JP2513299B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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- JP2513299B2 JP2513299B2 JP1036743A JP3674389A JP2513299B2 JP 2513299 B2 JP2513299 B2 JP 2513299B2 JP 1036743 A JP1036743 A JP 1036743A JP 3674389 A JP3674389 A JP 3674389A JP 2513299 B2 JP2513299 B2 JP 2513299B2
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- 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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- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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- G—PHYSICS
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は位置検出装置に関し、例えば半導体素子製造
用の露光装置において、マスクやレチクル(以下「マス
ク」という。)等の第1物体面上に形成されている微細
な電子回路パターンをウエハ等の第2物体面上に露光転
写する際にマスクとウエハとの相対的な位置決め(アラ
イメント)を行う場合に好適な位置検出装置に関するも
のである。
用の露光装置において、マスクやレチクル(以下「マス
ク」という。)等の第1物体面上に形成されている微細
な電子回路パターンをウエハ等の第2物体面上に露光転
写する際にマスクとウエハとの相対的な位置決め(アラ
イメント)を行う場合に好適な位置検出装置に関するも
のである。
(従来の技術) 従来より半導体製造用の露光装置においては、マスク
とウエハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の重
要な一要素となっている。特に最近の露光装置における
位置合わせにおいては、半導体素子の高集積化の為に、
例えばサブミクロン以下の位置合わせ精度を有するもの
が要求されている。
とウエハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の重
要な一要素となっている。特に最近の露光装置における
位置合わせにおいては、半導体素子の高集積化の為に、
例えばサブミクロン以下の位置合わせ精度を有するもの
が要求されている。
多くの位置検出装置においては、マスク及びウエハ面
上に位置合わせ用の所謂アライメントパターンを設け、
それらより得られる位置情報を利用して、双方のアライ
メントを行っている。このときのアライメント方法とし
ては、例えば双方のアライメントパターンのずれ量を画
像処理を行うことにより検出したり、又は米国特許第40
37969号、米国特許第4514858号や特開昭56-157033号公
報で提案されているようにアライメントパターンとして
ゾーンプレートを用い該ゾーンプレートに光束を照射
し、このときゾーンプレートから射出した光束の所定面
上における集光点位置を検出すること等により行ってい
る。
上に位置合わせ用の所謂アライメントパターンを設け、
それらより得られる位置情報を利用して、双方のアライ
メントを行っている。このときのアライメント方法とし
ては、例えば双方のアライメントパターンのずれ量を画
像処理を行うことにより検出したり、又は米国特許第40
37969号、米国特許第4514858号や特開昭56-157033号公
報で提案されているようにアライメントパターンとして
ゾーンプレートを用い該ゾーンプレートに光束を照射
し、このときゾーンプレートから射出した光束の所定面
上における集光点位置を検出すること等により行ってい
る。
一般にゾーンプレートを利用したアライメント方法
は、単なるアライメントパターンを用いた方法に比べて
アライメントパターンの欠損に影響されずに比較的高精
度のアライメントが出来る特長がある。
は、単なるアライメントパターンを用いた方法に比べて
アライメントパターンの欠損に影響されずに比較的高精
度のアライメントが出来る特長がある。
第11図はゾーンプレートを利用した従来の位置合わせ
装置の概略図である。
装置の概略図である。
同図において光源72から射出した平行光束はハーフミ
ラー74を通過後、集光レンズ76で集光点78に集光された
後、マスク68面上のマスクアライメントパターン68a及
び支持台62に載置したウエハ60面上のウエハアライメン
トパターン60aを照射する。これらのアライメントパタ
ーン68a,60aは反射型のゾーンプレートより構成され、
各々集光点78を含む光軸と直交する平面上に集光点を形
成する。このときの平面上の集光点位置のずれ量を集光
レンズ76とレンズ80により検出面82上に導光して検出し
ている。
ラー74を通過後、集光レンズ76で集光点78に集光された
後、マスク68面上のマスクアライメントパターン68a及
び支持台62に載置したウエハ60面上のウエハアライメン
トパターン60aを照射する。これらのアライメントパタ
ーン68a,60aは反射型のゾーンプレートより構成され、
各々集光点78を含む光軸と直交する平面上に集光点を形
成する。このときの平面上の集光点位置のずれ量を集光
レンズ76とレンズ80により検出面82上に導光して検出し
ている。
そして検出器82からの出力信号に基づいて制御回路84
により駆動回路64を駆動させてマスク68をウエハ60の相
対的な位置決めを行っている。
により駆動回路64を駆動させてマスク68をウエハ60の相
対的な位置決めを行っている。
第12図は第11図に示したマスクアライメントパターン
68aとウエハアライメントパターン60aからの光束の結像
関係を示した説明図である。
68aとウエハアライメントパターン60aからの光束の結像
関係を示した説明図である。
同図において集光点78から発散した光束はマスクアラ
イメントパターン68aよりその一部の光束が回折し、集
光点78近傍にマスク位置を示す集光点78aを形成する。
又、その他の一部の光束はマスク68を0次透過光として
透過し、波面を変えずにウエハ60面上のウエハアライメ
ントパターン60aに入射する。このとき光束はウエハア
ライメントパターン60aにより回折された後、再びマス
ク68を0次透過光として透過し、集光点78近傍に集光し
ウエハ位置をあらわす集光点78bを形成する。同図にお
いてはウエハ60により回折された光束が集光点を形成す
る際には、マスク68は単なる素通し状態としての作用を
する。
イメントパターン68aよりその一部の光束が回折し、集
光点78近傍にマスク位置を示す集光点78aを形成する。
又、その他の一部の光束はマスク68を0次透過光として
透過し、波面を変えずにウエハ60面上のウエハアライメ
ントパターン60aに入射する。このとき光束はウエハア
ライメントパターン60aにより回折された後、再びマス
ク68を0次透過光として透過し、集光点78近傍に集光し
ウエハ位置をあらわす集光点78bを形成する。同図にお
いてはウエハ60により回折された光束が集光点を形成す
る際には、マスク68は単なる素通し状態としての作用を
する。
このようにして形成されたウエハアライメントパター
ン60aによる集光点78bの位置は、ウエハ60のマスク68に
対するずれ量Δσに応じて集光点78を含む光軸と直交す
る平面に沿って該ずれ量Δσに対応した量のずれ量Δ
σ′として形成される。
ン60aによる集光点78bの位置は、ウエハ60のマスク68に
対するずれ量Δσに応じて集光点78を含む光軸と直交す
る平面に沿って該ずれ量Δσに対応した量のずれ量Δ
σ′として形成される。
しかしながら従来の装置ではマスクの位置を示す集光
点とウエハの位置を示す集光点が各々独立に存在し、そ
れらの集光点を別々に検出して双方の位置関係を求めな
ければならず検出装置が複雑化する傾向があった。
点とウエハの位置を示す集光点が各々独立に存在し、そ
れらの集光点を別々に検出して双方の位置関係を求めな
ければならず検出装置が複雑化する傾向があった。
この他米国特許第4311389号公報にはフレネルゾーン
プレート等の入射光束を波面変換する作用を有する物理
光学素子を利用してマスクとウエハの相対的位置関係を
検出する装置が提案されている。
プレート等の入射光束を波面変換する作用を有する物理
光学素子を利用してマスクとウエハの相対的位置関係を
検出する装置が提案されている。
第13図は同公報の装置で用いられているマスク面上と
ウエハ面上に設けられている物理光学素子を示す説明図
である。同図において68bは線状のフレネルゾーンプレ
ートであり、x方向にのみ集光作用を有する様に線状の
不透明部と透明部が交互に形成されマスク68面上に形成
されている。60bは回折格子でありウエハ60上にy方向
に並べて設けられている。線状フレネルゾーンプレート
68bは入射した光束をx方向に集光し、ウエハ60面上で
y方向に長手方向を有するスリット状に焦点を結ぶ。こ
のスリット状焦点がウエハ60上の焦点に重なると回折光
69が発生し、この回折光が不図示の受光手段(ディテク
タ)により検出される。
ウエハ面上に設けられている物理光学素子を示す説明図
である。同図において68bは線状のフレネルゾーンプレ
ートであり、x方向にのみ集光作用を有する様に線状の
不透明部と透明部が交互に形成されマスク68面上に形成
されている。60bは回折格子でありウエハ60上にy方向
に並べて設けられている。線状フレネルゾーンプレート
68bは入射した光束をx方向に集光し、ウエハ60面上で
y方向に長手方向を有するスリット状に焦点を結ぶ。こ
のスリット状焦点がウエハ60上の焦点に重なると回折光
