JPH0258766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は投影式アライナにおいてレチクル（マ
スク）とウエーハの相対位置合せを行なうアライ
メント方法およびその装置に関するものである。

従来のこの種のアライメント方法は、マスクに
形成したターゲツトとウエーハに形成したターゲ
ツトを夫々検出し、両ターゲツトがウエーハ面上
において一致するようにして両者の位置合せを行
なつている。この場合、マスク上のターゲツトは
他のマスクパターンと同様にして光の透過、不透
過パターンとして形成できるためその検出は容易
であるが、ウエーハ上のターゲツトはウエーハ表
面の凹凸によつて形成しているためその検出が困
難になるという問題がある。特にウエーハのター
ゲツトもマスクのターゲツトと同様にパターン露
光用の投影光学系を通して行なつているが、光学
系の開口数（NA）の増大が投影特性上から制限
されているため解像度に限界があり、しかもウエ
ーハのターゲツトはSiO₂やSiの僅かな段差（200
〜10000Å）、若しくはプロセスによつてこれより
も小さな段差で形成されているため充分な光反射
の差が得られず、場合によつてはウエーハターゲ
ツトを全く検出することができないこともある。
また通常では検出にｇ線を使用しているので干渉
縞ができ易く信号形状が複雑になるという問題が
ある。

また、パターンの投影にＸ線や電子線を使用す
る場合に、Ｘ線では約10μmギヤツプのあるＸ線
マスクとウエーハのターゲツトを同一の顕微鏡で
相対位置を検出し、電子ビームでは感光させるた
めのビーム装置によるビームをウエーハパターン
に照射し、反射ビーム量を検出してアライメント
を行なつている。しかしながら、Ｘ線は10μm離
れたマスクとウエーハのターゲツトを同時に見る
ため高NAのレンズを使用できず、電子ビームで
は感光のためのビームと位置検出が同一のため設
計的な制約があり高精度、高範囲な位置検出が困
難になるという問題がある。

したがつて本発明の目的は、基準パターンを発
生し得るマスクパターンの投影装置に隣り合つて
高開口数のレンズを有するパターン位置検出装置
を設け、パターン投影装置とパターン位置検出装
置との相対位置を求める一方で、パターン位置検
出用装置にてウエーハ位置を求めることにより、
パターン投影装置に対するウエーハのアライメン
トを行ない得、これにより高精度の位置決めを行
なうことができるアライメント方法および装置を
提供することにある。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第１図は本発明装置の一実施例の構成図であ
り、１はマスクパターン投影装置、２はこのマス
クパターン投影装置１に隣り合つて配設した位置
検出用装置である。前記マスクパターン投影装置
１は、水銀ランプ３、結像用の縮小レンズ４を有
し、レチクル（マスク）５のパターンをXYテー
ブル６の上面近傍位置に結像するようにしてい
る。そして、前記レチクル５には第２図Ａに示す
ような矩形の位置検出用マーク７を形成し、この
位置検出用マーク７を同時あるいは個別にXYテ
ーブル上に結像することができる。前記位置検出
用装置２は、連続スペクトルを発射するランプ
８、コンデンサレンズ９、ハーフミラー１０、高
開口数対物レンズ１１、円筒レンズ１２、リニア
イメージセンサ１３を有し、ランプ８光をXYテ
ーブル６上の被検物に当射させる一方、その反射
光をリニアイメージセンサ１３にて検出して被検
物の位置を検出することができる。

一方、前記XYテーブル６の上面には、第２図
Ｂに示すように、前記位置検出用マーク７を形成
する開口に対応する矩形状の開口１４と、この開
口の下方に設けた光センサ１５とを有する光量検
出器１６を配設している。また、この光量検出器
１６の隣りには被検物としてのウエーハ１７を載
置支持させており、これら光量検出器１６とウエ
ーハ１７とは前記マスクパターン投影装置１と位
置検出用装置２との間をXYテーブル６の作動に
よつて往復移動される。前記ウエーハ１７にはタ
ーゲツト１８が形成されていることは勿論であ
る。更に前記XYテーブル６にはXYテーブルの
移動位置を検出する測長機１９を設け、かつこの
測長機１９の出力や前記光量検出器１６の出力を
制御部２０に入力するようにしている。

次に以上の構成の本発明装置の作用とともに本
発明方法を説明する。先ず、XYテーブル６を移
動してマスクパターン投影装置１の位置検出用マ
ーク７の像が開口１４に一致するようにし、これ
によりそのときのXYテーブル位置を測長機１９
にて求める。この場合、XYテーブル６の移動に
伴なう光量検出器１６の出力変化を検出すること
により位置検出用マーク７と開口１４との一致を
正確に求めることができる。次いで、XYテーブ
ル６を図示の左方へ移動させ、今度は位置検出用
装置２にて開口形状を認識し、リニアイメージセ
ンサ１３の検出信号に基づいて開口１４が位置検
出装置２の光軸と一致する際のXYテーブル位置
を求める。したがつて、この測長によりマスクパ
ターン投影装置１と位置検出用装置２との相対位
置を求めることができる。

一方、位置検出用装置２では、高開口数の対物
レンズ１１の高解像作用によつてウエーハ１７上
のターゲツト１８を検出し、これによりウエーハ
１７位置を求めることができる。

この結果、マスクパターン投影装置１と位置検
出用装置２の相対位置および位置検出用装置２に
対するウエーハ１７位置から、マスクパターン投
影装置に対するウエーハの好適位置を求めること
ができ、正確なアライメントを行なうことができ
るのである。

したがつて、このアライメントでは解像力の高
い高開口数の対物レンズ１１を用いてウエーハ位
置を検出しているので、ウエーハターゲツトを確
実にかつ高精度に検出でき、アライメントの高精
度化を実現できる。また、検出には連続スペクト
ル光を使用しているので干渉縞は生じ難く信号形
状がシンプルになつて信号処理が容易になるとい
う利点もある。

ここで、第１図に示すように水銀ランプ３の直
接的な照度を検出する第１照度センサ２１、マス
ク５の直前位置の照度を検出する第２照度センサ
２２、ウエーハ１７と同一面上の照度を検出する
第３照度センサ２３を夫々ランプ制御部２４に接
続し、かつ第３照度センサ２３はXYテーブル６
の移動作用によりウエーハの露光直前に照度検出
を行ない得るようにしている。このように構成す
れば、第１照度センサ２１と第２照度センサとで
行なうスポツト的な照度検出およびこれによるウ
エーハへの露光量制御に加えて、第３照度センサ
２３にてウエーハ表面での平均的な照度を検出
し、この検出値により補正値を求めて前述の第
１、第２照度センサによる制御を補正することに
より、ウエーハ上での各チツプ毎の照度バラツキ
を防止して微細パターンの高精度化を促進させる
ことができる。

第３図は本発明装置の他の実施例を示し、図中
第１図と同一部分には同一符号を付している。本
実施例はマスクパターン投影装置１Ａの光源にＸ
線源２５を使用し、結像用のレンズを省略する代
りに位置検出用マーク７を有するマスク５をＸ線
検出器２６の開口（ウエーハ１７表面と同一高
さ）２７に近接配置してマスクパターン投影を行
なうようにしたものである。したがつて、Ｘ線検
出器２６内にはＸ線センサ２８を配設している。
本実施例によれば、ウエーハ１７へのマスクパタ
ーンの投影にＸ線を使用すること、この投影装置
１Ａの位置検出にＸ線検出器２６を使用すること
が前例と相違する外は前例と全く同様にして高精
度のアライメントを行なうことができる。

第４図は更に他の実施例を示し、マスクパター
ン投影装置１Ｂに電子線を利用した実施例であ
る。即ち、マスクパターン投影装置は電子線源２
９、パターン発生装置３０、電子レンズ３１を備
え、パターン発生装置３１によりマスクパターン
および位置検出用マークを発生させる。また、位
置検出用マークはXYテーブル６上に設けた開口
３２および電子線センサ３３からなる電子線検出
器３４にて検出することができる。本実施例にお
いては、ウエーハ１７へのマスクパターンの投影
に電子線を使用すること、この投影装置の位置検
出に電子線検出器を使用することが前例と相違す
る外は前例と全く同様にして高精度のアライメン
トを行なうことができる。

第５図は第４図の実施例の変形例であり、特に
位置検出用装置を変形したものである。図中、第
４図と同一部分には同一符号を付しているが、位
置検出用装置２には、その一部として電子線走査
源３５と電子線検出器３６とを有するターゲツト
精密検出装置３７を隣設しており、ウエーハ１７
の一方のターゲツトを前例と同様に位置検出用装
置２にて検出した後、他方のターゲツトをターゲ
ツト精密検出装置３７にて極めて微細に位置検出
することにより、ウエーハ１７を高精度に位置決
めを行なう。なお、開口３２の位置検出はターゲ
ツト精密検出装置３７にて行なうようにすれば電
子線検出器３６をそのまま利用できるので有利で
ある。

本実施例によれば、ウエーハ１７の位置や開口
３２の位置を位置検出用装置の一部であるターゲ
ツト精密検出装置３７にて微細に検出することが
できるので、アライメント精度を更に向上するこ
とができる。

ここで、位置検出用マークは第２図に示した形
状に限られるものではない。

以上のように本発明のアライメント方法および
装置によれば、位置検出用マークを発生し得るマ
スクパターンの投影装置に隣り合つて高開口数の
レンズを有する位置検出用装置を設け、パターン
投影装置と位置検出用装置との相対位置を求める
一方で、位置検出用装置にてウエーハ位置を求め
ることにより、パターン投影装置に対するウエー
ハのアライメントを行なうようにしているので、
高開口数のレンズによるアライメントを可能にし
て高精度のアライメントを行なうことができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体構成図、第２図Ａ、
Ｂは位置検出用マークを構成する開口およびその
検出用開口の各平面図、第３図ないし第５図は本
発明装置の各異なる実施例の構成図である。 １，１Ａ，１Ｂ…マスクパターン投影装置、２
…位置検出用装置、５…マスク、６…XYテーブ
ル、７…位置検出用マーク、１１…高開口数レン
ズ、１３…リニアイメージセンサ、１６…光量検
出器、１７…ウエーハ、１８…ターゲツト、１９
…レーザ測長機、２０…制御部、２１〜２３…照
度センサ、２４…ランプ制御部、２５…Ｘ線源、
２６…Ｘ線検出器、２９…電子線源、３０…パタ
ーン発生装置、３１…電子レンズ、３４…電子線
検出器、３５…電子走査源、３６…電子線検出
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レチクルパターンの投影装置によりレチクル
   に設けられた位置検出用マークをXYテーブル上
   に投影してXYテーブル上に設けた光量検出器に
   より前記投影された位置検出用マークの結像位置
   を検出する一方その検出時におけるXYテーブル
   の位置をXYテーブルの移動位置を検出する測長
   機により求め、次にXYテーブルを移動してXY
   テーブル上の光量検出器の位置を前記投影装置と
   は別個に設けられた位置検出用装置により検出す
   る一方その検出時におけるXYテーブルの位置を
   測長機により求め、そしてXYテーブルを移動し
   て前記位置検出用装置によりウエーハ上のターゲ
   ツト位置を検出し、その検出時のXYテーブルの
   位置を測長機により求め、その後前記検出位置に
   基づいてレチクルパターンの投影装置に対するウ
   エーハのアライメントを行なうことを特徴とする
   アライメント方法。 ２ 少なくともレチクルの位置検出用マークを発
   生し得るレチクルパターンの投影装置と、このレ
   チクルパターンの投影装置と隣り合つて設けられ
   た位置検出用装置と、前記レチクルの位置検出用
   マークが投影されるXYテーブルと、このXYテ
   ーブル上に投影されるレチクルの位置検出用マー
   クの位置及び位置検出用装置の位置それぞれの検
   出を可能とするためにXYテーブル上に設けられ
   た光量検出器と、前記検出器に隣接するように
   XYテーブル上に設けられた、その上にターゲツ
   トを有するウエハを載置するためのウエーハ載置
   部と、XYテーブルの移動量を検出する測長機と
   を備え、前記XYテーブル上の検出器は、レチク
   ルの位置検出用マークが結像される位置と位置検
   出用装置の位置及びウエハ上のターゲツト位置を
   前記測長機と協働して検出できるように構成する
   とともに、検出器及び位置検出用装置の出力に基
   づいてXYテーブルを制御し得るように構成した
   ことを特徴とするアライメント装置。