JPH0640539B2 - パタ−ン検出方法と該方法を用いた投影光学装置 - Google Patents
パタ−ン検出方法と該方法を用いた投影光学装置Info
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- JPH0640539B2 JPH0640539B2 JP59094051A JP9405184A JPH0640539B2 JP H0640539 B2 JPH0640539 B2 JP H0640539B2 JP 59094051 A JP59094051 A JP 59094051A JP 9405184 A JP9405184 A JP 9405184A JP H0640539 B2 JPH0640539 B2 JP H0640539B2
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- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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- G03F7/70653—Metrology techniques
- G03F7/70675—Latent image, i.e. measuring the image of the exposed resist prior to development
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明はマスクに描かれた所定のパターンを感光基板に
露光転写した後、該感光基板上のパターンを検出する方
法と、その方法を用いる投影光学装置に関する。
露光転写した後、該感光基板上のパターンを検出する方
法と、その方法を用いる投影光学装置に関する。
（発明の背景） 近年、微細な回路パターンを露光転写する装置として縮
小投影型露光装置（所謂ステッパー）がＩＣやＬＳＩ等
の半導体装置の生産現場に多数使用されてきた。この縮
小投影型露光装置はレチクル（マスク）に描かれた回路
パターンの像を投影レンズにより縮小して半導体ウェハ
上のフォトレジスト（感光剤）の層に露光するものであ
る。現在、投影レンズの解像力としてはウェハ上の１５
mm角の露光領域内で１ミクロン（μｍ）が容易に得られ
る。ところが、このように高解像力の投影レンズを用い
ても、ウェハ上にすでに形成された回路パターン（チッ
プ）とレチクルの回路パターンの投影像の重ね合せ露光
については十分な精度で実行できない場合がある。それ
はウェハのプロセス（エッチングや拡散等の工程）によ
る伸縮に起因して生じた１つのチップと回路パターンの
投影像との相対的な伸縮と、投影レンズ自体の縮小倍率
の変動等である。特に投影レンズの縮小倍率の変動は重
ね合せ精度の悪化を招くので、露光装置の製造時に予め
できるだけ小さくなるように調整されている。しかしな
がら露光装置の稼動中に生じる倍率の変動は、所定の位
置に所定の間隔で設けられた複数のマークを有するテス
トレチクルのパターンをウェハ上に露光し、そのウェハ
のフォトレジストを現像した後、ウェハ上に形成された
複数のマークの配置関係を別の測定器で計測することに
よって検出されている。このため、より微細な回路パタ
ーンの重ね合せ露光を十分な精度で行なうには、投影レ
ンズの倍率変動を逐次計測しなければならず、不便であ
るどいう欠点があった。また、露光動作中に倍率変動が
生じた場合にも、ただちにその変動を計測することがで
きず、正確な倍率変動量を知ることができないという欠
点もあった。
小投影型露光装置（所謂ステッパー）がＩＣやＬＳＩ等
の半導体装置の生産現場に多数使用されてきた。この縮
小投影型露光装置はレチクル（マスク）に描かれた回路
パターンの像を投影レンズにより縮小して半導体ウェハ
上のフォトレジスト（感光剤）の層に露光するものであ
る。現在、投影レンズの解像力としてはウェハ上の１５
mm角の露光領域内で１ミクロン（μｍ）が容易に得られ
る。ところが、このように高解像力の投影レンズを用い
ても、ウェハ上にすでに形成された回路パターン（チッ
プ）とレチクルの回路パターンの投影像の重ね合せ露光
については十分な精度で実行できない場合がある。それ
はウェハのプロセス（エッチングや拡散等の工程）によ
る伸縮に起因して生じた１つのチップと回路パターンの
投影像との相対的な伸縮と、投影レンズ自体の縮小倍率
の変動等である。特に投影レンズの縮小倍率の変動は重
ね合せ精度の悪化を招くので、露光装置の製造時に予め
できるだけ小さくなるように調整されている。しかしな
がら露光装置の稼動中に生じる倍率の変動は、所定の位
置に所定の間隔で設けられた複数のマークを有するテス
トレチクルのパターンをウェハ上に露光し、そのウェハ
のフォトレジストを現像した後、ウェハ上に形成された
複数のマークの配置関係を別の測定器で計測することに
よって検出されている。このため、より微細な回路パタ
ーンの重ね合せ露光を十分な精度で行なうには、投影レ
ンズの倍率変動を逐次計測しなければならず、不便であ
るどいう欠点があった。また、露光動作中に倍率変動が
生じた場合にも、ただちにその変動を計測することがで
きず、正確な倍率変動量を知ることができないという欠
点もあった。
（発明の目的） 本発明は、上記欠点を解決し、より迅速に投影光学系の
倍率や、重ね合せのずれを測定するためのパターン検出
方法と、その方法を使って倍率や重ね合せのずれの測定
を行なう投影光学装置を得ることを目的とする。
倍率や、重ね合せのずれを測定するためのパターン検出
方法と、その方法を使って倍率や重ね合せのずれの測定
を行なう投影光学装置を得ることを目的とする。
（発明の概要） 本発明は、露光用のエネルギー線（光，Ｘ線，電子線
等）が透過する部分と遮断される部分とで所定のパター
ンを形成したマスクと、エネルギー線に感光する層が形
成された感光基板とを対応するように配置し、エネルギ
ー線をマスクを介して感光基板に照射することによっ
て、感光層にパターンの潜像を形成し、該潜像のエネル
ギー線の照射を受けた露光部分の光学特性と、照射を受
けなかった未露光部分の光学特性とが異なることを利用
して、潜像を検出することによって、感光基板に露光さ
れたパターンを検出することを技術的要点としている。
等）が透過する部分と遮断される部分とで所定のパター
ンを形成したマスクと、エネルギー線に感光する層が形
成された感光基板とを対応するように配置し、エネルギ
ー線をマスクを介して感光基板に照射することによっ
て、感光層にパターンの潜像を形成し、該潜像のエネル
ギー線の照射を受けた露光部分の光学特性と、照射を受
けなかった未露光部分の光学特性とが異なることを利用
して、潜像を検出することによって、感光基板に露光さ
れたパターンを検出することを技術的要点としている。
さらに、本発明は所定間隔の２つのマークを有するマス
クと感光基板との間に配置され、２つのマークの像を感
光層に結像するための投影光学系と、露光用エネルギー
