JPS618606A - 位置検知方法 - Google Patents

位置検知方法

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Publication number
JPS618606A
JPS618606A JP59129807A JP12980784A JPS618606A JP S618606 A JPS618606 A JP S618606A JP 59129807 A JP59129807 A JP 59129807A JP 12980784 A JP12980784 A JP 12980784A JP S618606 A JPS618606 A JP S618606A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grating
light
wafer
mask
incident
Prior art date
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Pending
Application number
JP59129807A
Other languages
English (en)
Inventor
Noboru Nomura
登 野村
Ryukichi Matsumura
松村 隆吉
Midori Yamaguchi
緑 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59129807A priority Critical patent/JPS618606A/ja
Publication of JPS618606A publication Critical patent/JPS618606A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

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、精度の高い位置合わせ装置、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。
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。従
来からのLSI製造時のフォトマスクとLSI’ウェハ
の位置合わせは、ウエノ・に設けた位置合せマークを用
いて、ウェハを着装したステージの回転と2軸子行移動
し、フォトマスク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いだが、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(App l l edPh
ysics Letters+ Vol 31 AγP
、 428.1977)らが示した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に入射させ、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(’+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。
回折光は入射レーザビーム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
100八とされている。
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
。また、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ため、LSIを製造す
る上でのスループットが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、LSIのフォトマスク、ウェハの正確かつ容易な位
置合わせが可能な位置検知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二方向から入射させ、こ
の光の二光束の干渉により得られる干渉縞に対して略平
行に配置された第1の格子を前記二光束の光路中に持ち
、この第1の格子を反射または透過した二光束の光路中
に第2の格子を有し、第1及び第2の格子によって反射
又は透過した光を再度干渉させて光検知手段に導ひいて
光強度を測定することにより、前記二光束の干渉縞と格
子との相対位置を検知する方法により、マスクとウェハ
上の半導体微細素子との間の位置合わせを高精度に行な
うこ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
ラフインク露光装置および光検知器を具備した位置検知
装置を示した。コヒーレントな光1oをレーザー発生装
置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、各々反
射鏡M1と反射鏡M2に入射し、マスクMa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
、B、S、 M 1 、 M 2 、 Maを配置する
。マスクMa上には格子G1が形成されており、さらに
格子G1を通過した光がウェハW上に入射するように配
置する。ウェハW上には格子G2が形成されており格子
G2によって回折した反射光が光検知器D1.D2およ
びD3に入射する。なお格子G1.G2は各々マスクM
a、ウェハWの所定領域に規則的に形成した繰返しパタ
ーンを用いればよい。
レーザの波長をλ、M1.M2からの反射光11.12
が干渉して作る干渉縞のピッチをAとすると、ウェハ上
にできる干渉縞は A−λ/ 2 sinθ  で表わせる。
この干渉縞のピッチAにほぼ等しいピッチを持つ格子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Gによって回折された光が得られ、さらにレンズL
1.L2を通して波面分割された光を集束して干渉させ
ると2光束の干渉縞と格子Gとの間の位置関係を示す光
強度情報が得られる。光検知器D1およびD2上での観
測される光強度工は 22  * I = uA+uB + uA11uB+ uA’uB
*==・−−(1)ただし、u A、 u Bは各々光
束11.11の振幅強度uA*、uB*は、共役複素振
幅である。
以  下  余   白 +Kx(sinθA−5IIIθB)1(ただし、A、
Bは定数、N:格子の数、δA。
δBは隣接した2格子によって回折された光の間の光路
差、Iは光束11と光束12との干渉縞と格子との間の
相対的位置関係、θA、θBは光束11及び12とウェ
ハの垂線とのなす角)として示される。
この光強度の変化は、二光束で生成された干渉縞のピッ
チで変化し、干渉縞と格子が重ね合ゎさったとき光強度
が最大値を示す。このように、マスク上に形成された格
子G1と干渉縞F1とは位置合わせされる。
さらに、第3図に示すようにマスクMa上の格子G1と
ウェハ(半導体基板)W上の格子G2との間の位置合わ
せは、前述と同様の原理を用いる。
