JPH0770463B2 - 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
- JPH0770463B2 JPH0770463B2 JP1011339A JP1133989A JPH0770463B2 JP H0770463 B2 JPH0770463 B2 JP H0770463B2 JP 1011339 A JP1011339 A JP 1011339A JP 1133989 A JP1133989 A JP 1133989A JP H0770463 B2 JPH0770463 B2 JP H0770463B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- mask
- laser light
- wavelengths
- light
- 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.)
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は特にＸ線露光装置に用いるのに適するマスクの
ウエハの位置ずれ検出方法に関する。
ウエハの位置ずれ検出方法に関する。
近年の半導体装置は、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に突入しようとしてい
る。このような状況において、紫外線のｇ線とｉ線を用
いる従来の光学式の半導体露光装置は、光の波長による
解像度の限界が0.5μｍ程度といわれているため、0.5μ
ｍ以下のパターンに対応できる次代の露光装置が強く望
まれている。このような次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、その研究開発が進め
られている。
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に突入しようとしてい
る。このような状況において、紫外線のｇ線とｉ線を用
いる従来の光学式の半導体露光装置は、光の波長による
解像度の限界が0.5μｍ程度といわれているため、0.5μ
ｍ以下のパターンに対応できる次代の露光装置が強く望
まれている。このような次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、その研究開発が進め
られている。
Ｘ線露光装置に関する従来の技術としては、リニエフレ
ネルゾーンプレート（LFZP）を用いたマスクとウエハの
アライメント方法がある。この方法は、マスク用マーク
としてLFZPと呼ばれる光の回折を利用した集光レンズを
用い、ウエハ用マークとして回折格子を用いるものであ
る。（B. Fay:“Optical Alignment System for Submic
ron X−ray Lithography",Journal of Vacuum Science
Technology,Vol.16（６）,Nov/Dec,1979,p.1954〜1958
参照） ここで上述の方法の原理について図面を参照して説明す
る。
ネルゾーンプレート（LFZP）を用いたマスクとウエハの
アライメント方法がある。この方法は、マスク用マーク
としてLFZPと呼ばれる光の回折を利用した集光レンズを
用い、ウエハ用マークとして回折格子を用いるものであ
る。（B. Fay:“Optical Alignment System for Submic
ron X−ray Lithography",Journal of Vacuum Science
Technology,Vol.16（６）,Nov/Dec,1979,p.1954〜1958
参照） ここで上述の方法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エハの従来のアライメ
ント方法の一例を示す説明図である。
ント方法の一例を示す説明図である。
第３図に示すように、ウエハ７には回折格子８が該印さ
れており、ウエハ７の上には所定のギャップだけ離れた
位置にマスク９が対向して配設されている。マスク９に
はその焦点距離がウエハ７とマスク９との上記のギャッ
プ量に等しいLFZP10が描かれている。
れており、ウエハ７の上には所定のギャップだけ離れた
位置にマスク９が対向して配設されている。マスク９に
はその焦点距離がウエハ７とマスク９との上記のギャッ
プ量に等しいLFZP10が描かれている。
第４図は第３図のLFZPの構造を示す平面図である。
第４図に示すように、LFZP10は、種々の幅および間隔の
直線を平行に並べた構造を有しており、縞模様（縞）を
構成している。縞は、図形の中心からの距離rNとする
と、 で表わされる。ここで、ｆは焦点距離、λはアライメン
