JPH0666247B2 - Mask and wafer alignment method - Google Patents

Mask and wafer alignment method

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JPH0666247B2
JPH0666247B2 JP60124838A JP12483885A JPH0666247B2 JP H0666247 B2 JPH0666247 B2 JP H0666247B2 JP 60124838 A JP60124838 A JP 60124838A JP 12483885 A JP12483885 A JP 12483885A JP H0666247 B2 JPH0666247 B2 JP H0666247B2
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JP
Japan
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mask
wafer
fzp
mark
reflected light
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JP60124838A
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潤一 飯塚
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 本発明は、フルネルゾーンプレート(Fresnel Zone P
late、以下FZPと略称)法によるウエハとマスクの位置
合わせ方法であって、マスクに入射されたコヒーレント
な平行光線(通常レーザ光を用いる)は、大部分がウエ
ハ表面に達し、そこでマスク側に反射する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] The present invention relates to a Fresnel Zone plate (Fresnel Zone P).
(hereinafter, abbreviated as FZP) method, which is a method for aligning a wafer and a mask, and most of coherent parallel light rays (usually using a laser beam) incident on the mask reach the wafer surface, and then reach the mask side. reflect.

この反射光のうち、FZPマークからの反射光は所定の位
置に焦点スポットを結像するが、FZPマーク以外の領域
からの反射光(以下干渉光という)もあり、それらが相
互に干渉してFZPマークからの反射光の焦点スポットの
結像を不鮮明にするため、ウエハ表面から反射する干渉
光がマスク面を通過しないように、ウエハ側に対向する
マスク表面に、干渉光防止膜を形成し、強い輝度のFZP
の焦点スポットの結像により、正確なマスクとウエハの
位置合わせを行うものである。
Of this reflected light, the reflected light from the FZP mark forms a focal spot at a predetermined position, but there is also reflected light from the area other than the FZP mark (hereinafter referred to as interference light), which interfere with each other. To obscure the image of the focal spot of the reflected light from the FZP mark, an interference light prevention film is formed on the mask surface facing the wafer side so that the interference light reflected from the wafer surface does not pass through the mask surface. FZP with strong brightness
The image of the focal spot of is used to accurately align the mask and the wafer.

[産業上の利用分野] 本発明は、X線露光において、マスクとウエハの表面に
それぞれ形成されたFZPマークにより、そこから反射さ
れる焦点スポットの結像を高感度で検知することによ
り、正確な位置合わせをする方法に関するものである。
[Industrial field of application] The present invention accurately detects the image of the focal spot reflected from the FZP mark formed on the surface of the mask and the wafer in the X-ray exposure with high sensitivity. The present invention relates to a method for performing accurate alignment.

近時、半導体装置、表示デバイス、光学応用装置等で
は、極めて緻密で微小なパターニングが必要となり、そ
のために露光方法も光学露光からX線露光、電子線露光
をはじめ各種の高精度の露光方法が検討されている。
Recently, in semiconductor devices, display devices, optical application devices, etc., extremely precise and minute patterning is required. Therefore, various high precision exposure methods such as optical exposure, X-ray exposure, and electron beam exposure are used as exposure methods. Is being considered.

これらの露光方法ではパターンのずれや、焦点ぼけを無
くするために、マスクとウエハの相互位置関係と、間隔
を正確に設定することが極めて重要であり、特にX線露
光でサブミクロンのパターニングを行う際には、位置合
わせ方法の一つとしてFZPマークを利用する位置合わせ
が考えられている。
In these exposure methods, it is extremely important to accurately set the mutual positional relationship between the mask and the wafer and the interval in order to eliminate the pattern shift and the defocus. Especially, the submicron patterning is performed by the X-ray exposure. When performing the alignment, alignment using the FZP mark is considered as one of alignment methods.

このFZP法は、ウエハとマスクの表面のそれぞれに、一
定の法則で配列された複数の線群からなるFZPマーク
に、平行光線を投射すると反射光が回折現象によって、
正確な距離の焦点を結像することを利用し、これの結像
位置を検知することによって、マスクとウエハとの距離
と間隔を検出し、自動制御によって位置合わせをするも
のである。
In this FZP method, on each of the surface of the wafer and the mask, when a parallel light beam is projected on the FZP mark composed of a plurality of line groups arranged according to a certain law, the reflected light is diffracted,
By utilizing the image formation of a focal point at an accurate distance and detecting the image formation position of the focal point, the distance and interval between the mask and the wafer are detected, and the position is adjusted by automatic control.

