JPH0441485B2 - - Google Patents
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- JPH0441485B2 JPH0441485B2 JP58175354A JP17535483A JPH0441485B2 JP H0441485 B2 JPH0441485 B2 JP H0441485B2 JP 58175354 A JP58175354 A JP 58175354A JP 17535483 A JP17535483 A JP 17535483A JP H0441485 B2 JPH0441485 B2 JP H0441485B2
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- JP
- Japan
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- light
- incident
- diffraction grating
- wafer
- substrate
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 62
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
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- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
-
- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70408—Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect
-
- 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
- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、精度の高い位置合わせ装置、特に高
密度な半導体装置（以下LSIとよぶ）の位置合わ
せ装置に適用できる位置合わせ方法に関する。
密度な半導体装置（以下LSIとよぶ）の位置合わ
せ装置に適用できる位置合わせ方法に関する。
従来例の構成とその問題点
第１図は、従来からの位置合わせ方法の説明図
である。第１図ａには、フオトマスク上の位置合
わせ用パターンの一例を示した。この例では放射
状の線巾一定のパターンを用いて、ウエハ上に位
置合わせ用パターンの転写パターン１を形成す
る。第１図ｂは、ウエハ上に形成された位置合わ
せパターン１の上に再度同一パターンを用いて位
置合わせするときの図である。ウエハ上にはパタ
ーン１が形成されており、フオトマスク上に形成
された位置合わせマークの陰影２とウエハ上のパ
ターン１との相対的な位置合わせを行なう。この
ときの位置合わせ精度は±0.3μm程度であり、ゲ
ート長が１ミクロン以下のLSIの位置合わせ方法
としては不十分である。0.5ミクロンルール程度
のLSIにおいては、合わせ精度は0.05μm程度でな
ければならず、従来の方法では位置合わせするこ
とができない。
である。第１図ａには、フオトマスク上の位置合
わせ用パターンの一例を示した。この例では放射
状の線巾一定のパターンを用いて、ウエハ上に位
置合わせ用パターンの転写パターン１を形成す
る。第１図ｂは、ウエハ上に形成された位置合わ
せパターン１の上に再度同一パターンを用いて位
置合わせするときの図である。ウエハ上にはパタ
ーン１が形成されており、フオトマスク上に形成
された位置合わせマークの陰影２とウエハ上のパ
ターン１との相対的な位置合わせを行なう。この
ときの位置合わせ精度は±0.3μm程度であり、ゲ
ート長が１ミクロン以下のLSIの位置合わせ方法
としては不十分である。0.5ミクロンルール程度
のLSIにおいては、合わせ精度は0.05μm程度でな
ければならず、従来の方法では位置合わせするこ
とができない。
発明の目的
本発明はこのような従来の問題点に鑑み、レチ
クル等のマスクパターンとウエハ等の試料との間
の位置合わせを高精度に行なう方法を提供するこ
とを目的とする。
クル等のマスクパターンとウエハ等の試料との間
の位置合わせを高精度に行なう方法を提供するこ
とを目的とする。
発明の構成
本発明は、位置合わせすべき二枚の基板（すな
わちたとえばレチクルおよびウエハ）のレチクル
上にコヒーレントな第１の光束を入射し、第１の
光束に対してレチクル上に回折格子が設けられて
