JP3333759B2 - Measuring method and setting method of distance between mask and wafer - Google Patents
Measuring method and setting method of distance between mask and waferInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハとマスクと
の間隔の測定方法に関し、特に斜方検出法に用いること
が可能な測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the distance between a wafer and a mask, and more particularly, to a method for measuring an oblique angle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レンズ系と画像処理系とを組み合わせた
アライメント装置を用いてウエハとマスクとの位置合わ
せを行う方法として、垂直検出法と斜方検出法が知られ
ている。垂直検出法は、アライメントマークをマスク面
に垂直な方向から観測する方法であり、斜方検出法は、
斜めから観測する方法である。2. Description of the Related Art A vertical detection method and an oblique detection method are known as methods for performing alignment between a wafer and a mask using an alignment apparatus in which a lens system and an image processing system are combined. The vertical detection method is a method of observing the alignment mark from a direction perpendicular to the mask surface, and the oblique detection method is
It is a method of observing obliquely.
【０００３】垂直検出法で用いられる合焦方法として、
色収差二重焦点法が知られている。色収差二重焦点法
は、マスクに形成されたマスクマークとウエハに形成さ
れたウエハマーク（ウエハマークとマスクマークとを総
称してアライメントマークと呼ぶ。）とを異なる波長の
光で観測し、レンズ系の色収差を利用してウエハマーク
とマスクマークの像を同一平面上に結像させる方法であ
る。色収差二重焦点法は、原理的にレンズの光学的な分
解能を高く設定できるため、絶対的な位置検出精度を高
めることができる。As a focusing method used in the vertical detection method,
The chromatic double focus method is known. In the chromatic aberration double focus method, a mask mark formed on a mask and a wafer mark formed on a wafer (the wafer mark and the mask mark are collectively referred to as an alignment mark) are observed with light of different wavelengths and a lens is observed. This is a method of forming images of a wafer mark and a mask mark on the same plane by using system chromatic aberration. In the chromatic aberration double focus method, since the optical resolution of the lens can be set high in principle, the absolute position detection accuracy can be increased.
【０００４】一方、アライメントマークを垂直方向から
観測するために、観測のための光学系が露光領域に入り
込む。このままで露光すると、光学系が露光光を遮るこ
とになるため、露光時には光学系を露光領域から退避さ
せる必要がある。退避させるための移動時間が必要にな
るため、スループットが低下する。また、露光時にアラ
イメントマークを観測できないため位置検出ができなく
なる。これは、露光中のアライメント精度低下の原因に
なる。On the other hand, in order to observe the alignment mark in the vertical direction, an optical system for observation enters the exposure area. If the exposure is performed as it is, the optical system blocks the exposure light. Therefore, it is necessary to retract the optical system from the exposure area during the exposure. Since a moving time for evacuation is required, the throughput is reduced. Further, since the alignment mark cannot be observed at the time of exposure, the position cannot be detected. This causes a reduction in alignment accuracy during exposure.
【０００５】斜方検出法は、光軸がマスク面に対して斜
めになるように光学系を配置するため、露光光を遮らな
いように配置することができる。このため、露光中に光
学系を退避させる必要がなく、露光中でもアライメント
マークを観測することができる。従って、スループット
を低下させることなく、かつ露光中の位置ずれを防止す
ることができる。In the oblique detection method, since the optical system is arranged so that the optical axis is oblique to the mask surface, it can be arranged so as not to block the exposure light. Therefore, it is not necessary to retract the optical system during exposure, and the alignment mark can be observed even during exposure. Therefore, it is possible to prevent the displacement during the exposure without lowering the throughput.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】斜方検出法を用いた位
置合わせにおいて、ウエハとマスクとの間隔を測定する
技術は、未だ十分に確立されているとはいえない。In the alignment using the oblique detection method, the technique for measuring the distance between the wafer and the mask has not been sufficiently established.
【０００７】本発明の目的は、斜方検出法に適用可能な
ウエハとマスクとの間隔測定方法を提供することであ
る。An object of the present invention is to provide a method for measuring the distance between a wafer and a mask which can be applied to the oblique detection method.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、ウエハと、表面に入射光を散乱させる散乱源が形成
されたマスクとを、両者がある間隔を隔ててほぼ平行に
なるように配置する工程と、前記ウエハの表面に対して
斜めの光軸を有し、前記マスク側に配置された光学系を
用いて、前記散乱源から、前記光学系の対物レンズに向
かって散乱した散乱光による像を観測する第１の観測工
程と、前記散乱源から散乱され、前記ウエハの表面で反
射した散乱光による像を観測する第２の観測工程と、前
記第１の観測工程と第２の観測工程との観測結果に基づ
いて、前記ウエハとマスクとの間隔を求める工程とを有
する間隔の測定方法が提供される。According to one aspect of the present invention, a wafer and a mask having a scattering source formed on a surface thereof for scattering incident light are arranged so as to be substantially parallel to each other at a certain interval. Disposing, using an optical system disposed on the mask side, having an optical axis oblique to the surface of the wafer, and scattering from the scattering source toward the objective lens of the optical system. A first observation step of observing an image by light, a second observation step of observing an image by scattered light scattered from the scattering source and reflected on the surface of the wafer, and the first observation step and the second observation step. A method for measuring the distance between the wafer and the mask based on the observation result of the observation step.
【０００９】マスク上の散乱源から散乱され、ウエハの
表面で反射した散乱光を利用して、ウエハとマスクとの
間隔を測定するため、ウエハ表面にマークが形成されて
いないときでも、マスクとウエハとの間隔を測定するこ
とができる。The distance between the wafer and the mask is measured by using the scattered light scattered from the scattering source on the mask and reflected on the surface of the wafer. The distance from the wafer can be measured.
【００１０】本発明の他の観点によると、ウエハと、表
面に入射光を散乱させる散乱源が形成されたマスクと
を、両者がある間隔を隔ててほぼ平行になるように配置
する工程と、前記ウエハの表面に対して斜めの光軸を有
し、前記マスク側に配置された光学系を用いて、前記散
乱源から、前記光学系の対物レンズに向かって散乱した
散乱光による像を観測する第１の観測工程と、前記マス
クとウエハとの間隔を変化させながら、前記散乱源から
散乱され、前記ウエハの表面で反射した散乱光による像
を観測し、その観測結果を前記第１の観測工程の観測結
果と比較する工程とを有するマスクとウエハの設置方法
が提供される。According to another aspect of the present invention, a step of arranging a wafer and a mask on a surface of which a scattering source for scattering incident light is formed so as to be substantially parallel to each other at a certain interval; Observing an image due to scattered light scattered from the scattering source toward the objective lens of the optical system using an optical system having an optical axis oblique to the surface of the wafer and disposed on the mask side. A first observation step of changing the distance between the mask and the wafer while observing an image of scattered light scattered from the scattering source and reflected on the surface of the wafer, and comparing the observation result with the first observation There is provided a method of installing a mask and a wafer, the method including a step of comparing with an observation result of an observation step.
【００１１】マスク上の散乱源から散乱され、ウエハの
表面で反射した散乱光を利用して、ウエハとマスクとの
間隔を検出するため、ウエハ表面にマークが形成されて
いないときでも、マスクとウエハとを所望の間隔で設置
することができる。The distance between the wafer and the mask is detected by using the scattered light scattered from the scattering source on the mask and reflected on the surface of the wafer. The wafer and the wafer can be set at desired intervals.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する前に、
実施例に関連する本願発明者の先の提案について説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing embodiments of the present invention,
An earlier proposal by the present inventor related to the embodiment will be described.
【００１３】図１は、先の提案による位置検出装置の概
略図を示す。先の提案による位置検出装置はウエハ／マ
スク保持部１０、光学系２０、及び制御装置３０を含ん
で構成されている。FIG. 1 shows a schematic diagram of a position detecting device according to the above proposal. The position detection device according to the above proposal includes a wafer / mask holding unit 10, an optical system 20, and a control device 30.
【００１４】ウエハ／マスク保持部１０は、ウエハ保持
台１５、マスク保持台１６、駆動機構１７及び１８を含
んで構成されている。位置合わせ時には、ウエハ保持台
１５の上面にウエハ１１を保持し、マスク保持台１６の
下面にマスク１２を保持する。ウエハ１１とマスク１２
とは、ウエハ１１の露光面とマスク１２のウエハ側の面
（マスク面）との間に一定の間隙が形成されるようにほ
ぼ平行に配置される。ウエハ１１の露光面には、位置合
わせ用のウエハマークが形成され、マスク１２のマスク
面には位置合わせ用のマスクマークが形成されている。The wafer / mask holder 10 includes a wafer holder 15, a mask holder 16, and driving mechanisms 17 and 18. At the time of alignment, the wafer 11 is held on the upper surface of the wafer holder 15 and the mask 12 is held on the lower surface of the mask holder 16. Wafer 11 and mask 12
Is arranged substantially parallel so that a constant gap is formed between the exposure surface of the wafer 11 and the surface of the mask 12 on the wafer side (mask surface). A wafer mark for alignment is formed on the exposure surface of the wafer 11, and a mask mark for alignment is formed on the mask surface of the mask 12.
【００１５】駆動機構１７は、ウエハ１１とマスク１２
との露光面内に関する相対位置が変化するように、ウエ
ハ保持台１５若しくはマスク保持台１６を移動させるこ
とができる。駆動機構１８は、ウエハ１１の露光面とマ
スク１２のマスク面との間隔が変化するように、ウエハ
保持台１５を移動させることができる。図の左から右に
ｘ軸、紙面に垂直な方向に表面から裏面に向かってｙ
軸、露光面の法線方向にｚ軸をとると、駆動機構１７
は、ウエハ１１とマスク１２の、ｘ軸方向、ｙ軸方向、
ｚ軸の回りの回転方向（θｚ方向）に関する相対位置を
調整し、駆動機構１８は、ｚ軸方向、ｘ軸及びｙ軸の回
りの回転（あおり）方向（θｘ及びθｙ方向）の相対位
置を調整する。The driving mechanism 17 includes the wafer 11 and the mask 12
The wafer holding table 15 or the mask holding table 16 can be moved so that the relative position of the wafer holding table 15 with respect to the exposure plane changes. The drive mechanism 18 can move the wafer holder 15 so that the distance between the exposure surface of the wafer 11 and the mask surface of the mask 12 changes. X-axis from left to right in the figure, y from front to back in a direction perpendicular to the paper surface
When the z-axis is taken along the axis and the normal direction of the exposure surface, the driving mechanism 17
Are the x-axis direction, the y-axis direction of the wafer 11 and the mask 12,
The driving mechanism 18 adjusts the relative position in the rotation direction (θz direction) around the z-axis, and the driving mechanism 18 adjusts the relative position in the rotation (tilt) direction (θx and θy direction) around the z-axis direction, x-axis, and y-axis. adjust.
【００１６】光学系２０は、像検出装置２１Ａ、２１
Ｂ、レンズ２２、２８、ハーフミラー２３、２６Ａ、光
ファイバ２４、ミラー２６Ｂを含んで構成される。光学
系２０の光軸２５は、ｘｚ面に平行であり、かつ露光面
に対して斜めになるように配置されている。The optical system 20 includes image detecting devices 21A and 21A.
B, lenses 22, 28, half mirrors 23, 26A, optical fiber 24, and mirror 26B. The optical axis 25 of the optical system 20 is arranged so as to be parallel to the xz plane and oblique to the exposure plane.
【００１７】光ファイバ２４から放射された照明光はハ
ーフミラー２３で反射して光軸２５に沿った光線束とさ
れ、レンズ２２を通して露光面に斜入射される。レンズ
２２を透過した照明光は平行光線束もしくは収束光線束
になる。The illumination light radiated from the optical fiber 24 is reflected by the half mirror 23 to form a light beam along the optical axis 25, and is obliquely incident on the exposure surface through the lens 22. The illumination light transmitted through the lens 22 becomes a parallel light beam or a convergent light beam.
【００１８】ウエハ１１及びマスク１２に設けられたウ
エハマーク及びマスクマークがエッジ若しくは頂点を有
する場合には、エッジ若しくは頂点で照明光が散乱され
る。散乱光のうちレンズ２２に入射する光はレンズ２２
で収束され、その一部がハーフミラー２３と２６Ａを透
過して像検出装置２１Ａの受光面２９Ａ上に結像する。
受光面２９Ａ上への結像倍率は、例えば２０倍である。
散乱光のうちハーフミラー２６Ａで反射した光は、ミラ
ー２６Ｂで反射し、リレーレンズ２８で収束されて像検
出装置２１Ｂの受光面２９Ｂ上に結像する。受光面２９
Ｂ上への結像倍率は、例えば８０〜１００倍である。こ
のように、相互に倍率の異なる２つの観測光学系が配置
されている。When the wafer mark and the mask mark provided on the wafer 11 and the mask 12 have an edge or a vertex, the illumination light is scattered at the edge or the vertex. Of the scattered light, the light incident on the lens 22 is the lens 22
And a part of the light passes through the half mirrors 23 and 26A to form an image on the light receiving surface 29A of the image detecting device 21A.
The imaging magnification on the light receiving surface 29A is, for example, 20 times.
Of the scattered light, the light reflected by the half mirror 26A is reflected by the mirror 26B, converged by the relay lens 28, and forms an image on the light receiving surface 29B of the image detection device 21B. Light receiving surface 29
The imaging magnification on B is, for example, 80 to 100 times. Thus, two observation optical systems having different magnifications are arranged.
【００１９】像検出装置２１Ａ及び２１Ｂは、それぞれ
受光面２９Ａ及び２９Ｂ上に結像したウエハ１１及びマ
スク１２からの散乱光による像を光電変換し画像信号を
得る。これらの画像信号は制御装置３０に入力される。The image detectors 21A and 21B photoelectrically convert images formed on the light receiving surfaces 29A and 29B by the scattered light from the wafer 11 and the mask 12, respectively, to obtain image signals. These image signals are input to the control device 30.
【００２０】制御装置３０は、像検出装置２１Ａ及び２
１Ｂから入力された画像信号を処理して、ウエハ１１と
マスク１２との相対位置を検出する。さらに、ウエハ１
１とマスク１２が所定の相対位置関係になるように、駆
動機構１７及び１８に対して制御信号を送出する。駆動
機構１７は、この制御信号に基づいてマスク保持台１６
をｘｙ面内で平行移動させ、ｚ軸の回りに回転させる。
駆動機構１８は、この制御信号に基づいてウエハ保持台
１５をｚ軸方向に平行移動させ、ｘ軸とｙ軸の回りに微
小回転させる。The control device 30 includes the image detection devices 21A and 21A.
By processing the image signal input from 1B, the relative position between the wafer 11 and the mask 12 is detected. Further, wafer 1
A control signal is sent to drive mechanisms 17 and 18 so that 1 and mask 12 have a predetermined relative positional relationship. The driving mechanism 17 controls the mask holder 16 based on the control signal.
Is translated in the xy plane and rotated about the z-axis.
The drive mechanism 18 translates the wafer holder 15 in the z-axis direction based on the control signal, and slightly rotates the wafer holder 15 around the x-axis and the y-axis.
【００２１】図２（Ａ）は、図１のウエハ１１及びマス
ク１２に形成された位置合わせ用のウエハマーク１３
Ａ、１３Ｂ、及びマスクマーク１４の相対位置関係を示
す平面図である。長方形パターンをｙ軸方向に３個、ｘ
軸方向に１４個、行列状に配列して各ウエハマーク１３
Ａ及び１３Ｂが形成されている。同様の長方形パターン
をｙ軸方向に３個、ｘ軸方向に５個、行列状に配置して
１つのマスクマーク１４が形成されている。位置合わせ
が完了した状態では、マスクマーク１４は、ｙ軸方向に
関してウエハマーク１３Ａと１３Ｂとのほぼ中央に配置
される。FIG. 2A shows a wafer mark 13 for alignment formed on the wafer 11 and the mask 12 shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a relative positional relationship between A, 13B, and a mask mark 14. Three rectangular patterns in the y-axis direction, x
14 wafer marks 13 are arranged in a matrix in the axial direction.
A and 13B are formed. One mask mark 14 is formed by arranging three similar rectangular patterns in the y-axis direction and five in the x-axis direction in a matrix. In the state where the alignment has been completed, the mask mark 14 is arranged substantially at the center of the wafer marks 13A and 13B in the y-axis direction.
【００２２】ウエハマーク１３Ａ、１３Ｂ、及びマスク
マーク１４の各長方形パターンの長辺はｘ軸と平行にさ
れ、短辺はｙ軸と平行にされている。各長方形パターン
の長辺の長さは例えば２μｍ、短辺の長さは例えば１μ
ｍであり、各マーク内における長方形パターンのｘ軸及
びｙ軸方向の配列ピッチは４μｍである。ウエハマーク
１３Ａと１３Ｂとの中心間距離は５６μｍである。The long sides of the rectangular patterns of the wafer marks 13A and 13B and the mask mark 14 are parallel to the x-axis, and the short sides are parallel to the y-axis. The length of the long side of each rectangular pattern is, for example, 2 μm, and the length of the short side is, for example, 1 μm.
m, and the arrangement pitch in the x-axis and y-axis directions of the rectangular pattern in each mark is 4 μm. The center-to-center distance between wafer marks 13A and 13B is 56 μm.
【００２３】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一点鎖線Ｂ２
−Ｂ２における断面図を示す。ウエハマーク１３Ａ及び
１３Ｂは、例えば露光面上に形成したＳｉＮ膜、ポリシ
リコン膜等をパターニングして形成される。マスクマー
ク１４は、例えばＳｉＣ等からなるメンブレン１２のマ
スク面上に形成したＴａ4Ｂ膜をパターニングして形成
される。FIG. 2B is a dashed line B2 of FIG. 2A.
The sectional view in -B2 is shown. The wafer marks 13A and 13B are formed by patterning, for example, a SiN film, a polysilicon film, and the like formed on the exposed surface. The mask mark 14 is formed by patterning a Ta 4 B film formed on the mask surface of the membrane 12 made of, for example, SiC or the like.
【００２４】図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の一点鎖線Ｃ２
−Ｃ２における断面図を示す。光軸２５に沿ってウエハ
マーク１３Ａ、１３Ｂ及びマスクマーク１４に入射した
照明光は、図２（Ｃ）の各長方形パターンの短辺側のエ
ッジで散乱される。エッジ以外の領域に照射された光は
正反射し、図１のレンズ２２には入射しない。従って、
像検出装置２１Ａ及び２１Ｂでエッジからの散乱光のみ
を検出することができる。ここで、正反射とは、入射光
のうちほとんどの成分が、同一の反射方向に反射するよ
うな態様の反射をいう。FIG. 2C is a dashed line C2 of FIG.
The sectional view in -C2 is shown. Illumination light incident on the wafer marks 13A and 13B and the mask mark 14 along the optical axis 25 is scattered at the short side edge of each rectangular pattern in FIG. 2C. The light applied to the area other than the edge is specularly reflected and does not enter the lens 22 in FIG. Therefore,
Only the scattered light from the edge can be detected by the image detection devices 21A and 21B. Here, the specular reflection refers to reflection in a form in which almost all components of the incident light are reflected in the same reflection direction.
【００２５】図１の光学系２０の物空間において光軸２
５に垂直な１つの平面上の複数の点からの散乱光が、像
検出装置２１Ａ及び２１Ｂの受光面２９Ａ及び２９Ｂ上
に同時に結像する。受光面２９Ａ及び２９Ｂ上に結像し
ている物空間内の物点の集合した平面を「物面」と呼ぶ
こととする。In the object space of the optical system 20 shown in FIG.
The scattered lights from a plurality of points on one plane perpendicular to 5 simultaneously form images on the light receiving surfaces 29A and 29B of the image detection devices 21A and 21B. A plane in which object points in the object space formed on the light receiving surfaces 29A and 29B are referred to as an "object surface".
【００２６】図２（Ｃ）において、ウエハマーク１３
Ａ、１３Ｂ及びマスクマーク１４の各エッジのうち、物
面２７上にあるエッジからの散乱光は受光面上に合焦す
るが、物面上にないエッジからの散乱光は合焦せず、エ
ッジの位置が物面から遠ざかるに従って当該エッジから
の散乱光による像のピントが合わなくなる。従って、各
マークのエッジのうち物面に最も近い位置にあるエッジ
からの散乱光による像が最も鮮明になり、物面から離れ
た位置にあるエッジからの散乱光による像はぼける。In FIG. 2C, the wafer mark 13
Of the edges of A, 13B and the mask mark 14, scattered light from the edge on the object surface 27 is focused on the light receiving surface, but scattered light from the edge not on the object surface is not focused, As the position of the edge moves away from the object surface, the image becomes out of focus due to the scattered light from the edge. Therefore, among the edges of each mark, the image due to the scattered light from the edge closest to the object surface is the sharpest, and the image due to the scattered light from the edge distant from the object surface is blurred.
【００２７】図３は、エッジからの散乱光による受光面
上の像のスケッチである。図３のｕ軸が図２（Ｃ）にお
ける物面２７とｘｚ面との交線方向に相当し、ｖ軸が図
２（Ｃ）におけるｙ軸に相当する。ウエハマーク１３Ａ
及び１３Ｂからの散乱光による像４０Ａ及び４０Ｂがｖ
軸方向に離れて現れ、その間にマスクマーク１４からの
散乱光による像４１が現れる。FIG. 3 is a sketch of an image on a light receiving surface due to scattered light from an edge. The u-axis in FIG. 3 corresponds to the direction of the intersection of the object plane 27 and the xz plane in FIG. 2C, and the v-axis corresponds to the y-axis in FIG. 2C. Wafer mark 13A
40A and 40B due to scattered light from
Appears apart in the axial direction, during which an image 41 due to scattered light from the mask mark 14 appears.
【００２８】各長方形パターンの前方のエッジと後方の
エッジによる散乱光が観測されるため、１つの長方形パ
ターンに対して２つの点状の像が現れる。各像におい
て、図２（Ｃ）の物面２７近傍のエッジからの散乱光に
よる像がはっきりと現れ、それからｕ軸方向に離れるに
従ってぼけた像となる。また、図２（Ｃ）に示すよう
に、観測光軸２５が露光面に対して傾いているため、ウ
エハマークからの散乱光による像４０Ａ及び４０Ｂの最
もピントの合っている位置とマスクマークからの散乱光
による像４１の最もピントの合っている位置とは、ｕ軸
方向に関して一致しない。Since the scattered light due to the front edge and the rear edge of each rectangular pattern is observed, two dot images appear for one rectangular pattern. In each image, an image due to scattered light from the edge near the object surface 27 in FIG. 2C clearly appears, and then becomes blurred as the distance from the edge in the u-axis direction increases. Further, as shown in FIG. 2 (C), since the observation optical axis 25 is inclined with respect to the exposure surface, the positions of the images 40A and 40B which are scattered from the wafer mark are most in-focus and the position of the mask mark. Does not coincide with the most focused position of the image 41 due to the scattered light in the u-axis direction.
【００２９】マスクマークからの散乱光による像４１
が、ｖ軸方向に関して像４０Ａと４０Ｂとの中央に位置
するように、図１のウエハ保持台１５とマスク保持台１
６とを移動させることにより、ｙ軸方向、即ち物面と露
光面との交線方向に関してウエハ１１とマスク１２との
位置合わせを行うことができる。Image 41 due to scattered light from mask mark
Is positioned at the center between the images 40A and 40B in the v-axis direction so that the wafer holder 15 and the mask holder 1 in FIG.
6, the wafer 11 and the mask 12 can be aligned with respect to the y-axis direction, that is, the direction of the line of intersection between the object surface and the exposure surface.
【００３０】図１に示す位置検出装置では、ウエハマー
ク及びマスクマークを斜方から観測するため、光学系２
０を露光光４０の光路内に配置する必要がない。このた
め、露光時に光学系２０を露光範囲外に退避させる必要
がない。また、位置合わせ完了後にウエハを露光する場
合、露光中も常時位置検出が可能である。さらに、照明
光軸と観察光軸を同軸にしているため、軸ずれがなく常
に安定した像を得ることができる。In the position detecting device shown in FIG. 1, the optical system 2 is used for observing the wafer mark and the mask mark obliquely.
0 need not be arranged in the optical path of the exposure light 40. Therefore, there is no need to retract the optical system 20 outside the exposure range during exposure. When the wafer is exposed after the alignment is completed, the position can be always detected even during the exposure. Further, since the illumination optical axis and the observation optical axis are coaxial, a stable image can be obtained without any axial deviation.
【００３１】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、像検出装置
２１により得られた画像信号を示す。横軸は図３のｖ軸
に対応し、縦軸は光強度を表す。なお、この画像信号
は、図３に示す受光面を走査して得られた画像信号のう
ち、像４０Ａ及び４０Ｂの最もピントの合っている位置
の走査線と像４１の最もピントの合っている位置の走査
線に対応する画像信号を合成したものである。FIGS. 4A and 4B show image signals obtained by the image detecting device 21. FIG. The horizontal axis corresponds to the v-axis in FIG. 3, and the vertical axis represents light intensity. In addition, this image signal is the image line obtained by scanning the light receiving surface shown in FIG. 3 and the scanning line at the position where the images 40A and 40B are most in focus is the most in focus of the image 41. The image signal corresponding to the scanning line at the position is synthesized.
【００３２】図４（Ａ）は、ウエハマークがポリシリコ
ンで形成されている場合、図４（Ｂ）はウエハマークが
ＳｉＮで形成されている場合を示す。なお、マスクマー
クは、共に、Ｔａ4Ｂで形成されている。図４（Ａ）及
び図４（Ｂ）に示すように、ほぼ中央にマスクマークに
対応する３本のピークが現れ、その両側にウエハマーク
に対応する３本のピークが現れている。FIG. 4A shows a case where the wafer mark is formed of polysilicon, and FIG. 4B shows a case where the wafer mark is formed of SiN. The mask marks are both made of Ta 4 B. As shown in FIGS. 4A and 4B, three peaks corresponding to the mask mark appear at substantially the center, and three peaks corresponding to the wafer mark appear on both sides thereof.
【００３３】以下、図４（Ａ）または図４（Ｂ）に示す
波形から、マスクマークとウエハマークとの相対位置を
検出する方法の一例を簡単に説明する。まず、マスクマ
ークに対応するピーク波形をｖ軸方向にずらせながら２
つのウエハマークの各々に対応するピーク波形との相関
係数を計算する。最大の相関係数を与えるずらし量が、
ウエハマークとマスクマークとの中心間距離に対応す
る。Hereinafter, an example of a method of detecting a relative position between a mask mark and a wafer mark from the waveform shown in FIG. 4A or 4B will be briefly described. First, while shifting the peak waveform corresponding to the mask mark in the v-axis direction,
A correlation coefficient with a peak waveform corresponding to each of the one wafer mark is calculated. The shift amount that gives the maximum correlation coefficient is
It corresponds to the center-to-center distance between the wafer mark and the mask mark.
【００３４】マスクマークに対応するピーク波形とその
両側のウエハマークの各々に対応するピーク波形との間
隔が等しくなるように、ウエハとマスクとを移動するこ
とにより、図１のｙ軸方向に関して位置合わせを行うこ
とができる。By moving the wafer and the mask so that the interval between the peak waveform corresponding to the mask mark and the peak waveform corresponding to each of the wafer marks on both sides thereof becomes equal, the position in the y-axis direction in FIG. Matching can be performed.
【００３５】なお、図３に示す２次元の画像信号を、ｕ
軸方向及びｖ軸方向に平行移動し、マスクマークの像と
ウエハマークの像との相似性パターンマッチングを行う
ことにより、ウエハとマスクとの相対位置を求めてもよ
い。２次元画像のパターンマッチングを行うことによ
り、ｕ軸方向とｖ軸方向に関する像間の距離を求めるこ
とができる。The two-dimensional image signal shown in FIG.
The relative position between the wafer and the mask may be obtained by performing parallel pattern movement in the axial direction and the v-axis direction and performing similarity pattern matching between the image of the mask mark and the image of the wafer mark. By performing pattern matching of a two-dimensional image, a distance between images in the u-axis direction and the v-axis direction can be obtained.
【００３６】次に、ウエハとマスクとの間隔を測定する
方法について説明する。図３において、ウエハマークか
らの散乱光による像４０Ａ、４０Ｂ内のｕ軸方向に関し
て最もピントの合っている位置ｕ０が、図２（Ｃ）にお
ける物面２７と露光面との交線Ｐ０に相当する。また、
図３において、マスクマークからの散乱光による像４１
のうち、ｕ軸方向に関して最もピントの合っている位置
ｕ1が、図２（Ｃ）における物面２７とマスク面との交
線Ｐ1に相当する。例えば、図３に示す２次元画像のパ
ターンマッチングにより位置ｕ0とｕ1間の距離を求める
ことができる。Next, a method for measuring the distance between the wafer and the mask will be described. In FIG. 3, the position u0 in the u-axis direction in the images 40A and 40B caused by the scattered light from the wafer mark is the most focused position u0, which corresponds to the intersection line P0 between the object plane 27 and the exposure plane in FIG. I do. Also,
In FIG. 3, an image 41 due to scattered light from a mask mark is shown.
Of these, the position u 1 at which the focus is most focused in the u-axis direction corresponds to the intersection line P 1 between the object surface 27 and the mask surface in FIG. 2C. For example, the distance between the positions u 0 and u 1 can be obtained by pattern matching of the two-dimensional image shown in FIG.
【００３７】線分Ｐ0Ｐ1の長さをＬ（Ｐ0Ｐ1）で表す
と、ウエハ１１とマスク１２との間隔δは、When the length of the line segment P 0 P 1 is represented by L (P 0 P 1 ), the distance δ between the wafer 11 and the mask 12 is
【００３８】[0038]
【数１】δ＝Ｌ（Ｐ0Ｐ1）×ｓｉｎ（α） と表される。ここで、αは露光面の法線方向と光軸２５
とのなす角である。従って、図３におけるｕ軸上の位置
ｕ0とｕ1間の距離Ｌ（ｕ0ｕ1）を測定して線分Ｐ 0Ｐ1の
長さを求めることにより、間隔δを知ることができる。Δ = L (P0P1) × sin (α). Here, α is the normal direction of the exposure surface and the optical axis 25.
And the angle between Therefore, the position on the u-axis in FIG.
u0And u1The distance L (u0u1) To measure the line segment P 0P1of
By obtaining the length, the interval δ can be known.
【００３９】なお、観測された像同士のパターンマッチ
ングを行うのではなく、基準となる像とのパターンマッ
チングを行ってもよい。この場合、所望の相対位置関係
を満たすようにウエハとマスクとを配置した状態におけ
る基準画像信号を、予め記憶しておく。観測されたウエ
ハマークと予め記憶されているウエハマークの像同士の
相似性パターンマッチングを行うことにより、ウエハの
基準位置からのずれ量を求める。同様にマスクの基準位
置からのずれ量を求める。このずれ量から、ウエハとマ
スクの相対位置を知ることができる。Note that, instead of performing pattern matching between observed images, pattern matching with a reference image may be performed. In this case, a reference image signal in a state where the wafer and the mask are arranged so as to satisfy a desired relative positional relationship is stored in advance. The amount of deviation from the reference position of the wafer is obtained by performing similarity pattern matching between the observed wafer mark and the image of the previously stored wafer mark. Similarly, the amount of deviation from the reference position of the mask is obtained. The relative position between the wafer and the mask can be known from the shift amount.
【００４０】図１に示すｙ軸方向に関する位置合わせに
要求される精度は、集積回路装置の集積度向上に伴って
厳しくなっている。例えば、１６Ｇビットの記憶容量を
有するダイナミックＲＡＭの場合、１２．５ｎｍ程度の
位置合わせ精度が要求される。The accuracy required for the alignment in the y-axis direction shown in FIG. 1 is becoming stricter as the degree of integration of the integrated circuit device is improved. For example, in the case of a dynamic RAM having a storage capacity of 16 Gbits, an alignment accuracy of about 12.5 nm is required.
【００４１】図４に示す画像信号に基づいて位置合わせ
を行うためには、ウエハとマスクとの相対位置合わせが
ある程度の誤差範囲内に納まっていることが好ましい。
しかし、図１に示すウエハ１１をウエハ保持台１５に保
持し、マスク１２をマスク保持台１６に、この誤差範囲
内に納まる精度で保持することは困難である。このた
め、ウエハ１１とマスク１２とを保持した後、この誤差
範囲内に納まるように粗い位置合わせ（コースアライメ
ント）を行うことが好ましい。In order to perform positioning based on the image signal shown in FIG. 4, it is preferable that the relative positioning between the wafer and the mask be within a certain error range.
However, it is difficult to hold the wafer 11 shown in FIG. 1 on the wafer holder 15 and hold the mask 12 on the mask holder 16 with an accuracy within this error range. For this reason, after holding the wafer 11 and the mask 12, it is preferable to perform coarse alignment (course alignment) so as to fall within the error range.
【００４２】結像倍率の低い受光面２９Ａ上の像による
画像信号に基づいて、このコースアライメントを容易に
行うことができる。コースアライメントが完了した後、
結像倍率の高い受光面２９Ｂ上の像による画像信号に基
づいて、より高精度の位置合わせ（ファインアライメン
ト）を行うことができる。ファインアライメントを行う
前にコースアライメントを行うことにより、ウエハとマ
スクとを保持する時に要求される位置合わせ精度が緩和
される。This course alignment can be easily performed based on an image signal of an image on the light receiving surface 29A having a low imaging magnification. After course alignment is completed,
Higher-accuracy positioning (fine alignment) can be performed based on an image signal of an image on the light receiving surface 29B having a high imaging magnification. By performing the course alignment before performing the fine alignment, the alignment accuracy required when holding the wafer and the mask is reduced.
【００４３】また、集積度向上に伴い、ウエハ１１とマ
スク１２との間隔も一定に保つことが要求される。この
間隔は、例えば、線幅０．１μｍのＸ線露光の場合に
は、１０〜２０μｍ程度であり、±１μｍ程度の精度が
要求される。結像倍率の低い受光面２９Ａ上の像による
画像信号に基づいて、ウエハとマスクとの間隔を検出す
る。Further, as the degree of integration increases, it is required that the distance between the wafer 11 and the mask 12 be kept constant. This interval is, for example, about 10 to 20 μm in the case of X-ray exposure with a line width of 0.1 μm, and an accuracy of about ± 1 μm is required. The distance between the wafer and the mask is detected based on an image signal of an image on the light receiving surface 29A having a low imaging magnification.
【００４４】図１では、照明光の光軸と観測光学系の光
軸とが一致する場合について示したが、照明光の正反射
光が観測光学系２０のレンズ２２に入射しないような構
成であれば、必ずしも２つの光軸を一致させる必要はな
い。FIG. 1 shows the case where the optical axis of the illumination light coincides with the optical axis of the observation optical system. However, the configuration is such that the specular reflection light of the illumination light does not enter the lens 22 of the observation optical system 20. If so, it is not always necessary to make the two optical axes coincide.
【００４５】上述の先の提案においては、マスクに形成
されたマスクマークと、ウエハに形成されたウエハマー
クとを観測して、マスクとウエハとの間隔を求めてい
る。ところが、ウエハ表面に最初のパターンを形成する
場合には、ウエハ表面に未だウエハマークが形成されて
いない。このため、上述の先の提案による方法を用いて
ウエハとマスクとの間隔を求めることはできない。In the above-mentioned proposal, the distance between the mask and the wafer is obtained by observing the mask mark formed on the mask and the wafer mark formed on the wafer. However, when the first pattern is formed on the wafer surface, no wafer mark has yet been formed on the wafer surface. For this reason, the distance between the wafer and the mask cannot be obtained by using the method according to the above-mentioned proposal.
【００４６】次に、図５を参照して、本発明の実施例に
よるウエハとマスクとの間隔の測定方法について説明す
る。Next, a method for measuring the distance between the wafer and the mask according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００４７】図５の紙面は、光軸２５とウエハ１１の表
面の法線とを含む仮想平面に相当する。ウエハ１１とマ
スク１２とが、間隔δを隔てて平行に配置されている。
マスク１２のウエハ側の表面上に、マスクマーク１４が
形成されている。ウエハの法線と光軸２５とのなす角を
θとする。5 corresponds to an imaginary plane including the optical axis 25 and the normal to the surface of the wafer 11. The wafer 11 and the mask 12 are arranged in parallel at an interval δ.
A mask mark 14 is formed on the surface of the mask 12 on the wafer side. The angle between the normal line of the wafer and the optical axis 25 is defined as θ.
【００４８】対物レンズ２２と受光面２９Ａとを含む光
学系を、光軸２５の方向に移動させる。光学系が移動す
るに従って、物面も光軸２５の方向に移動する。物面２
７ａと光軸２５との交点が、マスク１２の表面に一致し
た状態の時、光軸２５とマスク１２との交点Ｐ2からの
散乱光が、対物レンズ２２ａを通して受光面２９Ａａと
光軸２５との交点Ｑ2の位置に結像する。The optical system including the objective lens 22 and the light receiving surface 29A is moved in the direction of the optical axis 25. As the optical system moves, the object surface also moves in the direction of the optical axis 25. Physical surface 2
7a and the intersection between the optical axis 25 is, the state that matches the surface of the mask 12, the scattered light from the intersection P 2 between the optical axis 25 and the mask 12, the light-receiving surface 29Aa and the optical axis 25 through the objective lens 22a and forms an image of the position of the point of intersection Q 2.
【００４９】さらに、光学系を光軸２５に沿ってマスク
１２に近づける。ある位置まで近づくと、マスクマーク
１４内の点Ｐ3からの散乱光が、ウエハ１１の表面で反
射し、対物レンズ２２ｂを通って、受光面２９Ａｂと光
軸２５との交点Ｑ３の位置に結像する。受光面２９Ａａ
の位置から受光面２９Ａｂの位置までの光学系の移動量
をｓとし、マスク１２とウエハ１１との間隔をδとし、
光軸２５とウエハ１１の法線とのなす角度をθとする
と、Further, the optical system is moved closer to the mask 12 along the optical axis 25. Binding approaches to a certain position, the scattered light from the point P 3 in the mask mark 14 is reflected by the surface of the wafer 11, passes through the objective lens 22b, the position of an intersection Q3 of the light-receiving surface 29Ab and the optical axis 25 Image. Light receiving surface 29Aa
Is the amount of movement of the optical system from the position to the position of the light receiving surface 29Ab, the distance between the mask 12 and the wafer 11 is δ,
If the angle between the optical axis 25 and the normal to the wafer 11 is θ,
【００５０】[0050]
【数２】δ＝（ｓ／２）ｃｏｓθ が成立する。上式からわかるように、光学系の移動量ｓ
を測定することにより、マスク１２とウエハ１１との間
隔δを求めることができる。この場合に、マスクマーク
１４のＸ軸方向の長さＬxを、Δ = (s / 2) cos θ holds. As can be seen from the above equation, the moving amount s of the optical system
Is measured, the distance δ between the mask 12 and the wafer 11 can be obtained. In this case, the length L x of the mask mark 14 in the X-axis direction is expressed by:
【００５１】[0051]
【数３】Ｌx≧２δｔａｎθ とすることが好ましい。It is preferable that L x ≧ 2δtan θ.
【００５２】図５では、結像点Ｑ2及びＱ3が光軸２５上
に位置する場合について説明したが、実用的には、受光
面と光軸２５との交点の位置に結像させる必要はない。
受光面２９Ａａ上の結像点Ｑ4のｕ座標と、受光面２９
Ａｂ上の結像点Ｑ5のｕ座標とが一致するような点Ｑ4及
びＱ5の位置に結像させてもよい。In FIG. 5, the case where the imaging points Q 2 and Q 3 are located on the optical axis 25 has been described. However, practically, it is necessary to form an image at the intersection of the light receiving surface and the optical axis 25. There is no.
And u coordinates of the imaging point Q 4 on the light receiving surface 29Aa, the light receiving surface 29
An image may be formed at the positions of points Q 4 and Q 5 where the u coordinate of the imaging point Q 5 on Ab coincides.
【００５３】以下、図５を参照しながら、光学系の移動
距離ｓを決定する方法について説明する。まず、マスク
マーク１４からの散乱光により得られた画像の一部を切
り出したテンプレート画像を準備し、テンプレート画像
内の代表点を決めておく。テンプレート画像は、例え
ば、マスクマーク１４からの散乱光による像のうちピン
トの合っている点を含む長方形の領域内の画像である。Hereinafter, a method for determining the moving distance s of the optical system will be described with reference to FIG. First, a template image obtained by cutting out a part of an image obtained by scattered light from the mask mark 14 is prepared, and a representative point in the template image is determined. The template image is, for example, an image in a rectangular area including a focused point in an image scattered from the mask mark 14.
【００５４】マスクマーク１４から散乱され、対物レン
ズに直接入射する散乱光により、受光面上に画像を写し
出す。写し出された画像のうち、複数の場所からテンプ
レート画像と同一面積の部分を切り出し、複数の被サー
チ画像を得る。テンプレート画像と被サーチ画像の各々
との相関値Ａを計算する。相関値Ａは、An image is projected on the light receiving surface by the scattered light scattered from the mask mark 14 and directly incident on the objective lens. From the captured image, portions having the same area as the template image are cut out from a plurality of places to obtain a plurality of searched images. A correlation value A between the template image and each of the searched images is calculated. The correlation value A is
【００５５】[0055]
【数４】Ａ＝σVW 2／（σV 2×σW 2）1/2 と定義される。σVは、テンプレート画像Ｖ（ｕ，ｖ）
の分散、σWは、被サーチ画像Ｗ（ｕ，ｖ）の分散、σ
VWは、テンプレート画像Ｖ（ｕ，ｖ）と被サーチ画像Ｗ
（ｕ，ｖ）との共分散である。ここで、（ｕ，ｖ）座標
は、図３に示す受光面内の（ｕ，ｖ）座標と同一であ
る。相関値Ａが最大となる被サーチ画像内の基準点Ｑ4
を記憶する。基準点Ｑ4は、テンプレート画像内の代表
点に対応する点である。A = σ VW 2 / (σ V 2 × σ W 2 ) 1/2 is defined. σ V is the template image V (u, v)
Is the variance of the searched image W (u, v), σ W
VW is the template image V (u, v) and the searched image W
Covariance with (u, v). Here, the (u, v) coordinates are the same as the (u, v) coordinates in the light receiving surface shown in FIG. The reference point Q 4 in the searched image at which the correlation value A becomes maximum.
Is stored. Reference point Q 4 are, a point corresponding to the representative points in the template image.
【００５６】光学系を光軸方向に移動させる。マスクマ
ーク１４から散乱され、ウエハ１１の表面で反射した散
乱光による画像を、受光面上に写し出す。この画像か
ら、複数の被サーチ画像を切り出し、各被サーチ画像に
ついてテンプレート画像との相関値Ａを計算する。相関
値Ａが最大となる被サーチ画像内の比較点（ｕ1，ｖ1）
を記憶する。比較点（ｕ1，ｖ1）は、テンプレート画像
内の代表点に対応する点である。The optical system is moved in the direction of the optical axis. An image based on the scattered light scattered from the mask mark 14 and reflected on the surface of the wafer 11 is displayed on the light receiving surface. A plurality of search images are cut out from this image, and a correlation value A of each search image with the template image is calculated. Comparison point (u 1 , v 1 ) in the searched image where the correlation value A is maximum
Is stored. The comparison point (u 1 , v 1 ) is a point corresponding to a representative point in the template image.
【００５７】光学系を微少距離移動させ、各位置におい
て同様の処理を行い、比較点（ｕ1，ｖ1）を記憶する。
記憶された複数の比較点（ｕ1，ｖ1）と基準点Ｑ4とを
比較し、基準点Ｑ4に最も近い比較点Ｑ5を抽出する。基
準点Ｑ4を記憶した時の光学系の位置から、基準点Ｑ4に
最も近い比較点Ｑ5を記憶した時の光学系の位置までの
移動量が、求めるべき移動量ｓである。The optical system is moved by a very small distance, the same processing is performed at each position, and the comparison point (u 1 , v 1 ) is stored.
Compared a plurality of stored comparison points with (u 1, v 1) and a reference point Q 4, it extracts the comparison point Q 5 closest to the reference point Q 4. From the position of the optical system when stored reference point Q 4, the movement amount to the position of the optical system when stored comparison point Q 5 closest to the reference point Q 4 is a movement amount s to be obtained.
【００５８】上記実施例では、マスクとウエハとの間隔
が固定されており、この固定された間隔を測定する場合
を説明したが、光学系の位置を所定量だけ移動させ、マ
スクとウエハとの間隔を徐々に変化させながら画像を観
察することにより、マスクとウエハとの間隔を所定の値
に設定することができる。以下、この方法について説明
する。In the above embodiment, the distance between the mask and the wafer is fixed, and the case where the fixed distance is measured has been described. By observing an image while gradually changing the interval, the interval between the mask and the wafer can be set to a predetermined value. Hereinafter, this method will be described.
【００５９】受光面２９Ａａ上の点Ｑ4の位置に、マス
クマーク１４から対物レンズ２２ａに向かって散乱され
た散乱光による像を結像させる。マスク１２とウエハ１
１との所望の間隔δに対応する光学系の移動量ｓを、式
（２）を用いて計算する。この移動量ｓだけ、光学系を
光軸２５に沿ってマスク１２に近づける。光学系の受光
面が、図５の受光面２９Ａｂの位置に配置される。[0059] the position of the point Q 4 on the light receiving surface 29Aa, forms an image by scattered light scattered toward the objective lens 22a from the mask mark 14. Mask 12 and wafer 1
The movement amount s of the optical system corresponding to the desired interval δ from 1 is calculated using the equation (2). The optical system is moved closer to the mask 12 along the optical axis 25 by this movement amount s. The light receiving surface of the optical system is arranged at the position of light receiving surface 29Ab in FIG.
【００６０】この位置で、マスクマーク１４から散乱さ
れ、ウエハ１１の表面で反射された散乱光による像を観
測する。ウエハ１１をマスク１２に徐々に近づける。受
光面２９Ａｂ上に写し出された像のうちピントの合って
いる点の位置が、点Ｑ5と一致した時に、ウエハ１１の
移動を停止する。このようにして、マスク１２とウエハ
１１との間隔を、所望の間隔δに設定することができ
る。At this position, an image due to the scattered light scattered from the mask mark 14 and reflected on the surface of the wafer 11 is observed. The wafer 11 is gradually brought closer to the mask 12. Position of the point that focused among the images that are projected on the light receiving surface 29Ab is, when matched with the point Q 5, to stop the movement of the wafer 11. Thus, the interval between the mask 12 and the wafer 11 can be set to a desired interval δ.
【００６１】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【００６２】[0062]
【図１】本発明の実施例及び先の提案による位置合わせ
装置の概略を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention and a previously proposed method.
【図２】ウエハマークとマスクマークの平面図及び断面
図である。FIG. 2 is a plan view and a sectional view of a wafer mark and a mask mark.
【図３】ウエハマークとマスクマークからの散乱光によ
る像をスケッチした図である。FIG. 3 is a diagram in which an image due to scattered light from a wafer mark and a mask mark is sketched.
【図４】図１に示す位置検出装置により得られた散乱光
による像の画像信号の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of an image signal of an image due to scattered light obtained by the position detection device shown in FIG.
【図５】実施例による位置検出方法を説明するための、
光学系とマスク及びウエハの概略図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a position detection method according to the embodiment;
It is the schematic of an optical system, a mask, and a wafer.
１０ ウエハ／マスク保持部 １１ ウエハ １２ マスク １３Ａ、１３Ｂ ウエハマーク １４ マスクマーク １５ ウエハ保持台 １６ マスク保持台 １７、１８ 駆動機構 ２０ 光学系 ２１Ａ、２１Ｂ 像検出装置 ２２ レンズ ２３、２６Ａ ハーフミラー ２４ 光ファイバ ２５ 光軸 ２６Ｂ ミラー ２７ 物面 ２８ リレーレンズ ２９Ａ、２９Ｂ 結像面 ３０ 制御装置 ４０Ａ、４０Ｂ ウエハマークからの散乱光による像 ４１ マスクマークからの散乱光による像 Reference Signs List 10 Wafer / mask holder 11 Wafer 12 Mask 13A, 13B Wafer mark 14 Mask mark 15 Wafer holder 16 Mask holder 17, 18 Drive mechanism 20 Optical system 21A, 21B Image detector 22 Lens 23, 26A Half mirror 24 Optical fiber Reference Signs List 25 optical axis 26B mirror 27 object surface 28 relay lens 29A, 29B imaging surface 30 controller 40A, 40B image due to scattered light from wafer mark 41 image due to scattered light from mask mark
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/14 H01L 21/027 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/14 H01L 21/027
Claims (6)
乱源が形成されたマスクとを、両者がある間隔を隔てて
ほぼ平行になるように配置する工程と、 前記ウエハの表面に対して斜めの光軸を有し、前記マス
ク側に配置された光学系を用いて、前記散乱源から、前
記光学系の対物レンズに向かって散乱した散乱光による
像を観測する第１の観測工程と、 前記散乱源から散乱され、前記ウエハの表面で反射した
散乱光による像を観測する第２の観測工程と、 前記第１の観測工程と第２の観測工程との観測結果に基
づいて、前記ウエハとマスクとの間隔を求める工程とを
有する間隔の測定方法。1. A step of arranging a wafer and a mask on which a scattering source for scattering incident light is formed on the surface so as to be substantially parallel to each other at a certain interval; A first observation step of observing an image by scattered light scattered toward the objective lens of the optical system from the scattering source using an optical system having an oblique optical axis and disposed on the mask side; A second observation step of observing an image by scattered light scattered from the scattering source and reflected on the surface of the wafer; and, based on observation results of the first observation step and the second observation step, A method for measuring a distance, comprising: determining a distance between a wafer and a mask.
の光軸方向に移動させる工程を含み、 前記間隔を求める工程において、前記光学系の移動量に
基づいて前記ウエハとマスクとの間隔を求める請求項１
に記載の間隔の測定方法。2. The method according to claim 2, wherein the second observing step includes a step of moving the optical system in an optical axis direction thereof. Claim 1 for determining an interval
The method for measuring the interval described in 1.
線とを含む仮想平面と、該ウエハの表面との交線方向を
第１の方向とし、前記光学系の受光面内の、前記第１の
方向に対応する方向を第２の方向としたとき、 前記第２の観測工程において観測される像のうちピント
の合っている点の位置と、前記第１の観測工程において
観測される像のうちピントの合っている点の位置とが、
前記第２の方向に関して一致するまで前記光学系を光軸
方向に移動させる請求項２に記載の間隔の測定方法。3. An intersecting direction between a virtual plane including an optical axis of the optical system and a normal to the surface of the wafer and a direction of intersection with the surface of the wafer is defined as a first direction. When a direction corresponding to the first direction is defined as a second direction, the position of a focused point in the image observed in the second observation step and the position of a point in focus observed in the first observation step Of the point in focus in the image
3. The method according to claim 2, wherein the optical system is moved in an optical axis direction until the optical system coincides in the second direction.
乱源が形成されたマスクとを、両者がある間隔を隔てて
ほぼ平行になるように配置する工程と、 前記ウエハの表面に対して斜めの光軸を有し、前記マス
ク側に配置された光学系を用いて、前記散乱源から、前
記光学系の対物レンズに向かって散乱した散乱光による
像を観測する第１の観測工程と、 前記マスクとウエハとの間隔を変化させながら、前記散
乱源から散乱され、前記ウエハの表面で反射した散乱光
による像を観測し、その観測結果を前記第１の観測工程
の観測結果と比較する工程とを有するマスクとウエハの
設置方法。4. A step of arranging a wafer and a mask on a surface of which a scattering source for scattering incident light is formed so as to be substantially parallel to each other at a certain interval; A first observation step of observing an image by scattered light scattered toward the objective lens of the optical system from the scattering source using an optical system having an oblique optical axis and disposed on the mask side; Observing an image by scattered light scattered from the scattering source and reflected on the surface of the wafer while changing the distance between the mask and the wafer, and comparing the observation result with the observation result of the first observation step And a method of installing a mask and a wafer.
ウエハとの間隔を変化させる前に、前記光学系を、その
光軸方向に平行な方向に移動させ、前記マスクに近づけ
る工程を含む請求項４に記載のマスクとウエハの設置方
法。5. A step of moving the optical system in a direction parallel to an optical axis direction of the optical system so as to approach the mask before changing a distance between the mask and the wafer after the first observation step. The method for setting a mask and a wafer according to claim 4, comprising:
線とを含む仮想平面と、該ウエハの表面との法線方向を
第１の方向とし、前記光学系の受光面内の、前記第１の
方向に対応する方向を第２の方向としたとき、 前記ウエハの表面で反射した散乱光による像のうちピン
トの合っている点の位置と、前記第１の観測工程におい
て観測された像のうちピントの合っている点の位置と
が、前記第２の方向に関して一致するまで、前記マスク
とウエハとの間隔を変化させる請求項５に記載のマスク
とウエハの設置方法。6. A virtual plane including an optical axis of the optical system and a normal to the surface of the wafer, and a normal direction to the surface of the wafer as a first direction. When a direction corresponding to the first direction is defined as a second direction, a position of a focused point in an image due to scattered light reflected on the surface of the wafer and a position observed in the first observation step 6. The method according to claim 5, wherein the distance between the mask and the wafer is changed until the position of the focused point in the image coincides with the position in the second direction.
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