JPH0540013A - ずれ測定方法及びこの方法を用いた露光装置 - Google Patents
ずれ測定方法及びこの方法を用いた露光装置Info
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- JPH0540013A JPH0540013A JP3219241A JP21924191A JPH0540013A JP H0540013 A JPH0540013 A JP H0540013A JP 3219241 A JP3219241 A JP 3219241A JP 21924191 A JP21924191 A JP 21924191A JP H0540013 A JPH0540013 A JP H0540013A
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- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２つの物体間の重ね合わせ焼付ずれ量を回折
光を用いて測定する。 【構成】 信号光束はそれぞれマスク１ｃの面上のアラ
イメント検定パターン２１ａ’、２１ｂ’、２１ｃ’に
所定の角度で入射した後に透過回折し、更にウエハ２の
面上のアライメント検定パターン２２ａ、２２ｂ、２２
ｃで反射回折し、更にマスク１ｃを通過して検出部３、
４の所定の位置に入射する。そして、検出部３、４でこ
れらの面上に入射した信号光束の重心位置を検出し、こ
の出力信号を用いてウエハ２の第１回目の焼付パターン
２２ａ、２２ｂと第２回目の焼付パターン２２ｃとにつ
いての位置ずれΔの検出を行う。
光を用いて測定する。 【構成】 信号光束はそれぞれマスク１ｃの面上のアラ
イメント検定パターン２１ａ’、２１ｂ’、２１ｃ’に
所定の角度で入射した後に透過回折し、更にウエハ２の
面上のアライメント検定パターン２２ａ、２２ｂ、２２
ｃで反射回折し、更にマスク１ｃを通過して検出部３、
４の所定の位置に入射する。そして、検出部３、４でこ
れらの面上に入射した信号光束の重心位置を検出し、こ
の出力信号を用いてウエハ２の第１回目の焼付パターン
２２ａ、２２ｂと第２回目の焼付パターン２２ｃとにつ
いての位置ずれΔの検出を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子製造
用の露光装置によって、マスクやレチクル等の物体パタ
ーンを位置合わせて重ねて焼き付けした時に、その位置
合わせの正確さを測定するずれ測定方法及びこの方法を
用いた露光装置に関するものである。
用の露光装置によって、マスクやレチクル等の物体パタ
ーンを位置合わせて重ねて焼き付けした時に、その位置
合わせの正確さを測定するずれ測定方法及びこの方法を
用いた露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】紫外光、Ｘ線等を用いてレチクルの回路
パターンをウエハの感光体上に露光転写する所謂半導体
製造用の露光転写装置においては、レチクルとウエハの
相対的な位置合わせは性能向上を図るための重要な一要
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ために例えば
サブミクロン以下の位置合わせ精度を有するものが要求
されている。
パターンをウエハの感光体上に露光転写する所謂半導体
製造用の露光転写装置においては、レチクルとウエハの
相対的な位置合わせは性能向上を図るための重要な一要
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ために例えば
サブミクロン以下の位置合わせ精度を有するものが要求
されている。
【０００３】多くの位置合わせ装置においては、レチク
ル及びウエハ面上に位置合わせ用の所謂アライメントパ
ターンを設け、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。露光装置として組上
げられた装置の位置合わせ性能を実際に計測、評価する
には、従来においては２つのレチクル上に形成された微
細なパターンをウエハ上にアライメントして重ね合わせ
焼き付けして、ウエハ上でのパターン同志のずれ量の測
定を目視或いは画像処理するなどして行っている。
ル及びウエハ面上に位置合わせ用の所謂アライメントパ
ターンを設け、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。露光装置として組上
げられた装置の位置合わせ性能を実際に計測、評価する
には、従来においては２つのレチクル上に形成された微
細なパターンをウエハ上にアライメントして重ね合わせ
焼き付けして、ウエハ上でのパターン同志のずれ量の測
定を目視或いは画像処理するなどして行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
計測方法のうち、目視による測定においては、(1) 読み
取る人の経験や熟練度に依存する点が多く、計測精度が
安定していない、(2) 自動計測でないので時間と手間が
掛かる、(3) 高い計測精度が得られない、等の問題があ
る。
計測方法のうち、目視による測定においては、(1) 読み
取る人の経験や熟練度に依存する点が多く、計測精度が
安定していない、(2) 自動計測でないので時間と手間が
掛かる、(3) 高い計測精度が得られない、等の問題があ
る。
【０００５】また、画像処理による測定においても、手
法が複雑で時間が掛かる、高い計測精度が得られない、
等の問題がある。
法が複雑で時間が掛かる、高い計測精度が得られない、
等の問題がある。
【０００６】本発明の目的は、上述の従来例の欠点の鑑
み、自動化が可能で計測時間が短縮でき、かつ安定した
高い計測精度が得られ、重ね合わせ或いは装置の位置合
わせ精度に起因するウエハ上のパターン同志のずれを測
定するためのずれ測定方法及びこの方法を用いた露光装
置を提供することにある。
み、自動化が可能で計測時間が短縮でき、かつ安定した
高い計測精度が得られ、重ね合わせ或いは装置の位置合
わせ精度に起因するウエハ上のパターン同志のずれを測
定するためのずれ測定方法及びこの方法を用いた露光装
置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの第１の発明に係るずれ測定方法は、少なくとも第１
の物理光学素子を物体上に形成する第１行程と、少なく
とも第２の物理光学素子を前記物体上に形成する第２行
程と、前記物体上の前記第１及び第２の物理光学素子に
光束を照射し、前記第１及び第２の物理光学素子のそれ
