JPS62188902A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPS62188902A JPS62188902A JP62006341A JP634187A JPS62188902A JP S62188902 A JPS62188902 A JP S62188902A JP 62006341 A JP62006341 A JP 62006341A JP 634187 A JP634187 A JP 634187A JP S62188902 A JPS62188902 A JP S62188902A
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- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 19
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 18
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 8
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (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】
本発明は光学装置、特に半導体製造分野でマスクに対し
てウェハをアライメントするために用いられる光学装置
に関する。
てウェハをアライメントするために用いられる光学装置
に関する。
第3図にこのような光学装置の従来例を示す。
この図において1はレーザ光源、2は集光レンズ、3は
回転多面鏡、4はリレーレンズ、5は22以下の目視観
察用の光学系に光を導く為のビームスプリッタ、6はフ
ィールドレンズ、7は14以降の光電検出光学系に光を
導く為のビームスプリッタ、8はリレーレンズ、9は1
9から21より成る目視観察用照明光学系からの光を導
く為のビームスプリッタ、10は対物レンズ11の瞳、
12はマスク、13はウェハである。
回転多面鏡、4はリレーレンズ、5は22以下の目視観
察用の光学系に光を導く為のビームスプリッタ、6はフ
ィールドレンズ、7は14以降の光電検出光学系に光を
導く為のビームスプリッタ、8はリレーレンズ、9は1
9から21より成る目視観察用照明光学系からの光を導
く為のビームスプリッタ、10は対物レンズ11の瞳、
12はマスク、13はウェハである。
第3図でレーザ光源1からのレーザ光による走査スポッ
トの結像関係は次の様になっている。
トの結像関係は次の様になっている。
図中、34で示す位置が走査箇所であるが、34から逆
に回転多面鏡3の方に追って行くと、スポットは対物レ
ンズ11及びリレーレンズ8を介して一担フイーレドレ
ンズ6の近傍の32で示す位置に結像し、再びリレーレ
ンズ4を介して回転多面鏡3で反射後、30で示す位置
に結像している。即ち30,32.34の各位置は互い
に共役な関係となっている。また、対物レンズ11の瞳
10の中心点(対物レンズ11の光軸上の点)33と、
回転多面鏡3の反射点31とは互いに共役になっている
。即ち、第3図の配置はレーザービームの対物レンズ1
1への入射という観点から見れば、丁度、瞳1oの位置
に回転多面鏡3を置いた場合と等価になっている。
に回転多面鏡3の方に追って行くと、スポットは対物レ
ンズ11及びリレーレンズ8を介して一担フイーレドレ
ンズ6の近傍の32で示す位置に結像し、再びリレーレ
ンズ4を介して回転多面鏡3で反射後、30で示す位置
に結像している。即ち30,32.34の各位置は互い
に共役な関係となっている。また、対物レンズ11の瞳
10の中心点(対物レンズ11の光軸上の点)33と、
回転多面鏡3の反射点31とは互いに共役になっている
。即ち、第3図の配置はレーザービームの対物レンズ1
1への入射という観点から見れば、丁度、瞳1oの位置
に回転多面鏡3を置いた場合と等価になっている。
第3図の装置では対物レンズ11がテレセントリックな
配置となっている。テレセントリックな対物レンズとは
対物レンズを通る光束の大きさを決定する場所である瞳
の位置がその焦点の位置と合致しているものを言う。瞳
の中心を通る光線は光束の中心線となる光線となるので
主光線と呼ばれる。瞳の中心とは即ち対物レンズの焦点
の事なので、主光線は対物レンズを通過後は対物レンズ
の光軸と平行になり、物体面の垂直に入射する。垂直に
入射した光線は物体の鏡面反射を行う部分に当った場合
には反射して、もと来た道を辿り、対物レンズを通過後
、再びもとの瞳の中心位置にもどる。一方、光が当る部
分にパターンがあったとすると光はパターンを構成して
いる境界線の部分で散乱を受ける。境界線の部分を総称
してエツジと呼ぶことにすれば、エツジ散乱された光は
鏡面反射の場合と異って、もと来た光路を辿らない。従
って、散乱光は対物レンズで再び捉えられて瞳を通過す
