JPS6298725A - 信号検出装置 - Google Patents
信号検出装置Info
- Publication number
- JPS6298725A JPS6298725A JP60237542A JP23754285A JPS6298725A JP S6298725 A JPS6298725 A JP S6298725A JP 60237542 A JP60237542 A JP 60237542A JP 23754285 A JP23754285 A JP 23754285A JP S6298725 A JPS6298725 A JP S6298725A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- mark
- signal
- detection device
- center position
- Prior art date
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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】
［発明の属する分野］
本発明は、信号検出装置に関し、特に物体上のマークを
光走査し、該マークの両縁から来る情報光の非対称性を
電気的に補正するようにした信号検出装置に関する。
光走査し、該マークの両縁から来る情報光の非対称性を
電気的に補正するようにした信号検出装置に関する。
このような信号検出装置は、例えばマスク（またはレチ
クル）とウェハといった２つの物体を整合させるための
位置合せ（アライメント）装置に適用して好適なもので
ある。
クル）とウェハといった２つの物体を整合させるための
位置合せ（アライメント）装置に適用して好適なもので
ある。
［従来の技術］
レーザ光を等速に走査し、オードアライメン１〜マーク
（以下、ＡＡマークという）からの反射回折光を受光し
、そこからマスク（またはレチクル）とウェハとの相対
位置ずれを検出する方法については本出願人により既に
出願され実施されている。
（以下、ＡＡマークという）からの反射回折光を受光し
、そこからマスク（またはレチクル）とウェハとの相対
位置ずれを検出する方法については本出願人により既に
出願され実施されている。
また、ＡＡマークの方向に応じて検出する回折光を選択
することにより位置合せ精度をより向上させる方法につ
いても本出願人により既に出願ざれている（特開昭６０
−５２０２１号）。この方法は、受光する回折光の方向
を選択することによって、ウェハ上に塗布されるレジス
トによりＡＡマークがずれて検出されてしまうのを軽減
している。
することにより位置合せ精度をより向上させる方法につ
いても本出願人により既に出願ざれている（特開昭６０
−５２０２１号）。この方法は、受光する回折光の方向
を選択することによって、ウェハ上に塗布されるレジス
トによりＡＡマークがずれて検出されてしまうのを軽減
している。
このようなＡＡマークとしては、ＡＡパターンを細い線
幅で構成しその線幅を構成する２本エツジを検出するい
わゆるダブルエツジのものや、ＡＡパターンを広い線幅
で構成してその一本一本の単一エツジを検出するいわゆ
るシングルエツジのものが用いられる。ＡＡマーク検出
精度は、シングルエツジの場合の方がＡＡパターンが形
成時の諸条件の影響を受は難く、一般に、ダブルエツジ
の場合より高い。
幅で構成しその線幅を構成する２本エツジを検出するい
わゆるダブルエツジのものや、ＡＡパターンを広い線幅
で構成してその一本一本の単一エツジを検出するいわゆ
るシングルエツジのものが用いられる。ＡＡマーク検出
精度は、シングルエツジの場合の方がＡＡパターンが形
成時の諸条件の影響を受は難く、一般に、ダブルエツジ
の場合より高い。
ところで、ウェハ表面を光走査して顕微鏡等で観察する
際、ＡＡマークの段差が高くなるとマーク付近にレジス
ト厚により干渉して黒くなっている部分が生ずることが
ある。これはレーザ光の様な単一波長を照明光として見
るとより顕著に発生する。この黒い部分は前記のシング
ルエツジの方が前記のダブルエツジに比べてより広い範
囲で発生する。
際、ＡＡマークの段差が高くなるとマーク付近にレジス
ト厚により干渉して黒くなっている部分が生ずることが
ある。これはレーザ光の様な単一波長を照明光として見
るとより顕著に発生する。この黒い部分は前記のシング
ルエツジの方が前記のダブルエツジに比べてより広い範
囲で発生する。
このように黒い部分が生じた場合、従来の位置合せ装置
においては、シングルエツジをＡＡマークとして使用し
た方が精度が悪くなることがあるという不都合があった
。また、ダブルエツジにおいては回折光の方向の選択が
行なえなくなったり、ダブルエツジのそれぞれのエツジ
の対称性が悪くＡへ信号が歪むため高精度な位置合せが
行なえないという不都合があった。
においては、シングルエツジをＡＡマークとして使用し
た方が精度が悪くなることがあるという不都合があった
。また、ダブルエツジにおいては回折光の方向の選択が
行なえなくなったり、ダブルエツジのそれぞれのエツジ
の対称性が悪くＡへ信号が歪むため高精度な位置合せが
行なえないという不都合があった。
［発明の目的］
本発明は、上述の問題点に鑑み、例えば位置合せ装置に
適用して前述のレジストが対称に塗布されないために生
じる位置合せの不能および精度劣化を防止する信号検出
装置を提供することを目的とする。
適用して前述のレジストが対称に塗布されないために生
じる位置合せの不能および精度劣化を防止する信号検出
装置を提供することを目的とする。
［発明の構成および作用］
本発明の目的は、物体上のマーク例えばＡＡマークのエ
ツジからの回折光の非対称性分を電気的に補正すること
によりＡＡ倍信号対称として処理することにより達せら
れる。ＡＡ倍信号非対称性を補正するためには、ＡＡ信
号処理系の増幅量を変えてもよく、あるいは上記物体上
を走査する光の量を場所ごとに変えてもよい。
ツジからの回折光の非対称性分を電気的に補正すること
によりＡＡ倍信号対称として処理することにより達せら