線をマスクに照射し、感光層に２つのマークの潜像を形
成するための露光手段と、感光層上の２つのマーク潜像
の部分とその周囲の部分との光学的な特性が異なること
を利用して、マーク潜像に応じた検出信号（例えば光電
信号）を出力する潜像検出手段（光電検出器）と、その
検出信号に基づいて２つのマーク潜像の間隔を検出し、
その間隔とマスク上のマーク間隔とを比較して投影光学
系の倍率を検出する手段とを設けることを技術的要点と
している。
クと感光基板との間に配置され、２つのマークの像を感
光層に結像するための投影光学系と、露光用エネルギー
線をマスクに照射し、感光層に２つのマークの潜像を形
成するための露光手段と、感光層上の２つのマーク潜像
の部分とその周囲の部分との光学的な特性が異なること
を利用して、マーク潜像に応じた検出信号（例えば光電
信号）を出力する潜像検出手段（光電検出器）と、その
検出信号に基づいて２つのマーク潜像の間隔を検出し、
その間隔とマスク上のマーク間隔とを比較して投影光学
系の倍率を検出する手段とを設けることを技術的要点と
している。
（実施例） 第１図は本発明の実施例に好適なレチクルの平面図、第
２図は本発明の第１の実施例に使用される縮小投影型露
光装置の概略的な構成を示す図である。
２図は本発明の第１の実施例に使用される縮小投影型露
光装置の概略的な構成を示す図である。
第１図において、レチクルＲにはガラス基板上に所望の
回路パターンをクロム等の遮光材料で形成したパターン
領域１と、このパターン領域１の両脇にクロム等で形成
した矩形状の遮光部２，３とが設けられている。パター
ン領域１の中心ＲＣを直交座標系ＸＹの原点に定め、そ
のＸ軸が２つの遮光部２，３を通るように決めると、遮
光部２，３の各々にはＹ方向に伸びたスリット状の開口
２ａ，３ａがＸ軸上に位置するように形成されている。
この開口２ａ，３ａはレチクルＲの中心ＲＣを挟んで間
隔Ｌ０で配置されている。さて、このレチクルＲは第２
図に示すように設計上の縮小倍率が1/M（ただしＭ
１）の投影レンズ７の物体側に配置される。レチクルブ
ラインド４ａ，４ｂはそれぞれレチクルＲの上方にスラ
イド可能に設けられ、フォトレジストを感光させるのに
有効な波長（例えばｇ線やｉ線）を有する露光光のレ
チクルＲへの照明範囲を任意に可変するものである。さ
て、投影レンズ７はレチクルＲのパターン領域１や開口
２ａ，３ａの像をウェハＷ上のフォトレジストに結像す
る。またレチクルＲの中心ＲＣは投影レンズ７の光軸Ａ
Ｘを通るように位置決めされているものとする。ステー
ジ９はウェハＷを載置するとともに、座標系ＸＹに沿っ
て２次元移動する。第２図ではステージ９のＸ方向の移
動を行なう駆動部８と、ステージ９のＸ方向の位置を検
出するためのレーザ干渉計４のみを示すが、Ｙ方向（紙
面と垂直な方向）についても同様に駆動部レーザ干渉計
が設けられている。レーザ干渉計４はステージ９に固定
された移動鏡１４の反射平面に垂直に測長用のレーザビ
ームを照射する。さて、オフアクシス顕微鏡６は投影レ
ンズ７の光軸ＡＸと平行な光軸を有し、投影レンズ７と
所定間隔で設けられている。このオフアクシス顕微鏡６
はフォトレジストを感光させないような波長のレーザ光
（ヘリウム・ネオン）をスポット光に収束すると共に、
ウォハＷ上で微小振動させ、ウォハＷ上の凹凸の段差エ
ッジ等で生じる散乱光や回折光のみを光電検出し、その
光電信号を同期検波するものであり、所謂レーザ走査
（振動）型光電顕微鏡と呼ばれるものである。このオフ
アクシス顕微鏡６は本来ウェハＷ上のアライメントマー
クを検出するものであり、ウェハＷの投影レンズ７に対
する位置合せの時に使われる。一方、ウェハＷの位置合
せを投影レインズ７を介して行なうために、フォトレジ
ストを感光させないレーザ光（ヘリウム・ネオン）を発
生する光源５と、そのレーザ光１を等化するビームス
プリッタ１１と、レーザ光１を投影レンズ７の入射瞳
の中心に向けて折り曲げるミラー１２とが設けられ、こ
のミラー１２からのレーザ光１は投影レンズ７によっ
てウェハＷ上にスポット光１０として結像される。この
スポット光１０がウェハＷ上のマーク（例えば凹凸の段
差エッジ）を照射すると、このマークから散乱光や回折
光が生じる。この回折光や散乱光は投影レンズ７に逆入
射し、再びミラー１２，ビームスプリッタ１１で反射さ
れて、回折光や散乱光のみを検出する光電検出器１３に
達する。この光源５，ビームスプリッタ１１，ミラー１
２及び光電検出器１３によってスルーザレンズ（ＴＴ
Ｌ）方式のアライメント光学系を構成する。尚、オフア
クシス顕微鏡６のスポット光とＴＴＬアライメント光学
系のスポット光１０とは共に不図示のシリンドリカルレ
ンズによってＹ方向に細長く伸びた楕円（スリット状）
に整形されているものとする。また第２図において演算
制御手段１５は光電検出器１３からの光電信号とレーザ
干渉計４の位置情報とを入力して、投影レンズ７の倍率
変動（誤差）を求めるための演算を行なうと共に、駆動
部８の制御（位置決め）も行なう。
回路パターンをクロム等の遮光材料で形成したパターン
領域１と、このパターン領域１の両脇にクロム等で形成
した矩形状の遮光部２，３とが設けられている。パター
ン領域１の中心ＲＣを直交座標系ＸＹの原点に定め、そ
のＸ軸が２つの遮光部２，３を通るように決めると、遮
光部２，３の各々にはＹ方向に伸びたスリット状の開口
２ａ，３ａがＸ軸上に位置するように形成されている。
この開口２ａ，３ａはレチクルＲの中心ＲＣを挟んで間
隔Ｌ０で配置されている。さて、このレチクルＲは第２
図に示すように設計上の縮小倍率が1/M（ただしＭ
１）の投影レンズ７の物体側に配置される。レチクルブ
ラインド４ａ，４ｂはそれぞれレチクルＲの上方にスラ
イド可能に設けられ、フォトレジストを感光させるのに
有効な波長（例えばｇ線やｉ線）を有する露光光のレ
チクルＲへの照明範囲を任意に可変するものである。さ
て、投影レンズ７はレチクルＲのパターン領域１や開口
２ａ，３ａの像をウェハＷ上のフォトレジストに結像す
る。またレチクルＲの中心ＲＣは投影レンズ７の光軸Ａ
Ｘを通るように位置決めされているものとする。ステー
ジ９はウェハＷを載置するとともに、座標系ＸＹに沿っ
て２次元移動する。第２図ではステージ９のＸ方向の移
動を行なう駆動部８と、ステージ９のＸ方向の位置を検
出するためのレーザ干渉計４のみを示すが、Ｙ方向（紙
面と垂直な方向）についても同様に駆動部レーザ干渉計
が設けられている。レーザ干渉計４はステージ９に固定
された移動鏡１４の反射平面に垂直に測長用のレーザビ
ームを照射する。さて、オフアクシス顕微鏡６は投影レ
ンズ７の光軸ＡＸと平行な光軸を有し、投影レンズ７と
所定間隔で設けられている。このオフアクシス顕微鏡６
はフォトレジストを感光させないような波長のレーザ光
（ヘリウム・ネオン）をスポット光に収束すると共に、
ウォハＷ上で微小振動させ、ウォハＷ上の凹凸の段差エ
ッジ等で生じる散乱光や回折光のみを光電検出し、その
光電信号を同期検波するものであり、所謂レーザ走査
（振動）型光電顕微鏡と呼ばれるものである。このオフ
