JPH0430736B2 - - Google Patents
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- JPH0430736B2 JPH0430736B2 JP58225357A JP22535783A JPH0430736B2 JP H0430736 B2 JPH0430736 B2 JP H0430736B2 JP 58225357 A JP58225357 A JP 58225357A JP 22535783 A JP22535783 A JP 22535783A JP H0430736 B2 JPH0430736 B2 JP H0430736B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体露光装置においてウエハのパ
ターン面に対して斜方向から暗視野照明を施し、
該パターンの輪郭の段差部から発せられる散乱光
をレンズ手段によつてセンサ面上に結像させてそ
のパターン形状を検出する方法、及び、上記の方
法を実施するための検出装置に関するものであ
る。
ターン面に対して斜方向から暗視野照明を施し、
該パターンの輪郭の段差部から発せられる散乱光
をレンズ手段によつてセンサ面上に結像させてそ
のパターン形状を検出する方法、及び、上記の方
法を実施するための検出装置に関するものであ
る。
半導体用の縮小投影式露光装置のウエハパター
ン検出に関する従来技術を第１図乃至第７図につ
いて次に述べる。
ン検出に関する従来技術を第１図乃至第７図につ
いて次に述べる。
縮小投影式露光装置は、第１図に示すようにガ
ラス乾板（レチクル）１上の回路パターン５を縮
小投影レンズ２によりウエハ３上のチツプ８上に
繰返して順次に縮小投影露光する装置である。
ラス乾板（レチクル）１上の回路パターン５を縮
小投影レンズ２によりウエハ３上のチツプ８上に
繰返して順次に縮小投影露光する装置である。
レチクル１とウエハ３との粗位置合せの後、各
チツプ８とレチクル回路パターン５との精密な位
置合せが行われる。例えばチツプ８x1の位置合せ
では、ターゲツトパターン３５ａ及び３５ｂをパ
ターン照明光矢印７０ａ及び同７０ｂにより縮小
投影レンズ２を通して照明し、その反射パターン
をレチクルパターン７ａ及び７ｂ上に拡大結像
し、さらに両者の合成像をスリツト板３９ａ及び
３９ｂ上に拡大結像する。そしてスリツト２３ａ
及び２３ｂを走査することによりターゲツトパタ
ーン及びレチクルパターンの中心位置を求め、そ
の差からアライメント量を算出する。
チツプ８とレチクル回路パターン５との精密な位
置合せが行われる。例えばチツプ８x1の位置合せ
では、ターゲツトパターン３５ａ及び３５ｂをパ
ターン照明光矢印７０ａ及び同７０ｂにより縮小
投影レンズ２を通して照明し、その反射パターン
をレチクルパターン７ａ及び７ｂ上に拡大結像
し、さらに両者の合成像をスリツト板３９ａ及び
３９ｂ上に拡大結像する。そしてスリツト２３ａ
及び２３ｂを走査することによりターゲツトパタ
ーン及びレチクルパターンの中心位置を求め、そ
の差からアライメント量を算出する。
以下、上記パターン検出における問題点を説明
する。一般に縮小投影レンズ２は露光用単色光
（ｇ線）に対して設計されており、ｇ線以外の光
では結像位置が変化する色収差が発生するため、
ウエハパターン検出にもｇ線を使用する。一方ウ
エハターゲツトパターン３５ａ，３５ｂは第２図
に示されたような断面構造を有しており、例えば
Si製の基板３ｃ上にパターンを構成するSiO2の
層３ｂが形成され、その輸郭に段差を有してい
る。このSiO2層の上にホトレジスト３ａが塗布
されている。従つて、ｇ線のような単色光を用い
て照明すると、第２図に示すようにホトレジスト
３ａ内において入射光７０ａ，７０ｂと反射光７
５ａ，７５ｂとの多重干渉が引き起こされ、ホト
レジスト３ａの表面S1，S2上に第３図に示すよう
な等圧干渉縞を生じることが広く知られている。
する。一般に縮小投影レンズ２は露光用単色光
（ｇ線）に対して設計されており、ｇ線以外の光
では結像位置が変化する色収差が発生するため、
ウエハパターン検出にもｇ線を使用する。一方ウ
エハターゲツトパターン３５ａ，３５ｂは第２図
に示されたような断面構造を有しており、例えば
Si製の基板３ｃ上にパターンを構成するSiO2の
層３ｂが形成され、その輸郭に段差を有してい
る。このSiO2層の上にホトレジスト３ａが塗布
されている。従つて、ｇ線のような単色光を用い
て照明すると、第２図に示すようにホトレジスト
３ａ内において入射光７０ａ，７０ｂと反射光７
５ａ，７５ｂとの多重干渉が引き起こされ、ホト
レジスト３ａの表面S1，S2上に第３図に示すよう
な等圧干渉縞を生じることが広く知られている。
パターン段差中心に対してホトレジスト３ａが
対称に均一に塗布されている場合には第１図に示
した光電変換素子２５ａ，２５ｂの出力波形は第
４図に示すように段差中心に対して左右対称とな
る。この対称性を利用して対称中心を検出する方
法は公知であり、この方法を用いれば、容易かつ
正確にターゲツトパターン３５ａ，３５ｂの中心
