JPH1022213A - 位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents
位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法Info
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- JPH1022213A JPH1022213A JP8188632A JP18863296A JPH1022213A JP H1022213 A JPH1022213 A JP H1022213A JP 8188632 A JP8188632 A JP 8188632A JP 18863296 A JP18863296 A JP 18863296A JP H1022213 A JPH1022213 A JP H1022213A
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- 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
- G03F9/7096—Arrangement, mounting, housing, environment, cleaning or maintenance of apparatus
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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
- 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
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
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- Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
【課題】 マスクとウエハとの相対的な位置決めを高精
度に行うことのできる位置検出装置及びそれを用いたデ
バイスの製造方法を得ること。 【解決手段】 第１物体面上と第２物体面上に各々物理
光学素子を形成し、このうち一方の物理光学素子に投光
手段から光を入射させた時に生ずる回折光を他方の物理
光学素子に入射させ、該他方の物理光学素子により生ず
る回折光の所定面上における位置情報を検出手段により
検出することにより、該第１物体と第２物体との相対的
な位置検出を行う際、該投光手段は波長の異なった複数
の光束を互いに異なった集光状態又は発散状態の光束と
して該一方の物理光学素子に入射させていること。
度に行うことのできる位置検出装置及びそれを用いたデ
バイスの製造方法を得ること。 【解決手段】 第１物体面上と第２物体面上に各々物理
光学素子を形成し、このうち一方の物理光学素子に投光
手段から光を入射させた時に生ずる回折光を他方の物理
光学素子に入射させ、該他方の物理光学素子により生ず
る回折光の所定面上における位置情報を検出手段により
検出することにより、該第１物体と第２物体との相対的
な位置検出を行う際、該投光手段は波長の異なった複数
の光束を互いに異なった集光状態又は発散状態の光束と
して該一方の物理光学素子に入射させていること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は位置検出装置及びそ
れを用いたデバイスの製造方法に関し、例えば半導体素
子製造用のプロキシミティタイプの露光装置や所謂ステ
ッパー等において、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エハ等の第２物体面上に露光転写す
る際にマスクとウエ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ものである。
れを用いたデバイスの製造方法に関し、例えば半導体素
子製造用のプロキシミティタイプの露光装置や所謂ステ
ッパー等において、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エハ等の第２物体面上に露光転写す
る際にマスクとウエ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ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より半導体製造用の露光装置におい
ては、マスクとウエ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
を有するものが要求されている。
ては、マスクとウエ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
を有するものが要求されている。
【０００３】多くの位置合わせ装置においては、マスク
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（「アライメントマーク」ともいう。）を所謂スク
ライブライン上に設け、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。
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（「アライメントマーク」ともいう。）を所謂スク
ライブライン上に設け、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。
【０００４】このときのアライメント方法としては、例
えば米国特許第 4037969号や特開昭56-157033号公報で
はアライメントパターン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集光点位置を
検出すること等により行っている。
えば米国特許第 4037969号や特開昭56-157033号公報で
はアライメントパターン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集光点位置を
検出すること等により行っている。
【０００５】又、米国特許第 4311389号ではマスク面上
にその回折光が所謂シリンドリカルレンズと同様の光学
作用を持つようなアライメントパターンを設け、ウエハ
面上にはその回折光を更にマスクとウエハが合致したと
きに所定次数の回折光の光量が最大となるような点列状
のアライメントパターンを設け、双方のアライメントパ
ターンを介した光束を検出することによってマスクとウ
エハとの相対的位置関係の検出を行っている。
にその回折光が所謂シリンドリカルレンズと同様の光学
作用を持つようなアライメントパターンを設け、ウエハ
面上にはその回折光を更にマスクとウエハが合致したと
きに所定次数の回折光の光量が最大となるような点列状
のアライメントパターンを設け、双方のアライメントパ
ターンを介した光束を検出することによってマスクとウ
エハとの相対的位置関係の検出を行っている。
【０００６】これらの検出方法のうちアライメントマー
クとして直線回折格子やゾーンプレートを用いる方式
は、マーク内の欠陥に影響されにくいという意味で半導
体プロセスに強い比較的高精度のアライメントができる
という特徴がある。
クとして直線回折格子やゾーンプレートを用いる方式
は、マーク内の欠陥に影響されにくいという意味で半導
体プロセスに強い比較的高精度のアライメントができる
という特徴がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一般にマスクとウエハ
との面内での相対的な位置ずれを検出し、双方のアライ
メントを行うには、マスク及びウエハ面上に各々設けた
位置合わせマーク、所謂アライメントパターンを介した
光束をセンサーに入射させ、このときにセンサーから得
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。
との面内での相対的な位置ずれを検出し、双方のアライ
メントを行うには、マスク及びウエハ面上に各々設けた
位置合わせマーク、所謂アライメントパターンを介した
