JP2961919B2 - Position detection device - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は位置検出装置に関し、特
に投影レンズによりレチクル面(第1物体面)上の電子
回路パターンをウエハ面(第2物体面)に投影転写する
際にウエハと該ウエハに対して光学的に共役関係にあ
り、該レチクルと予め位置合わせがなされている撮像手
段との相対的な位置検出を行なう半導体素子製造用の露
光装置に好適な位置検出装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device, and more particularly to a position detecting device for projecting and transferring an electronic circuit pattern on a reticle surface (first object surface) onto a wafer surface (second object surface) by a projection lens. The present invention relates to a position detecting apparatus suitable for an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element, which has an optically conjugate relationship with a wafer and detects a relative position between the reticle and an imaging unit which has been pre-aligned. .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より半導体素子製造用の露光装置に
おいて、レチクルとウエハとの相対的な位置検出(アラ
イメト)を行なう一方法に投影レンズを介して行なうT
TL方式がある。2. Description of the Related Art Conventionally, in an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, a method of detecting a relative position (alignment) between a reticle and a wafer through a projection lens is one method.
There is a TL method.
【0003】このうちレチクル面上のパターンを照明し
ウエハ面上に焼き付ける際の露光光とは異なった波長の
光束を用いて所定面上の基準位置(基準マーク)とウエ
ハ面に設けたアライメントマークとの相対的位置検出を
行なう位置検出装置が種々と提案されている。[0003] Of these, a reference position (reference mark) on a predetermined surface and an alignment mark provided on the wafer surface are illuminated by using a light beam having a wavelength different from the exposure light used to illuminate the pattern on the reticle surface and print it on the wafer surface. There have been proposed various position detecting devices for detecting a relative position with respect to the position.
【0004】本出願人は例えば特願平1−198261
号で所定面上、例えば撮像手段面上におけるアライメン
トマーク像を、CCDカメラ等の撮像手段を用いて観察
しながら高精度な位置検出が可能な観察方法及び観察装
置を提案している。[0004] The applicant of the present invention has disclosed, for example, Japanese Patent Application No. 1-198261.
The publication proposes an observation method and an observation apparatus capable of performing high-accuracy position detection while observing an alignment mark image on a predetermined surface, for example, an imaging means surface using an imaging means such as a CCD camera.
【0005】一般にウエハ面上のアライメントマークの
照明光、即ちアライメント光としては単色のレーザ光又
はハロゲンランプ等の白色光源からの光束のうちフィル
ターを用いて選択した比較的波長幅の広い光束(10〜
60nm程度の光束)を用いている。In general, the illumination light of the alignment mark on the wafer surface, ie, the alignment light, is selected from a monochromatic laser light or a light from a white light source such as a halogen lamp using a filter. ~
(A luminous flux of about 60 nm).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】一般にアライメント光
にレーザ光を用いるとレーザ光の持つ高輝度性や集光性
によりS/N比の高いアライメト信号が得やすい。一方
レーザ光は可干渉性が良い為 (イ)ウエハプロセスの途中で、特にウエハ面上のメタ
ルレイヤ等の表面荒れに伴なうスペックルノイズにより
アライメント信号のS/N比が劣化し、ランダムな位置
検出誤差が発生してくる。 (ロ)塗布したレジスト膜の非対称性やスパッタリング
の不均一性等がレーザ光の干渉によってアライメント信
号に非対称な歪みを発生させアライメント精度を低下さ
せる。 (ハ)ウエハ表面に塗布したレジスト表面からの反射光
とウエハ表面からの反射光との干渉がレジスト膜厚の変
化に伴なって変化し、この結果アライメント信号の相対
強度が正弦波的に変化してくる。特にアライメントマー
クの段差が低いプロセスにおいて干渉条件の悪い場合に
はアライメントマークの検出が出来なくなってくる。等
の問題点があった。Generally, when a laser beam is used as the alignment beam, an alignment signal having a high S / N ratio can be easily obtained due to the high brightness and the light collecting property of the laser beam. On the other hand, the laser light has good coherence. (A) During the wafer process, the S / N ratio of the alignment signal is deteriorated due to speckle noise accompanying the surface roughness particularly of a metal layer on the wafer surface. A large position detection error occurs. (B) The asymmetry of the applied resist film, the non-uniformity of sputtering, and the like cause an asymmetric distortion in the alignment signal due to the interference of the laser beam, thereby lowering the alignment accuracy. (C) The interference between the reflected light from the resist surface applied to the wafer surface and the reflected light from the wafer surface changes with a change in the resist film thickness. As a result, the relative intensity of the alignment signal changes sinusoidally. Will come. In particular, when the interference condition is poor in a process in which the step of the alignment mark is small, the alignment mark cannot be detected. And so on.
