JPS60262003A - 位置合わせ方法 - Google Patents
位置合わせ方法Info
- Publication number
- JPS60262003A JPS60262003A JP59118485A JP11848584A JPS60262003A JP S60262003 A JPS60262003 A JP S60262003A JP 59118485 A JP59118485 A JP 59118485A JP 11848584 A JP11848584 A JP 11848584A JP S60262003 A JPS60262003 A JP S60262003A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- grating
- pitch
- wafer
- interference
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
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。
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、精度の高い位置合わ騒装置、特に高密な半導
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。
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
半導体装置は最近ますます高密度化され、各々の素子の
微細パターンの寸法は、１ミクロン以下に及んでいる。
微細パターンの寸法は、１ミクロン以下に及んでいる。
従来からのＬ’ＳＩ製造時のフォトマスクとＬＳＩウェ
ハの位置合わせは、ウェハに設けた位置合わせマークを
□用いて、ウエノ１を着装したステージの回転と２軸子
行移動し、フオトマ ′スフ上のマークとウェハ上のマ
ークを重ね合わせることによ゛って行なって仏たが、そ
の位置合わせ精度は±０．３ミクロン程度であり、サブ
ミクロンの素子を形成する場合には、合わせ精度が悪く
実用にならない。また、Ｓオースチン（Ａｐｐｌｉｅ（
ＩＰｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、 ３１Ｎ
ａ７ Ｐ、４２８ 。
ハの位置合わせは、ウェハに設けた位置合わせマークを
□用いて、ウエノ１を着装したステージの回転と２軸子
行移動し、フオトマ ′スフ上のマークとウェハ上のマ
ークを重ね合わせることによ゛って行なって仏たが、そ
の位置合わせ精度は±０．３ミクロン程度であり、サブ
ミクロンの素子を形成する場合には、合わせ精度が悪く
実用にならない。また、Ｓオースチン（Ａｐｐｌｉｅ（
ＩＰｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、 ３１Ｎ
ａ７ Ｐ、４２８ 。
１９７７）らが示しだ干渉法を用いた位置合わせ方法で
は、第１図で示しだように、入射レーザビーム１をフォ
トマスク２に入射し、フォトマスク２上に形成した格子
３で回折し、この回折した光をもう一度、ウェハ４上に
形成した格子５によって回折することにより、回折光６
，７．８・・・を得る。この回折光は、フォトマスクで
の回折次数とウェハでの回折次数の二値表示で表わすと
、回折光６は（０，１）、回折光７は（１，１）、回折
光８は（−１，２＞・；・で表わすことができる。この
回折光をレンズにより一点に集め光強度を測定する。回
折光は入射レグザビーム１に対して左右対称な位置に光
強度を持ち、フォトマスク２とウェハ４°との位置合わ
せには、左右に観察された回折光の強度を一致させるこ
とにより行なえる。この方法では位置合わせ精度は、数
１００人とされている。
は、第１図で示しだように、入射レーザビーム１をフォ
トマスク２に入射し、フォトマスク２上に形成した格子
３で回折し、この回折した光をもう一度、ウェハ４上に
形成した格子５によって回折することにより、回折光６
，７．８・・・を得る。この回折光は、フォトマスクで
の回折次数とウェハでの回折次数の二値表示で表わすと
、回折光６は（０，１）、回折光７は（１，１）、回折
光８は（−１，２＞・；・で表わすことができる。この
回折光をレンズにより一点に集め光強度を測定する。回
折光は入射レグザビーム１に対して左右対称な位置に光