69が発生し、この回折光が不図示の受光手段(ディテク
タ)により検出される。
フレネルゾーンプレート68bは不図示の照明系によっ
て照明され光走査され焦点位置が回折格子60bと重なる
ときに受光手段は回折格子からの回折光に基づく光強度
変化を検出する。このときの受光手段で得られる光強度
変化により回折格子68bのフレネルゾーンプレート68bに
対する位置、即ちマスク68とウエハ60との相対位置関係
を検出する。
て照明され光走査され焦点位置が回折格子60bと重なる
ときに受光手段は回折格子からの回折光に基づく光強度
変化を検出する。このときの受光手段で得られる光強度
変化により回折格子68bのフレネルゾーンプレート68bに
対する位置、即ちマスク68とウエハ60との相対位置関係
を検出する。
この検出方法の場合、ディテクタで検出される光量変
化はマスク68とウエハ60との相対位置関係を示す。言い
換えると1つのディテクタでマスク68とウエハ60との相
対位置関係が検出されるので装置全体が簡素化される。
化はマスク68とウエハ60との相対位置関係を示す。言い
換えると1つのディテクタでマスク68とウエハ60との相
対位置関係が検出されるので装置全体が簡素化される。
しかしながらこの方法は、例えばマスク68とウエハ60
との間隔gが変化するとフレネルゾーンプレート68bに
よって集光される光はウエハ60上に焦点を結ばなくなっ
てくる。この為、回折格子60bを照明するスリット状光
束の単位面積あたりの光強度が減少し、かつ照明領域が
大きくなるのでディテクタが検出する光強度変化はコン
トラストが小さく、又変化の幅が大きくなってくる。こ
の為、検出精度が劣化し、マスクとウエハの相対位置検
出を高精度に行うのが難しくなってくるという問題点が
あった。
との間隔gが変化するとフレネルゾーンプレート68bに
よって集光される光はウエハ60上に焦点を結ばなくなっ
てくる。この為、回折格子60bを照明するスリット状光
束の単位面積あたりの光強度が減少し、かつ照明領域が
大きくなるのでディテクタが検出する光強度変化はコン
トラストが小さく、又変化の幅が大きくなってくる。こ
の為、検出精度が劣化し、マスクとウエハの相対位置検
出を高精度に行うのが難しくなってくるという問題点が
あった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は第1物体と第2物体の相対的位置関係を簡易
な構成でしかも高精度に検出することが出来、かつ間隔
変動に対しても検出精度の劣化しにくい位置検出装置の
提供を目的とする。
な構成でしかも高精度に検出することが出来、かつ間隔
変動に対しても検出精度の劣化しにくい位置検出装置の
提供を目的とする。
特に本発明は第1物体と第2物体との相対的な位置ず
れ量を検出する際に、第1物体と第2物体面上に各々所
定の光学性質を有した物理光学素子を設け、該物理光学
素子に所定方向から光束を入射させることにより、例え
ば半導体素子製造用の露光装置に適用したとき、露光前
後でアライメントヘッドの移動をなくし、又、マスク、
ウエハ間のギャップの変動があってもアライメント誤差
をほとんど生じない光学系を得、これにより双方の相対
的な位置ずれ量に伴う光量の重心位置を高精度に、しか
も容易に検出することのできる位置検出装置の提供を目
的とする。
れ量を検出する際に、第1物体と第2物体面上に各々所
定の光学性質を有した物理光学素子を設け、該物理光学
素子に所定方向から光束を入射させることにより、例え
ば半導体素子製造用の露光装置に適用したとき、露光前
後でアライメントヘッドの移動をなくし、又、マスク、
ウエハ間のギャップの変動があってもアライメント誤差
をほとんど生じない光学系を得、これにより双方の相対
的な位置ずれ量に伴う光量の重心位置を高精度に、しか
も容易に検出することのできる位置検出装置の提供を目
的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明の位置検出装置は、第1物体に対する第2物体
の所定方向の位置関係を検出する際、投光手段からの光
束を該第1物体面上に該第1物体から偏向出射する光束
が該所定方向に対し垂直となるように照射し、該第1物
体からの出射光束を該第2物体に入射させ該第2物体で
偏向出射した光束を該第1物体からの出射光束の該第2
物体への入射位置に応じて入射位置が変化するような位
置に配置した受光手段で受光し、該受光手段からの出力
信号を利用して該第1物体に対する該第2物体の該所定
方向の位置検出を行ったことを特徴としている。
の所定方向の位置関係を検出する際、投光手段からの光
束を該第1物体面上に該第1物体から偏向出射する光束
が該所定方向に対し垂直となるように照射し、該第1物
体からの出射光束を該第2物体に入射させ該第2物体で
偏向出射した光束を該第1物体からの出射光束の該第2
物体への入射位置に応じて入射位置が変化するような位
置に配置した受光手段で受光し、該受光手段からの出力
信号を利用して該第1物体に対する該第2物体の該所定
方向の位置検出を行ったことを特徴としている。
例えば具体的には、第1物体と第2物体とを対向させ
て相対的な位置決めを行う際、該第1物体面上に少なく
とも一方向を位置合わせする為の第1物理光学素子を形
成し、該第2物体面上に少なくとも一方向を位置合わせ
する為の第2物理光学素子を形成し、投光手段からの光
束を該第2物体面上の第2物理光学素子面上にその法線
に対して斜方向より入射させると共に、該第2物理光学
素子により前記位置合わせ方向に垂直な方向に偏向させ
て、該第1物体面上の第1物理光学素子に入射させ、該
第1物理光学素子より出射した光束を検出することによ
り、該第1物体と該第2物体との相対的な位置決めを行
ったことである。
て相対的な位置決めを行う際、該第1物体面上に少なく
とも一方向を位置合わせする為の第1物理光学素子を形
成し、該第2物体面上に少なくとも一方向を位置合わせ
する為の第2物理光学素子を形成し、投光手段からの光
束を該第2物体面上の第2物理光学素子面上にその法線
に対して斜方向より入射させると共に、該第2物理光学
素子により前記位置合わせ方向に垂直な方向に偏向させ
て、該第1物体面上の第1物理光学素子に入射させ、該
第1物理光学素子より出射した光束を検出することによ
り、該第1物体と該第2物体との相対的な位置決めを行
ったことである。
ここで以下の説明でも用いている光束の重心とは、光
束受光面内において、受光面内各点のこの点からの位置
ベクトルにその点の光強度を乗算したものを受光面全面
で積分した時に積分値が0ベクトルになる点のことであ
る。
束受光面内において、受光面内各点のこの点からの位置
ベクトルにその点の光強度を乗算したものを受光面全面
で積分した時に積分値が0ベクトルになる点のことであ
る。
(実施例) 第1図(A)は本発明を半導体素子製造用の露光装置
に適用したときの第1実施例の概略図である。本実施例
では光源10から出射された光束を投光レンズ系11で平行
光束とし、ハーフミラー12を介し、第1物体1として例
えばマスク面Mを通過させた後、フレネルゾーンプレー
トの一種であるグレーティングレンズ等から成る第2物
理光学素子4aを斜方向から照射している。
に適用したときの第1実施例の概略図である。本実施例
では光源10から出射された光束を投光レンズ系11で平行
光束とし、ハーフミラー12を介し、第1物体1として例
えばマスク面Mを通過させた後、フレネルゾーンプレー
トの一種であるグレーティングレンズ等から成る第2物
理光学素子4aを斜方向から照射している。
第2物理光学素子4aは集光作用を有しており反射光を
第2物体2としての例えばウエハ面の法線方向(+Z方
向)に射出させ、第2物理光学素子4aから所定の距離離
れた第1物体1としての、例えばマスク面上に設けられ
ているグレーティングレンズより成る第1物理光学素子
3aに入射させている。第1物理光学素子3aは集光作用を
有しており、光束をアライメントヘッド6方向に射出さ
せハーフミラー12を介した後、検出器8の検出面9上に
集光している。
第2物体2としての例えばウエハ面の法線方向(+Z方
向)に射出させ、第2物理光学素子4aから所定の距離離
れた第1物体1としての、例えばマスク面上に設けられ
ているグレーティングレンズより成る第1物理光学素子
3aに入射させている。第1物理光学素子3aは集光作用を
有しており、光束をアライメントヘッド6方向に射出さ
せハーフミラー12を介した後、検出器8の検出面9上に
集光している。
尚、同図において5は例えばウエハチャックであり、
ウエハ2を吸着している。6はアライメントヘッドであ
り、アライメント用の各種の要素を収納している。Eは
マスク上の回路パターンをウエハ面上に転写する為の露
光領域である。
ウエハ2を吸着している。6はアライメントヘッドであ
り、アライメント用の各種の要素を収納している。Eは
マスク上の回路パターンをウエハ面上に転写する為の露
光領域である。
又、マスク1とウエハ2は所定の範囲のギャップ値で
保持されている。
保持されている。
100はXYステージであり、ウエハチャック5に吸着さ
れたウエハをXY方向に移動させている。101はステージ
ドライバーであり、XYステージ101をXY方向に駆動して
いる。102はCPUであり、検出器8の出力に基づき、マス
ク1とウエハ2とを位置合わせする様にXYステージ100
を移動させる為、ステージドライバー101に指令信号を
送っている。
れたウエハをXY方向に移動させている。101はステージ
ドライバーであり、XYステージ101をXY方向に駆動して
いる。102はCPUであり、検出器8の出力に基づき、マス
ク1とウエハ2とを位置合わせする様にXYステージ100
を移動させる為、ステージドライバー101に指令信号を
送っている。
又、XYステージ100はウエハ2をz方向の一定位置に
移動させてマスク1とウエハ2との関係を所定間隔とな
るように設定している。
移動させてマスク1とウエハ2との関係を所定間隔とな
るように設定している。
本実施例では位置合わせの為、ウエハ2を動かす構成
になっているが、同様にマスクチャック移動機構(マス
クステージ)等を設けマスク1を動かす構成としても良
