JPS6236822A - 光学的位置合せ装置 - Google Patents
光学的位置合せ装置Info
- Publication number
- JPS6236822A JPS6236822A JP60175852A JP17585285A JPS6236822A JP S6236822 A JPS6236822 A JP S6236822A JP 60175852 A JP60175852 A JP 60175852A JP 17585285 A JP17585285 A JP 17585285A JP S6236822 A JPS6236822 A JP S6236822A
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- JP
- Japan
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- wafer
- slit
- image
- projected
- sample
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- Pending
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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〕
本発明は光学的位置合せ装置に関し、特に半導体ウェハ
上にT、 S I等の回路パターンを焼付けるのに使用
される縮小投影形露光装置の縮小レンズのウェハに対す
る焦点検出およびそれによる焦点合せに好適な光学的位
置合せ装置に関する。
上にT、 S I等の回路パターンを焼付けるのに使用
される縮小投影形露光装置の縮小レンズのウェハに対す
る焦点検出およびそれによる焦点合せに好適な光学的位
置合せ装置に関する。
従来、半導体ウェハ上のLSIパターンなど、ウェハの
表面の焦点位置に対する位置ずれを検出して位置合せを
行なう方法ζこおいて、特開昭56−42205号公報
記載のように、ウェハ表面に細長い形状した単一の光束
をウェハパターンの形状に影響されない方向で照射する
方法が開示されているが、検出領域が小さく、単一の光
束のため、ウェハ表面に回路パターンの凹凸があったり
、表面の反射率が微小な領域で異なったりすると、今だ
十分な対策とはなっていなかった。
表面の焦点位置に対する位置ずれを検出して位置合せを
行なう方法ζこおいて、特開昭56−42205号公報
記載のように、ウェハ表面に細長い形状した単一の光束
をウェハパターンの形状に影響されない方向で照射する
方法が開示されているが、検出領域が小さく、単一の光
束のため、ウェハ表面に回路パターンの凹凸があったり
、表面の反射率が微小な領域で異なったりすると、今だ
十分な対策とはなっていなかった。
本発明の目的は、前述の従来技術の問題点を解決し、試
料の表面形状にかかわらず、高精度の位置検出と位置合
せの可能な光学的位置合せ装置を提供することである。
料の表面形状にかかわらず、高精度の位置検出と位置合
せの可能な光学的位置合せ装置を提供することである。
前述の目的を達成するため、本発明の光学的位置合せ装
置は、試料面に対して少なくとも2本の細長い平行スリ
ットを有し、平行スリットの並んだ像が試料の回路パタ
ーン方向に対して異なった方向に投影結像するように照
射する手段と、前記試料面上の各照射光束の反射光を受
光する光電変換手段と、との光電変換手段によって受光
された谷反射光の光軸の位置を検出する位置検出手段と
、あらかじめ求めた基準の位置と前記位置検出手段で求
めた位置を比較する手段と、この比較手段で求めた結果
に応じて試料を自在に移動させる手段とを備えており、
試料面上の回路パターンの凹凸や、表面の微小な領域の
反射率の違いによる表面状態の影響を受けることなく、
高精度の位置検出と、位置合せをJ能とするものである
。
置は、試料面に対して少なくとも2本の細長い平行スリ
ットを有し、平行スリットの並んだ像が試料の回路パタ
ーン方向に対して異なった方向に投影結像するように照
射する手段と、前記試料面上の各照射光束の反射光を受
光する光電変換手段と、との光電変換手段によって受光
された谷反射光の光軸の位置を検出する位置検出手段と
、あらかじめ求めた基準の位置と前記位置検出手段で求
めた位置を比較する手段と、この比較手段で求めた結果
に応じて試料を自在に移動させる手段とを備えており、
試料面上の回路パターンの凹凸や、表面の微小な領域の
反射率の違いによる表面状態の影響を受けることなく、
高精度の位置検出と、位置合せをJ能とするものである
。
本発明を縮小投影形露光装置の焦点合せ装置に適用17
た実施例について以下に図面と共に説明する。
た実施例について以下に図面と共に説明する。
第1図は焦点合せ装置の実施例を示す全体構成図で縮小
レンズ1の焦点位置にウェハ2を位置合せするための光
学・機械系を示している。
レンズ1の焦点位置にウェハ2を位置合せするための光
学・機械系を示している。
第1図において、レーザ光源5からのレーザ光束ヲビー
ムエキスパンダ4により図の紙面表裏方向に拡げて偏平
な光束にし、スリット5に入射させる。スリット5を通
過した断面が細長い形状の光を第2レンズ9を介して第
1反射ミラー7に入射させ、ミラー7で前記光束断面の
細長い方向と直交する方向に光路を曲げて、ウェハ2上
に斜め上方から照射することによりウェハ2上にスリッ
ト5の像5aを投影結像させる。このスリット像5aは
第2反射ミラー8で光路を曲げて第2レンズ9により対
物レンズ10の手前に結像させる。この位置におけるス
リット像はスリット5の位置の像と同形状である。
ムエキスパンダ4により図の紙面表裏方向に拡げて偏平
な光束にし、スリット5に入射させる。スリット5を通
過した断面が細長い形状の光を第2レンズ9を介して第
1反射ミラー7に入射させ、ミラー7で前記光束断面の
細長い方向と直交する方向に光路を曲げて、ウェハ2上
に斜め上方から照射することによりウェハ2上にスリッ
ト5の像5aを投影結像させる。このスリット像5aは
第2反射ミラー8で光路を曲げて第2レンズ9により対
物レンズ10の手前に結像させる。この位置におけるス
リット像はスリット5の位置の像と同形状である。
対物レンズ10はこのスリット像をさらに拡大するため
のものであるが、対物レンズ10の視野には限界がある
ため、スリット像の長手方向を圧縮するためにこの例で
は第1円筒レンズ11を配置しである。対物レンズ10
で拡大したスリット像をCODの如きリニアイメージセ
ンサ−2上に投影結像させるが、この場合もセンサー2
の受光部は細幅の窓であるため、第2円筒レンズ15を
配置し、スリット像の全てを圧縮してセンサー2の受光
画素列上に投影結像している。
のものであるが、対物レンズ10の視野には限界がある
ため、スリット像の長手方向を圧縮するためにこの例で
は第1円筒レンズ11を配置しである。対物レンズ10
で拡大したスリット像をCODの如きリニアイメージセ
ンサ−2上に投影結像させるが、この場合もセンサー2
の受光部は細幅の窓であるため、第2円筒レンズ15を
配置し、スリット像の全てを圧縮してセンサー2の受光
画素列上に投影結像している。
ウェハ2は、テーブル14に設置され、テーブル14は
駆動源15により上下方向に移動可能に設置される。セ
ンサー2の出力は、A/’D変換器16を介し、記憶回
路17で波形を一時記憶し像5aのセンサー2での位置
を検出する交換検出回路18で記憶回路17の波形の6
像の中心位置の番地を算出する。
駆動源15により上下方向に移動可能に設置される。セ
ンサー2の出力は、A/’D変換器16を介し、記憶回
路17で波形を一時記憶し像5aのセンサー2での位置
を検出する交換検出回路18で記憶回路17の波形の6
像の中心位置の番地を算出する。
合焦点の場合は、合焦点用加算機19の結果と、6像の
中心位置の番地を記憶回路29に記憶する。
中心位置の番地を記憶回路29に記憶する。
焦点合せの場合は、検出結果を加算機20で算出し、記
憶回路29と比較回路21で比較しその結果を駆動制御
回路22で駆動源15を駆動するように配置する。
憶回路29と比較回路21で比較しその結果を駆動制御
回路22で駆動源15を駆動するように配置する。
第2図は、第1図の例において、スリット5の形状と、
ウェハ2が移動した場合の光軸のずれを示した図である
。スリット5は、少なくとも2本以上の開口23(本実
施例では第2図に示す如く5本とする)を有し、ウェハ
2上で幅方向に拡大され23bとして投影され、その反
射光は、対物レンズ10の手前で前述の如く投影したス
リット像23と同、踵の形状251bとして投影される
。ウェハ2が合焦点位置(基準位置)の場合ウェハ2か
らの反射光路を24とすると、ウェハ2が下方向lこ移
動してグの位置にあった場合、反射する位置が変るため
、反射光路24′ となり、対物レンズ10の手前の像
が23″bとなりCCD上で基準位置とずれた位置に投
影される。
ウェハ2が移動した場合の光軸のずれを示した図である
。スリット5は、少なくとも2本以上の開口23(本実
施例では第2図に示す如く5本とする)を有し、ウェハ
2上で幅方向に拡大され23bとして投影され、その反
射光は、対物レンズ10の手前で前述の如く投影したス
リット像23と同、踵の形状251bとして投影される
。ウェハ2が合焦点位置(基準位置)の場合ウェハ2か
らの反射光路を24とすると、ウェハ2が下方向lこ移
動してグの位置にあった場合、反射する位置が変るため
、反射光路24′ となり、対物レンズ10の手前の像
が23″bとなりCCD上で基準位置とずれた位置に投
影される。
以上の構成において、あらかじめウェハ2を一定のi(
0,5μm程度)のステップで移動し、試し焼きを行な
い、最も解像度の良い場所を見つけ出しテーブル14を
固定する。第3図に示す如く、センサ12上では、スリ
ット5の開口23の部分がセンサ12の各素子の光の明
暗に応じてくし状の波形25を得る事ができる。この波
形25の中心番地X1〜X5は、公知の技術を応用して
交点検出回路18で求める。第2図に示した如くウェハ
2が移動した場合、波形25は平行移動1〜て波形26
となり中心番地がx’l〜X’sとなる。基準位置での
中心番地とずれた位置での中心番地のずれが無くなる様
にステージ14を移動すれば焦点合せが可能である。そ
の一実施例として、交点検出回路18で求めた中心番地
X l ”’−” X 5を合焦点用加算機19で計算
しXlとする。すなわちX1=xl+x2+X3+X4
+X5となる。この合計数X1も中心番地を記憶回路2
9に記憶する。ウエノ・2がずれた場合も同様に加算機
20で計算してXlとし、記憶回路29内の基準値X1
と比較回路21で比較し、その結果を駆動制御回路22
により駆動源15を駆動しXlとXlの差を0に近づけ
ることを繰り返す事によって常に焦点合せが可能となる
。以上の様に本発明に従えば、ウェハ2の表面にスリッ
ト像23bを複数同時に投影結像させ、各々のスリット
像の平均位置を合焦点位置とすることにより前述のウェ
ハ2の表面形状に対して影響のない検出ができる。
0,5μm程度)のステップで移動し、試し焼きを行な
い、最も解像度の良い場所を見つけ出しテーブル14を
固定する。第3図に示す如く、センサ12上では、スリ
ット5の開口23の部分がセンサ12の各素子の光の明
暗に応じてくし状の波形25を得る事ができる。この波
形25の中心番地X1〜X5は、公知の技術を応用して
交点検出回路18で求める。第2図に示した如くウェハ
2が移動した場合、波形25は平行移動1〜て波形26
となり中心番地がx’l〜X’sとなる。基準位置での
中心番地とずれた位置での中心番地のずれが無くなる様
にステージ14を移動すれば焦点合せが可能である。そ
の一実施例として、交点検出回路18で求めた中心番地
X l ”’−” X 5を合焦点用加算機19で計算
しXlとする。すなわちX1=xl+x2+X3+X4
+X5となる。この合計数X1も中心番地を記憶回路2
9に記憶する。ウエノ・2がずれた場合も同様に加算機
20で計算してXlとし、記憶回路29内の基準値X1
と比較回路21で比較し、その結果を駆動制御回路22
により駆動源15を駆動しXlとXlの差を0に近づけ
ることを繰り返す事によって常に焦点合せが可能となる
。以上の様に本発明に従えば、ウェハ2の表面にスリッ
ト像23bを複数同時に投影結像させ、各々のスリット
像の平均位置を合焦点位置とすることにより前述のウェ
ハ2の表面形状に対して影響のない検出ができる。
さらに、パターン27の凹凸や表面の反射率の違いを受
けない安定した位置検出をするための一実施例を第4図
から第9図に示す。第4図のウェハ2の回路パターン2
7の断面形状は、第5図に示す如く凹凸形状をしている
。フォトレジスト28は、回路パターン27の凹凸の形
状にならい同様の形状をしている。より安定した位置検
出を得るためには、スリット像25bが回路パターン2
7のどの位置に投影されても同様の検出位置が得られカ
ければならない。例えば、回路パターン27の凹凸に関
してみるとスリット像23bが回路パターン27の凹凸
形状のどの位置にどんな割合で投影されるかで決まる。
けない安定した位置検出をするための一実施例を第4図
から第9図に示す。第4図のウェハ2の回路パターン2
7の断面形状は、第5図に示す如く凹凸形状をしている
。フォトレジスト28は、回路パターン27の凹凸の形
状にならい同様の形状をしている。より安定した位置検
出を得るためには、スリット像25bが回路パターン2
7のどの位置に投影されても同様の検出位置が得られカ
ければならない。例えば、回路パターン27の凹凸に関
してみるとスリット像23bが回路パターン27の凹凸
形状のどの位置にどんな割合で投影されるかで決まる。
第4図はスリット像23bを回路パターン27と平行に
、第6図はスリット像23bと回路パターン27に対し
て22.5°傾けて投影し、第7図は同様に45°傾け
て投影した図である。第4図、第6図、第7図の様にス
リット像23bを投影して一ウェハ2を水平移動すると
、第4図の場合は、回路パターン27の凸部と凹部に交
互に投影される。第6図、第7図の場合は、回路パター
ン27に対して斜めに投影しているため、一本のスリッ
トに凹凸部双方の情報が混って投影されている。第8図
に回路パターン27の水平移動時に、前記スリット像2
3bが回路パターン27の凹凸形状に投影される面積の
割合を示す。同図において、それぞれ回路パターン27
に対してスリット像23bが(a)は平行、(b)は2
2.5°、(C)は45°の場合を示す。
、第6図はスリット像23bと回路パターン27に対し
て22.5°傾けて投影し、第7図は同様に45°傾け
て投影した図である。第4図、第6図、第7図の様にス
リット像23bを投影して一ウェハ2を水平移動すると
、第4図の場合は、回路パターン27の凸部と凹部に交
互に投影される。第6図、第7図の場合は、回路パター
ン27に対して斜めに投影しているため、一本のスリッ
トに凹凸部双方の情報が混って投影されている。第8図
に回路パターン27の水平移動時に、前記スリット像2
3bが回路パターン27の凹凸形状に投影される面積の
割合を示す。同図において、それぞれ回路パターン27
に対してスリット像23bが(a)は平行、(b)は2
2.5°、(C)は45°の場合を示す。
回路パターン27の凹凸形状に対してスリット像23b
の投影する面積の割合の差が小さければ、凹凸形状の平
均的な位置で検出している事になる。したがってスリッ
ト像23bが回路パターン27のどの位置に投影しても
検出位置が変わらないことになる。第8図でわかるよう
にスリット像25bを傾けた方が差が小さく、回路パタ
ーン・ 8 27に対して45°傾けた場合が最も効果がある。
の投影する面積の割合の差が小さければ、凹凸形状の平
均的な位置で検出している事になる。したがってスリッ
ト像23bが回路パターン27のどの位置に投影しても
検出位置が変わらないことになる。第8図でわかるよう
にスリット像25bを傾けた方が差が小さく、回路パタ
ーン・ 8 27に対して45°傾けた場合が最も効果がある。
第9図に前記の凹凸形状の回路パターン27を水平移動
した場合の焦点検出位置を示す。それぞれ回路パターン
27に対してスリット像25bが(a)は平行、(b)
は225°、(C)は45°の場合を示す。図でわかる
ように45°傾けた場合の位置検出の差が最も小さい。
した場合の焦点検出位置を示す。それぞれ回路パターン
27に対してスリット像25bが(a)は平行、(b)
は225°、(C)は45°の場合を示す。図でわかる
ように45°傾けた場合の位置検出の差が最も小さい。
以上説明したようにウェハ2の表面にスリット像23b
fi:複数同時に回路パターン27と異なった方向に投
影結像させ各々のスリット像の平均位置を合焦点位置と
することにより、より表面状態の影響を受けにくくより
安定した位置検出と位置合せが可能となる。
fi:複数同時に回路パターン27と異なった方向に投
影結像させ各々のスリット像の平均位置を合焦点位置と
することにより、より表面状態の影響を受けにくくより
安定した位置検出と位置合せが可能となる。
以上説明したように本発明によれば、試料面の比較的広
い範囲の位置検出を行ない、試料面の回路パターンに対
し、異なった角度でスリットを投影するため試料面の表
面形状9表面の微小な領域の反射率の違い、又試料面の
どの位置で検出しても平均的な位置を安定した検出する
ことができるものであり、縮小投影露光装置の縮小レン
ズの焦点検出及び焦点合せに利用してウェハへのレチク
ル像の高精度な焼付が達成でき、LSI製品の歩留りの
向上と高集積化とが果せるものである。
い範囲の位置検出を行ない、試料面の回路パターンに対
し、異なった角度でスリットを投影するため試料面の表
面形状9表面の微小な領域の反射率の違い、又試料面の
どの位置で検出しても平均的な位置を安定した検出する
ことができるものであり、縮小投影露光装置の縮小レン
ズの焦点検出及び焦点合せに利用してウェハへのレチク
ル像の高精度な焼付が達成でき、LSI製品の歩留りの
向上と高集積化とが果せるものである。
第1図は本発明を縮小投影形露光装置の焦点検出、焦点
合せ装置に適用する場合の実施例を示す光学1機械系の
全体構成図、第2図は第1図におけるスリットの形状及
びウェハ移動時の光軸の動きを示した図、第6図はセン
サに結像されたスリット像の出力分布図、第4図は試料
面に描かれた回路パターンに対して平行にスリット像が
投影された平面図、第5図は第4図の断面AA図、第6
図は回路パターンに対してスリット像が225°傾けて
投影した平面図、第7図は第6図と同様に45°傾けて
投影した平面図、第8図は第4図、第6図及び第7図で
の回路パターンの凹凸部とスリット像の投影面積の割合
を示した図、第9図は第4図、第6図及び第7図での位
置検出図を示す図である。 符号の説明 1・・・m 小1/ンズ 2・・・ウェハ3・・・
レーザ光源 5・・・スリット6・・・第ルンズ
7・・・ミラー8・・・ミラー 9・・
・第2レンズ10・・・対物レンズ
合せ装置に適用する場合の実施例を示す光学1機械系の
全体構成図、第2図は第1図におけるスリットの形状及
びウェハ移動時の光軸の動きを示した図、第6図はセン
サに結像されたスリット像の出力分布図、第4図は試料
面に描かれた回路パターンに対して平行にスリット像が
投影された平面図、第5図は第4図の断面AA図、第6
図は回路パターンに対してスリット像が225°傾けて
投影した平面図、第7図は第6図と同様に45°傾けて
投影した平面図、第8図は第4図、第6図及び第7図で
の回路パターンの凹凸部とスリット像の投影面積の割合
を示した図、第9図は第4図、第6図及び第7図での位
置検出図を示す図である。 符号の説明 1・・・m 小1/ンズ 2・・・ウェハ3・・・
レーザ光源 5・・・スリット6・・・第ルンズ
7・・・ミラー8・・・ミラー 9・・
・第2レンズ10・・・対物レンズ
Claims (1)
- 試料面に対して細長い断面形状の光束を照射して、その
反射光の光軸位置を検出して試料面の基準位置に対する
相対的な位置合せを行なう光学的位置合せ装置において
、少なくとも2本の細長い平行スリットを有し、平行ス
リットの並んだ像が試料の回路パターン方向に対して異
なつた方向に投影結像するように照射する手段と、前記
試料面上の各照射光束の反射光を受光する光電変換手段
と、前記光電変換手段によつて受光された各反射光の光
軸の位置を検出する位置検出手段と、あらかじめ求めた
基準の位置と前記位置検出手段で求めた位置と比較する
手段で、前記比較手段で求めた結果に応じて試料を自在
に移動させる手段とを設けたことを特徴とする光学的位
置合せ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60175852A JPS6236822A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 光学的位置合せ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60175852A JPS6236822A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 光学的位置合せ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6236822A true JPS6236822A (ja) | 1987-02-17 |
Family
ID=16003326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60175852A Pending JPS6236822A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 光学的位置合せ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6236822A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4958967A (en) * | 1988-09-22 | 1990-09-25 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Spindle feed mechanism for a machine tool |
JP2008258365A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 位置検出装置、パターン描画装置および位置検出方法 |
-
1985
- 1985-08-12 JP JP60175852A patent/JPS6236822A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4958967A (en) * | 1988-09-22 | 1990-09-25 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Spindle feed mechanism for a machine tool |
JP2008258365A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 位置検出装置、パターン描画装置および位置検出方法 |
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