JPH06307814A - 位置検出装置及びそれを用いた素子の製造方法 - Google Patents
位置検出装置及びそれを用いた素子の製造方法Info
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- JPH06307814A JPH06307814A JP10103293A JP10103293A JPH06307814A JP H06307814 A JPH06307814 A JP H06307814A JP 10103293 A JP10103293 A JP 10103293A JP 10103293 A JP10103293 A JP 10103293A JP H06307814 A JPH06307814 A JP H06307814A
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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
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体素子製造用の投影露光においてレチク
ルとウエハーとの相対的位置合わせを高精度に行うこと
ができる位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製
造方法を得ること。 【構成】 物体面の該物体面に対し垂直な方向の複数の
所定面での該物体面上のマークの位置情報をそれぞれ検
出する位置検出手段と、前記位置情報から所望の位置情
報を判断し選択する手段を有する。
ルとウエハーとの相対的位置合わせを高精度に行うこと
ができる位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製
造方法を得ること。 【構成】 物体面の該物体面に対し垂直な方向の複数の
所定面での該物体面上のマークの位置情報をそれぞれ検
出する位置検出手段と、前記位置情報から所望の位置情
報を判断し選択する手段を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位置検出方法及び装置及
びそれを用いた素子の製造方法に関し、例えば素子製造
用投影露光装置においてレチクル等の第１物体面上に形
成されている電子回路パターンをウエハ等の第２物体面
上に投影光学系により投影し、露光転写する際のレチク
ル、ウエハ間の相対的位置合わせ（位置検出）を行う場
合に好適なものである。
びそれを用いた素子の製造方法に関し、例えば素子製造
用投影露光装置においてレチクル等の第１物体面上に形
成されている電子回路パターンをウエハ等の第２物体面
上に投影光学系により投影し、露光転写する際のレチク
ル、ウエハ間の相対的位置合わせ（位置検出）を行う場
合に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体技術の進展は近年益々加速度を増
しており、それに伴って微細加工技術の進展も著しいも
のがある。特にその中心をなす光加工技術は１ＭＤＲＡ
Ｍを境にサブミクロンに入り、４ＭＤＲＡＭ、１６ＭＤ
ＲＡＭと今まで光では不可能と言われていた領域まで入
り込んできた。
しており、それに伴って微細加工技術の進展も著しいも
のがある。特にその中心をなす光加工技術は１ＭＤＲＡ
Ｍを境にサブミクロンに入り、４ＭＤＲＡＭ、１６ＭＤ
ＲＡＭと今まで光では不可能と言われていた領域まで入
り込んできた。
【０００３】解像力を向上させる手段としてこれまで用
いられてきたものは、波長を固定して、投影光学系の開
口数（ＮＡ）を大きくして行く手法であった。しかし最
近では露光波長はｇ線からｉ線、さらにはエキシマと短
波長に変え、かつ、位相シフトマスク、変形照明などに
より、光の領域での微細加工技術の限界を広げようとい
う試みも行われている。
いられてきたものは、波長を固定して、投影光学系の開
口数（ＮＡ）を大きくして行く手法であった。しかし最
近では露光波長はｇ線からｉ線、さらにはエキシマと短
波長に変え、かつ、位相シフトマスク、変形照明などに
より、光の領域での微細加工技術の限界を広げようとい
う試みも行われている。
【０００４】一方、投影露光装置におけるウエハとレチ
クルの相対的位置合わせ（位置検出）の精度に関しても
解像力の向上と共に高精度化が要求されている。
クルの相対的位置合わせ（位置検出）の精度に関しても
解像力の向上と共に高精度化が要求されている。
【０００５】この相対的位置合わせ方法としては、ウエ
ハ面に形成したアライメントマークの光学像を介して観
察し、ウエハの位置情報を得ることが提案され実施され
ている。
ハ面に形成したアライメントマークの光学像を介して観
