前記回折格子列に対し直交する方
向に振動する偏光成分のみを受光し、その偏光成分の信
号強度に基づき前記回折格子列を検出している。
めに、所定方向に列をなしアライメントマークとして機
能する回折格子列を備えた半導体ウエハにレーザービー
ムを照射しながらそのレーザービームを前記半導体ウエ
ハに対し相対的に走査させるとともに、前記半導体ウエ
ハからの回折光のうち前記回折格子列に対し直交する方
向に振動する偏光成分のみを受光し、その偏光成分の信
号強度に基づき前記回折格子列を検出している。
【0011】請求項3の発明は、半導体ウエハで所定方
向に列をなしアライメントマークとして機能する回折格
子列を検出するアライメントマーク検出装置であって、
上記目的を達成するために、レーザービームを発生する
光源と、前記光源からのレーザービームから、前記半導
体ウエハにおいて前記回折格子列に対し直交する方向に
振動する偏光成分からなる偏光レーザービームを取り出
す偏光手段と、前記半導体ウエハを搭載するステージ
と、前記ステージを2次元的に駆動して、前記ステージ
上の前記半導体ウエハを移動させる駆動手段と、前記半
導体ウエハからの回折光を受光する受光手段とを備え、
前記偏光レーザービームを前記半導体ウエハに照射しな
がら前記半導体ウエハを前記回折格子列に対し直交する
方向に移動させるとともに、前記半導体ウエハからの回
折光を受光し、その回折光の信号強度に基づき前記回折
格子列を検出している。
向に列をなしアライメントマークとして機能する回折格
子列を検出するアライメントマーク検出装置であって、
上記目的を達成するために、レーザービームを発生する
光源と、前記光源からのレーザービームから、前記半導
体ウエハにおいて前記回折格子列に対し直交する方向に
振動する偏光成分からなる偏光レーザービームを取り出
す偏光手段と、前記半導体ウエハを搭載するステージ
と、前記ステージを2次元的に駆動して、前記ステージ
上の前記半導体ウエハを移動させる駆動手段と、前記半
導体ウエハからの回折光を受光する受光手段とを備え、
前記偏光レーザービームを前記半導体ウエハに照射しな
がら前記半導体ウエハを前記回折格子列に対し直交する
方向に移動させるとともに、前記半導体ウエハからの回
折光を受光し、その回折光の信号強度に基づき前記回折
格子列を検出している。
【0012】請求項4の発明は、半導体ウエハで所定方
向に列をなしアライメントマークとして機能する回折格
子列を検出するアライメントマーク検出装置であって、
上記目的を達成するために、レーザービームを発生する
光源と、前記半導体ウエハを搭載するステージと、前記
ステージを2次元的に駆動して、前記ステージ上の前記
半導体ウエハを移動させる駆動手段と、入射される光
を、前記半導体ウエハにおいて前記回折格子列に対し直
交する方向に振動する偏光成分からなる光に変える偏光
子と、その偏光子からの光を受光する受光手段とを備
え、前記光源からのレーザービームを前記半導体ウエハ
に照射しながら前記半導体ウエハを前記回折格子列に対
し直交する方向に移動させるとともに、前記半導体ウエ
ハからの回折光を前記回折格子列に対し直交する方向に
振動する偏光成分からなる光に変えた後、その光を受光
して、その光の信号強度に基づき前記回折格子列を検出
している。
向に列をなしアライメントマークとして機能する回折格
子列を検出するアライメントマーク検出装置であって、
上記目的を達成するために、レーザービームを発生する
光源と、前記半導体ウエハを搭載するステージと、前記
ステージを2次元的に駆動して、前記ステージ上の前記
半導体ウエハを移動させる駆動手段と、入射される光
を、前記半導体ウエハにおいて前記回折格子列に対し直
交する方向に振動する偏光成分からなる光に変える偏光
子と、その偏光子からの光を受光する受光手段とを備
え、前記光源からのレーザービームを前記半導体ウエハ
に照射しながら前記半導体ウエハを前記回折格子列に対
し直交する方向に移動させるとともに、前記半導体ウエ
ハからの回折光を前記回折格子列に対し直交する方向に
振動する偏光成分からなる光に変えた後、その光を受光
して、その光の信号強度に基づき前記回折格子列を検出
している。
【0013】
【作用】請求項1及び3の発明では、回折格子列に対し
直交する方向に振動する偏光成分からなるレーザービー
ムを半導体ウエハに照射しながらその半導体ウエハを前
記回折格子列に対し直交する方向に移動させるととも
に、前記半導体ウエハからの回折光を受光して、その回
折光の信号強度が求められる。そして、その信号強度に
基づき前記回折格子列が検出される。
直交する方向に振動する偏光成分からなるレーザービー
ムを半導体ウエハに照射しながらその半導体ウエハを前
記回折格子列に対し直交する方向に移動させるととも
に、前記半導体ウエハからの回折光を受光して、その回
折光の信号強度が求められる。そして、その信号強度に
基づき前記回折格子列が検出される。
【0014】請求項2及び4の発明では、光源からレー
ザービームを半導体ウエハに照射しながら前記半導体ウ
エハを前記回折格子列に対し直交する方向に移動させる
とともに、前記半導体ウエハからの回折光を回折格子列
に対し直交する方向に振動する偏光成分からなる光に変
えた後、その光を受光して、その光の信号強度が求めら
れる。そして、その信号強度に基づき前記回折格子列が
検出される。
ザービームを半導体ウエハに照射しながら前記半導体ウ
エハを前記回折格子列に対し直交する方向に移動させる
とともに、前記半導体ウエハからの回折光を回折格子列
に対し直交する方向に振動する偏光成分からなる光に変
えた後、その光を受光して、その光の信号強度が求めら
れる。そして、その信号強度に基づき前記回折格子列が
検出される。
【0015】
A.発明の原理 図1ないし図3は、この発明にかかるアライメントマー