【0007】図2はレジスト付きのシリコンウエハ面上
のアライメントマークにHe−Neレーザ光を照射した
ときのレジスト膜厚によって出力信号の相対強度Iが正
弦波的に変化することを示している。FIG. 2 shows that the relative intensity I of the output signal varies sinusoidally according to the resist film thickness when the He—Ne laser beam is applied to the alignment mark on the silicon wafer surface with the resist.
【0008】このようなレーザ光の干渉による位置検出
精度の低下はアライメント光としてレーザ光の代わりに
十分広い波長幅(例えば200nm)を有した光束を用
いれば改善することができる。Such a decrease in position detection accuracy due to laser light interference can be improved by using a light beam having a sufficiently wide wavelength width (for example, 200 nm) instead of laser light as alignment light.
【0009】しかしながら一般に広い波長幅の多色光束
を用いると投影レンズで色収差が多く発生し、この色収
差を観察系で補正することや広い波長幅全域で非露光光
に対して高い透過率を有したコーティング(反射防止
膜)を施すことが難しい等の種々の問題点が生じてく
る。However, in general, when a polychromatic light beam having a wide wavelength width is used, a large amount of chromatic aberration occurs in a projection lens. This chromatic aberration can be corrected by an observation system, and a high transmittance to non-exposure light can be obtained over a wide wavelength band. There are various problems such as difficulty in applying a coated coating (anti-reflection film).
【0010】この為、現在では多色光束としては50〜
60nm程度の波長幅が限界であった。50〜60nm
の波長幅を有した多色光束をアライメント光として用い
るとスペックルノイズやレジスト膜厚による極端な信号
強度低下は改善される。しかしながら投影レンズと観察
系全系の残存収差によりアライメントマーク像のコント
ラストが低下し、波長幅が十分でない為、干渉の影響が
多少残り、レジスト膜等の非対称による信号歪が膜厚条
件の悪い場合に発生してアライメント精度を低下させる
という問題点があった。For this reason, at present, the multicolor luminous flux is 50 to
The wavelength width of about 60 nm was the limit. 50-60 nm
When a polychromatic light beam having the above wavelength width is used as the alignment light, an extreme decrease in signal intensity due to speckle noise and a resist film thickness is improved. However, when the contrast of the alignment mark image is reduced due to the residual aberration of the projection lens and the entire observation system, and the wavelength width is not enough, the influence of interference remains to some extent, and the signal distortion due to the asymmetry of the resist film or the like has poor film thickness conditions. This causes a problem that the alignment accuracy is deteriorated due to the above problem.
【0011】本発明は投影レンズを介して非露光光でウ
エハ面上のアライメントマークを所定面上に投影して観
察し、該所定面上におけるアライメントマーク像の位置
検出を行なうとき、予め設定した波長領域内において、
ある幅を有し且つ互いに異なる中心波長の分光特性を有
する複数の光束のうちから、ある一つの該光束を選択し
て該光束でアライメントマークを照明することにより、
干渉条件の良い状態での観察を可能にし、高精度な位置
検出を可能とした位置検出装置及び位置検出方法の提供
を目的とする。According to the present invention, when an alignment mark on a wafer surface is projected onto a predetermined surface with non-exposure light via a projection lens and observed, and the position of the alignment mark image on the predetermined surface is detected, a preset value is set. Within the wavelength range ,
From among the plurality of light beams having a spectral characteristic of and different center wavelength each other has a width, by illuminating the alignment marks in the light beam by selecting a certain one of said light beam,
It is an object of the present invention to provide a position detection device and a position detection method that enable observation in a good interference condition and enable highly accurate position detection.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明の位
置検出装置は、第1物体面上のパターンを第2物体面上
に投影する投影レンズを介して該第2物体面上に設けた
アライメントマークの像を検出し、この像に基づいてア
ライメントマークの位置を検出する位置検出装置におい
て、光源手段からの光束のうち露光光の波長を含まない
多色光内において波長幅を有し且つ中心波長が互いに異
なる分光特性を有した複数の光束のうちから、ある一つ
の該光束を、選択手段で、各光束により形成される前記
像の対称性に基づいて選択し、該選択手段で選択した対
称性の良い像を形成する光束で該アライメントマークを
照明したことを特徴としている。また、本発明の第2の
発明の位置検出方法は、第1物体面上のパターンを第2
物体面上に投影する投影レンズを介して該第2物体面上
に設けたアライメントマークの像を検出し、この像に基
づいてアライメントマークの位置を検出する位置検出方
法において、光源手段からの光束のうち露光光の波長を
含まない多色光内において波長幅を有し且つ中心波長が
互いに異なる分光特性を有した複数の光束のうちから、
ある一つの該光束を、選択手段で、各光束により形成さ
れる前記像の対称性に基づいて選択し、該選択手段で選
択した対称性の良い像を形成する光束で該アライメント
マークを照明したことを特徴としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a position detecting apparatus for projecting a pattern on a first object plane onto a second object plane via a projection lens. (2) In a position detection device that detects an image of an alignment mark provided on an object surface and detects a position of the alignment mark based on the image, the position detection device detects a position of the alignment mark in a polychromatic light that does not include a wavelength of exposure light in a light flux from a light source unit . One of a plurality of luminous fluxes having a wavelength width and different spectral characteristics having different center wavelengths from each other
Of the light beam, the selection means is selected based on the symmetry of the image formed by the light beams, the alignment with the light flux forming a good image of the selected pair <br/> symmetries in said selection means The feature is that the mark is illuminated. Further, the second aspect of the present invention
The position detecting method according to the present invention includes the steps of:
On the second object plane via a projection lens for projecting on the object plane
Detects the image of the alignment mark provided in
Position detection method to detect the position of the alignment mark based on
The wavelength of the exposure light in the light flux
It has a wavelength width within the polychromatic light that does not contain
Among a plurality of light beams having different spectral characteristics from each other,
One of the light beams is formed by each light beam by the selecting means.
Selected based on the symmetry of the image to be selected, and selected by the selecting means.
The light beam forming the selected image with good symmetry
The feature is that the mark is illuminated.
【0013】[0013]
【実施例】図1は本発明の実施例1の要部概略図であ
る。図中2は投影レンズであり、照明系(不図示)から
の露光光で照明したレチクル11面上の電子回路パター
ンをウエハ1面上に投影している。12はθZステージ
であり、ウエハ1を載置している。13はXYステージ
であり、θZステージ12を載置している。θZステー
ジ12とXYステージ13とによりウエハ1を任意方向
に駆動制御している。1aはアライメントマークであ
り、ウエハ1面上に形成している。FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention. In the figure, a projection lens 2 projects an electronic circuit pattern on the reticle 11 surface illuminated with exposure light from an illumination system (not shown) onto the wafer 1 surface. Reference numeral 12 denotes a θZ stage on which the wafer 1 is placed. Reference numeral 13 denotes an XY stage on which the θZ stage 12 is mounted. The θZ stage 12 and the XY stage 13 drive and control the wafer 1 in an arbitrary direction. 1a is an alignment mark formed on the wafer 1 surface.
【0014】図5はアライメントマーク1aのパターン
の一例を示す説明図である。8aは光源手段であり、ハ
ロゲンランプ等から成り波長幅の広い多色光を放射して
いる。9は波長選択部材であり、例えば複数の色フィル
ターをターレット式に配置して構成している。複数の色
フィルターは露光光の波長とは異なり、かつ中心波長が
互いに異なった狭い波長幅の分光特性を有している。
又、このときの複数の色フィルターの各々の中心波長は
後述する観察系によって色収差を良好に補正した露光光
の波長を含まない波長領域内に位置するように設定して
いる。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the pattern of the alignment mark 1a. Reference numeral 8a denotes light source means, which comprises a halogen lamp or the like and emits polychromatic light having a wide wavelength width. Reference numeral 9 denotes a wavelength selection member, which is configured by arranging a plurality of color filters in a turret type, for example. The plurality of color filters have spectral characteristics of a narrow wavelength width different from the wavelength of the exposure light and different from each other at the center wavelength.
At this time, the center wavelength of each of the plurality of color filters is set so as to be located within a wavelength region not including the wavelength of the exposure light whose chromatic aberration has been properly corrected by an observation system described later.
【0015】14は駆動手段であり、波長選択部材9を
回動させて所定の色フィルターが光路上に位置するよう
にしている。5はハーフミラーであり、波長選択部材9
のうちの1つの色フィルターを通過した特定の分光特性
を有した光束をエレクターレンズ4c方向に反射させて
いる。4bはリレーレンズ、4aは対物レンズである。
本実施例では対物レンズ4a、リレーレンズ4bそして
エレクターレンズ4cは観察系4の一要素を構成してい
る。A driving means 14 rotates the wavelength selection member 9 so that a predetermined color filter is positioned on the optical path. Reference numeral 5 denotes a half mirror, and a wavelength selection member 9
A light beam having a specific spectral characteristic that has passed through one of the color filters is reflected toward the erector lens 4c. 4b is a relay lens and 4a is an objective lens.
In the present embodiment, the objective lens 4a, the relay lens 4b, and the erector lens 4c constitute one element of the observation system 4.
【0016】4dは補正系であり、必要に応じて配置し
ており、投影レンズ2で発生する諸収差を補正してい
る。3はミラーである。8bはレーザであり、露光光と
は異なった波長の光を放射している。6はハーフミラー
であり、レーザ8bからの光を反射させている。本実施
例では波長選択部材9、光源手段8a、レーザ8b等は
選択手段15の一要素を構成している。Reference numeral 4d denotes a correction system, which is arranged as necessary, and corrects various aberrations generated in the projection lens 2. 3 is a mirror. Reference numeral 8b denotes a laser which emits light having a wavelength different from that of the exposure light. Reference numeral 6 denotes a half mirror that reflects light from the laser 8b. In the present embodiment, the wavelength selecting member 9, the light source means 8a, the laser 8b, and the like constitute one element of the selecting means 15.
【0017】7は撮像手段であり、例えばCCDカメラ
等から成っている。21は干渉距離計用のバーミラーで
あり、XYステージ13面上に載置している。22は干
渉距離計であり、XYステージ13の移動量を計測して
いる。10は制御装置であり、干渉距離計22からの信
号に基づいてXYステージ13を駆動制御している。又
制御装置10は撮像手段7からの信号に基づいて又は外
部入力信号(不図示)に基づいて選択手段15から特定
の分光特性を有した光束を射出するように制御してい
る。Reference numeral 7 denotes an image pickup means, which comprises, for example, a CCD camera or the like. Reference numeral 21 denotes a bar mirror for the interferometer, which is mounted on the XY stage 13. Reference numeral 22 denotes an interferometer, which measures the amount of movement of the XY stage 13. Reference numeral 10 denotes a control device which drives and controls the XY stage 13 based on a signal from the interferometer 22. Further, the control device 10 controls the selection unit 15 to emit a light beam having a specific spectral characteristic based on a signal from the imaging unit 7 or based on an external input signal (not shown).
【0018】本実施例では選択手段15によりレーザ8
bからのレーザ光又は光源手段8aからの多色光のうち
波長選択部材9の色フィルターで選択した光束のうちか
ら1つの光束を選択して観察系4に導光している。そし
てミラー3と投影レンズ2を介してウエハ1面上のアラ
イメントマーク1aを照射している。ウエハ1面上のア
ライメントマーク1aからの反射光は元の光路を戻り、
即ち順に投影レンズ2、ミラー3、観察系4そしてハー
フミラー5,6を通過し撮像手段7に入射しその面上に
アライメントマーク像を形成している。これにより撮像
手段7面上の基準マークとアライメントマーク像との位
置関係を検出している。In this embodiment, the selecting means 15 controls the laser 8
One of the laser beams from b or the polychromatic light from the light source means 8a selected from the light beams selected by the color filter of the wavelength selection member 9 is guided to the observation system 4. Then, the alignment mark 1a on the surface of the wafer 1 is irradiated via the mirror 3 and the projection lens 2. The reflected light from the alignment mark 1a on the surface of the wafer 1 returns to the original optical path,
That is, the light passes through the projection lens 2, the mirror 3, the observation system 4 and the half mirrors 5 and 6, is incident on the imaging means 7, and forms an alignment mark image on its surface. Thus, the positional relationship between the reference mark and the alignment mark image on the surface of the imaging means 7 is detected.
【0019】尚、本実施例ではレチクル11と撮像手段
7の基準マークとの位置関係は予め求められており、ウ
エハ1面上のアライメントマーク1aと撮像手段7の基
準マークとの位置関係を検出することにより、レチクル
11とウエハ1との相対的な位置検出を行なっている。In this embodiment, the positional relationship between the reticle 11 and the reference mark of the image pickup means 7 is determined in advance, and the positional relation between the alignment mark 1a on the wafer 1 and the reference mark of the image pickup means 7 is detected. Thus, the relative position between the reticle 11 and the wafer 1 is detected.
【0020】次に本実施例の各構成要素について説明す
る。Next, each component of this embodiment will be described.
【0021】図3はアライメント光としてHe−Neレ
ーザ光(波長633nm)を用いた場合にレジスト表面
とウエハ表面との干渉によって暗く観察される条件から
明るく観察される条件にうつるための波長シフト量Δλ
をレジスト厚に対して表わしたものである。現在の半導
体素子製造プロセスにおいて常用されているレジスト厚
の範囲はおよそ1.0〜2.5μmである。レジストの
材質の屈折率nをn≒1.6とすると干渉条件の暗状態
を明状態に変えるための波長シフト量Δλは約12〜2
9nmとなる。FIG. 3 shows a wavelength shift amount for changing from a condition observed dark to a condition observed bright due to interference between a resist surface and a wafer surface when He-Ne laser light (wavelength 633 nm) is used as alignment light. Δλ
With respect to the resist thickness. The range of the resist thickness commonly used in the current semiconductor device manufacturing process is about 1.0 to 2.5 μm. Assuming that the refractive index n of the resist material is n ≒ 1.6, the wavelength shift amount Δλ for changing the dark state of the interference condition to the bright state is about 12 to 2
9 nm.
【0022】本実施例では波長シフト量Δλをその中心
の18nmとしアライメントマーク照明用の2つの光束
の波長帯域を次のように設定している。 実施例1 (i)中心波長633nm、波長幅20nm (ii)中心波長615nm、波長幅20nm 図4はこれら2つの波長帯域の光束を用いてウエハ面上
のアライメントマークを観察したときの波形信号であ
る。(i)では1つのアライメントマークの非対称性が
強く表われているのに対し(ii)では干渉による非対
称性が軽減している。このことは照明光の中心波長を変
えることにより干渉条件が変化しアライメントマークに
忠実な信号波形に改善できることを示している。In this embodiment, the wavelength shift amount Δλ is set to 18 nm at the center thereof, and the wavelength bands of two light beams for illuminating the alignment mark are set as follows. Example 1 (i) Center wavelength 633 nm, wavelength width 20 nm (ii) Center wavelength 615 nm, wavelength width 20 nm FIG. 4 is a waveform signal when an alignment mark on a wafer surface is observed using light beams in these two wavelength bands. is there. In (i), the asymmetry of one alignment mark is strongly shown, whereas in (ii), the asymmetry due to interference is reduced. This indicates that the interference condition changes by changing the center wavelength of the illumination light, and the signal waveform can be improved to be faithful to the alignment mark.
【0023】複数の波長帯域を選択するにあたっては、
それぞれの照明光によるアライメントマークの波形信号
の対称性やコントラスト又は所定の波形をマッチングさ
せるテンプレートマッチング等の評価量をCPUを有し
た制御装置10により計算評価し、波形信号の良好な方
を選択してアライメントしている。In selecting a plurality of wavelength bands,
The control device 10 having a CPU calculates and evaluates the symmetry and contrast of the waveform signal of the alignment mark by each illumination light, or an evaluation amount such as template matching for matching a predetermined waveform, and selects a better waveform signal. Is aligned.
【0024】又、本実施例においてレーザ光の高い干渉
性を利用して複数のアライメントマークの中から対称性
の良いアライメントマークを検出する手順を前記複数の
光束の中から1つの光束を選択するのに先だって行なう
と、より高い精度のアライメントが可能となる。In this embodiment, a procedure for detecting an alignment mark having good symmetry from a plurality of alignment marks by utilizing the high coherence of a laser beam is to select one light beam from the plurality of light beams. If performed before, higher precision alignment is possible.
【0025】波形信号の良いアライメントマークを検出
する具体的な手段としては例えば図5に示したような複
数のアライメントマークの映像信号を取り出し、それぞ
れのアライメントマークについて評価関数Z(x)を計
算評価し、その結果からアライメントマークを選択する
ようにすればよい。As a specific means for detecting an alignment mark having a good waveform signal, for example, video signals of a plurality of alignment marks as shown in FIG. 5 are taken out, and an evaluation function Z (x) is calculated and evaluated for each alignment mark. Then, an alignment mark may be selected from the result.
【0026】図6に所定のアライメントマーク(図5の
アライメントマークのうちの1つ)の映像信号と評価関
数Z(xi )値の計算結果を示す。評価関数としては種
々のものが提案されているが本実施例ではFIG. 6 shows a video signal of a predetermined alignment mark (one of the alignment marks in FIG. 5) and a calculation result of an evaluation function Z (x i ) value. Various evaluation functions have been proposed, but in this embodiment,
【0027】[0027]
【数1】 として計算したものを示した。(Equation 1) The calculated value is shown.
【0028】次に波形信号の良いアライメントマークを
選択する手順をも加えた他の実施例を示す。 実施例2 アライメントマーク照明用の2つの光束の波長帯域を次
のように設定している。Next, another embodiment in which a procedure for selecting an alignment mark having a good waveform signal is added will be described. Example 2 The wavelength bands of the two light beams for illuminating the alignment mark are set as follows.
【0029】(i)中心波長633nmのHe−Neレ
ーザ (ii)中心波長615nm、波長幅20nmのハロゲ
ンランプ 図7は本実施例におけるアライメント手順のフローチャ
ート図である。本実施例のアライメント手順は次のよう
に設定している。(I) He-Ne laser having a center wavelength of 633 nm (ii) Halogen lamp having a center wavelength of 615 nm and a wavelength width of 20 nm FIG. 7 is a flowchart of an alignment procedure in this embodiment. The alignment procedure of this embodiment is set as follows.
【0030】(イ),(i)により波形信号の評価量の
良いアライメントマークを選定する。According to (a) and (i), an alignment mark having a good evaluation amount of the waveform signal is selected.
【0031】(ロ),(i)に信号波形が良い場合
(i)によりアライメントを行なう。(B) When the signal waveform is good in (i), alignment is performed according to (i).
【0032】(ハ),(i)の信号波形が悪い場合(ス
ペックルノイズや干渉条件により)(ii)に切り換え
てアライメントを行なう。 実施例3 アライメントマーク照明用の3つの光束の波長帯域を次
のように設定している。The alignment is performed by switching to (ii) when the signal waveforms of (c) and (i) are bad (due to speckle noise and interference conditions). Example 3 The wavelength bands of the three light beams for illuminating the alignment mark are set as follows.
【0033】(i)中心波長633nmのHe−Neレ
ーザ (ii)中心波長633nm、波長幅20nmのハロゲ
ンランプ (iii)中心波長615nm、波長幅20nmのハロ
ゲンランプ 図8は本実施例におけるアライメント手順のフローチャ
ート図である。(I) He-Ne laser having a center wavelength of 633 nm (ii) Halogen lamp having a center wavelength of 633 nm and a wavelength width of 20 nm (iii) Halogen lamp having a center wavelength of 615 nm and a wavelength width of 20 nm FIG. 8 shows an alignment procedure in this embodiment. It is a flowchart figure.
【0034】(イ),(i)により波形信号の評価量の
良いアライメントマークを選定する。According to (a) and (i), an alignment mark having a good evaluation amount of the waveform signal is selected.
【0035】(ロ),(i)の信号波形が良い場合
(i)によりアライメントを行なう。When the signal waveforms of (b) and (i) are good, alignment is performed according to (i).
【0036】(ハ),(i)の信号波形が悪い場合(ス
ペックルノイズや干渉条件により)(ii)と(ii
i)の照明に切り換え各々の信号波形の対称性、コント
ラストを比較し良好な方を選択しアライメントを行な
う。When the signal waveforms of (c) and (i) are bad (due to speckle noise and interference conditions), (ii) and (ii)
Switching to the illumination of i), the symmetry and contrast of each signal waveform are compared, and the better one is selected to perform alignment.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明によれば前述の如く投影レンズを
介して非露光光でウエハ面上のアライメントマークを所
定面上に形成して観察し位置検出を行なうとき、アライ
メントマークを予め設定した波長領域内において、波長
幅を有し且つ互いに異なる中心波長を有する分光特性の
複数の光束のうちから、ある一つの該光束を選択して照
明することにより、スペックルノイズによる信号劣化や
干渉による信号強度の低下を防止し、又アライメント信
号の非対称な歪を軽減し、干渉条件の良い状態での観察
を可能にし、高精度な位置検出を可能とした位置検出装
置及び位置検出方法を達成することができる。According to the present invention, when an alignment mark on a wafer surface is formed on a predetermined surface with non-exposure light through a projection lens and observed for position detection as described above, the alignment mark is set in advance. Within the wavelength range, the wavelength
Prevention from among the plurality of light beams having spectral properties with and different center wavelength each other has a width, by illuminating select a certain one of said light beam, a decrease in signal intensity due to signal degradation and interference caused by speckle noise In addition, it is possible to achieve a position detection device and a position detection method that can reduce asymmetric distortion of an alignment signal, enable observation in a state where interference conditions are good, and enable highly accurate position detection.
【図1】 本発明の実施例1の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図2】 フォトレジスト厚と相対的反射強度との関係
を示す説明図FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a photoresist thickness and a relative reflection intensity.
【図3】 暗条件から明条件へと変わる為のレジスト厚
と波長シフト量との関係を示す説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a resist thickness and a wavelength shift amount for changing from a dark condition to a bright condition.
【図4】 中心波長によるアライメントマーク像のマー
ク信号波形の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a mark signal waveform of an alignment mark image based on a center wavelength.
【図5】 アライメントマークの概略図FIG. 5 is a schematic view of an alignment mark.
【図6】 アライメントマークの映像信号と対称性関係
とを示す説明図FIG. 6 is an explanatory diagram showing a video signal of an alignment mark and a symmetry relationship.
【図7】 本発明の実施例2のフローチャート図FIG. 7 is a flowchart of a second embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の実施例3のフローチャート図FIG. 8 is a flowchart of a third embodiment of the present invention.
1 ウエハ 2 投影レンズ 3 ミラー 4 観察系 5 ハーフミラー 6 ハーフミラー 7 撮像手段 8a 光源手段 8b レーザ 9 波長選択部材 10 制御装置 11 レチクル 15 選択手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 2 Projection lens 3 Mirror 4 Observation system 5 Half mirror 6 Half mirror 7 Imaging means 8a Light source means 8b Laser 9 Wavelength selection member 10 Controller 11 Reticle 15 Selection means
Claims (2)
に投影する投影レンズを介して該第2物体面上に設けた
アライメントマークの像を検出し、この像に基づいてア
ライメントマークの位置を検出する位置検出装置におい
て、光源手段からの光束のうち露光光の波長を含まない
多色光内において波長幅を有し且つ中心波長が互いに異
なる分光特性を有した複数の光束のうちから、ある一つ
の該光束を、選択手段で、各光束により形成される前記
像の対称性に基づいて選択し、該選択手段で選択した対
称性の良い像を形成する光束で該アライメントマークを
照明したことを特徴とする位置検出装置。1. An image of an alignment mark provided on a second object plane is detected via a projection lens for projecting a pattern on a first object plane onto a second object plane, and an alignment mark is formed based on the image. In the position detecting device that detects the position of the light beam, the light beam from the light source means has a wavelength width in the polychromatic light that does not include the wavelength of the exposure light and has a central wavelength different from a plurality of light beams having spectral characteristics different from each other. One
Of the light beam, the selection means is selected based on the symmetry of the image formed by the light beams, the alignment with the light flux forming a good image of the selected pair <br/> symmetries in said selection means A position detection device characterized by illuminating a mark.
に投影する投影レンズを介して該第2物体面上に設けた
アライメントマークの像を検出し、この像に基づいてア
ライメントマークの位置を検出する位置検出方法におい
て、光源手段からの光束のうち露光光の波長を含まない
多色光内において波長幅を有し且つ中心波長が互いに異
なる分光特性を有した複数の光束のうちから、ある一つ
の該光束を、選択手段で、各光束により形成される前記
像の対称性に基づいて選択し、該選択手段で選択した対
称性の良い像を形成する光束で該アライメントマークを
照明したことを特徴とする位置検出方法。 2. A pattern on a first object plane is defined on a second object plane.
Provided on the second object plane via a projection lens for projecting
An image of the alignment mark is detected, and an
Position detection method for detecting the position of the alignment mark
Does not include the wavelength of the exposure light in the luminous flux from the light source means.
Within the polychromatic light, they have wavelength widths and different center wavelengths.
One of a plurality of light beams having different spectral characteristics
The light flux formed by each light flux by the selecting means.
The pair selected based on the symmetry of the image and selected by the selecting means
The alignment mark is formed with a light beam that forms an image with good
A position detection method characterized by being illuminated.
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