JP2000138164A - 位置検出装置及びそれを用いた露光装置 - Google Patents
位置検出装置及びそれを用いた露光装置Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハのアライメントマークを高精度に検出
することができる位置検出装置及びそれを用いた露光装
置を得ること。 【解決手段】 コヒーレント光を放射する光源手段と該
光源手段からのコヒーレント光をインコヒーレント光と
するインコヒーレント化手段と、該インコヒーレント光
で物体面上のマークを照明し、該マークに基づく光束を
撮像手段面上に導光するとともに該物体面と光学的な共
役面で反射させた参照光を該撮像手段面に導光し、該マ
ークに基づく光束と重ね合わせる光学系と該撮像手段で
得られる該マークに基づく信号を用いて、該物体面上の
マークの位置情報を得る演算手段とを有していること。
することができる位置検出装置及びそれを用いた露光装
置を得ること。 【解決手段】 コヒーレント光を放射する光源手段と該
光源手段からのコヒーレント光をインコヒーレント光と
するインコヒーレント化手段と、該インコヒーレント光
で物体面上のマークを照明し、該マークに基づく光束を
撮像手段面上に導光するとともに該物体面と光学的な共
役面で反射させた参照光を該撮像手段面に導光し、該マ
ークに基づく光束と重ね合わせる光学系と該撮像手段で
得られる該マークに基づく信号を用いて、該物体面上の
マークの位置情報を得る演算手段とを有していること。
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
れを用いた露光装置に関するもので、特にＩＣ，ＬＳＩ
等の半導体デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、そして
液晶パネル等の表示デバイス等のデバイス製造用のステ
ップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式
等の露光装置（投影露光装置）において第１物体として
のレチクル面上に形成された微細な電子回路パターンを
第２物体としてのウエハーに露光転写、又は投影光学系
で投影露光するときの第１物体と第２物体との相対的な
位置合わせ（アライメント）を行うときのウエハーに設
けたマークの位置情報を干渉を利用して検出する際に好
適なものである。
れを用いた露光装置に関するもので、特にＩＣ，ＬＳＩ
等の半導体デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、そして
液晶パネル等の表示デバイス等のデバイス製造用のステ
ップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式
等の露光装置（投影露光装置）において第１物体として
のレチクル面上に形成された微細な電子回路パターンを
第２物体としてのウエハーに露光転写、又は投影光学系
で投影露光するときの第１物体と第２物体との相対的な
位置合わせ（アライメント）を行うときのウエハーに設
けたマークの位置情報を干渉を利用して検出する際に好
適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体製造用の投影露光装置
においては、集積回路の高密度化に伴いレチクル面上の
回路パターンをウエハー面上に高い解像力で投影露光で
きることが要求されている。回路パターンの投影解像力
を向上させる方法としては、例えば露光光の波長を固定
にして投影光学系のＮＡを大きくする方法や露光波長を
ｇ線からｉ線へと短波長の光束を用い、又はエキシマレ
ーザーから発振される波長２４８ｎｍ，１９３ｎｍ等の
短波長の光、更にＳＯＲ光を用いる方法等が多くとられ
ている。
においては、集積回路の高密度化に伴いレチクル面上の
回路パターンをウエハー面上に高い解像力で投影露光で
きることが要求されている。回路パターンの投影解像力
を向上させる方法としては、例えば露光光の波長を固定
にして投影光学系のＮＡを大きくする方法や露光波長を
ｇ線からｉ線へと短波長の光束を用い、又はエキシマレ
ーザーから発振される波長２４８ｎｍ，１９３ｎｍ等の
短波長の光、更にＳＯＲ光を用いる方法等が多くとられ
ている。
【０００３】一方、回路パターンの微細化に伴い電子回
路パターンの形成されているレチクルやマスクとウエハ
ーを高精度にアライメントすることが要求されてきてい
る。
路パターンの形成されているレチクルやマスクとウエハ
ーを高精度にアライメントすることが要求されてきてい
る。
【０００４】この要求精度は、回路パターンの１／３以
下と言われており、例えば１ＧビットＤＲＡＭでは、
０．１８μｍルールの回路パターンとすると、６０ｎｍ
以下のオバーレー精度（露光領域全体のアライメント）
が必要である。
下と言われており、例えば１ＧビットＤＲＡＭでは、
０．１８μｍルールの回路パターンとすると、６０ｎｍ
以下のオバーレー精度（露光領域全体のアライメント）
が必要である。
【０００５】更に、このオバーレー精度を測定する重ね
合わせ検査装置（位置検出装置）においては、オバーレ
ー精度の１／１０が要求され、１ＧビットＤＲＡＭで
は、６ｎｍ以下が必要となる。そこで、より高精度の位
置計測の為に、計測誤差発生要因における検出系要因で
あるＴＩＳ(Tool Induced Shift)の影響を軽減するＴＩ
Ｓ補正法も実施されている。
合わせ検査装置（位置検出装置）においては、オバーレ
ー精度の１／１０が要求され、１ＧビットＤＲＡＭで
は、６ｎｍ以下が必要となる。そこで、より高精度の位
置計測の為に、計測誤差発生要因における検出系要因で
あるＴＩＳ(Tool Induced Shift)の影響を軽減するＴＩ
Ｓ補正法も実施されている。
【０００６】図１０はＴＩＳの説明図である。同図で
は、位置検出用のパターンを、例としてシリコンウエハ
ーを９１をエッチングにより段差を作り、その段差によ
るパターン９２とアライメント実施後露光現像したレジ
スト像パターン９３との相対関係を計測するものであ
る。ＴＩＳ補正法では２回計測を行う。そのとき、２回
目は１回目に比べてウエハー９１を１８０度回転して計
測する。この為、１回目を０度計測値Δ０度、２回目を
１８０度計測値Δ１８０度と呼んでいる。
は、位置検出用のパターンを、例としてシリコンウエハ
ーを９１をエッチングにより段差を作り、その段差によ
るパターン９２とアライメント実施後露光現像したレジ
スト像パターン９３との相対関係を計測するものであ
る。ＴＩＳ補正法では２回計測を行う。そのとき、２回
目は１回目に比べてウエハー９１を１８０度回転して計
測する。この為、１回目を０度計測値Δ０度、２回目を
１８０度計測値Δ１８０度と呼んでいる。
【０００７】ＴＩＳ補正法では、０度計測値Δ０度から
１８０度計測値Δ１８０度を引いて２で割った値を計測
値ΔＴＩＳ補正として使用して、このことで検出系要因
の誤差を軽減して高精度計測を可能としている。このと