れる。ＡＡ倍信号非対称性を補正するためには、ＡＡ信
号処理系の増幅量を変えてもよく、あるいは上記物体上
を走査する光の量を場所ごとに変えてもよい。
［実施例の説明］
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の一実施例に係る信号検出装置を有す
る位置合せ装置を適用した露光装置の光学系を示す。ま
た、第２図は、第１図の装置で露光されるウェハ５１上
のＡＡマークの顕微鏡による観察図形である。第２図に
おいて、ダブルエツジの各△△マーク１の片側にレジス
トの塗りむらによる黒い部分２が観察される。レーザ光
は３の方向に走査する。ＡＡマークの段差により回折光
は４．４′および５．５′の方向に回折する。第３図は
これらＡＡマークの段差を暗視野検出するための空間フ
ィルタ６２の正面拡大図で、透明部の６゜６’ 、７．
７’ は第２図のＡＡマークの各エツジにおける回折光
の方向４．４’ 、５．５’ に対応する。
る位置合せ装置を適用した露光装置の光学系を示す。ま
た、第２図は、第１図の装置で露光されるウェハ５１上
のＡＡマークの顕微鏡による観察図形である。第２図に
おいて、ダブルエツジの各△△マーク１の片側にレジス
トの塗りむらによる黒い部分２が観察される。レーザ光
は３の方向に走査する。ＡＡマークの段差により回折光
は４．４′および５．５′の方向に回折する。第３図は
これらＡＡマークの段差を暗視野検出するための空間フ
ィルタ６２の正面拡大図で、透明部の６゜６’ 、７．
７’ は第２図のＡＡマークの各エツジにおける回折光
の方向４．４’ 、５．５’ に対応する。
この時のＡＡ倍信号しては第４図の様な例が代表的であ
る。これは初めに空間フィルタの透明部６．６′を、次
に７．７′の光を受光した例である。
る。これは初めに空間フィルタの透明部６．６′を、次
に７．７′の光を受光した例である。
第５および６図はそれぞれ透明部６および６′を透過し
た光だけを受光素子６３で受光して光電変換したときの
信号波形を示す。第７図は第５および６図の信号波形の
部分拡大図である。実線が透明部６、破線が透明部６′
を透過した光のＡＡ倍信号ある。
た光だけを受光素子６３で受光して光電変換したときの
信号波形を示す。第７図は第５および６図の信号波形の
部分拡大図である。実線が透明部６、破線が透明部６′
を透過した光のＡＡ倍信号ある。
第７図に示す様にレジストによる干渉のために黒い部分
２が発生してしまったダブルエツジの片一方の信号（破
線で示した方）は出力が小さくなってしまう。このため
この２つを単に加算して合成するだけでは第４図に示す
ように信号が歪んでしまい、この信号をスライスするレ
ベルによりパルスの中央位置がズしてしまうことになる
。
２が発生してしまったダブルエツジの片一方の信号（破
線で示した方）は出力が小さくなってしまう。このため
この２つを単に加算して合成するだけでは第４図に示す
ように信号が歪んでしまい、この信号をスライスするレ
ベルによりパルスの中央位置がズしてしまうことになる
。
そこで各透明部ごとのＡＡ倍信号とらえて２つの対角の
出力が等しくなる様に電気の増分率を変える。第７図の
例では透明部６′を透過した信号の方を透明部６を透過
した信号に比べてｂ／ａ倍増分を変えることになる。そ
のことにより第８図にある様に対称性の良いＡＡ倍信号
作成することができ高精度位置合せが可能となる。もち
ろん透明部６の信号の方をａ／ｂ倍にしても同様の効果
が得られる。
出力が等しくなる様に電気の増分率を変える。第７図の
例では透明部６′を透過した信号の方を透明部６を透過
した信号に比べてｂ／ａ倍増分を変えることになる。そ
のことにより第８図にある様に対称性の良いＡＡ倍信号
作成することができ高精度位置合せが可能となる。もち
ろん透明部６の信号の方をａ／ｂ倍にしても同様の効果
が得られる。
第１図において、空間フィルタ６２の後には、４チヤン
ネルセンサ６３がおかれている。第１０図は４チヤンネ
ルセンサおよび電気アンプ系の回路図を示す。４チヤン
ネルセンサのセンサ部８．８’ 。
ネルセンサ６３がおかれている。第１０図は４チヤンネ
ルセンサおよび電気アンプ系の回路図を示す。４チヤン
ネルセンサのセンサ部８．８’ 。
９．９′は第３図の空間フィルタ６２の透明部６゜６’
、７．７’ を通った光を受光する。この例ではセン
サ部８′および９の信号の増分を変えてセンサ部８およ
び９′の信号出力と合わせる。
、７．７’ を通った光を受光する。この例ではセン
サ部８′および９の信号の増分を変えてセンサ部８およ
び９′の信号出力と合わせる。
第１図中、５０はマスク、５１はウェハで、投影レンズ
５２はマスク５０の像をウェハ５１上に等倍または縮小
投影する。またアライメント光と露光光を別波艮光にし
た場合は、アライメント時にλ／４板５２ａを挿着、露
光時はレンズ５２ｂを交換的に挿着する。レンズ５２ｂ
は波長を異ならせたことによるピントのずれを補償し、
λ／４板は偏光方向によってマスク反射とウェハ反射を
分けるために設ける。なお、アライメント光と露光光が
同一波長である時または投影レンズが２波長補正されて
いる時は、レンズ５２ｂは不要となり、λ／４板５２ａ
を固設する。
５２はマスク５０の像をウェハ５１上に等倍または縮小
投影する。またアライメント光と露光光を別波艮光にし
た場合は、アライメント時にλ／４板５２ａを挿着、露
光時はレンズ５２ｂを交換的に挿着する。レンズ５２ｂ
は波長を異ならせたことによるピントのずれを補償し、
λ／４板は偏光方向によってマスク反射とウェハ反射を
分けるために設ける。なお、アライメント光と露光光が
同一波長である時または投影レンズが２波長補正されて
いる時は、レンズ５２ｂは不要となり、λ／４板５２ａ
を固設する。
マスク５０とウェハ５１には、第９図に示すＡＡパター
ンを各２個ずつ設ける。例えば実線のエレメントをウェ
ハ５１に、破線のエレメントをマスク５０に設ける。
ンを各２個ずつ設ける。例えば実線のエレメントをウェ
ハ５１に、破線のエレメントをマスク５０に設ける。
５３はレーザ光源で、紙面に垂直方向に直線偏光してい
るものを使用する。５４はポリゴンミラーで等速回転す
