JPH0612753B2 - パターン検出方法及びその装置 - Google Patents
パターン検出方法及びその装置Info
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- JPH0612753B2 JPH0612753B2 JP58243866A JP24386683A JPH0612753B2 JP H0612753 B2 JPH0612753 B2 JP H0612753B2 JP 58243866 A JP58243866 A JP 58243866A JP 24386683 A JP24386683 A JP 24386683A JP H0612753 B2 JPH0612753 B2 JP H0612753B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えばマスクまたはレチクル上に形成された
回路パターンを縮小投影レンズを用いてレジストが塗布
されて層構造を形成したウエハ上に露光する際、レジス
トが塗布されて層構造を形成したウエハ上のアライメン
トパターン等の被検物のパターンを高精度に検出するパ
ターン検出方法及びその装置に関するものである。
回路パターンを縮小投影レンズを用いてレジストが塗布
されて層構造を形成したウエハ上に露光する際、レジス
トが塗布されて層構造を形成したウエハ上のアライメン
トパターン等の被検物のパターンを高精度に検出するパ
ターン検出方法及びその装置に関するものである。
従来半導体パターンをウエハに露光する場合マスクとウ
エハのパターンの位置合せを行なうため、水銀ランプの
スペクトル線であるｇ線やｅ線，ｄ線を用いたり、He-N
eレーザ光を用いてウエハ上の合せマークを照明してい
た。これらの光は露光用結像レンズを通して照明される
が、露光用結像レンズは一般にはｇ線等の単色光に対し
てのみ結像特性が最良になるように設計されているた
め、露光光以外で照明する時も、その照明光のスペクト
ル幅を狭くする必要がある。しかも露光光以外の波長の
光に対しては波長が僅かに異なっても、光軸上の結像位
置が大きく変化するため、高い解像度のアライメント検
出パターンを得ようとすれば、可能な限りスペクトル幅
の狭い光を用いる必要がある。しかしながら水銀ランプ
等のレーザ光以外の光源では、スペクトル幅が十分狭く
かつ、ウエハ上のアライメントパターンを検出するのに
十分な光量が得られない。以上の点からウエハパターン
アライメント用の光源としてレーザ光を用いると光量、
及び解像度の点から有利である。しかし一般にレーザ光
は干渉性（空間的コヒーレンシー）が非常に高いため、
ウエハ上のパターンがアルミパターンの様に粒状性の高
いものに対しては、検出信号にスペックルパターンと言
われる特有のノイズが乗り、検出信号のS/Nを低下させ
てしまう。またアライメントを行なうウエハ上に塗布さ
れたレジスト膜の表面とパターン面又はパターンが乗っ
ている下地面との間で生ずる多重干渉により、レジスト
膜の微妙な厚さむらが検出ノイズとして乗って来るため
検出信号のS/Nを低下させてしまうという課題を有して
いた。
エハのパターンの位置合せを行なうため、水銀ランプの
スペクトル線であるｇ線やｅ線，ｄ線を用いたり、He-N
eレーザ光を用いてウエハ上の合せマークを照明してい
た。これらの光は露光用結像レンズを通して照明される
が、露光用結像レンズは一般にはｇ線等の単色光に対し
てのみ結像特性が最良になるように設計されているた
め、露光光以外で照明する時も、その照明光のスペクト
ル幅を狭くする必要がある。しかも露光光以外の波長の
光に対しては波長が僅かに異なっても、光軸上の結像位
置が大きく変化するため、高い解像度のアライメント検
出パターンを得ようとすれば、可能な限りスペクトル幅
の狭い光を用いる必要がある。しかしながら水銀ランプ
等のレーザ光以外の光源では、スペクトル幅が十分狭く
かつ、ウエハ上のアライメントパターンを検出するのに
十分な光量が得られない。以上の点からウエハパターン
アライメント用の光源としてレーザ光を用いると光量、
及び解像度の点から有利である。しかし一般にレーザ光
は干渉性（空間的コヒーレンシー）が非常に高いため、
ウエハ上のパターンがアルミパターンの様に粒状性の高
いものに対しては、検出信号にスペックルパターンと言
われる特有のノイズが乗り、検出信号のS/Nを低下させ
てしまう。またアライメントを行なうウエハ上に塗布さ
れたレジスト膜の表面とパターン面又はパターンが乗っ
ている下地面との間で生ずる多重干渉により、レジスト
膜の微妙な厚さむらが検出ノイズとして乗って来るため
検出信号のS/Nを低下させてしまうという課題を有して
いた。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、レ
ジストが塗布されて層構造を形成した被検物のパターン
に対して所望のスペクトルと所望の指向性とを有する照
明光を照射して被検物のパターンから高解像度の信号を
得るようしてしかも層構造に基づく多重干渉によって生
