KR100278091B1 - 위치검출용 마크의 관측에 의한 위치검출방법 - Google Patents

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오자와 미토시
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Abstract

본 발명의 위치검출방법은 입사광을 산란시키는 직선상 또는 점상의 산란원을 갖는 위치정열용 웨이퍼마크가 형성된 노광면을 갖는 웨이퍼와, 입사광을 산란시키는 직선상 또는 점상의 산란원을 갖는 위치정열용 마스크마크가 형성된 노광마스크를, 전기노광면이 전기 노광마스크에 대향하도록 간격을 좁혀서 배치하는 공정과; 전기 웨이퍼마크와 마스크마크에 조명광을 조사하고, 웨이퍼마크와 마스크마크의 산란원으로 부터의 산란광을 관측하여 전기 웨이퍼와 노광마스크의 상대위치를 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

위치검출용 마크의 관측에 의한 위치검출방법
제1도는 웨이퍼마크로 부터의 반사 및 에지(edge)산란의 상태를 설명하기 위한 웨이퍼마크의 사시도.
제2(a)도는 본 발명의 실시예에서 사용하는 위치검출장치의 개략단면도.
제2(b)도는 웨이퍼마크 및 마스크마크의 평면도.
제2(c)도는 웨이퍼마크 및 마스크마크로 부터의 에지산란광에 의한 상(像) 및 상면내의 광강도분포를 나타내는 다이아그램.
제2(d)도는 물체표면근방의 웨이퍼면 및 마스크면의 단면도.
제3(a)도는 에지산란광의 관측실험에 사용한 웨이퍼마크의 평면도.
제3(b)도 및 제3(c)도는 에지산란광의 관측실험에 사용한 웨이퍼마크의 단면도.
제4(a)도는 제3(b)도에 도시된 웨이퍼마크로 부터의 에지산란광에 의한 상의 사진을 스케치한 다이아그램.
제4(b)도는 제3(b)도에 나타난 웨이퍼마크를 수직검출한 상의 사진을 스케치한 다이아그램.
제5도는 제3(b)도에 나타난 웨이퍼마크로 부터의 에지산란광에 의한 상의 화상신호를 도시한 다이아그램.
제6(a)도 및 제6(b)도는 화상신호를 신호처리하여 변위량을 측정한 결과를 나타내는 그래프.
제7(a)도는 제2실시예에 따른 웨이퍼마크 또는 마스크마크의 평면도.
제7(b)도~제7(d)도는 웨이퍼마스크가 형성된 웨이퍼의 단면도.
제7(e)도는 마스크마크가 형성된 마스크의 단면도.
제7(f)도는 제7(a)도에 도시한 웨이퍼마크로 부터의 에지산란광의 금속현미경사진을 스케치한 다이아그램.
제7(g)도는 제7(a)도에 도시한 웨이퍼마크로 부터의 에지산란광을 텔레비카메라로 관측한 화상을 스케치한 다이아그램.
제8(a)도~제8(f)도는 제7(g)도의 텔레비카메라에 의한 사진의 각 주사선마다의 신호파형을 나타내는 다이아그램.
제9(a)도는 제3실시예에 의한 위치검출용 마크(정열마크)의 평면도.
제9(b)도는 제9(a)도의 일점쇄선 B6-B6에 따른 단면도.
제9(c)도는 제9(a)도의 일점쇄선 C6-C6에 따른 단면도.
제9(d1)도~제9(d3)도는 에지산란광에 의한 상의 화상신호를 나타내는 그래프.
제9(e)도는 제9(d3)도에 도시된 화상신호의 상관계수를 표시하는 그래프.
제1O(a)도는 제4실시예에 의한 위치검출용 마크의 단면도.
제1O(b)도는 에지산란광에 의한 상의 화상신호를 나타내는 다이아그램.
제1O(c)도는 제10(b)도에 도시한 화상신호의 상관계수를 나타내는 그래프.
제11(a)도, 제11(c)도 및 제11(e)도는 웨이퍼마크를 구성하는 한개의 에지패턴의 사시도.
제11(b)도 및 제11(d)도는 각각 제 제11(a)도 및 제11(c)도에 도시된 에지패턴으로 부터의 에지산란광에 의한 상을 나타내는 다이아그램.
제12도는 정점(頂点)으로 부터의 산란광에 의한 점상(点像)의 화상신호를 표시하는 그래프.
제13(a)도~제13(c)도는 조명광을 산란시키는 정점을 갖는 웨이퍼마크 및 마스크마크의 평면도.
제14(a)도는 제5실시예에 따른 정열마크의 단면도.
제14(b)도는 에지산란광에 의한 상의 화상신호를 표시하는 다이아그램.
제15(a)도는 제6실시예에 따른 웨이퍼마크의 평면도.
제15(b)도는 제15(a)도의 웨이퍼마크를 사선방향에서 관측한 경우의 웨이퍼마크 및 관측광학계의 개략단면도.
제15(c)도는 제15(a)도에 도시한 웨이퍼마크를 제15(b)도에 도시된 방법으로 관측하여 에지패턴의 위치검출을 행한 때의 검출위치의 웨이퍼위치의존성을 나타내는 그래프.
제16도는 제6실시예에 의한 웨이퍼마크 및 마스크마크의 단면도.
제17(a)도~제17(c)도는 광학계의 배치를 나타내기 위한 광학계 및 노광영역의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 웨이퍼면 2 : 철부
3,4 : 광 5 : 대물렌즈
10 : 웨이퍼/마스크 보지부 11 : 웨이퍼
12 : 마스크 13 : 웨이퍼마크
14 : 마스크마크 20 : 광학계
21 : 상검출장치 30 : 제어장치
[발명의 배경]
[발명의 분야]
본 발명은 마스크와 웨이퍼의 상대위치를 검출하는 방법과 위치검출용 마크(정열마크)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 근접노광의 쓰루우푸트(throughput)를 개선하기에 적합한 위치검출방법(정열방법)과 위치검출용 마크에 관한 것이다.
[관련기술의 개시]
렌즈계와 화상처리계를 조합시킨 정열장치를 이용하여 정열시의 웨이퍼와 마스크의 위치를 검출하는 방법으로서, 수직검출법과 사선방향검출법이 알려져 있다.
수직검출법은 정열마크를 마스크면에 수직한 방향에서 관측하는 방법이고, 사선방향 검출법은 정열마크를 사선방향에서 관측하는 방법이다.
수직검출법에서 이용되는 합초점(合焦點, focussing)방법으로서 색수차(色收差)이중초점법이 알려져 있다.
색수차이중초점법은 마스크에 형성된 정열(alignment)마크와 웨이퍼에 형성된 정열마크를 다른 파장의 광으로 관측하고 렌즈계의 색수차를 이용하여 동일평면에 결상시키는 방법이다. 색수차이중초점법은 원리적으로 렌즈의 광학적인 분해능을 높게 설정할수 있기 때문에 절대적인 위치검출정도를 높게 할수 있다.
그러나, 정열마크를 수직방향에서 관측하기 때문에 광학계의 일부가 노광영역으로 들어간다. 그대로 노광하면 광학계가 노광을 차단하기 때문에 노광시에는 광학계를 노광영역에서 제거시킬 필요가 있다. 제거시키기 위한 이동시간이 필요하기 때문에 쓰루우푸트가 저하한다. 또한 노광중에는 정열마크를 관측할수 없기 때문에 위치검출을 할수 없게 된다. 이것은 노광중의 정열정밀도저하의 원인이 된다.
사선방향검출법은 광축이 마스크면에 대하여 사선방향이 되도록 광학계를 배치하기 때문에 노광계를 차단하지 않도록 광학계를 배치할수 있다. 이 때문에 노광중에 광학계를 제거시킬 필요가 없고, 노광중에도 위치검출용 마크를 관측할수 있다. 따라서 쓰루우푸트를 저하시키지 않고 노광중의 위치어긋남을 방지할수 있다.
종래의 사선방향검출법은 정열마크를 사선방향에서 관측하여 정반사광에 의한 상을 검출하는 사선방향결상때문에 상왜곡에 의해 위치검출의 절대정도가 저하한다. 또한 정반사광을 관측용 렌즈로 입사시키기 때문에 조명광의 광축과 관측광의 광축을 일치시킬 수가 없다. 조명광의 광축과 관측광의 광축을 분리할 필요가 있기 때문에 양축의 약간의 어긋남에 의해 검출정도가 저하하고 광학계의 배치도 복잡하게 된다.
[발명의요약]
본 발명의 목적은 쓰루우푸트를 떨어 트리지 않고 노광중에도 위치검출이 가능한 고정밀도의 정열을 행할수 있는 위치검출방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 쓰루우푸트를 떨어 뜨리지 않고 노광중에도 위치검출이 가능한 고정도의 정열을 행할수 있는 위치검출용 마크를 갖는 반도체기판 및 노광마스크를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 특징에 의하면 입사광을 산란시키는 직선형 또는 점형의 산란원(源)을 갖는 위치정열용 웨이퍼마크가 형성된 노출면을 갖는 웨이퍼와, 입사광을 산란시키는 직선형 또는 점형의 산란원을 갖는 위치정열용 마스크마크가 형성된 노광마스크를, 전기 노광면이 노광마스크에 대향하도록 간극을 좁게하여 배치하는 공정과; 전기 웨이퍼마크 및 마스크마크에 조명광을 조사하고 웨이퍼마크 및 마스크마크의 산란원으로부터의 산란광을 관측하여 전기 웨이퍼와 노광마스크의 상대위치를 검출하는 공정을 포함하는 위치검출방법이 제공된다.