察し、ウエハの位置情報を得ることが提案され実施され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の位置検出装置で
は検出光学系の光学深度とプロセスとの関係によってウ
エハ面上のアライメントマークのどの位置を検出してい
るかを区別するのが難しいという問題点があった。
は検出光学系の光学深度とプロセスとの関係によってウ
エハ面上のアライメントマークのどの位置を検出してい
るかを区別するのが難しいという問題点があった。
【０００７】この問題点が位置検出精度を劣化させる一
原因となっていた。
原因となっていた。
【０００８】次にその理由を図面を用いて説明する。
【０００９】図８はアライメントマークの断面概略図で
ある。
ある。
【００１０】同図では簡単の為にシリコン（Ｓｉ）をエ
ッチングしてアライメントマークを作成し、その面上に
フォトレジスト（ＰＲ）を塗布した場合を示している。
ッチングしてアライメントマークを作成し、その面上に
フォトレジスト（ＰＲ）を塗布した場合を示している。
【００１１】検出光学系でウエハ面をＣＣＤ等の撮像手
段面上に結像する場合、例えば、使用する光の波長λを
６３２．８ｎｍ、ウエハ面上でのＮＡ＝０．５とすると
光学深度を±λ／２ＮＡ2 とすれば±１．３μｍ（範囲
２．５μｍ）の深度となる。
段面上に結像する場合、例えば、使用する光の波長λを
６３２．８ｎｍ、ウエハ面上でのＮＡ＝０．５とすると
光学深度を±λ／２ＮＡ2 とすれば±１．３μｍ（範囲
２．５μｍ）の深度となる。
【００１２】現在の半導体プロセスの多くは、このアラ
イメントマークの段差ｄ、レジスト厚Ｔは共に１μｍ程
度又はそれ以上となっている。
イメントマークの段差ｄ、レジスト厚Ｔは共に１μｍ程
度又はそれ以上となっている。
【００１３】又、照明光は図８に示す様に、フォトレジ
スト表面ＰＲＦで反射した反射光Ｌ１、フォトレジスト
ＰＲの傾斜部で屈折して曲げられた屈折光Ｌ２、アライ
メントマークのエッジ部で散乱した散乱光Ｌ３等、種々
の反射光であり、その全ての反射光によりＣＣＤカメラ
の撮像素子面上にアライメントマーク像を作成する。
スト表面ＰＲＦで反射した反射光Ｌ１、フォトレジスト
ＰＲの傾斜部で屈折して曲げられた屈折光Ｌ２、アライ
メントマークのエッジ部で散乱した散乱光Ｌ３等、種々
の反射光であり、その全ての反射光によりＣＣＤカメラ
の撮像素子面上にアライメントマーク像を作成する。
【００１４】フォトレジストＰＲの屈折率をＮとすると
幾何光学的光路長は（Ｔ＋ｄ）／Ｎとなり、光学深度と
同等のオーダーとなる。
幾何光学的光路長は（Ｔ＋ｄ）／Ｎとなり、光学深度と
同等のオーダーとなる。
【００１５】撮像素子面上でのアライメントマーク像は
フォトレジスト表面ＰＲＦからの反射光とウエハ面から
の反射光で構成していることとなり、どこの面を検出し
ているのか区別することができない。
フォトレジスト表面ＰＲＦからの反射光とウエハ面から
の反射光で構成していることとなり、どこの面を検出し
ているのか区別することができない。
【００１６】図９はウエハのプロセスによってアライメ
ントマークの断面形状が非対称となった場合を示してい
る。
ントマークの断面形状が非対称となった場合を示してい
る。
【００１７】従来の検出光学系では前述の様にフォトレ
ジスト表面ＰＲＦ、ウエハの表面（Ｔｏｐ）ＷＴ、ウエ
ハの底面（Ｂｏｔｔｏｍ）ＷＢの区別なく各面からの反
射光を検出している為、例えばウエハ底面ＷＢに合わせ
たいとしても合わせることができない。
ジスト表面ＰＲＦ、ウエハの表面（Ｔｏｐ）ＷＴ、ウエ
ハの底面（Ｂｏｔｔｏｍ）ＷＢの区別なく各面からの反
射光を検出している為、例えばウエハ底面ＷＢに合わせ
たいとしても合わせることができない。
【００１８】図１０はプロセスで、ウエハ面上の透明膜
が多層となっている場合を示している。
が多層となっている場合を示している。
【００１９】Ｌｏｃｏｓでアライメントマークを作製
し、その上にＰＳＧを設ける。この時ＰＳＧのカバレー
ジが悪く、断面形状が非対称になると、画像信号が非対
称似なり、Ｌｏｃｏｓが対称（誤差がない）で、そのＬ
ｏｃｏｓに合わせたいとしてもＰＳＧの非対称性によ
り、検出精度が劣化してくる。
し、その上にＰＳＧを設ける。この時ＰＳＧのカバレー
ジが悪く、断面形状が非対称になると、画像信号が非対
称似なり、Ｌｏｃｏｓが対称（誤差がない）で、そのＬ
ｏｃｏｓに合わせたいとしてもＰＳＧの非対称性によ
り、検出精度が劣化してくる。
【００２０】フォトレジストＰＲの塗布が悪いと、図１
１（Ａ）に示す様にアライメントマークの下方部が対象
でもフォトレジストＰＲがアライメントマーク近傍で非
対称である為撮像手段からのビデオ信号波形が図１１
（Ｂ）に示す様に非対称となる。
１（Ａ）に示す様にアライメントマークの下方部が対象
でもフォトレジストＰＲがアライメントマーク近傍で非
対称である為撮像手段からのビデオ信号波形が図１１
