JPS63172905A - 回折光の分離方法および分離装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばＬＳＩを製造するための露光装置にお
いて、マスクとウェハ間の位置ずれを、マスクおよびウ
ェハ上に形成した回折格子を利用して検出する際などに
用′いられる光学系に関し、特に、各回折格子からの回
折光を分離して取出すための分離方法および分離装置に
関する。

〔従来の技術〕

ＬＳＩの微細化に伴い、マスクパタンをウェハに転写す
る露光装置などにおいて、マスクとウェハとを互いに高
精度に位置合せすることが要求されている。特に、Ｘ線
露光装置では、マスクとウェハとを数１０μｍのギャッ
プに維持した状態で、マスクとウェハとの位置合せを行
なう必要がある。

そのための方法として、出願人は先に、特願昭６１−１
０４１８６号において、光ヘテロダイン干渉法を利用し
た位置合せ方法を提案した。この方法について、第３図
を用いて説明する。

第３図において、２波長直交偏光レーザー光源１から発
した光は、ミラー２、円筒レンズ３を通して楕円状のビ
ームとなり、そのビームは偏光ビームスプリッタ−４に
よシ、それぞれ水平成分、あるいは垂直成分のみを有す
る直線偏光でしかも周波数が互いにわずかに異なる２波
長の光に分離される。分離された光は、それぞれミラー
５ｍ　　。

５ｂ（入射角調整手段）を介して所望の入射角で、マス
ク６に形成した反射型回折格子７およびウェハ８に形成
した反射型回折格子９に入射する。第３図の例では、反
射型回折格子７，９はそれぞれ格子ライン方向にずれて
おり、シかも２波長の入射光の同一楕円ビーム内に配置
されている。また、反射型回折格子７１−９の回折格子
ピッチは等しく設定されている。回折格子７から得られ
る回折光およびマスク６に設けた窓１０を通して回折格
子９から得られる回折光は、ミラー５ｃ　（光合成手段
）、プリズム状ミラー１１（光分離手段）、偏光板１２
ｍ、１２ｂｌ集光レンズ１３＆、１３ｂを介して光検出
器１４ａｓ１４ｂにそれぞれ導かれ、回折光ビート信号
として信号処理制御部１５で処理される。

信号処理制御部１５では、反射型回折格子Ｔ。

９から得られた回折光のそれぞれのビート信号のいずれ
か一方の信号を基準ビート信号として両ビート信号の位
相差を検出し、その位相差がｏ’　　になるようにマス
クステージ１６．あるいはウェハステージ１７を相対移
動させ、マスク面上のバタンかウェハ面上の所定の位置
に精度よく重なって露光できるようにマスク６とウェハ
８との間の精密な位置合わせを行なう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第３図に示す光学系において、反射形回折格子７．９よ
シ得られる回折光は、プリズム状ミラー１１の先端エツ
ジを構成する両面によって反射され、光検出器１４　ａ
　ｓ　１４　ｂで受光される。このとき、プリズムの先
端エツジは、通常丸みをもち、一方、回折光ビームも数
１００μｍの大きさく径）をもつため、回折光を分離、
独立して検出するためには、第４図に示すように、反射
形回折格子７，９の格子ライン方向の間隔ｔを、約１寵
程度は離す必要がある。したがって、両回折格子を同一
のビームスポット２１内に入れるためには、入射光（第
４図には一方のみ示した２２を構成する楕円状レーザー
ビームの長径を大きくしなければならず、そうすると、
レーザー光源１の出力が同じである場合には回折格子に
入射するレーザー光の平均照射強度が低下し、得られる
回折光２３．２４の強度も小さくなシ、その結果、検出
精度も低下するという問題がある。

また、ウェハ面もしくはマスク面上に設ける回折格子７
．９のいずれか一方は、Ｌ８Ｉパタン等の露光領域（デ
バイス領域）２５．２６から少なくとも１ｊｆｌＫ程度
離して配置しなければならないこととなシ、広いアライ
メントマーク領域が必要となる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による回折光の分離方法線、回折格子に照射する
光として、収束光または発散光を用いたものである。

また本発明による回折光の分離装置は、光源装置および
回折光を検出する手段の他に、光源装置からの光を収束
または発散させる手段を備えたものである。

〔作用〕

回折格子に発散光を照射して得られる回折光は発散光と
なシ、回折格子から離れるにしたがって両回折格子から
の回折光は分離される。収束光を照射する場合には、回
折光はいったん収束した後、発散するため、上述したと
同様に両回折格子からの回折光は分離される。

〔実施例〕

第１図は本発明をＸ線露光装置に適用した場合の一実施
例を示す概略構成図であり、第３図と同一部分は同一符
号を用いて示し、その詳細説明は省略する。

第１図において、３１ｊ、３１ｂは集光レンズであシ、
楕円状ビームの長径方向のみを集光する。このとき、各
集光レンズ３１　ｍ　＋　３１ｂは、その焦点が反射形
回折格子７．９の手前に位置するように、いわゆる前ビ
ンの状態に配置するため、反射形回折格子７，９への入
射光３２．３３は、発散光となって入射する。その結果
、各回折格子からの回折光３４．３５は発散光となり、
回折格子７，９から離れるＫしたがって分離される。こ
のため、両反射形回折格子７，９を相互に近接して配置
しても、それぞれの回折光を容易に分離・独立して検出
できる。とのとき、両回折格子に照射される楕円状レー
ザービームのスポット径は小さくてよいため、回折光強
度を強くすることができ、検出信号のＳ／Ｎ比を向上さ
せることができる。

本実施例では、集光レンズ３１１．３１ｂを、その焦点
が反射形回折格子７，９の手前にくるように配置したが
、逆に、焦点位置が両回折格子７，９の後方にくるよう
に、いわゆる後ピンの状態となるように配置してもよい
。その場合、第２図に示すように、入射光（第２図には
一方のみ示した）３６は、反射形回折格子７，９には収
束光として入射する。３Ｔはそのときのビームスボット
チする。このため、回折光３８．３９は、いったん収束
した後、発散する。したがって、発散光を入射させた第
１図の場合と同様に、両回折光を容易に分離・独立して
検出できる。

なお、第１図において、集光レンズ３１１．３１　ｂは
ミラー５ｍ、５ｂとマスク６との間に配置したが、偏光
ビームスプリッタ４とミラー５ｍ、５ｂ　との間に挿入
してもよい。

各回折格子は、吸収形あるいは反射形のいずれでもよく
、さらにバイナリ−回折格子に限定されることなく、正
弦波状回折格子、フレーズ回折格子など種々の組み合わ
せが可能である。

さらに上記実施例では、単色光入射・回折光取り出し窓
としてマスク基板上に開口部を設けたが、開口部を設け
ることなく、入射光および回折光が透過し得る透明薄膜
の窓にした場合においても同様の効果を得ることができ
る。

以上、位置合わせに用いる場合を中心に説明したが、本
発明は、ある物体の微小変位を測定する装置、座標位置
検出または制御装置等に対しても適用することが可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回折格子に照射する光を収束光または
発散光とすることにより、近接して配置した回折格子か
らの回折光を容易に分離できる。

ビーム径を絞った状態で照射できるため、同一の光源出
力に対して得られる回折光の強度も大きくなり、Ｓ／Ｎ
比が向上し、位置合せ等に利用した場合にその精度を高
めることができる。また、例えばＸ線露光装置に適用し
た場合などは、アライメントマーク領域が小さくて済む
ため、本来の露光バタン領域を大きくとることができる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図は概略構成図、第２図は回折格子部分の詳細図、第
３図は従来例を示す概略構成図、第４図はその回折格子
部分の詳細図である。 １・・・・２波長直交偏光レーザー光源、７１９・・・
・回折格子、１１・・・・プリズム状ミラー　１４ｍ、
１４ｂ　ＩＩ　＠　＊　１１光検出器、３１１．３１ｂ
、＋１・・集光レンズ、＄２．３３，３６・０．・入射
光、３４，３５，３８，３９・・・回折光、３７−・・
・ビームスポット。 特許出願人　日本電信電話株式会社 代　理　人　山川　政樹（ほか１名） 第２図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）格子ラインが互いに平行になるように配置した複
   数の回折格子に対し、各回折格子が同一のスポット内に
   入るように収束光または発散光を照射し、各回折格子か
   ら得られる回折光を独立に取出すことを特徴とする回折
   光の分離方法。
2. （２）スポット光を発する光源装置と、この光源装置か
   ら発せられた光を収束または発散させ、複数の回折格子
   に対し、各回折格子が同一のスポット内に入るようにし
   て照射する手段と、各回折格子から得られた回折光をそ
   れぞれ検出する手段とを備えたことを特徴とする回折光
   の分離装置。