ク検出方法の原理を説明するための図である。図1で
は、回折格子6上に金属膜7が蒸着されて、金属膜7に
よる傾斜部8が形成されている。そして、その半導体ウ
エハ1に傾斜部8に対しS偏光(光の振動方向が図1の
紙面に対し垂直方向)となるレーザービーム9を照射し
た場合、回折光の信号強度には、同図(b) に示すよう
に、複数のピークP1〜P3が形成される。一方、半導
体ウエハ1に傾斜部8に対しP偏光(光の振動方向が図
2の紙面に対し左右方向)となるレーザービーム10を
照射した場合(同図(a) )、回折光の信号強度には回折
格子6の位置に対応したシャープな形状のピークPのみ
が現れる。このことは、P偏光成分のレーザービームが
入射されたとき、傾斜部8からの反射量は少ないことを
示している。
ク検出方法の原理を説明するための図である。図1で
は、回折格子6上に金属膜7が蒸着されて、金属膜7に
よる傾斜部8が形成されている。そして、その半導体ウ
エハ1に傾斜部8に対しS偏光(光の振動方向が図1の
紙面に対し垂直方向)となるレーザービーム9を照射し
た場合、回折光の信号強度には、同図(b) に示すよう
に、複数のピークP1〜P3が形成される。一方、半導
体ウエハ1に傾斜部8に対しP偏光(光の振動方向が図
2の紙面に対し左右方向)となるレーザービーム10を
照射した場合(同図(a) )、回折光の信号強度には回折
格子6の位置に対応したシャープな形状のピークPのみ
が現れる。このことは、P偏光成分のレーザービームが
入射されたとき、傾斜部8からの反射量は少ないことを
示している。
【0016】また、入射角に対するP偏光及びS偏光の
反射率RP ,RS はそれぞれ次の式で与えられる。
反射率RP ,RS はそれぞれ次の式で与えられる。
【0017】
【数1】
【0018】
【数2】
【0019】ただし、θi 、θt はそれぞれ入射角及び
屈折角である。そして、これらの数1及び数2に基づき
入射角に対するP偏光及びS偏光の反射率RP ,RS を
プロットすると、図3に示すグラフが得られる。なお、
同図の横軸は入射角θi を示し、縦軸は反射率を示して
いる。また、同図において、実線はP偏光の結果を示す
一方、点線はS偏光の結果を示している。これらのこと
から、半導体ウエハ1の傾斜部8(0゜<θi <90
゜)では、P偏光の反射率RP がS偏光の反射率RS よ
りも小さく、上記と同様の結論が導き出される。
屈折角である。そして、これらの数1及び数2に基づき
入射角に対するP偏光及びS偏光の反射率RP ,RS を
プロットすると、図3に示すグラフが得られる。なお、
同図の横軸は入射角θi を示し、縦軸は反射率を示して
いる。また、同図において、実線はP偏光の結果を示す
一方、点線はS偏光の結果を示している。これらのこと
から、半導体ウエハ1の傾斜部8(0゜<θi <90
゜)では、P偏光の反射率RP がS偏光の反射率RS よ
りも小さく、上記と同様の結論が導き出される。
【0020】次に、上記結論を踏まえて、Y方向に振動
する偏光成分からなるレーザービーム10をYマーク3
Yに照射したときの回折光の信号強度について図4を参
照しつつ説明する。図4(a) は図13(b) に対応する図
であり、また、同図(b) は同図(a) の2点鎖線に沿った
断面図である。
する偏光成分からなるレーザービーム10をYマーク3
Yに照射したときの回折光の信号強度について図4を参
照しつつ説明する。図4(a) は図13(b) に対応する図
であり、また、同図(b) は同図(a) の2点鎖線に沿った
断面図である。
【0021】Yマーク3Yを構成する回折格子6の配列
方向に直交する方向、すなわちY方向に振動する偏光成
分を有するレーザービーム10を所定のレーザービーム
照射位置に照射しながら半導体ウエハ1をY方向に移動
させ、こうしてレーザービーム10を半導体ウエハ1に
対しY方向に相対的に走査する。このレーザービーム1
0が傾斜部8にさしかかると、レーザービーム10は傾
斜部8に対しP偏光となる。そのため、レーザービーム
10が傾斜部8の中腹部、例えば同図(b) のY座標Y1
で示す走査位置では、傾斜部8に対するレーザービーム
10の入射角が60度付近まで大きくなり、図3から明
らかなように、傾斜部8での反射率は比較的低く、図2
(b) に示すように、回折光の信号強度は低くなる。さら
に、レーザービーム10がY方向に走査して傾斜部8の
頂上付近(例えば、図4(b) のY座標Y2付近)に至る
と、傾斜部8に対するレーザービーム10の入射角が0
度付近まで小さくなるため、傾斜部8での反射率が比較
的大きくなり、図2に示すように、回折光の信号強度が
高くなる。こうして、ピークPが形成される。
方向に直交する方向、すなわちY方向に振動する偏光成
分を有するレーザービーム10を所定のレーザービーム
照射位置に照射しながら半導体ウエハ1をY方向に移動
させ、こうしてレーザービーム10を半導体ウエハ1に
対しY方向に相対的に走査する。このレーザービーム1
0が傾斜部8にさしかかると、レーザービーム10は傾
斜部8に対しP偏光となる。そのため、レーザービーム
10が傾斜部8の中腹部、例えば同図(b) のY座標Y1
で示す走査位置では、傾斜部8に対するレーザービーム
10の入射角が60度付近まで大きくなり、図3から明
らかなように、傾斜部8での反射率は比較的低く、図2
(b) に示すように、回折光の信号強度は低くなる。さら
に、レーザービーム10がY方向に走査して傾斜部8の
頂上付近(例えば、図4(b) のY座標Y2付近)に至る
と、傾斜部8に対するレーザービーム10の入射角が0
度付近まで小さくなるため、傾斜部8での反射率が比較
的大きくなり、図2に示すように、回折光の信号強度が
高くなる。こうして、ピークPが形成される。
