JPS61278135A

JPS61278135A - 縮小投影式アライメント方法およびその装置

Info

Publication number: JPS61278135A
Application number: JP60118969A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Nakada; 俊彦中田; Yoshisada Oshida; 良忠押田; Masataka Shiba; 正孝芝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-06-03
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1986-12-09
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPH0616480B2; US4777374A

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、２次元パターンの中心位置を検出するための
パターン位置検出方法およびその装置とくに縮小投影露
光装置によって回路パターンをウェハ上に縮小投影露光
するさいのアライメント用のパターン検出に好適なパタ
ーン位置検出方法およびその装置に関するものである。

（発明の背景）縮小投影露光装置は一般に第１４図に示すように、レチ
クルｌ上の回路パターン４と、ウェハステージ７上のウ
ェハ３とを離間して配置するとともに、その間に縮小投
影レンズ２を配置し、上記レチクル１上の回路パターン
４の上方位置にコンデンサレンズ１８を配置したもので
、露光光源（図示せず）からの露光光をコンデンサレン
ズ１８を介して回路パターン４に照射し、該回路パター
ン４を縮小投影レンズ２の入射Ｉ１！１９を介してウェ
ハ３のチップ５１、　５２．　５３等に繰り返し順次縮
小投影露光転写する。このさい、上記回路パターン４は
上記各チップ５１，　５２．　５３等と正確に位置合せ
することが必要であるが、この位置合せは、例えば、チ
ップ５ｌに関しては、ウェハ３上にあらかじめ形成され
ているウエハターゲソトパターン９１．　９２と、レチ
クル１上にあらかじめ形成されているレチクル基準パタ
ーン（窓パターン）　８１．　８２とを縮小投影レンズ
２を通じて正確に位置合せする方式いわゆるＴＴＬ　（
Ｔｈｒｏｕｇｈ　　Ｔｈｅ　　Ｌｅｎｓ　）アライメン
ト方式が実施されている。而して、従来の上記縮小投影
露光装置具においては、同図に示す如《、上記ウエハタ
ーゲソ１・パターン照明光１０は、ハーフミラ−１１、
レチクル基準パターン（窓パターン）８１を介して縮小
投影レンズ２の入射瞳ｌ９の中心に入射してウェハター
ゲットパターン９１゜を照明し、該ウェハターゲットパ
ターン９１からの反射光が再び縮小投影レンズ２を介し
てレチクル基準パターン（窓パターン）８１上に拡大結
像される。そして、上記両パターン８１．　９１が拡大
レンズ１２ａにより可動スリット１３上に投影され、そ
の光強度分布が可動スリツト１３を走査することにより
、リレーレンズ１４を介してホトマルｌ５から１次元信
号１０ａが前処理回路１６に出力され、ここでＡＤ変換
されたのち、計算機１７に送られてレチクル基準パター
ン８１およびウェハターゲットパターン９ｌの各々の中
心位置が求められ、両パターン８１．　９１の中心位置
の差によりアライメント量が求められて、このアライメ
ント量に応じてウェハステージ７がＸ方向に駆動制御さ
れる。また上記においてはうエハステージ７のＸ方向の
駆動制御についてもＬ記Ｘ方向の駆動制御と同様な方法
によって行うことができ、レチクル基準パターン８２お
よびウェハターゲットパターン９２はそのために設けら
れている。なお、この種の装置に関連するものは従来た
とえば特開昭５３　−　１４４２７０号および特開昭５
４−９９３７４号等がある。

然るに、従来のアライメント方式においては、つぎに述
べるような問題点がある。

一般に縮小投影レンズはｇ線等の単色光に対してのみ結
像特性が最良になるように設計されているため、ウェハ
ターゲットパターン照明光にも可能な限り単色光に近い
スペクトル幅の狭い光やレーザ光を使用する必要がある
。

然るに、スペクトル幅の狭い光を使用すると、第１５図
ｔａ＋および（ｂｌに示すように基材３０上にウェハタ
ーゲットパターン９１を有するパターン３１を設け、こ
のパターン３工上にレジスト３２を設けた場合、ウェハ
ターゲットパターン照明光ＩＯが上記レジスト３２に入
射したとき、パターン３１上を反射回折する光２０ａと
ウェハターゲットパターン９１内を反射回折する光２０
ｂとの間に位相差を生じるので、これら位相差の異なる
反射回折光２０ａ、２０ｂによってけ多重干渉を発生す
る。とくに通常のパターンエツジ部のように、レジスト
３２の膜厚が急峻な変化をするものにおいては、第１５
図０））にＣにて示す如く、幅の狭い多重干渉縞を発生
する。そのため、上記多重干渉強度が細かく変動して第
１５図（Ｃ１に示す如く、上記ホトマル１５から前処理
回路１６に出力される１次元信号１０ａにノイズとなっ
て現われる。