おり、このレチクルの回折格子によつて回折した
第２の光束をさらにウエハ上に入射し、また、同
時に第２の光束と可干渉な第３の光束をウエハ上
に入射し、ウエハ上に設けた回折格子によつて反
射又は透過した光の強度を測定するという構成に
より、ウエハ上に入射した二光束の干渉縞とウエ
ハ上に形成した格子との相対位置を高精度に合わ
せることを実現する。
わちたとえばレチクルおよびウエハ）のレチクル
上にコヒーレントな第１の光束を入射し、第１の
光束に対してレチクル上に回折格子が設けられて
おり、このレチクルの回折格子によつて回折した
第２の光束をさらにウエハ上に入射し、また、同
時に第２の光束と可干渉な第３の光束をウエハ上
に入射し、ウエハ上に設けた回折格子によつて反
射又は透過した光の強度を測定するという構成に
より、ウエハ上に入射した二光束の干渉縞とウエ
ハ上に形成した格子との相対位置を高精度に合わ
せることを実現する。
また、本発明は、位置合わせすべき二枚の基板
の第１の基板上にコヒーレントな第１の光束を入
射し、前記第１の光束が入射する前記第１の基板
面上に第１の回折格子が設けられており、前記第
１の回折格子によつて回折した第２の光束を第２
の基板面上に入射させ、前記回折した第の光束と
可干渉の参照用第３の光束を同時に第２の基板面
上に入射させ、前記第２の基板面上に設けられた
第２の回折格子によつて前記第２，第３の光束の
反射又は透過した第４の光束を光検知手段に導び
き、この手段によつて光強度を測定することによ
り、前記第２の基板面上に入射した前記第２およ
び第３の光束の干渉縞と前記第２の基板面上の第
２の回折格子との相対位置を検知し、前記第１の
基板と第２の基板との相対位置を合わせを行うも
のである。
の第１の基板上にコヒーレントな第１の光束を入
射し、前記第１の光束が入射する前記第１の基板
面上に第１の回折格子が設けられており、前記第
１の回折格子によつて回折した第２の光束を第２
の基板面上に入射させ、前記回折した第の光束と
可干渉の参照用第３の光束を同時に第２の基板面
上に入射させ、前記第２の基板面上に設けられた
第２の回折格子によつて前記第２，第３の光束の
反射又は透過した第４の光束を光検知手段に導び
き、この手段によつて光強度を測定することによ
り、前記第２の基板面上に入射した前記第２およ
び第３の光束の干渉縞と前記第２の基板面上の第
２の回折格子との相対位置を検知し、前記第１の
基板と第２の基板との相対位置を合わせを行うも
のである。
実施例の説明
第２図に本発明の一実施例による位置合わせ方
法を実施する縮小投影露光装置の原理および本発
明によるレチクルとウエハ間の位置合わせの構成
図を示した。
法を実施する縮小投影露光装置の原理および本発
明によるレチクルとウエハ間の位置合わせの構成
図を示した。
まず通常の縮小投影露光の場合の配置について
説明する。光源，レチクルＲ，レンズ系Ｌ，半導
体ウエハＷという順に並んでおり、光源から出た
平行光１１はレチクルＲ上のパターンで光を遮ら
れ、この濃淡パターンを持つ光束がレンズ系Ｌに
よつて集光されてウエハ上にレチクルの投影像
R′を形成する。
説明する。光源，レチクルＲ，レンズ系Ｌ，半導
体ウエハＷという順に並んでおり、光源から出た
平行光１１はレチクルＲ上のパターンで光を遮ら
れ、この濃淡パターンを持つ光束がレンズ系Ｌに
よつて集光されてウエハ上にレチクルの投影像
R′を形成する。
位置合わせに用いる構成はレーザ等のコヒーレ
ントな光をビームスプリツタ等に入射させ、ほぼ
同一強度の二光束１２，１３に振幅分割する。二
光束１２，１３を各々レチクルＲ上に設けた回折
格子１４，１５に入射させ、レチクルＲの置かれ
ている配置を入射光と回折光の位相や角度ψ1，
ψ2によって表わす。レチクルＲから出た回折光
１６，１７はレンズ系Ｌを通過し、ウエハＷ上で
二光束１６，１７が干渉するようにＲ，Ｌ，Ｗを
配置する。ウエハＷ上の一部には第３図に示すご
とく回折格子Ｇは形成されており、この格子Ｇ上
に光束１６，１７の干渉縞Ｆが形成される。そし
て、格子Ｇによつて回折した反射光１８が光検知
器Ｄに導びかれる。ウエハ上の格子Ｇは第４図に
一例を示すように、ウエハの所定領域に規則的に
形成したくり返しパターンを用いるとよい。
ントな光をビームスプリツタ等に入射させ、ほぼ
同一強度の二光束１２，１３に振幅分割する。二
光束１２，１３を各々レチクルＲ上に設けた回折
格子１４，１５に入射させ、レチクルＲの置かれ
ている配置を入射光と回折光の位相や角度ψ1，
ψ2によって表わす。レチクルＲから出た回折光
１６，１７はレンズ系Ｌを通過し、ウエハＷ上で
二光束１６，１７が干渉するようにＲ，Ｌ，Ｗを