アクシス顕微鏡６は本来ウェハＷ上のアライメントマー
クを検出するものであり、ウェハＷの投影レンズ７に対
する位置合せの時に使われる。一方、ウェハＷの位置合
せを投影レインズ７を介して行なうために、フォトレジ
ストを感光させないレーザ光（ヘリウム・ネオン）を発
生する光源５と、そのレーザ光１を等化するビームス
プリッタ１１と、レーザ光１を投影レンズ７の入射瞳
の中心に向けて折り曲げるミラー１２とが設けられ、こ
のミラー１２からのレーザ光１は投影レンズ７によっ
てウェハＷ上にスポット光１０として結像される。この
スポット光１０がウェハＷ上のマーク（例えば凹凸の段
差エッジ）を照射すると、このマークから散乱光や回折
光が生じる。この回折光や散乱光は投影レンズ７に逆入
射し、再びミラー１２，ビームスプリッタ１１で反射さ
れて、回折光や散乱光のみを検出する光電検出器１３に
達する。この光源５，ビームスプリッタ１１，ミラー１
２及び光電検出器１３によってスルーザレンズ（ＴＴ
Ｌ）方式のアライメント光学系を構成する。尚、オフア
クシス顕微鏡６のスポット光とＴＴＬアライメント光学
系のスポット光１０とは共に不図示のシリンドリカルレ
ンズによってＹ方向に細長く伸びた楕円（スリット状）
に整形されているものとする。また第２図において演算
制御手段１５は光電検出器１３からの光電信号とレーザ
干渉計４の位置情報とを入力して、投影レンズ７の倍率
変動（誤差）を求めるための演算を行なうと共に、駆動
部８の制御（位置決め）も行なう。
次にこの露光装置を用いて投影レンズ７の倍率変動（倍
率誤差）を検出する方法を説明する。ウェハＷの表面に
一定の厚さ（0.5〜２μｍ程度）でフォトレジストを塗
布し、そのウェハＷをステージ９に載置する。そしてレ
チクルブラインド４ａ，４ｂのうち、例えばブラインド
４ａをレチクルＲの開口２ａ上から退避させ、ブライン
ド４ｂでパターン領域１と開口３ａを覆う。そして、露
光光によって開口２ａの像をウェハＷ上に露光する。
開口２ａは露光光を透過するので、ウェハＷ上のフォ
トレジストの層（感光層）には開口２ａの潜像が形成さ
れる。この露光の際、フォトレジスト層の厚さによって
も異なるが、例えばレジストの飽和エネルギーに相当す
る露光量をレジスト層に与える。これは開口２ａを通っ
た露光光によって露光したレジスト層の部分と、その
周囲の未露光部分との光学特性のちがい、すなわち反射
率や屈折率のちがいをできるだけ大きくするためであ
る。さて、このときのステージ９のＸ方向の位置はレー
ザ干渉計４で例えば0.02μｍの分解能で検出されてい
る。尚、レチクルＲのもうひとつの開口３ａの像は投影
レンズ７の縮小倍率が変動しなければ、ウェハＷ上で開
口２ａの像からＬ０／ＭだけＸ方向に離れた位置に投影
されるはずである。しかしながら周囲の環境や露光光
の照射により実際の縮小倍率は１／Ｍ′（ただしＭ′
１）になっており、開口３ａの像は開口２ａの像からＬ
０／Ｍ′だけ離れた位置に投影されることになる。
率誤差）を検出する方法を説明する。ウェハＷの表面に
一定の厚さ（0.5〜２μｍ程度）でフォトレジストを塗
布し、そのウェハＷをステージ９に載置する。そしてレ
チクルブラインド４ａ，４ｂのうち、例えばブラインド
４ａをレチクルＲの開口２ａ上から退避させ、ブライン
ド４ｂでパターン領域１と開口３ａを覆う。そして、露
光光によって開口２ａの像をウェハＷ上に露光する。
開口２ａは露光光を透過するので、ウェハＷ上のフォ
トレジストの層（感光層）には開口２ａの潜像が形成さ
れる。この露光の際、フォトレジスト層の厚さによって
も異なるが、例えばレジストの飽和エネルギーに相当す
る露光量をレジスト層に与える。これは開口２ａを通っ
た露光光によって露光したレジスト層の部分と、その
周囲の未露光部分との光学特性のちがい、すなわち反射
率や屈折率のちがいをできるだけ大きくするためであ
る。さて、このときのステージ９のＸ方向の位置はレー
ザ干渉計４で例えば0.02μｍの分解能で検出されてい
る。尚、レチクルＲのもうひとつの開口３ａの像は投影
レンズ７の縮小倍率が変動しなければ、ウェハＷ上で開
口２ａの像からＬ０／ＭだけＸ方向に離れた位置に投影
されるはずである。しかしながら周囲の環境や露光光
の照射により実際の縮小倍率は１／Ｍ′（ただしＭ′
１）になっており、開口３ａの像は開口２ａの像からＬ
０／Ｍ′だけ離れた位置に投影されることになる。
次に露光光の照射を中止し、レチクルブラインド４ａ
によって開口２ａとパターン領域１とを遮光し、ブライ
ンド４ｂを開口３ａの直上から退避させる。そして、開
口２ａを露光したときの位置から、駆動部８とレーザ干
渉計４とを使ってステージ９をＸ方向にＬ０／Ｍ＋ΔＸ
だけ移動させ、開口２ａの潜像に極めて近い位置に開口
３ａの像が整列して露光されるように演算制御手段１５
によってウェハＷを位置決めする。
によって開口２ａとパターン領域１とを遮光し、ブライ
ンド４ｂを開口３ａの直上から退避させる。そして、開
口２ａを露光したときの位置から、駆動部８とレーザ干
渉計４とを使ってステージ９をＸ方向にＬ０／Ｍ＋ΔＸ
だけ移動させ、開口２ａの潜像に極めて近い位置に開口
３ａの像が整列して露光されるように演算制御手段１５
によってウェハＷを位置決めする。
第２図ではステージ９を左側に移動させることになる。
ただしΔＸはＬ０／Ｍ＞ΔＸで、かつΔＸ＞Ｌ０｜１／
Ｍ−１Ｍ′｜になるように予め定められた一定距離であ
る。そしてその位置で露光光を開口３ａに照射し、ウ
ェハＷのレジスト層に開口３ａの潜像を形成する。ここ
でもレジストの飽和エネルギーに相当する露光量をレジ
スト層に与える。
ただしΔＸはＬ０／Ｍ＞ΔＸで、かつΔＸ＞Ｌ０｜１／
Ｍ−１Ｍ′｜になるように予め定められた一定距離であ
る。そしてその位置で露光光を開口３ａに照射し、ウ
ェハＷのレジスト層に開口３ａの潜像を形成する。ここ
でもレジストの飽和エネルギーに相当する露光量をレジ
スト層に与える。
以上のようにして、レジスト層には開口２ａと３ａの潜
像がＸ方向に概ねΔＸだけ離れて形成される。ただし、
両潜像の正確な間隔（ピッチ）は、αをＬ０（１／Ｍ−
１／Ｍ′）とすると、ΔＸ＋αで表わされる。
像がＸ方向に概ねΔＸだけ離れて形成される。ただし、
両潜像の正確な間隔（ピッチ）は、αをＬ０（１／Ｍ−
１／Ｍ′）とすると、ΔＸ＋αで表わされる。
第３図はその開口２ａ，３ａの潜像２ａ′，３ａ′の配
置を示す図である。第３図に示すように、レジスト層に
はＸ方向の中心間隔がΔＸ＋αになるような潜像２
ａ′，３ａ′がＹ方向に伸びて平行に整列する。そこで
ＴＴＬアライメント光学系によるスポット光１０が潜像
２ａ′，３ａ′と平行に、第３図のように潜像２ａ′の
左側に位置するようにステージ９を位置決めする。そし
てスポット光１０が潜像２ａ′，３ａ′を順番にＸ方向
に走査するようにステージ９を移動させる。このとき、
演算制御手段１５は光電検出器１３の光電信号をレーザ
干渉計４で読み取るステージ９の位置に応じて、例えば
0.02μｍ毎にサンプリングし、そのサンプリングした光
電信号の大きさＩｓをデジタル値に変換し、そのデータ
