JPH07119572B2 - 位置合せ装置 - Google Patents

位置合せ装置

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JPH07119572B2
JPH07119572B2 JP61186220A JP18622086A JPH07119572B2 JP H07119572 B2 JPH07119572 B2 JP H07119572B2 JP 61186220 A JP61186220 A JP 61186220A JP 18622086 A JP18622086 A JP 18622086A JP H07119572 B2 JPH07119572 B2 JP H07119572B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は位置合せ装置に関し、例えば半導体製造装置に
おける投影露光装置などに適用し得るものである。
〔従来の技術〕
半導体製造装置においては、高密度化された微細パター
ンを有するレチクルを正しく半導体ウエハ上に位置合せ
して、フオトレジスト上にレチクルのパターンを露光さ
せる際に、必要十分な位置合せ精度で半導体ウエハをレ
チクルに位置合せする必要がある。
これを実現する手法として従来、レチクル及び半導体ウ
エハ上に所定形状の格子状アライメントマークを予め形
成させておき、レチクル上のアライメントマークについ
て干渉に基づく2光束(例えば±1次光)を得てこれを
半導体ウエハのアライメントマークに照射することによ
つて干渉を生じさせることにより、レチクルと半導体ウ
エハとの位置合せをする方法が提案されている(特開昭
61−65251号)。
すなわち第6図(B)に示すように、レチクル1に付さ
れたアライメントマークを透過するようにコヒーレント
なレーザ光LAを照射し、射出側に得られる±1次回折光
LA+1及びLA-1をフーリエ変換用レンズ2及び3を通じて
射出させ、これを投影レンズ4を通じて半導体ウエハ5
のアライメントマーク位置に集束させる。
ここで、レチクル1上には、第7図に示すように、互い
にほぼ等しい幅をもつピツチPの透過部SO1及び遮光部S
O2でなる強度格子構成のアライメントマークALMが形成
されている。
このようにすると、半導体ウエハ5のアライメントマー
ク上に2光束干渉による干渉縞が発生し、その反射光を
検出光LADETとして光強度検出器6に斜め方向に取り出
す。
ここで光強度検出器6の検出出力は、レチクル1及び半
導体ウエハ5の相対的な位置がずれて行くと、その位置
ずれに応じて光強度が変化して行くので、当該光強度が
所定値になるように、例えば半導体ウエハ5を移動させ
るようにすることにより、半導体ウエハ5を投影レンズ
4を介してレチクル1に位置合せすることができる。
また第6図(A)の場合は、第6図(B)との対応部分
に同一符号を付して示すように、半導体ウエハ5から得
られる検出光LADETを再度投影レンズ4、レンズ3、ミ
ラー7を介してフーリエ変換用レンズ2及び3間位置か
ら検出光LADETとして光強度検出器6へ引き出すように
構成されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが第6図の構成によると、入射レーザ光LAに基づ
いて、レチクル1のアライメントマークにおいて発生さ
れる回折光が、±1次光LA+1及びLA-1以外に0次光LA0
をも発生させるような構成が用いられている。この0次
光は、±1次光LA+1及びLA-1間位置に発生するから、±
1次光LA+1及びLA-1を2光束として取り出すときには、
その間にある0次光LA0も一緒に取り出される結果にな
る。
しかしこの0次光LA0は、2光束干渉を利用して検出光L
ADETを得る際には不要な光束であり、これを除去するた
め、従来の構成においては、フーリエ変換用レンズ2及
び3間に空間フイルタ7を設け、この空間フイルタ7に
よつて0次光LA0をフイルタリングするように構成され
ている。
なお第6図(B)の場合は、ミラー7が空間フイルタを
兼用している。
このように従来の構成においては、2光束干渉の原理に
基づいて位置合せ検出信号を得るためには、利用されな
い0次光を空間フイルタを用いて除去する構成をもつて
おり、この分入射レーザ光LAの利用率が低下すると共
に、位置合せ装置の構成が複雑になる問題がある。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、0次光に
対する空間フイルタをもたなくても良いように構成する
ことにより、レーザ光源の利用率を一段と向上させ得る
と共に、全体としての構成を簡易化し得るようにした位
置合せ装置を提案しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
かかる問題点を解決するため本発明においては、第1の
位置合せ対象11に設けた位相回折格子でなる第1のアラ
イメントマークPT1をコヒーレントな光源によつて照射
し、この第1のアライメントマークPT1から射出された
回折光のうちの2つの回折光LA+1、LA-1を第2の位置合
せ対象13に設けた第2のアライメントマークPT2に集光
して当該2つの回折光LA+1、LA-1による干渉縞を発生さ
せ、当該干渉縞から得た検出光LADETによつて第1及び
第2の位置合せ対象11、13の相対的位置を位置合せする
ようにする。
〔作用〕
第1の位置合せ対象11に設けた第1のアライメントマー
クPT1をコヒーレントな光線LAによつて照射すると、こ
の第1のアライメントマークPT1から0次光を含まない
回折光が射出される。
この回折光のうちの2つの回折光LA+1、LA-1を第2の位
置合せ対象13に設けた第2のアライメントマークPT2に
集光すると、2つの回折光LA+1、LA-1によつて第2のア
ライメントマークPT2上に干渉縞が発生する。この干渉