光束をセンサーに入射させ、このときにセンサーから得
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。
【０００８】このときマスクのメンブレンの材質、ウエ
ハのプロセス依存、或いはウエハ表面に塗布されている
レジスト膜厚の違い等の各種の要因によってウエハ上の
位置合わせマークからの集光或いは発散される光束の強
度が変化してくる場合がある。この結果、充分な測定信
号光としてのＳ／Ｎ比を得ることができず、位置合わせ
信号の安定性が悪くなり、高精度な位置検出が行えない
という問題があった。
ハのプロセス依存、或いはウエハ表面に塗布されている
レジスト膜厚の違い等の各種の要因によってウエハ上の
位置合わせマークからの集光或いは発散される光束の強
度が変化してくる場合がある。この結果、充分な測定信
号光としてのＳ／Ｎ比を得ることができず、位置合わせ
信号の安定性が悪くなり、高精度な位置検出が行えない
という問題があった。
【０００９】これを解決する為に、例えば照射光の波長
を変化させても位置合わせマークからの集光、発散状態
が異なる為光検出器へ向かう信号光束が発散してしまう
等の影響により高精度な位置検出ができない。
を変化させても位置合わせマークからの集光、発散状態
が異なる為光検出器へ向かう信号光束が発散してしまう
等の影響により高精度な位置検出ができない。
【００１０】本発明は、マスクのメンブレンの材質、あ
るいはウエハのプロセス依存、レジスト膜厚に応じて最
適な波長の光束を放射する光源を用いてアライメントマ
ークへの光束を照射することにより第１物体と第２物体
の状態が変わっても第１物体と第２物体との相対的な位
置ずれを高精度に検出することができ、高精度なアライ
メントを行うことのできる位置検出装置及びそれを用い
たデバイスの製造方法の提供を目的とする。
るいはウエハのプロセス依存、レジスト膜厚に応じて最
適な波長の光束を放射する光源を用いてアライメントマ
ークへの光束を照射することにより第１物体と第２物体
の状態が変わっても第１物体と第２物体との相対的な位
置ずれを高精度に検出することができ、高精度なアライ
メントを行うことのできる位置検出装置及びそれを用い
たデバイスの製造方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】本発明の位置検出装置は、 (1-1) 第１物体面上と第２物体面上に各々物理光学素子
を形成し、このうち一方の物理光学素子に投光手段から
光を入射させた時に生ずる回折光を他方の物理光学素子
に入射させ、該他方の物理光学素子により生ずる回折光
の所定面上における位置情報を検出手段により検出する
ことにより、該第１物体と第２物体との相対的な位置検
出を行う際、該投光手段は波長の異なった複数の光束を
互いに異なった集光状態又は発散状態の光束として該一
方の物理光学素子に入射させていることを特徴としてい
る。
を形成し、このうち一方の物理光学素子に投光手段から
光を入射させた時に生ずる回折光を他方の物理光学素子
に入射させ、該他方の物理光学素子により生ずる回折光
の所定面上における位置情報を検出手段により検出する
ことにより、該第１物体と第２物体との相対的な位置検
出を行う際、該投光手段は波長の異なった複数の光束を
互いに異なった集光状態又は発散状態の光束として該一
方の物理光学素子に入射させていることを特徴としてい
る。
【００１２】特に、 (1-1-1) 前記投光手段は互いに波長の異なった光束を放
射する複数の光源を有し、該複数の光源からの光束を互
いに異なった集光状態又は発散状態で前記一方の物理光
学素子に同時に又は順次入射させていること。
射する複数の光源を有し、該複数の光源からの光束を互
いに異なった集光状態又は発散状態で前記一方の物理光
学素子に同時に又は順次入射させていること。
【００１３】(1-1-2) 前記一方の物理光学素子又は／及
び他方の物理光学素子はレンズ作用を有していること。
び他方の物理光学素子はレンズ作用を有していること。
【００１４】(1-1-3) 前記検出手段で得られた波長の異
なった複数の光束に基づく検出信号を用いて波長選択手
段によって前記第１物体と第２物体との位置検出を行う
際の前記一方の物理光学素子に入射させる光束の波長を
選択していること。等、を特徴としている。
なった複数の光束に基づく検出信号を用いて波長選択手
段によって前記第１物体と第２物体との位置検出を行う
際の前記一方の物理光学素子に入射させる光束の波長を
選択していること。等、を特徴としている。
【００１５】本発明の位置検出方法は、 (2-1) 第１物体面上と第２物体面上に各々物理光学素子
を形成し、このうち一方の物理光学素子に投光手段より
波長の異なった複数の光束を互いに異なった集光状態又
は発散状態の光束として入射させ、該一方の物理光学素
子から生じる回折光を他方の物理光学素子に入射させ、
該他方の物理光学素子により生じる回折光の所定面上に
入射する位置情報を検出手段で検出して、該第１物体と
第２物体との相対的な位置検出を行っていることを特徴
としている。
を形成し、このうち一方の物理光学素子に投光手段より
波長の異なった複数の光束を互いに異なった集光状態又
は発散状態の光束として入射させ、該一方の物理光学素
子から生じる回折光を他方の物理光学素子に入射させ、
該他方の物理光学素子により生じる回折光の所定面上に
入射する位置情報を検出手段で検出して、該第１物体と
第２物体との相対的な位置検出を行っていることを特徴
としている。
【００１６】特に、 (2-1-1) 前記投光手段は互いに波長の異なった光束を放
射する複数の光源を有し、該複数の光源からの光束を互
いに異なった集光状態又は発散状態で前記一方の物理光
学素子に同時に又は順次入射させていること。
射する複数の光源を有し、該複数の光源からの光束を互
いに異なった集光状態又は発散状態で前記一方の物理光
学素子に同時に又は順次入射させていること。
【００１７】(2-1-2) 前記一方の物理光学素子又は／及
び他方の物理光学素子はレンズ作用を有していること。
び他方の物理光学素子はレンズ作用を有していること。
【００１８】(2-1-3) 前記検出手段で得られた波長の異
なった複数の光束に基づく検出信号を用いて波長選択手
段によって前記第１物体と第２物体との位置検出を行う
際の前記一方の物理光学素子に入射させる光束の波長を
選択していること。等、を特徴としている。
なった複数の光束に基づく検出信号を用いて波長選択手
段によって前記第１物体と第２物体との位置検出を行う
際の前記一方の物理光学素子に入射させる光束の波長を
選択していること。等、を特徴としている。
【００１９】本発明のデバイスの製造方法は、 (3-1) 構成要件(1-1) の位置検出装置を用いて、第１物
体と第２物体との相対的な位置ずれを求める工程を介し
てマスクとウエハとの相対的な位置検出を行った後、該
マスク面上のパターンをウエハ面上に転写し、次いで現
像処理工程を介してデバイスを製造したことを特徴とし
ている。
体と第２物体との相対的な位置ずれを求める工程を介し
てマスクとウエハとの相対的な位置検出を行った後、該
マスク面上のパターンをウエハ面上に転写し、次いで現
像処理工程を介してデバイスを製造したことを特徴とし
ている。
【００２０】(3-2) 構成要件(2-1) の位置検出方法を用
いて、第１物体と第２物体との相対的な位置ずれを求め
る工程を介してマスクとウエハとの相対的な位置検出を
行った後、該マスク面上のパターンをウエハ面上に転写
し、次いで現像処理工程を介してデバイスを製造したこ
とを特徴としている。
いて、第１物体と第２物体との相対的な位置ずれを求め
る工程を介してマスクとウエハとの相対的な位置検出を
行った後、該マスク面上のパターンをウエハ面上に転写
し、次いで現像処理工程を介してデバイスを製造したこ
とを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
斜視図、図２は図１の一部分の拡大説明図、図３，図４
は本発明において第１物体と第２物体との相対的な位置
を検出するときの説明図である。
斜視図、図２は図１の一部分の拡大説明図、図３，図４
は本発明において第１物体と第２物体との相対的な位置
を検出するときの説明図である。
【００２２】本実施形態ではプロキシミティ型の半導体