を番地とサンプリング位置とが一義的に対応したメモリ
に順次記憶する。これにより、スポット光１０が潜像３
ａ′の走査を終了した時点で、そのメモリには例えば第
４図に示すようにスポット光１０の走査方向（Ｘ方向）
におけるレジスト層の光学特性の変化（プロファイル）
に起因した光電信号Ｅに記憶される。この光電信号Ｅの
波形からもわかるように、潜像２ａ′，３ａ′のところ
では散乱光、あるいは回折光が生じたことになる。これ
は、レジスト層の潜像２ａ′，３ａ′の露光部分とその
周囲の未露光部分とで光に対する屈折率が若干変化して
いるため、露光部分と未露光部分との境界でスポット光
１０を形成するレーザ光の位相が変化するからである。
置を示す図である。第３図に示すように、レジスト層に
はＸ方向の中心間隔がΔＸ＋αになるような潜像２
ａ′，３ａ′がＹ方向に伸びて平行に整列する。そこで
ＴＴＬアライメント光学系によるスポット光１０が潜像
２ａ′，３ａ′と平行に、第３図のように潜像２ａ′の
左側に位置するようにステージ９を位置決めする。そし
てスポット光１０が潜像２ａ′，３ａ′を順番にＸ方向
に走査するようにステージ９を移動させる。このとき、
演算制御手段１５は光電検出器１３の光電信号をレーザ
干渉計４で読み取るステージ９の位置に応じて、例えば
0.02μｍ毎にサンプリングし、そのサンプリングした光
電信号の大きさＩｓをデジタル値に変換し、そのデータ
を番地とサンプリング位置とが一義的に対応したメモリ
に順次記憶する。これにより、スポット光１０が潜像３
ａ′の走査を終了した時点で、そのメモリには例えば第
４図に示すようにスポット光１０の走査方向（Ｘ方向）
におけるレジスト層の光学特性の変化（プロファイル）
に起因した光電信号Ｅに記憶される。この光電信号Ｅの
波形からもわかるように、潜像２ａ′，３ａ′のところ
では散乱光、あるいは回折光が生じたことになる。これ
は、レジスト層の潜像２ａ′，３ａ′の露光部分とその
周囲の未露光部分とで光に対する屈折率が若干変化して
いるため、露光部分と未露光部分との境界でスポット光
１０を形成するレーザ光の位相が変化するからである。
そこでこの光電信号Ｅとスポット光１０の走査位置とに
基づいて、演算制御手段１５は潜像２ａ′の両側の境界
（エッジ）で生じたピークの位置Ｘ１，Ｘ２と、潜像３
ａ′の両側のエッジで生じたピークの位置Ｘ３，Ｘ４と
を抽出し、さらに位置Ｘ１とＸ２の中点位置ｘａと位置
Ｘ３とＸ４の中点位置ｘｂとを求める。そして演算制御
手段１５は中点位置ｘａとｘｂの間隔を計算し、潜像２
ａ′，３ａ′の間隔Δｘ＋αを求める。
基づいて、演算制御手段１５は潜像２ａ′の両側の境界
（エッジ）で生じたピークの位置Ｘ１，Ｘ２と、潜像３
ａ′の両側のエッジで生じたピークの位置Ｘ３，Ｘ４と
を抽出し、さらに位置Ｘ１とＸ２の中点位置ｘａと位置
Ｘ３とＸ４の中点位置ｘｂとを求める。そして演算制御
手段１５は中点位置ｘａとｘｂの間隔を計算し、潜像２
ａ′，３ａ′の間隔Δｘ＋αを求める。
従って、先の式ΔＸ＋Ｌ０（１／Ｍ−１／Ｍ′）から実
際の縮小倍率１／Ｍ′はただちに演算することができ
る。また、αのみを求めるようにしてウェハＷ上での投
影像の伸縮量だけを算出してもよい。この場合、開口２
ａ，３ａのレチクルＲの中心ＲＣからの距離が共に等し
いものとすれば、投影レンズ７の倍率誤差に起因した投
影像の伸縮量はα／２になる。
際の縮小倍率１／Ｍ′はただちに演算することができ
る。また、αのみを求めるようにしてウェハＷ上での投
影像の伸縮量だけを算出してもよい。この場合、開口２
ａ，３ａのレチクルＲの中心ＲＣからの距離が共に等し
いものとすれば、投影レンズ７の倍率誤差に起因した投
影像の伸縮量はα／２になる。
以上、本発明の第１の実施例を説明したが、潜像２
ａ′，３ａ′の検出はＴＴＬアライメント光学系を使う
代りに、オフアクシス顕微鏡６を使っても同様に可能で
ある。ただしオフアクシス顕微鏡６はレーザ振動型光電
顕微鏡であるので、もし第４図のような光学信号Ｅを得
る必要がある時には、同期検波をレーザ光の振動周波数
の２倍の周波数（倍周波）で行なうとよい。また振動周
波数で同期検波すれば光電信号Ｅのピークの位置で零と
なるようなＳカーブ信号が得られるので、このＳカーブ
信号の零点を潜像２ａ′，３ａ′のエッジ位置Ｘ１，Ｘ
２，Ｘ３，Ｘ４とすればよい。
ａ′，３ａ′の検出はＴＴＬアライメント光学系を使う
代りに、オフアクシス顕微鏡６を使っても同様に可能で
ある。ただしオフアクシス顕微鏡６はレーザ振動型光電
顕微鏡であるので、もし第４図のような光学信号Ｅを得
る必要がある時には、同期検波をレーザ光の振動周波数
の２倍の周波数（倍周波）で行なうとよい。また振動周
波数で同期検波すれば光電信号Ｅのピークの位置で零と
なるようなＳカーブ信号が得られるので、このＳカーブ
信号の零点を潜像２ａ′，３ａ′のエッジ位置Ｘ１，Ｘ
２，Ｘ３，Ｘ４とすればよい。
以上、第１の実施例では潜像の検出に、フォトレジスト
を感光させないレーザ光を使うので、このレーザ光で同
じ潜像を繰返し走査して平均を求めることができ、２つ
の潜像の間隔検出の精度向上が期待できる。
を感光させないレーザ光を使うので、このレーザ光で同
じ潜像を繰返し走査して平均を求めることができ、２つ
の潜像の間隔検出の精度向上が期待できる。
次に本発明の第２の実施例を第５図，第６図に基づいて
説明する。第５図は第２の実施例に好適なレチクルＲ′
の平面図であり、第６図はそのレチクルＲ′を用いるの
に適した縮小投影型露光装置の概略な構成を示す図であ
る。レチクルＲ′は第１図に示したレチクルＲと同様
に、間隔Ｌ０でパターン領域１の両脇の遮光部（図中の
斜線部）内に設けられた開口２ａ，３ａがある。第５図
では開口２ａ，３ａともＸ軸上に位置していないが、開
口２ａ，３ａのＹ方向の中心点を結ぶ線分をＸ軸と平行
にし、なるべくＸ軸に近づければよい。そしてレチクル
Ｒ′には開口３ａのＹ方向の隣りに遮光部を矩形状に切
り取った観察用の窓２０が設けられている。この窓２０
はウェハＷ上に転写するためのものではなく、ウェハＷ
のレジスト層に露光された開口２ａ，３ａの潜像を投影
レンズ７を介して観察するためのものである。このため
窓２０のＸ方向の幅は開口２ａ，３ａの各潜像２ａ′，
３ａ′が概ね間隔ΔＸで整列したのを同時に観察できる
程度に定められている。
説明する。第５図は第２の実施例に好適なレチクルＲ′
の平面図であり、第６図はそのレチクルＲ′を用いるの
に適した縮小投影型露光装置の概略な構成を示す図であ
る。レチクルＲ′は第１図に示したレチクルＲと同様
に、間隔Ｌ０でパターン領域１の両脇の遮光部（図中の
斜線部）内に設けられた開口２ａ，３ａがある。第５図
では開口２ａ，３ａともＸ軸上に位置していないが、開
口２ａ，３ａのＹ方向の中心点を結ぶ線分をＸ軸と平行
にし、なるべくＸ軸に近づければよい。そしてレチクル
Ｒ′には開口３ａのＹ方向の隣りに遮光部を矩形状に切
り取った観察用の窓２０が設けられている。この窓２０
はウェハＷ上に転写するためのものではなく、ウェハＷ