配置する。ウエハＷ上の一部には第３図に示すご
とく回折格子Ｇは形成されており、この格子Ｇ上
に光束１６，１７の干渉縞Ｆが形成される。そし
て、格子Ｇによつて回折した反射光１８が光検知
器Ｄに導びかれる。ウエハ上の格子Ｇは第４図に
一例を示すように、ウエハの所定領域に規則的に
形成したくり返しパターンを用いるとよい。
レーザの波長をλ、レチクルの格子１４，１５
からの回折光１６，１７が干渉して作る干渉縞Ｆ
のピツチをΛとすると、 Λ＝λ／2sinθ と表わせる。
からの回折光１６，１７が干渉して作る干渉縞Ｆ
のピツチをΛとすると、 Λ＝λ／2sinθ と表わせる。
第３図に示したように、二光束干渉によつて生
じた干渉縞Ｆは、上式に示されるように等間隔の
入射角θに応じたピツチΛで得られる。
じた干渉縞Ｆは、上式に示されるように等間隔の
入射角θに応じたピツチΛで得られる。
この干渉縞のピツチΛとほぼ等しいピツチを持
つ格子Ｇからは２光束１６，１７の干渉した回折
光が得られ、２光束の干渉縞Ｆと格子Ｇとの間の
相対位置関係を示す光強度情報が得られる。光検
知器Ｄ上で観測される光強度Ｉは、 Ｉ＝UA 2＋UB 2＋UA *・UB＋UA・UB *……(1) ただし、UA，UBは各々光束１６，１７の振幅
強度、UA *，UB *は共役複素振幅である。また、 UA 2＝A2（sinNδA／２／sinδA／２）2， UB 2＝B2（sinNδB／２／sinδB／２）2，……(2) UA *・UB＋UA・UB *＝2ABcos｛（Ｎ−１）δA−δB／２ ＋kx（sinΘA−sinΘB）｝×sinNδA／２・sinNδB
／２／sinδA／２・sinδB／２……(3) ただし、Ａ，Ｂは定数、Ｎ：格子の数、δA，δB
は隣接した２格子によつて回折した光の間の光路
差、ｘは光束１６と１７による干渉縞と格子との
間の相対位置、θA，θBは光束１６，１７とウエハ
の垂線のなす角である。
つ格子Ｇからは２光束１６，１７の干渉した回折
光が得られ、２光束の干渉縞Ｆと格子Ｇとの間の
相対位置関係を示す光強度情報が得られる。光検
知器Ｄ上で観測される光強度Ｉは、 Ｉ＝UA 2＋UB 2＋UA *・UB＋UA・UB *……(1) ただし、UA，UBは各々光束１６，１７の振幅
強度、UA *，UB *は共役複素振幅である。また、 UA 2＝A2（sinNδA／２／sinδA／２）2， UB 2＝B2（sinNδB／２／sinδB／２）2，……(2) UA *・UB＋UA・UB *＝2ABcos｛（Ｎ−１）δA−δB／２ ＋kx（sinΘA−sinΘB）｝×sinNδA／２・sinNδB
／２／sinδA／２・sinδB／２……(3) ただし、Ａ，Ｂは定数、Ｎ：格子の数、δA，δB
は隣接した２格子によつて回折した光の間の光路
差、ｘは光束１６と１７による干渉縞と格子との
間の相対位置、θA，θBは光束１６，１７とウエハ
の垂線のなす角である。
と示される。実際に観測した光強度Ｉは第５図に
示すような角度依存性を示し、４つのピークがあ
らわれ、−θ1，θ1のピークには、入射光１６，１
７の０次回折光が重なる。−θ2，θ2のピークは入
射光１６，１７の１次回折光が含まれ、その各々
の回折光に光束１６，１７の作る干渉縞とウエハ
上の格子Ｇとの間の位置情報が含まれている。
示すような角度依存性を示し、４つのピークがあ
らわれ、−θ1，θ1のピークには、入射光１６，１
７の０次回折光が重なる。−θ2，θ2のピークは入
射光１６，１７の１次回折光が含まれ、その各々
の回折光に光束１６，１７の作る干渉縞とウエハ
上の格子Ｇとの間の位置情報が含まれている。
第６図に、光検出器の位置を第５図にピークを
示す位置に固定し、光束１６，１７の作る干渉縞
ＦとウエハＷ上の格子Ｇとの間の相対位置ｘを変
化させたときの光強度Ｉの変化を示した。相対位
置ｘの変化は、格子のピツチ毎に光強度を周期
的に変化させ、光強度を観測することによつて干
渉縞Ｆと格子Ｇとの間の相対位置を示すことがで
きる。たとえばレーザ光の波長を0.4μmとし干渉
縞Ｆとしてピツチ1μmのものを作成し、ウエハに
形成した格子Ｇのピツチを1μmとすると、位置合
わせ精度は100〓の精度が達成できる。
示す位置に固定し、光束１６，１７の作る干渉縞
ＦとウエハＷ上の格子Ｇとの間の相対位置ｘを変
化させたときの光強度Ｉの変化を示した。相対位
置ｘの変化は、格子のピツチ毎に光強度を周期
的に変化させ、光強度を観測することによつて干
渉縞Ｆと格子Ｇとの間の相対位置を示すことがで
きる。たとえばレーザ光の波長を0.4μmとし干渉
縞Ｆとしてピツチ1μmのものを作成し、ウエハに
形成した格子Ｇのピツチを1μmとすると、位置合