例えば、マスクとウエハとの間隔をDとし、それらのマ
スクとウエハの両面にそれぞれ異なるFZPマークが形成
されていて、マスクのFZPマークの焦点をF、ウエハの
焦点を(F+D)とすると、それぞれの反射光が同一距
離の(F+D)点の位置に結像するので、それらのスポ
ット輝度を比較し、また位置関係のずれを比較すること
によって、マスクとウエハの間隔と位置ずれが同時に確
認されることになる。
For example, when the distance between the mask and the wafer is D, different FZP marks are formed on both surfaces of the mask and the wafer, and the focus of the FZP mark of the mask is F and the focus of the wafer is (F + D), respectively. Since the reflected light of is imaged at the position of the point (F + D) at the same distance, the gap between the mask and the wafer and the positional shift can be confirmed at the same time by comparing the spot luminances and the positional shifts. Will be.

然しながら、マスクを透過した投射光がFZPと無関係な
ウエハ面でも反射されて干渉光となり、この干渉光がFZ
Pマークからの反射光と干渉して、焦点輝度を劣化させ
ることになり、感度の低下を来す不都合があるため、こ
れの改善が要望されている。
However, the projection light transmitted through the mask is also reflected on the wafer surface unrelated to FZP to become interference light, and this interference light is
Since it interferes with the reflected light from the P mark and deteriorates the focus brightness, and there is a disadvantage that the sensitivity decreases, there is a demand for improvement thereof.

[従来の技術] 第2図は、従来のFZP法によるウエハとマスクの位置合
わせ方法を示す要部断面図である。
[Prior Art] FIG. 2 is a sectional view of an essential part showing a conventional method for aligning a wafer and a mask by the FZP method.

マスク1とウエハ2の右側と左側が示してあり、それら
は間隔Dで配置されていて、マスク1には焦点距離Fの
FZPマーク3とウエハ2には焦点距離(F+D)のFZPマ
ーク4が形成されている。
The right and left sides of the mask 1 and the wafer 2 are shown, they are arranged at a distance D, and the mask 1 has a focal length F
An FZP mark 4 having a focal length (F + D) is formed on the FZP mark 3 and the wafer 2.

マスク1の表面に、平行光線5が矢印のように投射され
ると、マスクのFZPマークからの反射光の焦点スポット
は、マスク面からFの距離にある点P1になり、同様にウ
エハ3からの反射光の焦点スポットは、ウエハ面から
(F+D)の距離にある点P2になる。
When the parallel light rays 5 are projected on the surface of the mask 1 as shown by the arrows, the focal spot of the reflected light from the FZP mark on the mask becomes a point P 1 at a distance F from the mask surface, and similarly, the wafer 3 The focal spot of the reflected light from is the point P 2 at a distance of (F + D) from the wafer surface.

従って、予めウエハとマスクのFZPマークを所定の焦点
距離に設定しておけば、P1とP2点の水平と垂直の位置ず
れを、結像されたスポットの輝度差の比較によって間隔
を比較し、スポットの位置関係の比較を行うことによ
り、マスクとウエハの間隔と位置関係とを正確に検知す
ることができる。
Therefore, if the FZP marks on the wafer and mask are set to a predetermined focal length in advance, the horizontal and vertical position shifts of points P 1 and P 2 are compared by comparing the brightness differences of the imaged spots. However, by comparing the positional relationship of the spots, it is possible to accurately detect the distance and the positional relationship between the mask and the wafer.

然しながら、このようなウエハとマスクとの相互位置を
FZP法により検知する際に、マスク1を通過する平行光
線5が、ウエハ2のFZPマーク4からの反射光のみでな
く、ウエハのFZPマーク4以外の領域6からも反射する
干渉光があるために、この干渉光がマスク1を通過し
て、P2点に結像する反射光に干渉して、スポットの輝度
の低下が、焦点ぼけ等の不都合があり、そのために輝度
の比較が瞹味になって、位置合わせが不正確になるとい
う欠点がある。
However, the mutual position of such a wafer and mask
When detecting by the FZP method, the parallel rays 5 passing through the mask 1 have not only reflected light from the FZP mark 4 on the wafer 2 but also interference light reflected from the area 6 other than the FZP mark 4 on the wafer. In addition, the interference light passes through the mask 1 and interferes with the reflected light that forms an image at the point P 2, and there is an inconvenience such as a decrease in the brightness of the spot and defocusing. Therefore, comparison of the brightness is dazzling. Therefore, there is a drawback that the alignment becomes inaccurate.

