JPH03226608A - マスクとウエハの位置ずれ検出方法 - 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】 〔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に関し、特
にＸ！！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。

〔技術環境〕

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、１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、０
．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
められている。

〔従来の技術〕

従来の技術としては、例えば、Ｂ、Ｆａｙらによりジャ
ーナル　オブ　バキューム　サイエンス　テクノロジ（
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）ＶＯＬ、　　１　６（６）１）
Ｐ、　　１　９５４−１９５８、Ｎｏｖ／Ｄｅｃ、１９
７９のオプティカル　アライメント　システム　フォア
　サブミクロン　エックスレイ　リソグラフィ（Ｏｐｊ
ｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　ｆｏ
ｒ　　Ｓｕｂ＋１ｉｃｒｏｎ　　　Ｘ−ｒａｙ　　Ｌｉ
ｔｈｏ−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
たアラインメント方法がある。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！ずれ検
出方法を示す断面図である。ウェハ７には線状回折格子
８が刻印されていて、ウェハ７の上には所定のギャップ
だけＭｔしてマスク９が対向している。マスク９には焦
点距離がマスクとウェハのギャップ量に等しいＬＦＺＰ
　　１０が描かれている。第１［］はマスク用マークの
ＬＦＺＰｌｏの構造を示す平面図である。ＬＦＺＰ　　
１０はいろいろな幅や間隔の鯖が並んだ構造になってい
て、縞の境界はマークの中心から距離をｒ、とするとｒ
＊　”　　ｎ　　　十ｎ　　　　　４で表わされる。こ
こで、ｆは焦点距離、λはアラインメントに用いるレー
ザの波長である０図に示したＬＦＺＰ　　１０の中心の
縞は透明であるが、その反対の構成も可能である。また
第５図はウェハ用マークの線状回折格子８を示す平面図
である。線状回折開始８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８のピッチＰに
よって回折角度が決まる。

第３図においてマスク９の上方がら入射された平行レー
ザビーム１１はＬＦＺＰ　　１０により集光され、ウェ
ハ７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８が一直線
上に重なると、レーザビームは回折し、再びＬＦＺＰ　
　１０を通り平行光となってアラインメント信号として
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
を反射するなめ、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わずかに変動しても回折光強度
は大きく変化する。

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。レーザの波長λの１／２の周
期で回折光強度が大きく変動している。また、第７図は
マスク９とウェハ７間における多重干渉の様子を示した
断面図である。ＬＦＺＰＩＯの裏面で反射されたビーム
が再びＬＦＺＰｌｏに戻り、干渉している。マスク９と
ウェハ７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、ギャップがわずか
にずれると、干渉の影響により回折光強度が大きく変化
する。実際には、より高次の反射回折光が互いに干渉し
合い、回折光強度は複雑に変動する。

〔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し、反射光が
互いに干渉し合うので、マスクとウェハのギヤ・ツブの
わずかな変動に対し回折光強度は敏感に変化する。従っ
て、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
定しなければならな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、前記マスク上に焦点距離を
連続的にかえる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反射回折光を検出し
て構成される。

〔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ｌ
とウェハ２を対向して設！シ。

マスク１上に焦点距離を連続にかえた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
を照射し、線状回折格子４からの反射回折光６を検出す
ることにより行われる。

ＬＦＺＰ　　３に照射されたレーザビーム５は、ＬＦＺ
Ｐ　　３を通過しウェハ２上にスポットを形成する。こ
のスポットと線状回折格子４が重なると、レーザビーム
５は反射回折される。この反射回折光６は線状回折格子
４の長手方向に関してのみ平行ビームとなっている円筒
面波であるが、ＬＦＺＰ　　３を通過することにより再
び平面波となる。

第２図は本実施例におけるＬＦＺＰ　　３の構造をしめ
す平面図である。中央部Ａで平面波に再生される反射回
折光６と両端部Ｂ　Ｃで平面波に再生される反射回折光
６の位相が±π〔ｒａｄ）だけ連続して変化するように
パターンが作られている。そのため、ＬＦＺＰ　　３で
平面波に再生される反射回折光６にはさまざまな位相を
持つ平面波が含まれることになり、この反射回折光６に
マスク１とウェア２の間で多重反射を起こしたレーザビ
ームが混ざっても、干渉によって回折光強度が変化する
ことはない。

〔発明の効果〕

本発明のウェハとマスクの位置ずれ検出方法は、ＬＦＺ
Ｐの焦点距離を連続的にかえることにより、ＬＦＺＰで
平面波に再生される反射回折光にさまざ才な位相の平面
波が含まれるようにできるため、マスクとウェハ間での
反射光による干渉を防ぐことができるので、ギャップの
微小な変動に対し回折光強度が大きく影響を受けること
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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に示すＬＦＺＰの構造を示す平面図、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ＬＦＺＰの構造を示す平面図、第５図
は第３図に示す線状回折格子の構造を示す平面図、第６
図は従来のマスクとウェハのギャップと回折光強度の関
係を示すグラフ、第７図は従来のマスクとウェハの意地
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・９・・・マスク、２・７・・・ウェハ　３・１０・
・・ＬＦＺＰ、４・８・・・線状回折格子、５・１１・
・・レーザビーム、６・・・反射回折光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マスクとウェハを対向して設置し、前記マスク上に
   焦点距離を連続的にかえる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反射回折
   光を検出して成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。 ２、リニアフレネルゾーンプレートで平面波に変換され
   るレーザ光の位相がリニアフレネルゾーンプレート面上
   で少くとも３６０゜変化するまでリニアフレネルゾーン
   プレートの焦点距離を連続可変に設定したことを特徴と
   する請求項１記載のマスクとウェハの位置ずれ検出方法
   。