（Ｂ）に示す様に非対称となる。
【００２１】この結果、前述と同様にアライメントマー
クの位置検出精度が低下してくる。ビデオ信号の波形が
非対称になる原因としてはウエハーの下地のパターン
や、その面上に設けた透明膜や半透明膜、レジスト等、
種々の要因があり、高い位置合わせ精度が要求されてく
るとこれらの要因は無視できなくなってくる。
クの位置検出精度が低下してくる。ビデオ信号の波形が
非対称になる原因としてはウエハーの下地のパターン
や、その面上に設けた透明膜や半透明膜、レジスト等、
種々の要因があり、高い位置合わせ精度が要求されてく
るとこれらの要因は無視できなくなってくる。
【００２２】本発明は透明膜が施されているウエハー面
上の、例えばウエハーの底面の位置情報、またはウエハ
ー上部の透明膜であるＬｏｃｏｓの位置情報などの複数
の情報から、プロセスのばらつきによる位置情報の劣化
が少ない所望の情報を選択し、検出精度の向上を図った
位置検出装置及びそれを用いた素子の製造方法の提供を
目的とする。
上の、例えばウエハーの底面の位置情報、またはウエハ
ー上部の透明膜であるＬｏｃｏｓの位置情報などの複数
の情報から、プロセスのばらつきによる位置情報の劣化
が少ない所望の情報を選択し、検出精度の向上を図った
位置検出装置及びそれを用いた素子の製造方法の提供を
目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、物体面の該物体面に対し垂直な方向の複数の所定面
での該物体面上のマークの位置情報をそれぞれ検出する
位置検出手段と、前記位置情報から所望の位置情報を判
断し選択する手段を有することを特徴としている。
は、物体面の該物体面に対し垂直な方向の複数の所定面
での該物体面上のマークの位置情報をそれぞれ検出する
位置検出手段と、前記位置情報から所望の位置情報を判
断し選択する手段を有することを特徴としている。
【００２４】特に前記位置検出手段が共焦点光学系を備
え、該共焦点光学系はその光軸方向に複数のピンホール
が配設されていることを特徴としている。
え、該共焦点光学系はその光軸方向に複数のピンホール
が配設されていることを特徴としている。
【００２５】また本発明の素子の製造方法は、レジスト
が塗布されたウエハ面上のアライメントマークの位置情
報を位置検出装置により検出してマスク（又はレチク
ル）面上のパターンとウエハ面上のパターンとの相対的
位置合わせを行った後にマスク面上のパターンを投影光
学系によりウエハ面上のレジストに投影露光し、次いで
該ウエハのレジストを現像処理して素子を製造する方法
において、該ウエハー面ので該ウエハー面に対し垂直な
方向の複数の所定面での該ウエハー面上のマークの位置
情報をそれぞれ検出し、前記位置情報から所望の位置情
報を判断し選択して位置検出をすることを特徴としてい
る。
が塗布されたウエハ面上のアライメントマークの位置情
報を位置検出装置により検出してマスク（又はレチク
ル）面上のパターンとウエハ面上のパターンとの相対的
位置合わせを行った後にマスク面上のパターンを投影光
学系によりウエハ面上のレジストに投影露光し、次いで
該ウエハのレジストを現像処理して素子を製造する方法
において、該ウエハー面ので該ウエハー面に対し垂直な
方向の複数の所定面での該ウエハー面上のマークの位置
情報をそれぞれ検出し、前記位置情報から所望の位置情
報を判断し選択して位置検出をすることを特徴としてい
る。
【００２６】
【実施例】図１は本発明を素子製造用の投影露光装置に
適用した時の実施例１の要部概略図である。
適用した時の実施例１の要部概略図である。
【００２７】図中１２はミラー投影光学系で、第１物体
としてのレチクル１３と第２物体のウエハー１とは図中
の矢印方向に移動しながら、図示されていない照明系か
らの露光光で照明されたレチクル１３面上のパターンを
ウエハー１面上に投影露光している。
としてのレチクル１３と第２物体のウエハー１とは図中
の矢印方向に移動しながら、図示されていない照明系か
らの露光光で照明されたレチクル１３面上のパターンを
ウエハー１面上に投影露光している。
【００２８】この時、ウエハーの位置を検出する位置検
出系１１は、ミラー投影光学系１２を介さない、いわゆ
るｎｏｎ−ＴＴＬ−ｏｆｆ Ａｘｉｓで配置され、また
露光位置Ｅ１よりＬだけ離して配置されているため、露
光する際、ウエハーが位置検出系の下を移動し、次に露
光されるようになる。このような配置を取ることによ
り、ダイバイダイアライメントが可能となり、また露光
前にアライメントが終了する処理系を持つことにより、
高スループツトが可能となる。
出系１１は、ミラー投影光学系１２を介さない、いわゆ
るｎｏｎ−ＴＴＬ−ｏｆｆ Ａｘｉｓで配置され、また
露光位置Ｅ１よりＬだけ離して配置されているため、露
光する際、ウエハーが位置検出系の下を移動し、次に露