じるレジストの微妙な膜厚変化に伴うノイズ成分を大幅
に低減して高精度で被検物のパターンの信号を検出する
ようにしたパターン検出方法及びその装置を提供するこ
とにある。
ジストが塗布されて層構造を形成した被検物のパターン
に対して所望のスペクトルと所望の指向性とを有する照
明光を照射して被検物のパターンから高解像度の信号を
得るようしてしかも層構造に基づく多重干渉によって生
じるレジストの微妙な膜厚変化に伴うノイズ成分を大幅
に低減して高精度で被検物のパターンの信号を検出する
ようにしたパターン検出方法及びその装置を提供するこ
とにある。
本発明は、上記目的を達成するために、所望のスペクト
ル形状と所望の指向性とを有する照明光を、レジストが
塗布されて層構造を形成した被検物のパターンへ照射位
置は固定で互いに異なる照射角度で照射し、それぞれの
照射角度の照明光によって前記被検物のパターンから得
られる各反射光について結像光学系で結像させて光電変
換手段で受光して合成された信号を検出し、該検出され
た信号により前記被検物のパターンを検出することを特
徴とするパターン検出方法である。また本発明は、前記
パターン検出方法において、前記照明光をレーザ光とし
たことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検出
方法において、前記照明光の前記被検物のパターンに対
する照射角度を時間的に変化させることを特徴とする。
また本発明は、前記パターン検出方法において、前記光
電変換手段として蓄積形光電変換手段を用いて前記各反
射光を蓄積して検出することを特徴とする。また本発明
は、前記パターン検出方法において、前記被検物のパタ
ーンを直線状パターンで形成して該直線状パターンに対
して直線状パターンの長手方向から前記照明光を互いに
異なる照射角度で照射することを特徴とする。また本発
明は、マスクに形成された回路パターンをレジストが塗
布された被露光基板上に縮小投影露光する縮小投影レン
ズを通して被露光基板上に形成されたアライメントパタ
ーンを検出して前記マスクに対して前記被露光基板をア
ライメントする縮小投影式アライメント方法において、
所望のスペクトル形状と所望の指向性とを有する照明光
を、前記縮小投影レンズを通してレジストが塗布されて
層構造を形成した前記アライメントパターンへ照射位置
は固定で互いに異なる照射角度で照射し、それぞれの照
射角度の照明光によって前記アライメントパターンから
得られる各反射光について前記縮小投影レンズを通して
結像光学系で結像させて光電変換手段で受光して合成さ
れた信号を検出し、該検出された信号により前記アライ
メントパターンを検出することを特徴とするパターン検
出方法である。また本発明は、所望のスペクトル形状と
所望の指向性とを有する照明光を、レジストが塗布され
て層構造を形成した被検物のパターンへ照射位置は固定
で、互いに異なる照射角度でもって照射する照射手段
と、該照射手段でそれぞれの照射角度の照明光によって
前記被検物のパターンから得られる各反射光について結
像光学系で結像させて光電変換手段で受光して合成され
た信号を検出する検出手段とを備え、該検出手段で検出
された信号により前記被検物のパターンを検出するよう
に構成したことを特徴とするパターン検出装置である。
また本発明は、前記パターン検出装置において、前記照
射手段は、前記照明光の前記被検物のパターンに対する
照射角度を時間的に変化させるように構成したことを特
徴とする。また本発明は、前記パターン検出装置におい
て、前記検出手段における前記光電変換手段として蓄積
形光電変換手段で形成して前記各反射光を蓄積して検出
するように構成したことを特徴とする。また本発明は、
前記パターン検出装置において、前記照射手段は、直線
状パターンで形成された被検物のパターンに対して直線
状パターンの長手方向から前記照明光を互いに異なる照
射角度で照射するように構成したことを特徴とする。上
記構成により被検物のパターンから高解像度の信号を得
るようしてしかも層構造に基づく多重干渉によって生じ
るレジストの微妙な膜厚変化に伴うノイズ成分を大幅に
低減して高精度の被検物のパターンの信号を検出するこ
とができる。
ル形状と所望の指向性とを有する照明光を、レジストが
塗布されて層構造を形成した被検物のパターンへ照射位
置は固定で互いに異なる照射角度で照射し、それぞれの
照射角度の照明光によって前記被検物のパターンから得
られる各反射光について結像光学系で結像させて光電変
換手段で受光して合成された信号を検出し、該検出され
た信号により前記被検物のパターンを検出することを特
徴とするパターン検出方法である。また本発明は、前記
パターン検出方法において、前記照明光をレーザ光とし
たことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検出
方法において、前記照明光の前記被検物のパターンに対
する照射角度を時間的に変化させることを特徴とする。
また本発明は、前記パターン検出方法において、前記光
