JPS62159429A - 位置決め方法 - Google Patents

位置決め方法

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JPS62159429A
JPS62159429A JP61002396A JP239686A JPS62159429A JP S62159429 A JPS62159429 A JP S62159429A JP 61002396 A JP61002396 A JP 61002396A JP 239686 A JP239686 A JP 239686A JP S62159429 A JPS62159429 A JP S62159429A
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light
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JP61002396A
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Shigeru Kawai
滋 河合
Keiichi Kubota
恵一 窪田
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、ICなどの製造において、ウェハとマスク
の位置合わせを高精度に行うための位置決め方法に関す
るものである。
(従来技術とその問題点) VLSIの高密度化に伴い、回路パターンの微細化が進
んでいる。VLSIを製作するりソグラフィ技術におい
て、ウェハとマスクの相対的位置を高精度に決める必要
がある。現在、このような位置決めはウェハとマスクそ
れぞれに描かれている多数の直線平行縞を一致させる方
法などが行われている。しかし、このような方法の配置
精度は、0.2pm程度で、エキシマレーザやX線を用
いて、さらに微細なパターンを転写する目的には適さな
い。これらのりソグラフィでは、0.01〜0.05p
mの配置精度が必要であるが、現段階では、このような
位置決めの確立された方法はない。
このような高精度の配置を実現するために、モアレ縞を
用いた位置決め技術が開発されている。
モアレ縞を用いた高精度位置決め法は、例えば雑誌「ア
プライド・オプティックス(Applied 0pti
cs)、1972年2455〜2459頁に記載の論文
[モアレ技術を用いたフォトリソグラフィックマスク位
置合わせ(Photolithographic Ma
sk Alignment Using Mo1r!T
echniques) Jに詳しく述べられている。こ
の方法は、異なるピッチを持つ等間隔同心円編を重ね合
わせ、それらの差周波数として生じるモアレ縞の形状を
顕微鏡によって観測し、位置合わせするものである。こ
の場合、0.2pmの配置精度が得られた。しかし、こ
の方法は、縞の形状を認識する必要があるため、自動測
定には適していない。この方法を改良して、同じピッチ
を持つ等間隔直線縞を重ね合わせて生じるモアレ縞の回
折光を観測して位置合わせする方法が考えられた。これ
については、例えば、「ジャーナルオプバキュームサイ
エンステクノロジ(Journal of Vacum
e 5cipnce Tech−nologie)、1
983年B1−1276〜1279頁に記載の論文[X
線リソグラフィ用2重格子位置決め技術(A Dual
Grating  Alignment  Techn
ique  for  X−rayLithograp
hy) Jに詳しく述べられている。この方法では、ウ
ェハとマスクにそれぞれ描画されている同一の等間隔直
線縞を重ね合わせ、相対的な位置関係のずれによって変
化するモアレ縞にレーザ光を照射し、その±1次回折光
の強度変化を観測して、位置合わせする方法である。こ
の方法では、10nmの配置精度が得られている。この
方法は、光の強度を測定するために、高精度の自動測定
が可能である。しかし、逆に、縞ピッチよりも大きな変
化を測定できず、例えば、111mピッチの縞を用いる
場合、別の方法で111mの位置合わせを行った後にこ
の方法を用いて高精度の位置合わせを行うことになる。
従って、2回の位置決めが必要で、プロセスが複雑とな
る。
(問題点を解決するための手段) この発明は、第1のホログラムと第2のホログラムを重
ね合わせてゾーンプレート状モアレ縞を生じせしめ、前