る時、最早瞳の中心を通らないのである。この事は対物
レンズを通った反射光を眼上で観察した時、鏡面反射光
(非散乱光)と散乱光が瞳の中で空間的に分離されてい
るという事を示している。
配置となっている。テレセントリックな対物レンズとは
対物レンズを通る光束の大きさを決定する場所である瞳
の位置がその焦点の位置と合致しているものを言う。瞳
の中心を通る光線は光束の中心線となる光線となるので
主光線と呼ばれる。瞳の中心とは即ち対物レンズの焦点
の事なので、主光線は対物レンズを通過後は対物レンズ
の光軸と平行になり、物体面の垂直に入射する。垂直に
入射した光線は物体の鏡面反射を行う部分に当った場合
には反射して、もと来た道を辿り、対物レンズを通過後
、再びもとの瞳の中心位置にもどる。一方、光が当る部
分にパターンがあったとすると光はパターンを構成して
いる境界線の部分で散乱を受ける。境界線の部分を総称
してエツジと呼ぶことにすれば、エツジ散乱された光は
鏡面反射の場合と異って、もと来た光路を辿らない。従
って、散乱光は対物レンズで再び捉えられて瞳を通過す
る時、最早瞳の中心を通らないのである。この事は対物
レンズを通った反射光を眼上で観察した時、鏡面反射光
(非散乱光)と散乱光が瞳の中で空間的に分離されてい
るという事を示している。
第3図に戻り、ビームスプリッタ7から別れて、フォト
ディテクタ18に到る光電検出光学系について考える。
ディテクタ18に到る光電検出光学系について考える。
図中、14は対物レンズ11の[1IilOを結像させ
るレンズ、15は光電検出用の光を通過させ他の波長、
例えば目視用光学系で用いられる波長域の光を実質的の
遮断するフィルタである。遮光板16の位置はレンズ1
4により瞳10の像ができる所である。ここに、散乱光
と非散乱光がll!10で空間的に分離されていること
を利用して、散乱光のみ通し、非散乱光をブロックする
遮光板16を設ける、遮光板16を通過した散乱光はコ
ンデンサーレンズ17によりフォトディテクタ18に集
められる。従って、フォトディテクタ18には走査スポ
ットがパターンのエツジ部にさしかかった時にのみ出力
があられれる事になる。パターンをマスク12及びウェ
ハ13上にそれぞれ形成されたアライメントマークとす
れば、出力信号からマスク12とウェハ13の相対的な
位置ずれを検知する事ができる。検知されたずれ量に従
って不図示の駆動系によって両者の相対関係を補正し、
オートアライメントがなされる。
るレンズ、15は光電検出用の光を通過させ他の波長、
例えば目視用光学系で用いられる波長域の光を実質的の
遮断するフィルタである。遮光板16の位置はレンズ1
4により瞳10の像ができる所である。ここに、散乱光
と非散乱光がll!10で空間的に分離されていること
を利用して、散乱光のみ通し、非散乱光をブロックする
遮光板16を設ける、遮光板16を通過した散乱光はコ
ンデンサーレンズ17によりフォトディテクタ18に集
められる。従って、フォトディテクタ18には走査スポ
ットがパターンのエツジ部にさしかかった時にのみ出力
があられれる事になる。パターンをマスク12及びウェ
ハ13上にそれぞれ形成されたアライメントマークとす
れば、出力信号からマスク12とウェハ13の相対的な
位置ずれを検知する事ができる。検知されたずれ量に従
って不図示の駆動系によって両者の相対関係を補正し、
オートアライメントがなされる。
第3図でこの他に設けられているのは19〜21の目視
用照明系と22〜24の観察系である。照明系で、コン
デンサーレンズ20は光源19の像を対物レンズ11の
l1ilO上に形成させ、いわゆるケーラー照明を行わ
せる役目をしている。21はアライメントを行う対象で
あるウェハー13上に塗布されたフォトレジストの非感
光域の波長を透過させるフィルターである。
用照明系と22〜24の観察系である。照明系で、コン
デンサーレンズ20は光源19の像を対物レンズ11の
l1ilO上に形成させ、いわゆるケーラー照明を行わ
せる役目をしている。21はアライメントを行う対象で
あるウェハー13上に塗布されたフォトレジストの非感
光域の波長を透過させるフィルターである。
22以下の観察系で、22は像を正転させるエレクタ−
123は光電検出用の走査レーザー光の光を減衰させる
フィルター、24は接眼レンズである。
123は光電検出用の走査レーザー光の光を減衰させる
フィルター、24は接眼レンズである。
ところで、従来のこのような光学装置では、レーザ光源
1からの光をマスク12又はウェハ13で反射された後
にフォトディテクタ18に導いたり、光源19からの光
をマスク12又はウェハ13で反射された後に目視観察
光学系に導くための対物レンズ11の光路の分離を単純
なビームスプリッタ5.7等で行っているため対物レン
ズを通して戻って来る各光源からの光を検出又は観察の
ために有効に利用し得ないという不都合があった。
1からの光をマスク12又はウェハ13で反射された後