電変換手段として蓄積形光電変換手段を用いて前記各反
射光を蓄積して検出することを特徴とする。また本発明
は、前記パターン検出方法において、前記被検物のパタ
ーンを直線状パターンで形成して該直線状パターンに対
して直線状パターンの長手方向から前記照明光を互いに
異なる照射角度で照射することを特徴とする。また本発
明は、マスクに形成された回路パターンをレジストが塗
布された被露光基板上に縮小投影露光する縮小投影レン
ズを通して被露光基板上に形成されたアライメントパタ
ーンを検出して前記マスクに対して前記被露光基板をア
ライメントする縮小投影式アライメント方法において、
所望のスペクトル形状と所望の指向性とを有する照明光
を、前記縮小投影レンズを通してレジストが塗布されて
層構造を形成した前記アライメントパターンへ照射位置
は固定で互いに異なる照射角度で照射し、それぞれの照
射角度の照明光によって前記アライメントパターンから
得られる各反射光について前記縮小投影レンズを通して
結像光学系で結像させて光電変換手段で受光して合成さ
れた信号を検出し、該検出された信号により前記アライ
メントパターンを検出することを特徴とするパターン検
出方法である。また本発明は、所望のスペクトル形状と
所望の指向性とを有する照明光を、レジストが塗布され
て層構造を形成した被検物のパターンへ照射位置は固定
で、互いに異なる照射角度でもって照射する照射手段
と、該照射手段でそれぞれの照射角度の照明光によって
前記被検物のパターンから得られる各反射光について結
像光学系で結像させて光電変換手段で受光して合成され
た信号を検出する検出手段とを備え、該検出手段で検出
された信号により前記被検物のパターンを検出するよう
に構成したことを特徴とするパターン検出装置である。
また本発明は、前記パターン検出装置において、前記照
射手段は、前記照明光の前記被検物のパターンに対する
照射角度を時間的に変化させるように構成したことを特
徴とする。また本発明は、前記パターン検出装置におい
て、前記検出手段における前記光電変換手段として蓄積
形光電変換手段で形成して前記各反射光を蓄積して検出
するように構成したことを特徴とする。また本発明は、
前記パターン検出装置において、前記照射手段は、直線
状パターンで形成された被検物のパターンに対して直線
状パターンの長手方向から前記照明光を互いに異なる照
射角度で照射するように構成したことを特徴とする。上
記構成により被検物のパターンから高解像度の信号を得
るようしてしかも層構造に基づく多重干渉によって生じ
るレジストの微妙な膜厚変化に伴うノイズ成分を大幅に
低減して高精度の被検物のパターンの信号を検出するこ
とができる。
以下本発明を実施例を用い更に詳しく説明する。
第１図は本発明の実施例である。回路パターン露光光に
近い波長を有するレーザ光１を入射角度可変手段である
ガルバノミラー２により偏向させる。偏向ビームはハー
フミラー21、レンズ22、ミラー23を通り、マスク（レチ
クル）３の回路パターン部31とは異なる位置に設けられ
たマスクアライメントマーク（窓）30を通過し、露光用
結像レンズ５の入射瞳内に入る光201（偏向角により20
2）となる。入射瞳を通過した光はウエハ４上のチップ4
1の周辺に配置されたウエハの合せマーク40(40′）を照
射する光211（偏向角によっては212）となる。ウエハ上
のチップ41には第２図に示される様にｙおよびｘ方向に
長細い合せマークがある。第１図にはアライメント光学
系としてレチクル上の合せマーク30とウエハ上の合せマ
ーク40を合せる光学系のみが示されており、30′と40′
を合せる光学系は全く同一のため省略されている。第１
図でウエハ上のアライメントマーク40に入射するレーザ
光は第３図(b)に示すように、パターンと直角な方向
（ｘ方向）には入射角が変化しないが、第３図(c)に示
すようにパターンに沿った方向には入射角が変化する。
なお第３図(b)は第３図(a)に示すようにウエハ42（パタ
ーンの下地）上の合せマーク40をＡ方向から見た図、第
３図(c)は同様にＢ方向から見た図であり、第３図(b),
(c)に示した43はウエハ上に塗布したレジストを示して
いる。
近い波長を有するレーザ光１を入射角度可変手段である
ガルバノミラー２により偏向させる。偏向ビームはハー
フミラー21、レンズ22、ミラー23を通り、マスク（レチ
クル）３の回路パターン部31とは異なる位置に設けられ
たマスクアライメントマーク（窓）30を通過し、露光用
結像レンズ５の入射瞳内に入る光201（偏向角により20
2）となる。入射瞳を通過した光はウエハ４上のチップ4
1の周辺に配置されたウエハの合せマーク40(40′）を照
射する光211（偏向角によっては212）となる。ウエハ上
のチップ41には第２図に示される様にｙおよびｘ方向に
長細い合せマークがある。第１図にはアライメント光学
系としてレチクル上の合せマーク30とウエハ上の合せマ
ーク40を合せる光学系のみが示されており、30′と40′
を合せる光学系は全く同一のため省略されている。第１