素子製造用の露光装置に適用した場合を示している。図
中、８は第１物体としてのマスクであり、その面上には
電子回路パターンが形成されている。９は第２物体とし
てのウエハである。１０，１１はマスク８面上に設けた
物理光学素子より成るアライメントマーク、１２，１３
はウエハ９面上に設けた物理光学素子より成るアライメ
ントマークである。
素子製造用の露光装置に適用した場合を示している。図
中、８は第１物体としてのマスクであり、その面上には
電子回路パターンが形成されている。９は第２物体とし
てのウエハである。１０，１１はマスク８面上に設けた
物理光学素子より成るアライメントマーク、１２，１３
はウエハ９面上に設けた物理光学素子より成るアライメ
ントマークである。
【００２３】本実施形態では物理光学素子１０〜１２は
マスク８とウエハ９との面内方向検出用、所謂横ずれ検
出用のアライメントマーク（ＡＡマーク）として用いて
いる。
マスク８とウエハ９との面内方向検出用、所謂横ずれ検
出用のアライメントマーク（ＡＡマーク）として用いて
いる。
【００２４】本実施形態における物理光学素子１０〜１
２は、１次元又は２次元のレンズ作用をするグレーティ
ングレンズやフレネルゾーンプレート又はレンズ作用の
ない回折格子等より成っている。
２は、１次元又は２次元のレンズ作用をするグレーティ
ングレンズやフレネルゾーンプレート又はレンズ作用の
ない回折格子等より成っている。
【００２５】本実施形態ではＬＤ等の光源１からの波長
λ１の光束は、コリメーターレンズ２により平行光束と
なる。平行光束は投光レンズ３及びハーフミラー４を通
り、ミラー５で偏向され、フィルタ６を透過し、露光領
域７内にあるマスク８上の物理光学素子１０，１１に入
射している。物理光学素子１０，１１で光学的作用を受
けた光束はウエハ９上の物理光学素子１２，１３に入射
している。
λ１の光束は、コリメーターレンズ２により平行光束と
なる。平行光束は投光レンズ３及びハーフミラー４を通
り、ミラー５で偏向され、フィルタ６を透過し、露光領
域７内にあるマスク８上の物理光学素子１０，１１に入
射している。物理光学素子１０，１１で光学的作用を受
けた光束はウエハ９上の物理光学素子１２，１３に入射
している。
【００２６】各物理光学素子からの回折光はマスク８と
ウエハ９の横ずれ量を示す情報を含んでおり、フィルタ
６を通り、受光レンズ１４により光検出器１５の受光面
に結像する。
ウエハ９の横ずれ量を示す情報を含んでおり、フィルタ
６を通り、受光レンズ１４により光検出器１５の受光面
に結像する。
【００２７】一方、光源１６からの波長λ１と異なった
波長λ２の光束はコリメーターレンズ１７により平行光
束となる。平行光束は投光レンズ１８及びハーフミラー
４を通り、ミラー５で偏向され、フィルタ６を透過し、
露光領域７内にあるマスク８上の物理光学素子１０，１
１に入射している。物理光学素子１０，１１で光学的作
用を受けた光束はウエハ９上の物理光学素子１２，１３
に入射している。
波長λ２の光束はコリメーターレンズ１７により平行光
束となる。平行光束は投光レンズ１８及びハーフミラー
４を通り、ミラー５で偏向され、フィルタ６を透過し、
露光領域７内にあるマスク８上の物理光学素子１０，１
１に入射している。物理光学素子１０，１１で光学的作
用を受けた光束はウエハ９上の物理光学素子１２，１３
に入射している。
【００２８】各物理光学素子からの回折光はマスク８と
ウエハ９の横ずれ量を示す情報を含んでおり、フィルタ
６を通り、受光レンズ１４により光検出器１５の受光面
に結像する。
ウエハ９の横ずれ量を示す情報を含んでおり、フィルタ
６を通り、受光レンズ１４により光検出器１５の受光面
に結像する。
【００２９】図２は図１のマスク８とウエハ９上の物理
光学素子の配置と照射光の関係を示している。光源１又
は光源１６からの照射光１９が物理光学素子１０，１１
に照射されて回折し、その後、物理光学素子１２，１３
で回折した回折光２０，２１が光検出器１５へと向かう
状態を示している。
光学素子の配置と照射光の関係を示している。光源１又
は光源１６からの照射光１９が物理光学素子１０，１１
に照射されて回折し、その後、物理光学素子１２，１３
で回折した回折光２０，２１が光検出器１５へと向かう
状態を示している。
【００３０】図３は図２に示す物理光学素子１０〜１３
を用いたマスク８とウエハ９の相対的な位置合わせ方法
の原理説明図である。図３において、マスク８，ウエハ
９上にはレンズ作用を持つフレネルゾーンプレートで構
成される物理光学素子１０〜１３が配置されている。こ
のうちマスク８上に物理光学素子１０，１１、ウエハ９
上に物理光学素子１２，１３がそれぞれ配置されてお
り、マスク８とウエハ９はｇの間隔をおいて配置されて
いる。
を用いたマスク８とウエハ９の相対的な位置合わせ方法
の原理説明図である。図３において、マスク８，ウエハ
９上にはレンズ作用を持つフレネルゾーンプレートで構
成される物理光学素子１０〜１３が配置されている。こ
のうちマスク８上に物理光学素子１０，１１、ウエハ９
上に物理光学素子１２，１３がそれぞれ配置されてお
り、マスク８とウエハ９はｇの間隔をおいて配置されて
いる。
【００３１】物理光学素子１０，１１，１２，１３の焦
点距離をそれぞれｆ１，ｆ３，ｆ２，ｆ４とし、マスク
１０上の２つの物理光学素子１０，１１に対して波長λ
１の光１９が平行光束として照射されている。物理光学
素子１０，１１でレンズ作用を受けた光束は、物理光学
素子１０，１１のそれぞれに対して対向位置に配置され
た物理光学素子１２，１３によりウエハ９から距離Ｌだ
け離れた光検出器１５の受光面上１５ａ上に集光されて
いる。
点距離をそれぞれｆ１，ｆ３，ｆ２，ｆ４とし、マスク
１０上の２つの物理光学素子１０，１１に対して波長λ
１の光１９が平行光束として照射されている。物理光学
素子１０，１１でレンズ作用を受けた光束は、物理光学
素子１０，１１のそれぞれに対して対向位置に配置され
た物理光学素子１２，１３によりウエハ９から距離Ｌだ
け離れた光検出器１５の受光面上１５ａ上に集光されて
いる。
【００３２】ここで、マスク８とウエハ９がＹ方向にε
ずれたとすると、光検出器１５の受光面１５ａ上に集光
された２つのスポットは、マスク上の物理光学素子とウ
エハ上の物理光学素子の光学配置変化に相当し、光検出
器１５の受光面１５ａ上に集光されていたスポットの位
置は、
ずれたとすると、光検出器１５の受光面１５ａ上に集光
された２つのスポットは、マスク上の物理光学素子とウ
エハ上の物理光学素子の光学配置変化に相当し、光検出
器１５の受光面１５ａ上に集光されていたスポットの位
置は、
【００３３】
【数１】 だけ移動する。ここで、ｆ１＝２３０μｍ，ｆ３＝−２
３０μｍ，ｇ＝３０μｍ，Ｌ＝２０ｍｍとすると、 Ｓ１＝−９９・ε Ｓ２＝ ７７．９・ε となり、マスク８とウエハ９の相対位置ずれ量εに対
し、光検出器１５の受光面１５ａ上では２つのスポット
間隔の変化が１７６．９倍に拡大されて表われる。
３０μｍ，ｇ＝３０μｍ，Ｌ＝２０ｍｍとすると、 Ｓ１＝−９９・ε Ｓ２＝ ７７．９・ε となり、マスク８とウエハ９の相対位置ずれ量εに対
し、光検出器１５の受光面１５ａ上では２つのスポット
間隔の変化が１７６．９倍に拡大されて表われる。
【００３４】本実施形態ではそのスポット間隔の変化を
検出してマスク８とウエハ９の相対位置ずれ量εを精度
良く求めている。
検出してマスク８とウエハ９の相対位置ずれ量εを精度
良く求めている。
【００３５】一般にマスクとウエハにそれぞれ配置した
物理光学素子を用いてマスクとウエハの相対位置合わせ
を行う際、マスクの分光透過率、及びウエハのプロセス
依存、レジスト膜厚により光検出器の受光面に結像され
るスポット光の光量が変化してくる。このとき場合によ
っては位置合わせに必要な信号光量、或いはＳ／Ｎ比を
得ることが難しくなり、マスクとウエハとの相対的な位
置合わせが難しくなってくる。
物理光学素子を用いてマスクとウエハの相対位置合わせ
を行う際、マスクの分光透過率、及びウエハのプロセス
依存、レジスト膜厚により光検出器の受光面に結像され
るスポット光の光量が変化してくる。このとき場合によ
っては位置合わせに必要な信号光量、或いはＳ／Ｎ比を
得ることが難しくなり、マスクとウエハとの相対的な位
