JPS61236118A - 位置検出方法 - Google Patents
位置検出方法Info
- Publication number
- JPS61236118A JPS61236118A JP60076384A JP7638485A JPS61236118A JP S61236118 A JPS61236118 A JP S61236118A JP 60076384 A JP60076384 A JP 60076384A JP 7638485 A JP7638485 A JP 7638485A JP S61236118 A JPS61236118 A JP S61236118A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- mask
- objective lens
- fresnel zone
- light
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- Pending
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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
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- 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
- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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。
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、Ｘ線露光装置のマスクとウェハのアライメン
ト方法に係り、特に対物レンズを傾斜すせることで退避
をなくし、アライメントマークに変形フレネルゾーンを
利用して、高速アライメントと良好な検出信号のｓ／Ｎ
比を得るアライメント検出方法に関する。
ト方法に係り、特に対物レンズを傾斜すせることで退避
をなくし、アライメントマークに変形フレネルゾーンを
利用して、高速アライメントと良好な検出信号のｓ／Ｎ
比を得るアライメント検出方法に関する。
マスク・ウェハ位置合せ方法及び装置に示した従来例で
は、マスク・ウェハ上に設けたフレネルゾーンマークを
露光領域外から露光狽域に向って斜方から照明するので
フレネルゾーンに回折したコヒーレント光は露光領域内
で焦点を結ぶ、このためこの焦点位置を検出する対物レ
ンズは露光領域内に配置せざるを得ない。このため対物
レンズでフレネルゾーンの焦点を検出し、ウェハとマス
クをアライメントした後、対物レンズを退避しなければ
ならない。従来の露光方法はウェハ全面を括して露光す
る方式を採用しているのでアライメントはウェハ１枚当
り１回ですむため多少時間がかかつても問題とならなか
りた。この種の位置合せ方法として関連するものには、
例えば特開昭５６−１５７（１５３号がある。
は、マスク・ウェハ上に設けたフレネルゾーンマークを
露光領域外から露光狽域に向って斜方から照明するので
フレネルゾーンに回折したコヒーレント光は露光領域内
で焦点を結ぶ、このためこの焦点位置を検出する対物レ
ンズは露光領域内に配置せざるを得ない。このため対物
レンズでフレネルゾーンの焦点を検出し、ウェハとマス
クをアライメントした後、対物レンズを退避しなければ
ならない。従来の露光方法はウェハ全面を括して露光す
る方式を採用しているのでアライメントはウェハ１枚当
り１回ですむため多少時間がかかつても問題とならなか
りた。この種の位置合せ方法として関連するものには、
例えば特開昭５６−１５７（１５３号がある。
しかし、１μｍ以下の微細パターンの転写をねらったス
テップアンドリピート方式ではウェハ１枚当り士数回の
アライメントと露光を繰返すのでアライメント時間を減
すことが重要な課題となっている。
テップアンドリピート方式ではウェハ１枚当り士数回の
アライメントと露光を繰返すのでアライメント時間を減
すことが重要な課題となっている。
また、マスクとウェハをアライメント後、対物レンズを
動かすのでその振動でマスクとウェハのアライメント精