わせ精度は100〓の精度が達成できる。
次に、レチクルＬとウエハＷの相対的な位置合
わせの手順について第７図を用いて説明する。
わせの手順について第７図を用いて説明する。
レチクルＲに入射した二光束１２，１３をレチ
クルＲに垂直に入射するようにし、かつ、二光束
１２，１３がレチクル上の格子１４，１５に入射
するように配置する。格子１４，１５は二光束を
透過し、回折光１６、１７を射出する。格子１
４，１５に入射する二光束１２，１３の位相は等
しくなるように光学系を配置しているので格子に
よつて回折した光の波面も第７図に示すように光
束１６と１７では対称となる。この位相のそろつ
た二光束１６，１７がウエハＷ面上で交叉角2θで
交わると濃淡の干渉縞（第３図Ｆ）が生じ、干渉
縞Ｆの位置は波面が交わつた位置で定まる。この
位置に対してウエハＷ上に形成された回折格子
（第３図Ｇ）を合わせる。
クルＲに垂直に入射するようにし、かつ、二光束
１２，１３がレチクル上の格子１４，１５に入射
するように配置する。格子１４，１５は二光束を
透過し、回折光１６、１７を射出する。格子１
４，１５に入射する二光束１２，１３の位相は等
しくなるように光学系を配置しているので格子に
よつて回折した光の波面も第７図に示すように光
束１６と１７では対称となる。この位相のそろつ
た二光束１６，１７がウエハＷ面上で交叉角2θで
交わると濃淡の干渉縞（第３図Ｆ）が生じ、干渉
縞Ｆの位置は波面が交わつた位置で定まる。この
位置に対してウエハＷ上に形成された回折格子
（第３図Ｇ）を合わせる。
ウエハＷ上の格子Ｇと二光束の干渉縞Ｆとのウ
エハ面内での回転（アジマス）ψはウエハ上の格
子と干渉縞との間で生じるモアレ縞の回転によつ
て検知でき、モアレ縞の本数が少なくなるように
たとえばウエハを微小移動して調整する。
エハ面内での回転（アジマス）ψはウエハ上の格
子と干渉縞との間で生じるモアレ縞の回転によつ
て検知でき、モアレ縞の本数が少なくなるように
たとえばウエハを微小移動して調整する。
また、ウエハ上の格子と二光束の干渉縞の該光
束の入射面内での回転（テイルト）ψは、干渉縞
のピツチがウエハ上の格子と比較すると相対的に
長くなつた場合と同様になり、前述のアジマス調
整と同じくモアレ状縞の本数が少なくなるように
してテイルト調整ができる。また光路が対称であ
ればウエハ上の回折格子Ｇによつて反射した０次
光が光源にもどるので、ウエハの移動によるこの
反射光の位置の変化を検知することによつてもウ
エハＷのテイルト調整もできる。
束の入射面内での回転（テイルト）ψは、干渉縞
のピツチがウエハ上の格子と比較すると相対的に
長くなつた場合と同様になり、前述のアジマス調
整と同じくモアレ状縞の本数が少なくなるように
してテイルト調整ができる。また光路が対称であ
ればウエハ上の回折格子Ｇによつて反射した０次
光が光源にもどるので、ウエハの移動によるこの
反射光の位置の変化を検知することによつてもウ
エハＷのテイルト調整もできる。
以上のようにしてアジマスとテイルト調整を行
なつた後に第１，２，３式で示された原理にもと
づきレチクルとウエハ中のパターン位置合わせを
行なうことができる。
なつた後に第１，２，３式で示された原理にもと
づきレチクルとウエハ中のパターン位置合わせを
行なうことができる。
第２の実施例として、第４図に示したように、
ウエハＷ上に形成する格子Ｇのパターンを、スト
ライプ状の格子パターンと格子パターンの除去さ
れた部分からなる従来からの位置合わせマークＭ
（十字形）を組み合わせたものとすることによつ
てより短時間に位置合わせを行なうことができ
る。
ウエハＷ上に形成する格子Ｇのパターンを、スト
ライプ状の格子パターンと格子パターンの除去さ
れた部分からなる従来からの位置合わせマークＭ
（十字形）を組み合わせたものとすることによつ
てより短時間に位置合わせを行なうことができ
る。
第８図ａに示すように、第４図のウエハＷ上の
格子パターンからの回折光は四辺形の明パターン
の中から十字の暗パターンが組み合わさつたもの
である。一方の入射光１２の回折光はパターンd1
の像となり、他方の入射光１３の回折光はパター
ンd2の像に対応する。光検知手段側から観察した
場合、位置合わせが不十分であると十字の暗パタ
ーンが二重に見える状態となる。この十字のパタ
ーンに合わせて光検知手段を設けると、十字のパ
ターンが重なるようにウエハとレチクルの位置合
せを行うと、従来と同様のパターン位置合わせを
行なうことができる。すなわち、このような方法
によつて従来の位置合わせ方法における0.3ミク
ロン程度概略の位置合せを行うことができる。こ
の位置合わせが終わると、第８図ｂに示したよう