い。
になっているが、同様にマスクチャック移動機構(マス
クステージ)等を設けマスク1を動かす構成としても良
い。
尚、XYステージ100はピエゾ素子駆動の精密ウエハス
テージとステッピングモータ駆動の粗ウエハステージと
を含み、ステージドライバー101は、このビエゾ素子と
ステッピングモータとを含み、CPU102はウエハを微小移
動させる時にはピエゾ素子に、比較的大きな距離移動さ
せる時にはステッピングモータに指令信号を送ってい
る。
テージとステッピングモータ駆動の粗ウエハステージと
を含み、ステージドライバー101は、このビエゾ素子と
ステッピングモータとを含み、CPU102はウエハを微小移
動させる時にはピエゾ素子に、比較的大きな距離移動さ
せる時にはステッピングモータに指令信号を送ってい
る。
以下、本実施例では便宜上第1物理光学素子3aをマス
ク用のグレーティングレンズ3a、第2物理光学素子4aを
ウエハ用のグレーティングレンズ、第1物体をマスク、
第2物体をウエハという。
ク用のグレーティングレンズ3a、第2物理光学素子4aを
ウエハ用のグレーティングレンズ、第1物体をマスク、
第2物体をウエハという。
このように本実施例ではウエハ2面上のアライメント
パターンを所定の焦点距離をもったグレーティングレン
ズ(フレネルゾーンプレートの一種)より構成し、アラ
イメントヘッド6からウエハ2面に斜入射したアライメ
ント用の光束をウエハ2面の法線方向(+Z方向)に偏
向し、所定の位置(例えばZ=+276.0μm)に集光さ
せている。
パターンを所定の焦点距離をもったグレーティングレン
ズ(フレネルゾーンプレートの一種)より構成し、アラ
イメントヘッド6からウエハ2面に斜入射したアライメ
ント用の光束をウエハ2面の法線方向(+Z方向)に偏
向し、所定の位置(例えばZ=+276.0μm)に集光さ
せている。
本実施例においてウエハ2面上に斜入射させる角度α
は 10<α<80 程度が好ましい。
は 10<α<80 程度が好ましい。
又、マスク1上のアライメントパターン3aはY軸に関
して非対称なパターンのオフアクシス型のグレーティン
グレンズで、例えば焦点距離278.78μmとなるように設
計され、ウエハ2面上のグレーティングレンズを反射、
回折した収束(発散)光をアライメントヘッド方向に導
光している。
して非対称なパターンのオフアクシス型のグレーティン
グレンズで、例えば焦点距離278.78μmとなるように設
計され、ウエハ2面上のグレーティングレンズを反射、
回折した収束(発散)光をアライメントヘッド方向に導
光している。
このときアライメント光束10aはグレーティングレン
ズのレンズ作用を受けアライメントヘッド6内の受光器
8に入射する。尚、第1の実施例ではパターンの存在す
るスクライブラインの長手方向(y方向)にアライメン
トする。
ズのレンズ作用を受けアライメントヘッド6内の受光器
8に入射する。尚、第1の実施例ではパターンの存在す
るスクライブラインの長手方向(y方向)にアライメン
トする。
今、マスク1とウエハ2とが平行方向にΔσずれてお
り、ウエハ2からウエハ2のグレーティングレンズ4aで
反射した光束の集光点までの距離をa、マスク1のグレ
ーティングレンズ3aを通過した光束の集光点までの距離
をbとすると検出面9上での集光点の重心ずれ量Δδは となる、即ち重心ずれ量Δδは(b/a+1)倍に拡大さ
れる。
り、ウエハ2からウエハ2のグレーティングレンズ4aで
反射した光束の集光点までの距離をa、マスク1のグレ
ーティングレンズ3aを通過した光束の集光点までの距離
をbとすると検出面9上での集光点の重心ずれ量Δδは となる、即ち重心ずれ量Δδは(b/a+1)倍に拡大さ
れる。
例えば、a=0.5mm,b=50mmとすれば重心ずれ量Δδ
は(a)式より101倍に拡大される。
は(a)式より101倍に拡大される。
尚、このときの重心ずれ量Δδと位置ずれ量Δσは
(a)式より明らかのように、例えば第2図に示すよう
な比例関係となる。検出器8の光束入射位置の検出分解
能が0.1μmであるとすると位置ずれ量Δσは0.001μm
の位置分解能となる。
(a)式より明らかのように、例えば第2図に示すよう
な比例関係となる。検出器8の光束入射位置の検出分解
能が0.1μmであるとすると位置ずれ量Δσは0.001μm
の位置分解能となる。
このようにして求めた位置ずれ量Δσをもとに第2物
体を移動させれば第1物体と第2物体の位置決めを高精
度に行うことができる。
体を移動させれば第1物体と第2物体の位置決めを高精
度に行うことができる。
本実施例において、検出面9上の基準位置(第1,第2
物理光学素子が位置ずれのない状態の時の光束の重心位
置)は以下の様にして求めている。まず第1物理光学素
子3aを有するマスクを適当な位置に固定する。次に第2
物理光学素子4aを有するウエハをマスクに対して適当な
位置に配置する。この時、光源10からの光束を第1,第2
物理光学素子に入射させてこの状態における検出面9上
での光束の重心位置を検出する。次いでこの状態で例え
ばマスク上のパターンをウエハ上に転写する。転写され
たパターンを他の顕微鏡等で観察し、ずれの量と方向を
計測する。求めたずれ量及び方向が(a)式における第
2物理光学素子のずれ量Δσになる。従って(a)式よ
り前に検出した光束の重心位置が基準位置よりどれだけ
ずれていたか、即ちずれ量Δδが求められるので、この
ずれ量Δδと検出した重心位置から基準位置を逆算して
求めている。
物理光学素子が位置ずれのない状態の時の光束の重心位
置)は以下の様にして求めている。まず第1物理光学素
子3aを有するマスクを適当な位置に固定する。次に第2
物理光学素子4aを有するウエハをマスクに対して適当な
位置に配置する。この時、光源10からの光束を第1,第2
物理光学素子に入射させてこの状態における検出面9上
での光束の重心位置を検出する。次いでこの状態で例え
ばマスク上のパターンをウエハ上に転写する。転写され
たパターンを他の顕微鏡等で観察し、ずれの量と方向を
計測する。求めたずれ量及び方向が(a)式における第
2物理光学素子のずれ量Δσになる。従って(a)式よ
り前に検出した光束の重心位置が基準位置よりどれだけ
ずれていたか、即ちずれ量Δδが求められるので、この
ずれ量Δδと検出した重心位置から基準位置を逆算して
求めている。
尚、本実施例において位置合わせを行う手順として
は、例えば次の方法を採ることができる。
は、例えば次の方法を採ることができる。
第1の方法としては2つの物体間の位置ずれ量Δσに
対する検出器8の検出面上での光束の重心ずれ信号Δδ
sとの関係を示す特性(例えば比例定数)を予め決めて
おき、重心ずれ信号Δδsの値から双方の物体間との位
置ずれ量Δσを求め、そのときの位置ずれ量Δσに相当
する量だけ第1物体若しくは第2物体を移動させる。
対する検出器8の検出面上での光束の重心ずれ信号Δδ
sとの関係を示す特性(例えば比例定数)を予め決めて
おき、重心ずれ信号Δδsの値から双方の物体間との位
置ずれ量Δσを求め、そのときの位置ずれ量Δσに相当
する量だけ第1物体若しくは第2物体を移動させる。
第2の方法としては検出器8からの重心ずれ信号Δδ
sから位置ずれ方向、即ち位置ずれ量Δσを打ち消す方
向を求め、その方向に第1物体若しくは第2物体を移動
させて位置ずれ量Δσが許容範囲内になるまで繰り返し
て行う。
sから位置ずれ方向、即ち位置ずれ量Δσを打ち消す方
向を求め、その方向に第1物体若しくは第2物体を移動
させて位置ずれ量Δσが許容範囲内になるまで繰り返し
て行う。
以上のCPUの位置合わせ手順を、それぞれ第1図
(B),(C)に示す。
(B),(C)に示す。
以上のようにアライメント光束10aはウエハ2上のグ
レーティングレンズ4aを反射し、マスク1上のグレーテ
ィングレンズ3aを透過回折することによって、マスクと
ウエハ上のグレーティングレンズの間の光軸のずれがn
倍にグレーティングレンズ系の倍率で拡大されて、アラ
イメントヘッド6内の受光面9に入射する。そして受光
器8によりその光束の重心位置を検出している。
レーティングレンズ4aを反射し、マスク1上のグレーテ
ィングレンズ3aを透過回折することによって、マスクと
ウエハ上のグレーティングレンズの間の光軸のずれがn
倍にグレーティングレンズ系の倍率で拡大されて、アラ
イメントヘッド6内の受光面9に入射する。そして受光
器8によりその光束の重心位置を検出している。
ここで、グレーティングレンズの焦点距離は露光時の
マスクとウエハ間のギャップ及びグレーティングレンズ
系の倍率を考慮して設定される。
マスクとウエハ間のギャップ及びグレーティングレンズ
系の倍率を考慮して設定される。
例えばマスク、ウエハ間の位置ずれ量を100倍に拡大
して受光面9上で光束の重心位置を検知する露光ギャッ
プを30μmのプロキシミティ露光システムを考える。
して受光面9上で光束の重心位置を検知する露光ギャッ
プを30μmのプロキシミティ露光システムを考える。
今、アライメント光束の波長を半導体レーザーからの
光束とし0.83μmとする。このときアライメント光束が
アライメントヘッド6内の投光レンズ系11を通って平行
光束となり、ウエハ2、そしてマスク1を順次通る場合
の2枚のグレーティングレンズより成るグレーティング
レンズ系を通過する。このときの系の屈折力配置の模式
図を第3,第4図に示す。
光束とし0.83μmとする。このときアライメント光束が
アライメントヘッド6内の投光レンズ系11を通って平行
光束となり、ウエハ2、そしてマスク1を順次通る場合
の2枚のグレーティングレンズより成るグレーティング
レンズ系を通過する。このときの系の屈折力配置の模式
図を第3,第4図に示す。
第3図はウエハ2上のグレーティングレンズ4aが負の
屈折力、マスク1上のグレーティングレンズ3aが正の屈
折力の場合、第4図はウエハ2上のグレーティングレン
ズ4aが正の屈折力、マスク1上のグレーティングレンズ
3aが負の屈折力の場合である。
屈折力、マスク1上のグレーティングレンズ3aが正の屈
折力の場合、第4図はウエハ2上のグレーティングレン
ズ4aが正の屈折力、マスク1上のグレーティングレンズ