ぞれから出射する光束の所定面上における入射位置の関
係から前記物体上の前記第１及び第２の物理光学素子間
の相対位置ずれを検出する第３行程とを有することを特
徴とする。
めの第１の発明に係るずれ測定方法は、少なくとも第１
の物理光学素子を物体上に形成する第１行程と、少なく
とも第２の物理光学素子を前記物体上に形成する第２行
程と、前記物体上の前記第１及び第２の物理光学素子に
光束を照射し、前記第１及び第２の物理光学素子のそれ
ぞれから出射する光束の所定面上における入射位置の関
係から前記物体上の前記第１及び第２の物理光学素子間
の相対位置ずれを検出する第３行程とを有することを特
徴とする。
【０００８】上記第１の発明に関連する第２の発明に係
るずれ測定方法は、少なくとも第１の物理光学素子と第
１のアライメントマークとを物体上に形成する第１行程
と、第２のアライメントマークを用意し該第２のアライ
メントマークと前記第１のアライメントマークとを用い
て位置調整を行った後に少なくとも前記第２の物理光学
素子を前記物体上に形成する第２行程と、前記物体上の
前記第１及び第２の物理光学素子に光束を照射し、前記
第１及び第２の物理光学素子のそれぞれから出射する光
束の所定面上における入射位置の関係から前記物体上の
前記第１及び第２の物理光学素子間の相対位置ずれを検
出する第３行程とを有することを特徴とする。
るずれ測定方法は、少なくとも第１の物理光学素子と第
１のアライメントマークとを物体上に形成する第１行程
と、第２のアライメントマークを用意し該第２のアライ
メントマークと前記第１のアライメントマークとを用い
て位置調整を行った後に少なくとも前記第２の物理光学
素子を前記物体上に形成する第２行程と、前記物体上の
前記第１及び第２の物理光学素子に光束を照射し、前記
第１及び第２の物理光学素子のそれぞれから出射する光
束の所定面上における入射位置の関係から前記物体上の
前記第１及び第２の物理光学素子間の相対位置ずれを検
出する第３行程とを有することを特徴とする。
【０００９】上記第１の発明に関連する第３の発明に係
るずれ測定方法は、少なくとも第１の物理光学素子と第
１のアライメントマークと第３のアライメントマークと
を物体上に形成する第１行程と、第２のアライメントマ
ークを用意し該第２のアライメントマークと前記第１の
アライメントマークとを用いて位置調整を行った後に少
なくとも第２の物理光学素子を前記物体上に形成する第
２行程と、第４のアライメントマークと第３の物理光学
素子と第４の物理光学素子を用意し前記第４のアライメ
ントマークと第３のアライメントマークとを用いて位置
調整を行った後に、前記第３及び第４の物理光学素子に
光束を照射し、前記第３の物理光学素子からの出射光を
前記物体上の前記第１の物理光学素子に照射し、かつ前
記第４の物理光学素子からの出射光を前記物体上の前記
第２の物理光学素子に照射し、前記第１及び第２の物理
光学素子のそれぞれから出射する光束の所定面上におけ
る入射位置の関係から前記物体上の前記第１及び第２の
物理光学素子間の相対位置ずれを検出する第３行程とを
有することを特徴とする。
るずれ測定方法は、少なくとも第１の物理光学素子と第
１のアライメントマークと第３のアライメントマークと
を物体上に形成する第１行程と、第２のアライメントマ
ークを用意し該第２のアライメントマークと前記第１の
アライメントマークとを用いて位置調整を行った後に少
なくとも第２の物理光学素子を前記物体上に形成する第
２行程と、第４のアライメントマークと第３の物理光学
素子と第４の物理光学素子を用意し前記第４のアライメ
ントマークと第３のアライメントマークとを用いて位置
調整を行った後に、前記第３及び第４の物理光学素子に
光束を照射し、前記第３の物理光学素子からの出射光を
前記物体上の前記第１の物理光学素子に照射し、かつ前
記第４の物理光学素子からの出射光を前記物体上の前記
第２の物理光学素子に照射し、前記第１及び第２の物理
光学素子のそれぞれから出射する光束の所定面上におけ
る入射位置の関係から前記物体上の前記第１及び第２の
物理光学素子間の相対位置ずれを検出する第３行程とを
有することを特徴とする。
【００１０】上記第１の発明に関連する第４の発明に係
るずれ測定方法を用いた露光装置は、第１行程で少なく
とも第１の物理光学素子を形成し、第２行程で少なくと
も第２の物理光学素子を形成したウエハに対し、該ウエ
ハの前記第１及び第２の物理光学素子に光束を照射し、
前記第１及び第２の物理光学素子のそれぞれから出射す
る光束の所定面上における入射位置の関係から、前記ウ
エハ上の前記第１及び第２の物理光学素子間の相対位置
ずれを検出することを特徴とする。
るずれ測定方法を用いた露光装置は、第１行程で少なく
とも第１の物理光学素子を形成し、第２行程で少なくと
も第２の物理光学素子を形成したウエハに対し、該ウエ
ハの前記第１及び第２の物理光学素子に光束を照射し、
前記第１及び第２の物理光学素子のそれぞれから出射す
る光束の所定面上における入射位置の関係から、前記ウ
エハ上の前記第１及び第２の物理光学素子間の相対位置
ずれを検出することを特徴とする。
【００１１】
【作用】上述の構成を有するずれ測定方法及びこの方法
を用いた露光装置は、光学機能を持つパターンをそれぞ
れ第１の形成時、及び第２の形成時に同一物に形成し、
両者の位置ずれをパターンを通る光のずれとして検出し
ずれ量を求める。
を用いた露光装置は、光学機能を持つパターンをそれぞ
れ第１の形成時、及び第２の形成時に同一物に形成し、
両者の位置ずれをパターンを通る光のずれとして検出し
ずれ量を求める。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図１〜図１４に基
づいて詳細に説明する。先ず、本実施例における焼付パ
ターンを有するマスクとウエハの位置ずれ検出方法を説
明する。図１は第１の物体である例えばマスク１と第２
の物体である例えばウエハ２上に設け、回折レンズと同
じ作用をするゾーンプレートから成るパターンにより得
られるスポットの間隔により、マスク１とウエハ２の位
置ずれ検出を行う検出原理の説明図である。マスク１及
びウエハ２には、第１の信号光束B1を得るためのアライ
メントパターン１ａ、２ａがそれぞれ設けられ、更に第
２の信号光束B2を得るためのアライメントパターン１
ｂ、２ｂがそれぞれ設けられている。各アライメントパ
ターン１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、一次元又は二次元の
レンズ作用を有する例えばフレネルゾーンプレートやグ
レーティングレンズから成る回折性の物理光学素子の機