光されるようになる。このような配置を取ることによ
り、ダイバイダイアライメントが可能となり、また露光
前にアライメントが終了する処理系を持つことにより、
高スループツトが可能となる。
【００２９】位置検出系１１には、共焦点光学系が備え
られている。
られている。
【００３０】共焦点光学系は、例えば図４（ａ）に示す
ように検出面１と光学的に共役面にピンホール３が配置
している。なお、Ｌ１は照明系である。
ように検出面１と光学的に共役面にピンホール３が配置
している。なお、Ｌ１は照明系である。
【００３１】検出面であるウエハー１がディフォーカス
すると図４（ｂ）に示すようにピンホール面３で光束が
広がりピンホールを通過する光束が減少する。
すると図４（ｂ）に示すようにピンホール面３で光束が
広がりピンホールを通過する光束が減少する。
【００３２】この光学原理により、従来の光学系に比べ
て焦点深度の浅い検出光学系を構成している。
て焦点深度の浅い検出光学系を構成している。
【００３３】図２は位置検出系１１の共焦点光学系の詳
細図である。
細図である。
【００３４】照明光１４は偏光ビームスプリツター４に
入射するとＰ偏光のみが透過しピンホールＰ１、Ｐ２、
Ｐ３を照明する。この３つのピンホールは、光軸方向に
ΔＺずつずらして配置する。ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ
３を透過した光束は光学系７を介し、ウエハー１上で反
射し再度ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３を透過し、波長板
５でＳ偏光となった光束はビームスプリツター４で反射
し、それぞれ個別に光電変換素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で受
光される。
入射するとＰ偏光のみが透過しピンホールＰ１、Ｐ２、
Ｐ３を照明する。この３つのピンホールは、光軸方向に
ΔＺずつずらして配置する。ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ
３を透過した光束は光学系７を介し、ウエハー１上で反
射し再度ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３を透過し、波長板
５でＳ偏光となった光束はビームスプリツター４で反射
し、それぞれ個別に光電変換素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で受
光される。
【００３５】この時、光学系７の結像倍率をβとすれ
ば、ウエハー側でのピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の共役
面の光軸方向のずれ量ΔＺw は、 ΔＺw ＝ ΔＺ／β2 である。
ば、ウエハー側でのピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の共役
面の光軸方向のずれ量ΔＺw は、 ΔＺw ＝ ΔＺ／β2 である。
【００３６】ウエハー１を露光するために矢印方向に移
動すると、アライメントマーク２からの反射光は、まず
ピンホールＰ１を透過する。更にウエハー１が移動する
と前記反射光が順にピンホールＰ２、Ｐ３を透過する。
動すると、アライメントマーク２からの反射光は、まず
ピンホールＰ１を透過する。更にウエハー１が移動する
と前記反射光が順にピンホールＰ２、Ｐ３を透過する。
【００３７】この構成では、ピンホールＰ２をウエハー
１と光学的に共役面となるように、ウエハーを光軸方向
に移動しているので、ピンホールＰ１がプラスディフォ
ーカス面（図の下側）、ピンホールＰ３がマイナスディ
フォーカス面の光を透過させる。そしてそれぞれ個別に
光電変換素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で受光する。
１と光学的に共役面となるように、ウエハーを光軸方向
に移動しているので、ピンホールＰ１がプラスディフォ
ーカス面（図の下側）、ピンホールＰ３がマイナスディ
フォーカス面の光を透過させる。そしてそれぞれ個別に
光電変換素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で受光する。
【００３８】この時の信号波形を図３に示す。
【００３９】信号波形ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３がそれぞ
れ光電変換素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で受光した信号に対応
している。ウエハーとピンホールＰ２が光学的に共役で
あるので、その時の信号波形ＳＳ２が一番コントラスト