3aが負の屈折力の場合である。
尚、ここで負の屈折力、正の屈折力はマイナスの次数
の回折光を使うか、プラスの次数の回折光を使うかで決
まる。
の回折光を使うか、プラスの次数の回折光を使うかで決
まる。
同図において、例えばウエハ2上のグレーティングレ
ンズ4aの口径は300μm、マスク1上のグレーティング
レンズ3aの口径は280μmとし、マスクとウエハ間の位
置ずれ(軸ずれ)を100倍に拡大して検出面9上で光束
の重心が移動を起こし、この結果受光面9上の光束の径
(エアリディスクe-2径);Airy disk、(スポットの回
折像の1番真中の円盤型像)における光強度がピーク値
のe-2倍までの領域の径が200μm程度となるように配
置及び各要素の焦点距離を決めた。
ンズ4aの口径は300μm、マスク1上のグレーティング
レンズ3aの口径は280μmとし、マスクとウエハ間の位
置ずれ(軸ずれ)を100倍に拡大して検出面9上で光束
の重心が移動を起こし、この結果受光面9上の光束の径
(エアリディスクe-2径);Airy disk、(スポットの回
折像の1番真中の円盤型像)における光強度がピーク値
のe-2倍までの領域の径が200μm程度となるように配
置及び各要素の焦点距離を決めた。
次に本実施例におけるマスク用のグレーティングレン
ズ3aとウエハ用のグレーティングレンズ4aの光学的パタ
ーン形状について説明する。
ズ3aとウエハ用のグレーティングレンズ4aの光学的パタ
ーン形状について説明する。
まず、ウエハ用のグレーティングレンズ4aは所定のビ
ーム径の平行光束が所定の角度で入射し、所定の位置に
集光するように設定される。一般にグレーティングレン
ズ4aのパターンは光源(物点)と像点、それぞれに可干
渉光源を置いたときのレンズ面における干渉縞パターン
となる。第5図に示すようにウエハ2面上の座標系を定
める。ここに原点はスクライブライン幅の中央にあり、
スクライブライン方向にx軸、幅方向にy軸、ウエハ面
の法線方向にz軸をとる。ウエハ面の法線に対しαの角
度で入射し、その射影成分がスクライブライン方向と直
交する平行光束がグレーティングレンズ4aを反射回折
後、集光点(x1,y1,z1)の位置で結像するようなグレ
ーティングレンズの曲線群の方程式は、グレーティング
の輪郭位置をx,yで表わすと ysinα+P1(x,y)−P2=mλ/2 …(1) で与えられる。ここにλはアライメント光束の波長、m
は整数である。
ーム径の平行光束が所定の角度で入射し、所定の位置に
集光するように設定される。一般にグレーティングレン
ズ4aのパターンは光源(物点)と像点、それぞれに可干
渉光源を置いたときのレンズ面における干渉縞パターン
となる。第5図に示すようにウエハ2面上の座標系を定
める。ここに原点はスクライブライン幅の中央にあり、
スクライブライン方向にx軸、幅方向にy軸、ウエハ面
の法線方向にz軸をとる。ウエハ面の法線に対しαの角
度で入射し、その射影成分がスクライブライン方向と直
交する平行光束がグレーティングレンズ4aを反射回折
後、集光点(x1,y1,z1)の位置で結像するようなグレ
ーティングレンズの曲線群の方程式は、グレーティング
の輪郭位置をx,yで表わすと ysinα+P1(x,y)−P2=mλ/2 …(1) で与えられる。ここにλはアライメント光束の波長、m
は整数である。
主光線を角度αで入射し、マスク面上の原点を通り、
集光点(x1,y1,z1)に達する光線とすると(1)式の
左辺は主光線の光路に対し、マスク上の点(x,y,0)を
通り点(x1,y1,z1)に到達する光線の光路の長さの差
を表わし、右辺はその差が波長のm/2倍となることを示
している。
集光点(x1,y1,z1)に達する光線とすると(1)式の
左辺は主光線の光路に対し、マスク上の点(x,y,0)を
通り点(x1,y1,z1)に到達する光線の光路の長さの差
を表わし、右辺はその差が波長のm/2倍となることを示
している。
一方、マスク上のグレーティングレンズ3aは所定の点
光源から出た球面波を所定の位置(検出面上)に集光さ
せるように設定される。点光源の位置はマスクとウエハ
の露光時のギャップをgとおくと(x1,y1,z1−g)で
表わされる。マスクとウエハの位置合わせはxあるいは
y軸方向に行なわれるとし、アライメント完了時に検出
面上の点(x2,y2,z2)の位置にアライメント光束が集
光するものとすれば、マスク上のグレーティングレンズ
の曲線群の方程式は先に定めた座標系で と表わされる。
光源から出た球面波を所定の位置(検出面上)に集光さ
せるように設定される。点光源の位置はマスクとウエハ
の露光時のギャップをgとおくと(x1,y1,z1−g)で
表わされる。マスクとウエハの位置合わせはxあるいは
y軸方向に行なわれるとし、アライメント完了時に検出
面上の点(x2,y2,z2)の位置にアライメント光束が集
光するものとすれば、マスク上のグレーティングレンズ
の曲線群の方程式は先に定めた座標系で と表わされる。
(2)式はマスク面がz=−gにあり、主光線がウエ
ハ面上の原点及びマスク面上の点(0,0,−g)、更に検
出面上の点(x2,y2,z2)を通る光線であるとして、マ
スク面上グレーティング(x,y,−g)を通る光線と主光
線との光路長の差が半波長の整数倍となる条件を満たす
方程式である。
ハ面上の原点及びマスク面上の点(0,0,−g)、更に検
出面上の点(x2,y2,z2)を通る光線であるとして、マ
スク面上グレーティング(x,y,−g)を通る光線と主光
線との光路長の差が半波長の整数倍となる条件を満たす
方程式である。
一般にマスク用のゾーンプレート(グレーティングレ
ンズ)は、光線の透過する領域(透明部)と光線の透過
しない領域(遮光部)の2つの領域が交互に形成される
0,1の振幅型のグレーティング素子として作成される。
又、ウエハ用のゾーンプレートは例えば断面形状が矩形
構造の位相格子パターンとして作成される。(1),
(2)式において主光線に対して半波長の整数倍の位置
で、グレーティングの輪郭を規定したことは、マスク上
のグレーティングレンズ3aでは透明部と遮光部の線幅の
比が1:1であること、そしてウエハ上のグレーティング
レンズ4aでは矩形格子のラインとスペースの比が1:1で
あることを意味する。
ンズ)は、光線の透過する領域(透明部)と光線の透過
しない領域(遮光部)の2つの領域が交互に形成される
0,1の振幅型のグレーティング素子として作成される。
又、ウエハ用のゾーンプレートは例えば断面形状が矩形
構造の位相格子パターンとして作成される。(1),
(2)式において主光線に対して半波長の整数倍の位置
で、グレーティングの輪郭を規定したことは、マスク上
のグレーティングレンズ3aでは透明部と遮光部の線幅の
比が1:1であること、そしてウエハ上のグレーティング
レンズ4aでは矩形格子のラインとスペースの比が1:1で
あることを意味する。
マスク上のグレーティングレンズ3aは例えばポリイミ
ド製の誘起薄膜上に予めEB露光で形成したレチクルのグ
レーティングレンズパターンを転写して形成、又はウエ
ハ上のグレーティングレンズはマスク上にウエハの露光
パターンを形成したのち露光転写して形成している。
ド製の誘起薄膜上に予めEB露光で形成したレチクルのグ
レーティングレンズパターンを転写して形成、又はウエ
ハ上のグレーティングレンズはマスク上にウエハの露光
パターンを形成したのち露光転写して形成している。
第6図(A)にウエハ面上のグレーティングレンズ4
a、同図(B)にマスク面上のグレーティングレンズ3a
の一実施例のパターンを示す。
a、同図(B)にマスク面上のグレーティングレンズ3a
の一実施例のパターンを示す。
次に第1図(A)に示す実施例において具体的にマス
クとウエハ間に所定の位置ずれ量を与えた場合について
説明する。
クとウエハ間に所定の位置ずれ量を与えた場合について
説明する。
まずアライメント光源としての半導体レーザー(波長
830nm)から出射した光束は投光レンズ系11を通って半
値幅600μmの平行光束となりアライメントヘッド6か
らウエハ2面の法線に対して40度で入射する。
830nm)から出射した光束は投光レンズ系11を通って半
値幅600μmの平行光束となりアライメントヘッド6か
らウエハ2面の法線に対して40度で入射する。
マスクM面上のスクライブラインには幅60μm、長さ
280μmのグレーティングレンズ3aが又、ウエハ面上の
スクライブラインには同じサイズのグレーティングレン
ズ4aが設定されている。マスクとウエハの相対的位置ず
れは、微小変位量をピエゾ駆動の精密ウエハステージ
で、又、比較的大きい変位量はステッピングモータ駆動
のウエハ用の粗ステージによって与えている。又、変位
量は測長機(分解能0.001μm)を用い、管理温度23゜c
±0.5゜cの恒温チャンバー中で測定した。又、アライメ
ントヘッド6内の光束の重心位置の検知用としての受光
器は1次元CCDラインセンサを用いた。ラインセンサの
素子配列方向は位置ずれ検出方向(アライメント方向)
に一致する。ラインセンサの出力は受光領域の全光強度
で規格化されるように信号処理される。これによりアラ
イメント光源の出力が多少変動してもラインセンサ系か
ら出力される測定値は正確に重心位置を示している。
280μmのグレーティングレンズ3aが又、ウエハ面上の
スクライブラインには同じサイズのグレーティングレン
ズ4aが設定されている。マスクとウエハの相対的位置ず
れは、微小変位量をピエゾ駆動の精密ウエハステージ
で、又、比較的大きい変位量はステッピングモータ駆動
のウエハ用の粗ステージによって与えている。又、変位
量は測長機(分解能0.001μm)を用い、管理温度23゜c
±0.5゜cの恒温チャンバー中で測定した。又、アライメ
ントヘッド6内の光束の重心位置の検知用としての受光
器は1次元CCDラインセンサを用いた。ラインセンサの
素子配列方向は位置ずれ検出方向(アライメント方向)
に一致する。ラインセンサの出力は受光領域の全光強度
で規格化されるように信号処理される。これによりアラ
イメント光源の出力が多少変動してもラインセンサ系か
ら出力される測定値は正確に重心位置を示している。