にフォトディテクタ18に導いたり、光源19からの光
をマスク12又はウェハ13で反射された後に目視観察
光学系に導くための対物レンズ11の光路の分離を単純
なビームスプリッタ5.7等で行っているため対物レン
ズを通して戻って来る各光源からの光を検出又は観察の
ために有効に利用し得ないという不都合があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その目
的は照明光の有効な利用を可能にする光学装置を提供す
ることにある。この目的を達成するため、本発明は共通
の対物レンズを波長又は波長域の異なる複数種類の光が
通過する場合、各種類の光をダイクロイックビームスプ
リッタを用いて分離し、それぞれの目的のために利用し
ている。
的は照明光の有効な利用を可能にする光学装置を提供す
ることにある。この目的を達成するため、本発明は共通
の対物レンズを波長又は波長域の異なる複数種類の光が
通過する場合、各種類の光をダイクロイックビームスプ
リッタを用いて分離し、それぞれの目的のために利用し
ている。
以下、本発明を図に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第2図に本発明の一実施例を示す。基本的な構成は第3
図の例を結像がテレセントリックなミラー又はレンズに
よる結像光学系4oの上にそのまま載せた格好をしてい
る。マスク12の像をウェハ13上に転写する結像光学
系の中にはに載っている光学系で、第1図と異なるのは
レーザー光源1が直線偏光型のものであること、ビーム
スプリッタ5の代りにダイクロイックビームスプリッタ
50が配置されていること、ビームスプリッタフの代り
に偏光ビームスプリッタ51が配されていること、及び
照明光学系内に偏光板52が入っている事である。物体
と瞳についての共役関係は第3図と同様であるので説明
は省略する。
図の例を結像がテレセントリックなミラー又はレンズに
よる結像光学系4oの上にそのまま載せた格好をしてい
る。マスク12の像をウェハ13上に転写する結像光学
系の中にはに載っている光学系で、第1図と異なるのは
レーザー光源1が直線偏光型のものであること、ビーム
スプリッタ5の代りにダイクロイックビームスプリッタ
50が配置されていること、ビームスプリッタフの代り
に偏光ビームスプリッタ51が配されていること、及び
照明光学系内に偏光板52が入っている事である。物体
と瞳についての共役関係は第3図と同様であるので説明
は省略する。
次にその作用について説明する。図中、偏光ビームスプ
リッタ−51は紙面内にある偏光方向(これをP偏光と
する)を透過し、紙面に垂直な方向にある偏光方向(こ
れをS偏光とする)を反射するものとする。先づレーザ
ー光について考えると、レーザー光は出射するビームの
偏光方向が紙面内にあるP偏光となる様にセットされる
。レーザー光は回転多面鏡3によって反射された後、ダ
イクロイックビームスプリッタ5゜へ入る。ダイクロイ
ックビームスプリッタ5oにレーザー光はP偏光で入る
が、ダイクロイックビームスプリッタ50はレーザー波
長のP偏光に対しては十分な透過率を持つものとする。
リッタ−51は紙面内にある偏光方向(これをP偏光と
する)を透過し、紙面に垂直な方向にある偏光方向(こ
れをS偏光とする)を反射するものとする。先づレーザ
ー光について考えると、レーザー光は出射するビームの
偏光方向が紙面内にあるP偏光となる様にセットされる
。レーザー光は回転多面鏡3によって反射された後、ダ
イクロイックビームスプリッタ5゜へ入る。ダイクロイ
ックビームスプリッタ5oにレーザー光はP偏光で入る
が、ダイクロイックビームスプリッタ50はレーザー波
長のP偏光に対しては十分な透過率を持つものとする。
ダイクロイックビームスプリッタ50を通過後、光は偏
光ビームスプリッタ51へ進むが、偏光ビームスプリッ
タ51にはやはりP偏光で入るので透過し、対物レンズ
11を介してマスター2上を走査する。レーザー光は更
にマスター2から結像光学系40を通ってウェハ13で
反射し、再び結像光学系40を通って対物レンズ11に
戻るが、この時−波長板41を2度通る為、偏光方向が
90°回転してP偏光がS偏光になる。
光ビームスプリッタ51へ進むが、偏光ビームスプリッ
タ51にはやはりP偏光で入るので透過し、対物レンズ
11を介してマスター2上を走査する。レーザー光は更
にマスター2から結像光学系40を通ってウェハ13で
反射し、再び結像光学系40を通って対物レンズ11に
戻るが、この時−波長板41を2度通る為、偏光方向が
90°回転してP偏光がS偏光になる。
従って、光電検出用のレーザー光は偏光ビームスプリッ
タ51で反射を受け、光電検出器18に到る系に導かれ
る。この間レーザー光の減衰要因は殆ど無くする事がで
きる。
タ51で反射を受け、光電検出器18に到る系に導かれ
る。この間レーザー光の減衰要因は殆ど無くする事がで
きる。