が良い。この例ではΔＺw がウエハーのアライメントマ
ークの段差量５００ｎｍより大きな値１０００ｎｍであ
るので、信号波形ＳＳ１、ＳＳ３の信号波形のコントラ
ストは図示したように低いものとなる。
れ光電変換素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で受光した信号に対応
している。ウエハーとピンホールＰ２が光学的に共役で
あるので、その時の信号波形ＳＳ２が一番コントラスト
が良い。この例ではΔＺw がウエハーのアライメントマ
ークの段差量５００ｎｍより大きな値１０００ｎｍであ
るので、信号波形ＳＳ１、ＳＳ３の信号波形のコントラ
ストは図示したように低いものとなる。
【００４０】このようにアライメントマークの段差の複
数面の情報を分離して検出し、図１に示す処理系１４に
よりどの情報が所望の値に近いか、下記に列挙する情報
を少なくとも一つを考慮して位置検出に用いる信号を自
動的に選択し位置を決定する。例えば、信号波形のコン
トラストが高い順に２つの信号波形を選択し、次にその
２つの信号波形で対称性のよりよい方を選択して位置を
決定する。 レジスト厚 アライメントマークの段差量 信号波形のコントラスト 信号波形の対称性 もちろん複数選択し、それぞれから決定される位置の平
均値をその位置としても構わないし、信号波形を平均加
算して位置を決定しても良い。
数面の情報を分離して検出し、図１に示す処理系１４に
よりどの情報が所望の値に近いか、下記に列挙する情報
を少なくとも一つを考慮して位置検出に用いる信号を自
動的に選択し位置を決定する。例えば、信号波形のコン
トラストが高い順に２つの信号波形を選択し、次にその
２つの信号波形で対称性のよりよい方を選択して位置を
決定する。 レジスト厚 アライメントマークの段差量 信号波形のコントラスト 信号波形の対称性 もちろん複数選択し、それぞれから決定される位置の平
均値をその位置としても構わないし、信号波形を平均加
算して位置を決定しても良い。
【００４１】また実施例１では、複数面の情報を得るた
めに３つのピンホールからの信号を利用したが、ピンホ
ールを一つにしウエハ−を光軸方向に異なる位置で検出
系の下を複数回移動しても同様な効果を持たせることが
できる。
めに３つのピンホールからの信号を利用したが、ピンホ
ールを一つにしウエハ−を光軸方向に異なる位置で検出
系の下を複数回移動しても同様な効果を持たせることが
できる。
【００４２】図５は、本発明の位置検出系をＴＴＬ及び
ＴＴＲ（レチクルも透過する）に適用した時の実施例２
の要部概略図である。
ＴＴＲ（レチクルも透過する）に適用した時の実施例２
の要部概略図である。
【００４３】色収差補正系３２は、投影光学系にアライ
メント波長において収差がある場合について必要であ
り、この方法については本出願人により提案され、実施
されている。
メント波長において収差がある場合について必要であ
り、この方法については本出願人により提案され、実施
されている。
【００４４】図６にウエハーとレチクルのマークの重な
り具合について示す。レチクルのＣｒのない透明部にレ
チクルマークＲＭ１、ＲＭ２があり、それを挟み込むよ
うにウエハーマークＷＭの像が重なり、この間隔Ｌ１と
Ｌ２が等しくなった時が正しくアライメントできたこと
になる。
り具合について示す。レチクルのＣｒのない透明部にレ
チクルマークＲＭ１、ＲＭ２があり、それを挟み込むよ
うにウエハーマークＷＭの像が重なり、この間隔Ｌ１と
Ｌ２が等しくなった時が正しくアライメントできたこと
になる。
【００４５】図５に戻って、位置検出系３１を露光より
前にウエハー及びレチクルマークを観察できる位置に配
置することにより、ｎｏｎ−ＴＴＬの時と同様に、ダイ
バイダイアライメントが可能となり、また露光前にアラ
イメントが終了する処理系を持つことにより、高スルー
プツトが可能となる。
前にウエハー及びレチクルマークを観察できる位置に配
置することにより、ｎｏｎ−ＴＴＬの時と同様に、ダイ
バイダイアライメントが可能となり、また露光前にアラ
イメントが終了する処理系を持つことにより、高スルー
プツトが可能となる。
【００４６】図７は、本発明の位置検出系をＴＴＬでは
あるがＴＴＲ（レチクルも透過する）ではない場合に適
用した時の実施例３の要部概略図である。
あるがＴＴＲ（レチクルも透過する）ではない場合に適
用した時の実施例３の要部概略図である。
【００４７】この場合の位置検出方法は、レチクルの位
置検出をしないだけで今までの２つの実施例と同様であ
る。
置検出をしないだけで今までの２つの実施例と同様であ
る。
【００４８】レチクル上のパターンをウエハー面上に露
光するために、反射屈折光学系を用いた場合を示す。
光するために、反射屈折光学系を用いた場合を示す。
【００４９】プリズム４５は露光光に対してハーフミラ
ーか偏光ビームスプリツターの２種類が考えられる。偏