る。５５はｆ−θレンズで、レーザビームを等速走査す
るのに役立つ。５６は観察系であり、５７はビームスプ
リッタである。５８は走査範囲分割プリズムで、このプ
リズム５８はビームの一回の走査の前半と後半を２つの
ＡＡパターンのそれぞれに充当する。以下の系は左手系
と右手系が対称であるから同じ番号を付ける。
るものを使用する。５４はポリゴンミラーで等速回転す
る。５５はｆ−θレンズで、レーザビームを等速走査す
るのに役立つ。５６は観察系であり、５７はビームスプ
リッタである。５８は走査範囲分割プリズムで、このプ
リズム５８はビームの一回の走査の前半と後半を２つの
ＡＡパターンのそれぞれに充当する。以下の系は左手系
と右手系が対称であるから同じ番号を付ける。
５９は偏光ビームスプリッタで、直線偏光状態に応じて
反射と透過に分ける作用を持つ。６０は光路を折曲げる
ための反射部材、６１は集光レンズである。６２は前記
の空間フィルタ、６３は分割ディテクタ（４チヤンネル
センサ）である。フィルタ６２の透明部はＡＡマークの
方向に応じて設定されている。４分割ディテクタ６３の
感応区域はフィルタ６２の透明域に合せて配置するもの
とし、ウェハ５１から来る光を受光する。６４は反射率
の小さな半透鏡、６５は偏光ビームスプリッタ、６６は
コンデンサレンズ、６７は観察用光源である。６８はリ
レーレンズ、６つは反射部材、７０は空間周波数フィル
タ、７１は集光レンズ、７２は受光素子で、マスク５０
から来る光を受光する。７３は顕微鏡対物レンズ（以下
、対物レンズ）で、マスク５０とウェハ５１との△Ａマ
ークを見込む位置にセットされている。
反射と透過に分ける作用を持つ。６０は光路を折曲げる
ための反射部材、６１は集光レンズである。６２は前記
の空間フィルタ、６３は分割ディテクタ（４チヤンネル
センサ）である。フィルタ６２の透明部はＡＡマークの
方向に応じて設定されている。４分割ディテクタ６３の
感応区域はフィルタ６２の透明域に合せて配置するもの
とし、ウェハ５１から来る光を受光する。６４は反射率
の小さな半透鏡、６５は偏光ビームスプリッタ、６６は
コンデンサレンズ、６７は観察用光源である。６８はリ
レーレンズ、６つは反射部材、７０は空間周波数フィル
タ、７１は集光レンズ、７２は受光素子で、マスク５０
から来る光を受光する。７３は顕微鏡対物レンズ（以下
、対物レンズ）で、マスク５０とウェハ５１との△Ａマ
ークを見込む位置にセットされている。
以上の構成で、レーザ光源からのレーザビームはポリゴ
ンミラー５４へ入射してここで走査される。
ンミラー５４へ入射してここで走査される。
振れ走査されたレーザビームはｆ−θレンズ５５で平行
走査に変換された後、ビームスプリッタ５７を透過して
プリズム５８へ入射し、例えば始めプリズム５８の左斜
面で反射して左側へ向い、途中から右斜面で反射して右
側へ向う。プリズム５８で反射したビームは偏光ビーム
スプリッタ５９で反射し、半透鏡６４を透過して対物レ
ンズ７３へ入射してマスク５０上に集光され、更に投影
レンズ５２を介してウェハ５１上に集光され、両者を走
査する。まずマスク５０のＡＡパターンで反射された光
は対物レンズ７３へ入射し、続いて半透鏡６４で反則す
る。その際、半透鏡６４を透過した光は、ウェハ検出用
の４分割ディテクタ６３へ向うが、この光は図面に垂直
な直線偏光であるから偏光ビームスプリッタ５９で阻止
される。半透鏡６４で反射した光は漏光ビームスプリッ
タ６５へ入射し、マスク５０で反射し図面に垂直な直線
偏光は反射するが雑音（後述するウェハ５１で反射し図
面に平行な直線偏光）は阻止される。
走査に変換された後、ビームスプリッタ５７を透過して
プリズム５８へ入射し、例えば始めプリズム５８の左斜
面で反射して左側へ向い、途中から右斜面で反射して右
側へ向う。プリズム５８で反射したビームは偏光ビーム
スプリッタ５９で反射し、半透鏡６４を透過して対物レ
ンズ７３へ入射してマスク５０上に集光され、更に投影
レンズ５２を介してウェハ５１上に集光され、両者を走
査する。まずマスク５０のＡＡパターンで反射された光
は対物レンズ７３へ入射し、続いて半透鏡６４で反則す
る。その際、半透鏡６４を透過した光は、ウェハ検出用
の４分割ディテクタ６３へ向うが、この光は図面に垂直
な直線偏光であるから偏光ビームスプリッタ５９で阻止
される。半透鏡６４で反射した光は漏光ビームスプリッ
タ６５へ入射し、マスク５０で反射し図面に垂直な直線
偏光は反射するが雑音（後述するウェハ５１で反射し図
面に平行な直線偏光）は阻止される。
反射光はリレーレンズ６８と反射部材６９を経た後、直
線反射成分はフィルタ７０で遮断され、ＡＡパターンで
散乱された成分は集光レンズ７１で集光されて受光素子
７２に入射し、マスク側のＡＡ倍信号なる。
線反射成分はフィルタ７０で遮断され、ＡＡパターンで
散乱された成分は集光レンズ７１で集光されて受光素子
７２に入射し、マスク側のＡＡ倍信号なる。
次にマスク５０を透過した走査ビームは投影レンズ５２
を屈折透過する際にλ／４板５２ａに入射し、円偏光に
変換され、ウェハ５１上を走査する。ウェハ５１のＡＡ
パターンで反射された光は逆方向からλ／４板５２ａを
透過する際に先程とは位相が９０゜回転した直線偏光と
なり、対物レンズ７３と半透鏡６４を経て偏光ビームス
プリッタ５９へ入射する。
を屈折透過する際にλ／４板５２ａに入射し、円偏光に
変換され、ウェハ５１上を走査する。ウェハ５１のＡＡ
パターンで反射された光は逆方向からλ／４板５２ａを
透過する際に先程とは位相が９０゜回転した直線偏光と
なり、対物レンズ７３と半透鏡６４を経て偏光ビームス
プリッタ５９へ入射する。
λ／４板５２ａによって図面に平行な直線偏光になって
いるからウェハ５１の反射光は偏光ビームスプリッタ５
９を透過し、反射部材６１と集光レンズ６１を経てフィ
ルタ６２の透明部で通過して４分割ディテクタ６３へ入
射する。
いるからウェハ５１の反射光は偏光ビームスプリッタ５
９を透過し、反射部材６１と集光レンズ６１を経てフィ
ルタ６２の透明部で通過して４分割ディテクタ６３へ入
射する。
制御演算回路８０は４分割ディテクタ６３からの出力信
号を選択してウェハ５１に関するＡＡ倍信号確定するが