強度を持ち、フォトマスク２とウェハ４°との位置合わ
せには、左右に観察された回折光の強度を一致させるこ
とにより行なえる。この方法では位置合わせ精度は、数
１００人とされている。
しかし、この方法においては、フォトマスク２とウェハ
４との位置合わせは、フォトマスク２とウェハ４との間
隔りに大きく影響されるため、間隔りの精度を要求する
。まだ、フォトマスク２とウェハ４を接近させ、間隔り
の精度を保持した状態で位置合わせする必要があり装置
が複雑となるため、実用に問題があった。
４との位置合わせは、フォトマスク２とウェハ４との間
隔りに大きく影響されるため、間隔りの精度を要求する
。まだ、フォトマスク２とウェハ４を接近させ、間隔り
の精度を保持した状態で位置合わせする必要があり装置
が複雑となるため、実用に問題があった。
また、サブミクロン線巾を持つ素子の位置合わせには、
素子からの二次電子放出による観察による方法があるが
、大気中での取り扱いができないタメ、ＬＳＩを製造す
る上でのスループットカ小さくなり、実用上問題があっ
た。
素子からの二次電子放出による観察による方法があるが
、大気中での取り扱いができないタメ、ＬＳＩを製造す
る上でのスループットカ小さくなり、実用上問題があっ
た。
発明の目的
本発明はこのような従来からの問題に鑑み、微細パター
ンの位置合わせを大気中で、かつ、簡単な構成で行なえ
る位置合わせ方法を提供することを目的としている。
ンの位置合わせを大気中で、かつ、簡単な構成で行なえ
る位置合わせ方法を提供することを目的としている。
発明の構成
本発明はコヒーレントな光を２方向から入射し、この２
光束の干渉により得られる干渉縞と、前記２光束の光路
中に配置された格子とによって反射又は透過い光を光検
。１あえ導き、□、２光束 ｉの入射角を変化させたと
きの光強度変化を測定し、前記２光束の干渉縞のピッチ
Ｐ７ と格子のピッチＰＧ との関係がＰｃ ”−、Ｐ
ｉ・ＸＮ （Ｎは１，２．・・・整数）となるように前
記２光束の入射角を調整すると共に、前記２光束の干渉
縞と格子との相対位置を検知することにより、位置合わ
せを高精度に行なうととを実現するものである。
光束の干渉により得られる干渉縞と、前記２光束の光路
中に配置された格子とによって反射又は透過い光を光検
。１あえ導き、□、２光束 ｉの入射角を変化させたと
きの光強度変化を測定し、前記２光束の干渉縞のピッチ
Ｐ７ と格子のピッチＰＧ との関係がＰｃ ”−、Ｐ
ｉ・ＸＮ （Ｎは１，２．・・・整数）となるように前
記２光束の入射角を調整すると共に、前記２光束の干渉
縞と格子との相対位置を検知することにより、位置合わ
せを高精度に行なうととを実現するものである。
実施例の説明
第２図に本発明による位置検知方法を実施できるホログ
ラフィック露光装置および光検知器を具備した位置検知
装置を示す。
ラフィック露光装置および光検知器を具備した位置検知
装置を示す。
コヒーレントな光１０をレーザー発生装置（回路）から
ビームスプリッタ（ＢＳ）に入射させ、はぼ同一強度の
反射光１１と透過光１２とに振幅分割し、各４反射鏡Ｍ
１とＭ２に入射し、ウェハＷの表面に対して双方の反射
光がほぼ等しい角度θで入射するように、ＢＳ、Ｍｌ
、Ｍ２．Ｗを配置する。ウェハＷ上には格子Ｇが形成さ
れており、格子Ｇによって回折した反射光１３および１
４が、スリットＳ１およびＳ２を介して光検知器Ｄ１お
よびＤ２に入射する。レーザの波長を２９Ｍ１゜Ｍ２．
からの反射光１１．１２が干渉して作る干渉縞のピッチ
をＰ７・とすると、ウェハＧにできる干渉縞は λ で表される。
ビームスプリッタ（ＢＳ）に入射させ、はぼ同一強度の
反射光１１と透過光１２とに振幅分割し、各４反射鏡Ｍ
１とＭ２に入射し、ウェハＷの表面に対して双方の反射
光がほぼ等しい角度θで入射するように、ＢＳ、Ｍｌ
、Ｍ２．Ｗを配置する。ウェハＷ上には格子Ｇが形成さ
れており、格子Ｇによって回折した反射光１３および１
４が、スリットＳ１およびＳ２を介して光検知器Ｄ１お
よびＤ２に入射する。レーザの波長を２９Ｍ１゜Ｍ２．
からの反射光１１．１２が干渉して作る干渉縞のピッチ
をＰ７・とすると、ウェハＧにできる干渉縞は λ で表される。
この干渉縞のピッチＰｆのほぼ整数倍のピッチＰｃ を
持つ格子Ｇからは、２光束１１と１２の干渉した光を波
面分割する格子によって回折された光が得られ、この光
により、２光束の干渉縞と格子Ｇとの間の平２行度お、
