JPH0480762A - 位置検出装置及びその検出方法 - Google Patents
位置検出装置及びその検出方法Info
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- JPH0480762A JPH0480762A JP2195337A JP19533790A JPH0480762A JP H0480762 A JPH0480762 A JP H0480762A JP 2195337 A JP2195337 A JP 2195337A JP 19533790 A JP19533790 A JP 19533790A JP H0480762 A JPH0480762 A JP H0480762A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/7084—Position of mark on substrate, i.e. position in (x, y, z) of mark, e.g. buried or resist covered mark, mark on rearside, at the substrate edge, in the circuit area, latent image mark, marks in plural levels
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は位置検出装置及びその検出方法に関し、例えば
半導体素子製造用の露光装置において、マスクやレチク
ル(以下「マスク」という。)等の第1物体面上に形成
されている微細な電子回路パターンをウェハ等の第2物
体面上に露光転写する際にマスクとウェハとの相対的な
位置決め(アライメント)を行う場合に好適な位置検出
装置及びその検出方法に関するものである。
半導体素子製造用の露光装置において、マスクやレチク
ル(以下「マスク」という。)等の第1物体面上に形成
されている微細な電子回路パターンをウェハ等の第2物
体面上に露光転写する際にマスクとウェハとの相対的な
位置決め(アライメント)を行う場合に好適な位置検出
装置及びその検出方法に関するものである。
(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は、マス
クとウェハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の
重要な一要素となっている。特に最近の露光装置におけ
る位置合わせにおいては、半導体素子の高集積化の為に
、例えばサブミクロン以下の位置合わせ精度を有するも
のか要求されている。
クとウェハの相対的な位置合わせは性能向上を図る為の
重要な一要素となっている。特に最近の露光装置におけ
る位置合わせにおいては、半導体素子の高集積化の為に
、例えばサブミクロン以下の位置合わせ精度を有するも
のか要求されている。
多くの位置検出装置においては、マスク及びウニ八面上
に位置合わせ用の所謂アライメントマークを設け、それ
らより得られる位置情報を利用して、双方のアライメン
トを行っている。このときのアライメント方法としては
、例えば双方のアライメントマークのずれ雪を画像処理
を行うことにより検出したり、又は米国特許第4704
033号等で提案されているようにアライメントマーク
としてゾーンプレートを用い該ゾーンプレートに光束を
照射し、このときゾーンプレートから射出した光束の所
定面上における光量を検出すること等により行フている
。
に位置合わせ用の所謂アライメントマークを設け、それ
らより得られる位置情報を利用して、双方のアライメン
トを行っている。このときのアライメント方法としては
、例えば双方のアライメントマークのずれ雪を画像処理
を行うことにより検出したり、又は米国特許第4704
033号等で提案されているようにアライメントマーク
としてゾーンプレートを用い該ゾーンプレートに光束を
照射し、このときゾーンプレートから射出した光束の所
定面上における光量を検出すること等により行フている
。
一般にゾーンプレートを利用したアライメント方法は、
単なるアライメントマークを用いた方法に比べてアライ
メントマークの欠損に影響されずに比較的高精度のアラ
イメントが出来る特長がある。
単なるアライメントマークを用いた方法に比べてアライ
メントマークの欠損に影響されずに比較的高精度のアラ
イメントが出来る特長がある。
第9図はゾーンプレートを利用した従来の位置検出装置
の概略図である。第10図は第9図で用いているアライ
メントマークの概略図である。
の概略図である。第10図は第9図で用いているアライ
メントマークの概略図である。
第9図においてマスク18面上にはアライメントマーク
としてリニアなゾーンプレート21が形成され、ウェハ
19上にはアライメントマークとして矩形パターン例2
2がライン状に等ピッチに並べて形成されている。リニ
アゾーンプレート21の光束集光あるいは発散作用(パ
ワー)のある方向(X方向)がアライメント検出方向(
位置ずれ検出方向)である。光源Sからの投射ビームB
。
としてリニアなゾーンプレート21が形成され、ウェハ
19上にはアライメントマークとして矩形パターン例2
2がライン状に等ピッチに並べて形成されている。リニ
アゾーンプレート21の光束集光あるいは発散作用(パ
ワー)のある方向(X方向)がアライメント検出方向(
位置ずれ検出方向)である。光源Sからの投射ビームB
。
がミラー17を介し、このゾーンプレート21にマーク
の中心にあける法izを含み、位置ずれ検出方向と直交
する平面内(yz面内)で法線(Z軸)に対しある角度
φで入射し、ゾーンプレート21によりウェハ19面上
に線状に集光し、さらにウェハ19面上のパターン22
により回折され、上記面(入射面、yz面)内で別のウ
ェハパターンのピッチで決まる所定角度で信号光B2と
して出射して、ミラー17を介して検出器14へはいる
。
の中心にあける法izを含み、位置ずれ検出方向と直交
する平面内(yz面内)で法線(Z軸)に対しある角度
φで入射し、ゾーンプレート21によりウェハ19面上