上記多重干渉強度と、上記レジスト３２の膜厚との関係
は第１６図に示す如く、今レジスト３２への光の入射角
度が０のとき、即ち光がレジスト３２に向って垂直に入
射されるとき（実線にて示す）と、レジスト３２への光
の入射角度が２０°のとき（破線にて示す）とでは、多
重干渉強度曲線が左右にシフトする。

また第１７図（ａ）は第１４図において、上記入射１１
１９の中心に入射したウェハターゲットパターン照明光
１０がウェハターゲットパターン９１を照明する状態を
示す拡大斜視図である。同図に示す如（、従来のウェハ
ターゲットパターン照明光１０は、入射瞳１９に対して
均一な光量で入射しているが、垂直入射（α＝Ｏ”）に
相当する領域１０１に比較して、傾斜角度αが２０°で
入射（縮小投影レンズＮＡ＝０．３８）する領域１０２
の方が面積が大きい。すなわち、エネルギー的に大きい
ため、レジスト３２の１模厚と、多重干渉強度との関係
は、第１６図に示す如く、波線に近い状態を示す。−力
筒１７図ｔｂ＋に示すように、上記垂直入射に相当する
領域１０１からの光１０３に対するウェハターゲットパ
ターン照明光１０の反射回折光２１は、その大半が縮小
投影レンズ２の入射瞳１９に入射する。然るに第１７図
（Ｃ）に示すように、傾斜して入射する領域１０２から
の光１０４に対するウェハターゲットパターン９１から
の反射回折光２２は、その半分近くの高周波成分（斜線
部）が、上記縮小投影レンズ２の外枠２ａでけられて、
入射瞳１９に入射することができない。そのため、ウェ
ハターゲットパターン９１の検出信号１０ａは第１７図
（ｅｌに示すように、垂直入射のとき（第１７図（ｄ）
）に比較して、パターンエツジ部がなまって、検出信号
１０ａのコントラストが低下し、アライメント精度の低
下を招いている。

（発明の目的）本発明は、上記従来の問題点を解決し、被検出パターン
からの反射回折光の高周波成分を損なうことなく、コン
トラストの高い検出信号を求めることが可能なパターン
位置検出方法およびその装置を提供することにある。

（発明の概要）本発明は上記の目的を達成するため発明したもので、そ
の発明の１つは、パターン照明光の空間的コヒーレンス
（Ｓｐａｔｉａｌ　　ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　）　　（空
間的可干渉性ともいう）を２次元パターンに対して一方
向で高め、該一方向と直交する他方向で低下させた状態
で該２次元パターンと、該パターン近傍を照明すること
を特徴とし、他の発明の１つは、パターン照明光の空間
的コヒーレンスを該２次元パターンに対して一方向で高
め、該一方向と直角な他方向で低下させる手段を有する
空間的コヒーレンス可変手段を設けたことを特徴とする
ものである。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例を示す第１図乃至第１３図につい
て説明する。第１図は本発明の一実施例を示すウェハタ
ーゲットパターン検出装置の斜視図、第２図（ａｌはそ
の縮小レンズの入射瞳における照明光とその反射回折光
の広がりを示す平面図、第２図（ｂ）は、従来の縮小レ
ンズの入射瞳における照明光とその反射回折光の広がり
を示す平面図、第３図は本発明におけるウェハターゲッ
トパターンに入射する照明光を示す斜視図、第４図（ａ
ｌは本発明におけるウェハターゲットパターンの検出信
号波形を示す図、ｆｂｌは従来のウェハターゲットパタ
ーンの検出信号波形を示す図、第５図は本発明における
レジスト膜厚と、多重干渉強度との関係を示す図、第６
図（ａ）〜（ｄ）は、レジスト膜厚の変動の影響の低減
を示す図である。なお上記図において、従来と同一構成
のものは第１４図乃至第１７図と同一符号をもって示す
。