尚、ラインセンサの重心位置分解能はアライメント光
束のパワーにもよるが50mWの半導体レーザーで測定した
結果0.2μmであった。
束のパワーにもよるが50mWの半導体レーザーで測定した
結果0.2μmであった。
第1の実施例に係るマスク用のグレーティングレンズ
3aとウエハ用のグレーティングレンズ4aの設計例では、
マスクとウエハの位置ずれを100倍に拡大して信号光束
がセンサ面上で光束の重心位置が移動するように設定し
ている。従って、マスクとウエハ間に0.01μmの位置ず
れがあったとするとラインセンサ面上では1μmの実効
的な重心移動が起こり、ラインセンサ系はこれを0.2μ
mの分解能で測定することができる。
3aとウエハ用のグレーティングレンズ4aの設計例では、
マスクとウエハの位置ずれを100倍に拡大して信号光束
がセンサ面上で光束の重心位置が移動するように設定し
ている。従って、マスクとウエハ間に0.01μmの位置ず
れがあったとするとラインセンサ面上では1μmの実効
的な重心移動が起こり、ラインセンサ系はこれを0.2μ
mの分解能で測定することができる。
第2図を実際にマスクとウエハ間に所定量の位置ずれ
を与えたときのアライメント用のライセンサで検出した
重心位置の変化を示す。第2図から明らかなようにマス
クとウエハ間の位置ずれ量に対し、検出された重心位置
はグレーティングレンズ系の倍率を比例定数とする線形
関係をもつ。但し、線形性は位置ずれ量が一定値(例え
ば20μm程度)以上になると成り立たなくなり、非線形
性が現われてくる。
を与えたときのアライメント用のライセンサで検出した
重心位置の変化を示す。第2図から明らかなようにマス
クとウエハ間の位置ずれ量に対し、検出された重心位置
はグレーティングレンズ系の倍率を比例定数とする線形
関係をもつ。但し、線形性は位置ずれ量が一定値(例え
ば20μm程度)以上になると成り立たなくなり、非線形
性が現われてくる。
これはマスク及びウエハ上のグレーティングレンズ間
の軸ずれ量が大きくなるに従い、光束の波面収差が顕著
になり、センサ上のスポット形状に非対称性が現われた
為である。
の軸ずれ量が大きくなるに従い、光束の波面収差が顕著
になり、センサ上のスポット形状に非対称性が現われた
為である。
この波面収差はグレーティングレンズのNAが大きいほ
ど顕在化する。従って一定の面積にグレーティングレン
ズを設定する際はなるべくNAを小さくすることが望まし
い。
ど顕在化する。従って一定の面積にグレーティングレン
ズを設定する際はなるべくNAを小さくすることが望まし
い。
本実施例における位置合わせ装置においては、位置ず
れの分解能が0.002μm、位置ずれ測定レンズ±20μm
(線形領域)を得ている。
れの分解能が0.002μm、位置ずれ測定レンズ±20μm
(線形領域)を得ている。
本実施例はマスク面上に光束を斜め入射させ、更に斜
め受光光路を設定している為、アライメントヘッド6が
露光領域に入り込まずにマスクとウエハ間は位置ずれ量
を計測制御することができる。この結果、アライメント
ヘッド6を露光前後で動かす必要がなくなり、これによ
りステップアンドリピート方式の露光システムでは、ト
ータルスループットが約20%向上した。又、重ね合わせ
精度も露光前後でアライメントヘッドを動かすシステム
に対して、0.02μm向上することが確認された。
め受光光路を設定している為、アライメントヘッド6が
露光領域に入り込まずにマスクとウエハ間は位置ずれ量
を計測制御することができる。この結果、アライメント
ヘッド6を露光前後で動かす必要がなくなり、これによ
りステップアンドリピート方式の露光システムでは、ト
ータルスループットが約20%向上した。又、重ね合わせ
精度も露光前後でアライメントヘッドを動かすシステム
に対して、0.02μm向上することが確認された。
本実施例においてはウエハ用のグレーティングレンズ
を光束が反射回折後、ウエハとマスク間をウエハ面(マ
スク面)に垂直に通過するようにアライメントマークを
形成し、垂直光路を設定している。この為マスクとウエ
ハの間隔変動に対してアライメント精度が悪下しないと
いう特長を有している。
を光束が反射回折後、ウエハとマスク間をウエハ面(マ
スク面)に垂直に通過するようにアライメントマークを
形成し、垂直光路を設定している。この為マスクとウエ
ハの間隔変動に対してアライメント精度が悪下しないと
いう特長を有している。
ここで光束がマスク面に垂直ということは該光束が位
置ずれ検出方向(y方向)に垂直な面(xz面)内にあ
り、かつマスク面(xy面)に垂直で位置ずれ検出方向を
含むような面(yz面)内にあることを意味している。
置ずれ検出方向(y方向)に垂直な面(xz面)内にあ
り、かつマスク面(xy面)に垂直で位置ずれ検出方向を
含むような面(yz面)内にあることを意味している。
又、ウエハのアライメントマーク上にはマークの面積
より広断面積の平行光を入れており、ウエハ側が多少上
下方向に変動して光のウエハ上入射位置がずれた場合も
常にマスク全面に平行な光が入射している状態は変化せ
ず、従ってウエハのアライメントマークからマスクのア
ライメントマークへ向かう光束の重心位置に変わらな
い。これよりウエハ側の上下変動によって測定精度に影
響を受けない位置ずれ検出系が達成されている。
より広断面積の平行光を入れており、ウエハ側が多少上
下方向に変動して光のウエハ上入射位置がずれた場合も
常にマスク全面に平行な光が入射している状態は変化せ
ず、従ってウエハのアライメントマークからマスクのア
ライメントマークへ向かう光束の重心位置に変わらな
い。これよりウエハ側の上下変動によって測定精度に影
響を受けない位置ずれ検出系が達成されている。
第7図は本発明の第2の実施例の概略図である。同図
はわかりやすいようにマスク1とウエハ2近傍のみを斜
視図で示している。
はわかりやすいようにマスク1とウエハ2近傍のみを斜
視図で示している。
本実施例ではマスク1及びウエハ2面に形成してたア
ライメント用のパターン3a,4aは1次元グレーティング
レンズである。従って第2の実施例においては、アライ
メントパターンの存在するスクライブライン1a,2aの幅
方向にマスクとウエハの位置合わせを行う。その他は第
1の実施例と同じである。
ライメント用のパターン3a,4aは1次元グレーティング
レンズである。従って第2の実施例においては、アライ
メントパターンの存在するスクライブライン1a,2aの幅
方向にマスクとウエハの位置合わせを行う。その他は第
1の実施例と同じである。
本実施例においてもアライメント光束10aはアライメ
ントヘッド6からウエハ2の法線に対して斜め入射し、
ウエハ2面のアライメントパターン4aで反射した後、マ
スク1面上のグレーティングレンズ3aを通過した後、ア
ライメントヘッド6方向に戻る。又、このときウエハ面
上のグレーティングレンズ4aを反射、回折後、マスク面
上のグレーティングレンズ3aに入射する光線の光路はマ
スクとウエハ面に対して垂直である。この為、第1の実
施例と同様にウエハが上下動してマスクとウエハ間のギ
ャップが変動しても、マスク上のグレーティングレンズ
3aに入射するアライメント光束の重心ずれが生じない光
路になっている。
ントヘッド6からウエハ2の法線に対して斜め入射し、
ウエハ2面のアライメントパターン4aで反射した後、マ
スク1面上のグレーティングレンズ3aを通過した後、ア
ライメントヘッド6方向に戻る。又、このときウエハ面
上のグレーティングレンズ4aを反射、回折後、マスク面
上のグレーティングレンズ3aに入射する光線の光路はマ
スクとウエハ面に対して垂直である。この為、第1の実
施例と同様にウエハが上下動してマスクとウエハ間のギ
ャップが変動しても、マスク上のグレーティングレンズ
3aに入射するアライメント光束の重心ずれが生じない光
路になっている。
本実施例の特徴はグレーティングレンズ3a,4aのパワ
ー(レンズ作用)をスクライブライン幅方向にのみつけ
たことである。その結果、パターン形状が直線グレーテ
ィングからなるグレーティングレンズでシンプルにな
り、曲線グレーティングからなる場合に比べ、パターン
のEB描画精度を向上することができた。これはパターン
描画に使用されるEB露光では直線が描画しやすいからで
ある。
ー(レンズ作用)をスクライブライン幅方向にのみつけ
たことである。その結果、パターン形状が直線グレーテ
ィングからなるグレーティングレンズでシンプルにな
り、曲線グレーティングからなる場合に比べ、パターン
のEB描画精度を向上することができた。これはパターン
描画に使用されるEB露光では直線が描画しやすいからで
ある。
更に当該パターンと対応するアライメントヘッド内の
受光器が検出するアライメント方向と直交する方向にマ
スクとウエハに位置ずれがある場合でも、検出面上では
光束はアライメント直交方向に倍率感度かなく、大きく
重心位置は位置しない。即ち、第2の実施例のように1
次元センサで位置ずれ量を計測する際は、アライメント
方向に直交する方向にはレンズ作用のないグレーティン
グレンズを用いることにより、アライメント方向と直交
する方向の位置ずれの影響を過大に受けずにアライメン
ト方向の位置ずれ計測ができる。
受光器が検出するアライメント方向と直交する方向にマ
スクとウエハに位置ずれがある場合でも、検出面上では
光束はアライメント直交方向に倍率感度かなく、大きく
重心位置は位置しない。即ち、第2の実施例のように1
次元センサで位置ずれ量を計測する際は、アライメント
方向に直交する方向にはレンズ作用のないグレーティン
グレンズを用いることにより、アライメント方向と直交
する方向の位置ずれの影響を過大に受けずにアライメン
ト方向の位置ずれ計測ができる。
第2の実施例ではアライメント光束の入射角やアライ
メント方向のグレーティングレンズのバワー及びパター
ンサイズは第1の実施例と同じように設定した。
メント方向のグレーティングレンズのバワー及びパター
ンサイズは第1の実施例と同じように設定した。
又、露光システム(ステップアンドリピート方式)の
トータルスループットも同じく20%程向上し、重ね合わ
せ精度も露光前後でヘッドを動かすシステムに比べて0.
02μm向上した。
トータルスループットも同じく20%程向上し、重ね合わ
せ精度も露光前後でヘッドを動かすシステムに比べて0.
02μm向上した。
第8図は本発明の第3の実施例の概略図である。同図
も第7図と同様にマスクとウエハ近傍のみを斜視図で示
している。
も第7図と同様にマスクとウエハ近傍のみを斜視図で示
している。
本実施例ではマスク上のグレーティングレンズ3a及び
ウエハ上のグレーティングレンズ4aは、いずれもスクラ
イブライン方向及びその直交方向に同一パワーをもつ2
次元グレーティングレンズである。
ウエハ上のグレーティングレンズ4aは、いずれもスクラ
イブライン方向及びその直交方向に同一パワーをもつ2
次元グレーティングレンズである。
第1,第2の実施例と同様アライメントヘッド6からウ
エハ面2の法線に対して斜めにアライメント光束10aが
入射し、ウエハとマスク間の光路はウエハ面(マスク
面)に対し、垂直となるようにアライメントパターンは
設定されている。アライメント光束10aはウエハ2面上
のグレーティングレンズ4aで反射した後、マスク1面上
のグレーティングレンズ3aを通過しアライメントヘッド
6内に戻り、2次元センサ8aの検出面9a上に入射する。
これにより2次元センサ8aで光束の重心位置を検出して
いる。
エハ面2の法線に対して斜めにアライメント光束10aが
入射し、ウエハとマスク間の光路はウエハ面(マスク
面)に対し、垂直となるようにアライメントパターンは
設定されている。アライメント光束10aはウエハ2面上
のグレーティングレンズ4aで反射した後、マスク1面上
のグレーティングレンズ3aを通過しアライメントヘッド
6内に戻り、2次元センサ8aの検出面9a上に入射する。
これにより2次元センサ8aで光束の重心位置を検出して
いる。
即ち、本実施例では2次元センサ8aでマスクとウエハ
の位置ずれを2次元的にグレーティングレンズ系の倍率
で検出する。このように2次元的にパワーを有するグレ
ーティングレンズと2次元センサを使うことにより、マ
スクとウエハの位置ずれの2次元的方向と大きさを同時
に正確に検知することを可能にしている。センサ系では
第1の実施例と同様に受光領域の全光強度で規格化され
るように信号処理される。従って光源の出力が多少変動
してもセンサ系から出力される測定値は正確に重心位置
を示している。
の位置ずれを2次元的にグレーティングレンズ系の倍率
で検出する。このように2次元的にパワーを有するグレ
ーティングレンズと2次元センサを使うことにより、マ
スクとウエハの位置ずれの2次元的方向と大きさを同時
に正確に検知することを可能にしている。センサ系では
第1の実施例と同様に受光領域の全光強度で規格化され
るように信号処理される。従って光源の出力が多少変動
してもセンサ系から出力される測定値は正確に重心位置
を示している。
アライメント光束の入射角、グレーティングレンズ3
a,4aのパワー、及びサイズは第1の実施例と同じとした
結果、位置検出特性も第1,第2の実施例と同じ性能を得
た。但し、センサ系の信号処理は2次元的な光量分布の
重心位置を検出する為、処理時間とアルゴリズムは多少
異っている。
a,4aのパワー、及びサイズは第1の実施例と同じとした
結果、位置検出特性も第1,第2の実施例と同じ性能を得
た。但し、センサ系の信号処理は2次元的な光量分布の
重心位置を検出する為、処理時間とアルゴリズムは多少
異っている。
第9図は本発明の第4の実施例を示す。
本実施例ではウエハ2上に形成したオフアクシス形グ
レーティングレンズ素子4a上に光源からの光束10aをウ
エハ面法線に対して所定の角度θ1(例えば15°)で入
射させる。ウエハ上グレーティングレンズ素子4aのレン
ズ作用を受けた回折反射光のうち、マスク、ウエハ間の
位置ずれ量検出に用いるアライメント信号光束は、アラ
イメントヘッド(光ピックアップ)6内の受光器8で検
知するマスク、ウエハ間位置ずれ量検出方向に対し垂直
となるように進行する。
レーティングレンズ素子4a上に光源からの光束10aをウ
エハ面法線に対して所定の角度θ1(例えば15°)で入
射させる。ウエハ上グレーティングレンズ素子4aのレン
ズ作用を受けた回折反射光のうち、マスク、ウエハ間の
位置ずれ量検出に用いるアライメント信号光束は、アラ
イメントヘッド(光ピックアップ)6内の受光器8で検
知するマスク、ウエハ間位置ずれ量検出方向に対し垂直
となるように進行する。
例えば、本実施例においては位置ずれ検出方向をマス
ク3(ウエハ2)上のスクライブライン方向(第9図y
軸方向)にとると、ウエハ上グレーティング素子4aから
の出射するアライメント信号光束の進行方向はスクライ
ブライン方向に対して垂直であればよい。
ク3(ウエハ2)上のスクライブライン方向(第9図y
軸方向)にとると、ウエハ上グレーティング素子4aから
の出射するアライメント信号光束の進行方向はスクライ
ブライン方向に対して垂直であればよい。
このようにするとマスク3とウエハ2のz方向の間隔
が変動しても、ウエハ上グレーティング素子4aから出射
し、ウエハ3上グレーティングレンズ素子3aに入射する
アライメント信号光束10aは第3の実施例と同様、マス
ク3、ウエハ2間の間隔変動が原因となって、アライメ
ントヘッド6内の受光器上でグレーティングレンズ系の
位置ずれ量検出方向に光束重心位置の変動が起こらない
ようになっている。
が変動しても、ウエハ上グレーティング素子4aから出射
し、ウエハ3上グレーティングレンズ素子3aに入射する
アライメント信号光束10aは第3の実施例と同様、マス
ク3、ウエハ2間の間隔変動が原因となって、アライメ
ントヘッド6内の受光器上でグレーティングレンズ系の
位置ずれ量検出方向に光束重心位置の変動が起こらない
ようになっている。
第4の実施例と第3の実施例との構成上の違いは、ア
ライメント信号光束の光路が、ウエハ上グレーティング
レンズ4aを通過後、第3の実施例ではウエハ面(或はマ
スク面)に対して垂直となるのに対し、第4の実施例で
はウエハ面(或はマスク面)に対して垂直ではなく、マ
スク、ウエハ間の位置ずれ量を検出する方向(例えば第
9図y方向)に対してのみ垂直となっていることであ
る。ここでは光路が位置ずれ量を検出する方向に対して
垂直とは光路が位置ずれ検出方向(y方向)に垂直な面
(xz面)内にあることを意味する。
ライメント信号光束の光路が、ウエハ上グレーティング
レンズ4aを通過後、第3の実施例ではウエハ面(或はマ
スク面)に対して垂直となるのに対し、第4の実施例で
はウエハ面(或はマスク面)に対して垂直ではなく、マ
スク、ウエハ間の位置ずれ量を検出する方向(例えば第
9図y方向)に対してのみ垂直となっていることであ
る。ここでは光路が位置ずれ量を検出する方向に対して
垂直とは光路が位置ずれ検出方向(y方向)に垂直な面
(xz面)内にあることを意味する。
一方、第3の実施例と同様、第4の実施例ではウエハ
2上グレーティングレンズ素子4aのレンズ作用を受けて
反射回折するアライメント信号光束10aの進行方向(光
路)は、グレーティングレンズ素子3aで回折された後も
マスク、ウエハ間の位置ずれ量検出方向に対して垂直で
あるが、本発明の実施に当っては、第2の実施例に示す
ようにグレーティングレンズ素子3a,4aのレンズ作用を
受けたアライメント信号光束が、マスク3から出射する
光路は、位置ずれ量検出方向に対して垂直でなくてもよ
い。
2上グレーティングレンズ素子4aのレンズ作用を受けて
反射回折するアライメント信号光束10aの進行方向(光
路)は、グレーティングレンズ素子3aで回折された後も
マスク、ウエハ間の位置ずれ量検出方向に対して垂直で
あるが、本発明の実施に当っては、第2の実施例に示す
ようにグレーティングレンズ素子3a,4aのレンズ作用を
受けたアライメント信号光束が、マスク3から出射する
光路は、位置ずれ量検出方向に対して垂直でなくてもよ
い。
第10図(A),(B)は本発明の第5実施例の要部の
側面図と正面図である。本実施例では同図(B)面内に
おける第1物体としてのマスク1と第2物体としてのウ
エハ2との位置ずれ量を検出している。
側面図と正面図である。本実施例では同図(B)面内に
おける第1物体としてのマスク1と第2物体としてのウ
エハ2との位置ずれ量を検出している。
光源からの光束をマスク1面上に設けた第1のオフア
クシス型のグレーティング素子(グレーティングレン
ズ)112面上にマスク1の法線に対して角度θ1で入射さ
せ、グレーティング素子112からの所定次数の回折光を
マスク1よりマスク面に対して垂直に射出させ、ウエハ
2面上に設けた第2のオフアクシス型のグレーティング
素子113に入射させている。
クシス型のグレーティング素子(グレーティングレン
ズ)112面上にマスク1の法線に対して角度θ1で入射さ
せ、グレーティング素子112からの所定次数の回折光を
マスク1よりマスク面に対して垂直に射出させ、ウエハ
2面上に設けた第2のオフアクシス型のグレーティング
素子113に入射させている。
ここでオフアクシス型のグレーティング素子とは素子
を形成する平面の法線に対し、任意の傾角を有した光束
を入射させ、正反射又は直進透過する次数以外の特定次
数の光に対して特性保証した素子のことをいう。
を形成する平面の法線に対し、任意の傾角を有した光束