き、０度計測値Δ０度と１８０度計測値Δ１８０度をた
して２で割った値をＴＩＳと呼んでいる。
１８０度計測値Δ１８０度を引いて２で割った値を計測
値ΔＴＩＳ補正として使用して、このことで検出系要因
の誤差を軽減して高精度計測を可能としている。このと
き、０度計測値Δ０度と１８０度計測値Δ１８０度をた
して２で割った値をＴＩＳと呼んでいる。
【０００８】重ね合わせ検査装置やアライメント検出系
において、現在実際に使用されている方式のほとんど
は、明視野画像処理方式である。図１１は従来の重ね合
わせ検査装置（位置検出装置）の要部概略図である。同
図ではウエハー上に専用マークを構成し、それの像を光
学系でＣＣＤ等の撮像素子上に形成し、その電気信号を
各種信号処理を実施することにより位置検出を行ってい
る。
において、現在実際に使用されている方式のほとんど
は、明視野画像処理方式である。図１１は従来の重ね合
わせ検査装置（位置検出装置）の要部概略図である。同
図ではウエハー上に専用マークを構成し、それの像を光
学系でＣＣＤ等の撮像素子上に形成し、その電気信号を
各種信号処理を実施することにより位置検出を行ってい
る。
【０００９】具体的に説明すると、ウエハー１上にマー
ク２をエッチング等により形成し、そのマーク２の上に
リソグラフィーによりマーク３を形成している。この重
ね合わせ検査装置では、このマーク２，３の相対位置関
係を計測する。ハロゲンランプ５から射出した光束６を
光学フィルター５ａ，レンズ５ｂ，ミラー５ｃを介して
ファイバー７に導光する。ファイバー７からの光束を照
明系８を介し、Ｓ偏光の光を偏光ビームスプリッター９
で反射させ、リレー１２，ミラー４，λ／４板１０，対
物レンズ１１を介してウエハー１上の２つのマーク２，
３を照明する。照明系８はファイバー７からの光束を集
光するレンズ８ａ，絞り８ｂ、絞り８ｂからの光束を集
光するレンズ８ｃ、そしてミラー８ｄとを有している。
ク２をエッチング等により形成し、そのマーク２の上に
リソグラフィーによりマーク３を形成している。この重
ね合わせ検査装置では、このマーク２，３の相対位置関
係を計測する。ハロゲンランプ５から射出した光束６を
光学フィルター５ａ，レンズ５ｂ，ミラー５ｃを介して
ファイバー７に導光する。ファイバー７からの光束を照
明系８を介し、Ｓ偏光の光を偏光ビームスプリッター９
で反射させ、リレー１２，ミラー４，λ／４板１０，対
物レンズ１１を介してウエハー１上の２つのマーク２，
３を照明する。照明系８はファイバー７からの光束を集
光するレンズ８ａ，絞り８ｂ、絞り８ｂからの光束を集
光するレンズ８ｃ、そしてミラー８ｄとを有している。
【００１０】２つのマーク２，３からの反射光は、照明
したときとは逆光路を通り、対物レンズ１１，λ／４板
１０，ミラー４，リレー１２を介し今度は偏光方向がＰ
偏光となっているので偏光ビームスプリッター９を透過
し、λ／４板２１を介してエレクター１３によりＣＣＤ
カメラ１４の撮像面上に導光させ、その面上に２つのマ
ーク２，３を形成している。２つのマーク２，３の像は
ＣＣＤカメラ１４により電気信号とされ、その信号はコ
ンピュータ（演算手段）１５に入力している。コンピュ
ータ１５でその信号を画像解析して２つのマーク２，３
の相対位置関係を検出している。
したときとは逆光路を通り、対物レンズ１１，λ／４板
１０，ミラー４，リレー１２を介し今度は偏光方向がＰ
偏光となっているので偏光ビームスプリッター９を透過
し、λ／４板２１を介してエレクター１３によりＣＣＤ
カメラ１４の撮像面上に導光させ、その面上に２つのマ
ーク２，３を形成している。２つのマーク２，３の像は
ＣＣＤカメラ１４により電気信号とされ、その信号はコ
ンピュータ（演算手段）１５に入力している。コンピュ
ータ１５でその信号を画像解析して２つのマーク２，３
の相対位置関係を検出している。
【００１１】この光学系において最も必要とされる結像
性能は、像（マーク像）の対称性である。光学系に像の
対称性を劣化させるものがある場合に、ＴＩＳが存在す
ることになる。
性能は、像（マーク像）の対称性である。光学系に像の
対称性を劣化させるものがある場合に、ＴＩＳが存在す
ることになる。
【００１２】この種の検出系においては、倍率を１００
倍程度の高い倍率とし、ほとんど軸上近傍で使用してい
る。従って、像の対称性の劣化要因の主要因は軸外収差
等ではなく、光学系の軸上近傍の偏心コマ収差と照明系
の不均一性によるものである。
倍程度の高い倍率とし、ほとんど軸上近傍で使用してい
る。従って、像の対称性の劣化要因の主要因は軸外収差
等ではなく、光学系の軸上近傍の偏心コマ収差と照明系
の不均一性によるものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体デバイス
の高集積化に伴って、回路パターンの微細化とともにデ
バイス構造の３次元化が進んでいる。半導体デバイスの
高集積化を図る為に投影光学系の開口数を大きくすると
それに伴って投影光学系の焦点深度が浅くなってくる。
このため、半導体デバイスの表面を研磨して段差部や凹
凸部を取り除いて表面を平坦化し、平坦化した表面上へ
フォトレジストを塗布して、投影露光して高解像化を図
ることが重要になっている。
の高集積化に伴って、回路パターンの微細化とともにデ
バイス構造の３次元化が進んでいる。半導体デバイスの
高集積化を図る為に投影光学系の開口数を大きくすると
それに伴って投影光学系の焦点深度が浅くなってくる。
このため、半導体デバイスの表面を研磨して段差部や凹
凸部を取り除いて表面を平坦化し、平坦化した表面上へ
フォトレジストを塗布して、投影露光して高解像化を図
ることが重要になっている。
【００１４】又、シリコン基板上に設ける絶縁膜層を研
磨して、均一な厚さの膜層にすることは層間容量のばら
つきや、ビアホールの深さを一定とする為の重要な要件
となっている。
磨して、均一な厚さの膜層にすることは層間容量のばら
つきや、ビアホールの深さを一定とする為の重要な要件
となっている。
【００１５】従来より、半導体デバイスの表面の段差部
や凹凸部を除去して平坦化する平坦化技術として化学的
機械的研磨方法(Chemical Mechanical Polishing, ＣＭ
Ｐ)が提案されている。
や凹凸部を除去して平坦化する平坦化技術として化学的
機械的研磨方法(Chemical Mechanical Polishing, ＣＭ
Ｐ)が提案されている。
【００１６】この平坦化技術は、アライメントや重ね合
わせ検査装置には大きな問題となっている。それは検出
に使用するマークも平坦化により段差量がなくなり、例
えば今最も多く、且つ精度良く使用されている明視野画
像処理においては、計測に使用するマーク像のコントラ
ストが低くなり、検出精度の劣化原因となっている。
わせ検査装置には大きな問題となっている。それは検出
に使用するマークも平坦化により段差量がなくなり、例
えば今最も多く、且つ精度良く使用されている明視野画
像処理においては、計測に使用するマーク像のコントラ
ストが低くなり、検出精度の劣化原因となっている。
【００１７】この対策として位相差検出方式も提案され
ているが、光学系内に位相板を入れて構成することにな
るので、前述のＴＩＳの発生要因となり、コントラスト
は上がっても精度を出すことが困難となっている。特
に、普通の明視野系と共存する為には、光学系内に位相
板を出し入れしなければならないので、大きなＴＩＳの
発生要因となる。
ているが、光学系内に位相板を入れて構成することにな
るので、前述のＴＩＳの発生要因となり、コントラスト
は上がっても精度を出すことが困難となっている。特
に、普通の明視野系と共存する為には、光学系内に位相
板を出し入れしなければならないので、大きなＴＩＳの
発生要因となる。
【００１８】本発明は、位相差検出方式と同様に、コン
トラストの向上を図りつつＴＩＳの発生要因が少なく、
ＣＭＰ等の低段差のプロセスにおいても位置検出用のマ
ークを安定して高い精度で検出することができ、レチク
ル面上のパターンをウエハー面上に高精度に露光転写す
ることができる位置検出装置及びそれを用いた露光装置
の提供を目的とする。
トラストの向上を図りつつＴＩＳの発生要因が少なく、
ＣＭＰ等の低段差のプロセスにおいても位置検出用のマ
ークを安定して高い精度で検出することができ、レチク
ル面上のパターンをウエハー面上に高精度に露光転写す
ることができる位置検出装置及びそれを用いた露光装置
の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、 (1-1) コヒーレント光を放射する光源手段と該光源手段
からのコヒーレント光をインコヒーレント光とするイン
コヒーレント化手段と、該インコヒーレント光で物体面
上のマークを照明し、該マークに基づく光束を撮像手段
面上に導光するとともに該物体面と光学的な共役面で反
射させた参照光を該撮像手段面に導光し、該マークに基
づく光束と重ね合わせる光学系と該撮像手段で得られる
該マークに基づく信号を用いて、該物体面上のマークの
位置情報を得る演算手段とを有していることを特徴とし
ている。
は、 (1-1) コヒーレント光を放射する光源手段と該光源手段
からのコヒーレント光をインコヒーレント光とするイン
コヒーレント化手段と、該インコヒーレント光で物体面
上のマークを照明し、該マークに基づく光束を撮像手段
面上に導光するとともに該物体面と光学的な共役面で反
射させた参照光を該撮像手段面に導光し、該マークに基
づく光束と重ね合わせる光学系と該撮像手段で得られる
該マークに基づく信号を用いて、該物体面上のマークの
位置情報を得る演算手段とを有していることを特徴とし
ている。
【００２０】特に、 (1-1-1) 前記インコヒーレント化手段は、光路中に設け
た回転可能な拡散板を有していること。 (1-1-2) 前記光学系は、前記光源手段からのコヒーレン
ト光を前記インコヒーレント化手段でインコヒーレント
光とし、該インコヒーレント光を複数の光束に分割する
偏光ビームスプリッターを有し、偏光ビームスプリッタ
ーで分割した一方の光束を前記物体面上に導光し、他方
の光束を該物体面と光学的な共役面に導光しているこ
と。 (1-1-3) 前記物体上のマークは前記光学系の光軸方向に
段差面を有しており、前記物体を該光学系の光軸方向に
駆動させたとき該マークの段差面からの反射率の差が最
も大きくなるフォーカス位置における該マークの像に基
づく信号を前記撮像手段は検出していること。 (1-1-4) 前記物体上のマークは前記光学系の光軸方向に
段差面を有しており、前記物体を該光学系の光軸方向に
駆動させたとき該マークの段差面からの反射率の差が最
も大きくなるフォーカス位置における該マークの第１像
と、該物体を光学系の光軸方向に更に駆動させたとき、
該マークの段差面からの反射率の差が最も大きくなり、
かつ該第１像に基づく反射率の差の符号と逆転するフォ
ーカス位置における該マークの第２像との差分の画像信
号を前記演算手段は利用していること。 (1-1-5) 前記光源手段は複数の光源を有しており、前記
物体上のマークは前記光学系の光軸方向に段差面を有し
ており、該物体を該光学系の光軸方向に駆動させたと
き、該マークの段差面からの反射率の差が最も大きくな
る光束を放射する光源を選択して使用していること等を
特徴としている。
た回転可能な拡散板を有していること。 (1-1-2) 前記光学系は、前記光源手段からのコヒーレン
ト光を前記インコヒーレント化手段でインコヒーレント
光とし、該インコヒーレント光を複数の光束に分割する
偏光ビームスプリッターを有し、偏光ビームスプリッタ
ーで分割した一方の光束を前記物体面上に導光し、他方
の光束を該物体面と光学的な共役面に導光しているこ
と。 (1-1-3) 前記物体上のマークは前記光学系の光軸方向に
段差面を有しており、前記物体を該光学系の光軸方向に
駆動させたとき該マークの段差面からの反射率の差が最
も大きくなるフォーカス位置における該マークの像に基
づく信号を前記撮像手段は検出していること。 (1-1-4) 前記物体上のマークは前記光学系の光軸方向に
段差面を有しており、前記物体を該光学系の光軸方向に
駆動させたとき該マークの段差面からの反射率の差が最
も大きくなるフォーカス位置における該マークの第１像
と、該物体を光学系の光軸方向に更に駆動させたとき、
該マークの段差面からの反射率の差が最も大きくなり、
かつ該第１像に基づく反射率の差の符号と逆転するフォ
ーカス位置における該マークの第２像との差分の画像信
号を前記演算手段は利用していること。 (1-1-5) 前記光源手段は複数の光源を有しており、前記
物体上のマークは前記光学系の光軸方向に段差面を有し
ており、該物体を該光学系の光軸方向に駆動させたと
き、該マークの段差面からの反射率の差が最も大きくな
る光束を放射する光源を選択して使用していること等を
特徴としている。
【００２１】本発明の露光装置は、 (2-1) 構成(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合わせを行った後に、該第１物
体面上のパターンを第２物体面上に露光転写しているこ
とを特徴としている。
２物体との相対的な位置合わせを行った後に、該第１物
体面上のパターンを第２物体面上に露光転写しているこ
とを特徴としている。
【００２２】本発明のデバイスの製造方法は、 (3-1) 構成(1-1) の位置検出装置を用いてレチクルとウ
エハーとの相対的な位置合わせを行った後に、該レチク
ル面上のパターンをウエハー面上に露光転写した後に該
ウエハーを現像処理工程を介してデバイスを製造してい
ることを特徴としている。
エハーとの相対的な位置合わせを行った後に、該レチク
ル面上のパターンをウエハー面上に露光転写した後に該
ウエハーを現像処理工程を介してデバイスを製造してい
ることを特徴としている。
【００２３】(3-2) 構成(2-1) の露光装置を用いてレチ
クルとウエハーとの相対的な位置合わせを行った後に、
該レチクル面上のパターンをウエハー面上に露光した後
に該ウエハーを現像処理工程を介してデバイスを製造し
ていることを特徴としている。
クルとウエハーとの相対的な位置合わせを行った後に、
該レチクル面上のパターンをウエハー面上に露光した後
に該ウエハーを現像処理工程を介してデバイスを製造し
ていることを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図である。同図は半導体素子（デバイス）製造用の
ステップアンドリピート方式又はステップアンドスキャ
ン方式の投影露光装置に搭載された重ね合わせ検査装置
（位置検出装置）を示している。該位置検出装置はＨｅ
−Ｎｅレーザー（光源）３１からの発振光である波長６
３３ｎｍのようにウエハー１上に塗布されたホトレジス
トを感光させない光（非露光光）で後述するように各要
素を介した後にウエハー１上の立体形状の２つのアライ
メントマーク（マーク）２，３を照明している。
概略図である。同図は半導体素子（デバイス）製造用の
ステップアンドリピート方式又はステップアンドスキャ
ン方式の投影露光装置に搭載された重ね合わせ検査装置
（位置検出装置）を示している。該位置検出装置はＨｅ
−Ｎｅレーザー（光源）３１からの発振光である波長６
３３ｎｍのようにウエハー１上に塗布されたホトレジス
トを感光させない光（非露光光）で後述するように各要
素を介した後にウエハー１上の立体形状の２つのアライ
メントマーク（マーク）２，３を照明している。
【００２５】そして該アライメント２，３からの光束を
後述するように各要素を介してＣＣＤカメラ１４に導光
して、ＣＣＤカメラ１４によってアライメントマーク
２，３の位置情報を観察しその位置を検出している。
後述するように各要素を介してＣＣＤカメラ１４に導光
して、ＣＣＤカメラ１４によってアライメントマーク
２，３の位置情報を観察しその位置を検出している。
【００２６】本実施形態では、投影露光装置の照明系
（不図示）を構成する光源からの光、例えば超高圧水銀
ランプから発光するｇ線やｉ線、又はエキシマレーザー
からの発振波長の露光光で回路パターンが形成されてい
るレチクル（第１物体：不図示）を照明している。そし
て、投影光学系（不図示）はレチクル面上の回路パター
ンをウエハー（第２物体）１面上に、例えば１／５、又
は１／１０に縮小投影している。
（不図示）を構成する光源からの光、例えば超高圧水銀
ランプから発光するｇ線やｉ線、又はエキシマレーザー
からの発振波長の露光光で回路パターンが形成されてい
るレチクル（第１物体：不図示）を照明している。そし
て、投影光学系（不図示）はレチクル面上の回路パター
ンをウエハー（第２物体）１面上に、例えば１／５、又
は１／１０に縮小投影している。
【００２７】ウエハー１はウエハーチャック（不図示）
上に置かれている。ウエハーチャックはθ−Ｚステージ
（駆動手段：不図示）上に構成され、ウエハー１をチャ
ック表面に吸着することにより、各種振動に対してウエ
ハー１の位置がずれないようにしている。θ−Ｚステー
ジはチルトステージ（不図示）の上に構成され、ウエハ
ー１をフォーカス方向（光学系の光軸方向）に上下動か
すことを可能としている。
上に置かれている。ウエハーチャックはθ−Ｚステージ
（駆動手段：不図示）上に構成され、ウエハー１をチャ
ック表面に吸着することにより、各種振動に対してウエ
ハー１の位置がずれないようにしている。θ−Ｚステー
ジはチルトステージ（不図示）の上に構成され、ウエハ
ー１をフォーカス方向（光学系の光軸方向）に上下動か
すことを可能としている。
【００２８】図１に示す位置検出装置では、シリコンエ
ッチングウエハー（ウエハー）１の上にエッチングパタ
ーンマーク（マーク）２を（リソグラフィー、現像、エ
ッチング等により）形成し、そのエッチングパターンマ
ーク２の上に（リソグラフィー、現像により）レジスト
パターンマーク（マーク）３を形成している。同図にお
いては、この２つのマーク２，３の相対位置関係を計測
している。
ッチングウエハー（ウエハー）１の上にエッチングパタ
ーンマーク（マーク）２を（リソグラフィー、現像、エ
ッチング等により）形成し、そのエッチングパターンマ
ーク２の上に（リソグラフィー、現像により）レジスト
パターンマーク（マーク）３を形成している。同図にお
いては、この２つのマーク２，３の相対位置関係を計測
している。
【００２９】本実施形態では、ウエハー上のマークを光
学系により光電変換素子上に結像させ、そのビデオ信号
からウエハーの位置を計測する計測系において、光源に
コヒーレント光を使用し、光源とファイバーの間に回転
拡散板を配置してインコヒーレント化した光で、ウエハ
ー上のマークを照明し、その照明光の一部をウエハー上
のマークと光学的な共役面で反射させ、ウエハー上のマ
ークからの反射光と再度合わせて光電変換素子上に結像
させ像とし、実際に計測に使用する画像としてウエハー
上のマークの外側と内側の反射率の差が最も大きくなる
フォーカスでの画像から、同じく反射率の差が最も大き
くなるが、前とは逆の符号となるフォーカスでの画像を
引いた画像を使用し、ウエハーの段差変化に対しては、
コントラストが最も大きくなる光源を使用する構成とし
た検出系を用いている。
学系により光電変換素子上に結像させ、そのビデオ信号
からウエハーの位置を計測する計測系において、光源に
コヒーレント光を使用し、光源とファイバーの間に回転
拡散板を配置してインコヒーレント化した光で、ウエハ
ー上のマークを照明し、その照明光の一部をウエハー上
のマークと光学的な共役面で反射させ、ウエハー上のマ
ークからの反射光と再度合わせて光電変換素子上に結像
させ像とし、実際に計測に使用する画像としてウエハー
上のマークの外側と内側の反射率の差が最も大きくなる
フォーカスでの画像から、同じく反射率の差が最も大き
くなるが、前とは逆の符号となるフォーカスでの画像を
引いた画像を使用し、ウエハーの段差変化に対しては、
コントラストが最も大きくなる光源を使用する構成とし
た検出系を用いている。
【００３０】次に本実施形態における重ね合わせ検査方
法（マーク位置検出方法）について説明する。
法（マーク位置検出方法）について説明する。
【００３１】３１は光源（光源手段）であり、例えばＨ
ｅ−Ｎｅレーザーから成り、コヒーレント光を放射して
いる。３２は回転拡散板であり、光源３１からのレーザ
ー光（コヒーレント光）をインコヒーレント光としてい
る。回転拡散板３２は後述するＣＣＤカメラ１４でマー
ク像として取り込む時間内に、ウエハー１面上に形成さ
れるスペックルを移動させて平均化している。３３は集
光レンズであり、回転拡散板３２を介したインコヒーレ
ント光（光束）を集光し、ミラー６で反射させてファイ
バー７に入射させている。ファイバー７から放射した光
束は照明系８で集光して、偏光ビームスプリッター９で
Ｓ偏光を反射させ、点Ｐ２に結像させた後に順に、リレ
ー光学系１２，ミラー４，λ／４板１０，対物レンズ
（投影光学系）１１を介してウエハー１面上の２つのマ
ーク２，３を照明している。照明系８はレンズ８ａ，絞
り８ｂ，集光レンズ８ｃ、そしてミラー８ｄを有してい
る。尚、絞り８ｂと点Ｐ２は共役となっている。
ｅ−Ｎｅレーザーから成り、コヒーレント光を放射して
いる。３２は回転拡散板であり、光源３１からのレーザ
ー光（コヒーレント光）をインコヒーレント光としてい
る。回転拡散板３２は後述するＣＣＤカメラ１４でマー
ク像として取り込む時間内に、ウエハー１面上に形成さ
れるスペックルを移動させて平均化している。３３は集
光レンズであり、回転拡散板３２を介したインコヒーレ
ント光（光束）を集光し、ミラー６で反射させてファイ
バー７に入射させている。ファイバー７から放射した光
束は照明系８で集光して、偏光ビームスプリッター９で
Ｓ偏光を反射させ、点Ｐ２に結像させた後に順に、リレ
ー光学系１２，ミラー４，λ／４板１０，対物レンズ
（投影光学系）１１を介してウエハー１面上の２つのマ
ーク２，３を照明している。照明系８はレンズ８ａ，絞
り８ｂ，集光レンズ８ｃ、そしてミラー８ｄを有してい
る。尚、絞り８ｂと点Ｐ２は共役となっている。
【００３２】ウエハー１上の２つのマーク２，３からの
反射光は元の光路を逆戻りして、順に、対物レンズ１
１，λ／４板１０，ミラー４，リレー光学系１２を介
し、点Ｐ２に結像した後に偏光ビームスプリッター９に
入射する。このとき偏光ビームスプリッター９に入射す
る光束はＰ偏光となっているので、偏光ビームスプリッ
ター９を通過し、λ／４板２１を通過してエレクター１
３によってＣＣＤカメラ１４の撮像面上に導光し、その
面上に２つのマーク２，３の像（マーク像）を形成して
いる。
反射光は元の光路を逆戻りして、順に、対物レンズ１
１，λ／４板１０，ミラー４，リレー光学系１２を介
し、点Ｐ２に結像した後に偏光ビームスプリッター９に
入射する。このとき偏光ビームスプリッター９に入射す
る光束はＰ偏光となっているので、偏光ビームスプリッ
ター９を通過し、λ／４板２１を通過してエレクター１
３によってＣＣＤカメラ１４の撮像面上に導光し、その
面上に２つのマーク２，３の像（マーク像）を形成して
いる。
【００３３】次にＣＣＤカメラ１４の撮像面上でマーク
２，３の像を干渉像とする為の参照光について説明す
る。
２，３の像を干渉像とする為の参照光について説明す
る。
【００３４】光源３１からの光束で照明系８からの光束
のうち偏光ビームスプリッター９を通過したＰ偏光は、
λ／４板２２により円偏光とし、鏡２３で反射してい
る。このとき、鏡２３の位置は、観察するウエハー１と
光学的な共役面に配置している。反射した光は再度λ／
４板２２を通過しＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタ
ー９に入射する。Ｓ偏光となった光は偏光ビームスプリ
ッター９で反射し、λ／４板２１を透過し、エレクター
１３によりＣＣＤカメラ１４の撮像面上に参照光として
入射している。ＣＣＤカメラ１４の撮像面上では、前述
のウエハー１のマーク２，３からの反射像と参照光が重
なり、その面上に干渉像が形成される。
のうち偏光ビームスプリッター９を通過したＰ偏光は、
λ／４板２２により円偏光とし、鏡２３で反射してい
る。このとき、鏡２３の位置は、観察するウエハー１と
光学的な共役面に配置している。反射した光は再度λ／
４板２２を通過しＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタ
ー９に入射する。Ｓ偏光となった光は偏光ビームスプリ
ッター９で反射し、λ／４板２１を透過し、エレクター
１３によりＣＣＤカメラ１４の撮像面上に参照光として
入射している。ＣＣＤカメラ１４の撮像面上では、前述
のウエハー１のマーク２，３からの反射像と参照光が重
なり、その面上に干渉像が形成される。
【００３５】２つのマーク２，３に関する像は、ＣＣＤ
カメラ１４により光電変換され、その信号は回線を通じ
てコンピュータ（演算手段）１５に入力している。コン
ピュータ１５でその信号を画像処理して、２つのマーク
２，３の相対位置関係を検出している。
カメラ１４により光電変換され、その信号は回線を通じ
てコンピュータ（演算手段）１５に入力している。コン
ピュータ１５でその信号を画像処理して、２つのマーク
２，３の相対位置関係を検出している。
【００３６】本実施形態は以上のようにしてマーク２，
３に関する干渉像を得ている。これにより、従来の明視
野照明のみで得た像よりコントラストが向上した像を得
ている。更に本実施形態では、２つのフォーカスの干渉
像の差分を取ることで、更にコントラストを２倍にした
像を得ている。
３に関する干渉像を得ている。これにより、従来の明視
野照明のみで得た像よりコントラストが向上した像を得
ている。更に本実施形態では、２つのフォーカスの干渉
像の差分を取ることで、更にコントラストを２倍にした
像を得ている。
【００３７】この２つのフォーカスは、図２〜図４に示
すようにアライメントマーク（図１のマーク２の上面２
ａに相当）４１とマーク４１の外側のマーク（図１のマ
ーク２の下面２ｂに相当）４２のＣＣＤカメラ１４から
の出力の差（＝像の強度の差）が最も大きくなって、符
号が逆となるフォーカス位置としている。これはウエハ
ー１を光学系の光軸方向に駆動したときにマーク４１，
４２からの反射光の強度変化に基づいて得られる。
すようにアライメントマーク（図１のマーク２の上面２
ａに相当）４１とマーク４１の外側のマーク（図１のマ
ーク２の下面２ｂに相当）４２のＣＣＤカメラ１４から
の出力の差（＝像の強度の差）が最も大きくなって、符
号が逆となるフォーカス位置としている。これはウエハ
ー１を光学系の光軸方向に駆動したときにマーク４１，
４２からの反射光の強度変化に基づいて得られる。
【００３８】例えば、アライメントマーク４１の段差が
照明波長λ（Ｈｅ−Ｎｅ ＬＡＳＥＲなら６３３ｎｍ）
の４分の１のλ／４だったとする。するとマーク４１の
外側のマーク４２と参照光の光路長差が照明波長λの整
数倍の干渉の明るい条件にフォーカスを変えて設定する
と、マーク４１の外側のマーク４２の干渉像は、最も強
度が強くなる。
照明波長λ（Ｈｅ−Ｎｅ ＬＡＳＥＲなら６３３ｎｍ）
の４分の１のλ／４だったとする。するとマーク４１の
外側のマーク４２と参照光の光路長差が照明波長λの整
数倍の干渉の明るい条件にフォーカスを変えて設定する
と、マーク４１の外側のマーク４２の干渉像は、最も強
度が強くなる。
【００３９】一方、アライメントマーク４１については
段差がλ／４なので、逆に最も弱い強度となる（参照光
の反射強度とウエハーからの反射強度が等しければ、干
渉縞のビジビリティーが高くなり、完全に強度は無くな
ってしまう）。この結果、図２に示すようなパターン
（第１像）となる。
段差がλ／４なので、逆に最も弱い強度となる（参照光
の反射強度とウエハーからの反射強度が等しければ、干
渉縞のビジビリティーが高くなり、完全に強度は無くな
ってしまう）。この結果、図２に示すようなパターン
（第１像）となる。
【００４０】次にフォーカスを前のフォーカスからλ／
４だけ変えると、今度は図３に示すようにマーク４１の