のレジスト層に露光された開口２ａ，３ａの潜像を投影
レンズ７を介して観察するためのものである。このため
窓２０のＸ方向の幅は開口２ａ，３ａの各潜像２ａ′，
３ａ′が概ね間隔ΔＸで整列したのを同時に観察できる
程度に定められている。
さて、このレチクルＲ′は第６図に示した露光装置の投
影レンズ７の物体側の所定位置にレチクルＲ′の中心Ｒ
Ｃが光軸ＡＸを通るように位置決めして装着される。第
６図において、第２図の露光装置と同一の部材、作用の
ものについては同じ符号をつけてある。この露光装置に
は、露光光と同一波長の照明光′を導くライトガイ
ド２１と、ライトガイド２１から射出した照明光′の
横断面の形状を窓２０に合せて整形する視野絞り２２
と、視野絞り２２を通った照明光′を通過するビーム
スプリッタ２３と、その照明光′をレチクルＲ′の窓
２０に向けて収光し、視野絞り２２の開口像を窓２０に
結像するための対物レンズ２４と、対物レンズ２４の光
軸を直角に折り曲げて、照明光′を窓２０に向けて反
射するためのミラー２５とが設けられている。さらに窓
２０を通った照明光′がウェハＷ上のパターンを照明
したとき、そのパターンの像は投影レンズ７により窓２
０に逆投影され、ミラー２５，対物レンズ２４及びビー
ムスプリッタ２３を介して撮像するための撮像素子（撮
像管）２６が設けられている。これら、ライトガイド２
１，視野絞り２２，ビームスプリッタ２３，対物レンズ
２５，撮像素子２６によって、ＴＴＬアライメント光学
系を構成する。このＴＴＬアライメント光学系は本来ウ
ェハ上のアライメントマークとレチクル上のアライメン
トマークとの位置合せ状態を投影レンズ７を介して観
察、及び検出するものであるが、本実施例ではその必要
はなく、ウェハ面のみを観察すればそれでよい。
影レンズ７の物体側の所定位置にレチクルＲ′の中心Ｒ
Ｃが光軸ＡＸを通るように位置決めして装着される。第
６図において、第２図の露光装置と同一の部材、作用の
ものについては同じ符号をつけてある。この露光装置に
は、露光光と同一波長の照明光′を導くライトガイ
ド２１と、ライトガイド２１から射出した照明光′の
横断面の形状を窓２０に合せて整形する視野絞り２２
と、視野絞り２２を通った照明光′を通過するビーム
スプリッタ２３と、その照明光′をレチクルＲ′の窓
２０に向けて収光し、視野絞り２２の開口像を窓２０に
結像するための対物レンズ２４と、対物レンズ２４の光
軸を直角に折り曲げて、照明光′を窓２０に向けて反
射するためのミラー２５とが設けられている。さらに窓
２０を通った照明光′がウェハＷ上のパターンを照明
したとき、そのパターンの像は投影レンズ７により窓２
０に逆投影され、ミラー２５，対物レンズ２４及びビー
ムスプリッタ２３を介して撮像するための撮像素子（撮
像管）２６が設けられている。これら、ライトガイド２
１，視野絞り２２，ビームスプリッタ２３，対物レンズ
２５，撮像素子２６によって、ＴＴＬアライメント光学
系を構成する。このＴＴＬアライメント光学系は本来ウ
ェハ上のアライメントマークとレチクル上のアライメン
トマークとの位置合せ状態を投影レンズ７を介して観
察、及び検出するものであるが、本実施例ではその必要
はなく、ウェハ面のみを観察すればそれでよい。
尚、第６図では省略したが、ミラー２５の上方には、レ
チクルＲ′と平行にレチクルブラインド４ａ，４ｂが第
２図と同様に設けられている。また照明光′の強度
は、ウェハＷのレジスト層の厚さを１μｍで、その露光
飽和エネルギー、すなわちレジストの露光感度を９０mJ
/cm2としたとき、撮像素子２６に最低限必要な照度を満
足し、ウェハＷ上での照度が露光光の照度よりも十分
小さい値、例えば３０mW/cm2程度になるように定められ
ている。
チクルＲ′と平行にレチクルブラインド４ａ，４ｂが第
２図と同様に設けられている。また照明光′の強度
は、ウェハＷのレジスト層の厚さを１μｍで、その露光
飽和エネルギー、すなわちレジストの露光感度を９０mJ
/cm2としたとき、撮像素子２６に最低限必要な照度を満
足し、ウェハＷ上での照度が露光光の照度よりも十分
小さい値、例えば３０mW/cm2程度になるように定められ
ている。
このように定めた場合、露光光の照度を３００mW/cm2
とすると、この露光光でレジスト層の感光を飽和させ
るには、0.3秒（90/300）の露光時間があれば十分であ
り、照明光′でレジスト層の感光を飽和させるには３
秒（90/30）の照明時間が必要となる。本実施例では露
光光よりも低い照度の照明光′を用いるものとする
が、フォトレジストの感度によっては露光光と照明光
′の照度を同一にしてもよく、逆に照明光′の照度
の方を高くしてもよい。この場合は撮像素子２６からの
画像信号の抽出（データサンプリング）が照明光′の
照射開始から極めて短い時間（例えば数ミリ秒）以内に
完了するような高速画像処理回路を設けるようにすれば
よい。
とすると、この露光光でレジスト層の感光を飽和させ
るには、0.3秒（90/300）の露光時間があれば十分であ
り、照明光′でレジスト層の感光を飽和させるには３
秒（90/30）の照明時間が必要となる。本実施例では露
光光よりも低い照度の照明光′を用いるものとする
が、フォトレジストの感度によっては露光光と照明光
′の照度を同一にしてもよく、逆に照明光′の照度
の方を高くしてもよい。この場合は撮像素子２６からの
画像信号の抽出（データサンプリング）が照明光′の
照射開始から極めて短い時間（例えば数ミリ秒）以内に
完了するような高速画像処理回路を設けるようにすれば
よい。
次に本実施例による倍率誤差の検出方法についてさらに
第７図，第８図を参照して説明する。レチクルＲ′の開
口２ａ，３ａの像をウェハＷのレジスト層に潜像として
形成するまでは第１の実施例と全く同様に行なわれる。
ただし、ＴＴＬアライメント光学系の照明光′はウェ
ハＷに達しないように遮断しておく。次に、レジスト層
にできた２つの潜像２ａ′，３ａ′がともに窓２０の投
影位置にくるようにスケテージ９を位置決めする。この
とき撮像素子２６の受光面２６ａには第７図のように窓
２０の周辺部と、この窓２０内に間隔ΔＸ＋αで位置し
た潜像２ａ′，３ａ′が結像する。そこで照明光′を
窓２０を介してウェハＷに照射すると同時に、受光面２
６ａをＸ方向に走査する１本の走査線ＳＬに従って、潜
像２ａ′，３ａ′に応じた画像信号を抽出する。この場
合もその画像信号を画素毎の大きさＩｓに分割し、その
データを各画素の位置と番地とを一義的に対応させたメ
モリに順次記憶する。こうしてメモリ上に読み込まれた
画像信号Ｆは、例えば第８図に示すように、走査線ＳＬ
上のコントラストに応じた強度分布になる。この画像信
号Ｆの抽出は撮像素子２６をＩＴＶ等の撮像管とすれ
ば、ほぼ1/30秒で終了する。従って照明光′をウェハ
Ｗに照射し始めた初期段階で、ただちに画像信号Ｆを抽
出すれば、照明光′を露光光に比べて低照度にした
ことで、潜像２ａ′，３ａ′周囲の未露光部分のレジス
トは飽和エネルギーに相当する照明光′を吸収するま
でゆっくり感光することになり、潜像２ａ′，３ａ′と