トに用いるレーザ光11の波長である。第４図に示したLF
ZP10の図形の中心の縞は透明であるが、これと反対の構
成とすることもできる。
直線を平行に並べた構造を有しており、縞模様（縞）を
構成している。縞は、図形の中心からの距離rNとする
と、 で表わされる。ここで、ｆは焦点距離、λはアライメン
トに用いるレーザ光11の波長である。第４図に示したLF
ZP10の図形の中心の縞は透明であるが、これと反対の構
成とすることもできる。
第５図は第３図の回折格子の構造を示す平面図である。
第５図に示すように、回折格子８は、大きさの等しい長
方形の図形を等間隔に１列に並べた図形となっていて、
そのピッチＰによって回折角度が決まる。
方形の図形を等間隔に１列に並べた図形となっていて、
そのピッチＰによって回折角度が決まる。
第３図において、マスク９の上方から入射する平行レー
ザビーム（レーザ光）11は、LFZP10によって集光され、
ウエハ７の面上で焦点を結んでスリット状の像をつく
る。このスリット状の像とウエハ７の面上の回折格子８
が一直線上に重なると、レーザ光11を回折して再びLFZP
10を通って平行光となってアライメント信号として検出
される。
ザビーム（レーザ光）11は、LFZP10によって集光され、
ウエハ７の面上で焦点を結んでスリット状の像をつく
る。このスリット状の像とウエハ７の面上の回折格子８
が一直線上に重なると、レーザ光11を回折して再びLFZP
10を通って平行光となってアライメント信号として検出
される。
第６図は第３図の例においてマスクとウエハと間のギャ
ップと回折光強度の関係を示すグラフである。
ップと回折光強度の関係を示すグラフである。
第６図に示すように、ギャップがLFZPの焦点距離に等し
くなったときに回折光強度が最大になる。レーザ光源が
He−Neレーザ（λ＝632.8nm）で、焦点距離40μｍ、ス
リット数21のLFZPの場合、十分な回折光強度を得るため
には、マスクとウエハと間のギャップ量を（40±１）μ
ｍ程度の精度に設定しなければならないことが実験によ
って確められている。
くなったときに回折光強度が最大になる。レーザ光源が
He−Neレーザ（λ＝632.8nm）で、焦点距離40μｍ、ス
リット数21のLFZPの場合、十分な回折光強度を得るため
には、マスクとウエハと間のギャップ量を（40±１）μ
ｍ程度の精度に設定しなければならないことが実験によ
って確められている。
上述のように、従来のマスクとウエハの位置ずれ検出方
法は、ウエハとマスクとのギャップがLFZPの焦点距離か
らずれると、回折光強度が減少して位置ずれの検出がで
きなくなるので、位置ずれの検出を行なう前にマスクと
ウエハと間のギャップを精密に設定しておかなければな
らないという欠点を有している。
法は、ウエハとマスクとのギャップがLFZPの焦点距離か
らずれると、回折光強度が減少して位置ずれの検出がで
きなくなるので、位置ずれの検出を行なう前にマスクと
ウエハと間のギャップを精密に設定しておかなければな
らないという欠点を有している。
本発明のマスクとウエハの位置ずれ検出方法は、マスク
とウエハとを対向させて平行に配設し、前記マスク上に
リニアフレネルゾーンプレートを設け、前記ウエハ上に
回折格子を設け、複数の波長のレーザ光を対応する複数
個の第一のダイクロイックミラーで各波長成分に分離
し、この分離した前記レーザ光をNDフィルタに通し、前
記NDフィルタを通った前記レーザ光を複数個の第二のダ
イクロイックミラーで集光し、この集光した前記レーザ
光を前記リニアフレネルゾーンプレートに照射し、その
前記回折格子からの反射回折光を検出するようにしたこ
とを含むようにしたものである。
とウエハとを対向させて平行に配設し、前記マスク上に
リニアフレネルゾーンプレートを設け、前記ウエハ上に
回折格子を設け、複数の波長のレーザ光を対応する複数
個の第一のダイクロイックミラーで各波長成分に分離
し、この分離した前記レーザ光をNDフィルタに通し、前
記NDフィルタを通った前記レーザ光を複数個の第二のダ
イクロイックミラーで集光し、この集光した前記レーザ
光を前記リニアフレネルゾーンプレートに照射し、その
前記回折格子からの反射回折光を検出するようにしたこ
とを含むようにしたものである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す系統図である。
第１図に示すマスクとウエハの位置ずれ検出方法は、マ
スク１とウエハ２とを対向させて平行に配設し、マスク
１上にLFZP3を設け、ウエハ２上に回折格子４を設け、
複数の波長の光を同時に発信するレーザ光源５から放射
されるレーザ光をダイクロイックミラー16a〜16cで各波
長成分に分解し、この分解したレーザ光をNDフィルタ17