【0022】以上のようにYマーク3Yを構成する回折
格子列6に直交する方向(Y方向)に振動する偏光成分
を有するレーザービーム10を用いてアライメントマー
クの検出を行うと、回折格子6からずれた位置、例えば
Y座標Y1での回折光の信号強度が低く抑えられ、回折
光の信号強度波形が理想的なものに近づき、信号強度の
ピーク位置(Y座標Y2)を正確に求めることができ、
その結果アライメントマークとして機能するYマーク3
Yの座標(Y座標Y2)を精度よく検出することができ
る。
格子列6に直交する方向(Y方向)に振動する偏光成分
を有するレーザービーム10を用いてアライメントマー
クの検出を行うと、回折格子6からずれた位置、例えば
Y座標Y1での回折光の信号強度が低く抑えられ、回折
光の信号強度波形が理想的なものに近づき、信号強度の
ピーク位置(Y座標Y2)を正確に求めることができ、
その結果アライメントマークとして機能するYマーク3
Yの座標(Y座標Y2)を精度よく検出することができ
る。
【0023】B.アライメントマーク検出装置の実施例 図5及び図6は、この発明にかかるアライメントマーク
検出方法を適用可能なアライメントマーク検出装置を示
す概略構成図である。このアライメントマーク検出装置
(以下、単に「検出装置」という)では、レーザービー
ム21を出射するHe−Neレーザー20が設けられて
いる。このレーザー20からのレーザービーム21は、
図5に示すように、偏光ユニット30によって2本の偏
光レーザービーム10X,10Yに分割された後、投影
レンズ40に入射される。すなわち、この偏光ユニット
30では、2枚のミラー31,32が適当に配置され
て、レーザービーム21を偏光ビームスプリッター33
に導いている。このため、レーザービーム21が、偏光
ビームスプリッター33によって、2つの偏光レーザー
ビーム10X,10Yに分割される。そして、一方のレ
ーザービーム10Xはレンズ34Xを経てビーム整形板
36Xに入射され、さらにビーム整形板36Xを通過し
てハーフミラー37Xを介して投影レンズ40に入射さ
れる。また、レーザービーム10Yについても同様にし
てレンズ34Y,ミラー35,ビーム整形板36Y,ハ
ーフミラー37Yを介して投影レンズ40に入射され
る。
検出方法を適用可能なアライメントマーク検出装置を示
す概略構成図である。このアライメントマーク検出装置
(以下、単に「検出装置」という)では、レーザービー
ム21を出射するHe−Neレーザー20が設けられて
いる。このレーザー20からのレーザービーム21は、
図5に示すように、偏光ユニット30によって2本の偏
光レーザービーム10X,10Yに分割された後、投影
レンズ40に入射される。すなわち、この偏光ユニット
30では、2枚のミラー31,32が適当に配置され
て、レーザービーム21を偏光ビームスプリッター33
に導いている。このため、レーザービーム21が、偏光
ビームスプリッター33によって、2つの偏光レーザー
ビーム10X,10Yに分割される。そして、一方のレ
ーザービーム10Xはレンズ34Xを経てビーム整形板
36Xに入射され、さらにビーム整形板36Xを通過し
てハーフミラー37Xを介して投影レンズ40に入射さ
れる。また、レーザービーム10Yについても同様にし
てレンズ34Y,ミラー35,ビーム整形板36Y,ハ
ーフミラー37Yを介して投影レンズ40に入射され
る。
【0024】なお、偏光ビームスプリッター33からの
レーザービーム10X,10Yは、互いにその振動方向
が直交する偏光レーザービームであり、それぞれX及び
Yマーク3X,3Y検出用として用いられる。すなわ
ち、偏光ユニット30を構成する要素(偏光ビームスプ
リッター33など)は以下の条件を満足するようにそれ
ぞれ配置されている。すなわち、偏光レーザービーム1
0Yは後述するようにして半導体ウエハ1のYマーク3
Yに照射されるが、このときレーザービーム10Yの振
動方向がYマーク3Yを構成する回折格子列6に直交す
る方向(Y方向)と一致する、つまり上記のようにYマ
ーク3Yの傾斜部8(図2(a) )に対しP偏光となるよ
うに調整されている。一方、偏光レーザービーム10X
についても、同様である。つまり、Xマーク3Xに照射
されるレーザービーム10Xの振動方向がXマーク3X
の回折格子列に直交する方向(X方向)と一致するよう
に、偏光ビームスプリッター33などが配置されてい
る。
レーザービーム10X,10Yは、互いにその振動方向
が直交する偏光レーザービームであり、それぞれX及び
Yマーク3X,3Y検出用として用いられる。すなわ
ち、偏光ユニット30を構成する要素(偏光ビームスプ
リッター33など)は以下の条件を満足するようにそれ
ぞれ配置されている。すなわち、偏光レーザービーム1
0Yは後述するようにして半導体ウエハ1のYマーク3
Yに照射されるが、このときレーザービーム10Yの振
動方向がYマーク3Yを構成する回折格子列6に直交す
る方向(Y方向)と一致する、つまり上記のようにYマ
ーク3Yの傾斜部8(図2(a) )に対しP偏光となるよ
うに調整されている。一方、偏光レーザービーム10X
についても、同様である。つまり、Xマーク3Xに照射
されるレーザービーム10Xの振動方向がXマーク3X
の回折格子列に直交する方向(X方向)と一致するよう
に、偏光ビームスプリッター33などが配置されてい
る。
【0025】投影レンズ40に入射された偏光レーザー
ビーム10X,10Yは、図6に示すように、それぞれ
2次元的に移動自在なXYステージ50に搭載された半
導体ウエハ1上に照射される。また、このXYステージ
50には、X及びY方向にステージ50をそれぞれ駆動
するX軸及びY軸ドライバ60X,60Yが接続されて
いる。したがって、XYステージ50に半導体ウエハ1