置合わせが難しくなってくる。
【００３６】そこで本実施形態では物体上の物理光学素
子に複数の波長の光を照射している。その際、各波長の
光を互いに異なった集光状態、或いは発散状態で照射す
ることにより、該物理光学素子により集光或いは発散さ
れた光束がそれぞれ検出面上に集光される状態となり、
これによって検出信号の強度が充分、かつＳ／Ｎ比が高
く、検出信号の安定性が良好な状態での測定を可能とし
て高精度な位置検出を行っている。
子に複数の波長の光を照射している。その際、各波長の
光を互いに異なった集光状態、或いは発散状態で照射す
ることにより、該物理光学素子により集光或いは発散さ
れた光束がそれぞれ検出面上に集光される状態となり、
これによって検出信号の強度が充分、かつＳ／Ｎ比が高
く、検出信号の安定性が良好な状態での測定を可能とし
て高精度な位置検出を行っている。
【００３７】次に本発明の特徴とする物理光学素子１０
〜１３の光学系配置を用いてマスク８上の物理光学素子
１０，１１に対し、光源手段１６から波長λ２の光束を
照射し、そこで回折した後にウエハ９上の物理光学素子
１２，１３により回折させて光検出器２２の受光面上に
集光させて位置検出を行う場合について説明する。
〜１３の光学系配置を用いてマスク８上の物理光学素子
１０，１１に対し、光源手段１６から波長λ２の光束を
照射し、そこで回折した後にウエハ９上の物理光学素子
１２，１３により回折させて光検出器２２の受光面上に
集光させて位置検出を行う場合について説明する。
【００３８】図４（Ａ），（Ｂ）は図３で説明した物理
光学素子の配置に波長λ１とλ２の光を照射したときの
各々の光束の光路図である。図４（Ａ）に示すように、
波長λ１の平行光束を物理光学素子１０に照射すると、
その光束は物理光学素子１０，１２を経て光検出器１５
の受光面１５ａに集光される。
光学素子の配置に波長λ１とλ２の光を照射したときの
各々の光束の光路図である。図４（Ａ）に示すように、
波長λ１の平行光束を物理光学素子１０に照射すると、
その光束は物理光学素子１０，１２を経て光検出器１５
の受光面１５ａに集光される。
【００３９】ここで、物理光学素子１０による平行光束
の集光点をＢ１とし、物理光学素子の代表的なものとし
て、同心円状のフレネルゾーンプレートを考える。この
時、フレネルゾーンプレートの輪帯の半径をｒｍ（ｍは
輪帯番号）とすると、集光点Ｂ１はフレネルゾーンプレ
ートの焦点距離ｆ１だけフレネルゾーンプレートから離
れた位置となり、次の式が成り立つ。
の集光点をＢ１とし、物理光学素子の代表的なものとし
て、同心円状のフレネルゾーンプレートを考える。この
時、フレネルゾーンプレートの輪帯の半径をｒｍ（ｍは
輪帯番号）とすると、集光点Ｂ１はフレネルゾーンプレ
ートの焦点距離ｆ１だけフレネルゾーンプレートから離
れた位置となり、次の式が成り立つ。
【００４０】
【数２】 となり、ここでｆ１＝２３０μｍ，λ１＝０．８３μｍ
とすれば輪帯の半径ｒｍは、 ｒｍ2 ＝（ｍ・λ１＋ｆ１）2 −ｆ１2 となり、１番目の輪帯の半径は、 ｒ１2 ＝１９．６μｍ となる。このような特性を持つマスク上の物理光学素子
１０と、距離ｇだけ離れた位置にあるウエハ９上にある
焦点距離ｆ２の特性を持つ物理光学素子１２との組み合
わせにより物理光学素子１０に入射した平行光束は光検
出器１５の受光面１５ａに結像される。
とすれば輪帯の半径ｒｍは、 ｒｍ2 ＝（ｍ・λ１＋ｆ１）2 −ｆ１2 となり、１番目の輪帯の半径は、 ｒ１2 ＝１９．６μｍ となる。このような特性を持つマスク上の物理光学素子
１０と、距離ｇだけ離れた位置にあるウエハ９上にある
焦点距離ｆ２の特性を持つ物理光学素子１２との組み合
わせにより物理光学素子１０に入射した平行光束は光検
出器１５の受光面１５ａに結像される。
【００４１】一方、図４（Ｂ）に示すように物理光学素
子１０に波長λ２の光束を平行光束の状態で入射させる
と物理光学素子１０は次式で表わされる焦点距離ｆ１’
のレンズとして作用する。
子１０に波長λ２の光束を平行光束の状態で入射させる
と物理光学素子１０は次式で表わされる焦点距離ｆ１’
のレンズとして作用する。
【００４２】
【数３】 ここで、λ２＝０．６３μｍ，ｍ＝１としてｆ’を求め
ると、 ｆ１’＝３０４．６μｍ ここで物理光学素子１０と物理光学素子１２の距離を
ｇ、ウエハ９と光検出器１５の受光面１５ａとの距離を
Ｌとすると、光検出器１５の受光面１５ａ上に物理光学
素子１０、物理光学素子１２を経た光束は結像されな
い。
ると、 ｆ１’＝３０４．６μｍ ここで物理光学素子１０と物理光学素子１２の距離を
ｇ、ウエハ９と光検出器１５の受光面１５ａとの距離を
Ｌとすると、光検出器１５の受光面１５ａ上に物理光学
素子１０、物理光学素子１２を経た光束は結像されな
い。
【００４３】よって波長λ２の光束を用いた場合、マス
クとウエハの相対位置決めを精度良く行うことができな
い。ここで、波長λ２の光束を平行光束ではなく、物理
光学素子１０の主点からｓの距離にある物点から、角度
αを持つ発散光の状態で物理光学素子１０に入射させ、
物理光学素子１０、物理光学素子１２を経て光検出器１
５の受光面１５ａに結像させれば良い。
クとウエハの相対位置決めを精度良く行うことができな
い。ここで、波長λ２の光束を平行光束ではなく、物理
光学素子１０の主点からｓの距離にある物点から、角度
αを持つ発散光の状態で物理光学素子１０に入射させ、
物理光学素子１０、物理光学素子１２を経て光検出器１
５の受光面１５ａに結像させれば良い。
【００４４】ここで、波長λ２の光束を光検出器の受光
面に集光させる為には次に示す状態で波長λ２の光束を
物理光学素子１０に照射すればよい。図４（ｃ）におい
て、波長λ２の光に対する物理光学素子１０の焦点距離
をｆ１’、同じく波長λ２の光に対する物理光学素子１
２の焦点距離をｆ２’とし、これら２つの物理光学素子
から成る結像系の焦点距離ｆ’を求めると、
面に集光させる為には次に示す状態で波長λ２の光束を
物理光学素子１０に照射すればよい。図４（ｃ）におい
て、波長λ２の光に対する物理光学素子１０の焦点距離
をｆ１’、同じく波長λ２の光に対する物理光学素子１
２の焦点距離をｆ２’とし、これら２つの物理光学素子
から成る結像系の焦点距離ｆ’を求めると、
【００４５】
【数４】 となる。ここで求められた焦点距離ｆ’の光学系を用い
て像点距離Ｌの位置に光束を集光させる為には物点距離
ｓを以下の式から求めると、
て像点距離Ｌの位置に光束を集光させる為には物点距離
ｓを以下の式から求めると、
【００４６】
【数５】 となる。よって、物理光学素子１０から距離ｓの位置に
物点を設定し、物理光学素子の有効径をｒとすれば、光
源から発せられる波長λ２の光を物点ｓに向かって、
物点を設定し、物理光学素子の有効径をｒとすれば、光
源から発せられる波長λ２の光を物点ｓに向かって、
【００４７】
【数６】 の角度で集光させるリレーレンズを配置する。そうすれ
ば波長λ２の光束は、物理光学素子１０，物理光学素子
１２により光検出器１５の受光面１５ａ上に集光させる
ことができる。
ば波長λ２の光束は、物理光学素子１０，物理光学素子
１２により光検出器１５の受光面１５ａ上に集光させる
ことができる。
【００４８】図１において、光源１６から発せられた波
長λ２の光束はコリメータレンズ１７により平行光束と
なり、投光レンズ１８により物理光学素子１０の位置か
ら距離ｓに角度θで集光する光束となる。尚、各要素１
〜４，１６〜１８は投光手段の一要素を構成している。
長λ２の光束はコリメータレンズ１７により平行光束と
なり、投光レンズ１８により物理光学素子１０の位置か
ら距離ｓに角度θで集光する光束となる。尚、各要素１
〜４，１６〜１８は投光手段の一要素を構成している。
【００４９】図１に示した実施形態１の概略図は、複数
の光源から発せられる互いに波長の異なる光束の光路
は、ハーフミラー４以降は同じ光軸上を通り、マスク８
上の物理光学素子１０，１１に照射されている。しか
し、ハーフミラー４以降は互いに同じ光軸上を通らずに
マスク８上の物理光学素子１０，１１に照射されるよう
に光源１，１６の位置を変えてもよい。
の光源から発せられる互いに波長の異なる光束の光路
は、ハーフミラー４以降は同じ光軸上を通り、マスク８
上の物理光学素子１０，１１に照射されている。しか
