JPH01143902A - アラインメント方法 - Google Patents
アラインメント方法Info
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- JPH01143902A JPH01143902A JP63269654A JP26965488A JPH01143902A JP H01143902 A JPH01143902 A JP H01143902A JP 63269654 A JP63269654 A JP 63269654A JP 26965488 A JP26965488 A JP 26965488A JP H01143902 A JPH01143902 A JP H01143902A
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- 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
- G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4233—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element [DOE] contributing to a non-imaging application
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-
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- G02B27/50—Optics for phase object visualisation
- G02B27/52—Phase contrast optics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/62—Optical apparatus specially adapted for adjusting optical elements during the assembly of optical systems
-
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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
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- Optics & Photonics (AREA)
- 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】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は異なる平面における２つの平行な対象物のアラ
インメントを行うための方法及び装置に関し、さらに詳
しくいえば、リソグラフィーシステム（好ましくはＸ線
の粒子ビームを用いたプロキシミティ露光タイプのもの
）におけるウェハとマスクのアラインメントに関する。
インメントを行うための方法及び装置に関し、さらに詳
しくいえば、リソグラフィーシステム（好ましくはＸ線
の粒子ビームを用いたプロキシミティ露光タイプのもの
）におけるウェハとマスクのアラインメントに関する。
そのような装置で使用される新規な光学的ビーム分割装
置は他の光学系にも適用できる。
置は他の光学系にも適用できる。
Ｂ、従来技術及びその問題点
リソグラフィ方式による集積回路の製造においては、露
光マスクは一定の精度でウェハ上の構造に対してアライ
ンメントを行わなければならない。
光マスクは一定の精度でウェハ上の構造に対してアライ
ンメントを行わなければならない。
１μｍのオーダの最小線幅を有する現在のフォトリング
ラフィ方式においては、マスク上及びウェハ上の適切な
形にされたアラインメントマークを使って、手動又は自
動のアラインメント方法によって０．３μｍの精度が得
られる。
ラフィ方式においては、マスク上及びウェハ上の適切な
形にされたアラインメントマークを使って、手動又は自
動のアラインメント方法によって０．３μｍの精度が得
られる。
今後、粒子ビーム及びＸＭリソグラフィによって期待さ
れる最小線幅のさらなる減少により、アラインメントの
精度はナノメータのオーダが必要となるであろう。しか
も、生産ラインにおける高スループットを目的としてア
ライメントは短時間（典型的には１秒未満）で行わなけ
ればならない。
れる最小線幅のさらなる減少により、アラインメントの
精度はナノメータのオーダが必要となるであろう。しか
も、生産ラインにおける高スループットを目的としてア
ライメントは短時間（典型的には１秒未満）で行わなけ
ればならない。
特に、各々の位置が自己のアラインメントを必要とする
ようなステップアンドリピートモードで大きなウェハを
露光する場合には、これは必須である。通常の視覚的な
手法では精度及び速度についてのこれらの要件を満たす
ことはできない。
ようなステップアンドリピートモードで大きなウェハを
露光する場合には、これは必須である。通常の視覚的な
手法では精度及び速度についてのこれらの要件を満たす
ことはできない。
高精度を達成するための１つのアプローチではマスク上
及びウェハ上のレジストレーションマークとして光学的
格子を使用し、これらの格子による回折光からレジスト
レーション制御信号を導出する。評価プロセスが位相感
知手法に基づくものであれば、ナノメータのレンジの精
度を得ることができる。この手法は欧州特許公開第４５
３２１号又はＧ、Ｍａｋｏｓｃｈ及びＢ、５ｏｌｆによ
る“ＳｕｒｆａｃｅＰｒｏｆｉｌｉｎｇ ｂｙ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ＰｈａｓｅＭｅａｓｕｒｅ