度が低下するなどの問題がある。
動かすのでその振動でマスクとウェハのアライメント精
度が低下するなどの問題がある。
本発明の目的は、ｘｉ露光装置に８いてマスクとウェハ
を７２イメント後対物レンズの退避をなくし、しかも変
形フレネルゾーンマークから回折する光の焦点位置を検
出することによりて高Ｓ／Ｎの検出装置を得ようとする
もので、微細な間隙で相対したマスクとウニへの相対位
置を高速で高精度に検出しアライメントすることのでき
る位置検出方法を提供することにある。
を７２イメント後対物レンズの退避をなくし、しかも変
形フレネルゾーンマークから回折する光の焦点位置を検
出することによりて高Ｓ／Ｎの検出装置を得ようとする
もので、微細な間隙で相対したマスクとウニへの相対位
置を高速で高精度に検出しアライメントすることのでき
る位置検出方法を提供することにある。
本発明では、上記の目的を達成するため、第１にマスク
・ウェハ上に設けたフレネルゾーンマークを露光領域内
から露光領域外に向りて斜方向からコヒーレント光（Ｈ
ｅ −Ｎｅレーザ）で照明して、このフレネルゾーンマ
ークからの回折光の焦点が露光領域外に向って出来る様
にしたことである。
・ウェハ上に設けたフレネルゾーンマークを露光領域内
から露光領域外に向りて斜方向からコヒーレント光（Ｈ
ｅ −Ｎｅレーザ）で照明して、このフレネルゾーンマ
ークからの回折光の焦点が露光領域外に向って出来る様
にしたことである。
第２に上記した回折光の焦点を検出するためにマスク・
ウニへ面の垂線から傾斜させ回折光の進行方向に光軸を
合せた対物レンズでウェハとマスクの焦点を同時に検出
するためウェハとマスクの焦点位置をこの傾斜させた対
物レンズの光軸に対して垂直平面上に結ぶ様にしたこと
である。
ウニへ面の垂線から傾斜させ回折光の進行方向に光軸を
合せた対物レンズでウェハとマスクの焦点を同時に検出
するためウェハとマスクの焦点位置をこの傾斜させた対
物レンズの光軸に対して垂直平面上に結ぶ様にしたこと
である。
第３は、ウェハ又はマスク面上に配置した１次元フレネ
ルゾーンの形状をテーバ状にして、その焦点面を対物レ
ンズの光軸に対して垂直面上に結ばせて検出時の焦点ボ
ケを生じさせない様にしたことである。
ルゾーンの形状をテーバ状にして、その焦点面を対物レ
ンズの光軸に対して垂直面上に結ばせて検出時の焦点ボ
ケを生じさせない様にしたことである。
本発明の具体例を第１図から第６図によって説明する。
第１図は本発明の全体的な概要を示したものである。マ
スクとウエノ・の相対位置は５軸の光学系でそれぞれＹ
、軸Ｉ Ｙ、軸、Ｘ軸方向の位置検出を行なうが、第１
図にはこのうちＹ、軸とＹ、軸を検出する光学系を示し
たものである。
スクとウエノ・の相対位置は５軸の光学系でそれぞれＹ
、軸Ｉ Ｙ、軸、Ｘ軸方向の位置検出を行なうが、第１
図にはこのうちＹ、軸とＹ、軸を検出する光学系を示し
たものである。
ウェハチャック１に吸着されたウェハ２とマスク３は微
小な間隙？（５〜４０μｍｒＬ）で相対している。また
、露光源であるＸ線源はマスク面の中心を通る垂線上に
配置されており、ここから放射状にＸ線を照射してマス
ク５上の回路パターンをウェハ２面に転写する。ウェハ
２及びマスク３面上にはそれぞれ後で述べる形状のフレ
ネルゾーンのアライメントマーク６．７が付いている。
小な間隙？（５〜４０μｍｒＬ）で相対している。また
、露光源であるＸ線源はマスク面の中心を通る垂線上に
配置されており、ここから放射状にＸ線を照射してマス
ク５上の回路パターンをウェハ２面に転写する。ウェハ
２及びマスク３面上にはそれぞれ後で述べる形状のフレ
ネルゾーンのアライメントマーク６．７が付いている。
このフレネルゾーンマーク６．７ニコヒーレント光８（
Ｈｅ−Ｎ６レーザ）で矢印に示す様に露光領域内から露
光領域外に向って斜方向θの角度で照明すると、フレネ
ルゾーンで回折（反射）したコヒーレント光９は一〇の
角度で露光領域外に向い焦点１０を結ぶ、対物レンズ１
１はこの焦点を検出するため一〇傾斜させて配置される
。
Ｈｅ−Ｎ６レーザ）で矢印に示す様に露光領域内から露
光領域外に向って斜方向θの角度で照明すると、フレネ
ルゾーンで回折（反射）したコヒーレント光９は一〇の
角度で露光領域外に向い焦点１０を結ぶ、対物レンズ１
１はこの焦点を検出するため一〇傾斜させて配置される
