JPH02234004A - マスクとウエハの位置ずれ検出方法 - Google Patents
マスクとウエハの位置ずれ検出方法Info
- Publication number
- JPH02234004A JPH02234004A JP1055354A JP5535489A JPH02234004A JP H02234004 A JPH02234004 A JP H02234004A JP 1055354 A JP1055354 A JP 1055354A JP 5535489 A JP5535489 A JP 5535489A JP H02234004 A JPH02234004 A JP H02234004A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- wafer
- laser beam
- reflected
- lfzp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 101100269850 Caenorhabditis elegans mask-1 gene Proteins 0.000 abstract description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、マスクとウェハの位置ずれ検出方法、特にＸ
線露光装置に適用しうるマスクとウェハの位置ずれ検出
方法に関する． 〔従来の技術〕 近年の半導体はＤＲＡＭに代表されるように高集積化が
進む傾向にあり、超ＬＳＩのパターンの最小線幅もミク
ロンからサブミクロンの領域へ突入しようとしている．
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程度と言われているので、０８
５μｍ以下のパターンに対応できる次世代の露光装置が
強く望まれている．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
らている。
線露光装置に適用しうるマスクとウェハの位置ずれ検出
方法に関する． 〔従来の技術〕 近年の半導体はＤＲＡＭに代表されるように高集積化が
進む傾向にあり、超ＬＳＩのパターンの最小線幅もミク
ロンからサブミクロンの領域へ突入しようとしている．
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程度と言われているので、０８
５μｍ以下のパターンに対応できる次世代の露光装置が
強く望まれている．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
らている。
従来の技術としては、例えば、Ｂ．Ｆａｙらによりジャ
ーナル オツ バキューム サイエンス テクノロジ（
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃ
ｅ Ｔｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ）ＶＯＬ．１６（６）ｐｐ
．１９５４−１９５８．Ｎｏｖ／Ｄｅｃ．１９７９
のオフティ力ル ７ライメント システム フォア サ
フミクロン エックスレイ リソグラ７イ（Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅ＋ａ ｆ
ｏｒ Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ Ｘ−ｒａｙ Ｌｉｔｈｏ
ｇｒａｐｈｙ）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（ＬＦＺＰ）を利用したアライ
メント方法がある．ここでその原理について図面を参照
して説明する．第３図はＬＦＺＰを用いたマスクとウェ
ハの位置ずれ検出方法を示す断面図である．ウェハ８に
は線状回折格子９が刻印されていて、ウェハ８の上には
所定のギャップだけ離れてマスク１０が対向している．
マスク１０には焦点距離がマスクとウェハのギャップ量
に等しいＬＦＺＰ１１が描かれている．第４図はマスク
用マークのＬＦＺＰ１１の構造を示す平面図である，Ｌ
ＦＺＰＩ １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距離をｒ，とすると
ｒ．＝ｎ＋ｎ ４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ＬＦＺＰＩＩの中心の縞は透明であるが
、その反対の楕成′も可能である．また第５図はウェハ
用マークの線状回折格子９を示す平面図である．線状回
折格子９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、回折格子９のビッチＰによって回折角度
が決まる． 第３図においてマスク１０の上方から入射された平行レ
ーザビーム１２はＬＦＺＰＩＩにより集光され、ウェハ
８面上で焦点を結びスリット状の像をつくる．この結像
したスリットとウェハ面上の線状回折格子９が一直線上
に重なると、レーザビームは回折し、再びＬＦＺＰ１１