し、ハーフミラー４以降は互いに同じ光軸上を通らずに
マスク８上の物理光学素子１０，１１に照射されるよう
に光源１，１６の位置を変えてもよい。
【００５０】また、本実施形態ではマスク８とウエハ９
の位置ずれを検出する物理光学素子を一組だけ配置し、
これらの物理光学素子に対して波長の異なるλ１，λ２
の光束を照射していた。しかし、配置した複数の光源に
対して個々に対応する複数の物理光学素子を配置し、そ
れらを用いて位置ずれ検出を行ってもよい。
の位置ずれを検出する物理光学素子を一組だけ配置し、
これらの物理光学素子に対して波長の異なるλ１，λ２
の光束を照射していた。しかし、配置した複数の光源に
対して個々に対応する複数の物理光学素子を配置し、そ
れらを用いて位置ずれ検出を行ってもよい。
【００５１】本実施形態では、物理光学素子１０と物理
光学素子１２の組み合わせについて詳細を述べたが、物
理光学素子１１と物理光学素子１３の組み合わせについ
ても同様にして波長の異なる光束毎に照射光の集光、或
いは発散状態を変化させれば光検出器１５の受光面１５
ａ上に検出信号を集光させることが可能である。
光学素子１２の組み合わせについて詳細を述べたが、物
理光学素子１１と物理光学素子１３の組み合わせについ
ても同様にして波長の異なる光束毎に照射光の集光、或
いは発散状態を変化させれば光検出器１５の受光面１５
ａ上に検出信号を集光させることが可能である。
【００５２】以上述べたように本実施形態では、複数の
光源からの波長の異なる複数の光束を用いてマスクとウ
エハの相対位置合わせを行う際、各々の光源が発する光
束毎に物理光学素子を照射する光束の集光状態、或いは
発散状態を最適に設定し、これによって常に最良の検出
信号光を得て、高精度な位置合わせを行っている。
光源からの波長の異なる複数の光束を用いてマスクとウ
エハの相対位置合わせを行う際、各々の光源が発する光
束毎に物理光学素子を照射する光束の集光状態、或いは
発散状態を最適に設定し、これによって常に最良の検出
信号光を得て、高精度な位置合わせを行っている。
【００５３】図５は本発明の実施形態２の要部概略図で
ある。前述した如く、マスクとウエハにそれぞれ配置し
た物理光学素子を用いてマスクとウエハの相対位置合わ
せを行う際、マスクの分光透過率、及びウエハのプロセ
ス依存、レジスト膜厚により光検出器の受光面に結像さ
れるスポット光の光量が変化してくる。このとき場合に
よっては位置合わせに必要な信号光量、或いはＳ／Ｎ比
を得ることが難しくなり、マスクとウエハとの相対的な
位置合わせが難しくなってくる。
ある。前述した如く、マスクとウエハにそれぞれ配置し
た物理光学素子を用いてマスクとウエハの相対位置合わ
せを行う際、マスクの分光透過率、及びウエハのプロセ
ス依存、レジスト膜厚により光検出器の受光面に結像さ
れるスポット光の光量が変化してくる。このとき場合に
よっては位置合わせに必要な信号光量、或いはＳ／Ｎ比
を得ることが難しくなり、マスクとウエハとの相対的な
位置合わせが難しくなってくる。
【００５４】そこで本実施形態ではマスクとウエハの相
対位置合わせを行う前に各々の光源を用いて予めアライ
メント信号を光検出器で検出して、得られる信号光のピ
ーク光量、或いはＳ／Ｎ比を測定し、相対位置合わせに
用いる信号として充分な信号光を得ることが可能な波長
の光源を波長選択手段で選択している。
対位置合わせを行う前に各々の光源を用いて予めアライ
メント信号を光検出器で検出して、得られる信号光のピ
ーク光量、或いはＳ／Ｎ比を測定し、相対位置合わせに
用いる信号として充分な信号光を得ることが可能な波長
の光源を波長選択手段で選択している。
【００５５】図６は本実施形態において最適な光源の選
択過程のフローチャートである。配置した光源から発せ
られる光束を順次にマスク，ウエハ上の物理光学素子に
照射し、アライメント信号を得る。そのアライメント信
号のピーク光量やＳ／Ｎ比を記憶部に保存し、全ての光
源からの光束に対し、アライメント信号に関する情報を
得た後、その中から測定に最適な波長の光源を波長選択
手段で選択する。
択過程のフローチャートである。配置した光源から発せ
られる光束を順次にマスク，ウエハ上の物理光学素子に
照射し、アライメント信号を得る。そのアライメント信
号のピーク光量やＳ／Ｎ比を記憶部に保存し、全ての光
源からの光束に対し、アライメント信号に関する情報を
得た後、その中から測定に最適な波長の光源を波長選択
手段で選択する。
【００５６】このとき、光検出器を波長の異なる光源に
対応してそれぞれ配置して、複数の光源を同時に点灯
し、それぞれの光束により得られるアライメント信号光
を、それぞれの光源に対応する光検出器で検出し、得ら
れる情報を基に最適な光源を選択しても良い。
対応してそれぞれ配置して、複数の光源を同時に点灯
し、それぞれの光束により得られるアライメント信号光
を、それぞれの光源に対応する光検出器で検出し、得ら
れる情報を基に最適な光源を選択しても良い。
【００５７】次に本実施形態の構成を図５を用いて説明
する。図５において光源１と光源１６から発せられた互
いに波長の異なる光束は、それぞれの結像光学系（３，
１８，４，５），マスク８，ウエハ９上の物理光学素子
１０〜１３，ミラー２５を経て光検出器２３，２４の受
光面に結像している。
する。図５において光源１と光源１６から発せられた互
いに波長の異なる光束は、それぞれの結像光学系（３，
１８，４，５），マスク８，ウエハ９上の物理光学素子
１０〜１３，ミラー２５を経て光検出器２３，２４の受
光面に結像している。
【００５８】このとき、光検出器２３は波長λ１の光束
を受光する光検出器であり、光検出器２４は波長λ２の
光束を受光する光検出器であり、複数の光束の空間的な
分離はミラー２５により行っている。また、光検出器に
向かう複数の光束の光軸が近接していて、ミラーによる
空間的分離が困難なときは、波長選択機能を持つフィル
ター（不図示）を用いて分離をしても良い。
を受光する光検出器であり、光検出器２４は波長λ２の
光束を受光する光検出器であり、複数の光束の空間的な
分離はミラー２５により行っている。また、光検出器に
向かう複数の光束の光軸が近接していて、ミラーによる
空間的分離が困難なときは、波長選択機能を持つフィル
ター（不図示）を用いて分離をしても良い。
【００５９】光検出器２３，２４で測定されたアライメ
ント信号は記憶部２６に保存している。また、記憶部２
６は得られたデータ（光量、Ｓ／Ｎ比等）を基に波長選
択手段５１で最適な波長の選択を行い、レーザドライバ
２７にどの光源を測定に用いるかの情報を送る。
ント信号は記憶部２６に保存している。また、記憶部２
６は得られたデータ（光量、Ｓ／Ｎ比等）を基に波長選
択手段５１で最適な波長の選択を行い、レーザドライバ
２７にどの光源を測定に用いるかの情報を送る。
【００６０】このようにして選択された光源からの光束
を用い、マスク８とウエハ９の相対位置ずれ量の測定を
行っている。その時の光検出器２３，２４のアライメン
ト信号は演算器２８により処理され、その相対位置ずれ
量に応じてマスク保持器３１、ウエハステージ３２の移
動量を決定し、駆動信号をアクチュエータ２９，３０に
送っている。
を用い、マスク８とウエハ９の相対位置ずれ量の測定を
行っている。その時の光検出器２３，２４のアライメン
ト信号は演算器２８により処理され、その相対位置ずれ
量に応じてマスク保持器３１、ウエハステージ３２の移
動量を決定し、駆動信号をアクチュエータ２９，３０に
送っている。
【００６１】図１に示す実施形態１は、複数の光源１，
１６に対して１つの光検出器１５を用いてアライメント
信号を検出していた。これに対して図５に示すように異
なる波長の光束毎に光検出器２３，２４を用意すれば、
予め最適な波長を選択する工程が不要になり、マスクと
ウエハの相対位置ずれ量を測定する際、複数の光源を相
対位置ずれ量の測定毎に全て点灯させ、測定に充分な信
号が得られる波長の信号のみを選択してマスクとウエハ
の相対位置合わせを行うこともできる。
１６に対して１つの光検出器１５を用いてアライメント
信号を検出していた。これに対して図５に示すように異
なる波長の光束毎に光検出器２３，２４を用意すれば、
予め最適な波長を選択する工程が不要になり、マスクと
ウエハの相対位置ずれ量を測定する際、複数の光源を相