。
この様に対物レンズ１１は傾斜しているので露先光であ
るＸ線５とは干渉しないため、マスクとウェハをアライ
メント後対物レンズ１１を退避させる必要がなくなった
。
るＸ線５とは干渉しないため、マスクとウェハをアライ
メント後対物レンズ１１を退避させる必要がなくなった
。
対物レンズ１１で検出された回折光の焦点は光路１２を
通りセンサ１３上に再び結像しセンサ１３によってその
位置が検出される。
通りセンサ１３上に再び結像しセンサ１３によってその
位置が検出される。
第２図によりてウェハ２・マスク３上に設けるフレネル
ゾーンマークの形状について説明す配置した１次元フレ
ネルゾーンマーク６．７を示す。
ゾーンマークの形状について説明す配置した１次元フレ
ネルゾーンマーク６．７を示す。
このフレネルゾーンマーク６．７を矢印８の様に斜め方
向からコヒーレント光８で照明するとフレネルゾーンマ
ーク６．７からの回折（反射）光９の焦点１０位置は焦
点距離ｆは次式で表わせる様にフレネルゾーン６．７の
パターン寸法Ｒｎによって決まるのでフレネルゾーン６
．７の設けられているウェハ２又は ｉ −Ｒｎ／ｎλ ３二次 数 λニコヒーレント光の波長 Ｒｎ：フレネルゾーンのパターン寸法 ｆ：焦点距離 マスク３面と平行に出来る。これを第１図で述べた様に
傾斜させた対物レンズで検出すると、対物レンズの焦点
はフレネルゾーン６．７０回折光の焦点面１０の１点が
合うだけで他の部分は焦点ボケが生じる。このため、第
２図Ｂに示した様にそれぞれのパターンをテーバ状に配
置した楔形のフレネルゾーンマーク６．７を設けた。焦
点距離ｆは上記に述べた様にパターン寸法Ｒｆ＆によっ
て決まり、Ｒｎが小さくなるに従りて焦点距フレネルゾ
ーン６．７の設けられているウェハ２・マスク３に対し
て傾斜させて作り、Ｗ、１図に示す対物レンズ１１０光
軸に対して垂直平面に作ることによって焦点ボケを防止
することが出来る。
向からコヒーレント光８で照明するとフレネルゾーンマ
ーク６．７からの回折（反射）光９の焦点１０位置は焦
点距離ｆは次式で表わせる様にフレネルゾーン６．７の
パターン寸法Ｒｎによって決まるのでフレネルゾーン６
．７の設けられているウェハ２又は ｉ −Ｒｎ／ｎλ ３二次 数 λニコヒーレント光の波長 Ｒｎ：フレネルゾーンのパターン寸法 ｆ：焦点距離 マスク３面と平行に出来る。これを第１図で述べた様に
傾斜させた対物レンズで検出すると、対物レンズの焦点
はフレネルゾーン６．７０回折光の焦点面１０の１点が
合うだけで他の部分は焦点ボケが生じる。このため、第
２図Ｂに示した様にそれぞれのパターンをテーバ状に配
置した楔形のフレネルゾーンマーク６．７を設けた。焦
点距離ｆは上記に述べた様にパターン寸法Ｒｆ＆によっ
て決まり、Ｒｎが小さくなるに従りて焦点距フレネルゾ
ーン６．７の設けられているウェハ２・マスク３に対し
て傾斜させて作り、Ｗ、１図に示す対物レンズ１１０光
軸に対して垂直平面に作ることによって焦点ボケを防止
することが出来る。
第３図位）はウェハ２・マスク３上に第２図ＣＣ）で述
べたフレネルゾーンマーク６．７を設けた例を示したも
ので、ウェハ２のフレネルゾーンマーク６かもの回折光
９の焦点１０′とマスクｓ上のフレネルゾーン７からの
回折光９の焦点１０″は、第１図に示した対物レンズ１
１０光軸に対して同一垂直面に出来る様にそれぞれのフ
レ不ルンマーク６，７による方法を示したものである。
べたフレネルゾーンマーク６．７を設けた例を示したも
ので、ウェハ２のフレネルゾーンマーク６かもの回折光
９の焦点１０′とマスクｓ上のフレネルゾーン７からの
回折光９の焦点１０″は、第１図に示した対物レンズ１
１０光軸に対して同一垂直面に出来る様にそれぞれのフ
レ不ルンマーク６，７による方法を示したものである。
これについても第３図（にに示した場合と同じであるが
、２次元（円形）のフレネルゾーン６．７は点状に黒点
１０を結ぶので、第１図に示したセンサ１３を２次元の
センサにする必要があり、検出ソフトアルゴリズムが複
雑になり好くない。
、２次元（円形）のフレネルゾーン６．７は点状に黒点
１０を結ぶので、第１図に示したセンサ１３を２次元の
センサにする必要があり、検出ソフトアルゴリズムが複
雑になり好くない。
第４図は本発明による具体例を示したものである。レー
ザ発振器１４からのＨｅ−Ｎｅレーザ光８はコリメート