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．しかしこの従来のマスクとウェハの位置ずれ検出方
法においては、レーザビームの一部はマスクとウェハの
間を反射するため、この反射光が互いに干渉し合い、マ
スクとウェハのギャップが０．１μｍオーダでわずかに
変動しても回折光強度は大きく変化してしまう．第６図
はマスクとウェハのギャップのｇと回折光強度の関係を
示すグラフである．レーザ波長λの１／２の周波で干渉
波が発生している．また、第７図はマスク１０とウェハ
８間におけるレーザビーム１２の多重干渉の様子を示し
た断面図である，ＬＦＺＰＩＩの裏面で反射されたビー
ムが再びＬＦＺＰＩ１に戻り、線状回折格子９からの反
射回折光と干渉し合ってぃる．マスク１０とウェハ８の
ギャップをｇとすると、図中に示した２光路の光路差は
２ｇである．したがって、ギャップがレーザの波長のオ
ーダでわずかにずれると、干渉により回折光強度は大き
く変化する．実際には、より高次の反射回折光が互いに
干渉し合って、回折光強度は複雑に変化する． 〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来のマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、
レーザビームがマスクとウェハの間で反射され、反射光
が互いに干渉し合うので、マスクとウェハのギャップの
わずかな変動に対し回折光強度は敏感に変化するので、
安定した位置ずれ検出を行うためには、マスクとウェハ
のギャップをレーザの波長以下のオーダの精度で設定し
なければ饅ならいという欠点があった． 〔課題を解決するための手段〕 本発明のマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、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、前記リニアフレネルゾーンプレートにレーザ
ビームを斜方向から照射し、前記線状回折格子で反射回
折されかつ前記リニアフレネルゾーンプレートを通らな
いレーザビームを集光して検出することを特徴とする． 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に
説明する． 第１図は本発明の一実施例を示す断面図である．第１図
に示すマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、マスク１
とウェハ２を対向して設置し、マスク１上にＬＦＺＰ３
を設け、ウェハ２上に線状回折格子４を設け、ＬＦＺＰ
３にレーザビーム５をＬＦＺＰ３のスリット長手方向の
斜め上方から照射し、線状回折格子４で反射回折されか
つＬＦＺＰ３の領域を通らずマスク１面を透過するレー
ザビームを気光レンズ６で集光し、集光レンズ６で集光
された線状回折格子４からの１次反射回折光をフォトデ
ィテクタ７で検出することにより行われる． マスク１とウェハ２のギャップをｇ＋ ＬＦＺＰ３の長
さを澹とすると、マスク１の面と入射レーザビーム５の
なす角θを、θ≦Ｔａｎ”（２ｇ／ｊ）となるようにす
ることにより、最も強度の大きいウェハ２からのＯ次反
射光は再びＬＦＺＰ３に照射されることなく、すべてマ
スク３を透過する．したがって、マスク１とウェハ２の
間でレーザビーム５が反射して干渉し合うことはなく、
マスク１とウェハ２のギャップの変動に対して回折光強
度は緩やかに変化する． 線状回折格子４によって反射回折されるレーザビームは
、線状回折格子４の幅が高々数μｍ程度と非常に狭いた
め、線状回折格子４の幅方向に大きく散乱される．第２
図は反射回折光の散乱の様子を示した平面図である．線
状回折格子４で幅方向に散乱されつつかつ長手方向に反
射回折されたレーザビームは、集光レンズ６によってフ
ォトディテクタ７上に集光される．したがって、本実施
例によれば、線状回折格子４の幅方向に広・かった反射
回折光を効率よく検出することができ、位置ずれ信号の
レベルを高めることができる．また、本実施例において
、ＬＦＺＰ３に照射されたレーザビーム５は、ウェハ２
の線状回折格子４上に集光されなくてはならないので、
ＬＦＺＰ３の焦点距離ｆは、ｆ ＝ ｇ ／ ｃ ｏ
ｓθとする．〔発明の効果〕 本発明のマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、レーザ
ビームをＬＦＺＰに斜方向から照射することにより、ウ
ェハ上に線状回折格子からの０次反射光がマスク上のＬ
ＦＺＰに照射することがなくなるため、マスクとウェハ
間の反射によるレーザビームの干渉がなくなり、ギャッ
プの微小な変動に対し回折光強度が大きく変化すること
がないので、安定した信号を得ることができ、精密なマ
スクとウェハの位置ずれ検出が可能になるという効果が
ある．
ーナル オツ バキューム サイエンス テクノロジ（
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃ
ｅ Ｔｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ）ＶＯＬ．１６（６）ｐｐ
．１９５４−１９５８．Ｎｏｖ／Ｄｅｃ．１９７９
のオフティ力ル ７ライメント システム フォア サ
フミクロン エックスレイ リソグラ７イ（Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅ＋ａ ｆ
ｏｒ Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ Ｘ−ｒａｙ Ｌｉｔｈｏ
ｇｒａｐｈｙ）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（ＬＦＺＰ）を利用したアライ
メント方法がある．ここでその原理について図面を参照
して説明する．第３図はＬＦＺＰを用いたマスクとウェ
ハの位置ずれ検出方法を示す断面図である．ウェハ８に
は線状回折格子９が刻印されていて、ウェハ８の上には
所定のギャップだけ離れてマスク１０が対向している．
マスク１０には焦点距離がマスクとウェハのギャップ量
に等しいＬＦＺＰ１１が描かれている．第４図はマスク
用マークのＬＦＺＰ１１の構造を示す平面図である，Ｌ
ＦＺＰＩ １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距離をｒ，とすると
ｒ．＝ｎ＋ｎ ４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ＬＦＺＰＩＩの中心の縞は透明であるが
、その反対の楕成′も可能である．また第５図はウェハ
用マークの線状回折格子９を示す平面図である．線状回
折格子９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、回折格子９のビッチＰによって回折角度
が決まる． 第３図においてマスク１０の上方から入射された平行レ
ーザビーム１２はＬＦＺＰＩＩにより集光され、ウェハ
８面上で焦点を結びスリット状の像をつくる．この結像
したスリットとウェハ面上の線状回折格子９が一直線上
に重なると、レーザビームは回折し、再びＬＦＺＰ１１
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．しかしこの従来のマスクとウェハの位置ずれ検出方
法においては、レーザビームの一部はマスクとウェハの
間を反射するため、この反射光が互いに干渉し合い、マ
スクとウェハのギャップが０．１μｍオーダでわずかに
変動しても回折光強度は大きく変化してしまう．第６図
はマスクとウェハのギャップのｇと回折光強度の関係を
示すグラフである．レーザ波長λの１／２の周波で干渉
波が発生している．また、第７図はマスク１０とウェハ
８間におけるレーザビーム１２の多重干渉の様子を示し
た断面図である，ＬＦＺＰＩＩの裏面で反射されたビー
ムが再びＬＦＺＰＩ１に戻り、線状回折格子９からの反
射回折光と干渉し合ってぃる．マスク１０とウェハ８の
ギャップをｇとすると、図中に示した２光路の光路差は
２ｇである．したがって、ギャップがレーザの波長のオ
ーダでわずかにずれると、干渉により回折光強度は大き
く変化する．実際には、より高次の反射回折光が互いに
干渉し合って、回折光強度は複雑に変化する． 〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来のマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、
レーザビームがマスクとウェハの間で反射され、反射光
が互いに干渉し合うので、マスクとウェハのギャップの
わずかな変動に対し回折光強度は敏感に変化するので、
安定した位置ずれ検出を行うためには、マスクとウェハ
のギャップをレーザの波長以下のオーダの精度で設定し
なければ饅ならいという欠点があった． 〔課題を解決するための手段〕 本発明のマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、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、前記リニアフレネルゾーンプレートにレーザ
ビームを斜方向から照射し、前記線状回折格子で反射回
折されかつ前記リニアフレネルゾーンプレートを通らな
いレーザビームを集光して検出することを特徴とする． 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に
説明する． 第１図は本発明の一実施例を示す断面図である．第１図
に示すマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、マスク１
とウェハ２を対向して設置し、マスク１上にＬＦＺＰ３
を設け、ウェハ２上に線状回折格子４を設け、ＬＦＺＰ
３にレーザビーム５をＬＦＺＰ３のスリット長手方向の
斜め上方から照射し、線状回折格子４で反射回折されか
つＬＦＺＰ３の領域を通らずマスク１面を透過するレー
ザビームを気光レンズ６で集光し、集光レンズ６で集光
された線状回折格子４からの１次反射回折光をフォトデ
ィテクタ７で検出することにより行われる． マスク１とウェハ２のギャップをｇ＋ ＬＦＺＰ３の長
さを澹とすると、マスク１の面と入射レーザビーム５の
なす角θを、θ≦Ｔａｎ”（２ｇ／ｊ）となるようにす
ることにより、最も強度の大きいウェハ２からのＯ次反
射光は再びＬＦＺＰ３に照射されることなく、すべてマ
スク３を透過する．したがって、マスク１とウェハ２の
間でレーザビーム５が反射して干渉し合うことはなく、
マスク１とウェハ２のギャップの変動に対して回折光強
度は緩やかに変化する． 線状回折格子４によって反射回折されるレーザビームは
、線状回折格子４の幅が高々数μｍ程度と非常に狭いた
め、線状回折格子４の幅方向に大きく散乱される．第２
図は反射回折光の散乱の様子を示した平面図である．線
状回折格子４で幅方向に散乱されつつかつ長手方向に反
射回折されたレーザビームは、集光レンズ６によってフ
ォトディテクタ７上に集光される．したがって、本実施
例によれば、線状回折格子４の幅方向に広・かった反射
回折光を効率よく検出することができ、位置ずれ信号の
レベルを高めることができる．また、本実施例において
、ＬＦＺＰ３に照射されたレーザビーム５は、ウェハ２
の線状回折格子４上に集光されなくてはならないので、
ＬＦＺＰ３の焦点距離ｆは、ｆ ＝ ｇ ／ ｃ ｏ
ｓθとする．〔発明の効果〕 本発明のマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、レーザ
ビームをＬＦＺＰに斜方向から照射することにより、ウ
ェハ上に線状回折格子からの０次反射光がマスク上のＬ
ＦＺＰに照射することがなくなるため、マスクとウェハ
間の反射によるレーザビームの干渉がなくなり、ギャッ
プの微小な変動に対し回折光強度が大きく変化すること
がないので、安定した信号を得ることができ、精密なマ
スクとウェハの位置ずれ検出が可能になるという効果が
ある．
第１図および第２図はそれぞれ本発明の一実施例を示す
断面図および平面図、第３図は従来のマスクとウェハの
位置ずれ検出方法を示す断面図、第４図は第３図に示す
ＬＦＺＰＩＩの構造を示した平面図、第５図は第３図に
示す線状回折格子９の構造を示した平面図、第６図はマ
スクおよびウェハのギャップと回折光強度の関係を示す
グラグ、第７図は従来のマスクとウェハの位置ずれ検出
方法における多重干渉の様子を示す断面図である。 １．１０・・・マスク、２，８・・・ウェハ、３．１１
・・・ＬＦＺＰ、４，９・・・線状回折格子、５．１２
・・・レーザビーム、６・・・集光レンズ、７・・・フ
ォトディテクタ．
断面図および平面図、第３図は従来のマスクとウェハの
位置ずれ検出方法を示す断面図、第４図は第３図に示す
ＬＦＺＰＩＩの構造を示した平面図、第５図は第３図に
示す線状回折格子９の構造を示した平面図、第６図はマ
スクおよびウェハのギャップと回折光強度の関係を示す
グラグ、第７図は従来のマスクとウェハの位置ずれ検出
方法における多重干渉の様子を示す断面図である。 １．１０・・・マスク、２，８・・・ウェハ、３．１１
・・・ＬＦＺＰ、４，９・・・線状回折格子、５．１２
・・・レーザビーム、６・・・集光レンズ、７・・・フ
ォトディテクタ．
Claims (1)
- 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、前記リニアフレネルゾーンプレートに
レーザビームを斜方向から照射し、前記線状回折格子で
反射回折されかつ前記リニアフレネルゾーンプレートを
通らないレーザビームを集光して検出することを特徴と
するマスクとウェハの位置ずれ検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1055354A JPH02234004A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | マスクとウエハの位置ずれ検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1055354A JPH02234004A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | マスクとウエハの位置ずれ検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02234004A true JPH02234004A (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=12996163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1055354A Pending JPH02234004A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | マスクとウエハの位置ずれ検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02234004A (ja) |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP1055354A patent/JPH02234004A/ja active Pending
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