対位置ずれ量の測定毎に全て点灯させ、測定に充分な信
号が得られる波長の信号のみを選択してマスクとウエハ
の相対位置合わせを行うこともできる。
【００６２】次に図５を用いて本発明の実施形態３につ
いて説明する。本実施形態では図５に示すマスク８，ウ
エハ９の相対的な位置ずれの検出光学系において、波長
が互いに異なる光束を発する光源１，１６からの光束そ
れぞれを、投光レンズ３，１８，ハーフミラー４，ミラ
ー５を経て、マスク８上の物理光学素子１０，１１に照
射している。
いて説明する。本実施形態では図５に示すマスク８，ウ
エハ９の相対的な位置ずれの検出光学系において、波長
が互いに異なる光束を発する光源１，１６からの光束そ
れぞれを、投光レンズ３，１８，ハーフミラー４，ミラ
ー５を経て、マスク８上の物理光学素子１０，１１に照
射している。
【００６３】物理光学素子１０，１１より発散或いは集
光した光束は、ウエハ９上の物理光学素子１２，１３に
照射される。物理光学素子１２，１３で回折した光のう
ち、波長λ１の回折光は光検出器２３に向かい、波長λ
２の回折光はミラー２５で偏向されて光検出器２４に向
かう。光検出器２３，２４からの出力値は演算器２８に
入力され、演算器２８では光検出器の出力毎にマスク
８，ウエハ９の相対位置ずれ量を計算し、算出される複
数の相対位置ずれ量を基にその平均値を計算する。
光した光束は、ウエハ９上の物理光学素子１２，１３に
照射される。物理光学素子１２，１３で回折した光のう
ち、波長λ１の回折光は光検出器２３に向かい、波長λ
２の回折光はミラー２５で偏向されて光検出器２４に向
かう。光検出器２３，２４からの出力値は演算器２８に
入力され、演算器２８では光検出器の出力毎にマスク
８，ウエハ９の相対位置ずれ量を計算し、算出される複
数の相対位置ずれ量を基にその平均値を計算する。
【００６４】こうして得られた相対位置ずれ量の平均値
をその量に応じてマスク保持器３１、ウエハステージ３
２の移動量を決定し、駆動信号をアクチュエータ２９，
３０に送っている。
をその量に応じてマスク保持器３１、ウエハステージ３
２の移動量を決定し、駆動信号をアクチュエータ２９，
３０に送っている。
【００６５】図７は本発明の位置検出装置をＸ線を利用
した半導体素子製造用の露光装置に適用した時の実施形
態４の要部概略図である。図７において、１３９はＸ線
ビームで、マスク１３４面上を照射している。１３５は
ウエハで、例えばＸ線用のレジストが表面に塗布されて
いる。１３３はマスクフレーム，マスクメンブレン（マ
スク）、１３４はこの面上にＸ線の吸収体によりＩＣパ
ターンがパターニングされている。２３２はマスク支持
体、１３６はウエハチャック等のウエハ固定部材、１３
７はｚ軸ステージ、実際にはティルトが可能な構成にな
っている。１３８はｘ軸ステージ、１４４はｙ軸ステー
ジである。
した半導体素子製造用の露光装置に適用した時の実施形
態４の要部概略図である。図７において、１３９はＸ線
ビームで、マスク１３４面上を照射している。１３５は
ウエハで、例えばＸ線用のレジストが表面に塗布されて
いる。１３３はマスクフレーム，マスクメンブレン（マ
スク）、１３４はこの面上にＸ線の吸収体によりＩＣパ
ターンがパターニングされている。２３２はマスク支持
体、１３６はウエハチャック等のウエハ固定部材、１３
７はｚ軸ステージ、実際にはティルトが可能な構成にな
っている。１３８はｘ軸ステージ、１４４はｙ軸ステー
ジである。
【００６６】前述した各実施形態で述べたマスクとウエ
ハの位置ずれ検出機能部分（位置ずれ検出装置）は支持
基板１３１に支持した筐体１３０ａ，１３０ｂに収まっ
ており、ここからマスク１３４とウエハ１３５のギャッ
プとｘ，ｙ面内方向の位置ずれ情報を得ている。
ハの位置ずれ検出機能部分（位置ずれ検出装置）は支持
基板１３１に支持した筐体１３０ａ，１３０ｂに収まっ
ており、ここからマスク１３４とウエハ１３５のギャッ
プとｘ，ｙ面内方向の位置ずれ情報を得ている。
【００６７】図７には、２つの位置ずれ検出機能部分１
３０ａ，１３０ｂを図示しているが、マスク１３４上の
四隅のＩＣパターンエリアの各辺に対応して更に２ヶ所
の位置ずれ検出機能部分が設けられている。筐体１３０
ａ，１３０ｂの中には光学系，検出系が収まっている。
１４６ａ，１４６ｂは各位置ずれ検出用の光である。
３０ａ，１３０ｂを図示しているが、マスク１３４上の
四隅のＩＣパターンエリアの各辺に対応して更に２ヶ所
の位置ずれ検出機能部分が設けられている。筐体１３０
ａ，１３０ｂの中には光学系，検出系が収まっている。
１４６ａ，１４６ｂは各位置ずれ検出用の光である。
【００６８】これらの位置ずれ検出機能部分により得ら
れた信号を処理手段１４０で処理して、ｘｙ面内のずれ
とギャップ値を求めている。そしてこの結果を判断した
後、所定の値以内に収まっていないと、制御部１４５は
各軸ステージの駆動系１４１，１４２，１４３を動かし
て所定のマスク／ウエハずれ以内になるように追い込
み、そして露光歪みの影響による位置合わせ誤差を補正
する量だけマスク支持体の駆動系を介してマスク１３４
を動かすか、或いはウエハ１３５を動かし、然る後にＸ
線ビーム１３９をマスク１３４に照射している。位置合
わせが完了するまでは、Ｘ線遮蔽部材（不図示）でシャ
ットアウトしておく。尚、図７ではＸ線源、Ｘ線照明系
等は省略してある。
れた信号を処理手段１４０で処理して、ｘｙ面内のずれ
とギャップ値を求めている。そしてこの結果を判断した
後、所定の値以内に収まっていないと、制御部１４５は
各軸ステージの駆動系１４１，１４２，１４３を動かし
て所定のマスク／ウエハずれ以内になるように追い込
み、そして露光歪みの影響による位置合わせ誤差を補正
する量だけマスク支持体の駆動系を介してマスク１３４
を動かすか、或いはウエハ１３５を動かし、然る後にＸ
線ビーム１３９をマスク１３４に照射している。位置合
わせが完了するまでは、Ｘ線遮蔽部材（不図示）でシャ
ットアウトしておく。尚、図７ではＸ線源、Ｘ線照明系
等は省略してある。
【００６９】図７は、プロキシミティータイプのＸ線露
光装置の例について示したが、光ステッパーについても
同様である。この他、本発明においては光源としてｉ線
（λ＝３６５ｎｍ）、ＫｒＦ−エキシマ光（λ＝２４８
ｎｍ）、ＡｒＦ−エキシマ光（λ＝１９３ｎｍ）等を用
い、これらの光源からの照明光を持つ逐次移動型縮小投
影露光装置や、等倍のミラープロジェクションタイプの
露光装置にも同様に適用可能である。
光装置の例について示したが、光ステッパーについても
同様である。この他、本発明においては光源としてｉ線
（λ＝３６５ｎｍ）、ＫｒＦ−エキシマ光（λ＝２４８
ｎｍ）、ＡｒＦ−エキシマ光（λ＝１９３ｎｍ）等を用
い、これらの光源からの照明光を持つ逐次移動型縮小投
影露光装置や、等倍のミラープロジェクションタイプの
露光装置にも同様に適用可能である。
【００７０】図８は本発明の実施形態５の要部概略図で
ある。本実施形態は逐次移動型の縮小投影露光装置に適
用した場合を示している。図８において、光源３３から
発せられた波長λ１の光束を投光レンズ３４で平行光と
してレチクル４３上のレチクルアライメントパターン３
６に照射している。このときレチクルアライメントパタ
ーン３６は通過光を点Ｑ１に集光させるレンズ作用を有
する透過型の物理光学素子を構成している。
ある。本実施形態は逐次移動型の縮小投影露光装置に適
用した場合を示している。図８において、光源３３から
発せられた波長λ１の光束を投光レンズ３４で平行光と
してレチクル４３上のレチクルアライメントパターン３
６に照射している。このときレチクルアライメントパタ
ーン３６は通過光を点Ｑ１に集光させるレンズ作用を有
する透過型の物理光学素子を構成している。
【００７１】そして点Ｑ１からの光束を縮小レンズ系３
７により点Ｑに集光している。ウエハ４４上にはウエハ
アライメントパターン３８が設けられており、このウエ
ハアライメントパターン３８は反射型の物理光学素子を
構成し、点Ｑに集光する光束が入射してくるとその光束
を反射させ、ハーフミラー３９を介して光検出器４０上
の検出面に集光させている。
７により点Ｑに集光している。ウエハ４４上にはウエハ
アライメントパターン３８が設けられており、このウエ
ハアライメントパターン３８は反射型の物理光学素子を
構成し、点Ｑに集光する光束が入射してくるとその光束