未露光部分とのコントラストの差を十分に検出し得る。
さて、第８図の画像信号Ｆにも表わしたように、レジス
ト層の潜像２ａ′，３ａ′の部分は感光が飽和するまで
露光光を吸収したため、照明光′の吸収特性が十分
に残っている未露光部分よりも反射率が高い。そこで画
像信号Ｆから潜像２ａ′，３ａ′に対応したレベルの大
きな部分を２つ選び出し、その立上り，立下りの画素位
置Ｘ１，Ｘ２と画素位置Ｘ３，Ｘ４を検出する。そして
画素位置Ｘ１，Ｘ２の中点位置ｘａと画素位置Ｘ３，Ｘ
４の中点位置ｘｂとを求め、中点位置ｘａとｘｂの画素
間隔（画素数）を算出する。１画素のＸ方向の幅（長
さ）がウェハＷ上でどれぐらいの長さになるかは予め解
っているので、その換算を行なうことによって潜像２
ａ′と３ａ′の中心間隔ΔＸ＋αが求められる。
第７図，第８図を参照して説明する。レチクルＲ′の開
口２ａ，３ａの像をウェハＷのレジスト層に潜像として
形成するまでは第１の実施例と全く同様に行なわれる。
ただし、ＴＴＬアライメント光学系の照明光′はウェ
ハＷに達しないように遮断しておく。次に、レジスト層
にできた２つの潜像２ａ′，３ａ′がともに窓２０の投
影位置にくるようにスケテージ９を位置決めする。この
とき撮像素子２６の受光面２６ａには第７図のように窓
２０の周辺部と、この窓２０内に間隔ΔＸ＋αで位置し
た潜像２ａ′，３ａ′が結像する。そこで照明光′を
窓２０を介してウェハＷに照射すると同時に、受光面２
６ａをＸ方向に走査する１本の走査線ＳＬに従って、潜
像２ａ′，３ａ′に応じた画像信号を抽出する。この場
合もその画像信号を画素毎の大きさＩｓに分割し、その
データを各画素の位置と番地とを一義的に対応させたメ
モリに順次記憶する。こうしてメモリ上に読み込まれた
画像信号Ｆは、例えば第８図に示すように、走査線ＳＬ
上のコントラストに応じた強度分布になる。この画像信
号Ｆの抽出は撮像素子２６をＩＴＶ等の撮像管とすれ
ば、ほぼ1/30秒で終了する。従って照明光′をウェハ
Ｗに照射し始めた初期段階で、ただちに画像信号Ｆを抽
出すれば、照明光′を露光光に比べて低照度にした
ことで、潜像２ａ′，３ａ′周囲の未露光部分のレジス
トは飽和エネルギーに相当する照明光′を吸収するま
でゆっくり感光することになり、潜像２ａ′，３ａ′と
未露光部分とのコントラストの差を十分に検出し得る。
さて、第８図の画像信号Ｆにも表わしたように、レジス
ト層の潜像２ａ′，３ａ′の部分は感光が飽和するまで
露光光を吸収したため、照明光′の吸収特性が十分
に残っている未露光部分よりも反射率が高い。そこで画
像信号Ｆから潜像２ａ′，３ａ′に対応したレベルの大
きな部分を２つ選び出し、その立上り，立下りの画素位
置Ｘ１，Ｘ２と画素位置Ｘ３，Ｘ４を検出する。そして
画素位置Ｘ１，Ｘ２の中点位置ｘａと画素位置Ｘ３，Ｘ
４の中点位置ｘｂとを求め、中点位置ｘａとｘｂの画素
間隔（画素数）を算出する。１画素のＸ方向の幅（長
さ）がウェハＷ上でどれぐらいの長さになるかは予め解
っているので、その換算を行なうことによって潜像２
ａ′と３ａ′の中心間隔ΔＸ＋αが求められる。
以上、本実施例によれば、レチクルＲ′に逆投影された
潜像２ａ′，３ａ′の像をミラー２５，対物レンズ２４
等によって、さらに拡大して撮像素子２６で受光するの
で、第１の実施例にくらべて潜像２ａ′，３ａ′の間隔
検出の感度が増大するという効果がある。
潜像２ａ′，３ａ′の像をミラー２５，対物レンズ２４
等によって、さらに拡大して撮像素子２６で受光するの
で、第１の実施例にくらべて潜像２ａ′，３ａ′の間隔
検出の感度が増大するという効果がある。
さて、本実施例では開口２ａ，３ａの露光を露光光で
行なうようにしたが、露光光と同一波長の照明光′
を発生する自己照明光学系を備えたＴＴＬアライメント
光学系では、その照明光′を使って開口２ａ，３ａの
露光転写を行なってもよい。この場合、第６図に示した
ＴＴＬアライメント光学系は開口３ａと窓２０を同時に
照明するようにし、開口２ａの露光のために、もう１組
のＴＴＬアライメント光学系を設ける必要がある。また
第５図において窓２０はパターン領域１の周辺のＹ軸上
に設け、その位置で窓２０を観察するようにＴＴＬアラ
イメント光学系を配置してもよい。さらに、露光光と
同一波長の光で潜像２ａ′，３ａ′を暗視野照明し、撮
像素子２６から画像信号Ｆを抽出してもよい。この場合
画像信号Ｆは第８図の波長とは異なり、第４図に示した
ように潜像のエッジ部でピークを生じる波形になる。
行なうようにしたが、露光光と同一波長の照明光′
を発生する自己照明光学系を備えたＴＴＬアライメント
光学系では、その照明光′を使って開口２ａ，３ａの
露光転写を行なってもよい。この場合、第６図に示した
ＴＴＬアライメント光学系は開口３ａと窓２０を同時に
照明するようにし、開口２ａの露光のために、もう１組
のＴＴＬアライメント光学系を設ける必要がある。また
第５図において窓２０はパターン領域１の周辺のＹ軸上
に設け、その位置で窓２０を観察するようにＴＴＬアラ
イメント光学系を配置してもよい。さらに、露光光と
同一波長の光で潜像２ａ′，３ａ′を暗視野照明し、撮
像素子２６から画像信号Ｆを抽出してもよい。この場合
画像信号Ｆは第８図の波長とは異なり、第４図に示した
ように潜像のエッジ部でピークを生じる波形になる。
以上、第１及び第２の実施例のようにして倍率誤差が求
められるので、この倍率誤差に基づいて投影レンズ７の
縮小倍率を所望の値に補正するためには、投影レンズ７
の物体側が非テレセントリックな光学系の場合、投影レ
ンズ７とレチクルＲ（Ｒ′）との光軸ＡＸ方向の間隔を
変化させる方式投影レンズ７を構成するレンズ素子の１
つまたは複数を光軸ＡＸ方向に移動させる方式、あるい
はレンズ素子とレンズ素子の間の１つ、又は連通した複
数の空気間隔を外気から遮断した気密空間とし、この気
密空間内の気体（空気，チッ素等）の圧力を制御して、
空気間隔の屈折率を変化させる方式等のいずれかを用い
ればよい。特に投影レンズ内の空気間隔の圧力を制御す
る方式は機械的な可動部がなく極めて高精度な倍率補正
（倍率制御）が可能である。しかも圧力変化量に対する
倍率変動量（例えば１５mm角の投影像の伸縮量）は例え
ば±５０mmHgで±0.5μｍ程度と小さく、倍率制御が容
易になる。さらに、圧力制御の方式によれば、可動部が
ないので倍率調整を実時間（リアルタイム）に実行でき
るという利点もある。例えばレチクルの回路パターンを
一枚のウェハに露光した後、倍率誤差を測定してただち
に補正し、引き続き次のウェハの露光動作に移ることが
できる。もちろん機械的に光学配置を調整する場合でも
同様のことは可能であるが、レチクルと投影レンズ７の
間隔を変えたり、レンズ素子を移動させたりすると、レ
チクルの中心ＲＣと投影レンズ７の光軸ＡＸとの位置ず
れやレンズ素子の光軸の倒れ等が生じ、回路パターンの
投影像とウェハ上のチップとの重ね合せ精度が低下した
り、像面の傾きにより解像力が低下するといった問題が
発生しやすい。このため機械的に倍率を制御する場合
は、倍率誤差を補正した後何らかの方式で、レチクルと