、これは上述して来た規則に従って４分割ディテクタ６
３の感応区域を順次作動させるか、あるいは全ての感応
区域の出力信号を全て記憶した後、選択構成するかある
いは両者の中間的な方法のいずれも採用し得る。この様
にして取り入れたＡＡ倍信号受光素子７２のマスク側Ａ
Ａ信号に基づいて演算を実行し、その結果（ｘ、ｙ、θ
誤差）により補正機構８１を駆動し、マスクチャック８
２を移動させてマスク５０とウェハ５１のアライメン１
−を達成する。但し、マスク５０の替りにウェハ５１側
を移動しても良い。
号を選択してウェハ５１に関するＡＡ倍信号確定するが
、これは上述して来た規則に従って４分割ディテクタ６
３の感応区域を順次作動させるか、あるいは全ての感応
区域の出力信号を全て記憶した後、選択構成するかある
いは両者の中間的な方法のいずれも採用し得る。この様
にして取り入れたＡＡ倍信号受光素子７２のマスク側Ａ
Ａ信号に基づいて演算を実行し、その結果（ｘ、ｙ、θ
誤差）により補正機構８１を駆動し、マスクチャック８
２を移動させてマスク５０とウェハ５１のアライメン１
−を達成する。但し、マスク５０の替りにウェハ５１側
を移動しても良い。
シ制御演算回路８０には、第１０図に示したような増−
輸率可変の増幅器１０．１０’ 、 １１と１１′ が
設けられており、これらの増幅器は、分割ディテクタ６
３の対角に配置された各素子８と８′および９と９′の
出力する信号レベルが等しくなるように増幅器１０と１
０′ および１１と１１′ の増幅率が制御される。
輸率可変の増幅器１０．１０’ 、 １１と１１′ が
設けられており、これらの増幅器は、分割ディテクタ６
３の対角に配置された各素子８と８′および９と９′の
出力する信号レベルが等しくなるように増幅器１０と１
０′ および１１と１１′ の増幅率が制御される。
その結果、素子８と８′および９と９′それぞれの合成
信号が第８図に示すように対称性の良い波形となる。従
って、この波形を所定のレベルでスライスして得られる
パルスはその中心位置が△Ａマーク４と４′および５と
５′それぞれの中央位置と良く一致し、ＡＡパターン１
の位置は高精度に検出することができる。
信号が第８図に示すように対称性の良い波形となる。従
って、この波形を所定のレベルでスライスして得られる
パルスはその中心位置が△Ａマーク４と４′および５と
５′それぞれの中央位置と良く一致し、ＡＡパターン１
の位置は高精度に検出することができる。
［他の実施例］
なお、上述の実施例においては、レーザ光を走査して暗
視野検出する場合について説明したが、本発明は明視野
に適用しても同様に高精度の位置合せを可能にする効果
を発揮する。
視野検出する場合について説明したが、本発明は明視野
に適用しても同様に高精度の位置合せを可能にする効果
を発揮する。
また、個別にゲインを変えるのではなくて、二値化して
この二値化信号からＡＡパターンの中心をだす時に単に
二値化したパルスの中心とするのではなく、出力差分に
応じてシフトすることにより同様な効果を得ることが出
来る。
この二値化信号からＡＡパターンの中心をだす時に単に
二値化したパルスの中心とするのではなく、出力差分に
応じてシフトすることにより同様な効果を得ることが出
来る。
さらに、本発明は、本出願人によりすでに提案されてい
る「位置検出装置」 （特開昭５９−１００５３２号）
等に適用しても効果がある。
る「位置検出装置」 （特開昭５９−１００５３２号）
等に適用しても効果がある。
第１１図は、テレビ・プリアライメント用検知装置に本
発明を適用した例を示す。同図において、１０３は縮小
投影レンズ、１０４はウェハ、１０６は対物レンズ、１
０７は庵像管である。他方、１１１は照明用光源で、例
えばハロゲンランプを使用する。
発明を適用した例を示す。同図において、１０３は縮小
投影レンズ、１０４はウェハ、１０６は対物レンズ、１
０７は庵像管である。他方、１１１は照明用光源で、例
えばハロゲンランプを使用する。
１１２はコンデンサレンズ、１１３Ａと１１３Ｂは交換
的に着脱される明視野絞りと暗視野絞りである。
的に着脱される明視野絞りと暗視野絞りである。
図では明視野絞り１１３Ａを光路中に装着しており、コ
ンデンサレンズ１１２は光源１１１を明視野絞り１１３
Ａ上に結像する。１１４は照明用リレーレンズ、１１５
は接合プリズムで、接合プリズム１１５は照明系の光軸
と受光系の光軸を共軸にする機能を持ち、内側反射面１
１５ａと半透過反射面１１５ｂを具える。ここで光軸１
１１、コンデンサレンズ１１２、明または暗視野絞り
１１３Ａ 、 １１３Ｂ、照明リレーレンズ１１４、
接合プリズム１１５、対物レンズ１０６は照明系を構成
し、対物レンズ１０６を射出した光束はウェハ１０４上
を落射照明する。
ンデンサレンズ１１２は光源１１１を明視野絞り１１３
Ａ上に結像する。１１４は照明用リレーレンズ、１１５
は接合プリズムで、接合プリズム１１５は照明系の光軸
と受光系の光軸を共軸にする機能を持ち、内側反射面１
１５ａと半透過反射面１１５ｂを具える。ここで光軸１
１１、コンデンサレンズ１１２、明または暗視野絞り
１１３Ａ 、 １１３Ｂ、照明リレーレンズ１１４、
接合プリズム１１５、対物レンズ１０６は照明系を構成
し、対物レンズ１０６を射出した光束はウェハ１０４上
を落射照明する。
次に１１６はリレーレンズ、１１７は光路を折曲げる鏡
、１１８はテレビ・プリアライメント用基準マークを有
するガラス板で、基準マークはいわば座標の原点を与え
る機能を持つ。従ってプリアライメントマークはＸ座標
の値とＹ座標の値として検出されることになる。１１９
はエレクタレンズで、上に述べた接合プリズム１１５、
リレーレンズ１１６．１ｉ１１７、ガラス板１１８およ
びエレクタレンズ１１９は、撮像管１０７と共に受光系
を構成する。対物レンズ１０６を通る光は接合プリズム
の内側反射面１１５ａおよび半透過面１１５ｂで反射し
、再度内側反射面１１５ａで反射してリレーレンズ１１
６へ向う。つ工ハ１０４上のプリアライメントマーク像
は基準マークを有するガラス板１１８上に形成された後
、基準マーク像と共に搬像管１０７の撮像面に結像する
。
、１１８はテレビ・プリアライメント用基準マークを有
するガラス板で、基準マークはいわば座標の原点を与え
る機能を持つ。従ってプリアライメントマークはＸ座標
の値とＹ座標の値として検出されることになる。１１９
はエレクタレンズで、上に述べた接合プリズム１１５、
リレーレンズ１１６．１ｉ１１７、ガラス板１１８およ
びエレクタレンズ１１９は、撮像管１０７と共に受光系
を構成する。対物レンズ１０６を通る光は接合プリズム
の内側反射面１１５ａおよび半透過面１１５ｂで反射し
、再度内側反射面１１５ａで反射してリレーレンズ１１
６へ向う。つ工ハ１０４上のプリアライメントマーク像
は基準マークを有するガラス板１１８上に形成された後
、基準マーク像と共に搬像管１０７の撮像面に結像する
。
このときプリアライメントマークとして第１２図に示す
様な十字のマークを使用したとする。このエツジに関し
ても今まで述べてきている様に塗布ムラにより黒い部分
が非対称に発生する。このため明視野、暗視野ともこの
マークの位置を実際の位置からずれて検出してしまう。
様な十字のマークを使用したとする。このエツジに関し
ても今まで述べてきている様に塗布ムラにより黒い部分
が非対称に発生する。このため明視野、暗視野ともこの
マークの位置を実際の位置からずれて検出してしまう。
ここでは、第１１図のエレクタレンズ１１９と懇像管１
０７との間に絞り１２０を設け、この絞り１２０の形状
を変えることにより、その時のビデオ信号のゲインを変
えて合成することにより前述の目的を達成している。
０７との間に絞り１２０を設け、この絞り１２０の形状
を変えることにより、その時のビデオ信号のゲインを変
えて合成することにより前述の目的を達成している。
第１３−１図に従来の絞りを示す。中心の丸の大きさは
取り込む光信号に対するＮ、Ａを制限するものである。
取り込む光信号に対するＮ、Ａを制限するものである。
第１３−２図は本発明の実施例を示すもので、絞りの形
状を変更したものである。第１３−２図の絞りは第１３
−１図のものに対し１／４だけしか透明部を設けていな
い。このことによりアリアライメントマークの特定の角
度分布の反射回折光しか搬像管７に取り込まない。
状を変更したものである。第１３−２図の絞りは第１３
−１図のものに対し１／４だけしか透明部を設けていな
い。このことによりアリアライメントマークの特定の角
度分布の反射回折光しか搬像管７に取り込まない。
このビデオ信号をメモリさせ、さらに第１３−３゜−４
，−５図と１／４の開口を変えた信号をそれぞれ取り込
む。この時ＡＡマーク（第１２図）の各エツジに対応す
る出力が、開口が対角に位置する場合の絞りの位置、こ
の例では第１３−２図と第１３−４図、第１３−３図と
第１３−５図において異なれば前）本の様に出力がそろ
う様にゲインを変えて加算してやる。
，−５図と１／４の開口を変えた信号をそれぞれ取り込
む。この時ＡＡマーク（第１２図）の各エツジに対応す
る出力が、開口が対角に位置する場合の絞りの位置、こ
の例では第１３−２図と第１３−４図、第１３−３図と
第１３−５図において異なれば前）本の様に出力がそろ
う様にゲインを変えて加算してやる。
これは明視野でも暗視野でも同様である。
このことにより信号歪の対称性を良くしより高精度な位
置検出を可能とする。この絞りの変化は機械的に交換的
に出し入れしてもいいし一つのものを回転させてもいい
、また液晶シャッタ等を使用することも可能である。
置検出を可能とする。この絞りの変化は機械的に交換的
に出し入れしてもいいし一つのものを回転させてもいい
、また液晶シャッタ等を使用することも可能である。
第１４−１図はＡＡマークの断面図、第１４−２図は上
部から見た図である。第１５−１．１５−２図は、第１
４−２図に示すようにＡＡマークを方向２０３に走査し
た時の明視野信号で、それぞれ第１４−１図の方向２０
１および２０２へ向かう回折光のみを検出するように第
１３−２図の絞りを設定したときのビデオ信号波形図で
ある。それぞれにペディスタル分ｐｄ１． Ｐｄ２かあ
りエツジの出力８ｐ１．Ｂｏ３に差がある。ここで、Ｂ
ｐ２＞ Ｂ ｐｌとすれば、図示しない制御演算回路
において第１５−１図の信号をＢρ２／Ｂｉ）１分だけ
増幅する。この時ペディスタルＰｄ１もＢｐ２／ Ｂ
ｐｌ倍される。そのため２つの信号を合成する時にはベ
ディスタルの高さが等しくなる様第１５−１図のＢｐ２
／Ｂｔ）１倍した信号を（Ｂρ２／ＢＩ’１１−１ ）
Ｐｄ１だけ下げて加算する必要がある。このように、エ
ツジの出力Ｂ１１１とＢｏ３の対称性を改善することに
より、この波形を所定のレベルでスライスして得られる
パルスはその中心位置が△△マークの両エツジの中央位
置と良く一致し、ＡＡパターンの位置検出を高精度に行
なうことができる。
部から見た図である。第１５−１．１５−２図は、第１
４−２図に示すようにＡＡマークを方向２０３に走査し
た時の明視野信号で、それぞれ第１４−１図の方向２０
１および２０２へ向かう回折光のみを検出するように第
１３−２図の絞りを設定したときのビデオ信号波形図で
ある。それぞれにペディスタル分ｐｄ１． Ｐｄ２かあ
りエツジの出力８ｐ１．Ｂｏ３に差がある。ここで、Ｂ
ｐ２＞ Ｂ ｐｌとすれば、図示しない制御演算回路
において第１５−１図の信号をＢρ２／Ｂｉ）１分だけ
増幅する。この時ペディスタルＰｄ１もＢｐ２／ Ｂ
ｐｌ倍される。そのため２つの信号を合成する時にはベ
ディスタルの高さが等しくなる様第１５−１図のＢｐ２
／Ｂｔ）１倍した信号を（Ｂρ２／ＢＩ’１１−１ ）
Ｐｄ１だけ下げて加算する必要がある。このように、エ
ツジの出力Ｂ１１１とＢｏ３の対称性を改善することに
より、この波形を所定のレベルでスライスして得られる
パルスはその中心位置が△△マークの両エツジの中央位
置と良く一致し、ＡＡパターンの位置検出を高精度に行
なうことができる。
なお、暗視野信号に関してはレーザ光走査の信号と同様
に処理することができる。
に処理することができる。
次に、個別にゲインを変えないで中心出しを信号出力差
でずらす方法について説明する。第１６図は、第１４図
のＡＡマークをレーザ光走査して得られる信号を第１４
−２図の上面図に対応して示した信号波形図である。レ
ーザ光はＡＡパターン２００を第１４−２図の方向２０
３に走査し回折光を第１４−１図の方向２０１ 、２０
２へ反射する。
でずらす方法について説明する。第１６図は、第１４図
のＡＡマークをレーザ光走査して得られる信号を第１４
−２図の上面図に対応して示した信号波形図である。レ
ーザ光はＡＡパターン２００を第１４−２図の方向２０
３に走査し回折光を第１４−１図の方向２０１ 、２０
２へ反射する。
この走査によりレジストの黒い部分２０４が走査方向復
側のエツジの後に発生したとする。このＡＡマーク信号
は第１６−１図の実線と破線で指す様に出力ｐ１とｐ２
に差が生じ、これらの出力ｐｉ、 ｐ２を合成した信号
は、第１６−２図に示すように歪んだ形状となる。この
信号をスライスレベルＳで二値化すると、第１６−３図
に示すパルス信号が得られる。このパルス信号の幅を第
１６−１図で示した出力ｐ１とｐ２で按分した位置すな
わちパルス信号の前縁からパルス幅のｐ１／ （１）１
＋ Ｉ）２）の位置をＡＡパターンの中心位置とする（
第１６−４図）。
側のエツジの後に発生したとする。このＡＡマーク信号
は第１６−１図の実線と破線で指す様に出力ｐ１とｐ２
に差が生じ、これらの出力ｐｉ、 ｐ２を合成した信号
は、第１６−２図に示すように歪んだ形状となる。この
信号をスライスレベルＳで二値化すると、第１６−３図
に示すパルス信号が得られる。このパルス信号の幅を第
１６−１図で示した出力ｐ１とｐ２で按分した位置すな
わちパルス信号の前縁からパルス幅のｐ１／ （１）１
＋ Ｉ）２）の位置をＡＡパターンの中心位置とする（
第１６−４図）。
［発明の効果］
以上のように、本発明の信号検出装置は、物体上のマー
クでの回折光の反射する２つの方向に検出系を持ち、こ
れらの２方向への回折光の非対称性を検出し、これらの
回折光を検出した信号の非対称性をより対称となる様に
補正してマークの中心位置を検出するようにしているた
め、より実際の中心位置に近い位置を検出することがで
きる。
クでの回折光の反射する２つの方向に検出系を持ち、こ
れらの２方向への回折光の非対称性を検出し、これらの
回折光を検出した信号の非対称性をより対称となる様に
補正してマークの中心位置を検出するようにしているた
め、より実際の中心位置に近い位置を検出することがで
きる。
すなわち、この信号検出装置を位置検出装置として用い
ればより高精度の位置検出が可能となる。
ればより高精度の位置検出が可能となる。
第１図は、本発明の信号検出装置を位置合せ装置に適用
した半導体露光装置の位置合せ光学系の構成を示す図、 第２図は、第１図の装置で処理されるウェハ上のＡ△マ
ークおよびレジストの塗りむらにより黒くなってしまっ
た部分を示す顕微鏡観察図、第３図は、空間フィルタの
正面図、 第４〜７図は、第１図の装置で第２図のウェハ上を光走
査して得られる信号波形図、 第８図は、各検出系の増幅率を調節して第５および６図
の信号の振幅を揃えた後合成して得られる対称性の良い
信号波形図、 第９図ば、ＡＡパターンを示す図、 第１０図は、第１図の装置における４チヤンネルセンサ
および増幅器の接続図、 第１１図は、本発明を適用したテレビ・プリアライメン
ト用検知装置の検出系の構成を示す図、第１２図は、第
１１図の装置で検出するＡＡパターの平面図、 第１３図は、第１１図の装置における絞りの構成および
設定状態を示す図、 第１４図は、第１２図のＡＡパターンの断面図および走
査部分および方向を示す部分図、 第１５図は、第１１図の装置における第１４図の走査線
に対応する１水平走査分のビデオ信号波形図、第１６図
は、第１２図のＡＡパターンを第１４図の走査線に沿っ
てレーザ光走査して得られる信号波形図である。 １：ＡＡマーク、２：黒い部分、３：走査方向、４．４
’、５．５’：エツジ（縁）、６．６’ 。 ７．７’ ：透明部、８．８’、９．９’：センサ部
、１０．１０’ 、 １１．１１’ ：増幅器、５１
：ウェハ、５３：レーザ光源、５４：ポリゴンミラー、
６２：空間フィルタ、６３：分割ディテクタ（４チヤン
ネルセンサ）、８０：演算制御部、１０４：ウェハ、１
０７：撮像管、１１１：照明用光源、１２０：絞り、２
００：△Ａパターン、２０１． ２０２：回折方向、２
０３：走査方向、２０４：黒い部分。
した半導体露光装置の位置合せ光学系の構成を示す図、 第２図は、第１図の装置で処理されるウェハ上のＡ△マ
ークおよびレジストの塗りむらにより黒くなってしまっ
た部分を示す顕微鏡観察図、第３図は、空間フィルタの
正面図、 第４〜７図は、第１図の装置で第２図のウェハ上を光走
査して得られる信号波形図、 第８図は、各検出系の増幅率を調節して第５および６図
の信号の振幅を揃えた後合成して得られる対称性の良い
信号波形図、 第９図ば、ＡＡパターンを示す図、 第１０図は、第１図の装置における４チヤンネルセンサ
および増幅器の接続図、 第１１図は、本発明を適用したテレビ・プリアライメン
ト用検知装置の検出系の構成を示す図、第１２図は、第
１１図の装置で検出するＡＡパターの平面図、 第１３図は、第１１図の装置における絞りの構成および
設定状態を示す図、 第１４図は、第１２図のＡＡパターンの断面図および走
査部分および方向を示す部分図、 第１５図は、第１１図の装置における第１４図の走査線
に対応する１水平走査分のビデオ信号波形図、第１６図
は、第１２図のＡＡパターンを第１４図の走査線に沿っ
てレーザ光走査して得られる信号波形図である。 １：ＡＡマーク、２：黒い部分、３：走査方向、４．４
’、５．５’：エツジ（縁）、６．６’ 。 ７．７’ ：透明部、８．８’、９．９’：センサ部
、１０．１０’ 、 １１．１１’ ：増幅器、５１
：ウェハ、５３：レーザ光源、５４：ポリゴンミラー、
６２：空間フィルタ、６３：分割ディテクタ（４チヤン
ネルセンサ）、８０：演算制御部、１０４：ウェハ、１
０７：撮像管、１１１：照明用光源、１２０：絞り、２
００：△Ａパターン、２０１． ２０２：回折方向、２
０３：走査方向、２０４：黒い部分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、物体上に設けたマークを光走査する手段と、該マー