一方、光電検出系と共に目視用の光学系も同時に重要で
ある。目視用光学系はパターンの観察だけでなく、初期
のマスク設定などオートアライメントの際に必須な事項
を行うに当って重要な役割を果すからである0本実施例
では光電検出光であるレーザー光の偏光方向と目視用観
察の照明光の偏光方向をマスク入射の時点で直交させて
いる。目視用観察系の照射光の偏光方向をレーザー光と
直交させるという事は、第1図の例では偏光板52をS
偏光の光を通過させる様にセットする事を意味している
。S偏光でマスク12に到達した光で観察時にフレア光
となって全系のコントラス口を弱めるマスク12の裏面
の反射光は、S偏光のままなので、偏光ビームスプリッ
タ−51で反射を受け、光電検出系側にいってしまう。
ある。目視用光学系はパターンの観察だけでなく、初期
のマスク設定などオートアライメントの際に必須な事項
を行うに当って重要な役割を果すからである0本実施例
では光電検出光であるレーザー光の偏光方向と目視用観
察の照明光の偏光方向をマスク入射の時点で直交させて
いる。目視用観察系の照射光の偏光方向をレーザー光と
直交させるという事は、第1図の例では偏光板52をS
偏光の光を通過させる様にセットする事を意味している
。S偏光でマスク12に到達した光で観察時にフレア光
となって全系のコントラス口を弱めるマスク12の裏面
の反射光は、S偏光のままなので、偏光ビームスプリッ
タ−51で反射を受け、光電検出系側にいってしまう。
この光はフィルター15によって光電検出器18に到達
するのを阻まれる。
するのを阻まれる。
目視用照明光のマスク裏面の反射光以外はウェハ13に
達した後、反射し戻ってくるが、P偏光に変っている。
達した後、反射し戻ってくるが、P偏光に変っている。
従って、対物レンズ11を逆に通過した後はP偏光なの
で偏光ビームスプリッタ−51を通過し、ダイクロイッ
クビームスプリッタ−50に入る。目視用観察光はここ
で反射を受け22以下の光学系に入っていく。
で偏光ビームスプリッタ−51を通過し、ダイクロイッ
クビームスプリッタ−50に入る。目視用観察光はここ
で反射を受け22以下の光学系に入っていく。
従って、ダイクロイックビームスプリッタ−50の特性
はレーザー波長のP偏光を透過し、目視観察用のP偏光
を反射するという事になる。
はレーザー波長のP偏光を透過し、目視観察用のP偏光
を反射するという事になる。
レーザー光源1としてHe−Neレーザー(波長:63
2.8nm)、目視用観察光の代表としてe線(波長:
546.lnm)を例にとると、ダイクロイックビーム
スプリッタ−50はこの波長の間でP偏光に対する特性
が大きく変ることを要求される。この種の特性は訪電体
の膜を多層蒸着したいわゆるダイクロ膜で実現される。
2.8nm)、目視用観察光の代表としてe線(波長:
546.lnm)を例にとると、ダイクロイックビーム
スプリッタ−50はこの波長の間でP偏光に対する特性
が大きく変ることを要求される。この種の特性は訪電体
の膜を多層蒸着したいわゆるダイクロ膜で実現される。
ただし、ダイクロイックビームスプリッタ−50の特性
はそれ程厳密なものである必要はなく、光電検出系と目
視系に十分な光が来る程度のもので良い。
はそれ程厳密なものである必要はなく、光電検出系と目
視系に十分な光が来る程度のもので良い。
第2図に第1図の装置のマスク12から上の部分の立体
配置図を示す。x、y、z軸を図の様な方向にとった時
、レーザー光源1から出る光の偏光方向はZ軸方向、こ
れに対して偏光板52の透過偏光方向はy軸方向にセッ
トされる。
配置図を示す。x、y、z軸を図の様な方向にとった時
、レーザー光源1から出る光の偏光方向はZ軸方向、こ
れに対して偏光板52の透過偏光方向はy軸方向にセッ
トされる。
またビームスプリッタ−9を光電検出光を反射し、目視
用の光に対してハーフミラ−として働く様な特性とすれ
ば光のロスは少くて済む。
用の光に対してハーフミラ−として働く様な特性とすれ
ば光のロスは少くて済む。
第2図の例は2ケ所を観測検知している配置例であり、
走査レーザー光を2つの光路に分割する役目は屋根型ミ
ラー25が果している。屋根型ミラー25の屋根部の稜
線は光軸と交わる様にセットされており、更にその稜線
もしくはその稜線の近傍は対物レンズ11とリレーレン
ズ8によフて形成されるマスク12の一次結像面となっ
ている。即ち、屋根部の稜線は接眼レンズ24で観察す
る時、視野の分割線の働きをする。
走査レーザー光を2つの光路に分割する役目は屋根型ミ
ラー25が果している。屋根型ミラー25の屋根部の稜
線は光軸と交わる様にセットされており、更にその稜線
もしくはその稜線の近傍は対物レンズ11とリレーレン
ズ8によフて形成されるマスク12の一次結像面となっ
ている。即ち、屋根部の稜線は接眼レンズ24で観察す
る時、視野の分割線の働きをする。
第2図中の番号は第1図の原理図の番号と対応している
が、番号のふっていない部品は光路を折り曲げるのに用