を反射させ、ハーフミラー３９を介して光検出器４０上
の検出面に集光させている。
【００７２】一方、光源４１から発せられる波長λ２の
光束は投光レンズ４２により点ｂ１に集光され、点ｂ１
から発散光としてレチクル４３上のレチクルアライメン
トパターン３６に照射している。このときレチクルアラ
イメントパターン３６のレンズ作用により波長λ２の光
束は点Ｑ２に集光している。
光束は投光レンズ４２により点ｂ１に集光され、点ｂ１
から発散光としてレチクル４３上のレチクルアライメン
トパターン３６に照射している。このときレチクルアラ
イメントパターン３６のレンズ作用により波長λ２の光
束は点Ｑ２に集光している。
【００７３】そして点Ｑ２からの光束を集光レンズ系３
７により点Ｑ３に集光し、ウエハアライメントパターン
３８を照射する。ウエハアライメントパターン３８に照
射された光束はハーフミラー３９を介して光検出器４０
の検出面上に集光させている。ここで、レチクル４３と
ウエハ４４の相対位置ずれ量の測定の為に、光源として
用意された複数の光源のうちどの光源を選択するかは前
述と同じ方法で行っている。光検出器４０の検出面上に
集光された光束のずれ量Δεからレチクル４３とウエハ
４４の相対的な位置ずれ量Δσを求めている。
７により点Ｑ３に集光し、ウエハアライメントパターン
３８を照射する。ウエハアライメントパターン３８に照
射された光束はハーフミラー３９を介して光検出器４０
の検出面上に集光させている。ここで、レチクル４３と
ウエハ４４の相対位置ずれ量の測定の為に、光源として
用意された複数の光源のうちどの光源を選択するかは前
述と同じ方法で行っている。光検出器４０の検出面上に
集光された光束のずれ量Δεからレチクル４３とウエハ
４４の相対的な位置ずれ量Δσを求めている。
【００７４】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イスの製造方法の実施例を説明する。
イスの製造方法の実施例を説明する。
【００７５】図９は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフ
ローを示す。
半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフ
ローを示す。
【００７６】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【００７７】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
【００７８】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
【００７９】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８０】図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
【００８１】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００８２】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジ
スト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジス
トを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうこと
によってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジ
スト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジス
トを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうこと
によってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００８３】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを製造することがで
きる。
造が難しかった高集積度のデバイスを製造することがで
きる。
【００８４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、マスクの
メンブレンの材質、あるいはウエハのプロセス依存、レ
ジスト膜厚に応じて最適な波長の光束を放射する光源を
用いてアライメントマークへの光束を照射することによ
り第１物体と第２物体の状態が変わっても第１物体と第
２物体との相対的な位置ずれを高精度に検出することが
でき、高精度なアライメントを行うことのできる位置検
出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成する
ことができる。
メンブレンの材質、あるいはウエハのプロセス依存、レ
ジスト膜厚に応じて最適な波長の光束を放射する光源を
用いてアライメントマークへの光束を照射することによ
り第１物体と第２物体の状態が変わっても第１物体と第
２物体との相対的な位置ずれを高精度に検出することが
でき、高精度なアライメントを行うことのできる位置検
出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成する
ことができる。
【００８５】特に本発明によれば、マスクの材質による
分光透過率の変化、或いはウエハのプロセス依存やレジ
スト膜厚の違いによるアライメント信号光の変化による
影響を受けずに、高精度な相対位置合わせができる位置
検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成す
ることができる。
分光透過率の変化、或いはウエハのプロセス依存やレジ
スト膜厚の違いによるアライメント信号光の変化による
影響を受けずに、高精度な相対位置合わせができる位置
検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成す
ることができる。
【図１】本発明の実施形態１の要部斜視図
【図２】図１のアライメントマークの説明図
【図３】本発明における位置ずれ検出の説明図
【図４】本発明における位置ずれ検出の説明図
【図５】本発明の実施形態２の要部概略図
【図６】本発明の実施形態２のフローチャート
【図７】本発明の実施形態３の要部概略図
【図８】本発明の実施形態４の要部概略図
【図９】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図１０】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト
ト
１，１６，３３，４１ 光源 ２ コリメーターレンズ ３ 投光レンズ ４ ハーフミラー ５，２５ ミラー ６ フィルター ８ 第１物体（マスク） ９ 第２物体（ウエハ） １０〜１２ 物理光学素子 １４ 受光レンズ １５，２３，２４，４０ 光検出器 ２６ 記憶部 ２７ レーザードライバー ２８ 演算器 ３６，２８ アライメントパターン ３７ 縮小レンズ ３９ ハーフミラー ４３ レチクル（マスク） ４４ ウエハ ５１ 波長選択手段 １３０ａ，１３０ｂ 筐体（位置ずれ検出機能部分） １３４ マスク １３５ ウエハ １３９ Ｘ線ビーム
Claims (10)
- 【請求項１】 第１物体面上と第２物体面上に各々物理
光学素子を形成し、このうち一方の物理光学素子に投光
手段から光を入射させた時に生ずる回折光を他方の物理
光学素子に入射させ、該他方の物理光学素子により生ず
る回折光の所定面上における位置情報を検出手段により
検出することにより、該第１物体と第２物体との相対的
な位置検出を行う際、該投光手段は波長の異なった複数
の光束を互いに異なった集光状態又は発散状態の光束と
して該一方の物理光学素子に入射させていることを特徴
とする位置検出装置。 - 【請求項２】 前記投光手段は互いに波長の異なった光
束を放射する複数の光源を有し、該複数の光源からの光
束を互いに異なった集光状態又は発散状態で前記一方の
物理光学素子に同時に又は順次入射させていることを特
徴とする請求項１の位置検出装置。 - 【請求項３】 前記一方の物理光学素子又は／及び他方