に、四辺形の明パターンの中にモアレ状縞は観測
されるようになり、この縞を用いて本発明の位置
合わせ方法を用いて短時間に高精度の位置合わせ
を行なうことができる。
格子パターンからの回折光は四辺形の明パターン
の中から十字の暗パターンが組み合わさつたもの
である。一方の入射光１２の回折光はパターンd1
の像となり、他方の入射光１３の回折光はパター
ンd2の像に対応する。光検知手段側から観察した
場合、位置合わせが不十分であると十字の暗パタ
ーンが二重に見える状態となる。この十字のパタ
ーンに合わせて光検知手段を設けると、十字のパ
ターンが重なるようにウエハとレチクルの位置合
せを行うと、従来と同様のパターン位置合わせを
行なうことができる。すなわち、このような方法
によつて従来の位置合わせ方法における0.3ミク
ロン程度概略の位置合せを行うことができる。こ
の位置合わせが終わると、第８図ｂに示したよう
に、四辺形の明パターンの中にモアレ状縞は観測
されるようになり、この縞を用いて本発明の位置
合わせ方法を用いて短時間に高精度の位置合わせ
を行なうことができる。
第９図は本発明による第３の実施例であり、こ
の実施例と第２の実施例との差異は、レチクルＲ
上の格子パターン１９，２０中に格子の周期とは
異なるたとえば線状図形を形成していることであ
り、この図形によりウエハＷ上の格子１９，２０
によつて回折した光１８は、位置合わせが十分に
合つていないときには、第１０図ａのように回折
した光１８に位置ずれが生じ、従来と同様の
0.3μm程度の概略の位置合わせが可能となる。こ
の場合は第８図の場合と同様に位置合わせできる
が、レチクルＲ上の格子１９，２０に図形が形成
されているため、ウエハＷを固定した状態でレチ
クルＲをウエハＷに合わせる操作が可能となる。
この概略の位置合せを終了したのち、第８図ｂと
同様に第１０図ｂのごとくモアレ状縞を用いて本
発明の微細な位置合せを行えばよい。
の実施例と第２の実施例との差異は、レチクルＲ
上の格子パターン１９，２０中に格子の周期とは
異なるたとえば線状図形を形成していることであ
り、この図形によりウエハＷ上の格子１９，２０
によつて回折した光１８は、位置合わせが十分に
合つていないときには、第１０図ａのように回折
した光１８に位置ずれが生じ、従来と同様の
0.3μm程度の概略の位置合わせが可能となる。こ
の場合は第８図の場合と同様に位置合わせできる
が、レチクルＲ上の格子１９，２０に図形が形成
されているため、ウエハＷを固定した状態でレチ
クルＲをウエハＷに合わせる操作が可能となる。
この概略の位置合せを終了したのち、第８図ｂと
同様に第１０図ｂのごとくモアレ状縞を用いて本
発明の微細な位置合せを行えばよい。
また、第１１図は本発明によるさらに他の実施
例の位置合せ方法を示すものである。第２図，第
７図に示した例との相異点は、第２図や第７図で
はレチクル上に回折格子が二つ設けられており、
この各々の回折格子にコヒーレントな光を入射さ
せ、レチクルの位置情報を回折角度で表現してい
たが、本実施例ではレチクルＲ上には回折格子２
１は一つだけ設けられており、コヒーレント光２
２を回折格子２１に入射しレチクルに位置情報を
回折角度で表現し、ウエハＷ上の回折光２５を入
射させる。また、ウエハＷには光束２２と可干渉
である参照光束２３をミラー２４で反射して、回
折光２５と干渉させ位置情報を二光束の干渉縞に
与えてウエハＷからの反射光２６を光検知器に入
射させている。よつて、ウエハＷからの反射光２
６を受ける光検知器Ｄの位置では、参照光２３の
みを格子に入射してウエハＷを単独に粗く位置合
わせすることができ、その後にレチクル上の回折
格子で回折した光２５をウエハ上に入射すること
により、第２図，第７図で示したと同様の高精度
の位置合わせを実現することができる。
例の位置合せ方法を示すものである。第２図，第
７図に示した例との相異点は、第２図や第７図で
はレチクル上に回折格子が二つ設けられており、
この各々の回折格子にコヒーレントな光を入射さ
せ、レチクルの位置情報を回折角度で表現してい
たが、本実施例ではレチクルＲ上には回折格子２
１は一つだけ設けられており、コヒーレント光２
２を回折格子２１に入射しレチクルに位置情報を
回折角度で表現し、ウエハＷ上の回折光２５を入
射させる。また、ウエハＷには光束２２と可干渉
である参照光束２３をミラー２４で反射して、回
折光２５と干渉させ位置情報を二光束の干渉縞に
与えてウエハＷからの反射光２６を光検知器に入
射させている。よつて、ウエハＷからの反射光２
６を受ける光検知器Ｄの位置では、参照光２３の
みを格子に入射してウエハＷを単独に粗く位置合
