JPS5979527A - パタ−ン検出装置 - Google Patents

パタ−ン検出装置

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JPS5979527A
JPS5979527A JP57189047A JP18904782A JPS5979527A JP S5979527 A JPS5979527 A JP S5979527A JP 57189047 A JP57189047 A JP 57189047A JP 18904782 A JP18904782 A JP 18904782A JP S5979527 A JPS5979527 A JP S5979527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
wafer
reticle
optical system
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP57189047A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Kuniyoshi
伸治 国吉
Tsuneo Terasawa
恒男 寺澤
Toshishige Kurosaki
利栄 黒崎
Yoshio Kawamura
河村 喜雄
Sumio Hosaka
純男 保坂
Akihiro Takanashi
高梨 明紘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to US06/545,642 priority patent/US4614432A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

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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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明のオリ用分野〕 本発明は、半導体製造工程の中のマスクアライナ等にお
いてウェーハ又はマスク等の精密位置計測に使用される
パターン検出装置に関するものである。
〔従来技術〕
パターン検出装置の一例として、第1図に示すような縮
小投影露光装置(参照:特開昭55−162227号公
報)における場合を例にとって説明する。縮小投影露光
装置では、通常前工程で形成されたウェーハ4上の回路
パターンに対して、新だに形成すべきレティクル2の回
路パターンを露光用集光レンズ1および縮小レンズ3に
ょシ重ね焼きする。通常、何枚かのレティクルに関して
この重ね焼きを順次繰返して所望する回路パターンをウ
ェーハ上に形成する。このとき、重ね合せすべき2つの
回路パターンの位置合せは、通常1μm以下の高梢度が
要求されている。第1図に示す縮小投影島光装置では、
このような位置合せはウェーハ上の位置合せ用パターン
の位置を検出し、そのウェーハと一致するように新たに
形成するパターンを有するレティクルを相対移動するこ
とにより行なっている。
すなわち、ウェーハ4上の位置合せ用パターン(図示さ
れていない)は、ライトガイド10により局部照明され
て、その反射光が縮小レンズ3、レティクル2、拡大光
学系5を通してスリット6をのせた往復移動台7の運動
面上に拡大結像される。拡大像はスリット6により走査
され、スリン9ト通過光の明暗がホトフル9ンてより光
電変換され、例えば以下の方法(参照:特開昭53−6
9063号公報)でウェーハ位置を求めることができる
すなわち、スリットの任意の位置X、を仮想中心として
その両側のデータ(Y、)2m個を重ね合せて、ZI”
、、’1(Y1+、−Yl−J”  を計算する。
こうして得られたZの値の中で2の最小値を与える点を
ウエーハーヒ位置合せ用パターンの中心位置とするもの
である。本装置では、レティクル基準パターン中心位置
あるいは往復移動台7上にもうけた原点センサ(図示さ
れてない)に対する、ウェーハ上の位置合せ用パターン
の中心位置を求め、その結果に応じてウエーノ・上のパ
ターンに新たなパターンの重ね合せを行なう。
このように縮小レンズ3を介してパターン位置を検出す
るときには、縮小レンズ3は露光波長に対して収差補正
されているので、通常検出光波長としても露光波長のみ
の単色光を使用する。それゆえ、ウェーハ上に塗布され
たホトレジスト中で等浮子渉縞が発生し、ホトレジスト
の厚さによって検出信号のコントラストの低下を導き、
パターン位置合せ精度が劣化するという欠点がある。ま
た、露光波長′のウェーハからの反射が微細パターンの
形成を妨げるので、ウェーハに反射防止膜をもうけたり
、ホトレジスト中に露光波長の吸光剤を混入することが
ある。このようなとき、露光波長による検出ではウエー
ノ・から検出に十分な反射光強度が得られない。上記の
欠点を解消するためL、光波長と異なる波長によるパタ
ーン検出が必要となる。このとき、通常は縮小レンズ3
とレティクル20間に色収差補正レンズをもうけたり、
あるいはあらかじめ色収差に応じた専用のパターン検出
光学系をもうけ特定波長のみによるパターン検出を行な
っている。それゆえ、補正レンズ位置の再現誤差にとも
ない、パターン検出誤差が発生したり、あるいは異なる
波長専用のパターン検出光学系では、試料によって波長
を変えてパターン検出を行なうことができない。すなわ
ち、任意の波長によるパターン検出を行なうことができ
ないなどの欠点を梅する。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、任意の波長の単色光を使用することに
より、ウェーハ上のホトレジストで発生する等浮子渉縞
を有効利用して、パターン検出信号のコントラストを向
上させパターン位置合せの高精度化を得ることにある。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するために、本発明では検出光学系の
使用波長に応じたウエーノ・上パターンの結像位置の変
動に対応した検出光学系を揚成して、ウェーハ上パター
ンの投影像の検出を行なう。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例によって具体的かつ詳細に説明す
る。まず、縮小レンズの色収差について、第2図を用い
て説明する。第2図においてウェーハ4上の位置合せ用
パターン4′は、紫色の露光波長により図中実線21に
示すようにレティクル2上に拡大結像される。しかし、
異なる波長例えば緑色光を使用したときは、図中点線2
2に示すようにレティクル上には結像されずレティクル
2の上方に拡大結像される。そこで、露光波長に:る拡
大像並びに緑色光による拡大像それぞれに対応した検出
光学系を有する本発明による1実施例を第3図に示す。
第3図の例では、露光光波長によりレティクル上に結像
したウェーハ上のパターンを拡大光学系5、スリット6
を通してボトマル9により光電変換する。一方、為光波
長で検出に十分な反射の得られないウェーハを検出する
ときには、緑色光によシレティクル上方に結像した拡大
像を拡大光学系5′、スリット6′を通してホトマル9
′により光電変換することにより、検出に十分なコント
ラストの良い検出信号が得られる。
このとき、波長の指定は、ライトガイド入口あるいは出
口で光学フィルタを切換えるか、拡大光学系5あるいは
5′中に所定の光学フィルタを切換えることによシ可能
である。縮小レンズの色収差が本実施例のごとく大きく
て結像位置が異なると@は、光学フィルタの有無にかが
わらず、所定の波長による拡大像しか検出することがで
きない。
尚、本実施例では対物レンズを部列に設置したが、レテ
ィクル上方に2段に重ねる構造とすることも可能であり
設置位置は任意で良い。
一方、縮小レンズの色収差が大きくて結像位置が異なる
ときに結像位置を補正するのはウェーハと縮小レンズと
の距離を変更することによっても可能である。例えば、
使用波長によってウェーハを上下動させ、ウェーハ上の
パターンを使用波長にかかわらずレティクル上に結像さ
せることも可能である。光学系の概要を第4図に示す。
本図に示すように、露光波長でウェーハ上のパターンが
レティクル上に結像するウェーハ位置に対して、緑色光
では所定量ウェーハを下降させることにより露光波長の
場合と同様にレティクル上にウェーハ上のパターンが結
像する。本原理に基づく本発明の1実施例を第5図に示
す。本実施例では、ウェーハはX、Y、Z各移動台上に
装着され、各方向に移動可能である。また拡大光学系中
に光学フィルタ切換機禍11をもうける。この結果、露
光波長によるパターン検出は従来通りであるが、緑色光
波長ではウェーハを所定量下降させ、レティクル上に結
1家した像を緑色の光学フィルタを通してスリット6上
に結像させることができる。この場合、波長の切換えに
ともない、ウェーハおよびレティクル間の結像光学系中
に新たな光学部品等の追加等が不要のため、光学部品の
追加にともなうパターン検出誤差の発生はない。尚、本
実施例では、ウェーハを」二下動させ波長の変化にとも
なう色収差の補正を行なったが、縮小レンズ、レティク
ル、パターン検出光学系等を上昇させて、ウェーハ上の
パターンをレティクル上に結像させることも可能である
。また、縮小レンズの色収差が小さく結像位置の変動が
無視できる程小さいときには、単に光学フィルタの切換
えで検出光波長を指定して本発明を実施することができ
る。
〔発明の効果〕
以上のごとく、本発明によれば種々の波長によるパター
ン検出が可能であり、ウェーハ上のホトレジスト厚さ、
ホトレジスト材料、基盤材料に応じて、検出波長を選択
することにょシ、常にコントラストの良い検出信号を得
ることができる。またこのとき、補正レンズ等の光学部
品を挿入する必要もないので、パターン検出の高精度化
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のパターン検出装置を備えた縮小投影露光
装置の基本構成図、第2図は縮小レンズの色収差を示す
概念図、第3図は本発明の1実施例を示す図、第4図は
ウェーハの上下動による縮小レンズの色収差補正の概念
説明図、第5図は本発明ノ他の1実施例を示す図である
。 1・・・パターン露光用集光レンズ、2・・・レティク
ル、3・・・縮小レンズ、4・・・ウェーハ、4′・・
・ウェーハ上の位置合せ用パターン、訃・・露光波長に
よる拡大光学系、5′・・・波長の異なる検出光学系中
の拡大光学系、6.6’・・・スリット、7・・・往復
移動台、8・計ノニアエンコーダ、9.9’・・・ホト
マル、10・・・パターン検出照明用ライトガイド、1
1・・・干渉フィルタ交換機構、12・・・X移動台、
13・・・Y移動台、14・・・Z移動台。 ■ Z 図 ■ 3 図 ■ Ii 図 ? 刀 5 図 第1頁の続き ヴ2)発 明 者 保坂純男 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 (塑発 明 者 高梨明紘 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 131−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ウエーノ・上の被検出パターンの投影光学像を用い
    てパターンの位置検出を行なうパターン検出装置におい
    て、該パターン検出光学系の使用波長を単色光とし、検
    出光波長の選択が可能で異なる波長の単色光を使用して
    パターン位置を検出することを特徴とするパターン検出
    装置。 2、ウェーハ上の被検出パターンの投影光学像を用いて
    パターンの位置検出を行なうパターン検出装置において
    、該パターン検出光学系の使用波長を単色光とし、検出
    光波長の選択が可能で異なる波長の単色光に対応した複
    数の独立した検出光学系を有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装置。 3、パターン検出光学系中で光学フィルタの交換を特徴
    とする特許a^求の範囲第1項記載のパターン検出装置
    。 4、パターン検出光学系に複数の対物レンズをもうけた
    特許請求の範囲第2項記載のパターン検出装置。 5、異なる検出波長に応じて焦点補正を行なう手段を付
    加した特許請求の範囲第1項記載のパターン検出装置。
JP57189047A 1982-10-29 1982-10-29 パタ−ン検出装置 Pending JPS5979527A (ja)

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