일반적으로, 조명광축과 관측광축을 동일축으로 하여 광축을 노광면에 대하여 사선방향으로 배치하면, 통상의 웨이퍼마크 및 마스크마크로 부터의 정반사광이 관측광축의 방향으로 돌아오지 않기 때문에 이들 마크의 상을 관측할수 없다. 여기서 정반사라함은 평행광속(光束)을 입사시킨 때에 반사광도 평행광속이 되고 입사각과 반사각이 동일하게 되는 반사를 의미한다. 웨이퍼마크 및 마스크마크에 입사광을 산란시키는 산란원을 설치해 놓으면 산란광중 관측광학계의 대물렌즈의 개구부내에 있는 광속에 의해 상이 생기기 때문에 그 산란광을 관측할수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 입사광을 산란시키는 에지형 또는 점형의 산란원을 갖는 위치정열용 웨이퍼마크가 형성된 노광면을 갖고, 전기 산란원이 전기 입사광의 입사면에 대하여 수직한 방향에 따라서 복수개 배치되어 있는 반도체기판이 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 의하면, 입사광을 산란시키는 에지형 또는 점형의 산란원을 갖는 위치정열용 마스크마크가 형성되고 전기 산란원이 전기 입사광의 입사면에 대하여 수직한 방향에 따라서 복수개 배치되어 있는 노광마스크가 제공된다.
웨이퍼마크 및 마스크마크의 산란원을 입사면에 대하여 수직한 방향으로 복수개 배치하면 복수개의 산란원으로 부터의 산란광을 동시에 결상(結像)시킬수 있다. 복수개의 산란원으로 부터의 산란광에 의한 상을 동시에 관측하여 위치검출을 행하면 제조공정에서 각 산란광의 형상의 변화에 의한 위치검출오차를 저감할수 있다.
[바람직한 구체예의 상세한 설명]
우선 제1도를 참조하여 본 발명의 실시예에서 관측되는 에지 산란광에 대해서 설명한다.
제1도는 웨이퍼표면(1)에 형성된 위치정열용 웨이퍼마크의 사시도를 나타낸다. 웨이퍼표면(1)에 장방형의 평면형상을 갖는 철(凸)부(2)가 형성되어 있다. 이 장방형의 각변에 평행한 방향을 x축 및 y축으로 하여 좌표를 설정한다. y축에 수직한 입사면을 갖는 조명광을 웨이퍼표면(1)에 사선방향으로 입사한 때 철부(2)의 상면등의 경면(鏡面) 영역에 입사한 광(3)은 정반사하고 에지부분에 입사한 광(4)는 산란한다. 또한 본 명세서중에서 정반사라 함은 평행광속을 입사시킨 때 반사광도 평행광속이 되고 입사각과 반사각이 동일하게 되는 반사를 의미한다.
입사광축과 동축의 광축을 갖는 대물렌즈(5)를 포함하는 광학계로 웨이퍼표면(1)을 관측하는 경우를 생각한다. 철부(2)의 상부면등에 정반사한 광은 대물렌즈(5)에 입사하지 않기 때문에 웨이퍼마크로 부터의 정반사에 의한 상을 맺을 수는 없다. 이에 대하여 에지로 부터의 산란광은 사방팔방으로 방사되기 때문에 그 일부가 대물렌즈(5)에 입사한다. 따라서 조명광의 입사방향과 동일한 방향에서 산란광을 관측할수 있다. 본 발명의 일실시예는 에지로 부터의 산란광을 관측하는 것에 의해 웨이퍼의 위치검출을 행하는 것이다.
제2(a)도는 본 발명의 실시예에서 사용하는 위치검출장치의 개략 단면도이다. 위치검출장치는 웨이퍼/마스크보지부(1O), 광학계(2O) 및 제어장치(3O)을 포함한다.
웨이퍼/마스크보지부(1O)는, 웨이퍼보지대(15), 마스크보지대(16), 및 구동기구(17)로 구성되어 있다. 위치정열시에는 웨이퍼보지대(15)의 상면에 웨이퍼(11)을 보지하고 마스크보지대(16)의 하면에 마스크(12)를 보지한다. 웨이퍼(11)과 마스크(12)는 웨이퍼(11)의 노광면과 마스크(12)의 하면(마스크면)의 사이에 일정의 간극이 형성되도록 평행으로 배치된다. 웨이퍼(11)의 노광면에는 위치정열용의 웨이퍼마크(13)가 형성되고 마스크(12)의 마스크면에는 위치정열용의 마스크마크(14)가 형성된다. 이하 웨이퍼마크와 마스크마크를 총칭하여 정열마크라고 한다.
웨이퍼마크(13) 및 마스크마크(14)에는 입사광을 산란시키는 에지가 형성되어 있다. 이들 마크에 광이 입사하면 에지에 부닺힌 입사광은 산란하고 그 외의 영역에 부닺힌 입사광은 정반사한다.
구동기구(17)은 웨이퍼보지대(15) 및 마스크보지대(16)를 상대적으로 이동시킬수 있다. 도면의 좌에서 우로 X축 지면(紙面)에 수직한 방향으로 표면에서 이면을 향하여 Y축, 노광면의 법선방향으로 Z축을 설정하면, 웨이퍼(11)와 마스크(12)는 상대적으로 X축방향, Y축방향, Z축방향, 및 Z축주위의 회전방향(θz)으로 이동가능하다. 또한 X축 및 Y축 주위의 회전방향(θx, θy방향)으로도 회전가능하다.
광학계(2O)은 상검출장치(21), 렌즈(22), 하프미러(half mirror)(23) 및 광원(24)을 포함하여 구성되어 있다.
광학계(2O)은, 그 광축(25)이 노광면에 대하여 사선방향이 되도록 배치되어 있다. 광원(24)에서 방사한 조명광은 하프미러(23)에서 반사하여 광축(25)에 따른 광속으로 되고 렌즈(22)를 통하여 노광면에 사선방향으로 입사된다. 광원(24)는 렌즈(22)의 상쪽의 초점에 배치되어 있고 광원(24)에서 방사된 조명광은 렌즈(22)에서 콜리메이트(collimate)되어 평행광속이 된다. 또한 광원(24)는 조명광의 강도를 조정할수 있다.
웨이퍼마크(13) 및 마스크마크(14)의 에지에서 산란된 산란광중 렌즈(22)에 입사하는 광은 렌즈(22)에서 수속(收束)되어 상검출장치(21)의 수광면상에 결상한다. 이와 같이 광학계(2O)에 의한 조명은 텔레센트릭(telecentric)한 조명이 되고 조명광축과 관측 광축은 동일광축으로 되어 있다.
상검출장치(21)는 수광면에 결상한 웨이퍼마크 및 마스크마크의 상을 광전변환하여 화상신호로 변환한다. 화상신호는 제어장치(3O)에 입력된다.
제어장치(3O)는 상검출장치(21)에서 입력된 화상신호를 처리하여 웨이퍼마크(13)와 마스크마크(14)의 Y방향의 상대위치를 검출한다. 또한 웨이퍼마크(13)와 마스크마크(14)가 소정의 상대위치관계가 되도록, 구동기구(17)에 대하여 제어신호를 송출한다. 구동기구(17)는 이 제어신호에 근거하여 웨이퍼보지대(15) 또는 마스크보지대(16)를 이동시킨다.
제2(b)도는 웨이퍼마크(13)와 마스크마크(14)의 상대위치관계를 나타내는 평면도이다. 사변이 X축 또는 Y축에 평행하게 배치된 장방형패턴을 X축방향으로 3개 배열하여 1개의 마크가 구성되어 있다. 또한 후술하는 바와 같이 3개이상의 장방형패턴을 배열하여도 좋다. 웨이퍼마크(13)는 한쌍으로 구성되어 있고 마스크마크(14)가 한쌍의 웨이퍼마크(13)의 사이에 배치되어 있다.
제2(a)도의 웨이퍼마크(13)와 마스크마크(14)는, 제2(b)도의 일점쇄선 A2-A2의 단면을 도시하고 있다. 웨이퍼마크(13)와 마스크마크(14)에 입사한 조명광은 제2(b)도의 각장방형 패턴의 광축에 면한 에지에서 산란된다. 에지이외의 영역에 조사된 광은 정반사하고 렌즈(22)에는 입사하지 않는다. 따라서 상검출장치(21)로 에지로 부터의 산란광만을 검출할수 있다.
다음에 에지산란광에 의한 상의 성질에 대해서 설명한다.
인코히런트(incoherent) 단색광에 의한 상의 광강도분포I는
I(x,y)=0(x-x', y-y')PSF(x', y')dx'dy' …………(1)
로 표현된다. 여기서 O(x, y)는 관측물체표면에서의 반사광의 강도분포, PSF(x,y)는 렌즈의 점상강도분포(point spread function), 적분은 관측물체의 표면영역에 대한적분을 의미한다.
제2(b)도의 각 장방향 패턴의 하나의 에지에 대해서 고려하면 광을 반사하는 미소한점이 Y축에 평행하게 배열한 것으로 생각할수 있다.
이 미소한 1점으로부터의 반사광강도분포를 디락크(Dirac)델타함수 δ로 가정한다. 실제로 미소한 1점에서의 반사광강도분포는 델타함수에 근접할수 있을 것이다. 렌즈의 아이소플레네티즘(isoplanatism)이 성립하는 범위에서 에지가 Y축 방향으로 뻗어 있다고 하면, O(x,y)=δ(x)로 놓을수가 있다.
상기 식(1)은
I(x,y)=δ(x-x')PSF(x', y')dx'dy'
=PSF(x', y')dy’ …………(2)
로 변형할수 있다. 이 I(x)는 렌즈의 선상강도분포(line spread function) 이고,
I(x)=LSF(x) …………(3)
로 쓸수가 있다. 여기서 LSF(x)는 렌즈의 선상강도분포를 나타낸다.
조명광이 연속스펙트럼을 갖는 경우에는,
I(x)=LSFλ(x-△Xλ)dλ …………(4)
로 표현된다. 여기서 λ는 광의 파장, LSFλ는 파장 λ의 선상강도분포, △xλ는 파장 λ의 광에 대한 렌즈의 색수차에 의한 선상(線像)의 측방시프트량, 적분은 전(全)파장영역에 대한 적분을 나타낸다.
식(4)로 부터 에지로 부터의 산란광을 관측하는 것은 렌즈의 선상강도분포를 관측하고 있는 것과 등가로 됨을 알수 있다. 따라서 에지로 부터의 산란광을 관측하는 것에 의해서 관측물체로 부터의 반사광의 면내강도분포에 좌우되는 일없이 항상 안정된 상을 얻을수가 있다.