を搭載したままで、X軸及びY軸ドライバ60X,60
Yを制御することによって半導体ウエハ1をX方向ある
いはY方向に移動させ、これにより偏光レーザービーム
10X,10Yを半導体ウエハ1に対しX方向あるいは
Y方向に相対的に走査することができる。
ビーム10X,10Yは、図6に示すように、それぞれ
2次元的に移動自在なXYステージ50に搭載された半
導体ウエハ1上に照射される。また、このXYステージ
50には、X及びY方向にステージ50をそれぞれ駆動
するX軸及びY軸ドライバ60X,60Yが接続されて
いる。したがって、XYステージ50に半導体ウエハ1
を搭載したままで、X軸及びY軸ドライバ60X,60
Yを制御することによって半導体ウエハ1をX方向ある
いはY方向に移動させ、これにより偏光レーザービーム
10X,10Yを半導体ウエハ1に対しX方向あるいは
Y方向に相対的に走査することができる。
【0026】また、この検出装置には、XYステージ5
0の近傍に光干渉計70X,70Yがそれぞれ設けらて
おり、XYステージ50のX座標及びY座標をそれぞれ
精度よく検出するように構成されている。
0の近傍に光干渉計70X,70Yがそれぞれ設けらて
おり、XYステージ50のX座標及びY座標をそれぞれ
精度よく検出するように構成されている。
【0027】そして、半導体ウエハ1によって反射され
た2本のレーザービームは、それぞれ投影レンズ40及
びハーフミラー37X,37Yを通過して受光ユニット
80に入射される。この受光ユニット80では、空間フ
ィルタ81Xと受光センサ82Xが設けられており、レ
ーザービーム10Xが照射された位置(一方のレーザー
ビーム照射位置)での回折光の信号強度を検出するよう
に構成されている。また同様に、空間フィルタ81Yと
受光センサ82Yによってレーザービーム10Yが照射
された位置(もう一方のレーザービーム照射位置)での
回折光の信号強度を検出するようにしている。
た2本のレーザービームは、それぞれ投影レンズ40及
びハーフミラー37X,37Yを通過して受光ユニット
80に入射される。この受光ユニット80では、空間フ
ィルタ81Xと受光センサ82Xが設けられており、レ
ーザービーム10Xが照射された位置(一方のレーザー
ビーム照射位置)での回折光の信号強度を検出するよう
に構成されている。また同様に、空間フィルタ81Yと
受光センサ82Yによってレーザービーム10Yが照射
された位置(もう一方のレーザービーム照射位置)での
回折光の信号強度を検出するようにしている。
【0028】さらに、制御ユニット90が、それぞれX
軸及びY軸ドライバ60X,60Yと、光干渉計70
X,70Yと、受光センサ82X,82Yに電気的に接
続されて、検出装置全体を制御している。
軸及びY軸ドライバ60X,60Yと、光干渉計70
X,70Yと、受光センサ82X,82Yに電気的に接
続されて、検出装置全体を制御している。
【0029】次に、検出装置の動作について説明する。
まず、He−Neレーザー20からレーザービーム21
を出射させる。すると、このレーザービーム21が偏光
ユニット30によって2本の偏光レーザービーム10
X,10Yに分割され、さらにそれら偏光レーザービー
ム10X,10Yが投影レンズ40を介してレーザービ
ーム照射位置に照射される。
まず、He−Neレーザー20からレーザービーム21
を出射させる。すると、このレーザービーム21が偏光
ユニット30によって2本の偏光レーザービーム10
X,10Yに分割され、さらにそれら偏光レーザービー
ム10X,10Yが投影レンズ40を介してレーザービ
ーム照射位置に照射される。
【0030】そして、XYステージ50により半導体ウ
エハ1をY方向に移動させることにより、レーザービー
ム10Yを半導体ウエハ1に対しY方向に走査するとと
もに、受光センサ82Yで半導体ウエハ1からの回折光
の信号強度を連続的に測定する。すると、Y方向につい
ての回折光の信号強度は、発明の原理の欄でも述べたよ
うに例えば図2(b) に示す波形を示す。特に、この実施
例では、レーザービーム10YがYマーク3Yの傾斜部
8(図2(a) )に対しP偏光となるようにしているの
で、回折光の信号強度波形が理想的なものに近づき、Y
マーク3Yに対応する信号強度のピーク位置を正確に求
めることができる。なお、その理由については、すでに
詳細に説明しているため、ここでは省略する。
エハ1をY方向に移動させることにより、レーザービー
ム10Yを半導体ウエハ1に対しY方向に走査するとと
もに、受光センサ82Yで半導体ウエハ1からの回折光
の信号強度を連続的に測定する。すると、Y方向につい
ての回折光の信号強度は、発明の原理の欄でも述べたよ
うに例えば図2(b) に示す波形を示す。特に、この実施
例では、レーザービーム10YがYマーク3Yの傾斜部
8(図2(a) )に対しP偏光となるようにしているの
で、回折光の信号強度波形が理想的なものに近づき、Y
マーク3Yに対応する信号強度のピーク位置を正確に求
めることができる。なお、その理由については、すでに
詳細に説明しているため、ここでは省略する。
【0031】制御ユニット90では、光干渉計70Yか
らの信号に基づき、強度ピークが生じた時点でのXYテ
ーブル50のY座標をYマーク3Yの位置としてメモリ
(図示省略)に記憶する。
らの信号に基づき、強度ピークが生じた時点でのXYテ
ーブル50のY座標をYマーク3Yの位置としてメモリ
(図示省略)に記憶する。
【0032】さらに、上記と同様にして、レーザービー
ム10Xを半導体ウエハ1に対しX方向に相対的に走査
しながら受光センサ82Xで半導体ウエハ1からの回折
光の信号強度を連続的に測定することにより、Xマーク
3XのX座標を求め、メモリに記憶する。こうして、ア
ライメントマークとして機能するX及びYマーク3X,