光ビームスプリツターを用いる場合は、反射鏡４２とプ
リズム４５との間にλ／４板を配置する必要がある。一
方位置検出系４１で使用する波長（アライメント波長）
に対しては、プリズム４５は、透過するのみの特性とな
っている。
ーか偏光ビームスプリツターの２種類が考えられる。偏
光ビームスプリツターを用いる場合は、反射鏡４２とプ
リズム４５との間にλ／４板を配置する必要がある。一
方位置検出系４１で使用する波長（アライメント波長）
に対しては、プリズム４５は、透過するのみの特性とな
っている。
【００５０】プリズム４５とウエハ−４４の間のレンズ
系４６で発生するアライメント波長での収差を位置検出
系の光学系７により補正され、光軸方向に複数のピンホ
ールを設けたピンホール群３’、３”と ウエハーとが
ほぼ光学的に共役面となっている。照明光１４は偏光ビ
ームスプリツター４に入射するとＳ偏光のみが反射しピ
ンホール群３’、３”を照明する。ピンホール群３’、
３”を透過した光束は光学系７を介し、ウエハー１上で
反射し再度ピンホール群３’、３”を透過し、波長板５
でＰ偏光となった光束はビームスプリツター４で透過
し、一次元ＣＣＤのようなラインセンサーまたはベイシ
ス６’、６”で受光することにより本発明の目的が達成
することができる。この場合、ピンホール群３’、３”
の各ピンホールは、一次元ＣＣＤ６’、６”の一つの受
光セルとそれぞれ個別に光学的共役関係を持たしてい
る。これにより光軸方向の複数面上でウエハーの位置情
報を得ることを可能としている。
系４６で発生するアライメント波長での収差を位置検出
系の光学系７により補正され、光軸方向に複数のピンホ
ールを設けたピンホール群３’、３”と ウエハーとが
ほぼ光学的に共役面となっている。照明光１４は偏光ビ
ームスプリツター４に入射するとＳ偏光のみが反射しピ
ンホール群３’、３”を照明する。ピンホール群３’、
３”を透過した光束は光学系７を介し、ウエハー１上で
反射し再度ピンホール群３’、３”を透過し、波長板５
でＰ偏光となった光束はビームスプリツター４で透過
し、一次元ＣＣＤのようなラインセンサーまたはベイシ
ス６’、６”で受光することにより本発明の目的が達成
することができる。この場合、ピンホール群３’、３”
の各ピンホールは、一次元ＣＣＤ６’、６”の一つの受
光セルとそれぞれ個別に光学的共役関係を持たしてい
る。これにより光軸方向の複数面上でウエハーの位置情
報を得ることを可能としている。
【００５１】ピンホール及びラインセンサーを２個ずつ
配置したのは、露光のためのウエハーの移動方向が図中
の矢印Ｌの方向においても、矢印Ｒの方向においても、
露光前に位置検出を可能にするためである。
配置したのは、露光のためのウエハーの移動方向が図中
の矢印Ｌの方向においても、矢印Ｒの方向においても、
露光前に位置検出を可能にするためである。
【００５２】一方向のみの位置検出については、ピンホ
ール群３’、３”をグレーティングのように計測方向と
直交する方向に長いものでも良い。
ール群３’、３”をグレーティングのように計測方向と
直交する方向に長いものでも良い。
【００５３】露光のためのウエハーの移動方向が一方向
の場合、他の方向の位置検出にはアライメントのためだ
けのウエハーの移動が必要となる。もちろんその方向に
検出系が駆動する手段を設け、ウエハを静止させて位置
検出しても構わない。
の場合、他の方向の位置検出にはアライメントのためだ
けのウエハーの移動が必要となる。もちろんその方向に
検出系が駆動する手段を設け、ウエハを静止させて位置
検出しても構わない。
【００５４】次に上記説明した位置検出装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図１２
は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、
あるいは液晶パネルやＣＣＤなど）の製造のフローを示
す。ステツプ１（回路設計）では半導体デバイスの回路
設計を行う。ステツプ２（マスク製作）では設計した回
路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステツ
プ３（ウエハ−製造）ではシリコンなどの材料を用いて
ウエハーを製造する。ステツプ４（ウエハープロセス）
は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハーを用
いて、リソグラフイ−技術によってウエハー上に実際の
回路を形成する。次のステツプ５（組み立て）は後工程
と呼ばれ、ステツプ４によって作製されたウエハ−を用
いて半導体チップ化する工程であり。アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）などの工程を含む。ステツプ６（検査）