第１図に示すようにｇ線、ｄ線等の光２８は集光レンズ
２３を介してＸ方向（ウェハ３上に対し）に細長いスト
ライプパターン形状のスリット２４に入射したとき、こ
のスリット２４から出射した光は、さらにシリンドリカ
ルレンズ２５によりＸ方向（ウェハ３上に対し）に絞り
込んで、ビームスプリッタ２６、ハーフミラ−２７およ
びレチクル基準パターン（窓パターン）８１を介して縮
小投影レンズ２の入射瞳１９に入射する。なお上記光２
８は図示していないが、水銀ランプ等の白色源から干渉
フィルタにより選択されている。ついで上記入射瞳１９
から出射した光２８が、ウェハターゲットパターン９１
を照射し、ウェハターゲットパターン９１からの反射回
折光３３が再び縮小投影レンズ２を介してレチクル基準
パターン（窓パターン）８１上に拡大結像する。ただし
、上記ウェハターゲットパターン照明光２８として露光
波長であるｇ線以外の光を使用した場合には、上記縮小
投影レンズ２の色収差によりウェハターゲットパターン
９１の結像位置がレチクル１上から外部にはずれた位置
になるため、レチクル基準パターン（窓パターン）８１
は別の光学系にて検出する必要があるが、ここでは説明
を省略する。

然る後、上記両パターン８１．９１が拡大レンズ１２ａ
により可動スリット１３上に結像し、可動スリット１３
を走査させることによりて、リレーレンズ１４を介して
ホトマル１５から検出信号１０ａが出力され、以下第１
４図に示すものと同様にしてアライメント量を求め、ウ
ェハステージをＸ方向に駆動制御させる。上記ウェハス
テージ７のＸ方向への駆動制御についても第１４図と同
様に行なうことによりウェハステージ７をＸ方向に駆動
制御させることができる。而して、本発明においては、
ウェハターゲットパターン照明光２８はスリット２４お
よびシリンドリカルレンズ２５によりＸ方向に絞りｉＡ
　マｈ、入射瞳１９では、ウェハターゲットパターン９
１の位置検出方向と直交する方向（Ｘ方向）に十分長い
ストライプパターンになるように形成されているので、
第３図に示す如く、ウェハターゲットパターン９１に入
射する光２８は、パターン位置検出方向（Ｘ方向）では
、略平行状態を保持している。そのため、この方向（Ｘ
方向）では空間的コヒーレンスが高くなっている。これ
に対してパターン位置検出方向（Ｘ方向）と直交する方
向（Ｘ方向）では、多数の角度から光束２８１〜２８５
が入射するので、空間的コヒーレンスは低くなっている
。したがって、ウェハターゲットパターン９１に入射す
る光束２８１〜２８５は丁度前記第１７図（ａｌにおけ
る、ウェハターゲットパターン照明光１０が傾斜してウ
ェハターゲットパターン９１に入射する領域１０２をパ
ターン位置検出方向と直交する方向（Ｘ方向）にそって
切断したときと全く等しくなる。その結果、第２図に実
線で示すように、ウェハターゲットパターン９１からの
反射回折光３３は上記ウェハターゲットパターン９１の
長平方向（Ｘ方向）と、直交する方向（Ｘ方向）に広が
った光束３３１〜３３５になる。しかしながら、上記光
束３３１〜３３５の大半が入射瞳１９の範囲内にて入射
するため、上記反射回折光３３の高周波成分はそのま＼
保持される。

これに対して従来のものにおいては、第２図ｆｂｌに示
す如く、入射光束２８１，２８３に対応する反射回折光
３３１，３３５の１部（斜線部分）とくに高周波成分が
上記入射瞳１９の範囲内に入射することができない。そ
のため第４図（ａ）に示す如く、本発明における検出信
号強度は同図（ｂ）に示す従来のものと比較して高周波
成分の損失が少なく、信号コントラストが高くなる。さ
らに第３図に示すように、本発明においてはパターン位
置検出方向と直交する方向（Ｘ方向）にそって種々の角
度から入射する光束２８１〜２８５は、全てエネルギー
的に等しいから、ウェハターゲットパターン９１からの
反射回折光３３１〜３３５は、種々な入射角度θ。〜θ
０におけるレジスト３２内での多重干渉が重畳されたも
のになる。