ｍｅｎｔ” （Ｐｒｏｃ、Ｓｏｃ、 Ｐｈｏｔｏ−ｏｐ
ｔ、 Ｉｎｓｔｒｕｍ。
及びウェハ上のレジストレーションマークとして光学的
格子を使用し、これらの格子による回折光からレジスト
レーション制御信号を導出する。評価プロセスが位相感
知手法に基づくものであれば、ナノメータのレンジの精
度を得ることができる。この手法は欧州特許公開第４５
３２１号又はＧ、Ｍａｋｏｓｃｈ及びＢ、５ｏｌｆによ
る“ＳｕｒｆａｃｅＰｒｏｆｉｌｉｎｇ ｂｙ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ＰｈａｓｅＭｅａｓｕｒｅ
ｍｅｎｔ” （Ｐｒｏｃ、Ｓｏｃ、 Ｐｈｏｔｏ−ｏｐ
ｔ、 Ｉｎｓｔｒｕｍ。
Ｅｎｇ、４２．３１６．１９８１年）と題する論文に記
載されている。しかしながら、この従来のシステムは光
学的イメージシステムがマスクとウェハの間に介入され
るような投影型のフォトリソグラフィ露光と考えられる
ので、５０μｍから１００μｍのオーダでマスクとウェ
ハが分離したプロキシミティ露光システムには使用でき
ない。
載されている。しかしながら、この従来のシステムは光
学的イメージシステムがマスクとウェハの間に介入され
るような投影型のフォトリソグラフィ露光と考えられる
ので、５０μｍから１００μｍのオーダでマスクとウェ
ハが分離したプロキシミティ露光システムには使用でき
ない。
プロキシミティ露光型のＸ線露光システムにおいてマス
ク上及びウェハ上の光学的格子を用いるアラインメント
技術は以下の２つの文献に記載されている。
ク上及びウェハ上の光学的格子を用いるアラインメント
技術は以下の２つの文献に記載されている。
１、“Ａ ｈｉｇｈｌｙ ａｃｃｕｒａｔｅ ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｕｓｉｎｇ ａ ｄｕ
ａｌ ｇｒａｔｉｎｇ” （Ｊａｐａｎ Ｓｏｃ、 ｏ
ｆ Ｐｒｅｃ。
ｎｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｕｓｉｎｇ ａ ｄｕ
ａｌ ｇｒａｔｉｎｇ” （Ｊａｐａｎ Ｓｏｃ、 ｏ
ｆ Ｐｒｅｃ。
Ｅｎｇｇ、第１９巻第１号１９８５年３月、ページ７２
、 ”Ａ ｎｅｗ ｉｎｔｅｒｆｅｒｃｍｅｔｒｉ
ｃ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍ
ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍａｓｋ ｔｏ ｗａｆｅｒ ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔｕｓｉｎｇ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａ
ｌｌｙ ａｒｒａｎｇｅｄ ｔｈｒｅｅ ｇｒａ
ｔｉｎｇｓ″（Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第２５巻第６号１９８
６年６月、ページＬ４８７ないしＬ４８９）これらの技
術は異なる回折次数の強度を評価するので、反射率を変
化させ測定された強度を乱す干渉効果を生じる異なる処
理ステップにおいてウェハが様々な層で覆われる場合、
実際上の困難を伴う可能性がある。
、 ”Ａ ｎｅｗ ｉｎｔｅｒｆｅｒｃｍｅｔｒｉ
ｃ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍ
ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍａｓｋ ｔｏ ｗａｆｅｒ ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔｕｓｉｎｇ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａ
ｌｌｙ ａｒｒａｎｇｅｄ ｔｈｒｅｅ ｇｒａ
ｔｉｎｇｓ″（Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第２５巻第６号１９８
６年６月、ページＬ４８７ないしＬ４８９）これらの技
術は異なる回折次数の強度を評価するので、反射率を変
化させ測定された強度を乱す干渉効果を生じる異なる処
理ステップにおいてウェハが様々な層で覆われる場合、
実際上の困難を伴う可能性がある。
そこで本発明は、特にプロキシミティ露光型のりソグラ
フィシステムにおいて上記の要件を満たすアラインメン
ト技術を提供することを目的としている。
フィシステムにおいて上記の要件を満たすアラインメン
ト技術を提供することを目的としている。
Ｃ０問題点を解決するための手段
この目的を達成するため、２つの対象物の各々に設けた
格子による回折ビームを利用して異なる平面における２
つの平行な上記対象物のアラインメントを行う本発明の
方法は、（ａ）一方の対象物の平坦部分と他方の対象物
の格子の部分とを対向させて回折ビームの位相を判断す
るステップと、（ｂ）上記一方の対象物の格子の部分と
上記他方の対象物の格子の部分とを対向させて回折ビー
ムの位相を判断するステップと、（ｃ）ステップ（ａ）
及び（ｂ）において判断された位相に基づいてアライン
メント制御信号を生成するステップと、を有することを
特徴としている。
格子による回折ビームを利用して異なる平面における２
つの平行な上記対象物のアラインメントを行う本発明の
方法は、（ａ）一方の対象物の平坦部分と他方の対象物
の格子の部分とを対向させて回折ビームの位相を判断す
るステップと、（ｂ）上記一方の対象物の格子の部分と
上記他方の対象物の格子の部分とを対向させて回折ビー
ムの位相を判断するステップと、（ｃ）ステップ（ａ）
及び（ｂ）において判断された位相に基づいてアライン
メント制御信号を生成するステップと、を有することを
特徴としている。