a〜17cに導き、NDフィルタ17a〜17cを通ったレーザ光を
ダイクロイックミラー18a〜18cで集め、この集めたレー
ザ光をLFZP3に照射し、回折格子４からの反射回折光を
検出するようにしている。
スク１とウエハ２とを対向させて平行に配設し、マスク
１上にLFZP3を設け、ウエハ２上に回折格子４を設け、
複数の波長の光を同時に発信するレーザ光源５から放射
されるレーザ光をダイクロイックミラー16a〜16cで各波
長成分に分解し、この分解したレーザ光をNDフィルタ17
a〜17cに導き、NDフィルタ17a〜17cを通ったレーザ光を
ダイクロイックミラー18a〜18cで集め、この集めたレー
ザ光をLFZP3に照射し、回折格子４からの反射回折光を
検出するようにしている。
レーザ光源５から同時に発信する複数の波長のレーザ光
の強度は等しくない。このためダイクロイックミラー16
a〜16cによって各波長成分に分解し、それぞれをNDフィ
ルタ17a〜17cを通すことによって各波長の強度を等しく
する。
の強度は等しくない。このためダイクロイックミラー16
a〜16cによって各波長成分に分解し、それぞれをNDフィ
ルタ17a〜17cを通すことによって各波長の強度を等しく
する。
LFZP3は光の回折現象を利用したレンズであり、その焦
点距離は入射する光の波長に依存する。従って、上述の
ように複数の波長の光を同時に照射すると、LFZP3は各
波長に対応した複数の焦点距離を持つ。使用する波長を
λａ・λｂ・λｃとし、これらに対応する焦点距離をfa
・fb・fcとしたとき、マクス１とウエハ２とのギャップ
量と回折光強度の関係は第２図に示したようになる。第
２図に破線で示した曲線21は、各波長のレーザ光のそれ
ぞれの回折光強度を示し、実線で示した曲線22は、複数
の波長の光を同時に用いた場合の回折光強度である。複
数の波長の光を同時に用いると、広い範囲に亘って回折
光強度がほぼ一定となるので、マスク１とウエハ２の位
置ずれを検出する前にそれらのギャップを精密に設定し
ておく必要がない。
点距離は入射する光の波長に依存する。従って、上述の
ように複数の波長の光を同時に照射すると、LFZP3は各
波長に対応した複数の焦点距離を持つ。使用する波長を
λａ・λｂ・λｃとし、これらに対応する焦点距離をfa
・fb・fcとしたとき、マクス１とウエハ２とのギャップ
量と回折光強度の関係は第２図に示したようになる。第
２図に破線で示した曲線21は、各波長のレーザ光のそれ
ぞれの回折光強度を示し、実線で示した曲線22は、複数
の波長の光を同時に用いた場合の回折光強度である。複
数の波長の光を同時に用いると、広い範囲に亘って回折
光強度がほぼ一定となるので、マスク１とウエハ２の位
置ずれを検出する前にそれらのギャップを精密に設定し
ておく必要がない。
上述の実施例は、３個の波長の光を用いた例であるが、
もっと多くの数の光を用いるとその効果は一層大きくな
る。また、２波長でも十分な効果がある。例えば、Arレ
ーザの代表的な２波長である488nmおよび514.5nmを用い
ると、LFZPを波長500nmでその焦点が40μｍとなるよう
に設定しておけば、それぞれの波長における焦点距離は
おおよそ41μｍと39μｍになる。単一波長を用いたとき
のギャップの許容範囲をLFZPの焦点距離40μｍに対して
（40±１）μｍであるとすれば、Arレーザの２波長を用
いることによってギャップの許容範囲は（40±２）μｍ
となり、許容範囲は倍増する。
もっと多くの数の光を用いるとその効果は一層大きくな
る。また、２波長でも十分な効果がある。例えば、Arレ
ーザの代表的な２波長である488nmおよび514.5nmを用い
ると、LFZPを波長500nmでその焦点が40μｍとなるよう
に設定しておけば、それぞれの波長における焦点距離は
おおよそ41μｍと39μｍになる。単一波長を用いたとき
のギャップの許容範囲をLFZPの焦点距離40μｍに対して
（40±１）μｍであるとすれば、Arレーザの２波長を用
いることによってギャップの許容範囲は（40±２）μｍ
となり、許容範囲は倍増する。
また、本実施例は、複数の波長の光を同時に発信する１
台のレーザ光源を用いた例であるが、単一波長の光を発
信する複数台のレーザ光源を用いることもできる。
台のレーザ光源を用いた例であるが、単一波長の光を発
信する複数台のレーザ光源を用いることもできる。
以上説明したように、本発明のマスクとウエハの位置ず
れ検出方法は、複数の波長のレーザ光を用いることによ
り、回折光強度がマスクとウエハとの間のギャップ量の
変動に対して変化しなくなるため、マスクとウエハの位
置ずれの検出の前にギャップ量の設定を行う必要がない
という効果があり、従ってあアライメントを簡略にする
ことができるという効果がある。