したがって、レジスト膜厚と、多重干渉強度との関係は
、第１６図において、入射角度０６〜２０゜（縮小投影
レンズＮ　Ａ　＝０．３８の場合）まで変化させた時の
各角度に応じた曲線の加重平均となり、結局第５図の実
線で示す曲線（波線は入射角度Ｏ″および２０°の場合
を示す）となる。すなわち、第１６図に波線で示す従来
のウェハターゲットパターン照明光１０の場合に比較し
て、第５図に実線で示す曲線は、振動が小さく、レジス
トの塗布むらの影響を受けに（いことがわかる。この点
の状況は第６図（ａ）にウェハターゲットパターン９１
の構成と、それに入射する光２８および反射回折光３３
とを示し、ｆｂｌに上記ウェハターゲットパターン９１
近傍におけるレジスト膜厚分布を示し、（Ｃ１にてその
多重干渉縞を示し、（ｄｌに検出信号の強度分布を示す
如（、第１５図ｆｂ）、　（Ｃ１に比較してパターンエ
ツジ部でのレジスト膜厚の急峻な変化による細かい多重
干渉縞Ｃ′の発生が低減され、ＳＮ比の高い検出信号が
得られる。これに加えて、本発明においては、パターン
位置検出方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｘ方向）の空
間的コヒーレンスが低いため、Ａｌパターンのように、
粒状性の高いパターンを検出するさいに細かい散乱光の
発生を低減することができるので、パターンの検出精度
を向上させることができる。

つぎに、本発明の他の１実施例を示す第７図乃至第９図
について説明する。なお、第１図と同一の部品について
は、同図と同一符号をもって示す。

第７図においては、第１図に示すＸ方向ウェハターゲッ
トパターン検出光学系■と、該Ｘ方向ウェハターゲット
パターン検出光学系、桿の可動スリット１３、スリット
２４およびシリンドリカルレンズ２５を夫々光軸１０ａ
に対して角度９０°だけ回転した可動スリット４２、ス
リット３８およびシリンドリカルレンズ３９の他に、該
Ｘ方向ウェハターゲットパターン検出光学基肥の集光レ
ンズ２３、ビームスプリッタ２６、拡大レンズ１２ａ１
リレーレンズ１４、ホトマル１５、前処理回路１６およ
び計算機１７と同一構成をした集光レンズ３７、ビーム
スプリンタ４０、拡大レンズ４１、リレーレンズ４３ａ
１ホトマル４３ｂ、前処理回路１６および計算機１７を
有するｙ方向ウェハターゲットパターン検出光学系用と
、これら両光学系用、並とを結合する可動ミラー３４と
を設け、Ｘ方向のアライメント量を検出するさいには、
上記可動ミラー３４を図のａ矢印方向に回転して、Ｘ方
向ウエハターゲントパターン検出光学系■によりＸ方向
に細長いストライプパターンＣ（Ｓｔｒｉｐ）パターン
〕を検出し、Ｘ方向のアライメント量を検出するさいに
は、上記可動ミラー３４を図のｂ矢印方向に回転して、
ｙ方向ウェハターゲットパターン検出光学系銭によりＸ
方向に細長いストライプパターンを検出するようにした
ものである。なお、図において３５はミラーを示す。ま
た、両光学系用、剣の作動およびウェハステージ７の駆
動については、第１図に述べたＸ方向ウェハターゲット
パターン検出光学系■と同一であるから、その説明を省
略する。

さらに、第７図に示す如く、ウェハターゲットパターン
９３を十文字形に形成し、かつ第８図に波線で示す如く
、縮小投影レンズ２の入射瞳９におけるウェハターゲッ
トパターン照明光４４（第７図参照）の分布形状を、上
記ウェハターゲットパターン９３の形状に対応して十文
字形に形成している。

そのため、第９図に示す如く、ウェハターゲットパター
ン９３に入射する光は、ウェハターゲットパターン９３
の中心部を除けば、Ｘ方向およびＸ方向のいずれのスト
ライプパターンに対しても互いに位置検出方向には、平
行光になって、空間的コヒーレンスが高くなるが、位置
検出方向と直交する方向については種々の入射角度をも
った光束４４１〜４４５になって、空間的コヒーレンス
が低くなる。

したがって、ウェハターゲットパターン９３からの反射
回折光５０１〜５０５は０、第８図に実線にて示す如く
、その大半が入射瞳１９の範囲内に入射することができ
るので、コントラストの高いウェハターゲットパターン
検出信号を得ることができる。なお、上記ウェハターゲ
ットパターン照明光４４を紫外光にすることにより、解
像度がさらに向上し、より高精度のアライメント検出が
可能にすることができる。