3Yを検出する。
ム10Xを半導体ウエハ1に対しX方向に相対的に走査
しながら受光センサ82Xで半導体ウエハ1からの回折
光の信号強度を連続的に測定することにより、Xマーク
3XのX座標を求め、メモリに記憶する。こうして、ア
ライメントマークとして機能するX及びYマーク3X,
3Yを検出する。
【0033】以上のように、この実施例では、Yマーク
3Yの検出については、その振動方向がYマーク3Yを
構成する回折格子列6に直交する方向(Y方向)と一致
する偏光レーザービーム10Yを照射して、回折格子6
からずれた位置での回折光の信号強度を低く抑えている
ので、アライメントマークとして機能するYマーク3Y
の座標を精度よく検出することができる。また、Xマー
ク3Xの検出についても、その振動方向がXマーク3X
を構成する回折格子列6に直交する方向(X方向)と一
致する偏光レーザービーム10Xを照射しているので、
Xマーク3Xの座標を精度よく検出することができる。
3Yの検出については、その振動方向がYマーク3Yを
構成する回折格子列6に直交する方向(Y方向)と一致
する偏光レーザービーム10Yを照射して、回折格子6
からずれた位置での回折光の信号強度を低く抑えている
ので、アライメントマークとして機能するYマーク3Y
の座標を精度よく検出することができる。また、Xマー
ク3Xの検出についても、その振動方向がXマーク3X
を構成する回折格子列6に直交する方向(X方向)と一
致する偏光レーザービーム10Xを照射しているので、
Xマーク3Xの座標を精度よく検出することができる。
【0034】なお、He−Neレーザー20からのレー
ザービーム21から所定の2つの偏光レーザービーム1
0X,10Yを取り出すための偏光ユニット30は図5
に示す構成に限定されるものではなく、図7あるいは図
8に示すように構成された偏光ユニット30A,30B
を用いてもよい。
ザービーム21から所定の2つの偏光レーザービーム1
0X,10Yを取り出すための偏光ユニット30は図5
に示す構成に限定されるものではなく、図7あるいは図
8に示すように構成された偏光ユニット30A,30B
を用いてもよい。
【0035】図7において、偏光ビームスプリッター3
3の代わりにハーフミラー33Aを設けて、レーザービ
ーム21を2本のレーザービーム21X,21Yに分割
している。そして、ビーム整形板36Xとハーフミラー
37Xとの間に偏光子38Xを配置して、レーザービー
ム21Xを所定の偏光レーザービーム10Xに変える。
また、ビーム整形板36Yとハーフミラー37Yの間に
設けられた偏光子38Yによって、レーザービーム21
Yを所定の偏光レーザービーム10Yに変えている。な
お、こうして形成された偏光レーザービーム10X,1
0Yはそれぞれ上記と同様にして半導体ウエハ1のX及
びYマーク3X,3Yの検出に供される。
3の代わりにハーフミラー33Aを設けて、レーザービ
ーム21を2本のレーザービーム21X,21Yに分割
している。そして、ビーム整形板36Xとハーフミラー
37Xとの間に偏光子38Xを配置して、レーザービー
ム21Xを所定の偏光レーザービーム10Xに変える。
また、ビーム整形板36Yとハーフミラー37Yの間に
設けられた偏光子38Yによって、レーザービーム21
Yを所定の偏光レーザービーム10Yに変えている。な
お、こうして形成された偏光レーザービーム10X,1
0Yはそれぞれ上記と同様にして半導体ウエハ1のX及
びYマーク3X,3Yの検出に供される。
【0036】また、図8において、He−Neレーザー
20とミラー31の間に偏光子39Yが配置されて、レ
ーザー20からのレーザービーム21をYマーク3Yの
検出に適した偏光成分を有するレーザービーム21Yに
変えている。そして、偏光ビームスプリッター33の代
わりにハーフミラー33Aを設けて、このレーザービー
ム21Yを2本のレーザービームに分割している。これ
ら2本のレーザービームのうちハーフミラー33Aを透
過したレーザービームをYマーク検出用のレーザービー
ム10Yとし、半導体ウエハ1に導かれる。一方、ハー
フミラー33Aで反射されたレーザービームは、ハーフ
ミラー33Aとビーム整形板36Xとの間に設けられた
偏光子39Xによって、Xマーク3Xの検出に適した偏
光成分を有するレーザービーム10Xに変えられた後、
半導体ウエハ1に照射される。
20とミラー31の間に偏光子39Yが配置されて、レ
ーザー20からのレーザービーム21をYマーク3Yの
検出に適した偏光成分を有するレーザービーム21Yに
変えている。そして、偏光ビームスプリッター33の代
わりにハーフミラー33Aを設けて、このレーザービー
ム21Yを2本のレーザービームに分割している。これ
ら2本のレーザービームのうちハーフミラー33Aを透
過したレーザービームをYマーク検出用のレーザービー
ム10Yとし、半導体ウエハ1に導かれる。一方、ハー
フミラー33Aで反射されたレーザービームは、ハーフ
ミラー33Aとビーム整形板36Xとの間に設けられた
偏光子39Xによって、Xマーク3Xの検出に適した偏
光成分を有するレーザービーム10Xに変えられた後、
半導体ウエハ1に照射される。
【0037】図9及び図10は、この発明にかかるアラ
イメントマーク検出方法を適用することができるアライ
メントマーク検出装置の別の実施例を示す概略構成図で
ある。この実施例にかかる検出装置が先に説明した実施
例(図5及び図6)と大きく相違する点は、偏光ユニッ
ト30の代わりにHe−Neレーザー20からのレーザ
ービーム21を2本のレーザービーム21X,21Yに
分割する分割ユニット30´が設けられている点(図
9)と、受光ユニットに偏光子83X,83Yがさらに
挿入されている点(図10)である。その他の構成は同
一であるので、ここではその説明を省略する。
イメントマーク検出方法を適用することができるアライ
メントマーク検出装置の別の実施例を示す概略構成図で
ある。この実施例にかかる検出装置が先に説明した実施
例(図5及び図6)と大きく相違する点は、偏光ユニッ
ト30の代わりにHe−Neレーザー20からのレーザ
ービーム21を2本のレーザービーム21X,21Yに
分割する分割ユニット30´が設けられている点(図
9)と、受光ユニットに偏光子83X,83Yがさらに
挿入されている点(図10)である。その他の構成は同
一であるので、ここではその説明を省略する。
【0038】この分割ユニット30´では、図9に示す
ように、2枚のミラー31,32によってHe−Neレ
ーザー20からのレーザービーム21がハーフミラー3
3A導かれ、2本のレーザービーム21X,21Yに分
割される。ただし、このハーフミラー33Aは偏光特性
を有していないため、各レーザービーム21X,21Y
の振動方向はレーザービーム21と同様にランダムとな
っている。
ように、2枚のミラー31,32によってHe−Neレ
ーザー20からのレーザービーム21がハーフミラー3
3A導かれ、2本のレーザービーム21X,21Yに分
割される。ただし、このハーフミラー33Aは偏光特性
を有していないため、各レーザービーム21X,21Y
の振動方向はレーザービーム21と同様にランダムとな
っている。
【0039】そして、一方のレーザービーム21Xはレ
ンズ34Xを経てビーム整形板36Xに入射され、さら
にビーム整形板36Xを通過してハーフミラー37Xを
介して投影レンズ40に入射される。また、レーザービ
ーム21Yについても同様にして投影レンズ40に入射
される。
ンズ34Xを経てビーム整形板36Xに入射され、さら
にビーム整形板36Xを通過してハーフミラー37Xを
介して投影レンズ40に入射される。また、レーザービ
ーム21Yについても同様にして投影レンズ40に入射
される。
【0040】また、投影レンズ40を透過したレーザー
ビーム21X,21Yは、それぞれ所定位置(レーザー
ビーム照射位置)に照射される。こうしてレーザービー
ム21X,21Yを照射したままでXYステージ50に
より半導体ウエハ1をXおよびY方向にそれぞれ移動す
るとともに、受光センサ82X,82Yで半導体ウエハ
1からの回折光の信号強度を連続的に測定する。この実
施例では、受光センサ82Xの手前に偏光子83Xを配
置し、Xマーク3Xの回折格子列6に直交する方向(X
方向)に振動する偏光成分を有する偏光レーザービーム
を受光センサ82Xに入射するようにしている。また、
受光センサ82Y側についても、上記と同様に、偏光子
83Yを設け、Yマーク3Yの回折格子列6に直交する
方向(Y方向)に振動する偏光成分を有する偏光レーザ
ービームを受光センサ82Yに入射するようにしてい
る。
ビーム21X,21Yは、それぞれ所定位置(レーザー
ビーム照射位置)に照射される。こうしてレーザービー
ム21X,21Yを照射したままでXYステージ50に
より半導体ウエハ1をXおよびY方向にそれぞれ移動す
るとともに、受光センサ82X,82Yで半導体ウエハ
1からの回折光の信号強度を連続的に測定する。この実
施例では、受光センサ82Xの手前に偏光子83Xを配
置し、Xマーク3Xの回折格子列6に直交する方向(X
方向)に振動する偏光成分を有する偏光レーザービーム
を受光センサ82Xに入射するようにしている。また、
受光センサ82Y側についても、上記と同様に、偏光子
83Yを設け、Yマーク3Yの回折格子列6に直交する
方向(Y方向)に振動する偏光成分を有する偏光レーザ
ービームを受光センサ82Yに入射するようにしてい
る。
【0041】したがって、レーザービーム21X,21
Yを照射しながら半導体ウエハ1を、例えばY方向に移
動するとともに、受光センサ82Yで半導体ウエハ1か
らの回折光の信号強度を連続的に測定することによっ
て、Y方向についての回折光の信号強度が、例えば図2
(b) に示すように理想的な波形を示す。このため、Yマ
ーク3Yに対応する信号強度のピーク位置を正確に求め
ることができ、Yマーク3Yを精度よく検出することが
できる。また、Xマーク3Xについても、Yマーク3Y
と同様にして精度よく検出することができる。
Yを照射しながら半導体ウエハ1を、例えばY方向に移
動するとともに、受光センサ82Yで半導体ウエハ1か
らの回折光の信号強度を連続的に測定することによっ
て、Y方向についての回折光の信号強度が、例えば図2
(b) に示すように理想的な波形を示す。このため、Yマ
ーク3Yに対応する信号強度のピーク位置を正確に求め
ることができ、Yマーク3Yを精度よく検出することが
できる。また、Xマーク3Xについても、Yマーク3Y
と同様にして精度よく検出することができる。
【0042】上記において説明した検査装置では、X及
びYマーク3X,3Yが図14に示すように非対称な形
状の場合だけはなく、図13に示すような理想形状の場
合にも、レーザービームに偏光処理を行っている。しか
しながら、X及びYマーク3X,3Yが理想的な回折格
子で形成されている場合には、特に偏光処理を施すこと
なく、通常のレーザービームを用いてX及びYマーク3
X,3Yの検出を行うことができ、むしろ偏光処理を行
うことによって信号強度が低下し、S/N比が悪化して
アライメントマークの検出精度が低下するおそれがあ
る。そのため、例えば図11に示すような切替装置を上
記検査装置に付加して、回折格子の形状に応じて偏光処
理の切り替えを行うのが好適である。
びYマーク3X,3Yが図14に示すように非対称な形
状の場合だけはなく、図13に示すような理想形状の場
合にも、レーザービームに偏光処理を行っている。しか
しながら、X及びYマーク3X,3Yが理想的な回折格