ではステツプ５で作製された半導体デバイスの動作確認
テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程
を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステツプ
７）される。
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図１２
は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、
あるいは液晶パネルやＣＣＤなど）の製造のフローを示
す。ステツプ１（回路設計）では半導体デバイスの回路
設計を行う。ステツプ２（マスク製作）では設計した回
路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステツ
プ３（ウエハ−製造）ではシリコンなどの材料を用いて
ウエハーを製造する。ステツプ４（ウエハープロセス）
は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハーを用
いて、リソグラフイ−技術によってウエハー上に実際の
回路を形成する。次のステツプ５（組み立て）は後工程
と呼ばれ、ステツプ４によって作製されたウエハ−を用
いて半導体チップ化する工程であり。アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）などの工程を含む。ステツプ６（検査）
ではステツプ５で作製された半導体デバイスの動作確認
テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程
を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステツプ
７）される。
【００５５】図１３は上記ウエハープロセスの詳細なフ
ローを示す。ステツプ１１（酸化）ではウエハーの表面
を酸化させる。ステツプ１２（ＣＶＤ）ではウエハー表
面に絶縁膜を形成する。ステツプ１３（電極形成）では
ウエハー上に電極を蒸着によって形成する。ステツプ１
４（イオン打ち込み）ではウエハーにイオンを打ち込
む。ステツプ１５（レジスト処理）ではウエハーに感光
剤を塗布する。ステツプ１６（露光）では上記説明した
位置検出装置を備えた露光装置によってマスクの回路パ
ターンをウエハーに焼付け露光する。ステツプ１７（現
像）では露光したウエハーを現像する。ステツプ１８
（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステツプ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらのス
テツプを繰り返し行うことによってウエハー上に多重に
回路パターンが形成される。
ローを示す。ステツプ１１（酸化）ではウエハーの表面
を酸化させる。ステツプ１２（ＣＶＤ）ではウエハー表
面に絶縁膜を形成する。ステツプ１３（電極形成）では
ウエハー上に電極を蒸着によって形成する。ステツプ１
４（イオン打ち込み）ではウエハーにイオンを打ち込
む。ステツプ１５（レジスト処理）ではウエハーに感光
剤を塗布する。ステツプ１６（露光）では上記説明した
位置検出装置を備えた露光装置によってマスクの回路パ
ターンをウエハーに焼付け露光する。ステツプ１７（現
像）では露光したウエハーを現像する。ステツプ１８
（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステツプ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらのス
テツプを繰り返し行うことによってウエハー上に多重に
回路パターンが形成される。
【００５６】本実施例の製造方法を用いれば、従来製造
が難しかった高集積度の半導体デバイスが製造すること
ができる。
が難しかった高集積度の半導体デバイスが製造すること
ができる。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、透明膜が
施されているウエハー面上の、例えばウエハーの底面の
位置情報、またはウエハー上部の透明膜であるＬｏｃｏ
ｓの位置情報などの複数の情報から、プロセスのばらつ
きによる位置情報の劣化が少ない所望の情報を選択し、
検出精度の向上を図った位置検出装置及びそれを用いた
素子の製造方法を達成することができる。
施されているウエハー面上の、例えばウエハーの底面の
位置情報、またはウエハー上部の透明膜であるＬｏｃｏ
ｓの位置情報などの複数の情報から、プロセスのばらつ
きによる位置情報の劣化が少ない所望の情報を選択し、
検出精度の向上を図った位置検出装置及びそれを用いた
素子の製造方法を達成することができる。
【図１】本発明の実施例１の要部概略図