能を有している。
づいて詳細に説明する。先ず、本実施例における焼付パ
ターンを有するマスクとウエハの位置ずれ検出方法を説
明する。図１は第１の物体である例えばマスク１と第２
の物体である例えばウエハ２上に設け、回折レンズと同
じ作用をするゾーンプレートから成るパターンにより得
られるスポットの間隔により、マスク１とウエハ２の位
置ずれ検出を行う検出原理の説明図である。マスク１及
びウエハ２には、第１の信号光束B1を得るためのアライ
メントパターン１ａ、２ａがそれぞれ設けられ、更に第
２の信号光束B2を得るためのアライメントパターン１
ｂ、２ｂがそれぞれ設けられている。各アライメントパ
ターン１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、一次元又は二次元の
レンズ作用を有する例えばフレネルゾーンプレートやグ
レーティングレンズから成る回折性の物理光学素子の機
能を有している。
【００１３】アライメントパターン１ａ、２ａ及び１
ｂ、２ｂに対向して第１及び第２の信号光束B1、B2をそ
れぞれ検出するための第１及び第２の検出部３、４が設
けられており、これらの検出部３、４とウエハ２からの
光学的な距離を説明の便宜上同じ値のＬとする。更に、
マスク１とウエハ２との間隔をδ、アライメントパター
ン１ａ、１ｂの焦点距離をそれぞれfa1 、fa2 とし、マ
スク１とウエハ２の相対位置ずれ量をεとし、そのとき
の検出部３、４における第１及び第２の信号光束B1、B2
の重心の合致状態からの変位量をそれぞれS1、S2とす
る。なお、マスク１に入射するアライメント光束は便宜
上平面波であるとする。
ｂ、２ｂに対向して第１及び第２の信号光束B1、B2をそ
れぞれ検出するための第１及び第２の検出部３、４が設
けられており、これらの検出部３、４とウエハ２からの
光学的な距離を説明の便宜上同じ値のＬとする。更に、
マスク１とウエハ２との間隔をδ、アライメントパター
ン１ａ、１ｂの焦点距離をそれぞれfa1 、fa2 とし、マ
スク１とウエハ２の相対位置ずれ量をεとし、そのとき
の検出部３、４における第１及び第２の信号光束B1、B2
の重心の合致状態からの変位量をそれぞれS1、S2とす
る。なお、マスク１に入射するアライメント光束は便宜
上平面波であるとする。
【００１４】信号光束B1、B2の重心の変位量S1、S2は、
アライメントパターン１ａ及び１ｂの焦点位置F1、F2と
アライメントパターン１ａ、１ｂの光軸中心を結ぶ直線
と、検出部３、４の受光面との交点として幾何学的に求
められる。従って、マスク１とウエハ２の相対位置ずれ
に対して、各信号光束B1、B2の重心の変位量S1、S2を互
いに逆方向に得るためには、アライメントパターン１
ａ、１ｂの光学的な結像倍率の符号を互いに逆とするこ
とにより達成できる。また、定量的には、 S1＝−{(Ｌ−fa1 ＋δ) ／(fa1−δ)}・ ε S2＝−{(Ｌ−fa2 ＋δ) ／(fa2−δ)}・ ε と表すことができ、ずれ倍率として、β1 ＝S1／ε、β
2 ＝S2／εと定義できる。
アライメントパターン１ａ及び１ｂの焦点位置F1、F2と
アライメントパターン１ａ、１ｂの光軸中心を結ぶ直線
と、検出部３、４の受光面との交点として幾何学的に求
められる。従って、マスク１とウエハ２の相対位置ずれ
に対して、各信号光束B1、B2の重心の変位量S1、S2を互
いに逆方向に得るためには、アライメントパターン１
ａ、１ｂの光学的な結像倍率の符号を互いに逆とするこ
とにより達成できる。また、定量的には、 S1＝−{(Ｌ−fa1 ＋δ) ／(fa1−δ)}・ ε S2＝−{(Ｌ−fa2 ＋δ) ／(fa2−δ)}・ ε と表すことができ、ずれ倍率として、β1 ＝S1／ε、β
2 ＝S2／εと定義できる。
【００１５】従って、ずれ倍率を逆符号とするには、 ( Ｌ−fa1 ＋δ）（fa2 −δ）／{(Ｌ−fa2 ＋δ）（fa1 −δ)}＜０ の条件を満足すればよい。このうち、実用的な構成条件
の１つとして、次の条件がある。 Ｌ≫｜fa1 ｜ fa1 ／fa2 ＜０ ｜fa1 ｜＞δ ｜fa2 ｜＞δ
の１つとして、次の条件がある。 Ｌ≫｜fa1 ｜ fa1 ／fa2 ＜０ ｜fa1 ｜＞δ ｜fa2 ｜＞δ
【００１６】即ち、アライメントパターン１ａ、１ｂの
焦点距離fa1 、fa2 に対して、検出部３、４までの距離
Ｌを大きく、かつマスク１、ウエハ２の間隔δを小さく
し、更にアライメントパターン１ａ、１ｂの何れか一方
を凸レンズ、他方を凹レンズとする構成である。
焦点距離fa1 、fa2 に対して、検出部３、４までの距離
Ｌを大きく、かつマスク１、ウエハ２の間隔δを小さく
し、更にアライメントパターン１ａ、１ｂの何れか一方
を凸レンズ、他方を凹レンズとする構成である。
【００１７】図１の上側にはアライメントパターン１ａ
により入射光束を集光光束とし、その集光点F1に至る前
にアライメントパターン２ａに光束を照射し、これを更
に第１の検出部３に結像させている。この場合のアライ
メントパターン２ａの焦点距離fb1 は、次のレンズの式
を満たすように定められる。 １／（fa1 −δ）＋１／Ｌ＝−１／fb1
により入射光束を集光光束とし、その集光点F1に至る前
にアライメントパターン２ａに光束を照射し、これを更
に第１の検出部３に結像させている。この場合のアライ
メントパターン２ａの焦点距離fb1 は、次のレンズの式
を満たすように定められる。 １／（fa1 −δ）＋１／Ｌ＝−１／fb1
【００１８】同様に、図１の下側にはアライメントパタ
ーン１ｂにより入射光束を入射側の点であるF2から発散
する光束とし、これをアライメントパターン２ｂを介し
て、第２の検出部４に結像させる。ここで、アライメン
トパターン２ｂの焦点距離fb2 は、次式を満足するよう
に定められる。 １／（fa2 −δ）＋１／Ｌ＝−１／fb2
ーン１ｂにより入射光束を入射側の点であるF2から発散
する光束とし、これをアライメントパターン２ｂを介し
て、第２の検出部４に結像させる。ここで、アライメン
トパターン２ｂの焦点距離fb2 は、次式を満足するよう
に定められる。 １／（fa2 −δ）＋１／Ｌ＝−１／fb2
【００１９】以上の構成条件により、アライメントパタ
ーン１ａ、２ａの集光像に対する結像倍率は、図１から
明らかに正の倍率であり、ウエハ２のずれ量εと検出部
３の光点変位量S1の方向は逆となり、先に定義したずれ
倍率β1は負となる。同様に、アライメントパターン１
ｂの点像（虚像）に対するアライメントパターン２ｂの
結像倍率は負であり、ウエハ２のずれ量εと検出部４上
の光点変位量S2の方向は同方向で、ずれ倍率β2 は正と
なる。従って、マスク１とウエハ２の相対ずれ量εに対
して、アライメントパターン１ａ、２ａの系とマーク１
ｂ、２ｂの系の信号光束ずれS1、S2は互いに逆方向とな
る。
ーン１ａ、２ａの集光像に対する結像倍率は、図１から
明らかに正の倍率であり、ウエハ２のずれ量εと検出部
３の光点変位量S1の方向は逆となり、先に定義したずれ
倍率β1は負となる。同様に、アライメントパターン１
ｂの点像（虚像）に対するアライメントパターン２ｂの
結像倍率は負であり、ウエハ２のずれ量εと検出部４上
の光点変位量S2の方向は同方向で、ずれ倍率β2 は正と
なる。従って、マスク１とウエハ２の相対ずれ量εに対
して、アライメントパターン１ａ、２ａの系とマーク１
ｂ、２ｂの系の信号光束ずれS1、S2は互いに逆方向とな
る。
【００２０】図２は配置図であり、図１と同じ部材は同
じ符号で表し、マスク１とウエハ２のずれの量と検出部
３、４の出力信号の差、即ち信号光束B1、B2の検出部
３、４上の入射位置のオートアライメント方向であるｘ
方向の間隔の関係を模式的に示している。各アライメン
トパターン１ａ、１ｂと２ａ、２ｂは、それぞれマスク
１の面上とウエハ２の面上のスクライプライン１ｃ、２
ｃ上に設けられている。
じ符号で表し、マスク１とウエハ２のずれの量と検出部
３、４の出力信号の差、即ち信号光束B1、B2の検出部
３、４上の入射位置のオートアライメント方向であるｘ
方向の間隔の関係を模式的に示している。各アライメン
トパターン１ａ、１ｂと２ａ、２ｂは、それぞれマスク
１の面上とウエハ２の面上のスクライプライン１ｃ、２
ｃ上に設けられている。
【００２１】アライメントパターン１ａ、１ｂ、２ａ、
２ｂは、図３に示すようにそれぞれ異なった値の焦点距
離を有するフレネルゾーンプレート又はグレーテイング
レンズから成っている。これらのマーク１ａ〜２ｂの寸
法は、それぞれスクライプライン１ｃ、２ｃの方向（ｘ
方向）に５０〜３００μｍ、スクライプライン１ｃ、２
ｃの幅方向（ｙ方向）に２０〜１００μｍが実用的に適
当な寸法である。
２ｂは、図３に示すようにそれぞれ異なった値の焦点距
離を有するフレネルゾーンプレート又はグレーテイング
レンズから成っている。これらのマーク１ａ〜２ｂの寸
法は、それぞれスクライプライン１ｃ、２ｃの方向（ｘ
方向）に５０〜３００μｍ、スクライプライン１ｃ、２
ｃの幅方向（ｙ方向）に２０〜１００μｍが実用的に適
当な寸法である。
【００２２】第１の信号光束B1、第２の信号光束B1は、
ピックアップ筐体内の光源から出射し、所定のビーム径
にコリメートされている。光源には半導体レーザー、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒレーザー等のコヒーレント光束
を放射する光源や、発光ダイオード等の非コヒーレント
光束を放射する光源等が用いられ、第１、第２の信号光
束B1、B2をそれぞれ受光する検出部３、４は一次元ＣＣ
Ｄから構成されている。
ピックアップ筐体内の光源から出射し、所定のビーム径
にコリメートされている。光源には半導体レーザー、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒレーザー等のコヒーレント光束
を放射する光源や、発光ダイオード等の非コヒーレント
光束を放射する光源等が用いられ、第１、第２の信号光
束B1、B2をそれぞれ受光する検出部３、４は一次元ＣＣ
Ｄから構成されている。
【００２３】本実施例では、信号光束B1、B2はそれぞれ
マスク１の面上のアライメントパターン１ａ、１ｂに所
定の角度で入射した後に透過回折し、更にウエハ２の面
上のアライメントパターン２ａ、２ｂで反射回折し、更
にマスク１を通過して検出部３、４の位置３ａ、４ａに
入射している。そして、検出部３、４でこれらの面上に
入射した信号光束B1、B2の重心位置を検出し、この出力
信号を用いてマスク１とウエハ２のパターン１ａ、１
ｂ、２ａ、２ｂについての位置ずれ検出を行っている。
マスク１の面上のアライメントパターン１ａ、１ｂに所
定の角度で入射した後に透過回折し、更にウエハ２の面
上のアライメントパターン２ａ、２ｂで反射回折し、更
にマスク１を通過して検出部３、４の位置３ａ、４ａに
入射している。そして、検出部３、４でこれらの面上に
入射した信号光束B1、B2の重心位置を検出し、この出力
信号を用いてマスク１とウエハ２のパターン１ａ、１
ｂ、２ａ、２ｂについての位置ずれ検出を行っている。
【００２４】なお、ずれ量がＯの場合は、光束B1、B2の
重心位置つまり検出部３、４からの出力信号の同定は、
別途実焼評価等によってマスク１とウエハ２間の状態を
確かめておき、これらのサンプルにおける信号値をずれ
量Ｏとして決定すればよい。
重心位置つまり検出部３、４からの出力信号の同定は、
別途実焼評価等によってマスク１とウエハ２間の状態を
確かめておき、これらのサンプルにおける信号値をずれ
量Ｏとして決定すればよい。
【００２５】図４はプロキシミティ型半導体露光装置に
適用した際の装置周辺部分の構成図を示し、ウエハ２は
ウエハステージ５上に載置されている。マスク１の斜め
上方にはピックアップ筐体６が配置され、筐体６内には
コリメータレンズ（又はビーム径変換レンズ）７、投射
光束折り曲げミラー８を介して第１、第２の信号光束B
1、B2をマスク１、ウエハ２に投光するための光源９が
設けられ、更に検出部３、４が内蔵されている。検出部
３、４の出力は配置ずれ信号処理部１０に接続され、処
理部１０の出力はウエハステージ駆動部１１を介してウ
エハステージ５を動かすようにされている。
適用した際の装置周辺部分の構成図を示し、ウエハ２は
ウエハステージ５上に載置されている。マスク１の斜め
上方にはピックアップ筐体６が配置され、筐体６内には
コリメータレンズ（又はビーム径変換レンズ）７、投射
光束折り曲げミラー８を介して第１、第２の信号光束B
1、B2をマスク１、ウエハ２に投光するための光源９が
設けられ、更に検出部３、４が内蔵されている。検出部
３、４の出力は配置ずれ信号処理部１０に接続され、処
理部１０の出力はウエハステージ駆動部１１を介してウ
エハステージ５を動かすようにされている。
【００２６】この場合においても、マスク１とウエハ２
の相対位置ずれ量の検出は、先に説明したようにして行
われる。マスク１とウエハ２がずれ量εに対して検出部
３、４上への入射位置の移動距離を１００・ε〜５００
・εといった高倍率に設定でき、例えばマスク１とウエ
ハ２の移動量に対する入射位置の移動倍率を５００倍に
選択すれば、検出部３、４上で１μｍの移動量を検出す
ると、マスク１とウエハ２のずれ量εでは１／５００＝
０．００２μｍの検出が可能となり、高精度のアライメ
ントずれの検出が達成できる。
の相対位置ずれ量の検出は、先に説明したようにして行
われる。マスク１とウエハ２がずれ量εに対して検出部
３、４上への入射位置の移動距離を１００・ε〜５００
・εといった高倍率に設定でき、例えばマスク１とウエ
ハ２の移動量に対する入射位置の移動倍率を５００倍に
選択すれば、検出部３、４上で１μｍの移動量を検出す
ると、マスク１とウエハ２のずれ量εでは１／５００＝
０．００２μｍの検出が可能となり、高精度のアライメ
ントずれの検出が達成できる。
【００２７】次に、このアライメント検出機能を利用し
た露光装置による位置合わせの正確さを測定する本発明
の第１実施例の方法を用いた装置について説明する。図
５は原理的説明図であり、図１と同一の符号は図１に準
じている。ここで、 S1＝（Ｌ＋δ−fa1)・ε／(fa1−δ） S2＝（Ｌ＋δ−fa2)・ε／(fa2−δ） …(1) S3＝（Ｌ＋δ−fa1)・（ε＋Δ）／(fa1−δ） である。ここで、Δは検定すべき、例えばアライメント
誤差量である。
た露光装置による位置合わせの正確さを測定する本発明
の第１実施例の方法を用いた装置について説明する。図
５は原理的説明図であり、図１と同一の符号は図１に準
じている。ここで、 S1＝（Ｌ＋δ−fa1)・ε／(fa1−δ） S2＝（Ｌ＋δ−fa2)・ε／(fa2−δ） …(1) S3＝（Ｌ＋δ−fa1)・（ε＋Δ）／(fa1−δ） である。ここで、Δは検定すべき、例えばアライメント
誤差量である。
【００２８】図６は半導体の焼き付けプロセスを簡単に
説明するために、第１層である第１レイヤとその次の第
２層である第２レイヤの焼き付けに応じてウエハ２上の
スクライプライン上のパターンの状態と、各レイヤに対
応したマスク１のオートアライメントパターン及びずれ
検定用パターンの状態を平面的に示したものである。た
だし、図６はＩＣパターンの１ショットの１辺の分につ
いて示し、他の３辺は省略してある。
説明するために、第１層である第１レイヤとその次の第
２層である第２レイヤの焼き付けに応じてウエハ２上の
スクライプライン上のパターンの状態と、各レイヤに対
応したマスク１のオートアライメントパターン及びずれ
検定用パターンの状態を平面的に示したものである。た
だし、図６はＩＣパターンの１ショットの１辺の分につ
いて示し、他の３辺は省略してある。
【００２９】ここで、図５の各部の符号と図６の各部の
符号が同じものは同一部材、同一構成を意味している。
図６に示すようにプロセス時の関係を第１レイヤ、第２
レイヤとして、図６のマスク１ａ、１ｂ上のパターンを
ウエハ２上のパターンにどのようなパターンが設けら
れ、或いは焼き付けられているかを示す。
符号が同じものは同一部材、同一構成を意味している。
図６に示すようにプロセス時の関係を第１レイヤ、第２
レイヤとして、図６のマスク１ａ、１ｂ上のパターンを
ウエハ２上のパターンにどのようなパターンが設けら
れ、或いは焼き付けられているかを示す。
【００３０】図６(a) は第１レイヤに焼き付けるべきパ
ターンを有するマスク１ａ上のパターンを示し、２２
ａ’、２２ｂ’は第１レイヤのウエハ２上に焼き付ける
第２レイヤ位置合わせ用のアライメントパターンであ
り、図１のアライメントパターン２ａ、２ｂに相当す
る。また、隣接した２２ａ、２２ｂは、ウエハ２の位置
合わせ結果、焼き付けられたずれ検出測定用として、ウ
エハ２上に焼き付けるための第１レイヤのずれ検定用パ
ターンである。ここで、マスク１とウエハ２の露光時の
位置合わせ時のパターンを「オートアライメントパター
ン」、露光後のウエハ２上に設けられ、２つのレイヤ間
の焼き付けのずれ検出をするウエハ２上のパターンを
「オートアライメント検定パターン」とすると、図６
(a) で２２ａ’、２２ｂ’はマスク１上のオートアライ
メントパターンであり、２２ａ、２２ｂはオートアライ
メント検定パターンである。
ターンを有するマスク１ａ上のパターンを示し、２２
ａ’、２２ｂ’は第１レイヤのウエハ２上に焼き付ける
第２レイヤ位置合わせ用のアライメントパターンであ
り、図１のアライメントパターン２ａ、２ｂに相当す
る。また、隣接した２２ａ、２２ｂは、ウエハ２の位置
合わせ結果、焼き付けられたずれ検出測定用として、ウ
エハ２上に焼き付けるための第１レイヤのずれ検定用パ
ターンである。ここで、マスク１とウエハ２の露光時の
位置合わせ時のパターンを「オートアライメントパター
ン」、露光後のウエハ２上に設けられ、２つのレイヤ間
の焼き付けのずれ検出をするウエハ２上のパターンを
「オートアライメント検定パターン」とすると、図６
(a) で２２ａ’、２２ｂ’はマスク１上のオートアライ
メントパターンであり、２２ａ、２２ｂはオートアライ
メント検定パターンである。
【００３１】図６(b) は図６(a) で示したパターンを焼
き付けられた第１レイヤを示し、図６(b) における２２
ａ’、２２ｂ’、２２ａ、２２ｂも図６(a) と同様に、
２２ａ’、２２ｂ’はオートアライメントパターン、２
２ａ、２２ｂはオートアライメント検定パターンであ
り、これらはマスク１ａから焼き付けられたものであ
る。図６(c) は第２レイヤ上に焼き付けるべきパターン
を有するマスク１ｂ上のパターンを示し、図６(c) にお
ける２１ａ、２１ｂはオートアライメントパターン、２
２ｃはオートアライメント検定パターンである。図６
(d) は図６(c) で示したパターンを第２レイヤ上に焼き
付けた時の状態を示し、図６(c) における２１ａ、２２
ａ、２２ｂ、２１ｂはオートアライメントパターン、２
２ａ、２２ｂ、２２ｃはオートアライメント検定パター
ンを意味している。この時の焼付はマスク１ｂのオート
アライメントパターン２１ａ、２１ｂとウエハ２上のオ
ートアライメントパターン２２ａ’、２２ｂ’を用い、
前述の位置ずれ検出方法を用いて位置検出し、これに基
づいてマスク１ｂとウエハ２のアライメントを行った上
で実施している。
き付けられた第１レイヤを示し、図６(b) における２２
ａ’、２２ｂ’、２２ａ、２２ｂも図６(a) と同様に、
２２ａ’、２２ｂ’はオートアライメントパターン、２
２ａ、２２ｂはオートアライメント検定パターンであ
り、これらはマスク１ａから焼き付けられたものであ
る。図６(c) は第２レイヤ上に焼き付けるべきパターン
を有するマスク１ｂ上のパターンを示し、図６(c) にお
ける２１ａ、２１ｂはオートアライメントパターン、２
２ｃはオートアライメント検定パターンである。図６
(d) は図６(c) で示したパターンを第２レイヤ上に焼き
付けた時の状態を示し、図６(c) における２１ａ、２２
ａ、２２ｂ、２１ｂはオートアライメントパターン、２
２ａ、２２ｂ、２２ｃはオートアライメント検定パター
ンを意味している。この時の焼付はマスク１ｂのオート
アライメントパターン２１ａ、２１ｂとウエハ２上のオ
ートアライメントパターン２２ａ’、２２ｂ’を用い、
前述の位置ずれ検出方法を用いて位置検出し、これに基
づいてマスク１ｂとウエハ２のアライメントを行った上
で実施している。
【００３２】即ち、第１レイヤと第２レイヤというプロ
セスにおける２つの層の焼き付けパターン間の位置ずれ
の情報は、図６(d) に示す第２レイヤの焼き付け後のウ
エハ２上のオートアライメント検定パターン２２ａ、２
２ｂと、２２ｃとの間に含まれており、このパターンは
図５に示す本発明の原理説明図の２２ａ、２２ｂ、２２
ｃに相当する。
セスにおける２つの層の焼き付けパターン間の位置ずれ
の情報は、図６(d) に示す第２レイヤの焼き付け後のウ
エハ２上のオートアライメント検定パターン２２ａ、２
２ｂと、２２ｃとの間に含まれており、このパターンは
図５に示す本発明の原理説明図の２２ａ、２２ｂ、２２
ｃに相当する。
【００３３】図５の２２ａ、２１ａ’はそれぞれ凸レン
ズと凹レンズの回折作用をする物理光学素子、２１
ｂ’、２２ｂはそれぞれ凹レンズと凸レンズの回折作用
をする物理光学素子、２１ｃ’、２２ｃはそれぞれ凸レ
ンズと凹レンズの回折作用をする物理光学素子であり、
図６(d) の２２ａ、２２ｂ、２２ｃは図５の２２ａ、２
２ｂ、２２ｃとそれぞれ同じ物理光学素子パターンを意
味する。
ズと凹レンズの回折作用をする物理光学素子、２１
ｂ’、２２ｂはそれぞれ凹レンズと凸レンズの回折作用
をする物理光学素子、２１ｃ’、２２ｃはそれぞれ凸レ
ンズと凹レンズの回折作用をする物理光学素子であり、
図６(d) の２２ａ、２２ｂ、２２ｃは図５の２２ａ、２
２ｂ、２２ｃとそれぞれ同じ物理光学素子パターンを意
味する。
【００３４】従って、半導体露光装置で焼き付けを行っ
た後に、プロセス処理をしたウエハ２でパターンの焼き
付けずれ検出、即ち所謂オートアライメント検定を行う
ことができ、この状態について図７、図８、図９で説明
する。
た後に、プロセス処理をしたウエハ２でパターンの焼き
付けずれ検出、即ち所謂オートアライメント検定を行う
ことができ、この状態について図７、図８、図９で説明
する。
【００３５】図７は実施例の構成図であり、図２、図４
と同符号の部材は同一の機能を有する部材である。被検
物であるウエハ２の上方には、アライメント光学系とマ
スク１ｃとを一体にして、ウエハ２と相対的に移動可能
とするようにした筐体３０が設けられている。これは図
４で示したのと同様の露光装置であり、当然露光装置と
しても作用する。
と同符号の部材は同一の機能を有する部材である。被検
物であるウエハ２の上方には、アライメント光学系とマ
スク１ｃとを一体にして、ウエハ２と相対的に移動可能
とするようにした筐体３０が設けられている。これは図
４で示したのと同様の露光装置であり、当然露光装置と
しても作用する。
【００３６】図４の露光装置では、光源９からの光をマ
スク１上のパターン１ａ、１ｂに入射し、それぞれのパ
ターンからの光がウエハ２上のパターン２ａ、２ｂにそ
れぞれに入射し、このパターン２ａ、２ｂからの光が検
出器３、４上にスポットを形成していたのに対し、図７
に示した装置ではアライメント検定用のマスク１上に形
成された３つのパターン２１ａ’、２１ｂ’、２１ｃ’
に光源９からの光を入射し、それぞれのパターンからの
光がウエハ２上の３つの検定用パターン２２ａ、２２
ｂ、２２ｃのそれぞれに入射し、ウエハ２上の各マーク
からの光が検出器３、４上に３つの回折スポットを形成
する。このようにして得られる検出器３、４上の回折ス
ポットのスポット間距離により、ウエハ２上の焼付パタ
ーン間つまり第１レイヤ、第２レイヤ間の焼付ずれ信号
を得ることができる。
スク１上のパターン１ａ、１ｂに入射し、それぞれのパ
ターンからの光がウエハ２上のパターン２ａ、２ｂにそ
れぞれに入射し、このパターン２ａ、２ｂからの光が検
出器３、４上にスポットを形成していたのに対し、図７
に示した装置ではアライメント検定用のマスク１上に形
成された３つのパターン２１ａ’、２１ｂ’、２１ｃ’
に光源９からの光を入射し、それぞれのパターンからの
光がウエハ２上の３つの検定用パターン２２ａ、２２
ｂ、２２ｃのそれぞれに入射し、ウエハ２上の各マーク
からの光が検出器３、４上に３つの回折スポットを形成
する。このようにして得られる検出器３、４上の回折ス
ポットのスポット間距離により、ウエハ２上の焼付パタ
ーン間つまり第１レイヤ、第２レイヤ間の焼付ずれ信号
を得ることができる。
【００３７】図８はこの実施例の斜視図であり、ウエハ
２はウエハチャック３１により吸着され、一軸方向にガ
イド３２に沿って移動可能なウエハステージ５上に載置
されている。なお、ｙ軸方向の移動機構は省略してある
が、ｙ軸方向に動かす場合には、ステージ５の下に更に
ｙ軸方向に可能なステージとｙ軸方向の移動距離を測定
する測長器を付設すればよい。移動測長を測定するため
にステージ５の上には反射ミラー３３が取り付けられ、
このミラー３３にはプリズム３４を介して測長用の光源
３５からの光束が投影され、その反射光はプリズム３４
を介して干渉計である測長器３６に入射し、その出力は
そのままｘ軸方向のステージ５の移動量として表示器３
７に表示される。
２はウエハチャック３１により吸着され、一軸方向にガ
イド３２に沿って移動可能なウエハステージ５上に載置
されている。なお、ｙ軸方向の移動機構は省略してある
が、ｙ軸方向に動かす場合には、ステージ５の下に更に
ｙ軸方向に可能なステージとｙ軸方向の移動距離を測定
する測長器を付設すればよい。移動測長を測定するため
にステージ５の上には反射ミラー３３が取り付けられ、
このミラー３３にはプリズム３４を介して測長用の光源
３５からの光束が投影され、その反射光はプリズム３４
を介して干渉計である測長器３６に入射し、その出力は
そのままｘ軸方向のステージ５の移動量として表示器３
７に表示される。
【００３８】図９は図８のウエハ２上のパターンの状況
を示しており、２２ｓが所謂スクライプライン、２２ｔ
がスクライプライン２２ｓ上に焼き付けられたオートア
ライメント検定パターンであり、つまり、図７における
２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられていることに相当し
ている。
を示しており、２２ｓが所謂スクライプライン、２２ｔ
がスクライプライン２２ｓ上に焼き付けられたオートア
ライメント検定パターンであり、つまり、図７における
２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられていることに相当し
ている。
【００３９】図１０は図７におけるオートアライメント
検定時の検定用マスク１ｃ上の検定用パターン２１
ａ’、２１ｂ’、２１ｃ’と、ウエハ２上に既に焼き付
けられたオートアライメント検定用パターンを示してい
る。図１０、図７において、パターン２１ａ’と２２
ａ、２１ｂ’と２２ｂ、２１ｃ’と２２ｃでそれぞれス
ポットａ、ｂ、ｃを検出器３、４上に形成する。前述の
位置ずれ検出の原理を用いて、検定用マスク１ｃとウエ
ハ２とを位置合わせすべく、スポットａとｂの検出器
３、４上での距離を見て、マスク１ｃとウエハ２をずれ
量がＯとなる、つまり(1) 式でε＝０となるように合わ
せておく。そして、スポットｂとｃ或いはスポットａと
ｃのスポット間隔を検出器によって検出し、オートアラ
イメントずれ量がＯの値より異なっている量、即ち、ア
ライメントのプロセスの中で全く誤差が発生しなければ
スポットｂとし、又はスポットａとｃが成しているべき
理想的なスポット間隔から現状のスポット間隔がどれだ
けずれているかを知る。この量から、(1) 式を基に検定
量、例えばアライメント誤差量Δを算出する。なお、図
１０ではｘ軸方向のずれがオートアライメント検定方向
である。
検定時の検定用マスク１ｃ上の検定用パターン２１
ａ’、２１ｂ’、２１ｃ’と、ウエハ２上に既に焼き付
けられたオートアライメント検定用パターンを示してい
る。図１０、図７において、パターン２１ａ’と２２
ａ、２１ｂ’と２２ｂ、２１ｃ’と２２ｃでそれぞれス
ポットａ、ｂ、ｃを検出器３、４上に形成する。前述の
位置ずれ検出の原理を用いて、検定用マスク１ｃとウエ
ハ２とを位置合わせすべく、スポットａとｂの検出器
３、４上での距離を見て、マスク１ｃとウエハ２をずれ
量がＯとなる、つまり(1) 式でε＝０となるように合わ
せておく。そして、スポットｂとｃ或いはスポットａと
ｃのスポット間隔を検出器によって検出し、オートアラ
イメントずれ量がＯの値より異なっている量、即ち、ア
ライメントのプロセスの中で全く誤差が発生しなければ
スポットｂとし、又はスポットａとｃが成しているべき
理想的なスポット間隔から現状のスポット間隔がどれだ
けずれているかを知る。この量から、(1) 式を基に検定
量、例えばアライメント誤差量Δを算出する。なお、図
１０ではｘ軸方向のずれがオートアライメント検定方向
である。
【００４０】このときの理想的なスポット間隔、即ちア
ライメント検定パターン２２ａ、２２ｂと２２ｃが、互
いにずれのない状態で形成されたときのスポットａとｃ
或いはスポットｂとｃとの間隔は以下のようにして求め
る。即ち、予め第１レイヤと第２レイヤとの間のパター
ンずれ量を高い精度で０に近付けたサンプルウエハを作
成しておき、これを本装置で上述のようにして測定を行
って、スポットａとｃ又はスポットｂとｃの間隔を求め
る。この間隔を理想的なスポット間隔として以後の測定
に用いる。
ライメント検定パターン２２ａ、２２ｂと２２ｃが、互
いにずれのない状態で形成されたときのスポットａとｃ
或いはスポットｂとｃとの間隔は以下のようにして求め
る。即ち、予め第１レイヤと第２レイヤとの間のパター
ンずれ量を高い精度で０に近付けたサンプルウエハを作
成しておき、これを本装置で上述のようにして測定を行
って、スポットａとｃ又はスポットｂとｃの間隔を求め
る。この間隔を理想的なスポット間隔として以後の測定
に用いる。
【００４１】同様に、図１１は別の実施例を示し、図１
１はマスク１上のパターン及びウエハ２上のパターンの
回折作用の凸レンズか凹レンズかの作用の配列を示して
いる。ウエハ２上に第１レイヤ、第２レイヤに相当して
焼き付けるパターンの割り振りを示し、７°、１３°は
例えば図１２に示すように、マスク１で１次回折し、ウ
エハ２で１次回折した光が図示しない検出器に向かう場
合における回折回折光のマスク法線Ｎと成す各角度θは
７°、１３°の２種類があり、検出器３、４はラインセ
ンサにより構成され、７°、１３°の回折スポット光を
受ける配置になっている状況が前提となっている。
１はマスク１上のパターン及びウエハ２上のパターンの
回折作用の凸レンズか凹レンズかの作用の配列を示して
いる。ウエハ２上に第１レイヤ、第２レイヤに相当して
焼き付けるパターンの割り振りを示し、７°、１３°は
例えば図１２に示すように、マスク１で１次回折し、ウ
エハ２で１次回折した光が図示しない検出器に向かう場
合における回折回折光のマスク法線Ｎと成す各角度θは
７°、１３°の２種類があり、検出器３、４はラインセ
ンサにより構成され、７°、１３°の回折スポット光を
受ける配置になっている状況が前提となっている。
【００４２】図１３(a) はマスクパターンとウエハパタ
ーンの組合わせの説明図であり、上下の各組でそれぞれ
前述の実施例のようなスポット１２を形成している。図
１３(b) は図１３(a) に示すパターンのそれぞれが形成
するスポットの具体的な関係を示している。なお、
（ ）内の（凹凸）の意味はマスク１が凸レンズ作用、
ウエハ２が凹レンズ作用を持つマスクパターン、ウエハ
パターンの組合わせによってできる回折スポット光を意
味している。従って、図１３(b) におけるｅ’−ｅの値
により、第１レイヤと第２レイヤの焼き付けのずれ量検
出が可能となる。このとき、第１レイヤと第２レイヤの
焼付ずれが０の時のｅ’−ｅの値は、予め第１レイヤと
第２レイヤのパターンずれ量を０としたサンプルウエハ
を作成しておいて、これを本装置で測定することで求め
る。
ーンの組合わせの説明図であり、上下の各組でそれぞれ
前述の実施例のようなスポット１２を形成している。図
１３(b) は図１３(a) に示すパターンのそれぞれが形成
するスポットの具体的な関係を示している。なお、
（ ）内の（凹凸）の意味はマスク１が凸レンズ作用、
ウエハ２が凹レンズ作用を持つマスクパターン、ウエハ
パターンの組合わせによってできる回折スポット光を意
味している。従って、図１３(b) におけるｅ’−ｅの値
により、第１レイヤと第２レイヤの焼き付けのずれ量検
出が可能となる。このとき、第１レイヤと第２レイヤの
焼付ずれが０の時のｅ’−ｅの値は、予め第１レイヤと
第２レイヤのパターンずれ量を０としたサンプルウエハ
を作成しておいて、これを本装置で測定することで求め
る。
【００４３】また、図１４に示すように、検出系のマス
ク１側の相当部材と、評価するウエハ２が近接しない実
施例においても、光源４０から出射した光束を投光レン
ズ４１で平行光として、Ｌ面のパターンLPを照射するよ
うになっている。このときのパターンLPは、通過光を点
QOに集光させるレンズ作用を有する透過型のゾーンプレ
ート等の物理光学素子を構成している。そして、点QOか
らの光束をレンズ系４２によりウエハ２から距離ｗだけ
離れた点Ｑに集光している。ウエハ２にはパターンWPが
設けられており、このパターンWPは反射型のゾーンプレ
ート等の物理光学素子を構成し、点Ｑに集光する光束が
入射してくると、その光束を反射しハーフミラー４３を
介して検出部４４上に結像させるようになっている。
ク１側の相当部材と、評価するウエハ２が近接しない実
施例においても、光源４０から出射した光束を投光レン
ズ４１で平行光として、Ｌ面のパターンLPを照射するよ
うになっている。このときのパターンLPは、通過光を点
QOに集光させるレンズ作用を有する透過型のゾーンプレ
ート等の物理光学素子を構成している。そして、点QOか
らの光束をレンズ系４２によりウエハ２から距離ｗだけ
離れた点Ｑに集光している。ウエハ２にはパターンWPが
設けられており、このパターンWPは反射型のゾーンプレ
ート等の物理光学素子を構成し、点Ｑに集光する光束が
入射してくると、その光束を反射しハーフミラー４３を
介して検出部４４上に結像させるようになっている。
【００４４】検出部４４上に導光された光束の光量の重
心ずれ量を検出し、焼き付けずれ検出をする手段は図１
０及び図１３のパターンの例と同じであり、パターンLP
は例えば図１０或いは図１３のマスク１上のパターン、
パターンWPはウエハ２上のパターンとして焼き付けらた
ものを使用すればよい。
心ずれ量を検出し、焼き付けずれ検出をする手段は図１
０及び図１３のパターンの例と同じであり、パターンLP
は例えば図１０或いは図１３のマスク１上のパターン、
パターンWPはウエハ２上のパターンとして焼き付けらた
ものを使用すればよい。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るずれ測
定方法及びこの方法を用いた露光装置は、重ね合わせ焼
き付け時の正確なずれ測定を可能とする。
定方法及びこの方法を用いた露光装置は、重ね合わせ焼
き付け時の正確なずれ測定を可能とする。
【図１】ずれ検出方法の検出原理の説明図である。
【図２】配置図である。
【図３】アライメントパターンの平面図である。
【図４】ずれ検出方法の半導体露光装置へ適用した場合
の構成図である。
の構成図である。
【図５】露光装置における検出原理の説明図である。
【図６】半導体焼き付けプロセスの説明図である。
【図７】露光装置における実施例の構成図である。
【図８】斜視図である。
【図９】ウエハ上のパターンの平面図である。
【図１０】マスク、ウエハ上のパターンの平面図であ
る。
る。
【図１１】マスク、ウエハにおける凹凸レンズの配列の
説明図である。
説明図である。
【図１２】回折の説明図である。
【図１３】マスクパターンとウエハパターンの組合わせ
の説明図である。
の説明図である。
【図１４】他の実施例のずれ検出の構成図である。
１ マスク ２ ウエハ ３、４、４４ 検出部 ４０ 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｐ 7013−4Ｍ (72)発明者 長谷川 雅宣 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも第１の物理光学素子を物体上
に形成する第１行程と、少なくとも第２の物理光学素子
を前記物体上に形成する第２行程と、前記物体上の前記
第１及び第２の物理光学素子に光束を照射し、前記第１
及び第２の物理光学素子のそれぞれから出射する光束の
所定面上における入射位置の関係から前記物体上の前記
第１及び第２の物理光学素子間の相対位置ずれを検出す
る第３行程とを有することを特徴とするずれ測定方法。 - 【請求項２】 少なくとも第１の物理光学素子と第１の
アライメントマークとを物体上に形成する第１行程と、
第２のアライメントマークを用意し該第２のアライメン
トマークと前記第１のアライメントマークとを用いて位
置調整を行った後に少なくとも前記第２の物理光学素子
を前記物体上に形成する第２行程と、前記物体上の前記
第１及び第２の物理光学素子に光束を照射し、前記第１
及び第２の物理光学素子のそれぞれから出射する光束の
所定面上における入射位置の関係から前記物体上の前記
第１及び第２の物理光学素子間の相対位置ずれを検出す
る第３行程とを有することを特徴とするずれ測定方法。 - 【請求項３】 少なくとも第１の物理光学素子と第１の
アライメントマークと第３のアライメントマークとを物
体上に形成する第１行程と、第２のアライメントマーク
を用意し該第２のアライメントマークと前記第１のアラ
イメントマークとを用いて位置調整を行った後に少なく
とも第２の物理光学素子を前記物体上に形成する第２行
程と、第４のアライメントマークと第３の物理光学素子
と第４の物理光学素子を用意し前記第４のアライメント
マークと第３のアライメントマークとを用いて位置調整
を行った後に、前記第３及び第４の物理光学素子に光束
を照射し、前記第３の物理光学素子からの出射光を前記
物体上の前記第１の物理光学素子に照射し、かつ前記第
４の物理光学素子からの出射光を前記物体上の前記第２
の物理光学素子に照射し、前記第１及び第２の物理光学
素子のそれぞれから出射する光束の所定面上における入
射位置の関係から前記物体上の前記第１及び第２の物理
光学素子間の相対位置ずれを検出する第３行程とを有す
ることを特徴とするずれ測定方法。 - 【請求項４】 第１行程で少なくとも第１の物理光学素
子を形成し、第２行程で少なくとも第２の物理光学素子
を形成したウエハに対し、該ウエハの前記第１及び第２
の物理光学素子に光束を照射し、前記第１及び第２の物
理光学素子のそれぞれから出射する光束の所定面上にお
ける入射位置の関係から、前記ウエハ上の前記第１及び
第２の物理光学素子間の相対位置ずれを検出することを
特徴とするずれ測定方法を用いた露光装置。
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|---|---|---|---|
| JP3219241A JPH0540013A (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | ずれ測定方法及びこの方法を用いた露光装置 |
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