図でウエハ上のアライメントマーク40に入射するレーザ
光は第３図(b)に示すように、パターンと直角な方向
（ｘ方向）には入射角が変化しないが、第３図(c)に示
すようにパターンに沿った方向には入射角が変化する。
なお第３図(b)は第３図(a)に示すようにウエハ42（パタ
ーンの下地）上の合せマーク40をＡ方向から見た図、第
３図(c)は同様にＢ方向から見た図であり、第３図(b),
(c)に示した43はウエハ上に塗布したレジストを示して
いる。
ウエハ面で反射した合せマークの位置情報を含む光は露
光用結像レンズ５の入射瞳上では一般に第４図の220,22
1,222に示すように、ウエハ上の合せマークの長手方向
と直角な方向に広がった回折パターンとなっている。従
って第３図(c)に示すように入射角をｙ方向に偏向（ｘ
軸に垂直な入射方向）とすることにより、回折光の情
報、特に検出したいパターンの位置情報（合せマーク40
の時はｘ座標、40′の時はｙ座標）を失なわずに検出す
ることが可能となる。比較のため、第４図(b)にこれと
直角方向に偏向した場合の図を示す。この場合には検出
したい方向の情報が失なわれることが分る。第３図およ
び第４図(a)に示す方向に入射光を偏向し、ウエハで反
射した光は再び結像レンズ５の入射瞳を通過して、レチ
クル窓30、ミラー23、レンズ22、ビームスプリッタ21を
通り、結像光学系61により、撮像手段６の撮像面上に、
第６図に示すように、結像される。第６図で600は撮像
面、▲▼はレチクル窓30の像、▲▼はウエハの
合せマーク40の像である。撮像手段として二次元アレイ
固体撮像素子を用いる場合にはアレイ絵素の番地(i,j)
に対し、時刻ｔにはIt(i,j)の光強度が検出されてい
る。そこでパターンの長手方向に検出信号を足し合せ を得れば、信号の平均化処理が行なえ、S/Nが向上す
る。しかしウエハの合せマークがアルミパターンのよう
に粒状性のものに対しては第７図(a)(b)に示すように検
出信号のS/Nは上記のような平均化処理を行なってもま
だ低い。但し第７図(a)と(b)は照射光の入射角度は固定
の場合であり、(a)と(b)の差はこの角度が異なっている
場合である。そこで第５図に示すように入射角度θを刻
々変化させる。この入射角が変化する間(t0〜tN)撮像し
ている画像情報を蓄積する。この蓄積は一般の撮像手段
では普通行なわれているため、特別の手段を講じる必要
はない。ただし、画像取込み周期T1（普通16ms）とガル
バノミラーによる偏向で周期T2はT1＝n0T2(n0は整数）
としておく。このようにすれば第７図(a),(b)…の情報
が平均化され非常にS/Nの高い第７図(c)のような信号が
得られ、アルミパターンのような従来検出困難なパター
ンも検出可能となった。
光用結像レンズ５の入射瞳上では一般に第４図の220,22
1,222に示すように、ウエハ上の合せマークの長手方向
と直角な方向に広がった回折パターンとなっている。従
って第３図(c)に示すように入射角をｙ方向に偏向（ｘ
軸に垂直な入射方向）とすることにより、回折光の情
報、特に検出したいパターンの位置情報（合せマーク40
の時はｘ座標、40′の時はｙ座標）を失なわずに検出す
ることが可能となる。比較のため、第４図(b)にこれと
直角方向に偏向した場合の図を示す。この場合には検出
したい方向の情報が失なわれることが分る。第３図およ
び第４図(a)に示す方向に入射光を偏向し、ウエハで反
射した光は再び結像レンズ５の入射瞳を通過して、レチ
クル窓30、ミラー23、レンズ22、ビームスプリッタ21を
通り、結像光学系61により、撮像手段６の撮像面上に、
第６図に示すように、結像される。第６図で600は撮像
面、▲▼はレチクル窓30の像、▲▼はウエハの
合せマーク40の像である。撮像手段として二次元アレイ
固体撮像素子を用いる場合にはアレイ絵素の番地(i,j)
に対し、時刻ｔにはIt(i,j)の光強度が検出されてい
る。そこでパターンの長手方向に検出信号を足し合せ を得れば、信号の平均化処理が行なえ、S/Nが向上す
る。しかしウエハの合せマークがアルミパターンのよう
に粒状性のものに対しては第７図(a)(b)に示すように検
出信号のS/Nは上記のような平均化処理を行なってもま
だ低い。但し第７図(a)と(b)は照射光の入射角度は固定
の場合であり、(a)と(b)の差はこの角度が異なっている
場合である。そこで第５図に示すように入射角度θを刻
々変化させる。この入射角が変化する間(t0〜tN)撮像し
ている画像情報を蓄積する。この蓄積は一般の撮像手段
では普通行なわれているため、特別の手段を講じる必要
はない。ただし、画像取込み周期T1（普通16ms）とガル
バノミラーによる偏向で周期T2はT1＝n0T2(n0は整数）
としておく。このようにすれば第７図(a),(b)…の情報
が平均化され非常にS/Nの高い第７図(c)のような信号が
得られ、アルミパターンのような従来検出困難なパター
ンも検出可能となった。
第８図は本発明の一実施例であり、ウエハパターンに入