子で形成されている場合には、特に偏光処理を施すこと
なく、通常のレーザービームを用いてX及びYマーク3
X,3Yの検出を行うことができ、むしろ偏光処理を行
うことによって信号強度が低下し、S/N比が悪化して
アライメントマークの検出精度が低下するおそれがあ
る。そのため、例えば図11に示すような切替装置を上
記検査装置に付加して、回折格子の形状に応じて偏光処
理の切り替えを行うのが好適である。
【0043】図11は、検出装置に適用可能な偏光処理
の切替を行うための偏光切替装置を示す斜視図である。
この偏光切替装置は回転軸100A回りに回転自在なプ
レートに適当な偏光子101〜103が取り付けられて
いる。なお、同図において、104は開口を示してい
る。
の切替を行うための偏光切替装置を示す斜視図である。
この偏光切替装置は回転軸100A回りに回転自在なプ
レートに適当な偏光子101〜103が取り付けられて
いる。なお、同図において、104は開口を示してい
る。
【0044】同図に示すように、レーザービームLの光
路上に偏光子101が位置するようにプレート100を
位置決めすると、ランダムな振動方向を有するレーザー
ビームLが偏光子101によって、所定方向に振動する
偏光レーザービームL´に変えられる。一方、開口10
4が光路上に位置すると、開口104を通過したレーザ
ービームL´の振動方向はランダムのままである。この
ように、プレート100を回転位置決めることによっ
て、偏光処理を行ったり、あるいは行わないようにする
ことができる。すなわち、X及びYマーク3X,3Yが
理想的な回折格子6(図13)からなる場合には開口1
04をレーザービームの光路上に位置させてランダムな
振動方向を有するレーザービームによってX及びYマー
ク3X,3Yを検出する一方、例えば非対称な形状の回
折格子6(図14)からなる場合には偏光子101,1
02,103をレーザービームの光路上に選択的に位置
させて所定の偏光レーザービームを形成し、X及びYマ
ーク3X,3Yを検出する。
路上に偏光子101が位置するようにプレート100を
位置決めすると、ランダムな振動方向を有するレーザー
ビームLが偏光子101によって、所定方向に振動する
偏光レーザービームL´に変えられる。一方、開口10
4が光路上に位置すると、開口104を通過したレーザ
ービームL´の振動方向はランダムのままである。この
ように、プレート100を回転位置決めることによっ
て、偏光処理を行ったり、あるいは行わないようにする
ことができる。すなわち、X及びYマーク3X,3Yが
理想的な回折格子6(図13)からなる場合には開口1
04をレーザービームの光路上に位置させてランダムな
振動方向を有するレーザービームによってX及びYマー
ク3X,3Yを検出する一方、例えば非対称な形状の回
折格子6(図14)からなる場合には偏光子101,1
02,103をレーザービームの光路上に選択的に位置
させて所定の偏光レーザービームを形成し、X及びYマ
ーク3X,3Yを検出する。
【0045】
【発明の効果】以上のように、請求項1及び3の発明に
よれば、アライメントマークとして機能する回折格子列
に対し直交する方向に振動する偏光成分からなるレーザ
ービームを半導体ウエハに照射しながらその半導体ウエ
ハを回折格子列に対し直交する方向に移動させるととも
に、前記半導体ウエハからの回折光を受光し、その回折
光の信号強度を求め、その信号強度に基づき前記回折格
子列を検出しているので、半導体ウエハに設けられたア
ライメントマークを精度よく検出することができる。
よれば、アライメントマークとして機能する回折格子列
に対し直交する方向に振動する偏光成分からなるレーザ
ービームを半導体ウエハに照射しながらその半導体ウエ
ハを回折格子列に対し直交する方向に移動させるととも
に、前記半導体ウエハからの回折光を受光し、その回折
光の信号強度を求め、その信号強度に基づき前記回折格
子列を検出しているので、半導体ウエハに設けられたア
ライメントマークを精度よく検出することができる。
【0046】また、請求項2及び4の発明によれば、光
源からレーザービームを半導体ウエハに照射しながら前
記半導体ウエハを回折格子列に対し直交する方向に移動
させるとともに、前記半導体ウエハからの回折光をアラ
イメントマークとして機能する回折格子列に対し直交す
る方向に振動する偏光成分からなる光に変えた後、その
光を受光して、その光の信号強度が求め、さらにその信
号強度に基づき前記回折格子列を検出しているので、半
導体ウエハに設けられたアライメントマークを精度よく
検出することができる。
源からレーザービームを半導体ウエハに照射しながら前
記半導体ウエハを回折格子列に対し直交する方向に移動
させるとともに、前記半導体ウエハからの回折光をアラ
イメントマークとして機能する回折格子列に対し直交す
る方向に振動する偏光成分からなる光に変えた後、その
光を受光して、その光の信号強度が求め、さらにその信
号強度に基づき前記回折格子列を検出しているので、半
導体ウエハに設けられたアライメントマークを精度よく
検出することができる。
【図1】この発明にかかるアライメントマーク検出方法
の原理を説明するための図である。
の原理を説明するための図である。
【図2】この発明にかかるアライメントマーク検出方法
の原理を説明するための図である。
の原理を説明するための図である。
【図3】入射角に対するP偏光及びS偏光の反射率を示
すグラフである。
すグラフである。
【図4】この発明にかかるアライメントマーク検出方法
の原理を説明するための図である。
の原理を説明するための図である。
【図5】この発明にかかるアライメントマーク検出方法
を適用可能なアライメントマーク検出装置を示す概略構
成図である。
を適用可能なアライメントマーク検出装置を示す概略構
成図である。