を入射させ、正反射又は直進透過する次数以外の特定次
数の光に対して特性保証した素子のことをいう。
第1のオフアクシス型のグレーティング素子112は射
出光束がマスク1のほぼ法線方向に主光線を有し、同図
(B)に示すように正面図内において有限なる焦点距離
を有して同図(A)に示すように側面図内においては集
光しない1次元像を形成するゾーンプレートよりなって
いる。
出光束がマスク1のほぼ法線方向に主光線を有し、同図
(B)に示すように正面図内において有限なる焦点距離
を有して同図(A)に示すように側面図内においては集
光しない1次元像を形成するゾーンプレートよりなって
いる。
又、グレーティング素子113はマスク1により形成さ
れた1次元像を物点とし、ウエハ2の法線に対し射出光
束は、同図(A)の紙面内において角度θ2の傾角を有
し、光受光器8上に像を形成するゾーンプレートであ
り、10aはその受光光束を示す。114は前記投光光束111
を作成し、光受光器8を包含する光ピックアップ筺体
(アライメントヘッド)を示す。又、同図(A)で115
はマスク1のパターンをウエハ2に転写する為の露光光
を示し、破線は概念的にその光路内を示すものである。
露光光は紫外光やX線等が用いられる。
れた1次元像を物点とし、ウエハ2の法線に対し射出光
束は、同図(A)の紙面内において角度θ2の傾角を有
し、光受光器8上に像を形成するゾーンプレートであ
り、10aはその受光光束を示す。114は前記投光光束111
を作成し、光受光器8を包含する光ピックアップ筺体
(アライメントヘッド)を示す。又、同図(A)で115
はマスク1のパターンをウエハ2に転写する為の露光光
を示し、破線は概念的にその光路内を示すものである。
露光光は紫外光やX線等が用いられる。
ここで、ウエハ2が位置ずれ検出方向であるX方向に
横移動すると前述の如く同図(B)の紙面内での光受光
器8上の照度分布を横移動する。オフアクシス型グレー
ティング素子112,113は以下の様に示す手法で設定され
ている。
横移動すると前述の如く同図(B)の紙面内での光受光
器8上の照度分布を横移動する。オフアクシス型グレー
ティング素子112,113は以下の様に示す手法で設定され
ている。
即ち、第1のオフアクシス型グレーティング素子112
のパターンは同図に示す座標軸とし、グレーティング素
子112上の中心点を原点とすると Ysinθ1+P1(X)−P2=mλ/2 P1(X)={(X−X1)2+Z1 2}1/2 P2={X1 2+Z1 2}1/2 により与えられる。ここでλは光束111の光の波長、m
は任意の整数である。P2は原点からグレーティング素
子112の集光点までの距離を意味し、Z1は物理的にはグ
レーティング素子112の焦点距離を意味する。
のパターンは同図に示す座標軸とし、グレーティング素
子112上の中心点を原点とすると Ysinθ1+P1(X)−P2=mλ/2 P1(X)={(X−X1)2+Z1 2}1/2 P2={X1 2+Z1 2}1/2 により与えられる。ここでλは光束111の光の波長、m
は任意の整数である。P2は原点からグレーティング素
子112の集光点までの距離を意味し、Z1は物理的にはグ
レーティング素子112の焦点距離を意味する。
一方、第2のグレーティング素子113も同様に設定さ
れている。マスク1とウエハ2の設定距離をgとすると
グレーティング素子113に対する物点が(x1,y,z−g)
である為、先に示す座標系で {(X−X2)2+Z2 2}1/2−{(X−X1)2+(Z1−
g)2}1/2={X2 2+Z2 2}1/2+Ysinθ2−{X1 2+Z
1 2}1/2+mλ/2 により与えられる。ここで位置ずれ0のときの光検出器
8上の像点の座標を(X2,Y,Z2)とした。
れている。マスク1とウエハ2の設定距離をgとすると
グレーティング素子113に対する物点が(x1,y,z−g)
である為、先に示す座標系で {(X−X2)2+Z2 2}1/2−{(X−X1)2+(Z1−
g)2}1/2={X2 2+Z2 2}1/2+Ysinθ2−{X1 2+Z
1 2}1/2+mλ/2 により与えられる。ここで位置ずれ0のときの光検出器
8上の像点の座標を(X2,Y,Z2)とした。
尚、θ2はy方向の偏向角(ウエハ面法線に対する角
度)である。
度)である。
上述の角度θ1及びθ2は第1には露光光路にかからな
い位置にピックアップ筺体114を設定可能な角度とする
必要があり、実用的な寸法条件を考えると角度θ1及び
θ2の差は3°以上必要である。しかしθ1,θ2を大き
くするとグレーティング素子のパターン線幅が減少し、
作成上の難易度が高くなることや、回折効率が低下し光
検出器8に到達する光量が低下し精度低下の要因となる
為、実用的には30°以内に設定するのが良い。
い位置にピックアップ筺体114を設定可能な角度とする
必要があり、実用的な寸法条件を考えると角度θ1及び
θ2の差は3°以上必要である。しかしθ1,θ2を大き
くするとグレーティング素子のパターン線幅が減少し、
作成上の難易度が高くなることや、回折効率が低下し光
検出器8に到達する光量が低下し精度低下の要因となる
為、実用的には30°以内に設定するのが良い。
又、光受光器8上で信号光量をS/Nよく取り出す為に
は投光光束と充分に分離する必要があり、角度θ1とθ2
の差は3°以上に設定することが好ましい。
は投光光束と充分に分離する必要があり、角度θ1とθ2
の差は3°以上に設定することが好ましい。
光束を作成する為の光源は単色光、又は準単色光であ
ればグレーティング素子の特性上適用可能であり、レー
ザー光源、発光ダイオード等が用いられるが特に半導体
製造装置への応用を前提としては、高輝度であることや
小型である点で半導体レーザーが好ましい。
ればグレーティング素子の特性上適用可能であり、レー
ザー光源、発光ダイオード等が用いられるが特に半導体
製造装置への応用を前提としては、高輝度であることや
小型である点で半導体レーザーが好ましい。
露光領域は一般に四角形であるから上述の光ピック筺
体を四辺に各1つづつ設定し、直交軸をX,Yとして各ピ
ックアップより各々マスクとウエハのずれ量ΔX1,Δ
X2,ΔY1,ΔY2の出力を行うことで、既知のグレー
ティング素子の設定位置より全体の位置を合わせるのに
必要な情報が得られる。そして各ピックアップはグレー
ティング素子の位置が変化した際、追随する為に可動す
る機構は必要であるが、露光時に退避する必要がない
為、半導体作成のスループットを向上させ、機械的信頼
性や装置寿命の点でも大きく向上させることができる。
体を四辺に各1つづつ設定し、直交軸をX,Yとして各ピ
ックアップより各々マスクとウエハのずれ量ΔX1,Δ
X2,ΔY1,ΔY2の出力を行うことで、既知のグレー
ティング素子の設定位置より全体の位置を合わせるのに
必要な情報が得られる。そして各ピックアップはグレー
ティング素子の位置が変化した際、追随する為に可動す
る機構は必要であるが、露光時に退避する必要がない
為、半導体作成のスループットを向上させ、機械的信頼
性や装置寿命の点でも大きく向上させることができる。
尚、前記実施例においては、マスクとウエハの位置合
わせを例に説明したが、例えばマスクとウエハ間の距離
情報を得る手段にも同様に適応できる。
わせを例に説明したが、例えばマスクとウエハ間の距離
情報を得る手段にも同様に適応できる。
即ち、例えば前述の実施例において、マスクとウエハ
間距離を変化させると光受光器8上のスポット径が変化
するので横ずれ量とは別にスポッT径の値を検出するこ
とでマスクとウエハ間距離変化を検知することが可能と
なる。
間距離を変化させると光受光器8上のスポット径が変化
するので横ずれ量とは別にスポッT径の値を検出するこ
とでマスクとウエハ間距離変化を検知することが可能と
なる。
尚、以上の第1〜第4実施例では光源をまずウエハ側
のグレーティングレンズで回折させ次にマスク側のグレ
ーティングレンズで回折させており、又第5実施例では
マスク側のグレーティングレンズで回折させ、次にウエ
ハ側のグレーティングレンズで回折させているが、これ
らの各実施例における光束の入射方向は逆であっても良
い。
のグレーティングレンズで回折させ次にマスク側のグレ
ーティングレンズで回折させており、又第5実施例では
マスク側のグレーティングレンズで回折させ、次にウエ
ハ側のグレーティングレンズで回折させているが、これ
らの各実施例における光束の入射方向は逆であっても良
い。
例えば第1,第7,第8,第9図において光源10からの光束
をハーフミラー12からウエハ2、マスク3を経てハーフ
ミラー12に至る光路の矢印を逆向きにして構成しても良
い。この場合、それに応じてハーフミラー12の傾きや検
出機8の位置等を変更する。これらのことは第10図の実
施例においても同様である。
をハーフミラー12からウエハ2、マスク3を経てハーフ
ミラー12に至る光路の矢印を逆向きにして構成しても良
い。この場合、それに応じてハーフミラー12の傾きや検
出機8の位置等を変更する。これらのことは第10図の実
施例においても同様である。
(発明の効果) 本発明によれば前述の如く各要素を設定することによ
り第1物体と第2物体との相対的位置関係を高精度に、
しかも双方の間隔変動等に対しても検出精度の劣化の少
ない位置検出装置を達成することができる。
り第1物体と第2物体との相対的位置関係を高精度に、
しかも双方の間隔変動等に対しても検出精度の劣化の少
ない位置検出装置を達成することができる。
この他上記で説明した実施例では、例えば半導体素子
製造用の露光装置に適用すればウエハ面上に光束を斜め
入射させ、更にマスク面から射出してくる光路も同じく
斜め方向から受光し、更にマスクとウエハ面間での光束
が該マスク、又はウエハと垂直するようにアライメント
用のパターンを設定することにより、 (イ) 露光前後でアライメント光学系を内蔵するアラ
イメントを移動させる必要がなく、露光システムのトー
タルスループットを向上させることができる。
製造用の露光装置に適用すればウエハ面上に光束を斜め
入射させ、更にマスク面から射出してくる光路も同じく
斜め方向から受光し、更にマスクとウエハ面間での光束
が該マスク、又はウエハと垂直するようにアライメント
用のパターンを設定することにより、 (イ) 露光前後でアライメント光学系を内蔵するアラ
イメントを移動させる必要がなく、露光システムのトー
タルスループットを向上させることができる。
(ロ) アライメントヘッドの移動に伴なう振動がアラ
イメント後発生しないので、マスク、ウエハの重ね合わ
せ精度を向上させることができる。
イメント後発生しないので、マスク、ウエハの重ね合わ
せ精度を向上させることができる。
(ハ) マスク、ウエハ間に所定の露光ギャップからの
ギャップ変動がμmオーダであってもアライメントエラ
ーに本質的に影響せず変動の許容値が高い。
ギャップ変動がμmオーダであってもアライメントエラ
ーに本質的に影響せず変動の許容値が高い。
(ニ) 位置ずれ量に応じて発生するセンサ上での光束
の非対称性が軽減され、グレーティングレンズ系の倍率
感度の線形性が25μm程度の比較的大きな位置ずれに対
して保持される。
の非対称性が軽減され、グレーティングレンズ系の倍率
感度の線形性が25μm程度の比較的大きな位置ずれに対
して保持される。
等の特長を有した位置検出装置を達成することができ
る。
る。
第1図(A)は本発明の第1実施例の概略図、第1図
(B),(C)は本発明に係るCPUの動作ブロック図、
第2図は本発明において重心ずれ量と位置ずれ量との関
係を示す説明図、第3図,第4図は本発明における2枚
のグレーティングレンズの屈折力配置を示す模式図、第
5図は第1図の光学作用の原理を示す説明図、第6図
(A),(B)は本発明に係るアライメントパターンの
一実施例の説明図、第7図,第8図,第9図,第10図は
各々本発明の第2,第3,第4,第5実施例の概略図、第11
図,第12図は各々従来のゾーンプレートを用いた位置合
わせ装置の説明図である。第13図は従来のマスクとウエ
ハに設けられている物理光学素子の説明図である。 図中、10は光源、11は投影レンズ系、1は第1物体、2
は第2物体、3は第1物理光学素子、4は第2物理光学
素子、8は検出器、9は検出面、Mはマスク、Wはウエ
ハ、3Mはマスクアライメントパターン、4Wはウエハアラ
イメントパターンである。
(B),(C)は本発明に係るCPUの動作ブロック図、
第2図は本発明において重心ずれ量と位置ずれ量との関
係を示す説明図、第3図,第4図は本発明における2枚
のグレーティングレンズの屈折力配置を示す模式図、第
5図は第1図の光学作用の原理を示す説明図、第6図
(A),(B)は本発明に係るアライメントパターンの
一実施例の説明図、第7図,第8図,第9図,第10図は
各々本発明の第2,第3,第4,第5実施例の概略図、第11
図,第12図は各々従来のゾーンプレートを用いた位置合
わせ装置の説明図である。第13図は従来のマスクとウエ
ハに設けられている物理光学素子の説明図である。 図中、10は光源、11は投影レンズ系、1は第1物体、2
は第2物体、3は第1物理光学素子、4は第2物理光学
素子、8は検出器、9は検出面、Mはマスク、Wはウエ
ハ、3Mはマスクアライメントパターン、4Wはウエハアラ
イメントパターンである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 亮 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 丹羽 雄吉 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 野瀬 哲志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−257208(JP,A) 特開 昭63−159705(JP,A) 特開 昭63−159704(JP,A) 特開 平1−285804(JP,A) 特開 平1−209305(JP,A) 特開 平1−209304(JP,A) 特開 平1−207605(JP,A) 特開 昭64−106427(JP,A) 特開 昭64−63802(JP,A) 特開 昭64−55824(JP,A) 特開 昭64−55823(JP,A) 特開 昭63−139205(JP,A) 特開 昭63−95303(JP,A) 特開 昭62−66632(JP,A) 特開 昭57−191502(JP,A) 特公 平5−4603(JP,B2)
Claims (4)
- 【請求項1】第1物体に対する第2物体の所定方向の位
置関係を検出する際、投光手段からの光束を該第1物体
面上に該第1物体から偏向出射する光束が該所定方向に
対し垂直となるように照射し、該第1物体からの出射光
束を該第2物体に入射させ該第2物体で偏向出射した光
束を該第1物体からの出射光束の該第2物体への入射位
置に応じて入射位置が変化するような位置に配置した受
光手段で受光し、該受光手段からの出力信号を利用して
該第1物体に対する該第2物体の該所定方向の位置検出
を行ったことを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項2】第1物体と第2物体とを対向させて相対的
な位置決めを行う際、該第1物体面上に少なくとも一方
向を位置合わせする為の第1物理光学素子を形成し、該
第2物体面上に少なくとも一方向を位置合わせする為の
第2物理光学素子を形成し、投光手段からの光束を該第
2物体面上の第2物理光学素子面上にその法線に対して
斜方向より入射させると共に、該第2物理光学素子によ
り前記位置合わせ方向に垂直な方向に偏向させて、該第
1物体面上の第1物理光学素子に入射させ、該第1物理
光学素子より出射した光束を検出することにより、該第
1物体と該第2物体との相対的な位置決めを行ったこと
を特徴とする位置検出装置。 - 【請求項3】前記第2物理光学素子でレンズ作用をうけ
させた光束を該第1物体と該第2物体との間で、これら
の物体の位置ずれ検出方向に対して直交する方向に進行
させた後、前記第1物理光学素子に入射させ該第1物理
光学素子からの光束を前記投光手段からの光束の投光方
向に導光させたことを特徴とする請求項2記載の位置検
出装置。 - 【請求項4】前記第1物体を半導体製造用のマスクより
構成し、前記第2物体を同じく半導体製造用のウエハよ
り構成し、前記第1,第2物理光学素子を該マスク及びウ
エハのスクライブラインの幅方向に対してレンズ作用を
有し、かつ投射された光束の該マスク面への射影成分が
該スクライブラインと交わるように構成したことを特徴
とする請求項2記載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1036743A JP2513299B2 (ja) | 1988-02-16 | 1989-02-16 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63-33204 | 1988-02-16 | ||
JP3320488 | 1988-02-16 | ||
JP1036743A JP2513299B2 (ja) | 1988-02-16 | 1989-02-16 | 位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02154102A JPH02154102A (ja) | 1990-06-13 |
JP2513299B2 true JP2513299B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
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JP3368017B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2003-01-20 | 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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1989
- 1989-02-16 JP JP1036743A patent/JP2513299B2/ja not_active Expired - Fee Related
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