投影レンズ７の位置ずれがないことや、レンズ素子の光
軸の倒れがないこと等をチェックする必要がある。
められるので、この倍率誤差に基づいて投影レンズ７の
縮小倍率を所望の値に補正するためには、投影レンズ７
の物体側が非テレセントリックな光学系の場合、投影レ
ンズ７とレチクルＲ（Ｒ′）との光軸ＡＸ方向の間隔を
変化させる方式投影レンズ７を構成するレンズ素子の１
つまたは複数を光軸ＡＸ方向に移動させる方式、あるい
はレンズ素子とレンズ素子の間の１つ、又は連通した複
数の空気間隔を外気から遮断した気密空間とし、この気
密空間内の気体（空気，チッ素等）の圧力を制御して、
空気間隔の屈折率を変化させる方式等のいずれかを用い
ればよい。特に投影レンズ内の空気間隔の圧力を制御す
る方式は機械的な可動部がなく極めて高精度な倍率補正
（倍率制御）が可能である。しかも圧力変化量に対する
倍率変動量（例えば１５mm角の投影像の伸縮量）は例え
ば±５０mmHgで±0.5μｍ程度と小さく、倍率制御が容
易になる。さらに、圧力制御の方式によれば、可動部が
ないので倍率調整を実時間（リアルタイム）に実行でき
るという利点もある。例えばレチクルの回路パターンを
一枚のウェハに露光した後、倍率誤差を測定してただち
に補正し、引き続き次のウェハの露光動作に移ることが
できる。もちろん機械的に光学配置を調整する場合でも
同様のことは可能であるが、レチクルと投影レンズ７の
間隔を変えたり、レンズ素子を移動させたりすると、レ
チクルの中心ＲＣと投影レンズ７の光軸ＡＸとの位置ず
れやレンズ素子の光軸の倒れ等が生じ、回路パターンの
投影像とウェハ上のチップとの重ね合せ精度が低下した
り、像面の傾きにより解像力が低下するといった問題が
発生しやすい。このため機械的に倍率を制御する場合
は、倍率誤差を補正した後何らかの方式で、レチクルと
投影レンズ７の位置ずれがないことや、レンズ素子の光
軸の倒れがないこと等をチェックする必要がある。
上記のように本発明の第１と第２の実施例では、潜像２
ａ′，３ａ′を光電検出するＴＴＬアライメント光学系
が１組だけなので、複数のＴＴＬアライメント光学系を
使ってウェハＷ上の潜像を検出する場合にくらべて、Ｔ
ＴＬアライメント光学系間の機差や配置誤差が除去でき
るから、測定精度を低下させることがないという利点が
ある。
ａ′，３ａ′を光電検出するＴＴＬアライメント光学系
が１組だけなので、複数のＴＴＬアライメント光学系を
使ってウェハＷ上の潜像を検出する場合にくらべて、Ｔ
ＴＬアライメント光学系間の機差や配置誤差が除去でき
るから、測定精度を低下させることがないという利点が
ある。
尚、第１と第２の実施例において、実素子（デバイス）
作成用のウェハを使う場合は、実素子（チップ）を形成
しない領域例えばストリートライン上に潜像を２ａ′，
３ａ′を露光すればよく、またベア・シリコン（Ｂａｒ
ｅ Ｓｉ）等でパターンのない特別なウェハを使う場合
は、レチクルブラインド４ａ，４ｂを使った遮光は不要
である。また、潜像２ａ′，３ａ′はレチクルＲ
（Ｒ′）の開口２，３を介して露光光が照射されたも
のとしたが、逆に潜像２ａ′，３ａ′は未露光部分と
し、その周囲は露光部分とするようにしてもよい。
作成用のウェハを使う場合は、実素子（チップ）を形成
しない領域例えばストリートライン上に潜像を２ａ′，
３ａ′を露光すればよく、またベア・シリコン（Ｂａｒ
ｅ Ｓｉ）等でパターンのない特別なウェハを使う場合
は、レチクルブラインド４ａ，４ｂを使った遮光は不要
である。また、潜像２ａ′，３ａ′はレチクルＲ
（Ｒ′）の開口２，３を介して露光光が照射されたも
のとしたが、逆に潜像２ａ′，３ａ′は未露光部分と
し、その周囲は露光部分とするようにしてもよい。
また、レチクルＲの開口２ａ，３ａに相当するマークは
有効露光領域（パターン領域１）内の外周部分に設けて
もよい。
有効露光領域（パターン領域１）内の外周部分に設けて
もよい。
（発明の効果） 以上本発明によれば、感光層に所定のパターン（マー
ク）を潜像として形成した後、現像することなく露光さ
れたパターンを検出できるので、投影光学系の倍率等を
迅速に測定でき、倍率誤差をただちに補正することがで
きる。このため投影光学装置（露光装置）の光学特性を
常時所定値に保てることによって重ね合せ精度が高ま
り、ＩＣやＬＳＩ等の製造歩留りが向上するという効果
が得られる。
ク）を潜像として形成した後、現像することなく露光さ
れたパターンを検出できるので、投影光学系の倍率等を
迅速に測定でき、倍率誤差をただちに補正することがで
きる。このため投影光学装置（露光装置）の光学特性を
常時所定値に保てることによって重ね合せ精度が高ま
り、ＩＣやＬＳＩ等の製造歩留りが向上するという効果
が得られる。
また、露光装置自体が備えている位置合せ用の検出光学
系をそのまま使うことができるので、露光装置が多数の
ウェハを露光している間の一定時間（又は稼動中の所定
のタイミング）毎に自動的に倍率を測定する機能，所謂
セルフチェックの機能を持たせ、無人で倍率の補正まで
行なわせることができ、露光措置の精度を短期，長期を
問わず極めて安定した状態に保てるという効果も得られ
る。さらに本発明は、Ｘ線露光法によって露光されたパ
ターンの潜像を検出する場合や、電子線露光装置の投影
光学系（電子レンズ）の特性を調べる場合等にも広く応
用できる。
系をそのまま使うことができるので、露光装置が多数の
ウェハを露光している間の一定時間（又は稼動中の所定
のタイミング）毎に自動的に倍率を測定する機能，所謂
セルフチェックの機能を持たせ、無人で倍率の補正まで
行なわせることができ、露光措置の精度を短期，長期を
問わず極めて安定した状態に保てるという効果も得られ
る。さらに本発明は、Ｘ線露光法によって露光されたパ
ターンの潜像を検出する場合や、電子線露光装置の投影
光学系（電子レンズ）の特性を調べる場合等にも広く応
用できる。
第１図は本発明の第１の実施例に好適なレチクル（マス
ク）の平面図、第２図は第１の実施例による縮小投影型
露光装置の概略的な構成を示す図、第３図は潜像と検出
用のスポット光との配置を示す図、第４図は第３図のス
ポット光の走査で得られる光電信号の波形図、第５図は
本発明の第２の実施例に好適なレチクル（マスク）の平
面図、第６図は第２図の実施例による縮小投影型露光装
置の概略的な構成を示す図、第７図は潜像を撮像した様
子を示す図、第８図は潜像を撮像したときに得られる画
像信号の波形図である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｒ，Ｒ′……レチクル、Ｗ……ウェハ、２，２ａ，３，
３ａ……開口、２ａ′，３ａ′……潜像、７……投影レ
ンズ、８……駆動部、１３……光電検出器、１５……演
算制御手段、２６……撮像素子、……露光光、′…
…照明光
ク）の平面図、第２図は第１の実施例による縮小投影型
露光装置の概略的な構成を示す図、第３図は潜像と検出
用のスポット光との配置を示す図、第４図は第３図のス
ポット光の走査で得られる光電信号の波形図、第５図は