に線状に集光し、さらにウェハ19面上のパターン22
により回折され、上記面(入射面、yz面)内で別のウ
ェハパターンのピッチで決まる所定角度で信号光B2と
して出射して、ミラー17を介して検出器14へはいる
。
ここでマスク18とウェハ19との間隔は図面では広げ
て示しであるが、実際は100μm以下で非常に近接し
ている。マスク18とウェハ19がアライメント方向(
X方向)にすれていればウェハ19面上のパターン22
により回折される光量が変化するので、検出器14で受
光される光量も変化する。これを検知することにより不
図示の制御手段でマスク18とウェハ19の位置ずれ補
正制御ができる。例えばマスク18とウェハ19とか合
致状態の時にウェハ19面上の線上集光部と矩形パター
ン列22とが中心が合う様にマークを設計してあけば、
検出器14の受光光量が最大の時に位置ずれO,即ち合
致していると判別できる。従って受光光量か最大となる
様にカエハ19を位置ずれ検出方向に移動させれば位置
合わせか可能となる。
て示しであるが、実際は100μm以下で非常に近接し
ている。マスク18とウェハ19がアライメント方向(
X方向)にすれていればウェハ19面上のパターン22
により回折される光量が変化するので、検出器14で受
光される光量も変化する。これを検知することにより不
図示の制御手段でマスク18とウェハ19の位置ずれ補
正制御ができる。例えばマスク18とウェハ19とか合
致状態の時にウェハ19面上の線上集光部と矩形パター
ン列22とが中心が合う様にマークを設計してあけば、
検出器14の受光光量が最大の時に位置ずれO,即ち合
致していると判別できる。従って受光光量か最大となる
様にカエハ19を位置ずれ検出方向に移動させれば位置
合わせか可能となる。
(発明か解決しようとする問題点)
しかしなから上記従来例では、マーク21の外周エツジ
12のパターンか入射光とほぼ直交するように設定され
、しかも位置ずれ検出方向(X方向)か入射面(yz面
)内近傍にある為、第11図(A)に示すように強度的
に強い正反射散乱光13′か検出器14の検出面上に存
在し、ノイズ光となり、S/Nを低下させるという欠点
があった。
12のパターンか入射光とほぼ直交するように設定され
、しかも位置ずれ検出方向(X方向)か入射面(yz面
)内近傍にある為、第11図(A)に示すように強度的
に強い正反射散乱光13′か検出器14の検出面上に存
在し、ノイズ光となり、S/Nを低下させるという欠点
があった。
尚、ここで正反射散乱光とはマーク21の外周エツジ1
2近傍で断面形状により発生するエツジ散乱光で、その
配光特性がエツジ12を反射面とし、反射の法則に従い
反射する光線を中心とした分布となるものであり、エツ
ジの接線を軸とする半径か無限小のシリンドリカル反射
面として幾何光学的に求められる方向を中心として散乱
する性質を持つ。
2近傍で断面形状により発生するエツジ散乱光で、その
配光特性がエツジ12を反射面とし、反射の法則に従い
反射する光線を中心とした分布となるものであり、エツ
ジの接線を軸とする半径か無限小のシリンドリカル反射
面として幾何光学的に求められる方向を中心として散乱
する性質を持つ。
特にX線を対象とするマスクにおいてはマスクパターン
を形成する厚みが厚く、エツジ散乱光の影響を強く受け
る。
を形成する厚みが厚く、エツジ散乱光の影響を強く受け
る。
第11図(A)、(B)、(C)はマーク21の外周エ
ツジ12と検出器14の検出面の周辺部を示す、それぞ
れ正面図、上面図、側面図である。
ツジ12と検出器14の検出面の周辺部を示す、それぞ
れ正面図、上面図、側面図である。
第11図(A)〜(C)においてマーク21のエツジ1
2に入射光B1が照射されたとき、エツジ12でエツジ
散乱光13が発生する。このときxy面、例えばマスク
18面への射影光路を考えると、第11図(B)に示さ
れる様にエツジ12て正反射する正反射散乱光13′方
向に強い散乱光が集中する。第11図(B)、(C)に
は散乱光13の角度毎の強度分布を破線にて示しである
。第11図(A)には正反射散乱光13′の検出器14
の検出面上での分布を示しである。信号光を検出する検
出器14の中央に強度の強い正反射散乱光13′が存在
する事がわかる。
2に入射光B1が照射されたとき、エツジ12でエツジ
散乱光13が発生する。このときxy面、例えばマスク
18面への射影光路を考えると、第11図(B)に示さ
れる様にエツジ12て正反射する正反射散乱光13′方
向に強い散乱光が集中する。第11図(B)、(C)に
は散乱光13の角度毎の強度分布を破線にて示しである
。第11図(A)には正反射散乱光13′の検出器14
の検出面上での分布を示しである。信号光を検出する検
出器14の中央に強度の強い正反射散乱光13′が存在
する事がわかる。
本発明は前述従来例の欠点に鑑み、マークのエツジの正
反射散乱光の影響を受けに<<シて検出器14で検出さ
れる信号のS/N比を向上し、高照度な位置検出を可能
にする位置検出装置及びその検出方法を提供する事を第
1の目的とする。
反射散乱光の影響を受けに<<シて検出器14で検出さ
れる信号のS/N比を向上し、高照度な位置検出を可能
にする位置検出装置及びその検出方法を提供する事を第
1の目的とする。
本発明の他の目的は後述する実施例の説明の中で明らか
になるであろう。
になるであろう。
(問題点を解決するための手段)
本発明の位置検出装置は、物理光学素子より成る位置検
出用のマークを有する物体の該マークに光源手段から光
束を照射し、該マークからの光学的作用を受けた光束を
検出手段で検出し、該検出手段からの出力信号を用いて
該物体の相対的位置を検出する際、該検出手段を該マー
クの外周エツジ又は/及び該物体面上に形成されている
該マーク以外のパターンのエツジから生じる正反射散乱
光を検出する領域と、該物体の位置情報を有する光束を
検出する領域の少なくとも2つの領域より構成したこと
を特徴としている。
出用のマークを有する物体の該マークに光源手段から光
束を照射し、該マークからの光学的作用を受けた光束を
検出手段で検出し、該検出手段からの出力信号を用いて
該物体の相対的位置を検出する際、該検出手段を該マー
クの外周エツジ又は/及び該物体面上に形成されている
該マーク以外のパターンのエツジから生じる正反射散乱
光を検出する領域と、該物体の位置情報を有する光束を
検出する領域の少なくとも2つの領域より構成したこと
を特徴としている。
又本発明は、第1物体と第2物体面上に各々物理光学素
子より成る位置検出用のマークを設け、光源手段からの
光束のうち該第1物体面上のマーりと、該第2物体面上
のマークで各々光学的作用を受けた光束を検出手段で検
出し、該検出手段からの出力信号を用いて該第1物体と
第2物体との相対的位置を検出する際、該検出手段を該
第1物体又は第2物体面上のマークのうち少なくとも一
方のマークの外周エツジから生じる正反射散乱光を検出
する領域と、該第1物体と第2物体の相対的位置情報を
有する光束を検出する領域の少なくとも2つの領域より
構成したことを特徴としている。
子より成る位置検出用のマークを設け、光源手段からの
光束のうち該第1物体面上のマーりと、該第2物体面上
のマークで各々光学的作用を受けた光束を検出手段で検
出し、該検出手段からの出力信号を用いて該第1物体と
第2物体との相対的位置を検出する際、該検出手段を該
第1物体又は第2物体面上のマークのうち少なくとも一
方のマークの外周エツジから生じる正反射散乱光を検出
する領域と、該第1物体と第2物体の相対的位置情報を
有する光束を検出する領域の少なくとも2つの領域より
構成したことを特徴としている。
この低重発明では、位置検出方法としては、物理光学素
子より成る位置検出用のマークを有する物体の該マーク
に光源手段から光束を照射し、該マークからの光学的作
用を受けた光束を検出手段で検出し、次いて該検出手段
からの信号より信号処理手段で該マークの外周エツジ又
は/及び該物体面上に形成されている該マーク以外のパ
ターンのエツジから生じる正反射散乱光に基づくノイズ
信号の影響を除去して該物体の相対的位置を検出するよ
うにしている。
子より成る位置検出用のマークを有する物体の該マーク
に光源手段から光束を照射し、該マークからの光学的作
用を受けた光束を検出手段で検出し、次いて該検出手段
からの信号より信号処理手段で該マークの外周エツジ又
は/及び該物体面上に形成されている該マーク以外のパ
ターンのエツジから生じる正反射散乱光に基づくノイズ
信号の影響を除去して該物体の相対的位置を検出するよ
うにしている。
又本発明では、物理光学素子より成る位置検出用のマー
クを各々有している対向配置された第1物体と第2物体
の一方に光源手段から光束を照射し、該第1物体面上の
マークと第2物体面上のマークで各々光学的作用を受け
た光束を検出手段で検出し、次いで該検出手段からの信
号より信号処理手段で該検出手段への光束の入射位置に
応じた信号処理を行うことにより、該マークの外周エツ
ジから生じる正反射散乱光に基づくノイズ信号の影響を
除去して、該第1物体と第2物体との相対的位置を検出
するようにしている。
クを各々有している対向配置された第1物体と第2物体
の一方に光源手段から光束を照射し、該第1物体面上の
マークと第2物体面上のマークで各々光学的作用を受け
た光束を検出手段で検出し、次いで該検出手段からの信
号より信号処理手段で該検出手段への光束の入射位置に
応じた信号処理を行うことにより、該マークの外周エツ
ジから生じる正反射散乱光に基づくノイズ信号の影響を
除去して、該第1物体と第2物体との相対的位置を検出
するようにしている。
(実施例)
第1図(A)は本発明の第1実施例の要部斜視図、第1
図(B)、(C)は各々第1図(A)の第1物体として
のマスクと第2物体としてのウニへ面上に設けた位置検
出用のマークの上面概略図である。
図(B)、(C)は各々第1図(A)の第1物体として
のマスクと第2物体としてのウニへ面上に設けた位置検
出用のマークの上面概略図である。
本実施例では第9図の従来の位置検出装置に比へてマス
ク18面上のマーク21の外形状と検出器1の検出領域
が異っており、その他の各要素の構成は略凹しである。
ク18面上のマーク21の外形状と検出器1の検出領域
が異っており、その他の各要素の構成は略凹しである。
即ち、本実施例では光源Sからの投射ビームB1かミラ
ー17を介し、ゾーンプレート21にマークの中心にお
ける法線Zを含み、位置ずれ検出方向と直交する平面内
(yz面内)で法線(Z軸)に対しある角度φで入射し
、ゾーンプレート21により光学的作用を受けてウェハ
19面上に線状に集光し、さらにウェハ19面上のパタ
ーン22により光学的作用を受けて例えば回折され、上
記面(入射面、yz面)内で別のウェハパターンのピッ
チで決まる所定角度で信号光B2として出射して、ミラ
ー17を介して検出手段としての検出器1へはいる。
ー17を介し、ゾーンプレート21にマークの中心にお
ける法線Zを含み、位置ずれ検出方向と直交する平面内
(yz面内)で法線(Z軸)に対しある角度φで入射し
、ゾーンプレート21により光学的作用を受けてウェハ
19面上に線状に集光し、さらにウェハ19面上のパタ
ーン22により光学的作用を受けて例えば回折され、上
記面(入射面、yz面)内で別のウェハパターンのピッ
チで決まる所定角度で信号光B2として出射して、ミラ
ー17を介して検出手段としての検出器1へはいる。
マスク18とウェハ19がアライメント方向(X方向)
にずれていればウェハ19面上のパターン22により回
折される光量が変化するので、検出器1で受光される光
量も変化する。これを検知することにより不図示の制御
手段てマスクI8とウェハ19の位置ずれ補正制御を行
っている。例えばマスク18とウェハ19とが合致状態
の時にウェハ19面上の線上集光部と矩形パターン列2
2とが中心が合う棟にマークを設計しておけば、検出器
14の受光光量か最大の時に位置ずれ0、即ち合致して
いると判別できる。従って受光光量が最大となる様にウ
ェハ19を駆動手段(不図示)で位置すれ検出方向に移
動させ、これによりマスク18とウェハ19との位置合
わせな行っている。
にずれていればウェハ19面上のパターン22により回
折される光量が変化するので、検出器1で受光される光
量も変化する。これを検知することにより不図示の制御
手段てマスクI8とウェハ19の位置ずれ補正制御を行
っている。例えばマスク18とウェハ19とが合致状態
の時にウェハ19面上の線上集光部と矩形パターン列2
2とが中心が合う棟にマークを設計しておけば、検出器
14の受光光量か最大の時に位置ずれ0、即ち合致して
いると判別できる。従って受光光量が最大となる様にウ
ェハ19を駆動手段(不図示)で位置すれ検出方向に移
動させ、これによりマスク18とウェハ19との位置合
わせな行っている。
本実施例においてはリニアゾーンプレート21の凸部の
端部な第1図(B)で示す様に中心線21aを境にして
対称に斜めにカッティングを施しである。前述の如く入
射光束B1はマスク法線を含み、位置ずれ検出方向(X
方向)に垂直な面(yz面)内で法線に対し角度φてマ
ーク21に入射する。検出器1は入射光束B、の入射面
(yz面)内で法線に対し入射光束側に出射する回折光
B2を受光する。凸部端部21bか第1図(B)の様に
斜め(ここでは位置ずれ検出方向に対し3.5°)にカ
ッティングされているので、この端部(エツジ)12か
らの正反射散乱光は法線方向を除き入射面内を進行する
事はない。
端部な第1図(B)で示す様に中心線21aを境にして
対称に斜めにカッティングを施しである。前述の如く入
射光束B1はマスク法線を含み、位置ずれ検出方向(X
方向)に垂直な面(yz面)内で法線に対し角度φてマ
ーク21に入射する。検出器1は入射光束B、の入射面
(yz面)内で法線に対し入射光束側に出射する回折光
B2を受光する。凸部端部21bか第1図(B)の様に
斜め(ここでは位置ずれ検出方向に対し3.5°)にカ
ッティングされているので、この端部(エツジ)12か
らの正反射散乱光は法線方向を除き入射面内を進行する
事はない。
従フて入射面内(法線方向ではない)を進行する回折光
B2を受光する位置に配置された検出器1の中心付近で
は正反射散乱光を受光せず検出器1の周辺部で受光され
る。
B2を受光する位置に配置された検出器1の中心付近で
は正反射散乱光を受光せず検出器1の周辺部で受光され
る。
第2図(A)、(、B)、(C)はマーク21の外周エ
ツジ12(第1図(B)の端部12に相当)から生ずる
エツジ散乱光13の説明図である。同図(A)、(B)
、(C)はそれぞれ検出器1の正面図、マーク21の検
出器1周辺部の上面図、マーク21のエツジ側面図であ
る。同図てはマーク21のエツジ12を拡大して示して
いる。
ツジ12(第1図(B)の端部12に相当)から生ずる
エツジ散乱光13の説明図である。同図(A)、(B)
、(C)はそれぞれ検出器1の正面図、マーク21の検
出器1周辺部の上面図、マーク21のエツジ側面図であ
る。同図てはマーク21のエツジ12を拡大して示して
いる。
今、マーク21のパターン面上の射影光路を第2図(B
)に示すようにとれば、マークのエツジ12ヘエツジの
マーク面内の法IW15にθ(ここでは3.5°)なる
角度で入射する光11は、法線に関し対称な角θとなる
正反射方向13bへ強い強度をもつ散乱光13となって
反射する。
)に示すようにとれば、マークのエツジ12ヘエツジの
マーク面内の法IW15にθ(ここでは3.5°)なる
角度で入射する光11は、法線に関し対称な角θとなる
正反射方向13bへ強い強度をもつ散乱光13となって
反射する。
入射面(yz面)内の射影光路で見れば第2図(C)に
示すようにエツジ12てあらゆる方向に散乱する散乱光
13となる。又検出器1の検出面上には第2図(A)の
ように線状の正反射散乱光13′か入射してくる。
示すようにエツジ12てあらゆる方向に散乱する散乱光
13となる。又検出器1の検出面上には第2図(A)の
ように線状の正反射散乱光13′か入射してくる。
検出器1は例えば画素サイズ(横×縦)か13×130
μm、画素数2048の充電変換による電荷結合型の1
次元センサ(CCDリニアセンサ)である。ここて光電
変換され蓄積された電荷は各画素からシフトレジスタに
転送され、電荷検出部を通し、ソースフォロアからなる
出力増幅器にして出力されたのち、波形メモリに検出器
1の各画素に対応した光強度が電気信号として記憶され
、A/D変換された後、更にマイクロコンピュータにデ
ータ転送される。マイクロコンピュータ上では転送され
た256諧調の検出器1の各画素ごとの光量に対応する
データを次のように演算処理している。
μm、画素数2048の充電変換による電荷結合型の1
次元センサ(CCDリニアセンサ)である。ここて光電
変換され蓄積された電荷は各画素からシフトレジスタに
転送され、電荷検出部を通し、ソースフォロアからなる
出力増幅器にして出力されたのち、波形メモリに検出器
1の各画素に対応した光強度が電気信号として記憶され
、A/D変換された後、更にマイクロコンピュータにデ
ータ転送される。マイクロコンピュータ上では転送され
た256諧調の検出器1の各画素ごとの光量に対応する
データを次のように演算処理している。
まず検出器1の検出面をマスク又はウェハに関する相対
的位置情報を有する信号光束の検出を行う信号検出領域
と正反射散乱光に基づくノイズ光の検出を行うノイズ検
出領域(正反射散乱光検出領域)の複数の領域に分ける
。
的位置情報を有する信号光束の検出を行う信号検出領域
と正反射散乱光に基づくノイズ光の検出を行うノイズ検
出領域(正反射散乱光検出領域)の複数の領域に分ける
。
第3図は本実施例の検出器1の検光面の概略図である。
同図において1aは信号検出領域、1bはノイズ検出領
域である。
域である。
尚、本実施例では第1図(B)に示すようにマーク21
の凸部端部(エツジ)12を中心線21aに対して対称
に斜めにカッティングしている為に、検出器1の検光面
上には中心i1aの左右のエツジ12で生した2つの正
反射散乱光13′が入射する場合があるが同図では簡単
の為に一方の正反射散乱光13′のみを示している。
の凸部端部(エツジ)12を中心線21aに対して対称
に斜めにカッティングしている為に、検出器1の検光面
上には中心i1aの左右のエツジ12で生した2つの正
反射散乱光13′が入射する場合があるが同図では簡単
の為に一方の正反射散乱光13′のみを示している。
又、第3図では強度集中が大きい正反射散乱光13′が
検出器1の検出面上に入射する画素近傍を予め予測し、
設定している。
検出器1の検出面上に入射する画素近傍を予め予測し、
設定している。
尚、検出器1の検出面上の検出領域を検出された光の強
度分布から求めてもよい。正反射散乱光のノイズ検出領
域としておおまかに設定しておき、次にこのノイズ検出
領域内で所定強度以上の極大値を求め、このときの位置
を中心に±m(mは設計に応じ適当に定める値である。
度分布から求めてもよい。正反射散乱光のノイズ検出領
域としておおまかに設定しておき、次にこのノイズ検出
領域内で所定強度以上の極大値を求め、このときの位置
を中心に±m(mは設計に応じ適当に定める値である。
)画素を正反射散乱光のノイズ検出領域1bとしても良
い 次に領域16に対応する画素データを使用することなく
、信号検出領域1aに対応する画素データの積分を行な
い、信号検出領域1a内の回折光の強度を求める。積分
を行なう際、各画素ごとに画素位置に応じたウェイトを
かけて積分してもよい。このあとは従来例と同様に検出
器1で検出される信号光の光量が最大となる様に例えば
ウェハ19を駆動手段により位置ずれ検出方向(X方向
)に移動させる。
い 次に領域16に対応する画素データを使用することなく
、信号検出領域1aに対応する画素データの積分を行な
い、信号検出領域1a内の回折光の強度を求める。積分
を行なう際、各画素ごとに画素位置に応じたウェイトを
かけて積分してもよい。このあとは従来例と同様に検出
器1で検出される信号光の光量が最大となる様に例えば
ウェハ19を駆動手段により位置ずれ検出方向(X方向
)に移動させる。
第4図に本実施例における位置ずれ検出方向のフローチ
ャートを示す。
ャートを示す。
尚、上記対策の説明はわかり易くする意味でマーク面に
垂直な面上に検出領域を配置したが、実際はこの面は傾
いていてもよい。
垂直な面上に検出領域を配置したが、実際はこの面は傾
いていてもよい。
第5図は本発明の第2実施例の要部概略図である。
本実施例では光源23から出射された光束を、投光レン
ズ系24で集光し、反射鏡25で反射させた後、マスク
(第1物体)18に設けた振幅型、又は位相型のゾーン
プレート等から成る周辺形状が長方形の第1物理光学素
子21(例えばグレーディングレンズ)を斜め方向から
照射している。
ズ系24で集光し、反射鏡25で反射させた後、マスク
(第1物体)18に設けた振幅型、又は位相型のゾーン
プレート等から成る周辺形状が長方形の第1物理光学素
子21(例えばグレーディングレンズ)を斜め方向から
照射している。
第1物理光学素子21は集光作用を有しており、出射光
を第1物理光学素子21から所定の距離の点に集光して
いる。モして該点から発散した光束を所定の距離に配置
したウェハ(第2物体)19に設けられている位相型若
しくは振幅型のゾーンプレート等から成る第2物理光学
素子22(例えばグレーディングレンズ)に入射させて
いる。第2物理光学素子22は第1物理光学素子21と
同様に集光作用を有しており、第2物理光学素子22か
らの出射光を第1物理光学素子21を通過させた後、集
光レンズ26により検出面la上に集光している。
を第1物理光学素子21から所定の距離の点に集光して
いる。モして該点から発散した光束を所定の距離に配置
したウェハ(第2物体)19に設けられている位相型若
しくは振幅型のゾーンプレート等から成る第2物理光学
素子22(例えばグレーディングレンズ)に入射させて
いる。第2物理光学素子22は第1物理光学素子21と
同様に集光作用を有しており、第2物理光学素子22か
らの出射光を第1物理光学素子21を通過させた後、集
光レンズ26により検出面la上に集光している。
即ち、本実施例では第1物理光学素子21の回折機な第
2物理光学素子22て拡大結像させている。このとき第
1物体(マスク)18と第2物体(ウェハ)19とのX
方向の相対的な位置ずれ量Δσに応じて検出面la上に
おいては、X方向の光束の重心すれ量Δδが生じてくる
。
2物理光学素子22て拡大結像させている。このとき第
1物体(マスク)18と第2物体(ウェハ)19とのX
方向の相対的な位置ずれ量Δσに応じて検出面la上に
おいては、X方向の光束の重心すれ量Δδが生じてくる
。
これは物点である集光点が像を形成するレンズの役割を
する第2物理光学素子22に対して相対的に移動する為
、像である検出面la上の集光点も移動するからである
。この時の検出面la上の光束の重心ずれ量は第1.第
2物体の相対移動量にほぼ比例する。この比例関係をあ
らかしめ求めておき、マスク18設定時にためし焼き等
によりマスク18とウェハ19との位置ずれ0の時の光
束重心位置を基準位置として得て、位置検出時に光束重
心位置の基準位置からのX方向のすれ量Δδを求め、前
述の比例関係よりウェハ19のずれ量Δσを求めている
。
する第2物理光学素子22に対して相対的に移動する為
、像である検出面la上の集光点も移動するからである
。この時の検出面la上の光束の重心ずれ量は第1.第
2物体の相対移動量にほぼ比例する。この比例関係をあ
らかしめ求めておき、マスク18設定時にためし焼き等
によりマスク18とウェハ19との位置ずれ0の時の光
束重心位置を基準位置として得て、位置検出時に光束重
心位置の基準位置からのX方向のすれ量Δδを求め、前
述の比例関係よりウェハ19のずれ量Δσを求めている
。
ここで光束の重心とは、光束検出面内において、検出面
内各点のこの点からの位置ベクトルにその点の光強度を
乗算したものを断面全面で積分した時に積分値が0ベク
トルになる点のことである。
内各点のこの点からの位置ベクトルにその点の光強度を
乗算したものを断面全面で積分した時に積分値が0ベク
トルになる点のことである。
本実施例では同図において、光束27による検出面la
上の光束の重心すれ量Δδを求め、これより第1物体と
してのマスク18と第2物体としてのウェハ19との相
対的な位置すれ量Δσを検出している。
上の光束の重心すれ量Δδを求め、これより第1物体と
してのマスク18と第2物体としてのウェハ19との相
対的な位置すれ量Δσを検出している。
第6図(A)は本発明の第3実施例の要部概略図、第6
図(B)〜(E)は同図(A)の一部分の説明図である
。
図(B)〜(E)は同図(A)の一部分の説明図である
。
本実施例はマスク又はウェハ面上の位置検出用のマーク
21の周辺にマーク21以外のパターンが存在し、該パ
ターンによる影響例えばパターンのエツジから生ずる散
乱光の影響を考慮したときの実施例である。
21の周辺にマーク21以外のパターンが存在し、該パ
ターンによる影響例えばパターンのエツジから生ずる散
乱光の影響を考慮したときの実施例である。
本実施例では投光ど−ムlla〜lieかマスク面18
上てマーク21の周辺の領域30に広がって照射される
。このとき生ずる回路パターン29からのエツジ散乱光
13a′〜130′を検出系28内の検出部の信号処理
手段で適切に信号処理することにより回避している。
上てマーク21の周辺の領域30に広がって照射される
。このとき生ずる回路パターン29からのエツジ散乱光
13a′〜130′を検出系28内の検出部の信号処理
手段で適切に信号処理することにより回避している。
本実施例においては、マスク18面の射影光路図(x−
y平面)第6図(A)に示すように投光系(不図示)よ
り照射される投射光11を回路パターン29のスクライ
ブライン20方向と直交するように光路を設定し、回路
パターン29のスクライブライン20と平行な直線部の
エツジからの正反射散乱光13a′〜130′が点線で
示すように投射方向にくるのに対し、受光系28の受光
方向を入射方向に対しθ回転し、このエツジ散乱光13
a′〜1.3 c ′の強度中心がマーク21からの回
折光27と検出面28上で異なる位置に入射するように
各要素を設定している。
y平面)第6図(A)に示すように投光系(不図示)よ
り照射される投射光11を回路パターン29のスクライ
ブライン20方向と直交するように光路を設定し、回路
パターン29のスクライブライン20と平行な直線部の
エツジからの正反射散乱光13a′〜130′が点線で
示すように投射方向にくるのに対し、受光系28の受光
方向を入射方向に対しθ回転し、このエツジ散乱光13
a′〜1.3 c ′の強度中心がマーク21からの回
折光27と検出面28上で異なる位置に入射するように
各要素を設定している。
この場合、回路パターン29による正反射散乱光13a
〜130′は各エツジの直線部を軸に360°の方
向に散乱する為、およそ投射ビーム領域30の幅で散乱
し、13b’、13c′で示される領域全体に広がる。
〜130′は各エツジの直線部を軸に360°の方
向に散乱する為、およそ投射ビーム領域30の幅で散乱
し、13b’、13c′で示される領域全体に広がる。
本実施例においては第6図(B)〜(E)に示すように
人出射光路を設定している。(B)。
人出射光路を設定している。(B)。
(D)はx−y平面図、(C)、(E)はy−z平面図
で、(B)はマスクアライメント用のマーク21を示す
もので、(B)、(C)に示す投光ビーム11を真下に
集光作用を伴って偏向するように設計されたものである
。(D)はウェハ19面上のアライメント用のマーク2
2を示すもので(D)、(E)に示すように検出光27
が発散作用を伴って偏向するように設計されたものであ
る。
で、(B)はマスクアライメント用のマーク21を示す
もので、(B)、(C)に示す投光ビーム11を真下に
集光作用を伴って偏向するように設計されたものである
。(D)はウェハ19面上のアライメント用のマーク2
2を示すもので(D)、(E)に示すように検出光27
が発散作用を伴って偏向するように設計されたものであ
る。
第7図は本実施例の検出面1a上における信号光束27
とエツジ散乱光13a′を示す説明図である。
とエツジ散乱光13a′を示す説明図である。
検出器1は例えば第1実施例と同様に、画素サイズ(横
×縦)が13μmX130μm、画素数2048の光電
変換による電荷結合型の1次元センサー(ccpリニア
センサ)である、本実施例においては物理光学素子とし
てのマーク21からの位置ずれ情報を有した信号光束2
7は第1.第2物体の相対的位置ずれに応じ、その検出
面la上の光量重心位置は位置27aから位置27bと
移動する。一方、アライメント用のマークの周辺形状の
エツジ及び回路パターンのエツジからの正反射散乱光1
3a′は検出器1の端に位置する。
×縦)が13μmX130μm、画素数2048の光電
変換による電荷結合型の1次元センサー(ccpリニア
センサ)である、本実施例においては物理光学素子とし
てのマーク21からの位置ずれ情報を有した信号光束2
7は第1.第2物体の相対的位置ずれに応じ、その検出
面la上の光量重心位置は位置27aから位置27bと
移動する。一方、アライメント用のマークの周辺形状の
エツジ及び回路パターンのエツジからの正反射散乱光1
3a′は検出器1の端に位置する。
投光ビーム、各エツジの方向、及び検出系の光学的配置
から予め予想される領域を設定しておき、次にこの領域
内で所定強度以上の最大値を求め、これを中心に±n画
素(nは設計に応じ適宜設定)を正反射散乱光検出領域
(ノイズ検出領域)とし、残りを信号検出領域とする。
から予め予想される領域を設定しておき、次にこの領域
内で所定強度以上の最大値を求め、これを中心に±n画
素(nは設計に応じ適宜設定)を正反射散乱光検出領域
(ノイズ検出領域)とし、残りを信号検出領域とする。
尚、予め設定した領域内に所定強度以上の最大値かない
場合は全領域を信号検出領域とする、 次に正反射散乱光の各画素からの信号に対応するデータ
は使用せず信号検出領域内の信号光束の光量重心位置を
その領域の各画素からの信号に対応するデータを用いて
求める。
場合は全領域を信号検出領域とする、 次に正反射散乱光の各画素からの信号に対応するデータ
は使用せず信号検出領域内の信号光束の光量重心位置を
その領域の各画素からの信号に対応するデータを用いて
求める。
第8図に本実施例におけるフローチャート図を示す。
(発明の効果)
本発明によれば物体の相対的位置を検出する際、物体面
上に設けた位置検出用のマークのエツジ又は/及びマー
ク以外のパターンのエツジから生じる正反射散乱光の影
響を除去し、S/N比の向上を図り、高照度な位置検出
を可能とした位置検出装置及びその検出方法を達成する
ことかできる。
上に設けた位置検出用のマークのエツジ又は/及びマー
ク以外のパターンのエツジから生じる正反射散乱光の影
響を除去し、S/N比の向上を図り、高照度な位置検出
を可能とした位置検出装置及びその検出方法を達成する
ことかできる。
第1図(A)は本発明の第1実施例の要部斜視図、第1
図(B)、(C)、第3図は第1図の一部分の概略図、
第2図(A)〜(C)は第1図の第1実施例におけるエ
ツジ散乱光の説明図、第4図は第1実施例のフローチャ
ート図、第5図は本発明の第2実施例の要部概略図、第
6図(A)は本発明の第3実施例の要部概略図、第6図
(B)〜(E)、第7図は第6図(A)の第3実施例の
一部分の概略図、第8図は第3実施例のフローチャート
図、第9図は従来の位置検出装置の要部概略図、第10
図、第11図(A)〜(c)は第9図の一部分の説明図
である。 図中1は検出器、18は第1物体(マスク)、19は第
2物体(ウェハ)、21.22は位置検出用のマーク、
12はエツジ、5.23は光源、13はエツジ散乱光、
13′は正反射散乱光、1aは信号検出領域、1bはノ
イズ光検出領域である。
図(B)、(C)、第3図は第1図の一部分の概略図、
第2図(A)〜(C)は第1図の第1実施例におけるエ
ツジ散乱光の説明図、第4図は第1実施例のフローチャ
ート図、第5図は本発明の第2実施例の要部概略図、第
6図(A)は本発明の第3実施例の要部概略図、第6図
(B)〜(E)、第7図は第6図(A)の第3実施例の
一部分の概略図、第8図は第3実施例のフローチャート
図、第9図は従来の位置検出装置の要部概略図、第10
図、第11図(A)〜(c)は第9図の一部分の説明図
である。 図中1は検出器、18は第1物体(マスク)、19は第
2物体(ウェハ)、21.22は位置検出用のマーク、
12はエツジ、5.23は光源、13はエツジ散乱光、
13′は正反射散乱光、1aは信号検出領域、1bはノ
イズ光検出領域である。
Claims (4)
- (1)物理光学素子より成る位置検出用のマークを有す
る物体の該マークに光源手段から光束を照射し、該マー
クからの光学的作用を受けた光束を検出手段で検出し、
該検出手段からの出力信号を用いて該物体の相対的位置
を検出する際、該検出手段を該マークの外周エッジ又は
/及び該物体面上に形成されている該マーク以外のパタ
ーンのエッジから生じる正反射散乱光を検出する領域と
、該物体の位置情報を有する光束を検出する領域の少な
くとも2つの領域より構成したことを特徴とする位置検
出装置。 - (2)第1物体と第2物体面上に各々物理光学素子より
成る位置検出用のマークを設け、光源手段からの光束の
うち該第1物体面上のマークと、該第2物体面上のマー
クで各々光学的作用を受けた光束を検出手段で検出し、
該検出手段からの出力信号を用いて該第1物体と第2物
体との相対的位置を検出する際、該検出手段を該第1物
体又は第2物体面上のマークのうち少なくとも一方のマ
ークの外周エッジから生じる正反射散乱光を検出する領
域と、該第1物体と第2物体の相対的位置情報を有する
光束を検出する領域の少なくとも2つの領域より構成し
たことを特徴とする位置検出装置。 - (3)物理光学素子より成る位置検出用のマークを有す
る物体の該マークに光源手段から光束を照射し、該マー
クからの光学的作用を受けた光束を検出手段で検出し、
次いで該検出手段からの信号より信号処理手段で該マー
クの外周エッジ又は/及び該物体面上に形成されている
該マーク以外のパターンのエッジから生じる正反射散乱
光に基づくノイズ信号の影響を除去して該物体の相対的
位置を検出するようにしたことを特徴とする位置検出方
法。 - (4)物理光学素子より成る位置検出用のマークを各々
有している対向配置された第1物体と第2物体の一方に
光源手段から光束を照射し、該第1物体面上のマークと
第2物体面上のマークで各々光学的作用を受けた光束を
検出手段で検出し、次いで該検出手段からの信号より信
号処理手段で該検出手段への光束の入射位置に応じた信
号処理を行うことにより、該マークの外周エッジから生
じる正反射散乱光に基づくノイズ信号の影響を除去して
、該第1物体と第2物体との相対的位置を検出するよう
にしたことを特徴とする位置検出方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2195337A JPH0480762A (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 位置検出装置及びその検出方法 |
US07/733,829 US5285259A (en) | 1990-07-23 | 1991-07-22 | Position detecting method |
EP91306693A EP0468741B1 (en) | 1990-07-23 | 1991-07-23 | Position detecting method |
DE69128667T DE69128667T2 (de) | 1990-07-23 | 1991-07-23 | Positionsbestimmungsmethode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2195337A JPH0480762A (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 位置検出装置及びその検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0480762A true JPH0480762A (ja) | 1992-03-13 |
Family
ID=16339499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2195337A Pending JPH0480762A (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 位置検出装置及びその検出方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5285259A (ja) |
EP (1) | EP0468741B1 (ja) |
JP (1) | JPH0480762A (ja) |
DE (1) | DE69128667T2 (ja) |
Families Citing this family (14)
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---|---|---|---|---|
US5585923A (en) * | 1992-11-14 | 1996-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for measuring positional deviation while correcting an error on the basis of the error detection by an error detecting means |
JP3428705B2 (ja) * | 1993-10-20 | 2003-07-22 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
US5625453A (en) * | 1993-10-26 | 1997-04-29 | Canon Kabushiki Kaisha | System and method for detecting the relative positional deviation between diffraction gratings and for measuring the width of a line constituting a diffraction grating |
US5550635A (en) * | 1993-10-29 | 1996-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotational deviation detecting method and system using a periodic pattern |
JPH07135168A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-23 | Canon Inc | アライメント方法及びそれを用いた位置検出装置 |
JPH0886612A (ja) * | 1994-09-19 | 1996-04-02 | Canon Inc | 光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置 |
JPH1022213A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Canon Inc | 位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
JPH11241908A (ja) | 1997-12-03 | 1999-09-07 | Canon Inc | 位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
TW358156B (en) * | 1998-08-18 | 1999-05-11 | United Microelectronics Corp | Alignment detector |
US6717685B1 (en) * | 1999-09-24 | 2004-04-06 | Bae Systems Information | In situ proximity gap monitor for lithography |
DE10315086B4 (de) * | 2003-04-02 | 2006-08-24 | Infineon Technologies Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von Halbleiterwafern bei der Halbleiterherstellung |
JP4480009B2 (ja) * | 2004-12-06 | 2010-06-16 | Hoya株式会社 | 欠陥検査装置及び方法、並びにフォトマスクの製造方法 |
JP5633021B2 (ja) * | 2009-06-29 | 2014-12-03 | 株式会社ブイ・テクノロジー | アライメント方法、アライメント装置及び露光装置 |
JP6248401B2 (ja) * | 2013-03-19 | 2017-12-20 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法およびそれに用いられる露光マスク |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4704033A (en) * | 1986-03-06 | 1987-11-03 | Micronix Corporation | Multiple wavelength linear zone plate alignment apparatus and method |
EP0355496A3 (en) * | 1988-08-15 | 1990-10-10 | Sumitomo Heavy Industries Co., Ltd. | Position detector employing a sector fresnel zone plate |
US4862318A (en) * | 1989-04-04 | 1989-08-29 | Avx Corporation | Method of forming thin film terminations of low inductance ceramic capacitors and resultant article |
-
1990
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