記第1のホログラムを観測面に固定し、前記モアレ縞に
コヒーレント光を照射して生じる回折光が、前記観測面
の定められた位置に生じるように、前記第2のホログラ
ムの位置を調整する構成となっている。
(発明の作用・原理) ホログラムを2枚重ね合わせた時に生じるモアレ縞の形
状は解析的に求めることができる。例えば、焦点距離の
異なったゾーンプレート状ホログラムを重ね合わせた時
に生じるモアレ縞は以下のようになる。基準ホログラム
の中心を原点とし、配置するホログラムが基準ホログラ
ムに対して、X方向にΔx、y方向にAyずれていると
すると、2つのホログラムは、それぞれ x2+y2=ma2           ・・・・・
(1)(x −Ax)2+ (y −Ay)2= nb
2    −−−−−(2)のように書き表わされる。
a、bはそれぞれゾーンプレートの最小円の半径、m、
nは正の整数を表す。
モアレ縞は、(1)、 (2)式の交点として表わされ
、l=mfnとおいて、 となり、ゾーンプレート状の縞が生じる。ここで、Cは
a、b、ΔX、Δyの関数であるが、ゾーンプレート状
モアレ縞の円の半径が相対的に変化するのみで、本質的
な項ではない。第2図に、基準ホログラム101と配置
ホログラム102を重ね合わせて生じるモアレ縞103
の例を示す。配置するホログラムの中心座標を(ΔX□
、Δy工)から(Δx2.Δy2)に変化させた場ずれ
る。従って、aとbの焦点距離がわずかに異なる場合、
a21(b2+a2)が大きくなり、感度が高くなる。
例えば、b:1.1aとすれば、ゾーンプレート状モア
レ縞の中心は配置するホログラムの中心座標の4.8倍
移動する。また、等間隔直線縞構造を持つ単純格子にゾ
ーンプレート状ホログラムを重ね合わせた時に生じるモ
アレ縞は以下のようになる。
ゾーンプレート状ホログラムがy軸に平行な単純格子に
対して、X方向にΔx、y方向にΔyずれてνするとす
ると、単純格子とゾーンプレート状ホログラムは、それ
ぞれ X==ma               ・・・・(
4)(X−ΔX)2+(y−Δy)2=nb2    
 −(5)のように書き表わされる。a、bはそれぞれ
のゾーンプレートの最小円半径、m、nは正の整数を表
わす。モアレ縞は、(1)、 (2)式の交点として表
わされ、t=m+nとおいて、 (X−Δx−c)”+(y−Δy)2 =lb2+d 
    −(6)となり、ゾーンプレート状の縞が生じ
る。ここで、Cはa、bの関数、dはa、b、ΔX、Δ
yの関数である。
配置するホログラムの中心座標を(ΔX、Δy)から(
Δx2.Δy2)に変化させた場合、ゾーンプレート状
のモアレ縞の中心は(八X2−ΔXi、Δy2−Δyt
)ずれる。
一方、モアレ縞はゾーンプレート状であるために、コヒ
ーレント光を入射させると球面波の回折光を生じる。正
の回折光は集光されるので、集光点におけるビームの移
動量を測定することにより、基準ホログラムと配置ホロ
グラムの相対的な位置関係を決定できる。この時、集光
点は、配置ホログラムの移動に比例して動くので、基準
ホログラムと配置ホログラムのずれが大きい場合にも、
その量を観測できる。
(実施例) 第1図は、この発明の実施例である。始めに、マスク1
の一部に描画しである基準ホログラム5に、レーザ9か
ら出射した光をハーフミラ−10で反射させて、照射し
、ホログラムからの+1次回折光が収束して4分割光検
出器12に入射するようにマニピュレータ3を移動させ
る。この4分割光検出器は光ディスクのレーザヘッドの
焦点位置合わせに用いられているものと同じもので、第
3図に示す構造を持つ。例えば、X方向の位置合わせを
行うには、演算回路16によりa面とb面の光検出信号
の和と0面と6面の信号の和の差動をとる。この時、信
号はマニピュレータのX方向の移動に伴って第4図に示
すS字状の曲線を描く。0点を通過した時に、ホログラ
ムの+1次回折光が、a、b面とc、6面の中間位置を
通過したことになる。同様に、a面と0面の光検出信号
の和とb面と0面の光検出信号の和の差動信号からX方
向の位置合わせが可能である。ウエノ1の対角線位置に
、基準ホログラム5と同一の基準ホログラム7および光
検出器15、演算回路19があり、2カ所での測定によ
り回転に対しても位置合わせ可能である。各位置におけ
るX方向、X方向の信号、合計4個の信号は例えばGP
−IBインタフェースを装備したパソコンなどのプロセ