位置が求まる。しかし、第５図ａに示すようにパ
ターン段差部の傾斜が左右で異なりその結果ホト
レジスト３ａが非対称に塗布されている場合に
は、前記の光電変換素子２５ａ，２５ｂの出力波
形は第５図ｂに示すように非対称となり、前述の
ように波形の対称性を利用して対称中心を検出す
る方法を用いることができず、ターゲツトパター
ン３５ａ，３５ｂの中心位置の検出は不可能に近
い。
対称に均一に塗布されている場合には第１図に示
した光電変換素子２５ａ，２５ｂの出力波形は第
４図に示すように段差中心に対して左右対称とな
る。この対称性を利用して対称中心を検出する方
法は公知であり、この方法を用いれば、容易かつ
正確にターゲツトパターン３５ａ，３５ｂの中心
位置が求まる。しかし、第５図ａに示すようにパ
ターン段差部の傾斜が左右で異なりその結果ホト
レジスト３ａが非対称に塗布されている場合に
は、前記の光電変換素子２５ａ，２５ｂの出力波
形は第５図ｂに示すように非対称となり、前述の
ように波形の対称性を利用して対称中心を検出す
る方法を用いることができず、ターゲツトパター
ン３５ａ，３５ｂの中心位置の検出は不可能に近
い。
上記問題点を解決する手段として、第６図に示
すように傾斜角度を有する照明光１０４ａ，１０
４ｂ，１０４ｃ及び１０４ｄを用いてウエハ３上
のターゲツトパターン３５ａ及び３５ｂを照明
し、パターン段差部からの散乱光７５ａ及び７５
ｂを縮小投影レンズ２に入射せしめて結像させ、
ターゲツトパターン３５ａ及び３５ｂの位置検出
を行う方法がある。
すように傾斜角度を有する照明光１０４ａ，１０
４ｂ，１０４ｃ及び１０４ｄを用いてウエハ３上
のターゲツトパターン３５ａ及び３５ｂを照明
し、パターン段差部からの散乱光７５ａ及び７５
ｂを縮小投影レンズ２に入射せしめて結像させ、
ターゲツトパターン３５ａ及び３５ｂの位置検出
を行う方法がある。
上に述べたパターン検出方法では、ホトレジス
ト３ａ内での多重干渉が発生しないため高精度な
パターン検出が可能であるが、以下の問題点を有
している。即ち、一般にウエハパターンの材質が
異なると、当然その表面形状及び反射率も異なつ
てくる。例えば第７図ａに示すようにターゲツト
パターンの段差がアルミのように表面形状が粗く
また表面反射率の高い層３ｄで構成されている場
合、照明光１０４ａ及び１０４ｃの強度によつて
は段差部からの散乱光７５ｂの強度レベルが、第
６図に示す光電変換素子２５ｂの入力飽和レベル
を越えてしまい、第７図ｂに示すように出力信号
がレベルＢで頭打ちの状態となり、段差位置を表
わすピーク部の幅が太くなつて検出精度を著しく
低下させることがある。逆に第７図ｄに示すよう
にターゲツトパターンの段差が酸化シリコン
（SiO2）のように露光波長（ｇ線）に対する屈折
率がホトレジストのそれに近く従つて表面反射率
がアルミに比べてかなり低い層３ｂで構成されて
いる場合は、照明光１０４ａ及び１０４ｃの強度
が前述の場合と全く同じであつても、段差部から
の散乱光７５ｂの強度レベルは低下し、光電変換
素子２５ｂの出力波形は第７図ｅに示すように段
差位置を示すピークの値E′が低くなり検出信号の
SN比が低下し、前記と同様に検出精度が低下し
てしまう。また仮にアルミのように高い反射率を
示す段差を照明する際、照明光１０４ａ及び１０
４ｃの強度を第７図ｃに示すように段差部からの
散乱光強度レベルが光電変換素子２５ｂの入力飽
和レベルより小さくなるよう設定したとしても、
そのままの照明光強度で逆に酸化シリコンのよう
に反射率の低い段差を照明すると、第７図ｆに示
すように段差位置を示すピークはノイズ成分に埋
もれてしまい、パターン検出は不可能となる。
ト３ａ内での多重干渉が発生しないため高精度な
パターン検出が可能であるが、以下の問題点を有
している。即ち、一般にウエハパターンの材質が
異なると、当然その表面形状及び反射率も異なつ
てくる。例えば第７図ａに示すようにターゲツト
パターンの段差がアルミのように表面形状が粗く
また表面反射率の高い層３ｄで構成されている場
合、照明光１０４ａ及び１０４ｃの強度によつて
は段差部からの散乱光７５ｂの強度レベルが、第
６図に示す光電変換素子２５ｂの入力飽和レベル
を越えてしまい、第７図ｂに示すように出力信号
がレベルＢで頭打ちの状態となり、段差位置を表
わすピーク部の幅が太くなつて検出精度を著しく
低下させることがある。逆に第７図ｄに示すよう
にターゲツトパターンの段差が酸化シリコン
（SiO2）のように露光波長（ｇ線）に対する屈折
率がホトレジストのそれに近く従つて表面反射率
がアルミに比べてかなり低い層３ｂで構成されて
いる場合は、照明光１０４ａ及び１０４ｃの強度
が前述の場合と全く同じであつても、段差部から
の散乱光７５ｂの強度レベルは低下し、光電変換
素子２５ｂの出力波形は第７図ｅに示すように段
差位置を示すピークの値E′が低くなり検出信号の
SN比が低下し、前記と同様に検出精度が低下し
てしまう。また仮にアルミのように高い反射率を
示す段差を照明する際、照明光１０４ａ及び１０
４ｃの強度を第７図ｃに示すように段差部からの
散乱光強度レベルが光電変換素子２５ｂの入力飽
和レベルより小さくなるよう設定したとしても、