よびピッチ方向の相対位置関係を示す光強度情報が得ら
れる。
持つ格子Ｇからは、２光束１１と１２の干渉した光を波
面分割する格子によって回折された光が得られ、この光
により、２光束の干渉縞と格子Ｇとの間の平２行度お、
よびピッチ方向の相対位置関係を示す光強度情報が得ら
れる。
第３，４図に、２光束の干渉縞と格子０に関して、位置
合わせ前の相対位置関係を示す。ｆは干渉縞、αは干渉
縞ｆと格子Ｇとのなす角、Ｘは干渉縞ｆと格子Ｇとの位
置づれを示す。ウェハＷを格子Ｇを有する面の法線回り
に微小回転させ、スリットＳ１．Ｓ２を介して光検知器
ＤＩ、Ｄ２に導ひくことにより、第５図のように光強度
Ｉの変化が得られる。縦軸は光強度工、横軸は回転量α
。
合わせ前の相対位置関係を示す。ｆは干渉縞、αは干渉
縞ｆと格子Ｇとのなす角、Ｘは干渉縞ｆと格子Ｇとの位
置づれを示す。ウェハＷを格子Ｇを有する面の法線回り
に微小回転させ、スリットＳ１．Ｓ２を介して光検知器
ＤＩ、Ｄ２に導ひくことにより、第５図のように光強度
Ｉの変化が得られる。縦軸は光強度工、横軸は回転量α
。
又、ウェハＷを２光束の干渉縞ｆのピッチ方向に微小移
動させ、光強度工を検出することにより、第６図のよう
に光強度工の変化が得られる。縦軸は光強度工、横軸は
移動量Ｘ。２光束の干渉縞ｆのピッチＰｆ毎に光強度Ｉ
が周期的に変化する。
動させ、光強度工を検出することにより、第６図のよう
に光強度工の変化が得られる。縦軸は光強度工、横軸は
移動量Ｘ。２光束の干渉縞ｆのピッチＰｆ毎に光強度Ｉ
が周期的に変化する。
又、光強度Ｉの微小な変動は、ある間隔で微細ピッチ送
りさせただめの変動である。光強度Ｉのピーク値におい
て、干渉縞ｆと格子０との位置づれＸが、ｘ＝Ｏ，とな
る。
りさせただめの変動である。光強度Ｉのピーク値におい
て、干渉縞ｆと格子０との位置づれＸが、ｘ＝Ｏ，とな
る。
本実施例では、ウェハＷを移動させたが２光束を移動さ
せても、同様な位置合わせができる。回転方向αの位置
合わせ、およびピッチ方向Ｘの位置合、２６ｋｐ順序は
どちらを先に実施してもよく、最繍的に、光強度工のピ
ーク値において、両方向の位置合わせが完了した状態に
なり、光強度工のピーク値に近づけるほど位置合わせ精
度がより高精度になる。
せても、同様な位置合わせができる。回転方向αの位置
合わせ、およびピッチ方向Ｘの位置合、２６ｋｐ順序は
どちらを先に実施してもよく、最繍的に、光強度工のピ
ーク値において、両方向の位置合わせが完了した状態に
なり、光強度工のピーク値に近づけるほど位置合わせ精
度がより高精度になる。
ｙ 格子ＧのピッチＰｃは干渉縞のピッチＰｆ の整数
倍で製作するが、格子Ｇを有したウェハＷが半導体の各
製造プロセスを経ることにより格子ＧのピッチＰＧがΔ
Ｐ１ずれる可能性がある。また、格子０の製作精度誤差
によりピッチＰＧはＡＰ２の誤差があり、実際上は格子
のピッチＰＧと干渉縞のピッチＰｆとは Ｐ ＋ΔＰ ＋Δｐ２＝ｐ、、ｘＮ、つまり１ ＰＧ／ＰｆＸＩ（Ｎは１，２．３＝−整数）となり、位
置合わせ精度が悪くなる。そこで、２光束の入射角θを
変化させると、干渉縞ｆのピッチＰＪ が変化すること
より反射鏡Ｍ１．Ｍ２．のいずれか一方、又は両方を微
小回転させ２光束の入射角θを変化させたときの、反射
光１３および１４の光強度変化を光検出１ｉＤ１および
Ｄ２により測定すると、第７図のような光強度変化が得
られる。縦軸は光強度工、横軸は一入射角θ、干渉縞の
ピッチＰｆと格子のピッチＰｅとの関係がＰＧ ＝ Ｐ
ｆＸ Ｎ となるとき、反射光１３．１４の光強度は最大になる。
倍で製作するが、格子Ｇを有したウェハＷが半導体の各
製造プロセスを経ることにより格子ＧのピッチＰＧがΔ
Ｐ１ずれる可能性がある。また、格子０の製作精度誤差
によりピッチＰＧはＡＰ２の誤差があり、実際上は格子
のピッチＰＧと干渉縞のピッチＰｆとは Ｐ ＋ΔＰ ＋Δｐ２＝ｐ、、ｘＮ、つまり１ ＰＧ／ＰｆＸＩ（Ｎは１，２．３＝−整数）となり、位
置合わせ精度が悪くなる。そこで、２光束の入射角θを
変化させると、干渉縞ｆのピッチＰＪ が変化すること
より反射鏡Ｍ１．Ｍ２．のいずれか一方、又は両方を微
小回転させ２光束の入射角θを変化させたときの、反射
光１３および１４の光強度変化を光検出１ｉＤ１および
Ｄ２により測定すると、第７図のような光強度変化が得
られる。縦軸は光強度工、横軸は一入射角θ、干渉縞の