以下、本発明の作用を実施例とともに説明する。
Ｄ、実施例
はじめに本発明の実施例を概説する。
本発明に従った方法は格子による回折後の光波の位相シ
フトを測定する干渉技術に基づいている。
フトを測定する干渉技術に基づいている。
この位相シフトは格子の横方向の変位に比例するもので
、電気光学的結晶において補償位相シフトを導入するこ
とによって高精度で決定することができる。
、電気光学的結晶において補償位相シフトを導入するこ
とによって高精度で決定することができる。
本発明に従った方法の第１のステップにおいては、マス
クの格子をウェハのブランク領域の上方に位置させるこ
とによって光波の位相が判断される。第２のステップで
はマスクの格子をウェハの格子の上方に位置させること
によって第２の測定が行われる（寸法許容差は、ｇを格
子定数として、ｇ／４より小さい）。アラインメント制
御信号ないし位置制御信号はこれらの２つの測定の間の
相対的な位相差である。
クの格子をウェハのブランク領域の上方に位置させるこ
とによって光波の位相が判断される。第２のステップで
はマスクの格子をウェハの格子の上方に位置させること
によって第２の測定が行われる（寸法許容差は、ｇを格
子定数として、ｇ／４より小さい）。アラインメント制
御信号ないし位置制御信号はこれらの２つの測定の間の
相対的な位相差である。
マスク上及びウェハ上の格子はアラインメントが１次元
で行われるときは線状格子に、アラインメントが２次元
で行われるときは交差状格子にすることかできる。
で行われるときは線状格子に、アラインメントが２次元
で行われるときは交差状格子にすることかできる。
２次元のアラインメントを実行するための装置は、位相
感知式評価のため適切な偏光方向を有する所望の４つの
平行な部分的ビームを生成する複屈折結晶体又はウォラ
ストン結晶体から成るビーム分割器を使用する。このビ
ーム分割器は４つの平行な部分的ビームが必要であるよ
うな他の光学系において使用することができる。たとえ
ば、フォトリソグラフィマスクのための光学的歪検出器
において使用できる。
感知式評価のため適切な偏光方向を有する所望の４つの
平行な部分的ビームを生成する複屈折結晶体又はウォラ
ストン結晶体から成るビーム分割器を使用する。このビ
ーム分割器は４つの平行な部分的ビームが必要であるよ
うな他の光学系において使用することができる。たとえ
ば、フォトリソグラフィマスクのための光学的歪検出器
において使用できる。
以下、図面を参照して実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の方法を実現するのに使用できる新規な
光学システムを示す図である。
光学システムを示す図である。
ウェハ１はマスク２を介するステップアンドリピートモ
ードの露光のため、ｘ、ｙステージ上に取り付けられる
。マスク２は露光ビームに関して静的に、かつ、２０μ
ｍから１００μｍのオーダで分離してウェハ１と平行に
保持される。露光ビームは光、Ｘａ又は粒子ビームでも
よい。ウェハ１はフォトレジスト層で覆われ、多くの場
合、先行する製造工程で加えられる他の暦でさらに覆わ
れている。各々の露光の前に、ウェハ１は固定されたマ
スクとのアラインメントのためその移動を制御しなけれ
ばならない、この移動は、たとえば、顕微操作器によっ
て制御される。マスク２と、プロキシミティ露光プロセ
スにおいてマスク２の影が投影されるウェハ１の各領域
とについては、本発明はレジストレーションマークとし
て格子３を必要とする。１次元のアラインメントの場合
、マスク上及びウェハ上で互いに平行な線状の格子が使
用される。２次元のアラインメントの場合は、交差状の
格子が設けられる。ナノメータのレンジの所望のアライ
ンメント精度を得るには格子定数ｇは典型的には１０μ
ｍのオーダである。
ードの露光のため、ｘ、ｙステージ上に取り付けられる
。マスク２は露光ビームに関して静的に、かつ、２０μ
ｍから１００μｍのオーダで分離してウェハ１と平行に
保持される。露光ビームは光、Ｘａ又は粒子ビームでも
よい。ウェハ１はフォトレジスト層で覆われ、多くの場
合、先行する製造工程で加えられる他の暦でさらに覆わ
れている。各々の露光の前に、ウェハ１は固定されたマ
スクとのアラインメントのためその移動を制御しなけれ
ばならない、この移動は、たとえば、顕微操作器によっ
て制御される。マスク２と、プロキシミティ露光プロセ
スにおいてマスク２の影が投影されるウェハ１の各領域
とについては、本発明はレジストレーションマークとし
て格子３を必要とする。１次元のアラインメントの場合
、マスク上及びウェハ上で互いに平行な線状の格子が使
用される。２次元のアラインメントの場合は、交差状の
格子が設けられる。ナノメータのレンジの所望のアライ
ンメント精度を得るには格子定数ｇは典型的には１０μ
ｍのオーダである。
本発明に従った干渉式アラインメントを行う前に、ウェ
ハ１は公称位置に対してｇ／４の範囲内で（たとえばマ
イクロメータのレンジの精度で）アラインしなければな
らない。これは通常の方法で容易に達成できる。たとえ
ば、ウェハ１が最り付けられている干渉計制御式ｘ、ｙ
ステージを移動することによって行われる。
ハ１は公称位置に対してｇ／４の範囲内で（たとえばマ
イクロメータのレンジの精度で）アラインしなければな
らない。これは通常の方法で容易に達成できる。たとえ
ば、ウェハ１が最り付けられている干渉計制御式ｘ、ｙ
ステージを移動することによって行われる。
本発明のアラインメント方法の場合、マスク上の格子３
は光ビームの２つのペア（光ビーム９ａ、９ｄと光ビー
ム９ｂ、９ｃ）で対称的に照らされる。光ビームの各々
のペアは１つの平面を形成し、一方のペアの平面は他方
のペアの平面と直交する。
は光ビームの２つのペア（光ビーム９ａ、９ｄと光ビー
ム９ｂ、９ｃ）で対称的に照らされる。光ビームの各々
のペアは１つの平面を形成し、一方のペアの平面は他方