射する入射角度の与え方を示している。第８図(a)はス
テップ関数、(b),(c)は一定角であるが、対象アライメ
ントパターンに応じて入射角度を変えたものである。
射する入射角度の与え方を示している。第８図(a)はス
テップ関数、(b),(c)は一定角であるが、対象アライメ
ントパターンに応じて入射角度を変えたものである。
第９図は本発明を多重干渉性パターンに適用する場合の
説明図である。レジスト表面とウエハ上の合せマーク40
又は下地42との間で多重干渉が発生する場合、干渉強度
は膜による光路長差Δｌ Δｌ＝２ｎｄｃｏｓθ とレジスト、パターン又は下地の複素屈折率により干渉
強度が決まるが一般には第10図(a)に示すように膜厚ｄ
とともに周期的に変化する。但しλ＝514nmとする。平
均レジスト膜厚ｄが1.6μｍで±0.14μｍ膜厚が変化す
るとθ＝０°の時には干渉強度はΔ０θ＝０°のように
大きく変化する。もしθ＝13°とすると点線の様にｄの
変化に伴ない干渉強度は変化するため、Δ０θ＝１３°
のように変化は小さくなる。本来のウエハ合せ用パター
ンのエッジ部では信号強度は第10図(b),(c),(d)の様に
変化する（但し(b),(c),(d)はレジスト膜厚変化がない
場合、又は完全にパターンエッジ部に対応して変化する
場合のｘ方向の検出強度である）。従ってこれら(b)〜
(d)の信号にΔ０の信号がノイズとして乗ることによ
り、Δ０が大きい場合にはエッジ誤検出を発生すること
になり、入射角度を変化させ最適条件に持って来ること
により、高いS/Nの検出が可能になる。
説明図である。レジスト表面とウエハ上の合せマーク40
又は下地42との間で多重干渉が発生する場合、干渉強度
は膜による光路長差Δｌ Δｌ＝２ｎｄｃｏｓθ とレジスト、パターン又は下地の複素屈折率により干渉
強度が決まるが一般には第10図(a)に示すように膜厚ｄ
とともに周期的に変化する。但しλ＝514nmとする。平
均レジスト膜厚ｄが1.6μｍで±0.14μｍ膜厚が変化す
るとθ＝０°の時には干渉強度はΔ０θ＝０°のように
大きく変化する。もしθ＝13°とすると点線の様にｄの
変化に伴ない干渉強度は変化するため、Δ０θ＝１３°
のように変化は小さくなる。本来のウエハ合せ用パター
ンのエッジ部では信号強度は第10図(b),(c),(d)の様に
変化する（但し(b),(c),(d)はレジスト膜厚変化がない
場合、又は完全にパターンエッジ部に対応して変化する
場合のｘ方向の検出強度である）。従ってこれら(b)〜
(d)の信号にΔ０の信号がノイズとして乗ることによ
り、Δ０が大きい場合にはエッジ誤検出を発生すること
になり、入射角度を変化させ最適条件に持って来ること
により、高いS/Nの検出が可能になる。
第11図は本発明の他の実施例である。本実施例ではレー
ザ光は露光光の波長と異なる波長である。また本実施例
は本発明者等が先に出願した（特願昭58-205817号）に
基づき、回路パターン露光位置でアライメントを行なう
方式に本発明を適用したものである。第11図の番号と第
１図の番号が同じものは同一物を表わしている。第11図
で301,301′は第13図に示すごとき、双曲線群パターン
となっている。レーザ光１を出射した光は24のビームス
プリッタで二分され、一方は双曲線群パターンを照明す
る光となっており、ここを照明した光は回折し、一次回
折光は600に線状のパターンを結像する。この線状パタ
ーンのできるｘ方向はレチクルのｘ方向位置を表わして
いる。他方ビームスプリッタで分離した他方の光は第１
図の実施例とほぼ同一の光学系を通り、双曲線群パター
ンに入射し、正反射光はウエハ上の合せパターン40を照
明する。ガルバノミラー２でレーザビームを偏向するこ
とにより入射角度を上述したごとく変化させる。可変入
射角でウエハ上の合せマークを照明した光は、パターン
で反射し、再び元の光路に戻り、レチクル上の双曲群パ
ターンで正反射し、レチクルからの回折光が線状に結像
（レチクルパターン像）しているほぼ600の位置に、ウ
エハの合せマークを結像する。両方の光（レチクルパタ
ーン像とウエハパターン像の光）はアライメント検出系
６に再結像され、両パターンが検出される。第14図は両
パターン信号を表わしたものでIRはレチクルの像、IWは
ウエハの合せマーク像である。両方の像のパターン中心
のずれ量を検出処理系60（第１図に示す、第11図では省
略）で求め、このずれを補正するようにウエハテーブル
をｘ方向（ｙ方向も同様に同時に補正する）に移動す
る。なお第12図に示すように（第11図では省略）両検出
光を別々に検出するため、それぞれの光路にシャッタ6
2,63を挿入することにより、誤りなくIR,IWの信号の中
心を求めることが可能になる。
ザ光は露光光の波長と異なる波長である。また本実施例
は本発明者等が先に出願した（特願昭58-205817号）に
基づき、回路パターン露光位置でアライメントを行なう
方式に本発明を適用したものである。第11図の番号と第
１図の番号が同じものは同一物を表わしている。第11図