[発明が解決しようとする問題点] 従来の、マスクとウエハのFZP法による位置合わせで
は、ウエハのFZPマーク以外の領域からの干渉光のた
め、これがFZPマークからの反射光と干渉して、FZPマー
クからの反射光による焦点スポットを不鮮明にすること
が問題点である。
[Problems to be Solved by the Invention] In conventional alignment of the mask and the wafer by the FZP method, interference light from a region other than the FZP mark on the wafer interferes with the reflected light from the FZP mark, The problem is that the focal spot due to the reflected light from the FZP mark is obscured.

[問題点を解決するための手段] 第1図は、上記問題点を解決するための、本発明による
位置合わせ方法を説明するための断面図であり、その解
決の手段は、マスクとウエハ表面に、それぞれ異なる焦
点距離を有するFPZマークを形成し、平行光線を入射し
て、マスクとウエハの位置合わせをする際に、ウエハの
FZPマークが形成されていない領域からの反射光が、マ
スク面を透過して、FZPマークからの結像スポットに干
渉をしないように、ウエハ側に対向するマスクの表面
に、干渉防止膜を形成することにより、解決したもので
ある。
[Means for Solving the Problems] FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the alignment method according to the present invention for solving the above problems. The means for solving the problems are a mask and a wafer surface. , FPZ marks with different focal lengths are formed, and parallel rays are incident on the wafer to align the mask and the wafer.
An interference prevention film is formed on the surface of the mask facing the wafer side so that the reflected light from the area where the FZP mark is not formed does not pass through the mask surface and interfere with the image spot from the FZP mark. It has been solved by doing.

[作用] 本発明は、マスクとウエハ表面に、FZPマークを形成し
て、マスクとウエハの位置合わせをする場合に、ウエハ
面のFZPマークからの反射による焦点スポットと、上記F
ZPマーク以外の領域からの反射光の干渉を防止するため
に、ウエハ面に対向するマスク面に、干渉光の透過を阻
止するような膜を形成するもので、例えばレジスト膜や
弗化マグネシウム等の成膜を行うことにより、干渉光を
防止することができる。
[Operation] According to the present invention, when the FZP mark is formed on the mask and the wafer surface and the mask and the wafer are aligned, the focal spot due to the reflection from the FZP mark on the wafer surface and the F
In order to prevent interference of reflected light from areas other than the ZP mark, a film that blocks transmission of interference light is formed on the mask surface facing the wafer surface. For example, a resist film or magnesium fluoride. Interfering light can be prevented by forming the film.

この干渉防止膜は、当然ウエハのFZP面からの反射光に
対しても減衰作用をもつが、通常FZP面からの反射光
は、極めて強度が大きいので、本発明の干渉光防止膜に
よって影響を受ける程度は軽微であり、従って干渉光が
ないために焦点スポットの輝度が鮮明になり正確な位置
合わせが可能になる。
This anti-interference film naturally has an attenuating action also on the reflected light from the FZP surface of the wafer, but since the reflected light from the FZP surface is usually extremely strong, it is affected by the interference light prevention film of the present invention. The amount of light received is slight, and since there is no interference light, the brightness of the focal spot becomes clear and accurate alignment becomes possible.

[実施例] 第1図は本発明のFZP法によるマスクとウエハの位置合
わせを説明するための模式要部断面図である。
[Embodiment] FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a principal part for explaining the alignment of a mask and a wafer by the FZP method of the present invention.

マスク11とウエハ12が間隔Dで配置され、マスク11には
焦点距離FのFZPマーク13と、ウエハ12には焦点距離
(F+D)のFZPマーク14が形成されている。
The mask 11 and the wafer 12 are arranged at an interval D, and the mask 11 has an FZP mark 13 having a focal length F and an FZP mark 14 having a focal length (F + D) formed on the wafer 12.