ピッチＰｆと格子のピッチＰｅとの関係がＰＧ ＝ Ｐ
ｆＸ Ｎ となるとき、反射光１３．１４の光強度は最大になる。
従って、第７図の光強度ピーク位置になるように反射鏡
Ｍ１ 、Ｍ２のいずれか一方、又は両・方を微小回転さ
せることにより、干渉縞のピッチＰｆと格子のピッチＰ
Ｇとの関係が ｊ となり、２光束の干渉縞ｆと格子Ｇとの位置合わせ精度
がより向上する。
Ｍ１ 、Ｍ２のいずれか一方、又は両・方を微小回転さ
せることにより、干渉縞のピッチＰｆと格子のピッチＰ
Ｇとの関係が ｊ となり、２光束の干渉縞ｆと格子Ｇとの位置合わせ精度
がより向上する。
又、入射角θを変化させたとき、干渉縞ｆのピッチＰｆ
の変化と共に、干渉縞ｆと格子Ｇとの相対的位置も同時
に変化する可能性があり、干渉縞ｆと格子Ｇとのなす角
度αおよび位置ずれＸがα−Δα、Ｘ−ΔＸ、生じる可
能性がある。
の変化と共に、干渉縞ｆと格子Ｇとの相対的位置も同時
に変化する可能性があり、干渉縞ｆと格子Ｇとのなす角
度αおよび位置ずれＸがα−Δα、Ｘ−ΔＸ、生じる可
能性がある。
そこで、入射角θの調整、および、干渉縞ｆと格子Ｇと
のなす角度α、および位置ずれ量Ｘの調整を交互に行な
い、光強度が最大になるように調整することによシ、２
光束の干渉縞ｆと格子Ｇとの位置合わせがより高精度に
実現できる。
のなす角度α、および位置ずれ量Ｘの調整を交互に行な
い、光強度が最大になるように調整することによシ、２
光束の干渉縞ｆと格子Ｇとの位置合わせがより高精度に
実現できる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、２光束の干渉により得ら
れる干ｉ縞と格子とによって反射又は回折した光を光検
出器に導き、曲射２光束の入射角を変化させたときの光
強度変化を測定することにより、前記２光束の干渉縞の
ピッチＰ７ と格子と（７） ヒｙ チＰＧ ト（Ｄ関
係カＰＧ ＃ ＰｆＸ Ｎ （Ｎ ｉｊ： １ ’。
れる干ｉ縞と格子とによって反射又は回折した光を光検
出器に導き、曲射２光束の入射角を変化させたときの光
強度変化を測定することにより、前記２光束の干渉縞の
ピッチＰ７ と格子と（７） ヒｙ チＰＧ ト（Ｄ関
係カＰＧ ＃ ＰｆＸ Ｎ （Ｎ ｉｊ： １ ’。
２．３・・・整数）となるように２光束の入射角を調整
すると共に、２光束の干渉縞と格子との相対位置を検知
することにより、２光束の干渉縞と格子との位置合わせ
精度をより高精度にすることが可能となる。
すると共に、２光束の干渉縞と格子との相対位置を検知
することにより、２光束の干渉縞と格子との位置合わせ
精度をより高精度にすることが可能となる。
第１図は従来の位置合わせ装置の原理図、第２図は本発
明による位置°合わせ方法の一実施例を実現する装置の
構成図、第３図、第４図は２光束の干渉縞と格子に関す
る位置合わせ前の相対位置を示す関係図、第６図は２光
束の干渉縞に対し、長手方向を略平行に配置したスリッ
トを設けたときの２光束の干渉縞と格子との回転方向の
光強度依存性を示す図、第６図は禾発明によって得られ
る位置合わせ方法によって得られるピッチ方向の光強度
依存性を示す図、第７図は２光束の入射角θを変化させ
たときの反射光１３．１４の光強度依存性を示す図であ
る。 １０・・・・・・光、１１・・・・・・反射光、１２・
・・・・・透過光、１３．１４・・・・・・反射光、Ｗ
・・・・・・ウェハ、Ｇ・・・・・・格子、Ｓｌ、Ｓ２
・・曲スリット、Ｄｌ、Ｄ２・・・・・・光検知器、ｆ
・・・・・・干渉縞、Ｐｆ町−干渉縞のピッチ、ＰＧ・
・・・・・格子のピッチ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第５図 第６図
明による位置°合わせ方法の一実施例を実現する装置の
構成図、第３図、第４図は２光束の干渉縞と格子に関す
る位置合わせ前の相対位置を示す関係図、第６図は２光
束の干渉縞に対し、長手方向を略平行に配置したスリッ
トを設けたときの２光束の干渉縞と格子との回転方向の
光強度依存性を示す図、第６図は禾発明によって得られ
る位置合わせ方法によって得られるピッチ方向の光強度
依存性を示す図、第７図は２光束の入射角θを変化させ
たときの反射光１３．１４の光強度依存性を示す図であ
る。 １０・・・・・・光、１１・・・・・・反射光、１２・
・・・・・透過光、１３．１４・・・・・・反射光、Ｗ
・・・・・・ウェハ、Ｇ・・・・・・格子、Ｓｌ、Ｓ２