クの両縁から来る情報光を受光する手段と、該情報光の
非対称性を検出して該受光手段から出力される情報光信
号の対称性を改善する補正手段とを具備することを特徴
とする信号検出装置。 ２、前記受光手段が前記マークのそれぞれの縁からの各
情報光をその出射方向に応じて分離する空間フィルタと
この分離された情報光をそれぞれ受光する複数の受光素
子とを含み、前記補正手段が各受光素子から入力される
情報光信号をそれぞれ増幅およびレベルシフトする増幅
率可変の増幅器およびレベルシフト最可変の直流レベル
シフトとを含むものである特許請求の範囲第１項記載の
信号検出装置。 ３、前記補正手段が前記物体上の走査位置に応じて前記
光走査手段の出射光量を制御するものである特許請求の
範囲第１項記載の信号検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60237542A JPS6298725A (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 信号検出装置 |
| US07/336,551 US4886974A (en) | 1985-10-25 | 1989-04-11 | Mark detecting device for detecting the center of a mark by detecting its edges |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60237542A JPS6298725A (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 信号検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6298725A true JPS6298725A (ja) | 1987-05-08 |
Family
ID=17016872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60237542A Pending JPS6298725A (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 信号検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4886974A (ja) |
| JP (1) | JPS6298725A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI395075B (zh) * | 2004-03-01 | 2013-05-01 | 尼康股份有限公司 | Prior measurement processing method, exposure system and substrate processing device |
| US8807095B2 (en) | 2009-12-04 | 2014-08-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Engine cooling device |
| CN109313405A (zh) * | 2016-06-13 | 2019-02-05 | Asml荷兰有限公司 | 用于确定衬底上目标结构的位置的方法和设备、用于确定衬底的位置的方法和设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5418613A (en) * | 1990-11-20 | 1995-05-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for detecting the position of a substrate having first and second patterns of different sizes |
| JP3099535B2 (ja) * | 1992-07-08 | 2000-10-16 | キヤノン株式会社 | 表面状態検査装置 |
| JP3306972B2 (ja) * | 1993-02-26 | 2002-07-24 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
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| JP3303595B2 (ja) * | 1995-03-24 | 2002-07-22 | キヤノン株式会社 | 照明装置及びそれを用いた観察装置 |
| US6064486A (en) * | 1998-05-21 | 2000-05-16 | Leland Stanford Junior University | Systems, methods and computer program products for detecting the position of a new alignment mark on a substrate based on fitting to sample alignment signals |
| JP4109765B2 (ja) | 1998-09-14 | 2008-07-02 | キヤノン株式会社 | 結像性能評価方法 |
| JP4846888B2 (ja) | 1998-12-01 | 2011-12-28 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ方法 |
| JP2001291752A (ja) | 2000-04-05 | 2001-10-19 | Canon Inc | 異物検査方法及び装置、及び該検査方法を用いた露光装置 |