上記に述べた実施例は、本発明を縮小投影装置のＴＴＬ
パターン検出光学系に実施した場合を示しているが、こ
れに限定されるものでなく、ウェハパターン検査装置の
位置決め等、一般のパターン位置合せ装置にも適用でき
る。また、上記実施例においては、水銀ランプのスペク
トル線を使用しているが、これに限定されるものでなく
、例えばレーザ光のように空間的コヒーレンスの高い単
色光を使用することも可能であり、レーザ光を使用すれ
ば、検出光量が増加し、上記の実施例で使用されている
ホトマルに代わって固体撮像素子の使用が可能になるの
で、パターン検出系の構成を小形にすることができる。

たとえば、本発明をレーザ光を使用した一般的なウェハ
パターン位置合せ装置に実施した場合を第１０図乃至第
１３図に示す。即ち第１０図に示す如（レーザ光６０か
ら出射したビーム光７０をガルバノミラ−６１によりウ
ェハターゲットパターン９１の長手方向すなわちパター
ン位置検出方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に
揺動させると、揺動されたビーム光７０がビームスプリ
ンタ６２、リレーレンズ６３、ミラー６４を経て、アラ
イメント用対物レンズ、縮小投影光学系、反射形投影光
学系等から形成された結像光学系９９の入射瞳１９を通
過して、ウェハターゲットパターン９１を照射する。つ
いでウェハターゲットパターン９１から反射した回折光
１００が再び入射瞳１９を通過し、リレーレンズ６３、
ビームスプリッタ６２、拡大レンズ６５を経て、２次元
固体撮像素子６６の素子面上に結像されたのち、前処理
回路６７でＡＤ変換され、パターン位置検出方向（Ｘ方
向）と直交する方向に電気的にデータ圧縮され、１次元
信号として計算機６８に送られてウェハターゲットパタ
ーン９１の中心位置が求められる。而して、第１１図に
上記入射瞳１９におけるウェハターゲットパターン照明
光の分布形状（波線部）と、ウェハターゲットパターン
９１からの反射回折光１００の分布形状（実線部）を示
す如く、レーザ光６０のビーム光７０をウェハターゲッ
トパターン９１の長手方向すなわち、パターン位置検出
方向（Ｘ方向）と、直交する方向（Ｘ方向）に揺動させ
ると、入射１１１１９におけるウェハターゲット照明光
７０の分布は、ウェハターゲットパターン９１の位置検
出方向（Ｘ方向）と、直交する方向（Ｘ方向）に十分長
いストライプパターンになっている。

そのため、第１２図に示す如く、ウェハターゲットパタ
ーン９１に入射するビーム光７０はパターン位置検出方
向（Ｘ方向）には平行ビームになってｂす、レーザ光の
高い空間的コヒーレンスを保持している。

また、パターン位置検出方向と直交する方向（Ｘ方向）
については、ガルバノミラ−６１の揺動により第１２図
に示すように種々の入射角度θ。〜ｂ２でビーム光７０
１〜７０５が入射しているので、ウェハターゲットパタ
ーン９１からの反射回折光１００の分布は上記第１１図
に実線で示す如く、ターゲットパターン９１の長手方向
と直交する方向（Ｘ方向）に広がった形状になるが、そ
の大半は、入射瞳１９に入射する。そのため、反射回折
光１００の高周波成分はそのまま保持されて高い信号コ
ントラスＩ・を得ることができる。然るに、上記に述べ
たる如く、この実施例においては、レーザ光７０を使用
しているため、パターン位置検出方向くＸ方向）の空間
的コヒーレンスが非常に高くなって、ウェハ３がＡ！パ
ターンのように粒状性の高い材質の場合には、スペック
ルノイズＣ（Ｓ　ｐｅａｋｌｅ）ノイズ〕と呼ばれるレ
ーザ光特有のランダムノイズが検出信号に現われる。そ
こで、上記第１０図において、同期回路６９によりガル
バノミラ−６１の揺動周期Ｔ。