本発明の第２の実施例に好適なレチクル（マスク）の平
面図、第６図は第２図の実施例による縮小投影型露光装
置の概略的な構成を示す図、第７図は潜像を撮像した様
子を示す図、第８図は潜像を撮像したときに得られる画
像信号の波形図である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｒ，Ｒ′……レチクル、Ｗ……ウェハ、２，２ａ，３，
３ａ……開口、２ａ′，３ａ′……潜像、７……投影レ
ンズ、８……駆動部、１３……光電検出器、１５……演
算制御手段、２６……撮像素子、……露光光、′…
…照明光
Claims (5)
- 【請求項１】露光用のエネルギー線の照射によって所定
のパターン形状に応じたエネルギー分布を作るマスク
と、前記エネルギー線に感応する層が形成された基板と
を、該感応層に前記エネルギー分布が照射されるように
配置し、前記エネルギー線を前記マスクを介して前記基
板に照射することにより、前記感応層に前記パターンの
潜像を形成し、該潜像の前記エネルギー線の照射を受け
た露光部分と、照射を受けなかった未露光部分との光学
特性が異なることを利用して前記潜像を検出することに
よって、前記基板に露光されたパターンの位置を検出す
ることを特徴とするパターン検出方法。 - 【請求項２】前記エネルギー線は前記感応層を感応させ
得る波長を含む露光光であり、前記潜像を検出する際、
前記感応層を感応させない波長の単色光を前記潜像に照
射し、前記露光部分と未露光部分の屈折率のちがいによ
って該露光部分と未露光部分の境界部分で生じる散乱光
又は回折光を光電検出することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】前記エネルギー線は前記感応層を感応させ
得る波長を含む露光光であり、前記潜像を検出する際、
該露光光と略同一の波長の照明光を前記感応層に照射
し、前記未露光部分が前記露光部分と同程度まで感応す
る以前に、該露光部分と未露光部分の反射率のちがいに
よって生じる反射光量の差を光電検出することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項４】所定の間隔で設けられた少なくとも２つの
マークを有するマスクと、感光層を有する基板との間に
配置され、前記２つのマークの像を前記感光層に結像す
るための投影光学系と；前記感光層を光化学的に変化さ
せ得る程度の露光用エネルギー線を前記マスクに照射
し、前記感光層に前記２つのマークの潜像を形成するた
めの露光手段と；前記感光層に形成された少なくとも２
つのマーク潜像の部分とその周囲の部分との光学的な特
性が異なることを利用して、前記マーク潜像に応じた検
出信号を出力する潜像検出手段と；該検出信号に基づい
て前記２つのマーク潜像の位置関係を検出し、その位置
関係に基づいて前記投影光学系の光学特性の変化を検出
する手段とを備えたことを特徴とする投影光学装置。 - 【請求項５】前記投影光学系は、前記光学特性の変化を
検出する手段によって検出された変化に応じて前記光学
特性の一部を調整する調整手段を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第４項に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59094051A JPH0640539B2 (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | パタ−ン検出方法と該方法を用いた投影光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59094051A JPH0640539B2 (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | パタ−ン検出方法と該方法を用いた投影光学装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7130437A Division JPH0855788A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 位置検出方法と該方法を用いた投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60238836A JPS60238836A (ja) | 1985-11-27 |
| JPH0640539B2 true JPH0640539B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=14099748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59094051A Expired - Lifetime JPH0640539B2 (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | パタ−ン検出方法と該方法を用いた投影光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640539B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61114529A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Canon Inc | アライメント方法 |
| JPH0281419A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-03-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| EP0502679B1 (en) * | 1991-03-04 | 2001-03-07 | AT&T Corp. | Semiconductor integrated circuit fabrication utilizing latent imagery |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58193545A (ja) * | 1982-05-07 | 1983-11-11 | Hitachi Ltd | ホトマスク |
-
1984
- 1984-05-11 JP JP59094051A patent/JPH0640539B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58193545A (ja) * | 1982-05-07 | 1983-11-11 | Hitachi Ltd | ホトマスク |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60238836A (ja) | 1985-11-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |