JP2578742B2 - 位置合わせ方法 - Google Patents
位置合わせ方法Info
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- JP2578742B2 JP2578742B2 JP59071140A JP7114084A JP2578742B2 JP 2578742 B2 JP2578742 B2 JP 2578742B2 JP 59071140 A JP59071140 A JP 59071140A JP 7114084 A JP7114084 A JP 7114084A JP 2578742 B2 JP2578742 B2 JP 2578742B2
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- Japan
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- diffraction grating
- mask
- sample
- light
- light beams
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Classifications
-
- 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
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は特に高密度な半導体装置（以下LSIという）
等の微細パターンを形成するための露光装置のマスクと
試料（ウエハ）との位置合わせ方法に関するものであ
る。
等の微細パターンを形成するための露光装置のマスクと
試料（ウエハ）との位置合わせ方法に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 LSIは最近ますます高密度化され，各々の素子の微細
パターンの寸法は１ミクロン以下に及んでいる。
パターンの寸法は１ミクロン以下に及んでいる。
従来からの露光装置の原理図を第１図に示す。フォト
マスク１とウエハ２との位置合わせを行ない光を光源３
より照射し露光する。この時の位置合わせは、フォトマ
スク１及びウエハ２上の各々に設けられた位置合わせマ
ークをTVカメラ等で観察し、重ね合わせることにより行
なっていたが，その位置合わせ精度は±0.3ミクロン程
度であり、サブミクロンの素子を形成する場合には，合
わせ精度が悪く実用にならない。
マスク１とウエハ２との位置合わせを行ない光を光源３
より照射し露光する。この時の位置合わせは、フォトマ
スク１及びウエハ２上の各々に設けられた位置合わせマ
ークをTVカメラ等で観察し、重ね合わせることにより行
なっていたが，その位置合わせ精度は±0.3ミクロン程
度であり、サブミクロンの素子を形成する場合には，合
わせ精度が悪く実用にならない。
又,X線露光装置のマスクとウエハとの位置合わせ方法
を第２図に示す。マスク３に設けられた回折格子４とウ
エハ５上に設けられた回折格子６に対して光束Ａを入射
し，回折格子４及び６によって回折した光Ａを検出する
ことにより，マスク３とウエハ５との位置合わせを高精
度で行なうことができる。ただし、この場合、マスク３
とウエハ５とのギャップＺを数ミクロンのオーダーで一
定間隔に保つ必要があるため、高精度な位置合わせを行
なうことが難かしい。
を第２図に示す。マスク３に設けられた回折格子４とウ
エハ５上に設けられた回折格子６に対して光束Ａを入射
し，回折格子４及び６によって回折した光Ａを検出する
ことにより，マスク３とウエハ５との位置合わせを高精
度で行なうことができる。ただし、この場合、マスク３
とウエハ５とのギャップＺを数ミクロンのオーダーで一
定間隔に保つ必要があるため、高精度な位置合わせを行
なうことが難かしい。
発明の目的 本発明はこのような従来からの問題に鑑み，微細パタ
ーンを形成するための光露光又はＸ線露光等のマスクと
ウエハとの位置合わせを、簡単な構成で高精度な位置合
わせを可能にする位置合わせ方法を提供することを目的
としている。
ーンを形成するための光露光又はＸ線露光等のマスクと
ウエハとの位置合わせを、簡単な構成で高精度な位置合
わせを可能にする位置合わせ方法を提供することを目的
としている。
発明の構成 本発明はレーザー発生源等より発生した光を光学系を
介して２方向より入射し、該２光束の干渉により得られ
る干渉縞に対して、略平行に配設された回折格子を有す
るマスクとウエハとを前記２光束の光路中に配置し、各
々の回折格子によって反射又は透過した回折光を光検出
器で受光し，前記２光束の干渉縞と各回折格子との相対
位置を検知し，干渉縞に対し、各回折格子を合わせるこ
とにより，マスクとウエハとの位置合わせを高精度で実
現するものである。
介して２方向より入射し、該２光束の干渉により得られ
る干渉縞に対して、略平行に配設された回折格子を有す
るマスクとウエハとを前記２光束の光路中に配置し、各
々の回折格子によって反射又は透過した回折光を光検出
器で受光し，前記２光束の干渉縞と各回折格子との相対
位置を検知し，干渉縞に対し、各回折格子を合わせるこ
とにより，マスクとウエハとの位置合わせを高精度で実
現するものである。
実施例の説明 本発明の一実施例を第３図に示す。
レーザー発生装置（図略）よりコヒーレントな光Ｒを
発生させ、この光ＲをビームスプリッターBSに入射さ
せ，ほぼ同一強度の反射光R1と透過光R2とに振幅分割す
る。
発生させ、この光ＲをビームスプリッターBSに入射さ
せ，ほぼ同一強度の反射光R1と透過光R2とに振幅分割す
る。
振幅分割された反射光R1と透過光R2は、各々反射鏡M1
とM2に入射し，マスク７上に設けられた回折格子８に対
して、双方の反射光がほぼ等しい角度φで入射するよう
に、BS,M1,M2,回折格子８を配置する。回折格子８によ
って回折した回折光R3を光検出器D1で受光する。マスク
７に対応した位置に配置された試料（ウエハ）９上には
回折格子10が設けられている。この回折格子10には、マ
スク７によって、反射光R1と透過光R2とがさえぎられ
ず，直接２光束R1・R2が入射するように、マスクと回折
格子10とを配置する。又、回折格子８と10には、２光束
R1・R2がほぼ等分に入射するようにする。
とM2に入射し，マスク７上に設けられた回折格子８に対
して、双方の反射光がほぼ等しい角度φで入射するよう
に、BS,M1,M2,回折格子８を配置する。回折格子８によ
って回折した回折光R3を光検出器D1で受光する。マスク
７に対応した位置に配置された試料（ウエハ）９上には
回折格子10が設けられている。この回折格子10には、マ
スク７によって、反射光R1と透過光R2とがさえぎられ
ず，直接２光束R1・R2が入射するように、マスクと回折
格子10とを配置する。又、回折格子８と10には、２光束
R1・R2がほぼ等分に入射するようにする。
２光束R1,R2が回折格子10によって回折した回折光R4
を光検出器D2で受光する。
を光検出器D2で受光する。
レーザーの波長を入、２光束R1,R2が干渉して作る干
渉縞のピッチをＰとすると，マスク７及び試料９の各回
折格子８と10上の干渉縞のピッチＰは， で表わされる。
渉縞のピッチをＰとすると，マスク７及び試料９の各回
折格子８と10上の干渉縞のピッチＰは， で表わされる。
この干渉縞のピッチＰにほぼ等しいピッチを有する回
折格子８からは,2光束R1とR2の干渉した光を波面分割す
る格子によって回折された回折光R3が得られる。この回
折光R3を光検出器D1で受光し，マスク７を微小変位させ
たときの回折光R3の光強度変化を測定することにより，
干渉縞と回折格子８との間の非常に分解能のよい位置関
係を示す光強度変化が得られる。
折格子８からは,2光束R1とR2の干渉した光を波面分割す
る格子によって回折された回折光R3が得られる。この回
折光R3を光検出器D1で受光し，マスク７を微小変位させ
たときの回折光R3の光強度変化を測定することにより，
干渉縞と回折格子８との間の非常に分解能のよい位置関
係を示す光強度変化が得られる。
この位置関係を示す光強度を利用して,2光束の干渉縞
とマスク７上の回折格子８との位置関係を検出し，マス
ク７の位置を補正して,2光束の干渉縞とマスク７上の回
折格子８との位置合わせを行なう。
とマスク７上の回折格子８との位置関係を検出し，マス
ク７の位置を補正して,2光束の干渉縞とマスク７上の回
折格子８との位置合わせを行なう。
さらに、前記干渉縞のピッチＰにほぼ等しいピッチを
有する試料９上の回折格子10からも，前記マスク７上の
回折格子８と同様に、回折光R4が得られ，この回折光R4
を光検出器D2にて受光し，試料９を微小変位させたとき
の光強度変化を測定することにより，干渉縞と回折格子
10との位置関係を検出することができる。
有する試料９上の回折格子10からも，前記マスク７上の
回折格子８と同様に、回折光R4が得られ，この回折光R4
を光検出器D2にて受光し，試料９を微小変位させたとき
の光強度変化を測定することにより，干渉縞と回折格子
10との位置関係を検出することができる。
この位置関係を示す光強度を利用して,2光束の干渉縞
と試料９上の回折格子10との位置関係を検出し，試料９
の位置を補正して,2光束の干渉縞と試料９上の回折格子
との位置合わせを行なう。
と試料９上の回折格子10との位置関係を検出し，試料９
の位置を補正して,2光束の干渉縞と試料９上の回折格子
との位置合わせを行なう。
この時、マスク７と試料９上の回折格子8,10は、干渉
縞に対して位置合わせされたことになり，さらに、マス
ク７上の回折格子８と試料９上の回折格子10とが、高精
度に位置合わせされたことになる。
縞に対して位置合わせされたことになり，さらに、マス
ク７上の回折格子８と試料９上の回折格子10とが、高精
度に位置合わせされたことになる。
例えば波長λ＝0.6328μm,2光束の入射角φ＝18.445
のとき，干渉縞のピッチＰ＝１μｍとなり，又、回折格
子８及び10のピッチも１μｍで構成し，回折格子８又は
10を微小変位させたとき、光検出器D1又はD2での光強度
変化は第４図に示すごとく,1μｍピッチで正弦波状の光
強度変化が得られる。（第４図で横軸は回折格子の微小
変位・縦軸は光強度），この光強度と変位との関係を利
用して，マスク７上の回折格子８と試料９上の回折格子
とを位置合わせすることにより、数100Å程度の位置合
わせ精度が得られる。又、本実施例では回折光R3,R4の
各々回折光に対して、光検出器D1,D2と各々光検出器
を、別個に用いているが、１つの光検出器にて、回折光
R3,R4を受光してもよい。つまり,2光束R1,R2が回折格子
８及び10によって回折した回折光は複数方向に回折さ
れ，たとえば、回折格子10によって回折した回折光は、
R4及びR41方向にも回折される。従って、回折光R3とR41
とを受光できる位置に光検出器D1を設けても、前記と同
様に、マスク７と試料９との位置合わせが高精度にでき
る。
のとき，干渉縞のピッチＰ＝１μｍとなり，又、回折格
子８及び10のピッチも１μｍで構成し，回折格子８又は
10を微小変位させたとき、光検出器D1又はD2での光強度
変化は第４図に示すごとく,1μｍピッチで正弦波状の光
強度変化が得られる。（第４図で横軸は回折格子の微小
変位・縦軸は光強度），この光強度と変位との関係を利
用して，マスク７上の回折格子８と試料９上の回折格子
とを位置合わせすることにより、数100Å程度の位置合
わせ精度が得られる。又、本実施例では回折光R3,R4の
各々回折光に対して、光検出器D1,D2と各々光検出器
を、別個に用いているが、１つの光検出器にて、回折光
R3,R4を受光してもよい。つまり,2光束R1,R2が回折格子
８及び10によって回折した回折光は複数方向に回折さ
れ，たとえば、回折格子10によって回折した回折光は、
R4及びR41方向にも回折される。従って、回折光R3とR41
とを受光できる位置に光検出器D1を設けても、前記と同
様に、マスク７と試料９との位置合わせが高精度にでき
る。
又、第２の実施例として，干渉縞のピッチＰの整数倍
のピッチを有する回折格子をマスク７及び試料９上に設
けることにより，第１の実施例と同様に高精度な位置合
わせができる。例えば干渉縞のピッチＰ＝１μｍのと
き，回折格子８及び10のピッチを４μｍピッチにするこ
とができる。４μｍピッチの回折格子であれば，マスク
７及び試料９上に，従来の光露光法で回折格子を作るこ
とが可能であり，回折格子の作成が容易にできる。
のピッチを有する回折格子をマスク７及び試料９上に設
けることにより，第１の実施例と同様に高精度な位置合
わせができる。例えば干渉縞のピッチＰ＝１μｍのと
き，回折格子８及び10のピッチを４μｍピッチにするこ
とができる。４μｍピッチの回折格子であれば，マスク
７及び試料９上に，従来の光露光法で回折格子を作るこ
とが可能であり，回折格子の作成が容易にできる。
又、第３の実施例として，第５図のごとくマスク７上
の回折格子８の近傍に切欠部11を設け、さらに，試料９
上に切欠部11に対応するような位置に回折格子10を設け
ても，同様な効果が得られる。
の回折格子８の近傍に切欠部11を設け、さらに，試料９
上に切欠部11に対応するような位置に回折格子10を設け
ても，同様な効果が得られる。
又、第１〜３の実施例において，通常，試料９上に
は、紫外光に対して感光するレジストが塗布されている
が、このレジストを感光させない波長の光，例えば、波
長λ＝0.6328μｍのHe−Neレーザーを用いることによ
り，レーザー光の回折等による悪影響をレジストに与え
ることがなく，信頼性の高い微細パターンが得られる。
は、紫外光に対して感光するレジストが塗布されている
が、このレジストを感光させない波長の光，例えば、波
長λ＝0.6328μｍのHe−Neレーザーを用いることによ
り，レーザー光の回折等による悪影響をレジストに与え
ることがなく，信頼性の高い微細パターンが得られる。
さらに第４の実施例として前記の様な位置合わせ方法
と、従来の位置合わせ方法とを組合わせることにより、
マスク７上のパターンを試料９上に精度よく位置合わせ
して転写することができる。たとえば、マスク７上に、
図６のごとく、位置合わせマーク11と回折格子８を設け
る。又、試料９上に、位置合わせマーク12と回折格子10
を設ける。
と、従来の位置合わせ方法とを組合わせることにより、
マスク７上のパターンを試料９上に精度よく位置合わせ
して転写することができる。たとえば、マスク７上に、
図６のごとく、位置合わせマーク11と回折格子８を設け
る。又、試料９上に、位置合わせマーク12と回折格子10
を設ける。
マスク７上の位置合わせマーク12と、試料９上の位置
合わせマーク13とを、TVカメラ等で観察し、重ね合わせ
ることにより、１μｍ程度の荒位置決めを行なう。その
後、マスク７上の回折格子８と試料９上の回折格子10と
を前述のごとく位置合わせすることにより、数100Å程
度の位置合わせが可能になる。
合わせマーク13とを、TVカメラ等で観察し、重ね合わせ
ることにより、１μｍ程度の荒位置決めを行なう。その
後、マスク７上の回折格子８と試料９上の回折格子10と
を前述のごとく位置合わせすることにより、数100Å程
度の位置合わせが可能になる。
第１から第４の実施例では一方向のみの位置合わせ方
法について言及したが、第５の実施例としてマスク７及
び試料９上の各回折格子8,10を第７図のごとく直交配置
し、各々回折格子に２光束を入射し、２光束の干渉縞と
位置合わせすることにより、２方向（x,y）の位置合わ
せが高精度にできる。
法について言及したが、第５の実施例としてマスク７及
び試料９上の各回折格子8,10を第７図のごとく直交配置
し、各々回折格子に２光束を入射し、２光束の干渉縞と
位置合わせすることにより、２方向（x,y）の位置合わ
せが高精度にできる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、２光束の干渉縞に対し
て、マスク及び試料上に回折格子を設け，この回折格子
によって、回折又は反射した光を光検出器で受光し、干
渉縞と各回折格子との位置情報として取り出し，干渉縞
に対して、各回折格子を位置合わせすることにより，マ
スクと試料とを数100Å程度の精度で高精度に位置合わ
せを実現することができる。
て、マスク及び試料上に回折格子を設け，この回折格子
によって、回折又は反射した光を光検出器で受光し、干
渉縞と各回折格子との位置情報として取り出し，干渉縞
に対して、各回折格子を位置合わせすることにより，マ
スクと試料とを数100Å程度の精度で高精度に位置合わ
せを実現することができる。
第１図は従来からの露光装置の原理図、第２図はＸ線露
光装置のマスクとウエハとの位置合わせ方法を示す原理
図、第３図は本発明の第１の実施例を示す原理図、第４
図は干渉縞のピッチ１μm,回折格子のピッチ１μｍのと
きの，回折格子の微小変位と光強度との関係を示す図、
第５図は本発明の第３の実施例を示す図、第６図は同第
４の実施例を示す図、第７図は同第５の実施例を示す図
である。 R1……反射光、R2……透過光、７……マスク、８……回
折格子、R3……回折光、D1……光検出器、９……試料、
10……回折格子、R4……回折光、D2……光検出器、R41
……回折光、11……切欠部、12,13……位置合わせマー
ク。
光装置のマスクとウエハとの位置合わせ方法を示す原理
図、第３図は本発明の第１の実施例を示す原理図、第４
図は干渉縞のピッチ１μm,回折格子のピッチ１μｍのと
きの，回折格子の微小変位と光強度との関係を示す図、
第５図は本発明の第３の実施例を示す図、第６図は同第
４の実施例を示す図、第７図は同第５の実施例を示す図
である。 R1……反射光、R2……透過光、７……マスク、８……回
折格子、R3……回折光、D1……光検出器、９……試料、
10……回折格子、R4……回折光、D2……光検出器、R41
……回折光、11……切欠部、12,13……位置合わせマー
ク。
Claims (8)
- 【請求項１】互いに進行方向の異なるコヒーレントな２
光束の光路中に配置した回折格子を有するマスクと前記
２光束の光路中に配置した回折格子を有する試料上とに
前記２光束を入射させ、前記マスクと試料上の各々の回
折格子によって反射又は透過した回折光を光検出器にて
受光し、前記光検出器の光強度変化を測定することによ
り、前記２光束の干渉縞と前記マスク及び試料上の各々
回折格子との相対的な位置関係を検出することを特徴と
する位置合わせ方法。 - 【請求項２】マスク上の回折格子及び試料上の回折格子
に対して各々直接２光束を入射させることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ方法。 - 【請求項３】マスク上の回折格子によって、反射又は透
過した回折光を受光する光検出器と、前記光検出器とは
別に、試料上の回折格子によって、反射又は透過した回
折光を受光する光検出器とを設けたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の位置合わせ方法。 - 【請求項４】２光束の干渉縞のピッチＰの整数倍のピッ
チを有する回折格子をマスクと試料上に設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ方法。 - 【請求項５】マスク上に設けた回折格子近傍に切欠き部
を設け、前記切欠き部に対応する位置に回折格子を配設
した試料を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の位置合わせ方法。 - 【請求項６】試料上に塗布されたレジストの感光帯域と
は異なる波長を有するコヒーレントな２光束を用いるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ
方法。 - 【請求項７】マスク及び試料上に回折格子を各々に対し
て直交配置し、各々の回折格子に２光束を入射したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ方
法。 - 【請求項８】位置合わせマーク及び回折格子をマスク及
び試料上に各々設けたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の位置合わせ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59071140A JP2578742B2 (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | 位置合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59071140A JP2578742B2 (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | 位置合わせ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60214531A JPS60214531A (ja) | 1985-10-26 |
| JP2578742B2 true JP2578742B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=13451981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59071140A Expired - Lifetime JP2578742B2 (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | 位置合わせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2578742B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0797545B2 (ja) * | 1986-07-04 | 1995-10-18 | 株式会社トプコン | 投影露光装置用の光学的位置合わせ装置 |
| JP2574460B2 (ja) * | 1989-05-08 | 1997-01-22 | 松下電子工業株式会社 | マスクならびにマスクとウエーハとの位置合わせ方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4200395A (en) * | 1977-05-03 | 1980-04-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Alignment of diffraction gratings |
-
1984
- 1984-04-10 JP JP59071140A patent/JP2578742B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60214531A (ja) | 1985-10-26 |
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