JPH0255905A - パターン転写方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （概要） 半導体パターン転写の際のウェハとマスクとの位置ずれ
を検出かつ補正してマスクパターンを転写するパターン
転写方法に関し、 高精度の位置ずれの検出及び補正を行なうことを目的と
し、 マスクに形成したリニアフレネルゾーンプレートに対す
る光の入射角度を走査して該リニアフレネルゾーンプレ
ートによってウェハ上に形成されるスリット像を移動さ
せ、該ウェハ上に形成した第１の一次元線状回折格子に
該スリット像が重なって該第１の一次元線状回折格子に
よる回折光を検出したとき、該光の入射角度から該マス
クとウェハとの位置ずれを検出するかつ補正し、次いで
マスクパターンをウェハ上に転写するパターン転写方法
において、該マスク上に該リニアフレネルゾーンプレー
トに隣接して該リニアフレネルゾーンプレートのスリッ
トの長手方向と直交する方向に延在する第２の一次元線
状回折格子を設け、該第２の一次元線状回折格子による
回折光を検出しで該光の入射角度を検出し、位置ずれを
補正したのち、マスクパターンをウェハ上に転写するよ
う構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はパターン転写方法に関し、半導体パターン転写
の際のウェハとマスクとの位置ずれを検出かつ補正して
マスクパターンを転写するパターン転写方法に関する。

近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、０．５μｍ以
下の微細パターンの形成が要求され、ウェハとマスクと
の位置ずれ検出も０．１μｌ以下の高精度で行ない、位
置合わせする必要がある。

〔従来の技術〕 パターン転写における光学的位置ずれ検出方法としては
、二重回折格子法、リニアフレネルゾーンプレート（Ｌ
ＦＺＰ）と回折格子を使う方法、顕微鏡と画像処理手段
を使う方法等がある。なかでもＬＦＺＰと回折格子を使
う方法は位置ずれ検出可能範囲（キャプチャーレンジ）
が広く、他の方法に比して構成が比較的簡単であること
から、広く用いられている。

このＬＦＺＰと回折格子を使う方法は第６図に示す如く
、マスク１０上のＬＦＺＰｌｌにレーザ光を入射させ、
ウェハ１２上に幅１μｍ以下のスリット像を作る。この
スリット像がウェハ１２上の一次元線状回折格子１３に
重なれば、回折格子１３の作用によってレーザ光はその
波長、回折格子のピッチ、回折格子への光の入射角度に
よって決まる特定方向へ回折される。

第７図に示す如く、レーザ光の入射角度を工。

■、■の順に走査してつ１ハ１２上のスリット像を動か
し、上記特定方向の回折光を検出したときのレーデ光の
入射角度により位置ずれ川を検出する。

この方法では露出中も位置ずれ検出を行なって位置合わ
ぜが可能である。

従来は、Ｊ　、　Ｖａｃ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ、　１６　
（６）　、　Ｎｏｖ、　／Ｄｅｃ、１９７９の０ｐｔｉ
ｃａｌ　ａｌｉ（ｌｎｌｌｌｅｎｔ　５ｙＳｔｅｌｌｌ
ｆｏｒ　５ＩｊｂｌｌｉＣｒＯｎ　Ｘ−ｒａｙｌｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｙに記載の如くレーザ光の入射角度を走査
させるためにスキャンミラーの回動を駆動する正弦波か
ら上記入射角度を得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来方法ではスキャンミラーの駆動信号から入射角度を
得ているために、スキャンミラーの駆動モータに対する
取付は誤差によってレーザ光の入射角度が誤って検出さ
れ、この入射角度を高精度に検出することができず、従
って高精度の位置ずれ検出を行なうことができないとい
う問題があった。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので高精度の位置ず
れの検出及び補正を行なうパターン転写方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明方法の原理図を示す。

同図中、マスク２２に形成したリニアフレネルゾーンプ
レート２３に対する光２１の入射角度が走査せしめられ
る。このため、リニアフレネルゾーンプレート２３によ
ってウェハ２５上に形成されるスリット像２７が移動す
る。ウェハ２５上に形成した第１の一次元線状回折格子
２６にスリット像２７が重なって第１の一次元線状回折
格子２６による回折光を検出したとき、光２１の入射角
度からマスク２２とウェハ２５との位置ずれを検出する
。

第２の一次元線状回折格子２４ａ、２４ｂは、マスク２
２上にリニアフレネルゾーンプレート２３に隣接してリ
ニアフレネルゾーンプレート２３のスリットの長手方向
と直交する方向に延在した状態でマスク２２上に形成さ
れている。

この第２の一次元線状回折格子２４ａ、２４ｂによる回
折光を検出して光２１の入射角度を検出する。

〔作用〕

本発明方法においては、第２の一次元回折格子による回
折光から光の入射角度を検出している。

このため、マスク２２上のリニアフレネルゾーンプレー
ト２３に対する光の入射角度を直接検出して、この光の
入射角度を′Ｐ１精度に検出でき、高精度の位置ずれ検
出及び補正が可能となる。

〔実施例〕

第２図は本発明方法を用いた位置ずれ検出装置の一実施
例の構成図を示す。

同図中、３０はレーザ発振器であり、ここから出力され
るレーデ光はスキャンミラー３１で反射され、レンズ３
３を通った後光路折曲ミラニ３４で反射されてマスク２
２上のＬＦＺＰ２３及び−次元線状回折格子２４ａ、２
４ｂ部分に照射され、ウェハ２５」−にスリット像２７
を作る。スキャンミラー３１は回動軸３２によって等速
度で回動し、レーザ光の走査を行なう。

ここで、−次元線状回折格子２４ａ、２４ｂはＬＦＺＰ
２３を両側カラ挟（ｒＪｌ：うＬＦＺＰ２３１．：隣接
して設けられており、回折格子２４ａ。

２４ｂ１７）長手方向（Ｘ方向）　はＬＦＺＰ２３をｌ
ｌ成するスリットの長手方向（Ｙ方向）と直交するよう
に設けられている。また、ウェハ２５上には一次元線状
回折格子２６が設けられ、ウェハ２５は回折格子２６の
長手方向がＬＦＺＰ２３の長手方向と一致する向きとさ
れている。

スリット！＆２７が一次元線状回折格子２６に重なった
とき得られる回折光はマスク２２を通し、光路折曲ミラ
ー３４．レンズ３３．スキャンミラー３１夫々を経て位
置合わせ信号検出用光検出器３５方向に導ひかれる。こ
の光検出器３５はレーザ発振器３０に対して特定の位置
関係で固定されている。

位置ずれ検出用光検出器３６−．３７夫々は入射レーザ
光の一次元線状回折格子２４ａによる回折光を検出する
ものでレーザ光の走査角度に応じ、マスク２２の垂線（
Ｚ方向）から所定角度θだけ開いた角度で固定されてい
る。

なお、−次元線状回折格子２４ｂに対しても上記と同様
に一対の位置ずれ検出用光検出器が設けられている。

上記の光検出器３５．３６．３７夫々の検出信号は信号
処理を行ない位置ずれ砧をＪ１ｆｉＪシ、これに応じて
ウェハ２５の移動を制御して位置ずれの補正を行なう制
御回路（図示せず）に供給される。

ここで、第３図（Ａ）に示す如く、光の走査角度α、ウ
ェハ２５上の走査幅Ｓ、ンスク２２とウェハ２５との間
隔Ｇとすれば、次式の関係がある。

Ｓ　＝　Ｇ　ｔ　ａｎａ　　　　　　　・（１）例えば
Ｇ＝２０μ階、　３−１．５μｌのときα＝４．３°と
なる。

また、−次元線状回折格子２４ａの格子のピッチをＰ、
レーザ光の波長をλ、レーザ光の回折格子への入射角θ
Ｇ９回折次数をｍ、ｍ次回折光の回折角θｍとすれば、
次式の関係がある。

ｍ（λ／Ｐ）−ｓｉｎθｍ−５ｉｎθｏ　　”’■例え
ばθ、　＝　４．３″″、＠ｅ−Ｎｏレーザでλ−６３
３Ｔｌ　ｍ、Ｐ＝４μｍとすれば、光走査角度範囲（回
折格子２４ａの垂線に対して一００〜＋θ０の範囲）の
両端において、第３図（Ｂ）。

（Ｃ）に示す＋゛１次回折光ｖａ及び−１次回折光ｖｂ
を得ることができる。このとき、β−１３，５゜γ＝４
．８°である。このため、第２図における光検出器３６
は第３図（Ｂ）の回折光ｖｂを検出する位置に配置され
、光検出器３７は第３図（Ｃ）の回折光ｖｂを検出する
位置に配置されている。

従って、制御回路に供給される光検出器３５〜３７夫々
の検出信号を重ねると第４図に示す如くなる。ここで、
ビーク■は光検出器３６の検出信号、ビーク■は光検出
器３７の検出信号、ビーク■は光検出器３８の検出信号
である。ビーク■。

■夫々のレーザ光の走査角度θ１．θ２から走査角度範
囲の中心である走査角度θ３を求め、この走査角度θ３
に対するビーク■の走査角度θ４の差θ３−θ４を求め
る。この差θ３−０４が位置ずれ凹に対応しており、制
御回路は差θ３−θ４が零となるようウェハ１２を移動
させる。

このように、マスク２２に一次元線状回折格子２４ａを
設は光検出器３６．３７を設けるだけの簡単な構成で従
来の如くスキ１ｒンミラーの駆動信号を用いることなく
レーザ光の入射角度を直接検出でき０、入射角度を高精
度に検出でき、高精度に位置ずれ検出を行なうことがで
きる。なお、回折格子２４ａ、２４ｂのうち一方だけが
あれば位置ずれ検出が可能である。しかし両方を設けた
場合には入射レーザ光がＹ方向に多少ずれたときにも、
いずれか一方の回折格子により位置ずれ検出を行なうこ
とができる。

なお、光検出器３６．３７の代わりに第５図に示す如き
一次元線状光検出器４０を用いても良い。

この光検出器４０はレーザ光の走査角度範囲θ１〜θ２
に対する第３図（Ｂ）の回折光ｖｂから同図（Ｃ）の回
折光ｖｂまでを検出でき、その検出位置を出力する。こ
れによってレーザ光入射角度を走査中の各時点で知るこ
とができ、光検出器３５の検出信号の出力時点での光検
出器４０の検出位置から位置ずれ間を知ることができる
。この場合にはスキャンミラー３１が等速度で回動して
等速度走査を行なう必要がない。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明のパターン転写方法によれば、光の
入射角度を高精度に検出でき、高精度に位置ずれの検出
及び補正を行なうことができ、実用上きわめて有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の原理図、 第２図は本発明方法の位置ずれ検出装置の一実施例の構
成図、 第３図は本発明方法を説明するための図、第４図は検出
信号波形を示す図、 第５図は第２図の変形例の構成図、 第６図、第７図夫々はＬＦＺＰと回折格子を使う方法を
説明するための図である。 図において、 ２２はマスク、 ２３はリニアフレネルゾーンプレート、２４ａ、２４ｂ
、２６は一次元線状回折格子、２５は「ウェハ、 ２７はスリット像、 ３１はスキャンミラー ３５〜３７．４０は光検出器 を示す。 １１２図 １１３図 ４倉す言号煉准壇示す蘭 １４４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マスク（２２）に形成したリニアフレネルゾーンプレー
   ト（２３）に対する光の入射角度を走査して該リニアフ
   レネルゾーンプレート（２３）によってウェハ（２５）
   上に形成されるスリット像（２７）を移動させ、該ウェ
   ハ（２５）上に形成した第１の一次元線状回折格子（２
   ６）に該スリット像（２７）が重なって該第１の一次元
   線状回折格子（２６）による回折光を検出したとき、該
   光の入射角度から該マスク（２２）とウェハ（２５）と
   の位置ずれを検出かつ補正し、次いでマスクパターンと
   ウェハ上に転写するパターン転写方法において、 該マスク（２２）上に該リニアフレネルゾーンプレート
   （２３）に隣接して該リニアフレネルゾーンプレート（
   ２３）のスリットの長手方向と直交する方向に延在する
   第２の一次元線状回折格子（２４ａ、２４ｂ）を設け、 該第２の一次元線状回折格子（２４ａ、２４ｂ）による
   回折光を検出して該光の入射角度を検出し、位置ずれを
   補正したのち、マスクパターンをウェハ上に転写するこ
   とを特徴とするパターン転写方法。