【図２】本発明に係る共焦点光学系の詳細図
【図３】本発明の位置検出系により検出した信号波形の
図
図
【図４】本発明に係る共焦点光学系の説明図
【図５】本発明の実施例２の要部概略図。
【図６】レチクルとウエハーのアライメントマークが重
なった図
なった図
【図７】本発明の実施例３の要部概略図。
【図８】フォトレジストとウエハーマークとの断面説明
図
図
【図９】フォトレジストとウエハーマークとの断面説明
図
図
【図１０】フォトレジストとウエハーマークとの断面説
明図
明図
【図１１】フォトレジストとウエハーマークとの断面説
明図
明図
【図１２】半導体デバイスの製造フロー図
【図１３】ウエハープロセス図
１、４４ ウエハー ４ 偏光ビームスプリツター ５ 波長板 ７ レンズ系 １１ 位置検出系 １２ ミラー投影光学系 １３、４３ レチクル Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ ピンホール Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 光電変換素子
Claims (3)
- 【請求項１】 物体面の該物体面に対し垂直な方向の複
数の所定面での該物体面上のマークの位置情報をそれぞ
れ検出する位置検出手段と、前記位置情報から所望の位
置情報を判断し選択する手段を有することを特徴とする
位置検出装置。 - 【請求項２】 前記位置検出手段が共焦点光学系を備
え、該共焦点光学系はその光軸方向に複数のピンホール
が配設されていることを特徴とする請求項１の位置検出
装置。 - 【請求項３】 レジストが塗布されたウエハ面上のアラ
イメントマークの位置情報を位置検出装置により検出し
てマスク（又はレチクル）面上のパターンとウエハ面上
のパターンとの相対的位置合わせを行った後にマスク面
上のパターンを投影光学系によりウエハ面上のレジスト
に投影露光し、次いで該ウエハのレジストを現像処理し
て素子を製造する方法において、該ウエハー面ので該ウ
エハー面に対し垂直な方向の複数の所定面での該ウエハ
ー面上のマークの位置情報をそれぞれ検出し、前記位置
情報から所望の位置情報を判断し選択して位置検出をす
ることを特徴とする素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10103293A JPH06307814A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 位置検出装置及びそれを用いた素子の製造方法 |
| US08/735,823 US5659384A (en) | 1993-04-09 | 1996-10-23 | Position detection apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10103293A JPH06307814A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 位置検出装置及びそれを用いた素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06307814A true JPH06307814A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14289837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10103293A Withdrawn JPH06307814A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-27 | 位置検出装置及びそれを用いた素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06307814A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048823A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Nikon Corp | 位置検出装置、アライメント装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP10103293A patent/JPH06307814A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048823A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Nikon Corp | 位置検出装置、アライメント装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |