JPS60134421A - パタ−ン位置検出装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はウェーハ上に回路パターンを露光する露光装置
などのパターン位置検出装置に関するものである。

〔発明の背景〕

ＬＳＩなどの回路パターンをウェーハ上に露光する装置
や、あるいは露光された回路パターンを検査する装置な
どにおけるパターン位置検出装置は、従来、第１図に示
すように回路パターンが描かれたレティクル１上の基準
パターン２に対するウェーハ３上の検出パターン４の相
対位置を検出する場合、検出すべきパターン４と基準パ
ターン２とが縮小レンズ５および拡大光学系６によって
スリット７の走査面上に拡大投影され、この投影された
像を、モータ８でスリット７を走査することによって、
上記スリット７を通過した光を光電変換器９で受け光電
変換してパターン信号を得ていた。パターン信号は第２
図に示すように、時同Ｔの経過につれて信号の強度Ｉが
パターンの明暗に応じ変化して現われる。位置の検出は
あらかじめ設定したいき値りをパターン信号が過ぎる時
点の時間的間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３を計測し、これによっ
てパターン２および４の相対的な位置を検出する方式で
行っていた（特公昭５３−４８０７７　＞。上記方式で
は光電変換された信号のコントラストが悪い場合あるい
は信号に雑音成分が多い場合には検出精度が悪く、高精
度にパターン位置を検出できないという欠点があった。

上記の欠点をなくし高精度なパターン位置検出を可能に
するため、パターン信号をディジタル信号として記憶し
たのち、統計的手法によってパターン位置の演算を行い
パターン位置の検出を行うことが考えられた。このパタ
ーン位置検出装置は第３図に示すようにスリット７と該
スリット７の位置を計測するリニアエンコーダ等の測長
器１０とで構成され、スリット７が原点位置（図示せず
）から移動台１１によって移動するにしたがって測長器
１０からパルスが出力される。一方スリット７の通過光
は光電変換器９で光電変換されたのち、ＡＤ変換回路１
２によって測長器１０からディジタルカウンタ１３を経
たパルス信号に同期してＡＤ変換され、サンプリングが
行なわれる。ＡＤ変換された信号は記憶回路１４に格納
され、パターン信号の演算処理装置１５によってパター
ン位置の演算を行う（特公昭５７−４８８５３　）。上
記のパターン位置検出装置では、スリット７の位置を計
測する測長器１０の最大応答周波数が５０　ｋＨｚ程度
であるため、サンプリングを高速で行なうことができな
いという欠点があった−０またサンプリングの分解能は
測長器１０の分解能で決定されるため限界があった。

〔発明の目的〕

本発明は、パターン位置の検出を行なう際の信号のサン
プリングを高速かつ高精度に行うことができるパターン
位置検出装置を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、本発明によるパ・ターン
位置検出装置は、物体上に形成されたパターンの光学的
な拡大投影像をスリットにより走査し、光電的に上記パ
ターンの位置を検出するパターン位置検出装置において
、上記スリットを一定速度で走査させるための走査装置
と、スリットの通過光を検知する光電変換器と、１光電
変換された一パターン信号をクロックパルスに同期させ
てＡＤ変換し、逐次記憶回路に格納するサンプリング回
路と、上記記憶回路に記憶された信号からパターンの位
置を演算処理するための演算処理回路とを備えたことに
より、パターン信号のサンプリングを′高速かつ高精度
に行うものである。

〔発明の実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する第４図は
本発明によるパターン位置検出装置の一実施例の構成を
示す図、第５図はスリット走査面に投影されたパターン
の一例を示す図、第６図は記憶回路に記憶された信号例
を示す図である。第４図に示すパターン位置検出装置は
縮小投影露光・装置における実施例を示したものである
。縮小投影露光装置はＩＣ，ＬＳＩ等の回路パターンが
描かれたレティクル１上の上記回路パターンを縮ｌＪｚ
レンズ５によりウェーハ３上に縮小投影し、この縮小投
影されたパターンを露光形成するものである。上記縮小
投影露光装置において、すでに前玉・程で形成−された
ウェーハ３上のパターンと新たに形成するパターンとの
位置合わせを行うとき、ウェーハ３上の位置合わせ用パ
ターン４の位置をレティクル１上の基準パターン２に対
して正確にしかも高速で検出する必要がある。一本実施
例においてウェーハ３上の位置合わせ用パターン４と基
準□となるレティクル１上の基準パターン２は、縮１１
）レンズ５と拡大光学系６とによってスリット７の走査
面上に第５図に示すように拡大投影して結像される。第
５図において基準パターン２は明るく位置合わせ用パタ
ーン４は反射投影されるため上記基準パターン２よりも
若干暗くなる。スリット７は回転ドラム１６に形成され
、モータ８と該モータ８を例えば位相比較サーボ方式に
より回転制御するモータ制御回路１７とからなる走査装
置により位置合わせ用パターン４の拡大投影像を一定速
度で矢印方向に走査する。スリット走査によって生じる
スリット７の通過光の明暗は、例えばホトマルチプライ
ヤのような光電変換器９で光電変換されＡＤ変換回路１
２に入力される。ＡＤ変換回路１２ではクロックパルス
発生器１８から構成される装置クロックパルス信号１９
に同期させて、上記光電変換器９からの出力をディジタ
ル化し記憶回路１４に入力させる。記憶回路１４ではス
リット７が原点（図示せず）を通過した時点から基準ク
ロックパルス信号１９を計数するディジタルカウンタ１
３のカウント量に比例してＡＤ変換値を入力し記憶する
。

第６図に上記記憶回路１４に記憶された信号例を示す。

図において横軸は基準クロックパルスのカウント量であ
るが、スリット７が走査装置によって一定速度で走査す
るため上記横軸をスリット７の位置座標Ｘに変換して考
えることができる。基準クロックパルス信号１９のカウ
ント量ｉとスリット７の位置座標ｘ１との関係は、基準
クロックパルス信号１９の周波数ｆとスリット７の走査
速度Ｖおよび拡大投影光学系の倍率Ａとで決定し次式の
よ１うになる。

Ｘ１＝（７六）ｉ 上式の（占）はサンプリングの分解能を表わすので、ク
ロックパルス信号１９の周波数ｆを上ケることによって
分解能を高くとることができる。

また同図の縦軸はスリット７の通過光の明暗を示す光電
変換器９の出力を、ＡＤ変換回路１２でＡＤ変換した値
Ｙを示している。

上記出力信号からパターン４とパターン２との中心座標
の相対位置Δを演算処理回路１５により統計的手法を用
いて処理し検出する。各パターン４および２の中心座標
は、例えばつぎの方法でめることができる。パターン４
の中心座標ＸＷについては、スリット７の任意の位置Ｘ
ｉを仮想中心としてその両側のデータ２ｍ個を重ね合わ
せた場合の、重ね合わせの度合を２１とし、そのＺｉを
計算する。ここでＸ０位置での出力信号をＹｉとすれば Ｚ＋＝　Σ（Ｙｔ＋４　’　ＹＩ−４）２ｊ＝ｉ として計算する。このようにして得られた２の変化の中
で２の最小値を与える点が、上記パターン４の中心座標
ＸＷとなる。同様にしてパターン２の中心座標ＸＲもめ
ることができ、これらＸｗとＸＲとの差からパターン４
とパターン２との相対位置Δをめることが可能である。

上記のように本発明は検出すべきパターン４を基準パタ
ーン２とともに拡大光学系６で投影結像させ、この投影
像を一定速度で移動するスリット７によって走査し、上
記スリット７通過光の明暗を光電変換器９で検出したの
ち基準クロックパルス信号１９と同期させてＡＤ変換し
、記憶回路１４に記憶された信号から演算処理回路１５
によりパターン位置の検出を行うものである。

上記実施例は縮小投影露光装置におけるパターン位置検
出について記したが、露光されたパターンの検査装置に
おいても、上記実施例と同様にしてパターン位置の検出
を行うことができる。

〔発明の効果〕

上記のように本発明によるパターン位置検出装置は、物
体上に形成されたパターンの光学的な拡大投影像をスリ
ットにより走査し、光電的に上記パターンの位置を検出
するパターン位置検出装置において、上記スリットを一
定速度で走査させるだめの走査装置と、スリットの通過
光を検知する光電変換器と、光電変換されたパターン信
号をクロックパルスに同期させてＡＤ変換し、逐次記憶
回路に格納するサンプリング回路と、上記記憶回路に記
憶された信号からパターンの位置を演算処理するための
演算処理回路とを備えたことにより上記スリットの走査
速度を制限する要素がないためスリットを高速で走査さ
せることができる。このためパターンの位置検出を高速
で行うことが可能であり、本発明によるパターンのサン
プリング速度は従来方式による場合の１０倍に向上する
ことが確認された。また基準クロックパルスの周波数を
上げることによってサンプリングの分解能を高くするこ
とができるため、本発明はパターン位置の検出を行う際
の信号のサンプリングを高速かつ高精度に行うことがで
きるパターン位置検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパターン位置検出装置の構成図第２図は
上記従来例のパターン信号を示す図、第３図はパターン
位置検出装置の他の従来例を示す構成図、第４図は本発
明によるパターン位置検出装置の一実施例の構成図、第
５図はスリット走査面に投影されたパターンの一例を示
す図、第６図は記憶回路に記憶された信号の例を示す図
である４・・・位置合わせ用パターン ７・・・スリット　８・・・モータ　（走査装置）９・
・・光電変換器　１２・・・ＡＤ変換回路１４・・・記
憶回路　１５・・演算処理回路１７・・・モータ制御回
路（走査装置）１８・・・クロックパルス発生器 １９・・・基準クロックパルス信号 代理人弁理士　中村純之助 第１頁の続き ０発　明　者　河　村　喜　雄　国分寺市東恋ケ窪央研
究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体上に形成されたパターンの光学的な拡大投□影像を
   スリットにより走査し、光電的に上記パターンの位置を
   検出するパターン位置検出装置において、上記スリット
   を一定速度で走査させるための走査装置と、スリットの
   通過光を検知する光電１変換器と、光電変換されたパタ
   ーン信号をクロッ□ クパルスに同期させてＡＤ変換し、逐次記憶回路に格納
   するサンプリング回路と、上記記憶回路に記憶された信
   号からパターンの位置を演算処理するための演算処理回
   路とを備えたことを特徴とするパターン位置検出装置。