で301,301′は第13図に示すごとき、双曲線群パターン
となっている。レーザ光１を出射した光は24のビームス
プリッタで二分され、一方は双曲線群パターンを照明す
る光となっており、ここを照明した光は回折し、一次回
折光は600に線状のパターンを結像する。この線状パタ
ーンのできるｘ方向はレチクルのｘ方向位置を表わして
いる。他方ビームスプリッタで分離した他方の光は第１
図の実施例とほぼ同一の光学系を通り、双曲線群パター
ンに入射し、正反射光はウエハ上の合せパターン40を照
明する。ガルバノミラー２でレーザビームを偏向するこ
とにより入射角度を上述したごとく変化させる。可変入
射角でウエハ上の合せマークを照明した光は、パターン
で反射し、再び元の光路に戻り、レチクル上の双曲群パ
ターンで正反射し、レチクルからの回折光が線状に結像
（レチクルパターン像）しているほぼ600の位置に、ウ
エハの合せマークを結像する。両方の光（レチクルパタ
ーン像とウエハパターン像の光）はアライメント検出系
６に再結像され、両パターンが検出される。第14図は両
パターン信号を表わしたものでIRはレチクルの像、IWは
ウエハの合せマーク像である。両方の像のパターン中心
のずれ量を検出処理系60（第１図に示す、第11図では省
略）で求め、このずれを補正するようにウエハテーブル
をｘ方向（ｙ方向も同様に同時に補正する）に移動す
る。なお第12図に示すように（第11図では省略）両検出
光を別々に検出するため、それぞれの光路にシャッタ6
2,63を挿入することにより、誤りなくIR,IWの信号の中
心を求めることが可能になる。
本発明によれば、レジストが塗布されて層構造を形成し
た被検物のパターンに対してスペクトル幅を狭くして所
望の指向性を有する照明光を照射して被検物のパターン
から高解像度の信号を得るようしてしかも層構造に基づ
く多重干渉によって生じるレジストの微妙な膜厚変化に
伴うノイズ成分を大幅に低減して下地のパターンの情報
を忠実に検出することができ、高精度で、且つ安心して
被検物のパターンの信号を検出することができる効果を
奏する。また本発明によれば、ウエハ等の被露光基板上
に形成されたアライメントパターンの信号を縮小投影レ
ンズを通して検出してマスクに対して被露光基板をアラ
イメントする縮小投影式アライメント方法において、前
記縮小投影レンズの色収差等に伴う像ぼけを最小にし、
しかもレジスト塗布プロセスによって生じるレジストの
膜厚変動に影響されることなく縮小投影レンズを通して
高精度に、且つ安定して被露光基板のアライメントを実
現することができる効果を奏する。
た被検物のパターンに対してスペクトル幅を狭くして所
望の指向性を有する照明光を照射して被検物のパターン
から高解像度の信号を得るようしてしかも層構造に基づ
く多重干渉によって生じるレジストの微妙な膜厚変化に
伴うノイズ成分を大幅に低減して下地のパターンの情報
を忠実に検出することができ、高精度で、且つ安心して
被検物のパターンの信号を検出することができる効果を
奏する。また本発明によれば、ウエハ等の被露光基板上
に形成されたアライメントパターンの信号を縮小投影レ
ンズを通して検出してマスクに対して被露光基板をアラ
イメントする縮小投影式アライメント方法において、前
記縮小投影レンズの色収差等に伴う像ぼけを最小にし、
しかもレジスト塗布プロセスによって生じるレジストの
膜厚変動に影響されることなく縮小投影レンズを通して
高精度に、且つ安定して被露光基板のアライメントを実
現することができる効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図はウエハの
合せマークの図、第３図はウエハ合せマークと照明光の
入射角を示す図、第４図はウエハパターンの反射光の結
像レンズへの入射状態を示す図、第５図は入射角度変化
の一実施例を示す図、第６図は検出像を示す図、第７図
は検出信号例と本発明の効果を示す図、第８図は入射角
度変化の実施例を示す図、第９図は多重干渉の図、第10
図は多重干渉と膜厚の関係と理想的検出信号例を示す
図、第11図，第12図及び第13図は本発明の他の実施例を
示す図、第14図は第11図実施例の検出信号を示す図であ
る。 １……レーザ、２……入射角度可変手段、 ３……レチクル、４……ウエハ、 ５……結像レンズ、パターン検出手段、 30……レチクル上の合せパターン、 40……ウエハ上の合せパターン、 60……制御回路、７……ウエハ微動テーブル、 ８……露光照明光源、 301……レチクル合せ用双曲線群パターン。
合せマークの図、第３図はウエハ合せマークと照明光の
入射角を示す図、第４図はウエハパターンの反射光の結
像レンズへの入射状態を示す図、第５図は入射角度変化
の一実施例を示す図、第６図は検出像を示す図、第７図
は検出信号例と本発明の効果を示す図、第８図は入射角
度変化の実施例を示す図、第９図は多重干渉の図、第10
図は多重干渉と膜厚の関係と理想的検出信号例を示す
図、第11図，第12図及び第13図は本発明の他の実施例を
示す図、第14図は第11図実施例の検出信号を示す図であ