外側のマーク４２と参照光の光路長差が、照明波長λの
整数倍にλ／４たした干渉の暗い条件になり、マーク４
１の外側マーク４２の干渉像は、最も強度が弱くなる。
一方、アライメントマーク４１については、段差がλ／
４なので、逆に最も強い強度となる。この結果、図３に
示すようなパターン（第２像）となる。
４だけ変えると、今度は図３に示すようにマーク４１の
外側のマーク４２と参照光の光路長差が、照明波長λの
整数倍にλ／４たした干渉の暗い条件になり、マーク４
１の外側マーク４２の干渉像は、最も強度が弱くなる。
一方、アライメントマーク４１については、段差がλ／
４なので、逆に最も強い強度となる。この結果、図３に
示すようなパターン（第２像）となる。
【００４１】この２つの像の差分を取ることで、図４に
示すように１つフォーカスの干渉像の２倍のコントラス
トを持つ像４３を得ることが可能となる。尚、参照光を
必要としない明視野照明で使用したい場合には、図１に
おけるシャッター２４を挿入し、又はλ／４板２２と鏡
２３を除去すれば良い。
示すように１つフォーカスの干渉像の２倍のコントラス
トを持つ像４３を得ることが可能となる。尚、参照光を
必要としない明視野照明で使用したい場合には、図１に
おけるシャッター２４を挿入し、又はλ／４板２２と鏡
２３を除去すれば良い。
【００４２】次に図５，図６に示す干渉顕微鏡方式を用
いて本発明の構成との差を説明する。
いて本発明の構成との差を説明する。
【００４３】図５はリニーク干渉顕微鏡方式、図６はミ
ロー干渉顕微鏡方式を用いた一部分の説明図である。こ
れらの方式の説明の文献は、岩波出版、久保田 広著、
波動光学414,415 頁に記載されており、図５，図６もそ
こからの引用である。
ロー干渉顕微鏡方式を用いた一部分の説明図である。こ
れらの方式の説明の文献は、岩波出版、久保田 広著、
波動光学414,415 頁に記載されており、図５，図６もそ
こからの引用である。
【００４４】図５に示すリニーク干渉顕微鏡方式は、対
物と同じものを参照光に使用して軸外での設計上の収差
をキャンセルしている。一方、図６に示すミロー干渉顕
微鏡方式は、対物と観察物体との間にハーフミラーを配
置して参照光として、ハーフミラーによって反射した光
を使用している。
物と同じものを参照光に使用して軸外での設計上の収差
をキャンセルしている。一方、図６に示すミロー干渉顕
微鏡方式は、対物と観察物体との間にハーフミラーを配
置して参照光として、ハーフミラーによって反射した光
を使用している。
【００４５】図５に示すリニーク干渉顕微鏡方式が対物
レンズＬ１と同じ対物レンズＬ２を参照光に使用してい
るが、本発明では対物と同じものを使用せずに、鏡２３
に中間像を作成してその反射光を参照光と使用してい
る。共通光学系でない対物−リレー間の光学系に球面収
差やコマ収差等と言う前述のＴＩＳがあると、干渉像が
ワンカラーからずれてしまい、きれいな干渉像を得るこ
とができない。
レンズＬ１と同じ対物レンズＬ２を参照光に使用してい
るが、本発明では対物と同じものを使用せずに、鏡２３
に中間像を作成してその反射光を参照光と使用してい
る。共通光学系でない対物−リレー間の光学系に球面収
差やコマ収差等と言う前述のＴＩＳがあると、干渉像が
ワンカラーからずれてしまい、きれいな干渉像を得るこ
とができない。
【００４６】しかしながら本発明においては、明視野系
で前述のようにＴＩＳを取りきることが必要条件である
ので、その為、中間像からの参照光を使用してもきれい
な干渉像を得ることが可能となる。
で前述のようにＴＩＳを取りきることが必要条件である
ので、その為、中間像からの参照光を使用してもきれい
な干渉像を得ることが可能となる。
【００４７】尚、インコヒーレント化することと干渉像
との関係は、実際にＣＣＤカメラ１４で得られる干渉縞
はスペックルなしで観察することが実験で確認済であ
る。これは、干渉縞は光学的な共役面同士（鏡２３とウ
エハー１）の干渉ででき、光学的な共役面同士の一点一
点同士の光路長で干渉条件で干渉縞ができ、その縞に対
して前述の回転拡散板３２でスペックルを移動させるこ
とで平均化しているのである。
との関係は、実際にＣＣＤカメラ１４で得られる干渉縞
はスペックルなしで観察することが実験で確認済であ
る。これは、干渉縞は光学的な共役面同士（鏡２３とウ
エハー１）の干渉ででき、光学的な共役面同士の一点一
点同士の光路長で干渉条件で干渉縞ができ、その縞に対
して前述の回転拡散板３２でスペックルを移動させるこ
とで平均化しているのである。
【００４８】図７は本発明の実施形態２の要部概略図で
ある。同図において図１で示した要素と同一要素には同
符号を付している。本実施形態は発振波長の異なるレー
ザーを３個用いている。
ある。同図において図１で示した要素と同一要素には同
符号を付している。本実施形態は発振波長の異なるレー
ザーを３個用いている。
【００４９】本実施形態では、検出するマーク２，３の
段差量が変わっても、レーザーを選択して使用すること
で高コントラスト信号を得ようとするものである。例え
ばマーク２，３の段差量が照明波長の整数倍に半波長分
たした場合を考えると、干渉像は、アライメントマーク
３とマーク３の外側のマーク２との干渉条件が同一とな
り、信号コントラストは低いものとなってしまいます。
段差量が変わっても、レーザーを選択して使用すること
で高コントラスト信号を得ようとするものである。例え
ばマーク２，３の段差量が照明波長の整数倍に半波長分
たした場合を考えると、干渉像は、アライメントマーク
３とマーク３の外側のマーク２との干渉条件が同一とな
り、信号コントラストは低いものとなってしまいます。
【００５０】数値例で示すと、照明光の波長を６３３ｎ
ｍとすると、段差量をその１．５倍分の９５０ｎｍとす
る。このときが上記の条件である。そこで、例えば発振
波長７８５ｎｍのレーザーを照明光に使用すると、９５
０ｎｍの段差量は１．２１λ(950=785+165=785+0.21 ×
785)となり、高コントラストな干渉像を形成することが
可能となる。
ｍとすると、段差量をその１．５倍分の９５０ｎｍとす
る。このときが上記の条件である。そこで、例えば発振
波長７８５ｎｍのレーザーを照明光に使用すると、９５
０ｎｍの段差量は１．２１λ(950=785+165=785+0.21 ×
785)となり、高コントラストな干渉像を形成することが
可能となる。
【００５１】図７のように、異なるレーザーを３個構成
しなければならないわけではなく、２個構成するだけで
十分効果はあるが、複雑な半導体プロセスを考慮して、
できるだけ多くの光源を構成した方が良いので、ここで
は３個とした。
しなければならないわけではなく、２個構成するだけで
十分効果はあるが、複雑な半導体プロセスを考慮して、
できるだけ多くの光源を構成した方が良いので、ここで
は３個とした。
【００５２】又、本発明ではこれまで低段差で従来の明
視野検出系での画像コントラストが低い場合についての
高コントラスト化に適用したことについて説明を行って
きた。本発明の構成は、これに限定されずに、例えば立
体形状のマーク計測に応用しても同様に効果を発揮す
る。
視野検出系での画像コントラストが低い場合についての
高コントラスト化に適用したことについて説明を行って
きた。本発明の構成は、これに限定されずに、例えば立
体形状のマーク計測に応用しても同様に効果を発揮す
る。
【００５３】図１のように、光源にＨｅ- Ｎｅ ＬＡＳ
ＥＲ３１とハロゲンランプ５を用意して切り替えて使用
できる構成としている。光源にＨｅ- Ｎｅ ＬＡＳＥＲ
３１を使用する場合に、４フォーカスの画像（λ／４ず
つフォーカス量を変えたときに得られる画像）を使用し
て立体形状計測を行う、所謂縞走査法に使用することが
できる。
ＥＲ３１とハロゲンランプ５を用意して切り替えて使用
できる構成としている。光源にＨｅ- Ｎｅ ＬＡＳＥＲ
３１を使用する場合に、４フォーカスの画像（λ／４ず
つフォーカス量を変えたときに得られる画像）を使用し
て立体形状計測を行う、所謂縞走査法に使用することが
できる。
【００５４】一方、ハロゲンランプ５を使用すると白色
干渉となり可干渉距離が短くなり、それを使用したコヒ
ーレンスプローブ法と言う立体形状計測が可能となる。
この立体形状検出法法のうち縞走査法に関しては、コロ
ナ社、光計測のニーズとシーズ、228 頁に記載されてい
る。又、コヒーレンスプローブ法に関しては、学際企
画、新しい光学顕微鏡、第一巻レーザ顕微鏡の理論と実
際の82頁に記載されているので詳細は省略する。
干渉となり可干渉距離が短くなり、それを使用したコヒ
ーレンスプローブ法と言う立体形状計測が可能となる。
この立体形状検出法法のうち縞走査法に関しては、コロ
ナ社、光計測のニーズとシーズ、228 頁に記載されてい
る。又、コヒーレンスプローブ法に関しては、学際企
画、新しい光学顕微鏡、第一巻レーザ顕微鏡の理論と実
際の82頁に記載されているので詳細は省略する。
【００５５】次に上記説明した位置検出装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００５６】図８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
ローチャートである。
半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフ
ローチャートである。
【００５７】本実施例においてステップ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。
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。
【００５８】一方、ステップ３（ウエハー製造）ではシ
リコン等の材料を用いてウエハーを製造する。ステップ
４（ウエハープロセス）は前行程と呼ばれ、前記用意し
たマスクとウエハーを用いてリソグラフィ技術によって
ウエハー上に実際の回路を形成する。
リコン等の材料を用いてウエハーを製造する。ステップ
４（ウエハープロセス）は前行程と呼ばれ、前記用意し
たマスクとウエハーを用いてリソグラフィ技術によって
ウエハー上に実際の回路を形成する。
【００５９】次のステップ５（組立）は後行程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハーを用いて半
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ーを用いて半
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。
【００６０】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。
【００６１】図９は上記ステップ４のウエハープロセス
の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエ
ハーの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では
ウエハー表面に絶縁膜を形成する。
の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエ
ハーの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では
ウエハー表面に絶縁膜を形成する。
【００６２】ステップ１３（電極形成）ではウエハー上
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）ではウエハーにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハーに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では前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ーに焼付露光する。
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）ではウエハーにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハーに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では前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ーに焼付露光する。
【００６３】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
ーを現像する。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）ではエッチングが済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
によってウエハー上に多重に回路パターンが形成され
る。
ーを現像する。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）ではエッチングが済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
によってウエハー上に多重に回路パターンが形成され
る。
【００６４】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半導体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半導体デバイスを製造するこ
とができる。
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、位相差検出方式と同様に、コントラ
ストの向上を図りつつＴＩＳの発生要因が少なく、ＣＭ
Ｐ等の低段差のプロセスにおいても位置検出用のマーク
を安定して高い精度で検出することができ、レチクル面
上のパターンをウエハー面上に高精度に露光転写するこ
とができる位置検出装置及びそれを用いた露光装置を達
成することができる。
定することにより、位相差検出方式と同様に、コントラ
ストの向上を図りつつＴＩＳの発生要因が少なく、ＣＭ
Ｐ等の低段差のプロセスにおいても位置検出用のマーク
を安定して高い精度で検出することができ、レチクル面
上のパターンをウエハー面上に高精度に露光転写するこ
とができる位置検出装置及びそれを用いた露光装置を達
成することができる。
【００６６】この他本発明によれば、新たな干渉顕微鏡
方式を従来の明視野照明と併設することが可能となり、
ＣＭＰプロセス等の低段差のマークも高コントラスト化
することで、高精度の位置検出が可能となる。
方式を従来の明視野照明と併設することが可能となり、
ＣＭＰプロセス等の低段差のマークも高コントラスト化
することで、高精度の位置検出が可能となる。
【図１】 本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】 干渉像でマークの外側が明るい条件のフォー
カスの場合を示す図
カスの場合を示す図
【図３】 干渉像でマークの外側が暗い条件のフォーカ
スの場合を示す図
スの場合を示す図
【図４】 干渉像でマークの外側が明るい、暗い条件で
の信号とその差分の信号を示す図
の信号とその差分の信号を示す図
【図５】 従来のリニーク干渉顕微鏡方式の原理を示す
図
図
【図６】 従来のミロー干渉顕微鏡方式の原理を示す図
【図７】 本発明の実施形態２の要部概略図
【図８】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト
ト
【図９】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト
ト
【図１０】 従来の重ね合わせ検査装置の光学系を示す
図
図
【図１１】 ＴＩＳ補正法を示す図
１ ウエハー ２ 重ね合わせ用マーク（シリコンエッチングウエハ
ー） ３ 重ね合わせ用マーク（レジストパターン） ４ ミラー ５ 光源（例えばハロゲンランプ） ６ 使用する照明波長 ７ ファイバー ８ 照明光学系 ９ 偏光ビームスプリッター １０ λ／４板 １１ 対物レンズ １２ リレーレンズ １３ エレクター １４ ＣＣＤカメラ １５ コンピュータ ２１，２２ λ／４板 ２３ 鏡 ２４ シャッター ３１ Ｈｅ−Ｎｅ ＬＡＳＥＲ
ー） ３ 重ね合わせ用マーク（レジストパターン） ４ ミラー ５ 光源（例えばハロゲンランプ） ６ 使用する照明波長 ７ ファイバー ８ 照明光学系 ９ 偏光ビームスプリッター １０ λ／４板 １１ 対物レンズ １２ リレーレンズ １３ エレクター １４ ＣＣＤカメラ １５ コンピュータ ２１，２２ λ／４板 ２３ 鏡 ２４ シャッター ３１ Ｈｅ−Ｎｅ ＬＡＳＥＲ
フロントページの続き (72)発明者 吉井 実 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 佐藤 隆史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F046 AA06 CA03 EA12 EB01 FA05 FA06 FA10 FB09 FC03 FC04
Claims (9)
- 【請求項１】 コヒーレント光を放射する光源手段と該
光源手段からのコヒーレント光をインコヒーレント光と
するインコヒーレント化手段と、該インコヒーレント光
で物体面上のマークを照明し、該マークに基づく光束を
撮像手段面上に導光するとともに該物体面と光学的な共
役面で反射させた参照光を該撮像手段面に導光し、該マ
ークに基づく光束と重ね合わせる光学系と該撮像手段で
得られる該マークに基づく信号を用いて、該物体面上の
マークの位置情報を得る演算手段とを有していることを
特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 前記インコヒーレント化手段は、光路中
に設けた回転可能な拡散板を有し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】 前記光学系は、前記光源手段からのコヒ
ーレント光を前記インコヒーレント化手段でインコヒー
レント光とし、該インコヒーレント光を複数の光束に分
割する偏光ビームスプリッターを有し、偏光ビームスプ
リッターで分割した一方の光束を前記物体面上に導光
し、他方の光束を該物体面と光学的な共役面に導光して
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】 前記物体上のマークは前記光学系の光軸
方向に段差面を有しており、前記物体を該光学系の光軸
方向に駆動させたとき該マークの段差面からの反射率の
差が最も大きくなるフォーカス位置における該マークの
像に基づく信号を前記撮像手段は検出していることを特
徴とする請求項１，２又は３の位置検出装置。 - 【請求項５】 前記物体上のマークは前記光学系の光軸
方向に段差面を有しており、前記物体を該光学系の光軸
方向に駆動させたとき該マークの段差面からの反射率の
差が最も大きくなるフォーカス位置における該マークの
第１像と、該物体を光学系の光軸方向に更に駆動させた
とき、該マークの段差面からの反射率の差が最も大きく
なり、かつ該第１像に基づく反射率の差の符号と逆転す
るフォーカス位置における該マークの第２像との差分の
画像信号を前記演算手段は利用していることを特徴とす
る請求項１，２，３又は４の位置検出装置。 - 【請求項６】 前記光源手段は複数の光源を有してお
り、前記物体上のマークは前記光学系の光軸方向に段差
面を有しており、該物体を該光学系の光軸方向に駆動さ
せたとき、該マークの段差面からの反射率の差が最も大
きくなる光束を放射する光源を選択して使用しているこ
とを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の位置検
出装置。 - 【請求項７】 請求項１から６のいずれか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
置合わせを行った後に、該第１物体面上のパターンを第
２物体面上に露光転写していることを特徴とする露光装
置。 - 【請求項８】 請求項１から６のいずれか１項記載の位
置検出装置を用いてレチクルとウエハーとの相対的な位
置合わせを行った後に該レチクル面上のパターンをウエ
ハー面上に露光転写した後に、該ウエハーを現像処理工
程を介してデバイスを製造していることを特徴とするデ
バイスの製造方法。 - 【請求項９】 請求項７の露光装置を用いてレチクルと
ウエハーとの相対的な位置合わせを行った後に該レチク
ル面上のパターンをウエハー面上に露光した後に、該ウ
エハーを現像処理工程を介してデバイスを製造している
ことを特徴とするデバイスの製造方法。
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