わせすることができ、その後にレチクル上の回折
格子で回折した光２５をウエハ上に入射すること
により、第２図，第７図で示したと同様の高精度
の位置合わせを実現することができる。
第１２図に本発明による他の実施例を示す。こ
の実施例と第３図の場合との相異点は、ウエハ上
の格子のピツチを干渉縞のピツチの整数倍として
おり、従来露光法で得られた位置合わせマークに
よつても高精度の位置合わせができることであ
る。
の実施例と第３図の場合との相異点は、ウエハ上
の格子のピツチを干渉縞のピツチの整数倍として
おり、従来露光法で得られた位置合わせマークに
よつても高精度の位置合わせができることであ
る。
レチクルＲ上には、例えばスクライブライン上
に形成された回折格子３例と例えば回路素子であ
るMOSトランジスタのゲートパターン３１が精
度よく配置形成されている。この回折格子３０に
はさらに例えば第１３図ａに示したような十字の
位置合わせマーク（第１２図では図示せず）が形
成されている。第１２図の３２はウエハ上に形成
される干渉縞を示したものである。第９図の場合
と同様格子３０にレーザビーム１２，１３が入射
し、レチクル上の位置合わせパターンが合うよう
に位置合わせされる。このパターン（格子３０投
影像）は図中３３に示すものである。このパター
ン３３に対して、ウエハＷ上の格子３４が十字マ
ークの位置合わせパターンとして重ね合わされ
る。この格子３４は、ウエハＷ上の従来の光露光
により形成されているので、本発明によるレーザ
ホログラフイによる干渉縞露光の干渉縞の線巾ほ
ど細いパターンが得られない。よつてウエハＷ上
の格子３４のピツチが干渉縞のピツチの整数倍の
パターンであると、第１３図ｂに示すように光検
知手段の位置で十字及びウエハ上の位置合わせパ
ターン３４との重なり合つたパターンの回折像が
得られ、この回折像のモアレ縞から精密な位置合
わせを行なうことができる。
に形成された回折格子３例と例えば回路素子であ
るMOSトランジスタのゲートパターン３１が精
度よく配置形成されている。この回折格子３０に
はさらに例えば第１３図ａに示したような十字の
位置合わせマーク（第１２図では図示せず）が形
成されている。第１２図の３２はウエハ上に形成
される干渉縞を示したものである。第９図の場合
と同様格子３０にレーザビーム１２，１３が入射
し、レチクル上の位置合わせパターンが合うよう
に位置合わせされる。このパターン（格子３０投
影像）は図中３３に示すものである。このパター
ン３３に対して、ウエハＷ上の格子３４が十字マ
ークの位置合わせパターンとして重ね合わされ
る。この格子３４は、ウエハＷ上の従来の光露光
により形成されているので、本発明によるレーザ
ホログラフイによる干渉縞露光の干渉縞の線巾ほ
ど細いパターンが得られない。よつてウエハＷ上
の格子３４のピツチが干渉縞のピツチの整数倍の
パターンであると、第１３図ｂに示すように光検
知手段の位置で十字及びウエハ上の位置合わせパ
ターン３４との重なり合つたパターンの回折像が
得られ、この回折像のモアレ縞から精密な位置合
わせを行なうことができる。
また、位置合わせ中のレーザ光の波長はウエハ
Ｗ上に形成されるレジストを感光しない波長であ
ることが望ましく、位置合わせには、たとえば赤
い光を用い、位置合わせした後には、従来の紫外
光による露光を行なうと位置合わせ及び露光が簡
単に行なえる。
Ｗ上に形成されるレジストを感光しない波長であ
ることが望ましく、位置合わせには、たとえば赤
い光を用い、位置合わせした後には、従来の紫外
光による露光を行なうと位置合わせ及び露光が簡
単に行なえる。
発明の効果
以上本発明による位置合わせ方法によつてレチ
クル上に形成された格子から出た回折光をウエハ
上に設けた格子上の照射し、ウエハ上の格子から
回折された光の強度を観察して、ウエハ上のパタ
ーンをレチクルに対して高精度に位置合わせする
ことができる。さらに、レチクルやウエハ上に設
けた図形を用いて短時間のうちに位置合わせする
ことができる。また、位置合わせの精度はウエハ
上の格子ピツチが1μmのとき数100〓の位置合わ
せ精度が可能である。また、実施例では第１の基
板をレチクル、第２の基板をウエハとしたが、レ
チクル以外の通常のフオトマスクあるいはその他
の一般的な二つの物体間の位置合わせが可能であ
る。また、実施例ではレチクルに入射した光は全
て透過光の場合を示したが、レチクルからの反射
光でも可能である。
クル上に形成された格子から出た回折光をウエハ
上に設けた格子上の照射し、ウエハ上の格子から
回折された光の強度を観察して、ウエハ上のパタ
ーンをレチクルに対して高精度に位置合わせする