縞は、第2のアライメントマークによつて再度回折して
第1及び第2の位置合せ対象11及び13の相対的な位置を
表す大きさの検出光LADETを得ることができ、この検出
光LADETによつて第1及び第2の位置合せ対象11及び13
の相対的位置を位置合せすることができる。
かくするにつき、第1のアライメントマークPT1から射
出される回折光には0次の回折光が含まれていないこと
により、相対的位置合せを高い効率で、しかも簡易な構
成で実現し得る。
〔実施例〕
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
第1図において、11は位置合せすべき第1の位置合せ対
象例えばレチクルで、レチクル11上には、第2図に示す
構成の透過型位相回折格子でなるアライメントマークPT
1が設けられている。
アライメントマークPT1は、ピツチP間隔でスリツト部S
1が形成され、隣り合うスリツト部S1の間に、2枚の遮
光部S21及びS22と、透過部S23とでなるパターン部S2が
形成されている。
この実施例の場合、パターン部S2の遮光部S21及びS22
は、互いに透過部S23を侠んで離間した位置に設けられ
ており、透過部S23にλ/2板X1(λはレーザ光LAの波
長)が埋め込まれている。
かくしてアライメントマークPT1にコヒーレントな光線
すなわちレーザ光LAが照射されたとき、これがスリツト
部S1において位相ずれが生ずることなくそのまま透過す
る。これに対してレーザ光LAが透過部S23を透過したと
きその位相がλ/2だけ遅延される。その結果アライメン
トマークPT1の射出側には、スリツト部S1及び透過部S21
をそれぞれ透過したレーザ光が互いに干渉することによ
り、±1次光LA+1及びLA-1を含む各次数の回折光が射出
される。
これに対してスリツトS1を透過した0次光は、透過部S2
3を透過したレーザ光によつて打ち消されて位相回折格
子PT1から射出されなくなる。
この実施例の場合λ/2板X1は、付着加工を容易にするた
めに、透過部S23を構成するすき間のみならず、隣接す
る遮光部S21及びS22上にも形成されている。しかし有効
な回折動作範囲は透過部S23の部分になるように構成さ
れている。
このようにしてレチクル11のアライメントマークPT1に
よつて発生された±1次の回折光LA+1及びLA-1は、投影
レンズ12を介して第2の位置合せ物体を構成する半導体
ウエハ13上に形成された回折格子でなるアライメントマ
ークPT2上に集光され、このアライメントマークPT2上に
干渉縞を発生する。
この干渉縞はアライメントマークPT2のパターンによつ
て再度回折され、この回折光LADETが光強度検出器14に
入射される。
かくして光強度検出器14に入射された検出光LADETの光
強度は、レチクル11のアライメントマークPT1が形成す
る位相回折格子位置と、半導体ウエハ13上に形成された
アライメントマークPT2が形成する回折格子との相対的
な位置関係によつて変化する。そこで検出光LADETの強
さが所定値になるように半導体ウエハ13を移動させるこ
とにより、半導体ウエハ13をレチクル11に対して相対的
に位置合せすることができる。
以上の構成によれば、レチクル11のアライメントマーク
PT1の位相回折作用によつて形成した2光束すなわち±
1次の回折光LA+1及びLA-1を、半導体ウエハ13のアライ
メントマークPT2上に集光することによつて再度回折を
生じさせ、これにより高い精度で半導体ウエハ13をレチ
クル11に位置合せすることができる。
かくするにつきレチクル11において±1次の回折光LA+1
及びLA-1を形成する際に、位相回折格子を用いることに
よつて0次光LA0を発生させないようにしたことによ
り、レチクル11に投射されたレーザ光LAのエネルギーを
効率良く利用しながら半導体ウエハ13のレチクル11への
位置合せをすることができる。
因に照明光LAのエネルギーのうち、±1次の回折光LA+1
及びLA-1と、0次光LA0に振り分けられるエネルギーの
割合を検討すると、次のようになる。
まず第7図の従来のアライメントマークALMのように、
強度格子を用いた場合には、アライメントマークALMか
ら射出される±1次光LA+1及びLA-1の振幅U±1で表される。ここでCは比例定数であり、またアライメ
ントマークALMのスリツト部SO1と遮光部SO2の大きさは
互いに等しいとする。
これに対してアライメントマークALMが全体として透明
であると考えたとき、アライメントマークALMの射出側
には0次光LA0のみが射出されており、その振幅U0として表される。
従つて(1)式及び(2)式よりアライメントマークLA
Mに入射されたレーザ光LAの入射エネルギーに対して、
射出された±1次光のエネルギーの割合は のように1/πとして求めることができる。
同じような演算方法を用いて第2図の位相回折格子でな
るアライメントマークPT1における入射エネルギーに対
する±1次光LA+1及びLA-1へのエネルギーの割合を求め
る。
先ず遮光部S21と光通過部S1、S23の大きさが等しいとす
ると±1次光の振幅U±1は、 となる。これに対して0次光LH0の振幅U0は(2)式を
そのまま用いることができるので、 のように2/πになる。(3)式を(5)式と比較して
みれば明らかなように、第2図の位相回折格子でなるア
ライメントマークPT1を用いた場合には、入射エネルギ
ーに対する±1次光LA+1及びLA-1のエネルギーの割合
は、第7図の従来の場合と比較して2倍になり、かくし
て入射レーザ光LAの利用効果を従来と比較して高い状態
で半導体ウエハ13のレチクル11への位置合せをすること
ができる。
第3図は本発明の他の実施例を示す。この場合レチクル
11(第1図)のアライメントマークPT1は、第3図に示
すように、互いにほぼ等しい幅を有するピツチPのスリ
ツト部S11及び透過部S12で構成されている。透過部S12