を２次元固体撮像素子６６の蓄積時間Ｔｇ（通常１６．
７ｍ５）と同期させる。すなわち、ＴＩ＝Ｔ２／ｎ（ｎ
二周期整数）とすることにより、蓄積時間Ｔ２内にｎ周
期分の各揺動角度θ。〜θ７における入射ビーム光７０
１〜７０５に対応した反射回折光１００１〜１００５が
２次元固体撮像素子６６で蓄積される。そのため、第１
３図に示す如く各揺動角度θ。〜θ７に応じてランダム
に発生ずるスペックルノイズを伴なった検出信号が、加
算、平均化されて、ノイズが平滑化されたＳＮ比の高い
検出信号を得ることができる６また、上記実施例におけるレーザ光６０を紫外レーザに
するごとにより、ウェハターゲットパターン９１の解像
度が向上して、より高精度なアライメント検出が可能に
なる。

さらに、本発明は白色光照明を使用した０「「−ａｘｉ
ｓパターン検出系あるいはＸ線露光装置等のプロキシテ
ィ露光装置およびコンタク）　Ｆ６光装置等のアライメ
ント光学系にも適用することが可能である。ずなわら、
白色照明を使用する場合には、上記第１５図および第１
６図の説明で述べたようなレジスト内での多重干渉の影
響はない。しかし、第１７図ｆｃ）の説明で述べたよう
に、従来の照明の場合には、たとえ白色光であっても、
エネルギー的に大きく、ウェハターゲットパターン検出
信号のプロフィルを決定する。傾斜して入射する領域か
らの光に対するウェハターゲットパターンからの反射回
折光は、その半分近くの高周波成分（斜線部）が結像光
学系の外枠でけられ、入射瞳に入射できない。そのため
、検出信号は第１７図（１４）に示す如く、コントラス
トが低下する。そこで、白色照明の場合にも、本発明を
適用して、ウェハターゲットパターンの位置検出方向の
空間的コヒーレンスを高め、上記ウェハターゲットパタ
ーンの位置検出方向と、直交する方向の空間的コヒーレ
ンスを低下させれば、コントラストの高い検出信号を得
ることができ、これによってアライメント精度を向上さ
せることができる。なお、上記に述べた本発明における
レンズとは、広義の意味であって、透過形および反射形
結像光学系をいうものである。