れ検出方法は、複数の波長のレーザ光を用いることによ
り、回折光強度がマスクとウエハとの間のギャップ量の
変動に対して変化しなくなるため、マスクとウエハの位
置ずれの検出の前にギャップ量の設定を行う必要がない
という効果があり、従ってあアライメントを簡略にする
ことができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
図の実施例においてマスクとウエハとのギャップ量と回
折光強度の関係を示すグラフ、第３図はLFZPを用いたマ
スクとウエハの従来のアライメント方法の一例を示す説
明図、第４図は第３図のLFZPの構造を示す平面図、第５
図は第３図の回折格子の構造を示す平面図、第６図は第
３図の例においてマスクとウエハと間のギャップと回折
光強度の関係を示すグラフである。 １・９……マスク、２・７……ウエハ、３・10……LFZ
P、４・８……回折格子、５……レーザ光源、11……レ
ーザ光、16a〜16c・18a〜18c……ダイクロイックミラ
ー、17a〜17c……NDフィルタ。
図の実施例においてマスクとウエハとのギャップ量と回
折光強度の関係を示すグラフ、第３図はLFZPを用いたマ
スクとウエハの従来のアライメント方法の一例を示す説
明図、第４図は第３図のLFZPの構造を示す平面図、第５
図は第３図の回折格子の構造を示す平面図、第６図は第
３図の例においてマスクとウエハと間のギャップと回折
光強度の関係を示すグラフである。 １・９……マスク、２・７……ウエハ、３・10……LFZ
P、４・８……回折格子、５……レーザ光源、11……レ
ーザ光、16a〜16c・18a〜18c……ダイクロイックミラ
ー、17a〜17c……NDフィルタ。
Claims (1)
- 【請求項１】マスクとウエハとを対向させて平行に配設
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、前記ウエハ上に回折格子を設け、複数の波長のレー
ザ光を対応する複数個の第一のダイクロイックミラーで
各波長成分に分離し、この分離した前記レーザ光をNDフ
ィルタに通し、前記NDフィルタを通った前記レーザ光を
複数個の第二のダイクロイックミラーで集光し、この集
光した前記レーザ光を前記リニアフレネルゾーンプレー
トに照射し、その前記回折格子からの反射回折光を検出
するようにしたこと含むことを特徴とするマスクとウエ
ハの位置ずれ検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011339A JPH0770463B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP1011339A JPH0770463B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | マスクとウエハの位置ずれ検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192712A JPH02192712A (ja) | 1990-07-30 |
| JPH0770463B2 true JPH0770463B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=11775275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011339A Expired - Lifetime JPH0770463B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | マスクとウエハの位置ずれ検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770463B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6551409B1 (en) | 1997-02-14 | 2003-04-22 | Interuniversitair Microelektronica Centrum, Vzw | Method for removing organic contaminants from a semiconductor surface |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1011339A patent/JPH0770463B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02192712A (ja) | 1990-07-30 |
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