の物理光学素子はレンズ作用を有していることを特徴と
する請求項１又は２の位置検出装置。 - 【請求項４】 前記検出手段で得られた波長の異なった
複数の光束に基づく検出信号を用いて波長選択手段によ
って前記第１物体と第２物体との位置検出を行う際の前
記一方の物理光学素子に入射させる光束の波長を選択し
ていることを特徴とする請求項１，２又は３の位置検出
装置。 - 【請求項５】 第１物体面上と第２物体面上に各々物理
光学素子を形成し、このうち一方の物理光学素子に投光
手段より波長の異なった複数の光束を互いに異なった集
光状態又は発散状態の光束として入射させ、該一方の物
理光学素子から生じる回折光を他方の物理光学素子に入
射させ、該他方の物理光学素子により生じる回折光の所
定面上に入射する位置情報を検出手段で検出して、該第
１物体と第２物体との相対的な位置検出を行っているこ
とを特徴とする位置検出方法。 - 【請求項６】 前記投光手段は互いに波長の異なった光
束を放射する複数の光源を有し、該複数の光源からの光
束を互いに異なった集光状態又は発散状態で前記一方の
物理光学素子に同時に又は順次入射させていることを特
徴とする請求項５の位置検出方法。 - 【請求項７】 前記一方の物理光学素子又は／及び他方
の物理光学素子はレンズ作用を有していることを特徴と
する請求項５又は６の位置検出方法。 - 【請求項８】 前記検出手段で得られた波長の異なった
複数の光束に基づく検出信号を用いて波長選択手段によ
って前記第１物体と第２物体との位置検出を行う際の前
記一方の物理光学素子に入射させる光束の波長を選択し
ていることを特徴とする請求項５，６又は７の位置検出
方法。 - 【請求項９】 請求項１〜４の何れか１項記載の位置検
出装置を用いて第１物体と第２物体との相対的な位置ず
れを求める工程を介してマスクとウエハとの相対的な位
置検出を行った後、該マスク面上のパターンをウエハ面
上に転写し、次いで現像処理工程を介してデバイスを製
造したことを特徴とするデバイスの製造方法。 - 【請求項１０】 請求項５〜８の何れか１項記載の位置
検出方法を用いて第１物体と第２物体との相対的な位置
ずれを求める工程を介してマスクとウエハとの相対的な
位置検出を行った後、該マスク面上のパターンをウエハ
面上に転写し、次いで現像処理工程を介してデバイスを
製造したことを特徴とするデバイスの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8188632A JPH1022213A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| US08/883,627 US6154281A (en) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Position detecting system and device manufacturing method using the same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8188632A JPH1022213A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| US08/883,627 US6154281A (en) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Position detecting system and device manufacturing method using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022213A true JPH1022213A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=26505048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8188632A Pending JPH1022213A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6154281A (ja) |
| JP (1) | JPH1022213A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004266273A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-24 | Canon Inc | 露光装置及び露光方法 |
| JP2012253145A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Canon Inc | 検出装置、露光装置、および、デバイスの製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2001291752A (ja) | 2000-04-05 | 2001-10-19 | Canon Inc | 異物検査方法及び装置、及び該検査方法を用いた露光装置 |
| JP4803568B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2011-10-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体集積回路の検査装置および検査方法 |
| JP4803901B2 (ja) | 2001-05-22 | 2011-10-26 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ方法、露光装置、および半導体デバイス製造方法 |
| JP2003007601A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Canon Inc | ２つの物体の間隔測定方法とそれを用いた半導体露光方法、および間隔測定装置、半導体露光装置 |
| JP4006217B2 (ja) * | 2001-10-30 | 2007-11-14 | キヤノン株式会社 | 露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法 |
| JP2003324055A (ja) * | 2002-04-30 | 2003-11-14 | Canon Inc | 管理システム及び装置及び方法並びに露光装置及びその制御方法 |
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| KR100464854B1 (ko) * | 2002-06-26 | 2005-01-06 | 삼성전자주식회사 | 반도체 기판의 정렬 방법 및 정렬 장치 |
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| JP4795300B2 (ja) * | 2006-04-18 | 2011-10-19 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ方法、インプリント方法、位置合わせ装置、インプリント装置、及び位置計測方法 |
| JP5637931B2 (ja) * | 2011-05-17 | 2014-12-10 | キヤノン株式会社 | インプリント装置、インプリント方法およびデバイス製造方法 |
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1996
- 1996-06-28 JP JP8188632A patent/JPH1022213A/ja active Pending
-
1997
- 1997-06-26 US US08/883,627 patent/US6154281A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| US6154281A (en) | 2000-11-28 |
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