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| JP2001345250A (ja) | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Canon Inc | 位置合せ方法、位置合せ装置、プロファイラ、露光装置、半導体デバイス製造方法、半導体製造工場、および露光装置の保守方法 |
| JP2002093691A (ja) | 2000-09-20 | 2002-03-29 | Canon Inc | 露光装置、結像性能測定方法、デバイス製造方法、半導体製造工場および露光装置の保守方法 |
| US6842538B2 (en) * | 2001-03-23 | 2005-01-11 | Shih-Jong J. Lee | Automatic detection of alignment or registration marks |
| JP4006217B2 (ja) * | 2001-10-30 | 2007-11-14 | キヤノン株式会社 | 露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法 |
| JP2003324055A (ja) * | 2002-04-30 | 2003-11-14 | Canon Inc | 管理システム及び装置及び方法並びに露光装置及びその制御方法 |
| JP4353498B2 (ja) | 2002-04-30 | 2009-10-28 | キヤノン株式会社 | 管理装置及び方法、デバイス製造方法、並びにコンピュータプログラム |
| US7069104B2 (en) | 2002-04-30 | 2006-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Management system, management apparatus, management method, and device manufacturing method |
| JP4018438B2 (ja) | 2002-04-30 | 2007-12-05 | キヤノン株式会社 | 半導体露光装置を管理する管理システム |
| US7271907B2 (en) * | 2004-12-23 | 2007-09-18 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus with two-dimensional alignment measurement arrangement and two-dimensional alignment measurement method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3943359A (en) * | 1973-06-15 | 1976-03-09 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for relatively positioning a plurality of objects by the use of a scanning optoelectric microscope |
| JPS5872945A (ja) * | 1981-10-28 | 1983-05-02 | Canon Inc | アライメントマ−ク検出方法 |
| JPH0616478B2 (ja) * | 1983-12-19 | 1994-03-02 | 株式会社ニコン | 投影露光装置の位置合せ装置 |
| US4663534A (en) * | 1984-03-08 | 1987-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detecting device utilizing selective outputs of the photodetector for accurate alignment |
| US4688088A (en) * | 1984-04-20 | 1987-08-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detecting device and method |
-
1985
- 1985-10-25 JP JP60237542A patent/JPS6298725A/ja active Pending
-
1989
- 1989-04-11 US US07/336,551 patent/US4886974A/en not_active Expired - Lifetime
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| CN109313405A (zh) * | 2016-06-13 | 2019-02-05 | Asml荷兰有限公司 | 用于确定衬底上目标结构的位置的方法和设备、用于确定衬底的位置的方法和设备 |
| KR20190013988A (ko) * | 2016-06-13 | 2019-02-11 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 기판 상의 타겟 구조체의 위치를 결정하는 방법 및 장치, 기판의 위치를 결정하는 방법 및 장치 |
| JP2019523905A (ja) * | 2016-06-13 | 2019-08-29 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 基板上のターゲット構造の位置を決定するための方法及び装置、並びに、基板の位置を決定するための方法及び装置 |
| CN109313405B (zh) * | 2016-06-13 | 2021-09-24 | Asml荷兰有限公司 | 用于确定衬底上目标结构的位置的方法和设备、用于确定衬底的位置的方法和设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4886974A (en) | 1989-12-12 |
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