干渉縞F1を生成(−た二光束は、マスクMa上の格子
G1を通過した後にも干渉縞F2を生成しくブラッグの
条件を満しているため)、干渉縞F1と格子G1と同様
の関係を干渉縞F2と格子G2との間に生じる。干渉縞
F2は格子G1と格子C2との間にあって、格子G2の
位置合わせに用いることができる。
二光束の入射光11.12の経路を第4図に示す。入射
光11.12は格子G1を通過した後11′及び12′
となり、第2の格子G2に至るまで直進する。回折光1
イ、12′は格子G2によって回折されて、格子G1か
ら回折光13.14及び15゜16を回折する。回折光
13.14は格子G1゜G2による回折の次数で互いに
重なる光が検出でき、干渉縞F2を媒介として格子G1
と格子G2を高精度に位置合わせできる。ウェハの面内
方向の回転については、前記の重なる光の波面の相互回
転によるモアレ縞の光強度を測定することにより、高精
度にウェハ面内の回転位置合わせは制御できる。
ウェハのあおり角αについては、回折光15゜16の波
面が位相ずれを生じるためにディテクタD3に受ける光
にモアレ縞を発生し、モアレ縞の光強度を測定すること
によって、あおり角αについても高精度の位置合わせが
できる。
また、ギャップGについては、G1と02がちょうどブ
ラッグ格子の節又は腹に位置するときに(第4図、第6
図との比較)ディクタD3で受けるモアレ縞の光強度が
異るため、高い位置精度でギャップGの位置が決定でき
る。
以上のように、マスク上に形成された格子G1の面内回
転と格子G1と干渉縞との位置合わせを行なった後、ウ
ェハ上に形成された格子とマスク上に形成された格子と
の間のあおシ回転2面内平行度合わせ、ギャップ位置合
わせを行なった後、マスク上の格子G1とウェハ上の格
子G2を干渉縞F2を媒介として位置合わせすると、回
折光13.14のモアレ縞光強度の変位量依存性は、第
64図に示すように干渉縞のピッチと等しい光強度変化
を示し、高い位置合わせ精度が得られる。
また、前述の格子は干渉縞のピッチに対して、整数倍で
あるとき、ディテクタで受ける光強度工は第1式で示さ
れているように格子のピッチが干渉縞のピッチに対して
等しい場合と同様に取り扱える。よって、格子を従来露
光法によって形成することが可能となり、効率の良いパ
ターン形成が出来る従来光露光技術とX線露光等のハイ
ブリッドな使用が可能となる。
発明の効果 以上のように、本発明では、互いに共役な光束を干渉さ
せ、その結果得られた干渉縞とマスク上に形成された格
子との間の位置合わせを行ない、さらに、マスクとウェ
ハとの間の空間に生成された第2の干渉縞によって、ウ
ェハ上に形成された格子と第2の干渉縞との間の高精度
な位置合わせを行ない、結果、マスク上に形成された格
子′とウェハ上に形成された格子を高精度に位置合わせ
することができる。さらに、光検知手段をマスクに対し
て垂直方向に設置して、マスクとウェハとの間の高精度
なギャップ制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例による二重格子を用いた位置合わせの断
面説明図、第2図は本発明による位置合わせの概略構成
図、第3図は本発明によるマスク−ウェハ及び干渉縞を
中心とした位置合わせの説明図、第4図は入射′光、回
折光を中心とした説明図、第6図はギャップ距離を第4
図の場合と違えた場合の入射光9回折光を中心とした説
明図、第6図は本発明によるモアレ縞光強度と格子位置
依存性との関係を示す図である。 Ma・・・・・・マスク、W・・・・・・ウェハ、G1
.G2・・・・・・格子、Fl、F2・・・・・・干渉
縞、11.12・・・・・・入射光、13,14,15
.16・・・・・・回折光。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 #1か1名第
1図 第2図 第3図 第5図 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コヒーレントな光を二方向から入射させ、前記光
    の二光束の干渉により得られる干渉縞に対して略平行に
    配置された第1の格子を前記二光束の光路中に有し、さ
    らに、第1の格子を透過又は反射した二光束の光路中に
    第2の格子を有し、前記第1及び第2の格子によって反
    射又は透過した光を再度干渉させて光検知手段に導びき
    、この手段によって光強度を測定し、前記二光束の干渉
    縞と、前記第1及び第2の格子との相対的な位置を検知
    することを特徴とする位置検知方法。
  2. (2)光検知手段を少なくとも二個設け、その中の一個
    は格子の形成された平面の法線方向に設けることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の位置検知方法。
  3. (3)第1の格子と第2の格子のピッチが二光束の干渉
    縞のピッチの整数倍であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の位置検知方法。
JP59129807A 1984-06-22 1984-06-22 位置検知方法 Pending JPS618606A (ja)

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JP59129807A JPS618606A (ja) 1984-06-22 1984-06-22 位置検知方法

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JPS618606A true JPS618606A (ja) 1986-01-16

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CZ304207B6 (cs) * 2013-03-05 2014-01-02 Univerzita PalackĂ©ho Způsob bezkontaktní detekce absolutní polohy pohybujícího se předmětu s využitím jevu koherenční zrnitosti a zařízení k provádění tohoto způsobu

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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
CZ304207B6 (cs) * 2013-03-05 2014-01-02 Univerzita PalackĂ©ho Způsob bezkontaktní detekce absolutní polohy pohybujícího se předmětu s využitím jevu koherenční zrnitosti a zařízení k provádění tohoto způsobu

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