のペアの平面と直交する。
全てのビームは直線偏光にされる。一方のペアにおける
等しい偏光の方向は他方のペアの偏光と直交する。レン
ズ４はビーム９を格子３上に集束する。レンズ４の焦点
距離及び格子定数は、回折ビーム５がレンズ４の光軸上
に戻り、半透明ミラー６によって偏光ビームスプリッタ
７上に偏向されるように選択される。偏光ビームスプリ
ッタ７は回折ビームを検出器８ａ、８ｂへの互いに直交
する偏光方向に分離する。
等しい偏光の方向は他方のペアの偏光と直交する。レン
ズ４はビーム９を格子３上に集束する。レンズ４の焦点
距離及び格子定数は、回折ビーム５がレンズ４の光軸上
に戻り、半透明ミラー６によって偏光ビームスプリッタ
７上に偏向されるように選択される。偏光ビームスプリ
ッタ７は回折ビームを検出器８ａ、８ｂへの互いに直交
する偏光方向に分離する。
ビーム９（９ａないし９ｂ）は電気光学的位相変調器１
５を通る直線偏光ビーム１６から生成される。この変調
器１５において、互いに直交する偏光方向を有する２つ
の共面線の部分的ビームが生成される。この偏光ビーム
は方解石の結晶１３を有する光学的ビーム分離手段１４
に入り、空間的に分離した２つの部分的ビーム１６ａ、
１６ｂに分けられる。偏光の方向は第１図の右方に丸で
囲んだ線で示しである。
５を通る直線偏光ビーム１６から生成される。この変調
器１５において、互いに直交する偏光方向を有する２つ
の共面線の部分的ビームが生成される。この偏光ビーム
は方解石の結晶１３を有する光学的ビーム分離手段１４
に入り、空間的に分離した２つの部分的ビーム１６ａ、
１６ｂに分けられる。偏光の方向は第１図の右方に丸で
囲んだ線で示しである。
部分的ビーム１６ａ、１６ｂは１／４波長板１２を通る
。１／４波長板１２は、結晶１３と同じ長さを有する方
解石の結晶１１における空間的な分離を行うため、４５
°だけ偏光の方向を回転させる。結晶１１を出ると、４
つの部分的ビーム９が使用可能となる。そのうちの２つ
は１／２波長板１０を通って偏光の方向が９０°だけ回
転される。これらの部分的ビーム９ａないし９ｄは、対
角ビーム（たとえば９ａと９ｄ）が同じ偏光方向を有し
、かつ、この偏光方向が他方の対角ビーム（９ｂと９ｃ
）の偏光方向と直交するように、正方形１０′のコーナ
ーに配置される。こうして変調器１５の活動化によって
対角ビームの２つのペアの互いの位相差が変調される。
。１／４波長板１２は、結晶１３と同じ長さを有する方
解石の結晶１１における空間的な分離を行うため、４５
°だけ偏光の方向を回転させる。結晶１１を出ると、４
つの部分的ビーム９が使用可能となる。そのうちの２つ
は１／２波長板１０を通って偏光の方向が９０°だけ回
転される。これらの部分的ビーム９ａないし９ｄは、対
角ビーム（たとえば９ａと９ｄ）が同じ偏光方向を有し
、かつ、この偏光方向が他方の対角ビーム（９ｂと９ｃ
）の偏光方向と直交するように、正方形１０′のコーナ
ーに配置される。こうして変調器１５の活動化によって
対角ビームの２つのペアの互いの位相差が変調される。
この構成においては、交差する格子３上の平行な筋の１
つのセットで回折される２つのビームが上記のセットと
直交するセットで回折される２つのビームとは異なる偏
光を有することとなるので、偏光ビームスプリッタ７で
これらを分割することができる。偏光ビームスプリッタ
７で分割される偏光の方向は、先と同様に、丸で囲んだ
直線で示しである。検出器８ａ、８ｂによる受けた光ビ
ームの位相の測定により、所望の７ラインメント制御信
号が生成される。これについては後で詳しく説明する。
つのセットで回折される２つのビームが上記のセットと
直交するセットで回折される２つのビームとは異なる偏
光を有することとなるので、偏光ビームスプリッタ７で
これらを分割することができる。偏光ビームスプリッタ
７で分割される偏光の方向は、先と同様に、丸で囲んだ
直線で示しである。検出器８ａ、８ｂによる受けた光ビ
ームの位相の測定により、所望の７ラインメント制御信
号が生成される。これについては後で詳しく説明する。
位相の測定方法自体は公知であり、たとえば、先に掲げ
た文献２に記載されている。これは、周期的に電気光学
的素子１５を変調することによって位相シフトの導入さ
れた回折を補償することに基づいている。
た文献２に記載されている。これは、周期的に電気光学
的素子１５を変調することによって位相シフトの導入さ
れた回折を補償することに基づいている。
本発明のアラインメント方法は２つのステップで実行さ
れる。
れる。
ステップ１（第２Ａ図）：
マスクの格子を部分的ビーム９ａ、９ｄ（１次元の場合
）で対称的に照らす前に、ウェハ１のブランク部分（平
坦部分）ｌａをマスク２のアラインメント格子３ａの下
にもってくる。光軸上を移動する回折ビーム６の位相は
電気光学的変調によって判断され、これは第２Ｂ図の実
際の測定ステップのための基準値となる。
）で対称的に照らす前に、ウェハ１のブランク部分（平
坦部分）ｌａをマスク２のアラインメント格子３ａの下
にもってくる。光軸上を移動する回折ビーム６の位相は
電気光学的変調によって判断され、これは第２Ｂ図の実
際の測定ステップのための基準値となる。
ステップ２（第２Ｂ図）：
回折ビーム６の位相を再測定する前に、±ｇ／４よりも
高精度でウェハ１上のアラインメント格子３ｂをマスク
の格子３ａの下にもってくる。この第２の位相測定はこ
の第２のステップで位相差ゼロが測定されるまで７ライ
ンメントを続けるようなミスアラインメントを表わす。
高精度でウェハ１上のアラインメント格子３ｂをマスク
の格子３ａの下にもってくる。この第２の位相測定はこ
の第２のステップで位相差ゼロが測定されるまで７ライ
ンメントを続けるようなミスアラインメントを表わす。
第３Ａ図及び第３Ｂ図はこれらの２つの測定ステップで
生じる回折ビームを詳細に表わす図である。第４Ａ図な
いし第４Ｃ図はこれらのビームの間の位相関係を表わす
ベクトル図である。
生じる回折ビームを詳細に表わす図である。第４Ａ図な
いし第４Ｃ図はこれらのビームの間の位相関係を表わす
ベクトル図である。
同一の偏光方向を有する対称的な同一ビームＳ工、Ｓ３
はまずマスクの格子３ａで反射される。
はまずマスクの格子３ａで反射される。
これにより２つの回折ビームＳ□１、Ｓｉｔが生じ、次
に上記同一ビームはウェハ１のブランク部分で反射され
、格子３ａを通過する。これによりさらに２つの回折ビ
ームｓｔｙ、８１ｍが生じる。これらの回折ビームを複
素表示で表わすと以下のようになる。
に上記同一ビームはウェハ１のブランク部分で反射され
、格子３ａを通過する。これによりさらに２つの回折ビ
ームｓｔｙ、８１ｍが生じる。これらの回折ビームを複
素表示で表わすと以下のようになる。
ｓ、、＝Ａ ｅｘｐ （” （Ｐ ＧＮ＋ Ｐ ／ ２
） ）Ｓｌ、＝Ｂ ｅｘｐ （ｉ Ｐ ） ｅｘｐ
（ｉ （ＰＧＮ＋Ｐ／ ２） ）Ｓ ｚ ｔ ＝Ａ ｅ
ｘｐ （ｚ （Ｐ ａＮ＋ Ｐ ／ ２ ） ）Ｓ２２
＝Ｂ ｅｘｐ （ｉ Ｐ ） ａｘｐ （ｉ （ＰＧＮ
＋Ｐ／２） ）Ａ、Ｂ：上記同一ビームの振幅 Ｐ６Ｎ：マスクの格子の横方向の変位ΔＸによる位相シ
フト（ＰＧＮ＝２πΔＸ／ｇ） Ｐｈ：マスクとウェハとの間のエアギャップｈによる位
相シフト（ｐｈ＝４ ｔｃ ｈ ｃｏｓ ａ１人）Ｐ：
位相変調器における位相シフト 第４Ａ図はステップ１において存在する個々のビームの
ベクトルを表わす図である。変調器によって導入される
位相シフトＰは説明の簡単のためＰ＝Ｏとした。
） ）Ｓｌ、＝Ｂ ｅｘｐ （ｉ Ｐ ） ｅｘｐ
（ｉ （ＰＧＮ＋Ｐ／ ２） ）Ｓ ｚ ｔ ＝Ａ ｅ
ｘｐ （ｚ （Ｐ ａＮ＋ Ｐ ／ ２ ） ）Ｓ２２
＝Ｂ ｅｘｐ （ｉ Ｐ ） ａｘｐ （ｉ （ＰＧＮ
＋Ｐ／２） ）Ａ、Ｂ：上記同一ビームの振幅 Ｐ６Ｎ：マスクの格子の横方向の変位ΔＸによる位相シ
フト（ＰＧＮ＝２πΔＸ／ｇ） Ｐｈ：マスクとウェハとの間のエアギャップｈによる位
相シフト（ｐｈ＝４ ｔｃ ｈ ｃｏｓ ａ１人）Ｐ：
位相変調器における位相シフト 第４Ａ図はステップ１において存在する個々のビームの
ベクトルを表わす図である。変調器によって導入される
位相シフトＰは説明の簡単のためＰ＝Ｏとした。
Ｓ工′及びＳｌは同一ビームＳ□及びＳ２から生じる１
次回折の重ね合せをそれぞれ示す。回折の次数は他のも
のを選択してもよい（高感度を得るには高次の回折光を
使用することが好ましい）。
次回折の重ね合せをそれぞれ示す。回折の次数は他のも
のを選択してもよい（高感度を得るには高次の回折光を
使用することが好ましい）。
８１″と８１との間の角度２Ｐ６Ｍは上述の位相補償方
法によって測定される。
法によって測定される。
これらの回折ビーム（全て同じ偏光方向を有する）の重
ね合せると出力ビームＳ（第１図の参照番号６）となる
。
ね合せると出力ビームＳ（第１図の参照番号６）となる
。
Ｓ＝Ｓ、□＋Ｓ１□＋ｓｘ１＋５ｘｚ
＝２ ｃｏｓ （ＰＧＮ＋Ｐ／２） （Ａ＋Ｂ ｅｘｐ
（ｉ Ｐｈ） ）したがって出力ビームロの強度は、 Ｊ＝ＩＳｌ””２ （Ａ”＋Ｂ”＋２ＡＢ ｃｏｓ Ｐ
ｈ）（１＋ｃｏｓ （２ＰＧＮ＋ Ｐ） ）この式はマ
スクとウェハとの間の距離に応じて変化する振幅を有す
る調和関数を表わしている。
（ｉ Ｐｈ） ）したがって出力ビームロの強度は、 Ｊ＝ＩＳｌ””２ （Ａ”＋Ｂ”＋２ＡＢ ｃｏｓ Ｐ
ｈ）（１＋ｃｏｓ （２ＰＧＮ＋ Ｐ） ）この式はマ
スクとウェハとの間の距離に応じて変化する振幅を有す
る調和関数を表わしている。
マスクの横方向の変位による位相シフトＰ ＧＮ （＝
２ ｘΔ×／ｇ）はマスクとウェハとの間の距離りと無
関係であることに留意されたい。すなわち、ｈに依存す
るＪの評価に基づくこのアラインメント方法においてＰ
６Ｎは定数となる。
２ ｘΔ×／ｇ）はマスクとウェハとの間の距離りと無
関係であることに留意されたい。すなわち、ｈに依存す
るＪの評価に基づくこのアラインメント方法においてＰ
６Ｎは定数となる。
ウェハのブランク部分１ａがウェハのアラインメント格
子３ｂに置き換えられると、さらに２つの回折ビームＳ
工、及びＳ ２３が発生してさらなる位相シフトが導入
される。したがって、マスクとウェハが互いに正確に７
ラインされていないときは、ステップ１で測定した位相
シフトは変化する。
子３ｂに置き換えられると、さらに２つの回折ビームＳ
工、及びＳ ２３が発生してさらなる位相シフトが導入
される。したがって、マスクとウェハが互いに正確に７
ラインされていないときは、ステップ１で測定した位相
シフトは変化する。
第４Ｂ図はウェハのブランク部分１ａがウェハのアライ
ンメント格子３ｂに置き換えられたときに第４Ａ図のベ
クトル図がどのように変化するかを表わした図である。
ンメント格子３ｂに置き換えられたときに第４Ａ図のベ
クトル図がどのように変化するかを表わした図である。
ただし、第４Ｂ図では上記の新たな回折ビームＳ ｘｓ
及びＳｏのことはまだ考慮に入れていない。回折ビーム
Ｓ １！及びＳ ２２の振幅は、第４Ａ図のＳ ｉ＋及
び８２′がその間の角度２Ｐ６Ｎを保ったまま回転して
Ｓ□”及びＳ、 ｌｊとなるように減少する。
及びＳｏのことはまだ考慮に入れていない。回折ビーム
Ｓ １！及びＳ ２２の振幅は、第４Ａ図のＳ ｉ＋及
び８２′がその間の角度２Ｐ６Ｎを保ったまま回転して
Ｓ□”及びＳ、 ｌｊとなるように減少する。
これらの回折ビームを複素表示で表わすと、次のように
なる。
なる。
Ｓ、２’＝Ｂ’ ｅｘｐ （ｉ Ｐ ） ｅｘｐ （ｉ
ＰＧＭ）Ｓ２２’＝Ｂ’ ｅｘｐ （ｉ Ｐ ） ｅ
ｘｐ （−ｉ ＰＧＭ）Ｂ′：回折ビームの振幅 第４Ｃ図は回折ビームＳ工、及びＳ ２３を考慮に入れ
た最終的なベクトル図である。回折ビームＳ工。
ＰＧＭ）Ｓ２２’＝Ｂ’ ｅｘｐ （ｉ Ｐ ） ｅ
ｘｐ （−ｉ ＰＧＭ）Ｂ′：回折ビームの振幅 第４Ｃ図は回折ビームＳ工、及びＳ ２３を考慮に入れ
た最終的なベクトル図である。回折ビームＳ工。
及びＳ、は次のよに表わされる。
５１３＝Ｃｅｘｐ（ｉＰｈｌ）ｅｘＰ（ｉＰ、、Ｍ）Ｓ
２３＝Ｃｅｘｐ （ｉ Ｐｈ１） ｅｘｐ （−ｉ Ｐ
、Ｍ）Ｐｈ工：エアギャップｈによる新しい回折光の位
相シフト ＰｖＭ：ウェハの格子３ｂの横方向の変位による位相シ
フト この結果、合成ベクトルは位相補償方法によって測定し
うる２Ｐ の角度を有するＳ 、 ｌ ｌ Ｔ及びＧＷ
Ｍ Ｓ、 ｊ ｌ Ｉとなる。
２３＝Ｃｅｘｐ （ｉ Ｐｈ１） ｅｘｐ （−ｉ Ｐ
、Ｍ）Ｐｈ工：エアギャップｈによる新しい回折光の位
相シフト ＰｖＭ：ウェハの格子３ｂの横方向の変位による位相シ
フト この結果、合成ベクトルは位相補償方法によって測定し
うる２Ｐ の角度を有するＳ 、 ｌ ｌ Ｔ及びＧＷ
Ｍ Ｓ、 ｊ ｌ Ｉとなる。
測定可能な位相角（ステップ１におけるＰＧＭと、ステ
ップ２におけるＰＧｗＭ）はマスクの変位がウェハの変
位と一致したときのにみ同じになる。
ップ２におけるＰＧｗＭ）はマスクの変位がウェハの変
位と一致したときのにみ同じになる。
Ｐ６−値は基準値として使用されゼロにセットされるの
で、アラインメントプロセスでは” ＧＷＭ ’ゼロし
なければならない。
で、アラインメントプロセスでは” ＧＷＭ ’ゼロし
なければならない。
したがってステップ２で測定された位相角ＰＧいはミス
アラインメントについての測定結果を表わす。しかしな
がら、この関係は第４Ｃ図のベクトル合成による強度計
算かられかるように線形ではない、測定光の強度Ｊは次
のように表わすことができる。
アラインメントについての測定結果を表わす。しかしな
がら、この関係は第４Ｃ図のベクトル合成による強度計
算かられかるように線形ではない、測定光の強度Ｊは次
のように表わすことができる。
Ｊ＝Ｅ＋Ｆ＋ｃｏｓ” （ＰＧｗ、＋Ｐ／２）第５図は
光学的ビーム分離手段１４の他の実施例１４′を示す図
である。変調器１５の出力ビームは第１のウォラストン
プリズム５０に集束され、直交する偏光方向を有する対
称的な２つのビームに分割される。これらのビームは１
７４波長板５１によって４５″だけ偏光方向が回転され
る。発散したビームはレンズ５２によって第１のウォラ
ストンプリズム５ｏと直交する第２のウォラストンプリ
ズム５３に集束され、４つの対称的なビームが生成され
てコリメートレンズ５４に到達する。
光学的ビーム分離手段１４の他の実施例１４′を示す図
である。変調器１５の出力ビームは第１のウォラストン
プリズム５０に集束され、直交する偏光方向を有する対
称的な２つのビームに分割される。これらのビームは１
７４波長板５１によって４５″だけ偏光方向が回転され
る。発散したビームはレンズ５２によって第１のウォラ
ストンプリズム５ｏと直交する第２のウォラストンプリ
ズム５３に集束され、４つの対称的なビームが生成され
てコリメートレンズ５４に到達する。
コリメートレンズ５４を通った４つのビームのうち所定
の２つのビームをさらに１／２波長板１゜を通すことに
よって図示の如き偏光方向の関係を有する４つのビーム
が得られる。
の２つのビームをさらに１／２波長板１゜を通すことに
よって図示の如き偏光方向の関係を有する４つのビーム
が得られる。
第１図に示した構成要素と同一の構成要素については同
一の参照番号を付しである。第５図におけるビーム経路
の対称性は光軸に対して容易に調整できる。
一の参照番号を付しである。第５図におけるビーム経路
の対称性は光軸に対して容易に調整できる。
第１図及び第５図に示した光学的ビーム分離手段１４及
び１４′は選択可能な偏光方向を有する４つのビームが
必要であるような他の光学系において使用することがで
きる。偏光方向の相対的な関係は、たとえば、１７２波
長板１０を適切な波長板を選択することによって調整す
ることができる。
び１４′は選択可能な偏光方向を有する４つのビームが
必要であるような他の光学系において使用することがで
きる。偏光方向の相対的な関係は、たとえば、１７２波
長板１０を適切な波長板を選択することによって調整す
ることができる。
光学的ビーム分離手段１４．及び１４′は偏光ビームの
２つのペアを生成するために、欧州特許第４０７００号
に記載される如き光学的歪検出器の場合に特に適してい
る。これらのビームはルーフトッププリズムを介して４
分割ビーム拡張器に向けられ、検出対象物（たとえば、
格子のようなパターンを有するフォトマスク）上で対称
的に到達する。回折の後、これらのビームはその対象物
に対して直角な方向で戻る。本発明の実施例においては
、１／２波長板１０は全ての４つの部分的ビーム９ａな
いし９ｄが１つの平面上で各自の偏光方向を有するよう
、異なる方向性を持った２つの部分で構成される。
２つのペアを生成するために、欧州特許第４０７００号
に記載される如き光学的歪検出器の場合に特に適してい
る。これらのビームはルーフトッププリズムを介して４
分割ビーム拡張器に向けられ、検出対象物（たとえば、
格子のようなパターンを有するフォトマスク）上で対称
的に到達する。回折の後、これらのビームはその対象物
に対して直角な方向で戻る。本発明の実施例においては
、１／２波長板１０は全ての４つの部分的ビーム９ａな
いし９ｄが１つの平面上で各自の偏光方向を有するよう
、異なる方向性を持った２つの部分で構成される。
Ｅ０発明の詳細
な説明したように本発明によれば、特にプロキシティ露
光型のりソグラフィシステムに適した、ナノメータのレ
ンジのアラインメント精度で高速かつ自動的にアライン
メントを行う技術が提供される。しかも、本発明に基づ
くアラインメント方法及びアラインメント装置は回折ビ
ームの強度の変動に対しては不感である。
光型のりソグラフィシステムに適した、ナノメータのレ
ンジのアラインメント精度で高速かつ自動的にアライン
メントを行う技術が提供される。しかも、本発明に基づ
くアラインメント方法及びアラインメント装置は回折ビ
ームの強度の変動に対しては不感である。
第１図は本発明の実施例の光学系を示す図、第２Ａ図及
び第２Ｂ図は本発明の詳細な説明する図、第３Ａ図及び
第３Ｂ図は第２Ａ図及び第２Ｂ図におけるビームの様子
を示す図、第４Ａ図ないし第４Ｃ図は第３Ａ図及び第３
Ｂ図に示したビームの位相の相対的な関係を表わすベク
トル図、第５図は本発明の実施例の他の光学系を示す図
である。 １・・・・ウェハ、２・・・・マスク、３・・・・格子
、４・・・・レンズ、５・・・・回折ビーム、６・・・
・半透明ミラー、７・・・・偏光ビームスプリッタ、１
４．１４′・・・・光学的ビーム分離手段、１５・・・
・電気光学的変調器、１６・・・・直線偏光ビーム 出願人 インターナシ罵ナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人 弁理士 頓 宮 孝 −（外１名）
び第２Ｂ図は本発明の詳細な説明する図、第３Ａ図及び
第３Ｂ図は第２Ａ図及び第２Ｂ図におけるビームの様子
を示す図、第４Ａ図ないし第４Ｃ図は第３Ａ図及び第３
Ｂ図に示したビームの位相の相対的な関係を表わすベク
トル図、第５図は本発明の実施例の他の光学系を示す図
である。 １・・・・ウェハ、２・・・・マスク、３・・・・格子
、４・・・・レンズ、５・・・・回折ビーム、６・・・
・半透明ミラー、７・・・・偏光ビームスプリッタ、１
４．１４′・・・・光学的ビーム分離手段、１５・・・
・電気光学的変調器、１６・・・・直線偏光ビーム 出願人 インターナシ罵ナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人 弁理士 頓 宮 孝 −（外１名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ２つの対象物の各々に設けた格子による回折ビームを
利用して異なる平面における２つの平行な上記対象物の
アラインメントを行う方法であって、 （ａ）一方の対象物の平坦部分と他方の対象物の格子の
部分とを対向させて回折ビームの位相を判断するステッ
プと、 （ｂ）上記一方の対象物の格子の部分と上記他方の対象
物の格子の部分とを対向させて回折ビームの位相を判断
するステップと、 （ｃ）上記ステップ（ａ）及び上記ステップ（ｂ）にお
いて判断された位相に基づいてアラインメント制御信号
を生成するステップと、 を有するアラインメント方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP87115965.3 | 1987-10-30 | ||
| EP87115965A EP0313681A1 (en) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | Phase-sensitive interferometric mask-wafer alignment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01143902A true JPH01143902A (ja) | 1989-06-06 |
| JPH0752088B2 JPH0752088B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=8197403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63269654A Expired - Fee Related JPH0752088B2 (ja) | 1987-10-30 | 1988-10-27 | アラインメント方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4895447A (ja) |
| EP (1) | EP0313681A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0752088B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04340555A (ja) * | 1991-05-16 | 1992-11-26 | Hitachi Techno Eng Co Ltd | 画像位置合わせ方法およびその装置 |
| JP2006126192A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Mitsutoyo Corp | モノリシック直交位相検出器 |
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|---|---|---|---|---|
| FR2660448B1 (fr) * | 1990-04-03 | 1992-06-05 | Thomson Csf | Dispositif de projection d'images. |
| US5072126A (en) * | 1990-10-31 | 1991-12-10 | International Business Machines Corporation | Promixity alignment using polarized illumination and double conjugate projection lens |
| JPH05323141A (ja) * | 1992-05-20 | 1993-12-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光部品の製造方法 |
| JPH06177013A (ja) * | 1992-12-10 | 1994-06-24 | Canon Inc | 位置検出装置 |
| JP2821073B2 (ja) * | 1992-12-18 | 1998-11-05 | 松下電器産業株式会社 | ギャップ制御装置及びギャップ制御方法 |
| DE4302313C2 (de) * | 1993-01-28 | 1996-12-05 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Mehrkoordinaten-Meßeinrichtung |
| EP0632292B8 (en) * | 1993-06-29 | 2003-12-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Velocimeter and position information detection apparatus |
| JPH0886612A (ja) * | 1994-09-19 | 1996-04-02 | Canon Inc | 光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置 |
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| WO2001084200A2 (en) * | 2000-05-01 | 2001-11-08 | Chorum Technologies Lp | Optical wdm device having polarization elements |
| US7190458B2 (en) | 2003-12-09 | 2007-03-13 | Applied Materials, Inc. | Use of scanning beam for differential evaluation of adjacent regions for change in reflectivity |
| WO2005057194A1 (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-23 | Applied Materials, Inc. | Differential evaluation of adjacent regions for change in reflectivity |
| US7136163B2 (en) | 2003-12-09 | 2006-11-14 | Applied Materials, Inc. | Differential evaluation of adjacent regions for change in reflectivity |
| DE102007055063A1 (de) * | 2007-11-16 | 2009-05-28 | Carl Zeiss Smt Ag | Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage |
| JP5890531B2 (ja) | 2011-11-09 | 2016-03-22 | ザイゴ コーポレーションＺｙｇｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 干渉方式エンコーダシステムのための小型エンコーダヘッド |
| JP5714780B2 (ja) | 2011-11-09 | 2015-05-07 | ザイゴ コーポレーションＺｙｇｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | ダブルパス干渉方式エンコーダシステム |
| CN104977722A (zh) * | 2014-04-03 | 2015-10-14 | 光宝科技股份有限公司 | 投影装置 |
| CN107885040B (zh) * | 2016-09-30 | 2020-08-04 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种离轴照明系统 |
| CN114895543B (zh) * | 2022-05-23 | 2023-08-18 | 武汉大学 | 基于全息零级和超表面几何相位的灰度纳米印刷设计方法 |
Family Cites Families (12)
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| DE3071858D1 (en) * | 1980-07-31 | 1987-01-22 | Ibm | Method and device for optical distance measurement |
| EP0112399B1 (de) * | 1982-12-20 | 1987-03-11 | Ibm Deutschland Gmbh | Interferometrisches Messverfahren für Oberflächen |
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1987
- 1987-10-30 EP EP87115965A patent/EP0313681A1/en not_active Withdrawn
-
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- 1988-06-17 US US07/207,978 patent/US4895447A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| US4895447A (en) | 1990-01-23 |
| EP0313681A1 (en) | 1989-05-03 |
| JPH0752088B2 (ja) | 1995-06-05 |
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