제2(c)도의 좌측도면은 제2(a)도의 상검출장치(21)의 수광면에 결상한 상의 형상을 나타낸다. 관측광축을 포함하는 입사면과 수광면의 교선방향을 x축, 수광면내의 x축에 직교하는 방향을 y축으로 하면, 한개의 에지에 의한 상은 y축에 평행한 직선상형상으로 된다. 따라서 각 마크의 상은 y축에 평행한 직선상의 상이 x축방향으로 3개 배열한 형상으로 된다.
웨이퍼마크(13)의 에지산란광에 의한 한쌍의 상(13A)의 사이에 마스크마크(14)의 에지산란광에 의한 상(14A)이 형성된다. 또한 관측광축이 노광면에 대하여 사선방향이기 때문에 마스크마크(14)의 상(14A)과 웨이퍼마크(13)의 상(13A)은 x축방향에 관하여 다른 위치로 검출된다.
제2(c)도의 우측도면은 웨이퍼마크(13)의 상(13A)및 마스크마크(14)의 상(14A)의 y축 방향의 광강도분포를 나타낸다. 일방의 웨이퍼마크(13)의 상(13A)의 중심과 마스크마크(14)의 상(14A)의 중심의 y축방향의 거리를 y1, 타방의 웨이퍼마크(13)의 상(13A)의 중심과 마스크마크(14)의 상(14A)의 증심의 y축방향의 거리를 y2로 한다. y1과 y2를 측정함으로써 제2(b)도에서 웨이퍼마크(13)와 마스크마크(14)의 y축방향의 상대위치관계를 알수 있다.
예를 들면, 마스크마크가 y축방향에 관하여 한쌍의 웨이퍼마크의 중앙에 오도록 위치결정하고자 하는 경우에는 y1과 y2이 같도록 웨이퍼 또는 마스크중 일방을 타방에 대하여 상대적으로 이동시키면 좋다. 이와 같이 하여, 제2(b)도에서 Y축방향에 관하여 위치정열을 할수가 있다. 세개 세트의 우치정열마크를 준비함으로써 제2(a)도와 제2(b)도에 도시된 광학계는 X축 및 Y축방향 그리고 θ방향에서의 위치정열을 할수 있다. 제2(a)도에서는 조명광축과 관측광축이 동일축인 경우를 설명했으나 반드시 동축일 필요는 없다. 정반사광이 관측광학계의 대물렌즈에 입사하지 않고 산란광만이 입사하는 조건이면 좋다.
다음에 노광면과 마스크면의 간격을 측정하는 방법에 대해서 설명한다.
상검출장치(21)의 수광면에 결상하고 있는 물점(object point)은 광학계(2O)의 물공간(object space)에 있어서 광축에 수직한 평면상에 있다. 이하 이평면을 물면(object surface)라 한다.
웨이퍼마크 및 마스크마크의 각 에지중 물면상에 있는 어느 에지는 수광면상에 초점을 맞추지만 물상면에 없는 에지는 초점이 맞춰지지 않고 물면에서 멀어짐에 따라서 흐려진다. 따라서 각 마크의 에지중 물면상에 있는 어느 에지의 상이 가장 선명하게 되고 그 에지에서 X축방향으로 멀어짐에 따라서 상이 흐려진다. 이 경우에 물면상에 있는 에지의 상은 사선방향 결상으로는 되지 않고 수직결상으로 된다.
제2(c)도에 있어서 거리 x1은 물면상에 있는 웨이퍼마크의 상(13A)과 물면상에 있는 마스크마크의 상(14A)의 x축방향의 거리를 나타낸다. 이 거리 x1은 물면에 있는 웨이퍼마크와 마스크마크에 상응하는 상표면상의 상을 입사면으로 수직으로 투영함으로써 얻어지는 두점사이의 거리와 대략적으로 동일하다.
제2(d)도는 웨이퍼면(11)과 마스크면(12)의 물면근방의 입사면을 보여주는 단면도이다. 점Q2는 웨이퍼면(11)과 물면과의 교선상의 점, 점Q1는 마스크면(12)과 물면과의 교선상의 점이다. 선분 Q1-Q2의 길이는 x1/N과 동일하다. 여기서 N은 결상배율이다.
선분 Q1-Q2의 길이를 L(Q1Q2)로 표시하면 웨이퍼면(11)과 마스크면(12)의 간격 δ는 은 길이
δ=L(Q1Q2)×sin(α) ……(5)
나타내진다. 여기서 α는 웨이퍼면(11)의 법선방향과 광축(25)사이의 가도를 나타낸다. 따라서 제2(c)도에서 거리 x1을 측정하여 선분 L(Q1Q2)의 길이를 구함으로써 간격 δ를 알수가 있다. 간격δ를 보다 정확히 알기 위해서는 거리 x1을 정확히 측정하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 렌즈의 초점깊이가 얕은 것이 좋다.
웨이퍼면(11)과 마스크면(12)사이의 근접(proximity)간격은, 제어장치(30)에 미리 거리 x1 의 목표치를 기억시켜 두고 측정된 거리 x1이 목표치에 가깝도록 구동기구(17)를 Z축방향으로 제어함으로써, 소망의 간격으로 설정할수 있다.
다음에 웨이퍼마크로 부터의 산란광을 관찰한 산란광을 제1실시에에 대해서 설명한다.
제3(a)도는 제1실시예에 의해서 이용된 웨이퍼마크의 평면도이다. 3개의 장방형의 패턴이 평행으로 배치되어 1개의 웨이퍼마크를 구성하고 있다. 장방형 패턴의 폭은 6㎛이고, 길이는 100㎛이다. 각 장방형 패턴은 웨이퍼의 표면에 형성된 단차에 의해 구성되어 입사광을 산란시키는 에지를 갖는패턴을 에지패턴이라 한다.
제3(b)도 및 제3(c)도는 공히 제3(a)도의 일점쇄선 B3-B3에서의 단면도를 나타낸다. 제3(b)도에 도시한 웨이퍼에 있어서 실리콘기판(4O)의 표면상에 리지스트(resist) 패턴(41)(쉽프리 컴퍼니에 의해서 제작된 Microposit 2400)가 형성되어 있다. 리지스트패턴(41)의 높이 H1은 1.2㎛이고 폭 W은 6㎛이다.
중앙의 에지패턴의 중심선과 양측의 에지패턴의 중심선의 거리를 각각 y3, y4로 한다. 실험에 사용한 y3 -y4이 Onm, 2Onm, 4Onm, 60nm, ....180nm의 1O종류의 웨이퍼마크가 형성되어 있다. 이하 y3 -y4를 중앙의 에지패턴의 변위량이라 한다. 각 마크 모두 y3 + y4는 26㎛이다.
제3(c)도에 도시한 웨이퍼에 있어서는 실리콘기판(4O)의 표면상에 실리콘의 철(凸)부 (44)가 형성되어 있다. 철부(44)의 높이 H2는 O.5㎛이다. 실리콘기판(4O)의 표면을 덮도록 두께 O.7㎛의 포스포실리케이트 가라스(phosphosilicate glass, PSG) 막(42)과 두께 1.45㎛의 리지스트막(43)이 이 순서로 적층되어 있다. 철부(44)의 폭 및 간격은 제3(b)도에 도시된 리지스트패턴(41)의 폭 및 간격과 동일하다.
제4(a)도는 제3(b)도에 도시된 리지스트패턴에 의해서 형성된 웨이퍼마크를, 제2(a)도에 도시한 바와 같이 사선방향으로 관찰한 때의 상을 도시하고 있다. 관찰에 이용한 현미경은 대물렌즈의 개구수 NA가 O.4, 검출배율이 100배의 것이다. 조명광축의 입사면이 제3(a)도의 각 에지패턴의 길이방향(X방향)에 평행하고, 입사면과 웨이퍼면의 법선사이의 각이 30°이고, 이는 조명광축과 동축의 관측광축을 갖는 광학계(동축의 관측/ 조명광학계)로 관찰했다. 제4(a)도에서는 3개의 웨이퍼마크에 대응하는 상이 관찰된다. 각 웨이퍼마크마다에 3개의 나란히 놓인 선상이 나타난다. 이들은 제3(a)도의 에지패턴의 짧은 변으로 부터의 산란광에 의한 상이다.
도면중 3개의 나란한 선상(렌즈의 선상강도분포에 대응하고 있다)의 하방에 나타나는 상은 각 마크의 하방에 형성된 일련번호마크로 부터의 에지산란광에 의한 것이다. 다만 상검출장치로 제4(a)도의 횡방향으로 주사하고 3개의 나란한 선상에 걸치는 주사선의 화상신호만을 기초로 위치검출을 행하면, 하방의 상에 의한 영향을 회피할수 있다.
제4(b)도는 제3(b)도에 도시한 리지스트패턴으로 형성된 웨이퍼마크를, 노광면의 법선방향에서 통상의 현미경으로 관찰한 때의 상을 나타낸다. 제4(b)도에는 3개의 웨이퍼마크에 대응하는 상이 나타난다. 제4(a)도에서 관찰된 에지산란광은 제4(b)도에서는 각 웨이퍼마크의 짧은 변에 대응하는 에지에서 발생하고 있다. 각 마크의 하방에 형성된 숫자 마크는 웨이퍼마크의 일련번호를 나타내는 숫자이다.
제5도는 제4(a)도의 중앙의 웨이퍼마크의 에지에서의 산란광에 의한 선상의 화상신호를 나타낸다. 횡축은 제3(a)도에서 Y방향을 따른 웨이퍼면상의 위치를 나타내고 종축은 광강도를 나탄낸다. 3개의 선상에 대응하여 3개의 날카로운 구형(矩形)상의 신호가 나타나 있다. 이와 같이 에지산란광을 검출함으로써 에지부분에 대응하여 구형신호(피크)를 나타내는 화상신호를 얻을수 있다.