図において、平行光線15が矢印のように投射されると、
マスクとウエハのそれぞれのFZPマークからの反射光の
焦点スポットが、点P1、P2に結像され、それらの結像さ
れたスポットの輝度を比較して、マスクとウエハの位置
関係と間隔を検知することが従来と同様である。
In the figure, when the parallel rays 15 are projected as shown by the arrows,
The focal spots of the reflected light from the FZP marks on the mask and wafer are imaged at points P 1 and P 2, and the brightness of these imaged spots is compared to determine the positional relationship between the mask and the wafer and the distance between them. Is the same as the conventional one.

本発明は、マスク11を通過した平行光線15が、ウエハ12
のFZPマーク以外の領域16からの反射光がマスク11を再
透過して、P2点に結像したスポットに干渉するのを改善
するため、この反射する干渉光がマスクを透過しないよ
うに、干渉光防止膜17をウエハに対向するマスク面に被
着したものである。
According to the present invention, the parallel rays 15 that have passed through the mask 11 are
In order to improve that the reflected light from the area 16 other than the FZP mark retransmits the mask 11 and interferes with the spot imaged at the point P 2 , the reflected interference light does not pass through the mask. The interference light prevention film 17 is applied to the mask surface facing the wafer.

干渉光防止膜は、通常のフォトレジスト膜でもよいし、
また弗化マグネシウム(MgF)等を塗布して被着しても
よい。
The interference light prevention film may be a normal photoresist film,
Alternatively, magnesium fluoride (MgF) or the like may be applied and deposited.

このような干渉光防止膜により、干渉光はマスク面を透
過することなく、干渉光防止膜によって吸収と反射がな
され、マスクとウエハの間隙内で次第に減衰する。
With such an interference light prevention film, the interference light is absorbed and reflected by the interference light prevention film without passing through the mask surface, and is gradually attenuated within the gap between the mask and the wafer.

この結果、FZPマークの反射光による焦点スポット輝度
は鮮明になり、正確なウエハとマスクの位置合わせが可
能になる。
As a result, the brightness of the focal spot due to the reflected light from the FZP mark becomes clear, and accurate wafer-mask alignment becomes possible.

[発明の効果] 以上、詳細に説明したように、本発明のマスク面に干渉
防止膜を形成することにより、ウエハからの干渉光がマ
スクを透過することなく、従って鮮明な焦点スポットを
得ることができ、極めて正確な位置合わせが可能になっ
て、サブミクロンの露光が可能になるという効果大なる
ものがある。
[Effects of the Invention] As described in detail above, by forming the interference prevention film on the mask surface of the present invention, interference light from the wafer does not pass through the mask, and therefore a clear focal spot can be obtained. This makes it possible to perform extremely precise alignment, which makes it possible to perform submicron exposure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明のFZP法によるマスクとウエハの位置
合わせを説明するための模式要部断面図、 第2図は、従来のマスクとウエハの位置合わせを説明す
るための模式要部断面図、 図において、 11はマスク、12はウエハ、 13、14はFZP面、15は平行光線、 16はFZP面以外の領域、 17は干渉光防止膜、 をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an essential part for explaining the alignment of a mask and a wafer by the FZP method of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an essential part for explaining the alignment of a conventional mask and a wafer. In the figures and figures, 11 is a mask, 12 is a wafer, 13 and 14 are FZP planes, 15 are parallel rays, 16 is a region other than the FZP plane, and 17 is an interference light prevention film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マスク(11)とウエハ(12)の表面に、 それぞれフルネルゾーンプレートマーク(13)、(14)を形
成し、 マスク表面に平行光線(15)を入射して反射光の焦点スポ
ットを検知して、該マスクとウエハの位置合わせをする
方法において、 ウエハ(12)側に対向するマスク(11)の表面に干渉防止膜
(17)を形成したことをことを特徴とするマスクとウエハ
の位置合わせ方法。
1. Fresnel zone plate marks (13) and (14) are formed on the surfaces of a mask (11) and a wafer (12), respectively, and a parallel light beam (15) is incident on the mask surface to reflect reflected light. In the method of detecting the focal spot and aligning the mask and the wafer, an interference prevention film is formed on the surface of the mask (11) facing the wafer (12) side.
A method for aligning a mask and a wafer, wherein (17) is formed.
JP60124838A 1985-06-07 1985-06-07 Mask and wafer alignment method Expired - Lifetime JPH0666247B2 (en)

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JPS61283124A JPS61283124A (en) 1986-12-13
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