ッサ20に入力され、4個の信号がすべて第4図に示し
たS字状信号の0点を示すように、例えば、精密ステー
ジとパルスモータおよびGP−IB装備のパルスモータ
駆動装置を備えたマニピュレータ3に信号を送り、マス
クを移動させる。
4個の信号がすべて0点の位置に合った時、このマスク
は、装置に対して位置合わせできたことになる。この時
、ビーム径の1/100程度の位置ずれを検出できる。
従って数11mにビームを絞ることができれば、数+p
m程度の位置ずれを検出できる。
次に、基準ホログラム5,7とウェハ2に記録されてい
る配置ホログラム6.8を重ね合わせて生じるモアレ縞
にレーザ9から出射した光をミラーノ1で折り返して照
射し、モアレ縞からの+1次回折光が収束して、4分割
光検出513.14に入射するようにマニピュレータ4
を移動させる。光検出器13.14は、光検出812.
15と同一のもので演算回路17.18を用いて、マス
クを装置に対して位置合わせた手順と同様に、ウェハを
マスクに対して、位置合わせできる。
この方法を用いて、(3)式のモアレ縞の中心が配置す
るホログラムの中心座標の10倍移動するように設計し
て、このモアレ縞により、ビームを数11mに絞ること
ができた。この時、配置ホログラムを位置決めできた状
態から1mm以上ずらして、観測始め、モアレ縞の数十
nmの移動を検知して、配置ホログラムを数nmの精度
で位置決めできた。
(発明の効果) 以上詳述したように、この発明の位置決め方法を用いれ
ば、モアレ縞の回折光を利用することにより、マスクと
ウェハのずれを縞ピッチよりも十分大きい量から数nm
程度まで観測することができ、1回の操作で高精度に位
置決めできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す図、第2図は基準ホロ
グラムと配置ホログラムを重ね合わせて生じるモアレ縞
の例、第3図は4分割光検出器の構成図、第4図は4分
割光検出器からの出力信号を示す。 図において、 1・・・マスク、2・・・ウェハ、3,4・・・マニピ
ュレータ、5.7・・・基準ホログラム、6,8・・・
配置ホログラム、9・・・レーザ、10・・・ハーフミ
ラ−111・・・ミラー12、13.14.15・・・
光検出器、16、17.18.19・・・演算回路、2
0・・・プロセッサ101・・・基準ホログラム、10
2・・・配置ホログラム、103・・・モアレ縞 第3図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1のホログラムを有する第1面と第2のホログ
    ラムを有する第2面を重ね合わせてゾーンプレート状モ
    アレ縞を生じせしめ、前記第1のホログラムを有する第
    1面を観測面に対して位置決めし、前記モアレ縞にコヒ
    ーレント光を照射して生じる回折光が、前記観測面の定
    められた位置に生じるように、前記第2面の位置を調整
    することを特徴とする位置決め方法。
  2. (2)第1のホログラムとして、球面波を再生するゾー
    ンプレートおよび第2のホログラムとして、前記第1の
    ホログラムと焦点距離の同一あるいは異なった球面波を
    再生するゾーンプレートであることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の位置決め方法。
  3. (3)第1のホログラムとして、平面波を再生する単純
    格子および第2のホログラムとして、球面波を再生する
    ゾーンプレートであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の位置決め方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102981380A (zh) * 2011-09-07 2013-03-20 上海微电子装备有限公司 用于光刻设备的预对准装置及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6244608A (ja) * 1985-08-22 1987-02-26 Tokyo Optical Co Ltd 測定用ホログラム原器のセッティング方法及びそのための装置

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