제4(a)도, 제4(b)도 및 제5도에서는 제3(b)도에 도시한 리지스터패턴으로 형성된 웨이퍼 마크를 관찰한 경우의 상 및 화상신호를 나타냈으나, 제3(c)도에 도시된 적층구조를 갖는 웨이퍼마크에 대하여도 마찬가지로 날카로운 상 및 S/N 비가 높은 날카로운 화상신호를 얻을수 있었다.
제6(a)도 및 제6(b)도는 화상신호를 신호처리하여 중앙의 에지패턴의 변위량 y3-y4를 측정한 결과를 나타낸다. 제6(a)도는 제3(b)도에 도시된 리지스터패턴으로 형성한 웨이퍼마크의 경우, 제6(b)도는 제3(c)도에 도시된 적충구조의 웨이퍼마크의 경우이다. 횡축은 웨이퍼마크의 일련번호를 나타낸다. 여기서 일련번호 n의 웨이퍼마크의 변위량 y3-y4는 n×2Onm이다. 종축은 실험에 의해 구한 변위량 y3-y4를 단위 nm로 표시한다.
도면에서 기호◆는 동축 관측/조명으로 수직검출에 의해 검출한 변위량을 나타내고 기호■는 에지산란광에 의한 사선방향검출에 의해서 검출한 변위량을 나타낸다. 에지산란광에 의해 관측한 변위량은 상사성 패턴 매칭(matching)(일본 특개평2-910502호 공보의 4페이지의 하부좌측란 14번째줄에서 제7페이지의 좌측상부란 3번째줄 참조)에 의해 구했다.
이하에 상사성 패턴 매칭에 의한 변위량의 측정방법을 간단하게 설명한다. 우선, 제5도에 도시된 화상신호의 콘트라스트를 강조하기 위하여 미분화상신호를 얻는다. 중앙의 구형파(피크)의 미분파형을 좌측으로 이동시켜서 좌단의 구형파의 미분파형에 겹치게 하여 상관치가 극대치를 나타내는 이동량을 거리 y3라 한다. 마찬가지로 중앙의 구형파의 미분파형을 우측으로 이동시켜서 우단의 구형파의 미분파형에 겹치게 하여 상관치가 극대치를 나타내는 이동량을 y4라 한다. 이와 같이 하여 구한 y3 및 y4로 부터 변위량 y3-y4를 계산한다.
거리 y3 및 y4를 보다 정확하게 구하기 위해서는 상관치가 크게 되도록 각 구형파를 상사성을 갖는 형상으로 하는 것이 바람직하다.
제6(a)도에 도시된 바와 같이 리지스트패턴으로 웨이퍼마크를 형성한 경우에는 에지산란광을 검출하여 구한 변위량 y3-y4 가 웨이퍼마크의 일련번호의 O~9의 모든 것에 대하여 종래의 수직검출에 의해 구한 그것과 거의 동일하다.
제6(b)도에 도시한 바와 같이 실리콘 철부로 웨이퍼마크를 형성한 경우에는 에지산란광을 검출하여 구한 변위량 y3-y4이 마크일련번호 O~9의 모든 것에 대하여 종래의 수직검출에 의해 구한 그것보다 약간 크게 되었다.
관측된 변위량의 증분은 약 13nm이었다. 이 증분은 추후에 실시예에서 설명하는 바와 같이 웨이퍼마크에 복수의 에지패턴을 설치하는 것등에 의해 보다 작게 될 것이다.
다음에 겹침정도(精度)평가용의 버니아(vernier)의 패턴을 이용한 웨이퍼마크 및 마스크마크로 부터의 산란광을 관찰한 제2실시예에 대해서 설명한다.
제7(a)도는 관찰대상의 웨이퍼마크 및 마스크마크의 평면도를 나탄낸다. 도면의 횡방으로 길이가 긴 장방형의 패턴이 종방향으로 4㎛피치로 배열되어 있다.
리지스터, 폴리실리콘, 또는 알루미늄으로 형성된 제7(a)도에 도시된 형상의 웨이퍼마크를 갖는 웨이퍼, 및 제7(a)도에 도시된 형상의 마스크마크가 형성된 마스크에 대해서 관찰을 행하였다. 제7(b)도~제7(e)도는 각각 웨이퍼 또는 마스크의 제7(a)도의 일점쇄선 B7-B7의 단면의 일부를 나타낸다.
제7(b)도는 리지스터로 웨이퍼마크를 형성한 웨이퍼를 나타낸다. 실리콘기판(4O)의 표면상에 리지스터패턴(41)이 형성되어 있다. 리지스터패턴(41)의 높이는 1.8㎛이다.
제7(c)도는 폴리실리콘으로 웨이퍼마크를 형성한 웨이퍼를 나타낸다. 실리콘기판(50)의 표면상에 SiO2막(51)이 형성되고 SiO2막(51)의 표면상에 폴리실리콘으로 웨이퍼마크(52)가 형성되어 있다. SiO2막(51)의 표면 및 웨이퍼마크(52)를 덮도록 리지스터 막(8)이 도포되어 있다. SiO2막(51)의 두께는 102.6nm, 웨이퍼마크(52)의 두께는 198.6nm, 리지스터 막(53)의 두께는 1.8㎛이다. 이 기판을 M0SFET의 제조공정도중의 기판으로 생각하면, SiO2막(51)은 게이트 절연막에 대응하고 폴리실리콘의 웨이퍼마크(52)는 게이트전극에 대응한다.
제7(d)도는 알루미늄으로 웨이퍼마크를 형성한 웨이퍼를 나탄낸다. 실리콘기판(6O)의 표면상에 SiO2막(61)이 형성되어 있고 SiO2막(61)의 위에 알루미늄으로 웨이퍼마크(62)가 형성되어 있다. SiO2막(61)의 표면 및 웨이퍼마크(62)를 덮도록 리지스터 막(63)이 도포되어 있다. 웨이퍼마크(62)의 두께는 523nm, 리지스터 막(63)의 두께는 1.8㎛ 이다. 또한 웨이퍼마크(62)의 표면에는 반사방지용 실리콘막이 얇게 형성되어 있다.
제7(e)도는 마스크마크가 형성된 마스크를 나타낸다. SiN으로 된 X선 투과막(멤브레인)(7O)의 하면에 X선흡수체인 탄탈룸(tantalum)로 이루어진 마스크마크(71)가 형성되어 있다. X선 투과막(7O)의 두께는 2㎛, 마스크마크(71)의 높이는 O.75㎛이다.
제7(b)도~제7(e)도에 도시된 샘플을 제7(a)도에 있어서 웨이퍼면(지면(紙面))의 법선방향에서 도면의 하방으로 3O° 경사한 방향(제7(b)도에서 화살표(42)의 방향)에서 에지산란광을 검출했다. 또한 제7(b)도~제7(d)도에 도시된 웨이퍼마크로 부터의 산란광은 X선 마스크의 멤브레인을 통해서 검출했다. 사용한 금속현미경의 대물렌즈의 개구수 NA는 0.4, 결상배율은 100배이고, 조명광은 할로겐램프로 부터의 백색광, 조명방법은 동축 관측/조명이다.
제7(f)도는 폴리실리콘으로 웨이퍼마크를 형성한 웨이퍼(제7(c)도)에서의 에지산란광의 결상사진을 스케치한 사진이다. 도면의 위에서 1/3정도의 부분에, 물면내에 있는 2개의 에지산란광의 상이 선명하게 결상되어 있다. 그 상하에 있는 에지로 부터의 산란광의 상은 대응하는 에지가 물면에서 떨어져 있기 때문에 흐려져 있다. 이와 같이 물면에 있는 에지로 부터의 산란광은 수직검출과 등가로 되고 선명하게 결상한다. 사선방향결상으로 보여지는 것과 같은 왜곡은 발생하지 않는다. 또한 조명광으로서 백색광을 사용하고 있기 때문에 마스크와 웨이퍼사이에서의 광간섭은 보여지지 않았다. 제7(b)도, 제7(d)도, 및 제7(e)도의 웨이퍼 또는 마스크에 대해서도 제7(c)도의 웨이퍼와 마찬가지로 선명한 상을 검출할수 있었다.
제7(g)도는 광학배율 100배, 전기배율 9.3배의 텔레비카메라에 의해서 찍혀진 상을 나타낸다. 수평주사방향이 제7(a)도의 횡방향(Y방향)이 되도록 했다. 주사선의 간격은 물면상의 거리로 계산하면 환산하면 15㎛이다. 즉 우수(偶數)필드만의 주사선의 간격은 3O㎛가 된다. 제7(g)도에 도시된 바와 같이 도면의 중앙의 3개의 상이 선명하게 결상되어 있고, 그 상하의 상은 흐려 있다. 다른 샘플에 대해서도, 제7(c)도의 웨이퍼와 마찬가지로 선명한 상을 검출할수 있었다.
제8(a)도~제8(f)도는 제7(g)도의 위에서 3번째의 선명한 상을 잡고 있는 주사선에 대응하는 신호파형을 나탄낸다. 제8(a)도~제8(f)도는 각각 우수필드의 120번째~125번째의 주사선에 대응하는 신호파형을 나타낸다. 횡축은 제7(a)도의 횡방향(Y방향)에 상당하고, 종축은 광강도를 나타낸다.
제8(b)도~제8(e)도에 도시된 바와 같이 121번째~124번째의 4개의 주사선에 있어서, 중앙에 구형파(피크)가 나타나 있다. 이 구형파가 에지산란광에 의한 상에 대응하고 있다. 또한 구형파에 양측에 있는 마이너스 구형파는 비디오신호의 수평동기신호이다.
제7(g)도의 위에서 4번째및 5번째의 상에 대하여도 3번째의 상에 대응하는 신호파형과 마찬가지의 파형을 얻을수 있었다. 4번째의 상에 대해서는 5개, 5번째의 상에 대해서는 4개의 주사선에 있어서 구형파가 검출되었다. 다시 말하면, 제7(g)도의 선명하게 나타난 3개의 상에 대하여 합계 13개의 주사선에 있어서 깨끗한 구형신호가 검출되었다.
기수(奇數)필드의 주사선도 고려하면 합계 26개의 주사선에 있어서 명료한 구형파형이 검출되어 있다. 주사선의 간격이 15㎛이고, 광학배율이 100배이다. 그러므로 구형파가 나타난 주사선의 신호파형을 검출하는 것은 제7(a)도의 X방향에 따른 관측물면상에서 26(선)×15(㎛/선)÷100=3.9(㎛)의 범위로 배치된 마크를 검출하는 것이 된다. 이 범위의 크기는 종래의 색수차2중초점방식을 이용한 위치검출로 검출할수 있는 범위와 동등의 크기이다. 검출가능범위를 확대하기 위해서는 제7(a)도에 도시된 장방형상의 패턴의사이의 X방향으로의 피치는 보다 더 좁아진다.
선명한 구형신호(피크)를 갖는 신호파형이 얻어지면 상사성패턴매칭방법을 이용하여 위치검출을 행할수 있다.
전술한 방법으로서는 웨이퍼마크 및 마스크마크의 각각의 하나의 에지로부터의 산란광을 이용하여 위치를 검출하고 있다. 마스크제조공정 또는 웨이퍼제조공정의 변화에 의해 각 마크의 에지형상이 변화하면 위치검출정밀도가 저하한다. 다음에 이 위치검출정밀도의 저하를 방지하기 위해서 에지패턴의 수를 증가시킨 제3실시예에 대해서 설명한다.
제9(a)도는 본발명의 제3실시예에 의한 정열마크의 평면도를 나타낸다. 웨이퍼면을 XY평면으로 하고 그 법선방향을 Z축으로 하는 좌표계를 생각한다. 한쌍의 웨이퍼마크(52A) 및(52B)가 Y축방향을 따라서 배치되고 그 사이에 마스크마크(62)가 배치되어 있다. 또한 후술하는 다른 실시예에 대하여도 같은 화표계를 이용하여 설명한다.
웨이퍼마크(52A)(52B)는 공히 제7(a)도와 동일의 마스크패턴을 Y축 방향으로 3열 배치한 구성을 갖고 있다. 즉, 입사광을 산란시키는 에지를 갖는 장방형상의 패턴(에지패턴)(51)이 X축 및 Y축방향을 따라서 격자상으로 배치된 구성으로 되어 있다. 제9(a)도에서는 웨이퍼마크(52A)(52B)는 Y축을 따라서 3개, X축을 따라서 5개의 에지패턴(51)이 격자상으로 배치된 구성으로 되어 있다.
마찬가지로 마스크마크(62)도 메트릭스형태로 배치된 에지패턴(61)에 의하여 구성되어 있다.
제9(b)도는 제9(a)도의 일점쇄선 B9-B9로 절단한 단면도이다. 웨이퍼(50)의 표면상에 에지패턴(51)이 형성되어 있다. 마스크(60)의 하면에 에지패턴(61)이 형성되어 있다.
제9(c)도는 제9(a)도의 일점쇄선 C9-C9로 절단한 단면도이다. 마스크마크와 웨이퍼마크내에 있어서 Y축방향의 길이가 W의 에지패턴(51) 또는 에지패턴(61)이 Y축에 따라서 피치 P로 배치되어 있다. 웨이퍼마크(52A)와 마스크마크(62)의 중심간거리를 y5, 웨이퍼마크(52B)와 마스크마크(62)의 중심간 거리를 y6으로 한다.
제9(d1)도는 제9(a)도~제9(c)도에 도시된 웨이퍼마크(52A)(52B)로 부터의 에지산란광을 X-Z면에 포함되는 사선 광축에서 관측한 경우의 화상신호를 나타낸다. 제9(d2)도는 마스크마크(62)에서의 에지산란광을 동일의 광학계로 관측한 경우의 화상신호를 나타낸다.
제9(d3)도는 제9(d1)도 및 제9(d2)도에 도시된 두개의 화상신호를 합성한 합성화상신호를 나타낸다.
횡축은 Y축방향의 위치, 종축은 신호강도를 나타낸다.
각 정열마크에 있어서 Y축방향으로 배치된 3개의 에지패턴은 사선 광축에 대해서 수직한 평면상에 있다. 이 때문에 Y축방향으로 배치된 3개의 에지 패턴이 동시에 관측 광학계의 물면상에 배치할수 있고, 각 에지패턴으로 부터의 에지산란광은 어느 것이나 선명한 상을 맺는다. 웨이퍼마크(52A)(52B) 및 마스크마크(62)에 대응하는 위치에 각각 3개의 구형파(피크)가 관측된다. 구형파의 폭은 1개의 에지패턴의 Y축방향의 길이 W와 같고, 구형파의 배열의 피치는 Y축방향으로 배치한 에지패턴의 피치P와 같다.
제9(e)도는 제9(d3)도에 도시된 화상신호를 미분한 미분화상신호의 웨이퍼마크(52A)의 미분파형과 마스크마크(62)의 미분파형에 의한 상관치를 나타낸다. 횡축은 y축방향의 이동량 △y를 나타내고, 종축은 상관치를 나타낸다. 제9(d3)도에 있어서 웨이퍼마크(52A)의 미분파형을 y축의 정의 방향으로 평행이동한다. 웨이퍼마크(52A)의 우단의 구형파가 마스크마크(62)의 좌단의 구형파에 중첩될 때 상관치가 크게 되고, 제9(e)도에 도시된 피크 a1이 나타난다.
미분파형을 y축의 정의 방향으로 피치 P만큼 더 이동시키면 웨이퍼마크(52A)의 우단과 중앙의 2개의 구형파가 각각 마스크마크(62)의 중앙과 좌단의 2개의 구형파와 겹친다. 이 때 2개의 구형파가 겹치고 있기 때문에 1개의 구형파피크가 겹치고 있는 경우보다도 상관치가 크게 되고 피크 a1 보다 높은 피크 a2가 나타난다.
미분파형을 y축의 정의 방향으로 피치 P만큼 더 이동시키면 웨이퍼마크(52A)의 3개의 구형파가 마스크마크(62)의 3개의 구형파와 겹친다. 이 때 상관치가 최대로 되고 가장 높은 피크 a3가 나타난다. 미분파형을 더 이동시키면 피크 a2와 a1와 거의 같은 피크가 순서대로 나타난다. 가장 높은 피크 a3를 주는 이동량 Δy가 웨이퍼마크(52A)와 마스크마크(62)의 중심거리 y5에 상당한다. 웨이퍼마크(52B)와 마스크마크(62)의 중심거리 y6도 마찬가지로 구할수 있다.
이와 같이 하여 Y축방향으로 3개의 에지패턴을 배치시키면 동시에 3개의 에지패턴에서의 에지산란광을 검출할수 있다. 이 때문에 제조공정의 변화등에 의해 1개의 에지부분의 형상이 이상적인 형상에서 벗어나도 다른 에지부분의 에지산란광도 동시에 관측하고 있기 때문에 고정밀도로 위치검출을 할수 있다. 또한 Y축 방향을 따라서 배치하는 에지패턴의 수는 3개로 한정되지 않고 2개이상의 패턴을 배치하는 것에 의해 동등의 효과를 얻을수 있다.
제9(a)도~제9(c)도에 도시된 정열마크를 이용한 경우에는 제9(e)도에 나타난 바와 같이 최대의 피크 a3의 양측에 약간 높이가 낮은 피크 a2가 나타난다. 피크 a2를 최대의 피크로 오인한 경우에는 정확한 위치검출을 할수 없게 된다. 이 오인은 Y축을 따라서 배치된 에지패턴의 수가 증가한 경우나 화상신호의 S/N비가 저하한 경우에 일어나기 쉽다. 이하, 정열마크를 피크의 오인이 일어나기 어려운 형상으로 한 제4실시예에 대해서 설명한다.
제1O(a)도는 제4실시예에 따른 정열마크의 단면도를 나타낸다. 또한 정열마크의 평면배치는 제9(a)도의 제3실시예의 경우와 비슷하다. 각 정열마크(52A)(52B)(62)는 Y축을 따라서 배치된 3개의 에지패턴을 포함하여 구성되어 있다. 각 정열마크에 있어서 에지패턴의 Y축에 따른 에지의 길이는 균일하지 않다. 각 에지패턴은 한개의 정열마크를 Y축에 따라서 평행이동하여 다른 정열마크에 겹치게 할 때 대응하는 에지패턴의 에지의 길이가 같게 되도록 형성되어 있다.
제10(a)도에 도시된 정열마크의 중앙의 에지패턴의 에지의 길이는 W2, 양측의 에지패턴의 에지의 길이는 W1이다. 제1O(a)도는 W1〉 W2의 경우를 나타내고 있다. 각 정열 마크내에 있어서 에지패턴의 Y축방향의 피치는 P이다. 웨이퍼마크(52A)와 마스크마크(62)의 중심간 거리는 y5, 웨이퍼마크(52B)와 마스크마크(62)의 중심간거리는 y6이다.
제10(b)도는 제10(a)도에 도시된 정열마크로 부터의 에지산란광을 X-Z면내의 사선광축에서 관측한 경우의 화상신호를 나타낸다. 웨이퍼마크(52A)(52B)및 마스크마크(62)에 대응하는 위치에 각각 3개의 구형파가 검출된다. 각 정열마크의 중앙의 구형파의 폭은 W2, 양측의 구형파의 폭은 W1이다. 한개의 정열마크내에 있어서, 구형파의 배열피치는 에지패턴의 Y축방향의 피치 P와 같다.
제10(c)도는 제10(b)도에 도시된 화상신호를 미분한 웨이퍼마크(52A)의 미분파형과 마스크마크(62)의 미분파형의 상관치를 나타낸다. 제9(e)도의 경우와 마찬가지로 5개의 구형파가 나타난다. 피크 b1은 웨이퍼마크(52A)의 우단의 구형파와 마스크마크(62)의 좌단의 구형파가 겹친 때에 대응하고, 피크 b2는 웨이퍼마크(52A)의 우단과 중앙의 구형파가 각각 마스크마크(62)의 중앙과 좌단의 구형파에 겹친 때에 대응하고 있다. 피크 b3는 웨이퍼마크(52A)와 마스크마크(62)의 3개의 구형파가 각각 겹친 때에 대응하고 있다.