ことができる。さらに、レチクルやウエハ上に設
けた図形を用いて短時間のうちに位置合わせする
ことができる。また、位置合わせの精度はウエハ
上の格子ピツチが1μmのとき数100〓の位置合わ
せ精度が可能である。また、実施例では第１の基
板をレチクル、第２の基板をウエハとしたが、レ
チクル以外の通常のフオトマスクあるいはその他
の一般的な二つの物体間の位置合わせが可能であ
る。また、実施例ではレチクルに入射した光は全
て透過光の場合を示したが、レチクルからの反射
光でも可能である。
第１図ａは従来のフオトマスク上の合わせマー
クの平面図、同ｂは従来のウエハ上の位置合わせ
の状態の平面図、第２図は本発明の一実施例のウ
エハとレチクルとの間の位置合わせの構成図、第
３図は本発明による格子と二光束干渉縞との相対
位置の説明図、第４図は本発明によるウエハ上の
格子の一例の平面図、第５図は本発明による位置
合わせに用いるウエハ上の回折格子からの回折光
の強度の観察角度依存性を示す図、第６図は本発
明による位置合わせ時に起きる回折光強度の変位
依存性を示す図、第７図は本発明による位置合わ
せ時の各構成要素及び操作説明図、第８図ａ，ｂ
は本発明による位置合わせ方法の説明図、第９図
は本発明による位置合わせ方法の他の一実施例の
構成図、第１０図ａ，ｂは第９図に示した位置合
わせ方法の説明図、第１１図は本発明による位置
合せ方法のさらに他の実施例の概略構成図、第１
２図はレチクル上のパターン平面図、第１３図ａ
は本発明によるさらに他の位置合せ方法の説明
図、第１３図ｂは回折像の平面図である。 １１……平行光、１２，１３，１６，１７，１
８，２３，２５，２６……光束、１４，１５，１
９，２０，２１，３０……回折格子、１８……反
射光、２３……参照光束、Ｒ……レチクル、Ｗ…
…半導体ウエハ、Ｄ……光検知器、Ｇ……格子。
クの平面図、同ｂは従来のウエハ上の位置合わせ
の状態の平面図、第２図は本発明の一実施例のウ
エハとレチクルとの間の位置合わせの構成図、第
３図は本発明による格子と二光束干渉縞との相対
位置の説明図、第４図は本発明によるウエハ上の
格子の一例の平面図、第５図は本発明による位置
合わせに用いるウエハ上の回折格子からの回折光
の強度の観察角度依存性を示す図、第６図は本発
明による位置合わせ時に起きる回折光強度の変位
依存性を示す図、第７図は本発明による位置合わ
せ時の各構成要素及び操作説明図、第８図ａ，ｂ
は本発明による位置合わせ方法の説明図、第９図
は本発明による位置合わせ方法の他の一実施例の
構成図、第１０図ａ，ｂは第９図に示した位置合
わせ方法の説明図、第１１図は本発明による位置
合せ方法のさらに他の実施例の概略構成図、第１
２図はレチクル上のパターン平面図、第１３図ａ
は本発明によるさらに他の位置合せ方法の説明
図、第１３図ｂは回折像の平面図である。 １１……平行光、１２，１３，１６，１７，１
８，２３，２５，２６……光束、１４，１５，１
９，２０，２１，３０……回折格子、１８……反
射光、２３……参照光束、Ｒ……レチクル、Ｗ…
…半導体ウエハ、Ｄ……光検知器、Ｇ……格子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 位置合わせすべき二枚の基板の第１の基板上
にコヒーレントな第１の光束を入射し、この第１
の光束が入射する前記第１の基板面上の二個所に
第１の回折格子が設けられており、各々の前記回
折格子によつて回折した前記第２光束及び第３の
光束を第２の基板面上に入射させ、前記第２の基
板面上に設けられた第２の回折格子によつて反射
又は透過した第４の光束を光検知手段に導びき、
この手段の検出信号の出力変化を測定することに
より、前記第２の基板面上に入射した二光束の干
渉縞と前記第２の基板面上の第２の回折格子との
相対位置を検知し、前記第１の基板と第２の基板
の相対位置を合わせることを特徴とする位置合わ
せ方法。 ２ 第２の基板上に設けた規則的な第２の回折格
子の一部分にこの格子の周期とは異なる図形が形
成されており、この図形により概略の位置合わせ
を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の位置合わせ方法。 ３ 第１の基板上に設けた二つの規則的な第１の
回折格子の一部分にこの格子の周期とは異なる図
形が前記二つの格子に対称に形成されており、
各々の前記第１の回折格子によつて回折した二光
束を第２の基板上の第２の回折格子に入射し、前
記第２の回折格子によつて回折した光に含まれる
前記図形により概略の位置合わせを行なうことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置合わ