はλ/2板で構成され、レーザ光LAが透過部S12を照射し
たとき、当該レーザ光LAをλ/2だけ位相を遅らせて射出
するようになされている。
このようにすれば、アライメントマークPT1からは0次
光が射出されず、±1次光LA+1及びLA-1でなる2光束を
得ることができる。
第3図の実施例において、(1)式〜(3)式について
上述したように入射レーザ光LAの入射エネルギーに対す
る±1次光LA+1及びLA-1のエネルギーの割合を求める
と、 スリツト部S11と透過部S12が等しいとして、±1次光の
振幅U±1となる。これに対して0次光LA0の振幅U0は(2)式を
そのまま用いることができるので、 のように、第7図の従来の場合と比較して4倍の利用効
率で利用しながら位置合せをすることができる。
かくするにつき、第6図について上述したように、0次
光LA0を遮光するための空間フイルタを必要としない
分、従来の場合と比較して一段と簡易な構成にし得る。
第4図は第3の実施例を示すもので、第2図において、
アライメントマークPT1をミラー面MIR上に形成すること
によつて、反射光を利用して2光束を構成する±1次光
LA+1及びLA-1を発生するようにする。このようにしても
第2図について上述したと同様の効果を得ることができ
る。
第5図は本発明の第4の実施例を示すもので、第3図に
ついて上述したアライメントマークPT1をミラー面MIR上
に形成することにより、反射型の構成によつて±1次光
LA+1及びLA-1を得るようにする。このようにしても第3
図について上述したと同様の効果を得ることができる。
また上述の実施例においては、半導体製造装置に本発明
を適用した場合について述べたが、位置合せすべき対象
としてはこれに限らず、第1及び第2の位置合せ対象の
相対的位置を位置合せする場合に広く適用し得る。
また第1の実施例においては、半導体ウエハ13の回折格
子型のアライメントマークPT2として反射型のものを用
いた場合について述べたが、透過型のものを用いても上
述の場合と同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、第1の位置合せ対象上に
形成した位相回折格子型のアライメントマークPT1か
ら、0次光を含まない回折光でなる2光束を発生して第
2の位置合せ対象との位置合せをするようにしたことに
より、レーザ光の利用効率を従来の場合と比較して一段
と向上すると共に、構成を一段と簡易化し得る位置合せ
装置を容易に実現し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による位置合せ装置の一実施例を示す略
線図、第2図はそのレチクル11上に形成する位相回折格
子型のアライメントマークの詳細構成を示す略線図、第
3図〜第5図はその他の実施例を示す略線図、第6図は
従来の2光束型位置合せ装置の概略構成を示す略線的側
面図、第7図はそのアライメントマークの構成を示す略
線図である。 11……レチクル、12……投影レンズ、13……半導体ウエ
ハ、14……光強度検出器、PT1、PT2……アライメントマ
ーク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の位置合せ対象に設けられてコヒーレ
    ントな光線から回折光を発生しかつ前記コヒーレントな
    光線による0次回折光を打ち消す位相回折格子でなる第
    1のアライメントマークをコヒーレントな光線によつて
    照明し、上記第1のアライメントマークから射出された
    回折光のうちの2つの回折光を第2の位置合せ対象に設
    けた第2のアライメントマークに集光して上記2つの回
    折光による干渉縞を発生させ、上記干渉縞から得た検出
    光によつて上記第1及び第2の位置合せ対象の相対的位
    置を位置合せする ことを特徴とする位置合せ装置。
JP61186220A 1986-08-08 1986-08-08 位置合せ装置 Expired - Lifetime JPH07119572B2 (ja)

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JP61186220A JPH07119572B2 (ja) 1986-08-08 1986-08-08 位置合せ装置

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JP61186220A JPH07119572B2 (ja) 1986-08-08 1986-08-08 位置合せ装置

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JPS6342405A JPS6342405A (ja) 1988-02-23
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JP2615778B2 (ja) * 1988-03-14 1997-06-04 キヤノン株式会社 位置合わせ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5725127A (en) * 1980-07-21 1982-02-09 Matsushita Electric Works Ltd Battery disconnection warning device
JPS61290306A (ja) * 1985-06-18 1986-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 位置検知方法及びこの方法を用いた露光装置

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JPS6342405A (ja) 1988-02-23

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