피크b2를 나타내는 상태에 있어서 서로 겹치고 있는 구형파의 폭이 다르기 때문에, 즉 W1〉 W2이기 때문에 모든 구형파의 폭이 같은 경우에 비해서 상관치가 작다. 이때문에 피크 b2의 높이는 제9(e)도의 피크 a2의 높이보다 낮게 된다. 최대의 피크 b3와 그 양측의 피크 b2의 높이의 비가 크기 때문에 최대의 피크의 오인성이 일어나기 어렵게 된다.
또한 제10(a)도에서는 각 정열마크내의 에지패턴의 에지의 길이를 불균일하게 한 경우를 나타냈으나, 에지의 길이를 균일하게 하고 에지패턴의 피치를 불균일하게 하여도 좋다. 또한 에지의 길이와 피치의 쌍방을 불균일하게 하여도 좋다. 그리고 잘못된 정열의 발생을 억제하기 위해서는 에지의 길이 또는 피치의 불균일의 정도를 ±10%이하로 하는 것이 바람직하다.
제9(e)도 및 제10(c)도에서는 웨이퍼마크 및 마스크마크의 화상신호의 일방을 평행하게 이동하여, 타방의 화상신호에 겹치게 하여 위치검출을 행하는 방법을 설명했으나, 다른 방법으로 위치검출을 행하여도 좋다. 예를 들면 웨이퍼마크 및 마스크마크의 화상신호를 각각 증심근방의 복수의 점에서 되접어 쩍어서 상관계수를 계산하고, 상관계수가 최대로 될 때의 되접어 꺽은 점을 마크의 중심으로 한다. 이와 같이 하여 웨이퍼마크와 마스크마크의 중심위치를 구함으로써 각 마크의 위치검출을 행할수 있다. 이 경우에는 각 마크를 중심의 양측이 대칭한 형상이 되도록 구성한다.
다음에 제11(a)도~제11(e)도, 제12도, 제13(a)도~제13(c)도, 제14(a)도 및 제14(b)도를 참조 하여 제5실시예에 대해서 설명한다.
제11(a)도는 웨이퍼마크의 한개의 에지패턴의 사시도이다. 도면의 X-Z평면내의 사선광축에 따라서 조명광을 사선방향으로 입사시키고, Y축에 따라서 뻗은 에지로 부터의 산란광을 관측한다. 이 경우에 산란광에 따른 상은 전술의 식(4)에서 나타난 강도분포가 되기 때문에 제11(b)도에 도시한 바와 같이 렌즈의 선상강도분포에 상당하는 일방향으로 길이가 긴 선상이 얻어진다.
제11(c)도에 도시된 바와 같이 Y축에 따라서 뻗은 에지의 길이를 짧게 한다. 에지의 길이는 렌즈의 해상도보다 짧게 되면, 식(1)에서 반사광의 강도분포 O(x, y)는 δ(x, y)로 놓을 수가 있을 것이다. 따라서 식(1)은,
I(x,y)=∬δ(x-x', y-y')PSF(x', y')dx'dy'
=PSF(x,y) …………(6)
로 변형할수 있다. 여기서 PSF(x, y)는 렌즈의 점상강도분포를 나타낸다.
조명광이 연속스펙트럼을 갖는 경우에는
I(x,y)=∫PSFλ(x-△Xλ, y-△yλ)dλ …………(7)
로 표시할수 있다. 여기서 λ는 광의 파장, PSFλ는 λ의 점상강도분포, △xλ는 파장 λ의 광에 대한 렌즈의 색수차에 의한 점상의 X방향의 횡방향 시프트량이고, △yλ는 파장λ의 광에 대한 렌즈의 색수차에 의한 점상의 Y축방향의 횡방향 시프량이고, 적분은 전파장영역에서의 적분을 나타낸다.
이와 같이 에지의 길이를 렌즈의 분해능이하로 함으로써 제11(d)도에 도시된바와 같이 렌즈의 점상강도분포에 근사되는 점상을 얻을수 있다.
제11(e)도는 3개의 평면이 교차한 정점근방으로 부터 가깝게 조명광을 산란시키는 에지패턴의 사시도를 나타낸다. 본 명세서에 있어서, 조명광을 산란시키는 에지를 갖는 패턴과 조명광을 산란시키는 정점을 갖는 패턴을 합쳐서 에지패턴이라 한다.
제11(e)도에 도시된 바와 같은 정점근방으로 부터의 산란광에 의한 상도, 식(6) 및 (7)에 나타난 것과 같은 점상강도분포에 근사된다고 생각되어 진다. 실리콘기판상의 SiO2막의 위에 두께 523nm, 일변의 길이가 4O㎛의 정방향의 평면형상을 갖는 알루미늄의 웨이퍼마크를 형성하고, 그 위에 두께 1.8㎛의 리지스트막을 도포한 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼마크의 정점으로 부터의 산란광을 관측한바, 제11(d)도에 도시된 점상을 관측할수 있었다. 또한 조명광축 및 관측광축과 웨이퍼의 법선방향과의 각도를 3O도로 하였다.
제12도는 정점으로 부터의 산란광에 의한 점상의 화상신호를 나탄낸다. 중앙의 뽀쪽한 피크가 정점으로 부터의 산란팡에 의한 점상에 대응하고 있다. 제12도에 도시된 바와 같이 파형왜곡이 극히 적은 날카로운 피크를 얻을 수가 있었다.
제13(a)도~제13(c)도는 조명광을 산란시키는 정점을 갖는 마스크마크 및 웨이퍼마크의 평면동이다. 웨이퍼마크(52A)(52B)와의 사이에 마스크마크(62)가 배치되어 있다.
제13(a)도에 도시된 각 정열마크(52A)(52B)(62)는 정방형의 평면형상을 갖는 에지패턴을 X축방향으로 피치 P로 3행, Y축방향으로 2열배치하여 구성되어 있다. 정방향의 각 에지패턴의 1개의 정점이 X축의 정의 방향, 즉 관측광축의 방향을 향하도록 배치되어 있다. 제13(b)도에 도시된 에지패턴은 직각이등변삼각형의 평면형상을 가지며, 직각의 정점이 X축방향의 정의 방향을 향하도록 배치되어 있다. 제13(c)도에 도시된 에지패턴은 갈매기형의 평면형상을 가지며, 정점이 X축의 정의 방향을 향하도록 배치되어 있다. 제13(b)도 및 제13(c)도에 도시된 정열마크를 구성하는 각 에지패턴의 배열은 제13(a)도에 도시된 정열마크와 유사하다.
제13(a)도~제13(c)도에 도시된 바와 같이 조명광을 산란시키는 정점을 갖는 에지패턴을 배열하여 정점으로 부터의 산란광을 관측하여도 제9(a)도~제9(e)도에서 설명한 방법과 유사한 방법으로 웨이퍼 및 마스크의 위치정열을 행할수 있다. 또한 제9(a)도~제9(e)도에서는 화상신호를 미분하여 상관치를 구했으나, 정점으로 부터의 산란광에 의한 화상신호는 이미 날카로운 피크를 갖고 있기 때문에 미분하지 않고 화상신호자체의 상관치를 구해도 좋을 것이다.
그리고 제13(b)도와 같이 에지패턴의 평면형상을 삼각형으로 하면 정방형상으로 한경우에 비하여 X축방향의 배열피치 P를 작게 할수 있다. 또한 제13(c)도와 같이 갈매기형상으로 하면 더욱 피치 P를 작게 할수 있다.
선상강도분포 및 점상강도분포에 각각 근사되는 선상 및 점상에 포함되는 위치검출 오차요인은 다른 것으로 예상된다. 에지산란광에 의한 상을 에지의 길이방향(즉, 제11(a)도에서 Y방향)으로 적분한 때 오차성분이 누적되는 오차요인은 선상에 큰 오차성분을 주게 되나 점상에는 오차성분을 주지 않는다고 생각된다.
반대로 에지의 길이방향으로 적분하는 것으로 오차성분이 없어지는 오차요인은 점상에 큰 영향을 주나 선상에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 생각된다. 다시 말하면 선상을 이용하는 것이 위치검출오차를 작게 할수 있는 경우와, 점상을 이용하는 것이 위치검출오차를 작게 할수 있는 경우가 있다고 생각되어진다.
정열마크에, 선상을 맺는 에지와 점상을 맺는 에지 또는 정점을 형성함으로써, 총합적으로 위치검출오차를 작게 할수 있는 것으로 생각된다.
제14(a)도는 제5실시예에 의한 정열마크의 단면도이다. 웨이퍼(5O)의 표면상에 웨이퍼마크(52A)(52B)가 형성되어 있다. 마스크(6O)의 하면에 마스크마크(62)가 형성되어 있다. 각 정열마크는 Y축에 따라서 배치된 5개의 에지패턴을 포함하여 구성되어 있다. 5개의 에지패턴중 양단의 것은 제11(c)도에 도시된 바와 같이 Y축방향으로 뻗은 에지의 길이가 렌즈의 해상도보다 짧거나, 또는 제11(e)도에 도시된 바와 같이 정점에 조명광을 산란시키는 에지패턴이다.
제14(b)도는 제14(a)도에 도시된 정열마크로 부터의 에지산란광을 X-Z면내의 사선광축에서 관측한 경우의 화상신호를 나타낸다. 웨이퍼마크(52A) (52B)및 마스크마크(62)에 대응하는 위치에 각각 5개의 피크가 나타난다. 5개의 피크중 양단의 피크폭은 좁고, 렌즈의 점상강도분포에 근사할수 있다. 이 화상신호를 미분한 미분화상신호를 이용하여 상사성패턴매칭을 행함으로써 점상 및 선상의 양방을 이용하여 위치검출을 행할수 있다.
상기 제1~제5실시예에서는 에지패턴을 입사면의 법선방향을 따라서 배치하고, 위치검출오차를 저감하는 방법을 설명했다. 다음에 에지패턴을 입사면에 평행한 방향으로 배열하고, 웨이퍼와 마스크사이의 근접간격에 의하여 영향을 받지 않고 위치검출을 행하는 방법을 설명한다.
제15(a)도는 제6실시예에 따르는 웨이퍼마크의 평면도를 나탄낸다. 21개의 장방형의 에지패턴(7O)이 X축을 따라서 4㎛ 피치로 배열되어 있다. 이 에지패턴(7O)의 열이 Y축방향으로 3열 배열되어 있다.
제15(b)도는 제15(a)도의 웨이퍼마크를 X-Z면에 포함되는 입사각 30°의 광축방향에서 관측하는 경우의, 웨이퍼마크 및 광학계의 개략단면도를 나타낸다. 웨이퍼(71)의 표면상에 에지패턴(7O)이 형성되어 있다. 사선광축(73)과 동축으로 조명광을 입사하고 에지패턴(7O)의 에지에서의 산란광을 관측한다. 도면에서 파선(72)은 관측광학계의 대물렌즈의 물면을 나타내고 있다.
웨이퍼(71)이 도면의 u1의 위치에 있을 때 도면의 좌에서 5번째의 에지패턴이 물면 (72)상에 위치한다. 다음에 웨이퍼(71)를 광축(73)에 따라서 평행이동하여 웨이퍼(71)가 도면의 u2 및 u3의 위치에 오면 각각 도면의 좌에서 3번째 및 좌단의 에지패턴이 물면(72)상에 위치하게 된다.
에지패턴(7O)의 X축방향의 피치가 4㎛일 때, 웨이퍼(71)을 광축방향으로 2㎛ 이동시키면 물면(72)상에 위치하는 에지패턴이 한개 벗어나게 된다. 따라서 렌즈의 초점깊이를 1㎛로 하면 항상 어느 한 에지패턴이 물면상에 있고, 선명한 결상을 얻을수 있다.
제15(c)도는 제15(a)도에 도시된 웨이퍼마크를 제15(b)도에 도시된 방법으로 관측하여 에지패턴의 위치검출을 행할 때에 검출정밀도의 웨이퍼위치 의존성을 나타낸다. 횡축은 초점이 맞고 있는 에지패턴의 일련번호를 나타내고, 종축은 검출치를 단위 nm으로 표시하고 있다. 여기서 검출치는 Y축방향에 관하여 중앙에 있는 에지패턴과 그 양측에 있는 각각의 에지패턴의 간격의 상호의 차이의 반분이라 정의 했다.
첫번째의 에지패턴을 관측하고 있는 상태에서 21번째의 에지패턴을 관측하고 있는 상태까지의, 웨이퍼의 광축방향의 이동거리는 4O㎛이다. 제15(c)도에 도시된 바와 같이 웨이퍼를 4O㎛ 이동시켜도 검출치는 -17nm ~ +25nm의 범위내에 있는다.
이와 같이 웨이퍼광축방향으로 이동시켜도 비교적 고정밀도로 에지패턴의 위치를 검출할수 있다. 또한 검출치의 변화의 주요 원인은 에지패턴의 형상의 변화에 의한 것이라고 생각된다. 따라서 제3실시예에서 설명한 바와 같이 에지패턴을 Y축방향으로 복수 배치하고 복수의 에지패턴을 동시에 관측하여 위치검출을 행하면 보다 정밀도의 위치검출을 행할수 있을 것이다.
이하, 이 실험결과로 부터 알게 된 본 방식의 특징을 제16도를 참조하여 설명한다. 제16도는 입사면에 평행한 방향으로 복수의 에지패턴을 배열한 웨이퍼마크 및 마스크마크를 나타낸다. 도면에서 파선(72)는 관측광학계의 대물렌즈의 물면을 나타낸다.
웨이퍼(71)가 도면의 v1또는 v2로 표시되는 위치에 있을 때 어느 한개의 에지패턴이 물면(72)상에 위치하기 때문에 웨이퍼(71)가 v1 또는 v2의 어느 위치에 있어도 웨이퍼마스크 및 마스크마크로 부터의 산란광에 의한 에지의 상을 선명하게 검출할수 있다. 또한 마스크마크도 X축방향으로 복수의 에지패턴을 배열하여 구성되고 있기 때문에 마스크의 Z축 방향의 위치가 벗어나도 마스크마크로 부터의 산란광에 의한 에지의 상을 선명하게 검출할수 있다. 그리고 어느 한 에지패턴이 렌즈의 초점깊이내에 있도록 에지패턴열의 피치를 선택해 놓으면 에지가 바로 물면상에 없어도 에지의 상을 선명하게 검출할수 있다.
따라서 웨이퍼 및 마스크의 Z축방향의 위치가 일정의 범위내에서 변동하여도 안정하여 위치검출을 행할수 있다. 또한 제2(c)도 및 제2(d)도에서 설명한 것과 유사한 방법으로 웨이퍼와 마스크의 간격을 구할수 있다.
제15도 및 제16도에서는 직선상의 에지로 부터의 산란과을 관측하는 경우를 설명했으나, 정점으로 부터의 산란과을 관측하는 경우에도 에지패턴을 X축방향으로 소정의 피치로 복수 배열함으로써 웨이퍼 및 마스크의 Z축방향의 변동에 대하여 안정되게 위치검출을 행할수 있고 또한 웨이퍼 및 마스크의 간격을 구할수 있다.
전술의 제1~제6실시예에 따르면 웨이퍼마크와 마스크마크를 사선방향에서 관측함으로써 에지의 길이방향에 관하여 위치정열을 행할수 있다. 광학계를 노광범위내에 배치할 필요가 없기 때문에 위치정열후에 웨이퍼를 노광하는 경우, 노광중에도 항상 위치검출이 가능하다. 또한 조명광축과 관찰광축을 동축으로 하고 있기 때문에 축 벗어남이 없이 항상 안정된 상을 얻을수 있다.
또한 텔레센트릭(telecentric) 조명으로 하고 있기 때문에 초점깊이의 범위내에서 에지가 이동한 때의 에지산란광의 상의 변화를 억제할수 있다.
조명광중 정반사광은 관측광학계에 입사하지 않고 산란광만이 입사하기 때문에 조명광의 강도를 조절함으로써, 산란광에 의한 상의 S/N비를 조정할수 있다. 또한 정반사광이 입사하지 않기 때문에 웨이퍼의 하지(下地)의 영향을 받지 않는다. 에지산란광은 요철부에서의 산란현상을 이용한 것이기 때문에 리지스트막내에서의 광간섭현상등의 영향을 없애고 안정되게 위치검출을 행할수 있다. 또한, 인코히런트한 조명광을 사용할수 있기 때문에 웨이퍼면과 마스크면과의 간격사이에서의 광간섭도 없다. 그리고 코히런트한 광을 사용하여도 에지산란광의 관측은 가능하다.
전술의 실시예에서는 관찰광축과 노광면의 법선이 이루는 각도를 3O도로 했으나, 15도~45도의 범위에서 변화시킨 경우에도 에지산란광에 의한 선명한 상을 검출할수 있었다.
또한 전술의 실시예에서는 조명광축과 관측광축이 동축인 경우를 설명했으나, 조명광축과 관측광축의 위치관계를 반드시 동축으로 할 필요는 없다. 전술한 바와 같이 조명광의 정반사광이 관측광학계에 입사하지 않도록 한 위치관계이면 좋다. 예를 들면 조명광축과 관측광축을 노광면에 수직투영한 2개의 선상이 서로 이루는 각도가 9O도보다 작게 되는 위치관계로 하여도 좋다.
제17(a)도는 조명광축과 관측광축을 노광면에 수직투영한 2개의 선상이 서로 이루는 각도가 9O도보다 작게 한 위치관계로 한 경우의 위치정열의 마크, 조명광학계, 및 관측광학계의 위치관계를 나타내는 개략평면도이다. 노출영역 EA내에 X축방향의 위치청열용 마크 Mx, Y축방향의 위치정열용 마크 MY1, 및 MY2가 배치되어 있다. 그리고 제17(a)도에서는 웨이퍼마크와 마스크마크를 합쳐서 하나의 마크로서 나타내고 있다.
3개의 마크 MX, MY1, 및 MY2에 의해서 X축방향, Y축방향, 및 X-Y면내의 회전방향 (θz 방향)의 위치정열을 행할수 있다.
마크 Mx 에는 조명광학계 Lx 에서 조명광이 조사되어 마크 Mx로 부터의 에지산란광이 관측광학계 DX에 의해 관측된다. 조명광학계 Lx의 광축과 관측광학계 DX의 광축을 노광면에 수직투영한 2개의 선상이 서로 이루는 각도 αx 가 9O도보다 작기 때문에 관측광학계 DX와 조명광학계 Lx를 공히 노출영역 EA에 대하여 일방의 측에 배치할수 있다.
마크 MY1, MY2용의 각각의 조명광학계 LY1, LY2, 빛 관측광학계 DY1, DY2도 마찬가지로 노광영역 EA의 일방의 측에 배치할수 있다.
그리고 조명광축과 관측광축을 노광면에 수직투영한 상이 겹치고 양 광축과 Z축이 이루는 각만이 다르도록 하여도 좋다.
제17(b)도는 제17(a)도의 조명광학계 Lx, LY1, 및 LY2의 광축을 각각 하프미러를 HMx, HMY1및 HMY2에 의해 관측광학계 DX, DY1, 및 DY2의 광축과동축으로 한 경우을 나타낸다. 이와 같이 조명광학계와 관측광학계의 광축을 동축으로 함으로써 광학계의 배치가 용이하게 된다.
제17(c)도는 노광면에 대하여 사선방향에서 조명광을 조사하여 마크로 부터의 정반사광에 의한 마크의 상을 관측하여 위치정열을 행하는 종래 방법의 경우의 위치정열용의 마크, 조명광학계, 및 관측광학계의 위치관계를 나타내는 개략평면도이다. 제17(a)도의 경우와 유사하게 노광영역 EA내에 X축방향 위치정열용 마크 Mx, Y축방향 위치정열용 마크 MY1, 및 MY2가 배치되어 있다.