せ方法。 ４ 位置合わせすべき二枚の基板の第１の基板上
にコヒーレントな第１の光束を入射し、前記第１
の光束が入射する前記第１の基板面上に第１の回
折格子が設けられており、前記第１の回折格子に
よつて回折した第２の光束を第２の基板面上に入
射させ、前記回折した第２の光束と可干渉の参照
用第３の光束を同時に第２の基板面上に入射さ
せ、前記第２の基板面上に設けられた第２の回折
格子によつて前記第２，第３の光束の反射又は透
過した第４の光束を光検知手段に導びき、この手
段によつて光強度を測定することにより、前記第
２の基板面上に入射した前記第２および第３の光
束の干渉縞と前記第２の基板面上の第２の回折格
子との相対位置を検知し、前記第１の基板と第２
の基板との相対位置を合わせることを特徴とする
位置合わせ方法。 ５ 第２の基板上に設けた規則的な第２の回折格
子の一部分にこの第２の回折格子とは異なる図形
が形成され、この図形により概略の位置合わせを
行なうことを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の位置合わせ方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58175354A JPS6066819A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 位置合わせ方法 |
| US06/599,734 US4636077A (en) | 1983-04-15 | 1984-04-12 | Aligning exposure method |
| US07/296,721 USRE33669E (en) | 1983-04-15 | 1989-01-12 | Aligning exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58175354A JPS6066819A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 位置合わせ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066819A JPS6066819A (ja) | 1985-04-17 |
| JPH0441485B2 true JPH0441485B2 (ja) | 1992-07-08 |
Family
ID=15994602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58175354A Granted JPS6066819A (ja) | 1983-04-15 | 1983-09-22 | 位置合わせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066819A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0642448B2 (ja) * | 1987-09-30 | 1994-06-01 | 株式会社東芝 | 位置合わせ方法 |
| JP2642392B2 (ja) * | 1988-04-05 | 1997-08-20 | 株式会社東芝 | Ｔｔｌアライメント装置 |
| US7433018B2 (en) * | 2005-12-27 | 2008-10-07 | Asml Netherlands B.V. | Pattern alignment method and lithographic apparatus |
| CN102789137A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-11-21 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种基于莫尔条纹的反射式光刻对准装置 |
| CN103955124B (zh) * | 2014-05-05 | 2017-07-14 | 中科晶源微电子技术（北京）有限公司 | 一种光学精密系统的对准装置 |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP58175354A patent/JPS6066819A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6066819A (ja) | 1985-04-17 |
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