る。 １……レーザ、２……入射角度可変手段、 ３……レチクル、４……ウエハ、 ５……結像レンズ、パターン検出手段、 30……レチクル上の合せパターン、 40……ウエハ上の合せパターン、 60……制御回路、７……ウエハ微動テーブル、 ８……露光照明光源、 301……レチクル合せ用双曲線群パターン。
Claims (10)
- 【請求項１】所望のスペクトル形状と所望の指向性とを
有する照明光を、レジストが塗布されて層構造を形成し
た被検物のパターンへ照射位置は固定で互いに異なる照
射角度で照射し、それぞれの照射角度の照明光によって
前記被検物のパターンから得られる各反射光について結
像光学系で結像させて光電変換手段で受光して合成され
た信号を検出し、該検出された信号により前記被検物の
パターンを検出することを特徴とするパターン検出方
法。 - 【請求項２】前記照明光をレーザ光としたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のパターン検出方法。 - 【請求項３】前記照明光の前記被検物のパターンに対す
る照射角度を時間的に変化させることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のパターン検出方法。 - 【請求項４】前記光電変換手段として蓄積形光電変換手
段を用いて前記各反射光を蓄積して検出することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のパターン検出方法。 - 【請求項５】前記被検物のパターンを直線状パターンで
形成して該直線状パターンに対して直線状パターンの長
手方向から前記照明光を互いに異なる照射角度で照射す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパター
ン検出方法。 - 【請求項６】マスクに形成された回路パターンをレジス
トが塗布された被露光基板上に縮小投影露光する縮小投
影レンズを通して被露光基板上に形成されたアライメン
トパターンを検出して前記マスクに対して前記被露光基
板をアライメントする縮小投影式アライメント方法にお
いて、所望のスペクトル形状と所望の指向性とを有する
照明光を、前記縮小投影レンズを通してレジストが塗布
されて層構造を形成した前記アライメントパターンへ照
射位置は固定で互いに異なる照射角度で照射し、それぞ
れの照射角度の照明光によって前記アライメントパター
ンから得られる各反射光について前記縮小投影レンズを
通して結像光学系で結像させて光電変換手段で受光して
合成された信号を検出し、該検出された信号により前記
アライメントパターンを検出することを特徴とするパタ
ーン検出方法。 - 【請求項７】所望のスペクトル形状と所望の指向性とを
有する照明光を、レジストが塗布されて層構造を形成し
た被検物のパターンへ照射位置は固定で、互いに異なる
照射角度でもって照射する照射手段と、該照射手段でそ
れぞれの照射角度の照明光によって前記被検物のパター
ンから得られる各反射光について結像光学系で結像させ
て光電変換手段で受光して合成された信号を検出する検
出手段とを備え、該検出手段で検出された信号により前
記被検物のパターンを検出するように構成したことを特
徴とするパターン検出装置。 - 【請求項８】前記照射手段は、前記照明光の前記被検物
のパターンに対する照射角度を時間的に変化させるよう
に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
のパターン検出装置。 - 【請求項９】前記検出手段における前記光電変換手段と
して蓄積形光電変換手段で形成して前記各反射光を蓄積
して検出するように構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第６項記載のパターン検出装置。 - 【請求項１０】前記照射手段は、直線状パターンで形成
された被検物のパターンに対して直線状パターンの長手
方向から前記照明光を互いに異なる照射角度で照射する
ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のパターン検出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243866A JPH0612753B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | パターン検出方法及びその装置 |
| EP84115889A EP0148477B1 (en) | 1983-12-26 | 1984-12-20 | Exposure apparatus and method of aligning exposure mask with workpiece |
| US06/684,292 US4668089A (en) | 1983-12-26 | 1984-12-20 | Exposure apparatus and method of aligning exposure mask with workpiece |