（発明の効果）以上述べたる如く、本発明を適用したウェハパターン検
出方法およびその装置においては、被検出パターンから
の反射回折光の高周波成分を損なうことなく、コントラ
ストの高い検出信号を得ることができる。したがって、
たとえば、本発明を縮小投影露光装置におけるレチクル
と、ウェハとのアライメントのさいのウェハターゲット
パターン検出に適用した場合には、従来方式に比較して
、検出信号のコントラストの増加をはかることができ、
かつレジストの塗布むらの影響が受けにくく、かつ、Ａ
１粗面におけるスペックルノイズの低減をはかることが
でき、これによってアライメント精度の向上、ひいては
半導体の生産性向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示すウェハターゲットパタ
ーン検出系を示す斜視図、第２図（ａｌはその縮小投影
レンズの入射瞳における照明光と、その反射回折光の広
がりとを示す平面図、（ｂ）は従来の照明光の広がりを
示す平面図、第３図はウェハターゲットパターンに入射
する照明光を示す斜視図、第４図（ａ）は本発明におけ
るウェハターゲットパターンの検出信号波形を示す図、
（ｂ）は従来のウェハターゲットパターンの検出信号波
形を示す図、第５図は本発明におけるレジスト膜厚と、
多重干渉強度との関係を示す図、第６図（ｉｌ＋はウェ
ハター号強度の波形を示す図、第７図は本発明の他の１
実施例を示ずウェハターゲットパターン検出系を示す斜
面図、第８図はその縮小投影レンズの入射瞳における照
明光と、その反射回折光の広がりとを示す平面図、第９
図はウェハターゲットパターンに入射する照明光を示す
斜視図、第１０図は本発明の他の１実施例を示すウェハ
ターゲットパターン検出系を示す斜視図、第１１図はそ
の結像光学系の入射瞳における照明光と、その反射回折
光の広がりとを示すへ平面図、第１２図はウェハターゲ
ットパターンに入射ず名照明光を示す斜視図、第１３図
は入射ビームの各揺動角度における／ｌ粗面によるスペ
ックルノイズの平滑化を示す図、第１４図は従来の縮小
投影露光装置のパターン検出系を示す斜視図、第１５図
（ａｌは従来のウェハターゲットパターンを示す断面正
面図〔（ｂ）のＡ−Ａ′断面正面図〕従来の照明光の入
射角度をパラメータとしてレジスト膜厚と多重干渉強度
との関係を示す図、第１７ける検出信号強度の波形を示
す図である。１・・・レチクル、２・・・縮小投影レンズ、３・・・
ウェハ、４・・・回路パターン、１０・・・入射光、１
２ａ、４１゜６５・・・拡大レンズ、１３．４２・・・
可動スリット、１５．４３ｂ・・・ホトマル、１６・・
・前処理回路、１７・・・計算機、１８・・・コンデン
サレンズ、１９・・・入射瞳、２０．３３．５０゜１０
０・・・反射回折光、２３．３７・・・集光レンズ、２
４．３８・・・スリット、２５．３９・・・シリンドリ
カルレンズ、２６゜４０・・・ビームスプリフタ、５１
．５２．５３・・・チップ、８１゜８２、８３・・・レ
チクル用基準パターン、９１．９２．９３・・・ウェハ
ターゲットパターン、６０・・・レーザ、６１・・・ガ
ルバノミラ−１６６・・・２次元固体撮像素子、９９・
・・結像光学系。代理人　弁理士　　秋　本　正　尖塔Ｚ図１２　　図 ℃ 第＋図（α）（ｂ）一、工相対多重千序強度工第６　図（ｂ）（Ｃ）（メ）第　７　図第　１１　　図第１２図　　　　　　１第　１４　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、パターン照明光により、２次元パターンと、該パタ
ーン近傍を照明し、該２次元パターンと、該パターンの
近傍からの２次元反射光を結像し、該２次元反射光の強
度分布を検出し、これによって得られた検出信号から該
２次元パターン位置を求めるパターン位置検出方法にお
いて、上記パターン照明光の空間的コヒーレンスを上記
２次元パターンに対して一方向で高め、該一方向と直交
する他方向で低下させた状態で、該２次元パターンと該
パターン近傍を照明することを特徴とするパターン位置
検出方法。２、前記パターン照明光の空間的コヒーレンスを前記２
次元パターン位置検出方法で高め、該２次元パターン位
置検出方向と直交する方向で低下させることを特徴とす
る前記特許請求の範囲第１項記載のパターン位置検出方
法。３、前記パターン照明光を、パターン結像レンズを通し
て照射させることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
項記載のパターン検出方法。４、前記パターン結像レンズの入射瞳におけるパターン
照明光の光束の拡がりを、前記２次元パターン位置検出
方向と直交する方向に十分な長さを有するストライプパ
ターンであることを特徴とする前記特許請求の範囲第３
項記載のパターン位置検出方法。５、前記２次元パターンを前記パターン位置検出方向と
直交する方向に十分な長さを有するストライプパターン
であることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載
のパターン位置検出方法。６、２次元パターンおよび該パターン近傍を照明するパ
ターン照明手段と、上記２次元パターンおよび該パター
ン近傍からの２次元反射光を結像させる結像手段と、上
記２次元反射光の強度分布を検出する光強度分布検出手
段と、該光強度分布検出手段によって得られた検出信号
から上記２次元パターンの位置を求めるパターン位置検
出手段とからなるパターン検出装置において、上記パタ
ーン照明光の空間的コヒーレンスを該２次元パターンに
対して一方向で高め、該一方向と直角な他方向で低下さ
せる手段を有する空間的コヒーレンス可変手段を設けた
ことを特徴とするパターン位置検出装置。７、前記空間的コヒーレンス可変手段として、パターン
照明光の空間的コヒーレンスを２次元パターン位置検出
方向で高め、これと直交する方向で低下させる手段を有
することを特徴とする前記特許請求の範囲第６項記載の
パターン位置検出装置。８、前記パターン照明手段として、前記パターン照明光
をパターン結像レンズを通して照射するように構成した
ことを特徴とする前記特許請求の範囲第６項記載のパタ
ーン位置検出装置。９、前記パターン結像レンズの入射瞳におけるパターン
照明光の光束の拡がりを、前記２次元パターンの位置検
出方向と直交する方向に十分な長さを有するストライプ
パターンに構成したことを特徴とする前記特許請求の範
囲第８項記載のパターン位置検出装置。１０、前記２次元パターンを、パターン位置検出方向と
直交する方向に十分な長さを有するストライプパターン
に構成したことを特徴とする前記特許請求の範囲第６項
記載のパターン位置検出装置。