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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- 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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