【図6】この発明にかかるアライメントマーク検出方法
を適用可能なアライメントマーク検出装置を示す概略構
成図である。
を適用可能なアライメントマーク検出装置を示す概略構
成図である。
【図7】偏光ユニットの他の実施例を示す図である。
【図8】偏光ユニットの別の実施例を示す図である。
【図9】偏光ユニットのさらに別の実施例を示す図であ
る。
る。
【図10】この発明にかかるアライメントマーク検出方
法を適用することができるアライメントマーク検出装置
の別の実施例を示す概略構成図である。
法を適用することができるアライメントマーク検出装置
の別の実施例を示す概略構成図である。
【図11】この発明にかかるアライメントマーク検出方
法を適用することができるアライメントマーク検出装置
の別の実施例を示す概略構成図である。
法を適用することができるアライメントマーク検出装置
の別の実施例を示す概略構成図である。
【図12】アライメントマークの一例を示す図である。
【図13】従来のアライメント方法を説明するための説
明図である。
明図である。
【図14】非対称な形状を有する回折格子を示す図であ
る。
る。
【図15】図13の回折格子からの回折光の強度とレー
ザービーム照射位置との関係を示すグラフである。
ザービーム照射位置との関係を示すグラフである。
【図16】図14の回折格子からの回折光の強度とレー
ザービーム照射位置との関係を示すグラフである。
ザービーム照射位置との関係を示すグラフである。
1 半導体ウエハ 3X Xマーク(アライメントマーク) 3Y Yマーク(アライメントマーク) 6 回折格子 10X,10Y 偏光レーザービーム 20 He−Neレーザー 30 偏光ユニット 50 XYステージ 60X X軸ドライバ 60Y Y軸ドライバ 82X,82Y 受光センサ 83X,83Y 偏光子
Claims (4)
- 【請求項1】 所定方向に列をなしアライメントマーク
として機能する回折格子列を備えた半導体ウエハにレー
ザービームを照射しながらそのレーザービームを前記半
導体ウエハに対し相対的に走査させるとともに、前記半
導体ウエハからの回折光を受光し、その回折光の信号強
度に基づき前記回折格子列を検出するアライメントマー
ク検出方法であって、 前記レーザービームが前記回折格子列に対し直交する方
向に振動する偏光成分からなることを特徴とするアライ
メントマーク検出方法。 - 【請求項2】 所定方向に列をなしアライメントマーク
として機能する回折格子列を備えた半導体ウエハにレー
ザービームを照射しながらそのレーザービームを前記半
導体ウエハに対し相対的に走査させるとともに、前記半
導体ウエハからの回折光のうち前記回折格子列に対し直
交する方向に振動する偏光成分のみを受光し、その偏光
成分の信号強度に基づき前記回折格子列を検出すること
を特徴とするアライメントマーク検出方法。 - 【請求項3】 半導体ウエハで所定方向に列をなしアラ
イメントマークとして機能する回折格子列を検出するア
ライメントマーク検出装置であって、 レーザービームを発生する光源と、 前記光源からのレーザービームから、前記半導体ウエハ
において前記回折格子列に対し直交する方向に振動する
偏光成分からなる偏光レーザービームを取り出す偏光手
段と、 前記半導体ウエハを搭載するステージと、 前記ステージを2次元的に駆動して、前記ステージ上の
前記半導体ウエハを移動させる駆動手段と、 前記半導体ウエハからの回折光を受光する受光手段とを
備え、 前記偏光レーザービームを前記半導体ウエハに照射しな
がら前記半導体ウエハを前記回折格子列に対し直交する
方向に移動させるとともに、前記半導体ウエハからの回
折光を受光し、その回折光の信号強度に基づき前記回折
格子列を検出することを特徴とするアライメントマーク
検出装置。 - 【請求項4】 半導体ウエハで所定方向に列をなしアラ
イメントマークとして機能する回折格子列を検出するア
ライメントマーク検出装置であって、 レーザービームを発生する光源と、 前記半導体ウエハを搭載するステージと、 前記ステージを2次元的に駆動して、前記ステージ上の
前記半導体ウエハを移動させる駆動手段と、 入射される光を、前記半導体ウエハにおいて前記回折格
子列に対し直交する方向に振動する偏光成分からなる光
に変える偏光子と、 その偏光子からの光を受光する受光手段とを備え、 前記光源からのレーザービームを前記半導体ウエハに照
射しながら前記半導体ウエハを前記回折格子列に対し直
交する方向に移動させるとともに、前記半導体ウエハか
らの回折光を前記回折格子列に対し直交する方向に振動
する偏光成分からなる光に変えた後、その光を受光し
て、その光の信号強度に基づき前記回折格子列を検出す
ることを特徴とするアライメントマーク検出装置。
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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JP8847392A JP2802193B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | アライメントマーク検出方法及びアライメントマーク検出装置 |
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- 1992-10-14 US US07/960,846 patent/US5285258A/en not_active Expired - Lifetime
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---|---|
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