レンズ１５を通りマスク３・ウェハ２上に照明される。
ザ発振器１４からのＨｅ−Ｎｅレーザ光８はコリメート
レンズ１５を通りマスク３・ウェハ２上に照明される。
ウェハ２・マスク３上のフレネルゾーンマーク６．７か
もの回折（反射）光は焦点を結び対物レンズ１１で検出
され第２対物レンズによってさらに拡大される。次にウ
ェハ２検出像とマスク３検出像を合成するプリズム１８
を通り検出信号の強度を向上させるシリンダレンズ１９
を通り、リニアセンサ１３上に回折光の焦点１０を再結
像させる。シャッタ１７’、 １７”によってウェハ２
の検出像のみまたはマスク５の検出像のみをリニアセ／
す１３上に結像させることが出来る。
もの回折（反射）光は焦点を結び対物レンズ１１で検出
され第２対物レンズによってさらに拡大される。次にウ
ェハ２検出像とマスク３検出像を合成するプリズム１８
を通り検出信号の強度を向上させるシリンダレンズ１９
を通り、リニアセンサ１３上に回折光の焦点１０を再結
像させる。シャッタ１７’、 １７”によってウェハ２
の検出像のみまたはマスク５の検出像のみをリニアセ／
す１３上に結像させることが出来る。
第５図には（ＡＪ図に示す楔形フレネルゾーンは製作す
ることが難しいので（Ｂ）図に示す階段状のパターンで
代用することが可能であることを示したものである。
ることが難しいので（Ｂ）図に示す階段状のパターンで
代用することが可能であることを示したものである。
第６図は第４図に示す光学系で検出出来るフレネルゾー
ンマーク６．７の信号強度分布を示したものである。
ンマーク６．７の信号強度分布を示したものである。
本発明によれば、アライメント終了時に対物レンズを退
避する必要がないので高速でアライメント出来ると共に
退避時の振動がないので１度アライメントした精度を低
下させることがない。
避する必要がないので高速でアライメント出来ると共に
退避時の振動がないので１度アライメントした精度を低
下させることがない。
ウェハとマスクに設けた楔形７しネルゾーンマークの焦
点位置を対物レンズの光軸に対して垂直な同一平面内に
作ることが出来、この焦点位置を検出するれば、マスク
・ウェハ共焦点の合ったシャープな検出像が得れ、高い
アライメント精度を達成することが出来る。
点位置を対物レンズの光軸に対して垂直な同一平面内に
作ることが出来、この焦点位置を検出するれば、マスク
・ウェハ共焦点の合ったシャープな検出像が得れ、高い
アライメント精度を達成することが出来る。
従って、ステップアントリピート方式のＸ線露装置には
欠かせない技術である。
欠かせない技術である。
したフレネルゾーンの焦点位置関係を示す。第可能なフ
レネルゾーンマークの形状を示す。第６図は一次元フレ
ネルゾーンマークを検出した場合の信号強度分布を示し
たものである。 ２・・・つｘハ、 ３・・・マスク、６・７
・・・フレネルゾーンマーク、 １０・・・回折光による焦点、１１・・・対物レンズ、
１３・・・センサ。
レネルゾーンマークの形状を示す。第６図は一次元フレ
ネルゾーンマークを検出した場合の信号強度分布を示し
たものである。 ２・・・つｘハ、 ３・・・マスク、６・７
・・・フレネルゾーンマーク、 １０・・・回折光による焦点、１１・・・対物レンズ、
１３・・・センサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、マスクとウェハを５〜４０μｍの間隙で相対させ、
マスク面の上方から露光光を照射してマスク面上の回路
パターンをウェハ上に転写する露光装置において、ウェ
ハ・マスク上に設けた位置合せ用のマークを露光領域内
から露光領域外に向って照明し、その反射光を露光領域
外から検出することによってウェハとマスクの相対位置
を求めることを特徴とする位置検出方法。 ２、上記検出方法において、マスク及びウェハ上に位置
合せ用のマークとしてフレネルゾーンマークを設け、そ
の回折光による焦点が、検出光学系の光軸に対して垂直
で、同一平面内に出来る様にしたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の位置検出方法。 ３、検出光学系の対物レンズを、マスク・ウェハ面の垂
線に対して傾斜させたこと、及びこの傾斜した対物レン
ズの光軸に対して垂直で、同一平面内にマスクとウェハ