・・曲スリット、Ｄｌ、Ｄ２・・・・・・光検知器、ｆ
・・・・・・干渉縞、Ｐｆ町−干渉縞のピッチ、ＰＧ・
・・・・・格子のピッチ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第５図 第６図
Claims (2)
- （１） コヒーレントな光を２方向から入射し、前記２
光束の干渉により得られる干渉縞に対して略平行に配置
された格子を前記２光束の光路中に持ち、前記格子によ
って反射又は透過した光を光検知手段に導ひき、前記２
光束の入射角に変化させたときの光強度変化を測定する
ことにより、前記２光束の干渉縞のピッチＰｆ と格子
のピッチＰＧ との関係がＰＧζＰＪ・Ｘ’Ｎ（’Ｎは
、１．２．・・・の整数）となるよ゛うに前記２光束の
入射角を調整すると共に、前記２光束の干渉縞と前記格
子との相対位置を検知することを特徴とする位置合わせ
方法。 - （２）２光束の入射角の調整、および前記２光束の干渉
縞と格子との相対的位置調整を、適宜繰返し調整し、光
強度が最大になるように調整する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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118485A JPH0625646B2 (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 位置合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118485A JPH0625646B2 (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 位置合わせ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262003A true JPS60262003A (ja) | 1985-12-25 |
| JPH0625646B2 JPH0625646B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=14737841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59118485A Expired - Lifetime JPH0625646B2 (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 位置合わせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625646B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013145863A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-07-25 | Gigaphoton Inc | ２光束干渉装置および２光束干渉露光システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5023617A (ja) * | 1973-06-29 | 1975-03-13 |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP59118485A patent/JPH0625646B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5023617A (ja) * | 1973-06-29 | 1975-03-13 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013145863A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-07-25 | Gigaphoton Inc | ２光束干渉装置および２光束干渉露光システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0625646B2 (ja) | 1994-04-06 |
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