いられるミラー又はプリズムをあられしている。又対物
レンズ11の瞳10は第1図では説明の便宜上絞りを書
いて示したが、瞳10の有効径は対物レンズ11の有効
径などから必然的に定まるので特に機械的な絞りを置く
必要はない。従って第2図では瞳10の位置に特別な部
品を置く事は省略しである。
が、番号のふっていない部品は光路を折り曲げるのに用
いられるミラー又はプリズムをあられしている。又対物
レンズ11の瞳10は第1図では説明の便宜上絞りを書
いて示したが、瞳10の有効径は対物レンズ11の有効
径などから必然的に定まるので特に機械的な絞りを置く
必要はない。従って第2図では瞳10の位置に特別な部
品を置く事は省略しである。
以上述べて来た様に、本発明によれば複数種類の照明光
の目的ごとの有効利用が可能となる。
の目的ごとの有効利用が可能となる。
従って、従来からのメリットを何等損うことなく目視系
と光電検出系の両立を可能にできる。
と光電検出系の両立を可能にできる。
第1図は本発明の光学装置の一実施例を示す図、第2図
は第1図の装置の立体配置の一例を示す図、第3図は本
発明が通用される従来の光学装置の一例を示す図である
。 1・・・レーザー光源、 3・・・回転鏡、11・・・
対物レンズ、 12・・・マスク、13・・・ウェハ
、 1B・・・フォトディテクタ、19・・・目
視用光源、 24・・・接眼レンズ、50・・・ダイ
クロイックビームスプリンタ、51・・・偏光ビームス
プリンタ、 52・・・偏光板
は第1図の装置の立体配置の一例を示す図、第3図は本
発明が通用される従来の光学装置の一例を示す図である
。 1・・・レーザー光源、 3・・・回転鏡、11・・・
対物レンズ、 12・・・マスク、13・・・ウェハ
、 1B・・・フォトディテクタ、19・・・目
視用光源、 24・・・接眼レンズ、50・・・ダイ
クロイックビームスプリンタ、51・・・偏光ビームス
プリンタ、 52・・・偏光板
Claims (1)
- 第1照明光を対物レンズを通して物体に照射する第1照
明光源と、上記第1照明光とは波長又は波長域の異なる
第2照明光を上記対物レンズを通して上記物体に照射す
る第2照明光源と、上記物体をアライメントするために
上記対物レンズを通して上記物体から戻って来る上記第
1並び第2照明光の一方を光電的に検出する光電検出器
と、上記対物レンズの上記第1並び第2照明光に関する
共通光路を上記第1照明光に関する光路と上記第2照明
光に関する光路に分離するダイクロイックビームスプリ
ッタを有することを特徴とする光学装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62006341A JPS62188902A (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62006341A JPS62188902A (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 光学装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12041977A Division JPS5454056A (en) | 1977-10-05 | 1977-10-06 | Photoelectric detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62188902A true JPS62188902A (ja) | 1987-08-18 |
Family
ID=11635663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62006341A Pending JPS62188902A (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62188902A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017170514A1 (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 株式会社ニコン | パターン描画装置、パターン描画方法、および、デバイス製造方法 |
-
1987
- 1987-01-14 JP JP62006341A patent/JPS62188902A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017170514A1 (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 株式会社ニコン | パターン描画装置、パターン描画方法、および、デバイス製造方法 |
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