からの回折光による焦点が出来る様にしたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項記載の位置検出
方法。 ４、上記特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記
載の検出方法において、ウェハ及びマスク面上に配置し
た一次元フレネルゾーンを楔形の形状にすることにより
、その焦点面が検出する対物レンズ光軸に対し垂直平面
となる様にしたことを特徴とする位置検出方法。 ５、上記フレネルゾーンの楔形形状寸法を段階的に変化
させたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の位
置検出方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60076384A JPS61236118A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 位置検出方法 |
| US06/789,778 US4708484A (en) | 1984-10-24 | 1985-10-21 | Projection alignment method and apparatus |
| EP85113379A EP0179438B1 (en) | 1984-10-24 | 1985-10-22 | A projection aligner of a lithographic system |
| DE8585113379T DE3573326D1 (en) | 1984-10-24 | 1985-10-22 | A projection aligner of a lithographic system |
| KR1019850007814A KR900006773B1 (ko) | 1984-10-24 | 1985-10-23 | 위치 검출방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60076384A JPS61236118A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 位置検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236118A true JPS61236118A (ja) | 1986-10-21 |
Family
ID=13603838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60076384A Pending JPS61236118A (ja) | 1984-10-24 | 1985-04-12 | 位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61236118A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02304303A (ja) * | 1989-05-18 | 1990-12-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | セクターフレネルゾーンプレートによる位置検出装置 |
| KR100920730B1 (ko) * | 2008-12-24 | 2009-10-07 | 주식회사 이큐스팜 | 이미징 장치용 조명장치 및 조명방법 |
-
1985
- 1985-04-12 JP JP60076384A patent/JPS61236118A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02304303A (ja) * | 1989-05-18 | 1990-12-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | セクターフレネルゾーンプレートによる位置検出装置 |
| KR100920730B1 (ko) * | 2008-12-24 | 2009-10-07 | 주식회사 이큐스팜 | 이미징 장치용 조명장치 및 조명방법 |
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