JPH02174113A - Deviation detection - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は位置づれ検出方法、特に、X線露光装置に適用
しうるマスクとウェハの位置づれ検出方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for detecting positional misalignment, and particularly to a method for detecting misalignment between a mask and a wafer that can be applied to an X-ray exposure apparatus.
近年の半導体装置は、DRAMに代表されるように高集
積化が進む傾向にあり、超LSIの最少線中もミクロン
からサブミクロンの領域へ突入しようとしている。In recent years, semiconductor devices, as typified by DRAMs, have tended to become highly integrated, and even the minimum size of very large scale integrated circuits (VLSI) is about to enter the micron to submicron range.
このような状況において、従来の紫外線のg線、i線を
用いた光学式の半導体露光装置では、光の波長による解
像度の限界が0.5μmと言われているので、0.5μ
m以下のパターンに対応できる次計代の露光装置の出現
が強く望まれている。Under these circumstances, in conventional optical semiconductor exposure equipment that uses ultraviolet g-line and i-line, the limit of resolution depending on the wavelength of light is said to be 0.5 μm.
There is a strong desire for the emergence of an exposure apparatus that can handle patterns with dimensions smaller than m.
この、次世代の露光装置として、現在、X線露光装置が
有望視されており、研究・開発が進められている。X-ray exposure apparatuses are currently seen as promising as next-generation exposure apparatuses, and research and development are currently underway.
従来の技術としては、例えば、ジャーナル・オブ・バキ
ューム・サイエンス・チクノロシイ(Jounal
of Vaccum 5cience Tech
no logy)16 (6)巻、1954−1958
頁、11/12月、1979年の0ptical
Aliment Systemfor Sub
micron X−ray Lithogra
phyに報告されているように、リニア・フレネル・ゾ
ーン・プレート(LH2P)を利用したアライメント方
法がある。As a conventional technique, for example, Journal of Vacuum Science
of Vaccum 5science Tech
no logy) 16 (6) volume, 1954-1958
Page, November/December, 1979 0ptical
Aliment System for Sub
micron X-ray Lithogra
As reported in phy, there is an alignment method using a linear Fresnel zone plate (LH2P).
次に従来の位置づれ検出方法について図面を参照して詳
細に説明する。Next, a conventional positional deviation detection method will be described in detail with reference to the drawings.
第4図は従来の位置づれ検出方法の一例を説明するため
の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining an example of a conventional positional deviation detection method.
第4図に示す位置づれ検出方法は、ウェハ14に線状回
折格子15が刻印されていて、ウェハ14の上には所定
のギャップだけ離れてマスク16が対向している。In the positional deviation detection method shown in FIG. 4, a linear diffraction grating 15 is imprinted on a wafer 14, and a mask 16 is opposed to the wafer 14 with a predetermined gap therebetween.
マスク16には焦点距離がマスク上6とウェハ14のギ
ャップ量に等しいLFZP 17が描かれている。An LFZP 17 whose focal length is equal to the gap between the mask 6 and the wafer 14 is drawn on the mask 16 .
マスク16の上方から入射された平行レーザビーム18
はLFZPl 7により集光され、ウェハ14面上で焦
点を結びスリット状の像を作る。Parallel laser beam 18 incident from above the mask 16
is condensed by the LFZPl 7 and focused on the surface of the wafer 14 to form a slit-shaped image.
この結像したスリットとウェハ14面上の線状回折格子
15が一直線上に重なると、レーザビーム18は回折し
、再びLFZPl7を通り平行光となってアライメント
信号として検出される。When this imaged slit and the linear diffraction grating 15 on the surface of the wafer 14 are aligned, the laser beam 18 is diffracted, passes through the LFZPl7 again, becomes parallel light, and is detected as an alignment signal.
第5図はマスク用マークのLFZPの構造を示す平面図
である。FIG. 5 is a plan view showing the structure of the LFZP of the mask mark.
LFZPはいろいろな幅や間隔の縞が並んだ構造になっ
ていて、縞はマークの中心からの距離をrllとすると
で表わされる。ここでfは焦点距離、λはアライメント
に用いるレーザの波長である。図に示したLFZPの中
心の縞は透明であるが、この反対の構成も可能である。LFZP has a structure in which stripes of various widths and intervals are lined up, and the stripes are represented by rll, the distance from the center of the mark. Here, f is the focal length and λ is the wavelength of the laser used for alignment. Although the central stripe of the LFZP shown in the figure is transparent, the opposite configuration is also possible.
第6図は線状回折格子15の詳細を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing details of the linear diffraction grating 15.
線状回折格子は大きさの等しい長方形が等間隔に並んだ
構造になっていて、ピッチPによって回折角度が決まる
。The linear diffraction grating has a structure in which rectangles of equal size are arranged at equal intervals, and the diffraction angle is determined by the pitch P.
第7図は第4図に示す位置ずれ検出方法の一使用例を示
す模式図であり。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the use of the positional deviation detection method shown in FIG. 4.
特開昭55−43598号公報に示されるように、第7
図の自動重ね合せ装置は、テーブル19と、テーブル1
つをX方向に移動させる圧電変換器20と、デープル1
9に搭載され予め線状回折同格子15が刻印されている
ウェハ14と、ウェハ14に数10μm隔てて対向し予
めLFZPが描かれているマスク16とを含んで構成さ
れる。As shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 55-43598, the seventh
The automatic stacking device shown in the figure consists of table 19 and table 1.
a piezoelectric transducer 20 that moves one in the X direction;
The wafer 14 is mounted on a wafer 9 and has a linear diffraction grating 15 engraved thereon, and a mask 16 faces the wafer 14 at a distance of several tens of μm and has an LFZP drawn thereon in advance.
レーザ光源21から放出された平行レーザビームはレン
ズ22により集光され、ジェネレータ23によって励起
されるモータ24によって駆動されるガルバノミラ−2
5によって反射され、レンズ26を通過し、マスク16
上のLFZPl 7を照射する。A parallel laser beam emitted from a laser light source 21 is focused by a lens 22, and a galvanometer mirror 2 is driven by a motor 24 excited by a generator 23.
5, passes through the lens 26, and passes through the mask 16.
Irradiate the LFZPl 7 above.
レンズ26に関して、ガルバノミラ−25上での照射位
置と、マスク16上での照射位置は共役の位置になって
いる。さらに、レンズ22とレンズ26は無限焦点光学
系を構成している。Regarding the lens 26, the irradiation position on the galvanometer mirror 25 and the irradiation position on the mask 16 are conjugate positions. Furthermore, the lens 22 and the lens 26 constitute an afocal optical system.
したがって、ガルバノミラ−25によってマスク16へ
のレーザビームの入射角を変えることができ、LFZP
l 7によって集光されたレーザビームはウェハ14上
を走査する。Therefore, the angle of incidence of the laser beam on the mask 16 can be changed by the galvanometer mirror 25, and the LFZP
The laser beam focused by l 7 scans over the wafer 14 .
ウェハ14上の線状回線格子15からの回折光は、入射
光とは空間的に分離され、検出器27によって検出され
る。The diffracted light from the linear line grating 15 on the wafer 14 is spatially separated from the incident light and detected by the detector 27.
検出器27からの信号とジェネレータ23からの信号は
位相検波器28に入力され、2つの信号の位相差を検出
することにより、位相ずれ信号dを得る。The signal from the detector 27 and the signal from the generator 23 are input to a phase detector 28, and a phase difference signal d is obtained by detecting the phase difference between the two signals.
この位相ずれ信号dは圧電変換器20の電力源29に入
力され、位置ずれに従ってステージ19を移動させ、マ
スク16とウェハ14との重ね合せを行なう。This phase shift signal d is input to the power source 29 of the piezoelectric transducer 20, and the stage 19 is moved according to the positional shift to overlay the mask 16 and the wafer 14.
上述した従来の位置づれ検出方法は、ガルバノミラ−の
位置決め再現性が悪いので、位置ずれ検出の再現性が悪
いという欠点があった。The above-described conventional positional deviation detection method has a disadvantage in that the reproducibility of positional deviation detection is poor because the positioning reproducibility of the galvanometer mirror is poor.
本発明の位置づれ検出方法は、マスクとウェハを対向し
て設置し、前記マスク上にリニア・フレネルゾーンプレ
ートを設け、前記ウェハ上に線状回折格子を設け、レー
ザ光を前記マスク上の前記リニア・フレネルゾーンプレ
ートに照射し、前記ウェハ上の前記線状回折格子からの
回折反射光を走査スリットを通してフォトセンサで検出
し、前記フォトセンサの出力を同期検波することとを含
んで構成される。In the positional deviation detection method of the present invention, a mask and a wafer are placed facing each other, a linear Fresnel zone plate is provided on the mask, a linear diffraction grating is provided on the wafer, and a laser beam is applied to the position on the mask. irradiating a linear Fresnel zone plate, detecting diffracted reflected light from the linear diffraction grating on the wafer with a photosensor through a scanning slit, and synchronously detecting the output of the photosensor. .
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.
第1図に示す位置づれ検出方法は、マスク1とウェハ2
とを所定のギャップSだけ隔てて設置し、マスク1上に
焦点距離がギャップSに等しいLFZP3を設け、ウェ
ハ2上に線状回折格子4を設け、レーザビーム5をレン
ズ6で拡大したのち集光レンズ7で集光してLFZP3
に照射し、ウェハ2上の線状回折格子4により反射回折
され再びLFZPを通ったレーザビームをハーフミラ−
8で入射光軸から分離し、回転スリット9を通してフォ
トセンサ10で検出し、′回転スリット9をはさんで参
照光源11と参照用フォトセンサ12を設け、フォトセ
ンサ10の出力aを参照用フォトセンサ12の出力すで
同期検波器13により同期検波することによって位置ず
れ信号Cを得ることとを含んで構成される。The positional misalignment detection method shown in FIG.
A LFZP 3 with a focal length equal to the gap S is provided on the mask 1, a linear diffraction grating 4 is provided on the wafer 2, and the laser beam 5 is expanded by a lens 6 and then focused. Focus the light with optical lens 7 and LFZP3
The laser beam is reflected and diffracted by the linear diffraction grating 4 on the wafer 2 and passes through the LFZP again.
A reference light source 11 and a reference photosensor 12 are provided across the rotating slit 9, and the output a of the photosensor 10 is detected by a photosensor 10 through a rotating slit 9. The output of the sensor 12 is synchronously detected by a synchronous detector 13 to obtain a positional deviation signal C.
第2図は第1図に示した方向AからみたLFZP3と線
状回折格子4どの様子を示した平面図、第3図は第1図
に示したLFZP3と線状回折格子4とレーザビーム5
の様子を詳細に示した断面図である。2 is a plan view showing the LFZP 3 and the linear diffraction grating 4 seen from the direction A shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view showing the LFZP 3, the linear diffraction grating 4, and the laser beam 5 shown in FIG.
FIG.
レーザビーム5が集光レンズ7によって集光されてLF
ZP3に照射されると、さまざまな入射角を持つビーム
で照射されることになるので、LFZP3によって集光
されるスポットは細い線状でなく、ある幅を持つことに
なる。Laser beam 5 is focused by condensing lens 7 and becomes LF
When the ZP3 is irradiated, it is irradiated with beams having various incident angles, so the spot focused by the LFZP3 is not a thin line but has a certain width.
このスポット幅は、入射ビームの最大傾斜角をθ。とす
ると、S・θ0で表わされる。ただし、Sはマスク1と
ウェハ2とのギャップである。This spot width defines the maximum tilt angle of the incident beam as θ. Then, it is expressed as S·θ0. However, S is the gap between the mask 1 and the wafer 2.
この幅S・θ0のスポットの中に線状回折格子4がある
と、レーザビーム5は反射回折される。If the linear diffraction grating 4 is located within this spot of width S·θ0, the laser beam 5 will be reflected and diffracted.
LFZP3に垂直な面に投影したときの照射レザビーム
5の光軸と反射回折光のなす角をθとすると、角度θは
線状回折格子4の位置によって変化する。If θ is the angle between the optical axis of the irradiated laser beam 5 and the reflected diffracted light when projected onto a plane perpendicular to the LFZP 3, the angle θ changes depending on the position of the linear diffraction grating 4.
LFZP3と線状回折格子4との相対的位置ずれ量をΔ
Xで表すと、角度θは
θ=Δx / S
で表される。The amount of relative positional deviation between LFZP3 and linear diffraction grating 4 is Δ
When expressed as X, the angle θ is expressed as θ=Δx/S.
したがって、線状回折格子4からの反射回折光が、集光
レンズ7によって再び集光される位置を検出することに
よって、マスク1とウェハ2との相対的位置ずれを検出
することができる。Therefore, by detecting the position where the reflected diffraction light from the linear diffraction grating 4 is again focused by the condenser lens 7, the relative positional shift between the mask 1 and the wafer 2 can be detected.
集光レンズ7により集光された反射回折光のスポット位
置を、結像面に走査スリットを設け、そこを通る光強度
を同期検波することによって、高精度に検出できる。The spot position of the reflected diffracted light focused by the condenser lens 7 can be detected with high precision by providing a scanning slit on the imaging plane and synchronously detecting the intensity of the light passing through the slit.
本実施例では、スリットの動きの安定性を高めるため、
円板型の回転スリット9とし、参照用光源11と参照用
センサ12を別に設けることにより、参照信号を得てい
る。参照用光源11と参照用センサ12の位置さえ固定
しておけば、回転スリット9の回転ムラが位置ずれ精度
に影響を与えることはなく、安定した高精度位置ずれ検
出が可能となる。In this example, in order to increase the stability of the slit movement,
A reference signal is obtained by using a disk-shaped rotating slit 9 and separately providing a reference light source 11 and a reference sensor 12. As long as the positions of the reference light source 11 and the reference sensor 12 are fixed, uneven rotation of the rotating slit 9 will not affect the positional deviation accuracy, and stable and highly accurate positional deviation detection is possible.
本実施例では、走査スリットに回転スリットを用いたが
、ソレノイドを利用した振動スリットを用いることも可
能である。このとき、参照信号には、回転スリットの場
合と同様に、参照光源と参照用センサから得られる信号
を用いることもできるが、振動スリットの変位をリニア
センサで測定して得られた信号を用いることもできる。In this embodiment, a rotating slit is used as the scanning slit, but a vibrating slit using a solenoid may also be used. At this time, the reference signal can be a signal obtained from a reference light source and a reference sensor as in the case of the rotating slit, but a signal obtained by measuring the displacement of the vibrating slit with a linear sensor can be used. You can also do that.
本発明の位置づれ検出方法は、走査光学系にガルバノミ
ラ−を用いる代りに、位置精度の良い走査スリットを用
いることにより、長時間に渡って安定した検出ができる
ので、高精度なマスクとウェハの位置ずれが検出できる
という効果がある。The positional deviation detection method of the present invention uses a scanning slit with high positional accuracy instead of a galvanometer mirror in the scanning optical system, so stable detection can be performed over a long period of time. This has the effect that positional deviations can be detected.
第1図は本発明の一実施例を示す模式図、第2図は第1
図に示した方向AからみたLFZP3と線状回折格子4
との様子を示した平面図、第3図は第1図に示したLF
ZP3と線状回折格子4とレーザビーム5の様子を詳細
に示した断面図、第4図は従来の位置づれ検出方法の一
例を説明するための断面図、第5図はマスク用マークの
LFZPの構造を示す平面図、第6図は線状回折格子の
詳細を示す平面図、第7図は第4図に示す位置ずれ検出
方法の一使用例を示す模式図である。
1.16・・・・・・マスク、2,14・・・・・・ウ
ェハ、3.17・・・・・・LFZP、4,15・・・
・・・線状回折格子、5,18・・・・・・レーザビー
ム、6・・・・・・レンズ、7・・・・・・集光レンズ
、8・・・・・・ハーフミラ−9・・・・・・回転スリ
ット、10・・・・・・フォトセンサ、13,28・・
・・・・位相検波器、19・・・・・・ステージ、21
・・・・・・レーザ光源、23・・・・・・ジェネレー
タ、25・・・・・・ガルバノメータ。Fig. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.
LFZP3 and linear diffraction grating 4 viewed from direction A shown in the figure
Figure 3 is a plan view showing the LF shown in Figure 1.
A sectional view showing details of the ZP 3, the linear diffraction grating 4, and the laser beam 5, FIG. 4 is a sectional view illustrating an example of a conventional positional deviation detection method, and FIG. 5 is a LFZP of a mask mark. 6 is a plan view showing the details of the linear diffraction grating, and FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the use of the positional deviation detection method shown in FIG. 4. 1.16...Mask, 2,14...Wafer, 3.17...LFZP, 4,15...
... Linear diffraction grating, 5, 18 ... Laser beam, 6 ... Lens, 7 ... Condensing lens, 8 ... Half mirror 9 ...Rotating slit, 10...Photo sensor, 13,28...
... Phase detector, 19 ... Stage, 21
...Laser light source, 23...Generator, 25...Galvanometer.
Claims (1)
ア・フレネルゾーンプレートを設け、前記ウェハ上に線
状回折格子を設け、レーザ光を前記マスク上の前記リニ
ア・フレネルゾーンプレートに照射し、前記ウェハ上の
前記線状回折格子からの回折反射光を走査スリットを通
してフォトセンサで検出し、前記フォトセンサの出力を
同期検波すること特徴とする位置づれ検出方法。A mask and a wafer are placed facing each other, a linear Fresnel zone plate is provided on the mask, a linear diffraction grating is provided on the wafer, and a laser beam is irradiated to the linear Fresnel zone plate on the mask, A positional deviation detection method comprising: detecting diffracted reflected light from the linear diffraction grating on the wafer with a photosensor through a scanning slit, and synchronously detecting the output of the photosensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63330362A JPH0722114B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Displacement detection method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63330362A JPH0722114B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Displacement detection method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02174113A true JPH02174113A (en) | 1990-07-05 |
JPH0722114B2 JPH0722114B2 (en) | 1995-03-08 |
Family
ID=18231760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63330362A Expired - Lifetime JPH0722114B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Displacement detection method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0722114B2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63159704A (en) * | 1986-12-23 | 1988-07-02 | Nec Corp | Method for measuring gap between mask and wafer |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP63330362A patent/JPH0722114B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63159704A (en) * | 1986-12-23 | 1988-07-02 | Nec Corp | Method for measuring gap between mask and wafer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0722114B2 (en) | 1995-03-08 |
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