| DE8484115889T DE3485022D1 (de) | 1983-12-26 | 1984-12-20 | Belichtungsvorrichtung und verfahren fuer die ausrichtung einer maske mit einem arbeitsstueck. |
| KR1019840008344A KR900001269B1 (ko) | 1983-12-26 | 1984-12-26 | 노출 마스크와 대상물을 얼라인먼트하는 노출장치 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243866A JPH0612753B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | パターン検出方法及びその装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8063603A Division JP2634791B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 投影式アライメント方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60136312A JPS60136312A (ja) | 1985-07-19 |
| JPH0612753B2 true JPH0612753B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=17110138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58243866A Expired - Lifetime JPH0612753B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | パターン検出方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612753B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62226628A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-05 | Nec Corp | 位置決め方法 |
| JPH01189503A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-28 | Hitachi Ltd | パターン検出方法及びその装置 |
| JPH0288906A (ja) * | 1988-09-27 | 1990-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位置合わせ光学系 |
| JP2728917B2 (ja) * | 1989-02-13 | 1998-03-18 | 株式会社日立製作所 | パターン検出方法及びその装置並びに投影露光装置 |
| JP6753934B2 (ja) * | 2015-12-18 | 2020-09-09 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 光学システムおよび方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5288085A (en) * | 1976-01-17 | 1977-07-22 | Canon Inc | Defect detection system |
| JPS58198042A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-17 | Hitachi Ltd | 縮小露光装置のパタ−ン合わせ機構 |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP58243866A patent/JPH0612753B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5288085A (en) * | 1976-01-17 | 1977-07-22 | Canon Inc | Defect detection system |
| JPS58198042A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-17 | Hitachi Ltd | 縮小露光装置のパタ−ン合わせ機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60136312A (ja) | 1985-07-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |