JPS625333B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は縮小投影式マスクアライナなどに用い
られるパターン位置検出装置に関するものであ
る。

例えば従来の縮小投影式マスクアライナ等のパ
ターン位置検出装置は第１図に示すように構成さ
れている。即ちレチクル３の回路パターン３ｃ
は、予め前の工程で露光してパターン形成されて
いるウエハ１のペレツト１ａ上の回路パターンと
正確に位置合わせした後水銀灯２８、干渉フイル
タ２７及びコンデンサレンズ２５，２６からなる
露光光源３１から照射された露光光をコンデンサ
レンズ５により照射して投影レンズ４によつて縮
小投影されてウエハ１のペレツト１ａ上に焼付す
る必要がある。なお２９は露光系である。このた
め、レチクル３上の位置合わせパターン３ｂとペ
レツト１ａ上の位置合わせパターン１ｂの位置ず
れを検出系３０を用いて自動的に検出し、このず
れ量だけウエハステージ２を補正する方法を用い
る。

レチクル３は予めレチクルマーク３ａを用いて
絶対変換となる鏡筒に位置合わせする。ウエハ照
明フアイバ１５より射出された単色光は半透過鏡
１０、対物レンズ６、ミラー７、合わせパターン
３ｂの透明部（窓）を通過し、投影レンズ４を通
過し、ウエハ合わせパターン１ｂで反射し、再び
投影レンズ４、ミラー７、対物レンズ６、リレー
レンズ１１、及びミラー１２を経て、ハ字型スリ
ツト２２ａ及び２２ｂ、並びにコンデンサレンズ
２３を経て、光電変換素子２４に達する。

またレチクル照明フアイバー１４から射出した
単色光はコンデンサレンズ１３、ミラー９、及び
ミラー８を経てレチクル合わせパターン３ｂで反
射し、ミラー７、対物レンズ６を経る。この照明
により第２図のようにレチクル合わせパターン３
ｂのハ字型窓の周辺（クローム蒸着部より成る）
は明るくなり、ハ字型窓の透明部に結像している
ウエハ合わせパターン１ｂの周辺部と明瞭に区別
が出来る。

スリツト走査部３０ａは、ベアリングガイド１
８により案内される走査板２２、走査板２２に固
定された光電式スケール（スリツトの走査量を検
出する検出手段）１９、光電式スケール１９の照
明に用いるランプ２０、及びレンズ２１、走査板
２２上のハ字型スリツト２２ａ，２２ｂ、走査板
２２を駆動するガルバ１６、並びにテコ１７より
成る。

合わせパターン１ｂと３ｂの重畳像は対物レン
ズ６、リレーレンズ１１により走査板２２の位置
に結像するので、スリツト２２ａ，２２ｂを第２
図Ａに示す状態から第２図Ｂ、第２図Ｃ、第２図
Ｄ、第２図ＥへＸ方向に連続的に移動走査するこ
とにより光電変換素子２４の検出信号３２は、第
２図Ｆに示すように、合わせパターン３ｂの窓の
端部とウエハパターン１ｂの位置を明暗信号によ
り検知する。

次に第３図にもとづいてレチクルパターン３ｂ
とウエハパターン１ｂの位置ずれを抽出する方法
について説明する。即ち前述のレチクル照明によ
りレチクルパターン３ｂの窓の端部Ｃ，Ｄ，Ａ，
Ｂは明るくなり、ウエハパターン１ｂ周辺部と区
別される。Ｃ，Ｄ，Ａ，Ｂの位置はこの検出信号
３２の微分値の最大点（偏曲点）として求められ
る。またウエハパターン１ｂの左右のパターン中
心位置Wr，Weは各々の６μｍ線幅の段差パター
ン１ｂ周辺部の信号の対称性の最も良い位置とし
て求められる。右側の窓３ｂの中心位置Ｃ＋Ｄ／２を 計算し、△Xr＝Ｃ＋Ｄ／２−Wrを計算すればこれが右 側のパターンの位置ずれ量となる。同様に左側で
は△Xe＝Ａ＋Ｂ／２−Weとなる。これよりｘ、ｙ方 向のパターン１ｂ，３ｂのずれ量△ｘ，△ｙは以
下の式となる。

△ｘ＝△Ｘｒ＋△Ｘｅ／２、△ｙ＝△Ｘｒ−△Ｘｅ／
２ ここで第２図Ａ〜Ｅに示すように、一方のスリ
ツト２２ａがパターン３ｂ，１ｂを走査する時に
他方のスリツト２２ａがレチクル３ｂのクローム
蒸着部の明るい部分を走査するので、光電変換素
子２４は両スリツト２２ａからの光が加えられ検
出される。一般に光電子増倍管などの光電変換素
子２４は光レベルが強くなるとノイズが多くなる
特性を示すため、得られる検出信号は他方のスリ
ツト２２ａからの余分な光のためＳ／Ｎ比が著し
く低下し、パターン１ｂ，３ｂの検出精度を低下
させる欠点を有する。また第４図に示すように合
わせパターン３ｂを線状パターン〓とした場合、
レチクル照明に影響されないけれども、合わせパ
ターン３ｂの周辺は透明であるため、ウエハパタ
ーン１ｂの周辺に異物３５があるとスリツト２２
ａ，２２ｂが走査移動する時にスリツト２２ａ，
２２ｂからの明るさが不連続となり、第５図に示
すように光電変換素子２４から出力される検出信
号に乱れを生じさせ、パターン１ｂの中心Wr，
Weの検出精度を著しく低下させる欠点を有す
る。

本発明の目的は上記従来技術の欠点を無くし、
Ｓ／Ｎ比の良い検出信号を得て高精度の位置検出
ができるようにしたパターン位置検出装置を提供
するにある。

即ち本発明はパターンの両面にしや光板を設
け、一方のスリツトがパターンを走査中に、他方
のスリツトはしや光板上を走査するようにして、
他方のスリツトからの余分な光を遮断して光電変
換素子から得られる検出信号のＳ／Ｎ比を著しく
改善して高精度にパターンの位置を検出するよう
に構成したことを特徴とするものである。

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。第６図は本発明のパターン位置検
出装置の一実施例を示した構成図である。即ち３
３は、走査板２２に形成されたハ字型スリツト２
２ａ、及び２２ｂの配置に相応しい大きさのＶ字
形切欠き３４を形成した遮光板で、スリツト走査
部３０ａの走査板２２の上方に固定して設置され
ている。（上方からみた状態は第７図のようにな
る。）その他は第１図と同じように構成されてい
る。然るにガルバ１６を作動させてテコ１７によ
り走査板２２を往復移動させて走査させると、光
電変換素子２４から検出される映像信号は第８図
に示す様に、出力レベルは約半分に減少すると共
にＤ−Ａ区間では遮光板３３により遮光されて低
レベルに変化するがＳ／Ｎ比は著しく向上する。
特に第２図Ｆに示す従来の映像信号と比較してみ
るとその効果の顕著性は明らかである。また遮光
板３３を設置すると、第４図に示すように異物３
５があつてもこの異物３５の光像を覆うため、こ
の影響をなくすことができ映像信号に乱れを生じ
させることも防止できる。

上記実施例では遮光板３３を走査板２２の上方
に固定設置したがレチクル３上の位置合わせパタ
ーン３ｂからコンデンサレンズ２３を結ぶ光軸上
のどこに設置してもかまわない。

以上説明したように本発明によればＳ／Ｎ比向
上がはかれると共に異物に影響されないこととな
り、検出精度0.1μｍ（ウエハ面上換算）を得る
ことが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の例えば縮小投影式マスクアライ
ナ等に用いられているパターン位置検出装置を示
した概略構成図、第２図Ａ〜Ｅは第１図に示す装
置においてパターンとスリツトとの関係を示した
図、第２図Ｆは第１図に示す装置において光電変
換素子が検出する映像信号波形を示した図、第３
図は第１図に示す装置においてパターンの位置を
検出する方法を説明するための図、第４図は第１
図に示す装置においてレチクルの位置合せパター
ンとして線状パターンを用い、異物が存在する場
合を示した図、第５図は第４図に示すパターンを
走査して光電変換素子が検出する映像信号波形を
示した図、第６図は本発明に係るパターン位置検
出装置の一実施例を示した概略構成図、第７図は
第６図に示す遮光板の上方より見た平面図、第８
図は第６図及び第７図に示す装置において光電変
換系が検出する映像信号波形を示した図である。 符号の説明、１ｂ……パターン、３ｂ……パタ
ーン、１９……光電式スケール、２２……走査
板、２２ａ，２２ｂ……ハ字型スリツト、２４…
…光電変換素子、３３……遮光板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交叉する方向に向いた少なくとも１対の線状
   パターンの像を通すべく上記方向と同一方向を向
   いて一対の窓状スリツトを形成し、且つ該窓状ス
   リツトが配列された一方向に往復走査するスリツ
   トを設け、該スリツトの走査量を検出する検出手
   段を設け、上記スリツトを往復走査し、上記一方
   の線状パターンの像を上記一方の窓状スリツトが
   通す際、他方の窓状スリツトを通過する光像を遮
   蔽すべく、上記窓状スリツトの両走査端に位置固
   定された遮光板を設け、上記スリツトを往復走査
   して上記遮光板によつて遮蔽されない各窓状スリ
   ツトを通つた一対の線状パターンの像を集光する
   コンデンサレンズを設け、該コンデンサレンズに
   より集光された像を受光して映像信号に変換する
   一つの光電変換素子を設け、該光電変換素子から
   得られる映像信号と上記検出手段から検出される
   スリツトの走査量とから上記パターンの位置を検
   出することを特徴とするパターン位置検出装置。