마크로 부터의 정반사광을 관측하기 위해서는 조명광축과 관측광축을 노광면의 법선에 관하여 거의 대칭한 위치에 배치할 필요가 있다. 예를 들면 마크 Mx에 도면에 상방에 있는 조명광학계 Lx로 부터 조명광이 조사되어 제17(c)도의 하방에 배치된 관측광학계 Dx에서 정반사광을 관측한다. 이를 위해서 조명광학계와 관측광학계를 노광영역을 좁혀서 서로 대향하는 위치에 배치할 필요가 있다. 또한 조명광축과 관측광축의 상대위치의 어긋남을 방지하기 위해서 조명광학계 Lx와 관측광학계 DX를 한개의 고정부재 Fx 에 취부하는 것이 바람직하다.
마크 MY1, MY2용의 각각의 조명광학계 LY1, LY2및 관측광학계 DY1, DY2도 마찬가지로 노광영역을 좁혀서 서로 대향하는 위치에 배치할 필요가 있다. 또한 조명광학계 LY1와 관측광학계 DY1를 고정부재 FY1에 취부하고 조명광학계 LY2및 관측광학계 DY2를 고정부재 FY2에 취부하는 것이 바람직하다. 이 때문에 노광영역 EA의 주위의 광학계의 배치가 복잡하게 되고 장치도 대형화한다.
이에 대하여 제17(a)도 및 제17(b)도에 도시된 위치정열장치의 경우는 전술한 바와 같이 조명광학계와 관측광학계를 노광영역 EA에 대하여 일방의 측에 배치할수 있기 때문에 광학계의 배치가 단순하게 된다. 이 때문에 장치를 소형화할수 있고, 또한 광축조정도 용이하게 된다. 그리고 제17(b)도에 도시된 바와 같이 조명광학계의 광축과 관측광학계의 광축을 동축으로 하면 양자의 광축조정을 불필요하게 할수 있다.
이상 실시예에 따라서 본 발명을 설명했으나, 본 발명은 이들에 제한되는 것이 아니다. 예를 들면 각종의 변경 개량, 조합등이 가능하다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다.

Claims (30)

  1. 입사광을 산란시키는 직선상 또는 점상의 산란원을 갖는 위치정열용 웨이퍼마크가 형성된 노광면을 갖는 웨이퍼와, 입사광을 산란시키는 직선상 또는 점상의 산란원을 갖는 위치정열용 마스크마크가 형성된 노광마스크를, 전기 노광면이 전기 노광마스크에 대향하도록 간격을 좁혀서 배치하는 공정과; 전기 웨이퍼마크와 마스크마크에 조명광을 조사하고, 웨이퍼마크와 마스크마크의 산란원으로 부터의 산란광을 관측하여 전기 웨이퍼와 노광마스크의 상대위치를 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  2. 제1항에 있어서 전기 상대위치를 검출하는 공정은 전기 노광면에 대하여 사선방향의 관측광축을 갖는 광학계로 전기 산란광을 관측하고, 전기 웨이퍼마크 및 마스크마크로 부터의 정반사광이 전기 광학계에 입사하지 않는 방향에서 전기 조명팡이 조사되는 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  3. 제2항에 있어서 전기 상대위치를 검출하는 공정은 전기 조명광의 광축을 전기노광면에 수직투영한 선상과 전기 관측광축을 전기 노광면에 수직투영한 선상이 이루는 각도가 90도보다 작은 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  4. 제3항에 있어서 전기 조명광의 광축과 관측광축이 서로 동축인 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  5. 제4항에 있어서, 전기 조명광은 콜리메이트된 광인 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  6. 제1항에 있어서, 전기 웨이퍼마크와 마스크마크의 산란원은 직선상의 에지형상을 가지며, 전기 상대위치를 검출하는 공정은 전기 에지형상의 길이방향에 관한 상대위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  7. 제2항에 있어서, 전기 상대위치를 검출하는 공정은, 전기 광학계의 합초점위치에 있는 웨이퍼마크의 산란원으로 부터의 산란광에 의한 상과, 합초점위치에 있는 마스크마크의 산란원으로 부터의 산란광에 의한 상을, 전기광학계의 광축을 포함하는 입사면에 수직 투영한 두개의 상의 사이의 거리를 측정하는 공정과; 전기 거리를 측정하는 공정에서 측정된 거리에 따라서 전기 노광면과 노광마스크사이의 간격을 구하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  8. 제1항에 있어서, 전기 웨이퍼마크의 산란원 및 마스크마크의 산란원은, 각각 전기 조명광의 입사면에 대하여 수직한 제1직선상 및 제2직선상에 복수 배치되어 있고, 전기 상대위치를 검출하는 공정은, 전기 웨이퍼마크의 제1직선상의 복수의 산란원, 및 전기 마스크마크의 제2직선상의 복수의 산란원으로 부터의 산란원을 동시에 관측하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  9. 제8항에 있어서 전기 웨이퍼마크의 산란원과 마스크마크의 산란원은 위치정열이 완료한 상태에서는 일방의 산란원이 타방의 산란원에 평행이동하여 타방에 겹칠수 있도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  10. 제8항에 있어서 전기 웨이퍼마크와 마스크마크의 복수의 산란원의 배치가, 공히 전기 조명광의 입사면에 평행한 평면에 관하여 면대칭인 것을 특징으로 하는 위치검출 방법.
  11. 제8항에 있어서 전기 웨이퍼마크의 산란원과 마스크마크의 산란원은, 전기 웨이퍼마크 및 마스크마크마다에 전기 제1및 제2직선상에 적어도 3개 배치되고, 그 간격이 균일하지 않은 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  12. 제9항에 있어서 전기 웨이퍼마크의 산란원과 마스크마크의 산란원은, 전기 웨이퍼마크 및 마스크마크마다에 전기 제1및 제2직선상에 적어도 3개 배치되고, 그 간격이 균일하지 않은 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  13. 제1항에 있어서, 전기 웨이퍼마크와 마스크마크는, 공히 에지형상의 산란원과 점형상의 산란원의 쌍방을 가지며, 전기 상대위치를 검출하는 공정은, 전기 웨이퍼마크 및 마스크마크의 에지형상의 산란원과 점형상의 산란원의 쌍방으로 부터의 산란광을 동시에 관측하는 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  14. 제1항에 있어서 전기 웨이퍼마크의 산란원 및 마스크마크의 산란원은, 전기 조명광의 입사면에 대하여 평행한 방향으로 복수개 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  15. 제8항에 있어서, 전기 웨이퍼마크가 복수의 에지형상의 산란원을 가지며, 그 복수의 에지형상의 산란원의 길이는 서로 균일하지 않고, 전기 마스크마크가 복수의 에지형상의 산란원을 가지며, 그 복수의 에지형상의 산란원의 길이는 균일하지 않은 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  16. 제8항에 있어서 전기 상대위치를 검출하는 공정은 대물렌즈를 갖는 광학계로 전기 산란광을 관측하고, 상기 웨이퍼마크 및 마스크마크가 공히 복수의 에지형상의 산란원을 가지며, 전기웨이퍼마크의 에지형상의 산란원중 적어도 1개, 및 전기 마스크마크의 에지형상의 산란원중 적어도 한개는 그 길이가 전기 대물렌즈의 분해능이하인 것을 특징으로 하는 위치검출방법.
  17. 입사광을 산란시키는 에지형상 또는 점형상의 산란원을 갖는 위치정열용 웨이퍼마크가 형성된 노광면을 가지며 전기 산란원이 전기 입사광의 입사면에 대하여 수직한 방향을 따라서 복수개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체기판.
  18. 제17항에 있어서 전기 산란원은 적어도 2개이상의 에지형상의 산란원을 가지며, 복수의 에지형상의 산란원의 길이가 균일하지 않은 것을 특징으로 하는 반도체기판.
  19. 제17항에 있어서 전기 산란원은, 전기 입사광의 입사면에 대하여 수직한 방향을 따라서 적어도 3개 배치되어 있고, 그 간격이 균일하지 않은 것을 특징으로 하는 반도체기판.
  20. 제18항에 있어서, 전기 산란원은, 전기 입사광의 입사면에 대하여 수직한 방향을 따라서 적어도 3개 배치되어 있고, 그 간격이 균일하지 않은 것을 특징으로 하는 반도체기판.
  21. 제17항에 있어서 전기 산란광은 전기 입사광의 입사면에 대한 평행한 방향을 따라서 복수개 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체기판.
  22. 제18항에 있어서 전기 산란광은, 전기 입사광의 입사면에 대한 평행한 방향을 따라서 복수개 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체기판.
  23. 제19항에 있어서 전기 산란광은 전기 입사광의 입사면에 대한 평행한 방향을 따라서 복수개 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체기판.
  24. 입사광을 산란시키는 에지형상 또는 점형상의 산란원을 갖는 위치정열용 마스크마크가 형성되고, 전기 산란원이 입사광의 입사광에 대하여 수직한 방향을 따라서 복수개 배치된 것을 특징으로 하는 노광마스크.
  25. 제24항에 있어서, 전기 산란원은 적어도 2개이상의 에지형상의 산란원을 가지며, 복수의 에지형상의 산란원의 길이가 균일하지 않는 것을 특징으로 하는 노광마스크.
  26. 제24항에 있어서 전기 산란원은 전기 입사광의 입사면에 대하여 수직한 방향에 따라서 적어도 3개 배치되어 있고 그 간격이 균일하지 않는 것을 특징으로 노광마스크.
  27. 제25항에 있어서, 전기 산란원은 전기 입사광의 입사면에 대하여 수직한 방향에 따라서 적어도 3개 배치되어 있고, 그 간격이 균일하지 않는 것을 특징으로 노광마스크.
  28. 제24항에 있어서, 전기 산란원은, 전기 입사광의 입사면에 대하여 평행한 방향을 따라서 복수개 배열되어 있는 것을 특징으로 노광마스크.
  29. 제25항에 있어서, 전기 산란원은, 전기 입사광의 입사면에 대하여 평행한 방향을 따라서 복수개 배열되어 있는 것을 특징으로 노광마스크.
  30. 제26항에 있어서, 전기 산란원은, 전기 입사광의 입사면에 대하여 평행한 방향을 따라서 복수개 배열되어 있는 것을 특징으로 노광마스크.
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