そのままの照明光強度で逆に酸化シリコンのよう
に反射率の低い段差を照明すると、第７図ｆに示
すように段差位置を示すピークはノイズ成分に埋
もれてしまい、パターン検出は不可能となる。
以上のようにウエハパターンの材質及び反射率
に起因した段差部からの散乱光強度の変動は20〜
30倍もあり、常に安定したパターン検出を行うた
めには、現在の光電変換素子のダイナミツクレン
ジでは対応できない。
に起因した段差部からの散乱光強度の変動は20〜
30倍もあり、常に安定したパターン検出を行うた
めには、現在の光電変換素子のダイナミツクレン
ジでは対応できない。
本発明は上述の事情に鑑みて為され、その目的
は、ウエハパターン面を斜に照明してパターン段
差部における散乱光を結像せしめるパターン検出
方法において、パターンの材質や反射率の如何に
拘らず、常に安定したSN比の高い検出信号を得
ることのできるパターン検出方法、及び、上記の
方法を実施するに好適な検出装置を提供しようと
するものである。
は、ウエハパターン面を斜に照明してパターン段
差部における散乱光を結像せしめるパターン検出
方法において、パターンの材質や反射率の如何に
拘らず、常に安定したSN比の高い検出信号を得
ることのできるパターン検出方法、及び、上記の
方法を実施するに好適な検出装置を提供しようと
するものである。
上記の目的を達成するため、本発明の検出方法
は、ウエハパターンに対し、該ウエハパターンの
面に斜方向から照明して、パターン段差部からの
散乱光をレンズによりセンサ面に結像せしめるウ
エハパターン検出方法において、上記のセンサか
ら発せられる検出信号のレベルに応じて前記パタ
ーン段差部からの散乱光強度を自動的に制御する
ことを特徴とする。
は、ウエハパターンに対し、該ウエハパターンの
面に斜方向から照明して、パターン段差部からの
散乱光をレンズによりセンサ面に結像せしめるウ
エハパターン検出方法において、上記のセンサか
ら発せられる検出信号のレベルに応じて前記パタ
ーン段差部からの散乱光強度を自動的に制御する
ことを特徴とする。
また、本発明の検出装置はウエハパターンに対
して、該ウエハパターン面に斜の方向から照明す
る手段と、ウエハパターンの段差部における照明
光の散乱光をセンサ面上に結像させる手段とを備
えたウエハパターン検出装置において、上記のセ
ンサから発せられる検出信号のレベルに応じて散
乱光の強度を自動的に制御する手段を設けたこと
を特徴とする。
して、該ウエハパターン面に斜の方向から照明す
る手段と、ウエハパターンの段差部における照明
光の散乱光をセンサ面上に結像させる手段とを備
えたウエハパターン検出装置において、上記のセ
ンサから発せられる検出信号のレベルに応じて散
乱光の強度を自動的に制御する手段を設けたこと
を特徴とする。
次に、本発明の１実施例を第８図乃至第１０図
について説明する。
について説明する。
第８図は本発明方法を実施するために構成した
本発明装置の１例における光学関連部材の立体的
配置と光路とを示した説明図である。
本発明装置の１例における光学関連部材の立体的
配置と光路とを示した説明図である。
本実施例は、He−Neレーザ１０７ａ，１０７
ｂ，１０７ｃ，１０７ｄを用いて、ウエハ３の面
を斜に照射するように構成してある。本発明装置
を実施する際、Arレーザを用いることもできる。
ｂ，１０７ｃ，１０７ｄを用いて、ウエハ３の面
を斜に照射するように構成してある。本発明装置
を実施する際、Arレーザを用いることもできる。
上記のレーザ１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，
１０７ｄのそれぞれと、被照明物であるウエハ３
との間に、照明光の強度を電気的に高速に制御す
るためのAO変調器１０６ａ，１０６ｂ，１０６
ｃ，１０６ｄを設けてある。本発明を実施する際
EO変調器を用いてもよい。１００ａ，１００ｂ，
１００ｃ，１００ｄはそれぞれレンズ、１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄはそれぞれス
リツト１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ
はそれぞれレンズである。以上のようにして４個
の暗視野照明手段２００ａ，２００ｂ，２００
ｃ，２００ｄを設けてある。
１０７ｄのそれぞれと、被照明物であるウエハ３
との間に、照明光の強度を電気的に高速に制御す
るためのAO変調器１０６ａ，１０６ｂ，１０６
ｃ，１０６ｄを設けてある。本発明を実施する際
EO変調器を用いてもよい。１００ａ，１００ｂ，
１００ｃ，１００ｄはそれぞれレンズ、１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄはそれぞれス
リツト１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ
はそれぞれレンズである。以上のようにして４個
の暗視野照明手段２００ａ，２００ｂ，２００
ｃ，２００ｄを設けてある。
前記の変調器１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ及
び１０６ｄへの印加電圧を変えて照明光１０４
ａ，１０４ｂ，１０４ｃ及び１０４ｄの強度を制
御するため、照明光強度制御装置１０８ａ，１０
８ｂを設ける。これらの制御装置１０８ａ，１０
８ｂは、それぞれ散乱光検出用の光電変換素子２
５ａ，２５ｂの検出出力のレベルに応じて前記の
変調器１０６ａ〜１０６ｄを制御し、上記検出レ
ベルを所定の一定値に近づけるように（詳細後
述）作用する。矢印７５ａ，７５ｂは散乱光を示
す。
び１０６ｄへの印加電圧を変えて照明光１０４
ａ，１０４ｂ，１０４ｃ及び１０４ｄの強度を制
御するため、照明光強度制御装置１０８ａ，１０
８ｂを設ける。これらの制御装置１０８ａ，１０
８ｂは、それぞれ散乱光検出用の光電変換素子２
５ａ，２５ｂの検出出力のレベルに応じて前記の
変調器１０６ａ〜１０６ｄを制御し、上記検出レ
ベルを所定の一定値に近づけるように（詳細後
述）作用する。矢印７５ａ，７５ｂは散乱光を示
す。
１１ａ，１１ｂは、上記の散乱光を光電変換素
子２５ａ，２５ｂに導くためのミラー、１８ａ，
１８ｂは同じくレンズ３７ａ，３７ｂは同じくレ
ンズ、３８ａ，３８ｂは同じくミラー、４０ａ，
４０ｂは同じくレンズである。
子２５ａ，２５ｂに導くためのミラー、１８ａ，
１８ｂは同じくレンズ３７ａ，３７ｂは同じくレ
ンズ、３８ａ，３８ｂは同じくミラー、４０ａ，
４０ｂは同じくレンズである。
いま、第９図ａに示されているように、パター
ンを構成している層３ｂの段差部３５ｂに暗視野
照明光１０４ａ，１０４ｃを照射して散乱光７５
ｂを発生せしめたとき、この散乱光７５ｂの強度
レベルが高過ぎて前記の光電変換素子の入力飽和
レベルを越えると、前記の照明光強度制御装置１
０８ｂがその状態を検知し、第９図ｃに示すごと
く散乱光の検出レベルのピーク値が図示のＤ領域
内に入るようAO変調器（若しくはEO変調器）
１０６ａ，１０６ｃへの印加電圧を制御する。上
記の領域Ｄは、光電変換素子２５ｂの感度特性を
勘案して、高いSN比が得られて安定したパター
ン検出が可能なように予め設定しておく。
ンを構成している層３ｂの段差部３５ｂに暗視野
照明光１０４ａ，１０４ｃを照射して散乱光７５
ｂを発生せしめたとき、この散乱光７５ｂの強度
レベルが高過ぎて前記の光電変換素子の入力飽和
レベルを越えると、前記の照明光強度制御装置１
０８ｂがその状態を検知し、第９図ｃに示すごと
く散乱光の検出レベルのピーク値が図示のＤ領域
内に入るようAO変調器（若しくはEO変調器）
１０６ａ，１０６ｃへの印加電圧を制御する。上
記の領域Ｄは、光電変換素子２５ｂの感度特性を
勘案して、高いSN比が得られて安定したパター
ン検出が可能なように予め設定しておく。
本例の装置は、上記のようにして散乱光の検出
信号レベルに応じて照明光の強度を制御して、間
接的に散乱光強度を制御するように構成してあ
る。また、前記の第９図ｂの場合と逆に、同図ｄ
に示すように段差部からの散乱光７５ｂの強度レ
ベルが低すぎて光電変換素子２５ｂの出力信号ピ
ーク値Ｅが前述の信号レベル領域Ｄの下限レベル
Ｃに達していない場合も、同様に照明光強度制御
装置１０８ｂがその状態を検知し、信号レベル領
域Ｄ内に入るようAO変調器（もしくはEO変調
器）１０６ａ及び１０６ｃへの印加電圧を制御し
て、He−Neレーザ（もしくはArレーザ）１０
５ａ及び１０５ｃからの照明用入射光１０４ａ及
び１０４ｃの強度を増加させる。前記の照明光強
度制御装置１０８ａ，１０８ｂについて更に詳し
く説明する。
信号レベルに応じて照明光の強度を制御して、間
接的に散乱光強度を制御するように構成してあ
る。また、前記の第９図ｂの場合と逆に、同図ｄ
に示すように段差部からの散乱光７５ｂの強度レ
ベルが低すぎて光電変換素子２５ｂの出力信号ピ
ーク値Ｅが前述の信号レベル領域Ｄの下限レベル
Ｃに達していない場合も、同様に照明光強度制御
装置１０８ｂがその状態を検知し、信号レベル領
域Ｄ内に入るようAO変調器（もしくはEO変調
器）１０６ａ及び１０６ｃへの印加電圧を制御し
て、He−Neレーザ（もしくはArレーザ）１０
５ａ及び１０５ｃからの照明用入射光１０４ａ及
び１０４ｃの強度を増加させる。前記の照明光強
度制御装置１０８ａ，１０８ｂについて更に詳し
く説明する。
第１０図は上記照明光強度制御装置１０８ａ，
１０８ｂのブロツク図である。
１０８ｂのブロツク図である。
本第１０図に示すようにスリツト２３ａ，２３ｂ
を走査して得られる光電変換素子２５ａ，２５ｂ
の周期性出力信号を信号増幅器３００ａ，３００
ｂにより増幅した後、AD変換器３１０ａ，３１
０ｂによりデイジタル信号に変換する。そして１
周期目の信号についてピークホールド回路３２０
ａ，３２０ｂによりピーク値Ｅを検出し、光電変
換素子２５ａ，２５ｂの感度特性を考慮してあら
かじめ２つのしきい値Ｂ及びＣが設定されている
ピーク値比較回路３３０ａ，３３０ｂによりピー
ク値Ｅの判定を行う。ピーク値ＥがＢとＣの間の
Ｄ内に入つている場合には、ゲート回路３４０
ａ，３４０ｂを開き２周期目の信号についてエツ
ジ位置検出回路５００ａ，５００ｂによりターゲ
ツトパターンのエツジ位置を検出する。一方、ピ
ーク値ＥがＢ以上あるいはＣ以下の値を示してい
る場合は、照明光強度制御量算出回路３５０ａ，
３５０ｂにおいてＥとＢあるいはＣとの差から照
明光強度制御量を算出し、その値をもとにAO変
調器もしくはEO変調器１０６ａ，１０６ｂ，１
０６ｃ，１０６ｄへの印加電圧をかえる。
を走査して得られる光電変換素子２５ａ，２５ｂ
の周期性出力信号を信号増幅器３００ａ，３００
ｂにより増幅した後、AD変換器３１０ａ，３１
０ｂによりデイジタル信号に変換する。そして１
周期目の信号についてピークホールド回路３２０
ａ，３２０ｂによりピーク値Ｅを検出し、光電変
換素子２５ａ，２５ｂの感度特性を考慮してあら
かじめ２つのしきい値Ｂ及びＣが設定されている
ピーク値比較回路３３０ａ，３３０ｂによりピー
ク値Ｅの判定を行う。ピーク値ＥがＢとＣの間の
Ｄ内に入つている場合には、ゲート回路３４０
ａ，３４０ｂを開き２周期目の信号についてエツ
ジ位置検出回路５００ａ，５００ｂによりターゲ
ツトパターンのエツジ位置を検出する。一方、ピ
ーク値ＥがＢ以上あるいはＣ以下の値を示してい
る場合は、照明光強度制御量算出回路３５０ａ，
３５０ｂにおいてＥとＢあるいはＣとの差から照
明光強度制御量を算出し、その値をもとにAO変
調器もしくはEO変調器１０６ａ，１０６ｂ，１
０６ｃ，１０６ｄへの印加電圧をかえる。
以上の動作により、任意の材質及び反射率の段
差で構成されたターゲツトパターンに対して光電
変換素子２５ｂの出力信号レベルは第９図Ｃに示
すように常に高いSN比が得られる領域Ｄ内に入
り、安定したパターン検出が可能となる。パター
ン検出・位置合せ終了後、第８図に示した水銀灯
５４によるレチクルパターン５のチツプ８x1上へ
の露光の際には、AO変調器（もしくはEO変調
器）１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄに
より照明光１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０
４ｄを完全に遮断することができる。
差で構成されたターゲツトパターンに対して光電
変換素子２５ｂの出力信号レベルは第９図Ｃに示
すように常に高いSN比が得られる領域Ｄ内に入
り、安定したパターン検出が可能となる。パター
ン検出・位置合せ終了後、第８図に示した水銀灯
５４によるレチクルパターン５のチツプ８x1上へ
の露光の際には、AO変調器（もしくはEO変調
器）１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄに
より照明光１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０
４ｄを完全に遮断することができる。
又、上記実施例において、AO変調器（もしく
はEO変調器）のかわりに透過率が場所により任
意の値をもつ可変NDフイルタを用いて機械的に
走査することにより、照明光強度１０４ａ，１０
４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄを任意の値に制御する
ことも可能である。この場合は、光源はHe−Ne
レーザ（もしくはArレーザ）に限定されず水銀
ランプのｇ線も使用できる。
はEO変調器）のかわりに透過率が場所により任
意の値をもつ可変NDフイルタを用いて機械的に
走査することにより、照明光強度１０４ａ，１０
４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄを任意の値に制御する
ことも可能である。この場合は、光源はHe−Ne
レーザ（もしくはArレーザ）に限定されず水銀
ランプのｇ線も使用できる。
第１１図は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。この実施例では装置のコンパクト化を図るた
め、暗視野照明装置の光源として、その注入電流
を変えることにより電気的直接的に高速に出力光
強度を制御することができる半導体レーザもしく
は発光ダイオード１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ
及び１０９ｄを用いた。この場合は、出力光強度
を直接制御できるためAO変調器もしくはEO変
調器１０６ａ及び１０６ｃは不要である。又、水
銀灯５４によるパターンのチツプ８x1上への露光
の際はシヤツタ１０５ａ，１０５ｄを閉じる必要
がある。
る。この実施例では装置のコンパクト化を図るた
め、暗視野照明装置の光源として、その注入電流
を変えることにより電気的直接的に高速に出力光
強度を制御することができる半導体レーザもしく
は発光ダイオード１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ
及び１０９ｄを用いた。この場合は、出力光強度
を直接制御できるためAO変調器もしくはEO変
調器１０６ａ及び１０６ｃは不要である。又、水
銀灯５４によるパターンのチツプ８x1上への露光
の際はシヤツタ１０５ａ，１０５ｄを閉じる必要
がある。
また上記２つの実施例は、光源の照明面積を拡
大することにより明暗視野を利用したウエハパタ
ーン検査におけるパターン検出にも応用できるこ
とは明らかである。
大することにより明暗視野を利用したウエハパタ
ーン検査におけるパターン検出にも応用できるこ
とは明らかである。
尚、光電変換素子として、上記２つの実施例で
は、光電子増倍管を使用したが、固体撮像素子や
ビジコン等も十分使用できる。その場合は、スリ
ツト板３９ａ，３９ｂ、板ばね４４ａ，４４ｂ、
ガルバ４１ａ，４１ｂ、てこ４２ａ，４２ｂ、連
結棒４３ａ，４３ｂ及び集光レンズ４０ａ，４０
ｂは不要となる。
は、光電子増倍管を使用したが、固体撮像素子や
ビジコン等も十分使用できる。その場合は、スリ
ツト板３９ａ，３９ｂ、板ばね４４ａ，４４ｂ、
ガルバ４１ａ，４１ｂ、てこ４２ａ，４２ｂ、連
結棒４３ａ，４３ｂ及び集光レンズ４０ａ，４０
ｂは不要となる。
第１２図は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。この実施例では暗視野照明装置の光源として
He−NeレーザもしくはArレーザを用いた。第
８図及び第１１図に示す実施例では、光電変換素
子２５ａ及び２５ｂの出力信号レベルに応じて照
明光１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ及び１０４ｄ
の強度を制御していたが、本実施例では、光電変
換素子２５ａ及び２５ｂの出力信号レベルに応じ
て、光電変換素子に入力されるパターン段差部か
らの散乱光７５ａ及び７５ｂの強度を直接制御す
る。すなわち、光電変換素子の出力信号レベルに
応じて、散乱光強度制御装置１１５ａ及び１１５
ｂにより、前述の透過率が場所によつて任意の値
を有する可変NDフイルタ１２０ａ及び１２０ｂ
を機械的に走査することにより散乱光７５ａ及び
７５ｂの強度を制御する。光源には上記レーザの
他、半導体レーザ、発光ダイオードもしくは水銀
ランプ（ｇ線）も使用できる。
る。この実施例では暗視野照明装置の光源として
He−NeレーザもしくはArレーザを用いた。第
８図及び第１１図に示す実施例では、光電変換素
子２５ａ及び２５ｂの出力信号レベルに応じて照
明光１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ及び１０４ｄ
の強度を制御していたが、本実施例では、光電変
換素子２５ａ及び２５ｂの出力信号レベルに応じ
て、光電変換素子に入力されるパターン段差部か
らの散乱光７５ａ及び７５ｂの強度を直接制御す
る。すなわち、光電変換素子の出力信号レベルに
応じて、散乱光強度制御装置１１５ａ及び１１５
ｂにより、前述の透過率が場所によつて任意の値
を有する可変NDフイルタ１２０ａ及び１２０ｂ
を機械的に走査することにより散乱光７５ａ及び
７５ｂの強度を制御する。光源には上記レーザの
他、半導体レーザ、発光ダイオードもしくは水銀
ランプ（ｇ線）も使用できる。
また他の実施例として光電変換素子２５ａ及び
２５ｂの出力信号レベルに応じてその感度を電気
的に制御することによりSN比の高い安定した出
力信号を得ることができる（図示せず）。この場
合は、上記可変NDフイルタ１２０ａ及び１２０
ｂ、並びに散乱光強度制御装置１１５ａ，１１５
ｂは不要である。また光源は上記のいずれも使用
できる。
２５ｂの出力信号レベルに応じてその感度を電気
的に制御することによりSN比の高い安定した出
力信号を得ることができる（図示せず）。この場
合は、上記可変NDフイルタ１２０ａ及び１２０
ｂ、並びに散乱光強度制御装置１１５ａ，１１５
ｂは不要である。また光源は上記のいずれも使用
できる。
以上詳述したように、本発明の検出方法によれ
ば、ウエハパターン面を斜に照明してパターン段
差部における散乱光を結像せしめるパターン検出
方法において、パターンの材質や反射率の如何に
拘らず、常に安定したSN比の高い検出信号を得
ることができる。また、本発明装置によれば上記
の方法を容易に実施してその効果を充分に発揮さ
せることができる。
ば、ウエハパターン面を斜に照明してパターン段
差部における散乱光を結像せしめるパターン検出
方法において、パターンの材質や反射率の如何に
拘らず、常に安定したSN比の高い検出信号を得
ることができる。また、本発明装置によれば上記
の方法を容易に実施してその効果を充分に発揮さ
せることができる。
第１図は縮小投影式露光装置の原理と従来のパ
ターン検出方法との説明図である。第２図及び第
３図はパターンおよび干渉縞の説明図で、第２図
は第３図のＡ−Ａ断面図に相当する断面図であ
り、第３図は干渉縞パターンの平面図である。第
４図は第２図に示す断面を有するパターンの検出
出力波形を示す図表、第５図ａはホトレジストの
非対称塗布を示す断面図。第５図ｂは第５図ａの
検出出力波形を示す図表。第６図は暗視野照明に
よるパターン検出法を用いた縮小投影露光装置の
斜視図。第７図はウエハパターンの材質及び反射
率の違いによるパターン段差部での検出信号強度
の変動の説明図。第８図は本発明の検出方法を実
施するために構成した本発明装置の１実施例の斜
視図、第９図は本発明の効果を示す図表。第１０
図は照明光強度制御装置の機能を示すブロツク
図、第１１図及び第１２図はそれぞれ更に異なる
実施例を説明するための斜視図である。 １…レチクル、２…縮小投影露光レンズ、３ａ
…ホトレジスト層、３ｂ，３ｄ…段差形成層、３
ｃ…基板、１１ａ，１１ｂ…ミラー、１８ａ，１
８ｂ…レンズ、３６ａ，３６ｂ…ウエハパターン
照明用フアイバ、３７ａ，３７ｂ…リレーレン
ズ、４８ａ，４８ｂ…レチクルパターン照明用フ
アイバ、５４…水銀灯、７５ａ，７５ｂ…段差部
からの散乱光、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，
２００ｄ…暗視野照明装置、１００ａ，１００
ｂ，１００ｃ，１００ｄ…レンズ、１０１ａ，１
０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ…スリツト、１０２
ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ…レンズ、１
０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ…シヤツ
タ、１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ…
AO変調器もしくはEO変調器、１０７ａ，１０
７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ…He−Neレーザもし
くはArレーザ、１０８ａ，１０８ｂ…照明光強
度制御装置、１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１
０９ｄ…半導体レーザもしくは発光ダイオード、
１１５ａ，１１５ｂ…散乱光強度制御装置、１２
０ａ，１２０ｂ…可変NDフイルタ、２００ａ，
２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ…暗視野照明装
置、３００ａ，３００ｂ…信号増幅器、３１０
ａ，３１０ｂ…AD変換器、３２０ａ，３２０ｂ
…ピークホールド回路、３３０ａ，３３０ｂ…ピ
ーク値比較回路、３４０ａ，３４０ｂ…ゲート回
路、３５０ａ，３５０ｂ…照明光強度制御量算出
回路、５００ａ，５００ｂ…エツジ位置検出回
路。
ターン検出方法との説明図である。第２図及び第
３図はパターンおよび干渉縞の説明図で、第２図
は第３図のＡ−Ａ断面図に相当する断面図であ
り、第３図は干渉縞パターンの平面図である。第
４図は第２図に示す断面を有するパターンの検出
出力波形を示す図表、第５図ａはホトレジストの
非対称塗布を示す断面図。第５図ｂは第５図ａの
検出出力波形を示す図表。第６図は暗視野照明に
よるパターン検出法を用いた縮小投影露光装置の
斜視図。第７図はウエハパターンの材質及び反射
率の違いによるパターン段差部での検出信号強度
の変動の説明図。第８図は本発明の検出方法を実
施するために構成した本発明装置の１実施例の斜
視図、第９図は本発明の効果を示す図表。第１０
図は照明光強度制御装置の機能を示すブロツク
図、第１１図及び第１２図はそれぞれ更に異なる
実施例を説明するための斜視図である。 １…レチクル、２…縮小投影露光レンズ、３ａ
…ホトレジスト層、３ｂ，３ｄ…段差形成層、３
ｃ…基板、１１ａ，１１ｂ…ミラー、１８ａ，１
８ｂ…レンズ、３６ａ，３６ｂ…ウエハパターン
照明用フアイバ、３７ａ，３７ｂ…リレーレン
ズ、４８ａ，４８ｂ…レチクルパターン照明用フ
アイバ、５４…水銀灯、７５ａ，７５ｂ…段差部
からの散乱光、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，
２００ｄ…暗視野照明装置、１００ａ，１００
ｂ，１００ｃ，１００ｄ…レンズ、１０１ａ，１
０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ…スリツト、１０２
ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ…レンズ、１
０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ…シヤツ
タ、１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ…
AO変調器もしくはEO変調器、１０７ａ，１０
７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ…He−Neレーザもし
くはArレーザ、１０８ａ，１０８ｂ…照明光強
度制御装置、１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１
０９ｄ…半導体レーザもしくは発光ダイオード、
１１５ａ，１１５ｂ…散乱光強度制御装置、１２
０ａ，１２０ｂ…可変NDフイルタ、２００ａ，
２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ…暗視野照明装
置、３００ａ，３００ｂ…信号増幅器、３１０
ａ，３１０ｂ…AD変換器、３２０ａ，３２０ｂ
…ピークホールド回路、３３０ａ，３３０ｂ…ピ
ーク値比較回路、３４０ａ，３４０ｂ…ゲート回
路、３５０ａ，３５０ｂ…照明光強度制御量算出
回路、５００ａ，５００ｂ…エツジ位置検出回
路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ウエハパターンに対し、該ウエハパターンの
面に斜方向から照明して、パターン段差部からの
散乱光をレンズによりセンサ面に結像せしめるウ
エハパターン検出方法において、上記のセンサか
ら発せられる検出信号のレベルに応じて前記パタ
ーン段差部からの散乱光強度を自動的に制御する
ことを特徴とする半導体露光装置用ウエハパター
ン検出方法。 ２ 前記の検出信号レベルに応じて散乱光強度を
自動的に制御する方法は、検出信号レベルに応じ
て照明光の強度を制御し、これによつて散乱光の
強度を間接的に制御するものであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の半導体露光装
置用ウエハパターン検出方法。 ３ 前記の検出信号レベルに応じて散乱光強度を
自動的に制御する方法は、散乱光の結像光路の途
中において検出信号レベルに応じて散乱光の通過
光量を制御するものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の半導体露光装置用ウエ
ハパターン検出方法。 ４ ウエハパターンに対して、該ウエハパターン
面に斜の方向から照明する手段と、ウエハパター
ンの段差部からの散乱光をセンサ面上に結像させ
る手段とを備えたウエハパターン検出装置におい
て、上記のセンサから発せられる検出信号のレベ
ルに応じて散乱光の強度を自動的に制御する手段
を設けたことを特徴とする半導体露光装置用ウエ
ハパターン検出装置。 ５ 前記の散乱光の強度を自動的に制御する手段
は、検出信号レベルに応じて前記の照明光の強度
を制御して間接的に散乱光強度を制御するもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
載の半導体露光装置用ウエハパターン検出装置。 ６ 前記の散乱光の強度を自動的に制御する手段
は、散乱光の結像光路の途中において、検出信号
レベルに応じて散乱光の通過光量を制御するもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
記載の半導体露光装置用ウエハパターン検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58225357A JPS60119722A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | 半導体露光装置用ウエハパタ−ン検出方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58225357A JPS60119722A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | 半導体露光装置用ウエハパタ−ン検出方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119722A JPS60119722A (ja) | 1985-06-27 |
| JPH0430736B2 true JPH0430736B2 (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=16828071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58225357A Granted JPS60119722A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | 半導体露光装置用ウエハパタ−ン検出方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60119722A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62190724A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-20 | Tokyo Electron Ltd | 位置合せ方法 |
| JPS6362251A (ja) * | 1986-09-02 | 1988-03-18 | Nikon Corp | アライメント装置 |
| JP2003324057A (ja) * | 2002-05-01 | 2003-11-14 | Sony Corp | アライメント装置およびアライメント方法 |
-
1983
- 1983-12-01 JP JP58225357A patent/JPS60119722A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60119722A (ja) | 1985-06-27 |
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