JPS6352766B2 - - Google Patents
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- JPS6352766B2 JPS6352766B2 JP55187259A JP18725980A JPS6352766B2 JP S6352766 B2 JPS6352766 B2 JP S6352766B2 JP 55187259 A JP55187259 A JP 55187259A JP 18725980 A JP18725980 A JP 18725980A JP S6352766 B2 JPS6352766 B2 JP S6352766B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はパターン位置検出方法、例えばフオト
リソグラフイ工程において、フオトマスクと半導
体ウエハーとの位置合わせ（マスク合わせ）に必
要なパターン位置検出方法に関する。
リソグラフイ工程において、フオトマスクと半導
体ウエハーとの位置合わせ（マスク合わせ）に必
要なパターン位置検出方法に関する。
半導体装置を製造する際に、数回ないし10数回
のマスク合わせが行なわれているが、最近半導体
装置の低価格化と品質向上のために、製造工程は
自動化されており、従つてマスク合わせも従来の
目視による手作業から自動的なマスク合わせ方法
が採られる様になつてきた。この様なマスク合わ
せ方法は、当然自動的にパターン検出がなされる
が、その精度良いパターン検出方法としてレーザ
光をスキヤンニングさせ、パターン側端位置を検
出する方式が、既に実用に供されている。
のマスク合わせが行なわれているが、最近半導体
装置の低価格化と品質向上のために、製造工程は
自動化されており、従つてマスク合わせも従来の
目視による手作業から自動的なマスク合わせ方法
が採られる様になつてきた。この様なマスク合わ
せ方法は、当然自動的にパターン検出がなされる
が、その精度良いパターン検出方法としてレーザ
光をスキヤンニングさせ、パターン側端位置を検
出する方式が、既に実用に供されている。
第１図はかようなパターン側端位置を検出する
概要図を示しており、１はレーザ光源、２は回転
多面体ミラー、３はハーフミラー、４は対物レン
ズ、５はストツパ、６は検出用レンズ、７は検出
器である。その動作原理を説明すると、レーザビ
ームL1はレーザ光源１より発して、回転多面体
ミラー２に当つて反射し、ハーフミラー３、対物
レンズ４を通つて被検出物体８の表面を走査しな
がら照射する。そして、被検出物体８の表面に凹
凸がなければ、表面で正反射され対物レンズ４を
通つてハーフミラー３で反射されて、ストツパ５
に当たる。しかし、ストツパ５の中央部は不透明
としてあるので、その正反射されたレーザビーム
は遮断され、検出器７には達しない。一方、被検
出物体８の表面に凹凸があり、レーザビームL1
の入射光に対して４〜12゜の角度で反射すると、
それは対物レンズ４に達し、巾広いレーザビーム
L2となつてハーフミラー３で反射され、ストツ
パ５を通過して検出用レンズ６で絞られて、検出
器７に入射し、検知される。又、レーザビーム
L1の入射光に対して12゜以上の角度で反射すると
対物レンズ４にレーザビームが入射しないでスケ
ールアウトするので、この場合も検知されない。
かくして、回転多面体ミラー２の回転によつて表
面上をレーザビームL1がスキヤンニングして、
パターンの側端位置が検出されることになる。
概要図を示しており、１はレーザ光源、２は回転
多面体ミラー、３はハーフミラー、４は対物レン
ズ、５はストツパ、６は検出用レンズ、７は検出
器である。その動作原理を説明すると、レーザビ
ームL1はレーザ光源１より発して、回転多面体
ミラー２に当つて反射し、ハーフミラー３、対物
レンズ４を通つて被検出物体８の表面を走査しな
がら照射する。そして、被検出物体８の表面に凹
凸がなければ、表面で正反射され対物レンズ４を
通つてハーフミラー３で反射されて、ストツパ５
に当たる。しかし、ストツパ５の中央部は不透明
としてあるので、その正反射されたレーザビーム
は遮断され、検出器７には達しない。一方、被検
出物体８の表面に凹凸があり、レーザビームL1
の入射光に対して４〜12゜の角度で反射すると、
それは対物レンズ４に達し、巾広いレーザビーム
L2となつてハーフミラー３で反射され、ストツ
パ５を通過して検出用レンズ６で絞られて、検出
器７に入射し、検知される。又、レーザビーム
L1の入射光に対して12゜以上の角度で反射すると
対物レンズ４にレーザビームが入射しないでスケ
ールアウトするので、この場合も検知されない。
かくして、回転多面体ミラー２の回転によつて表
面上をレーザビームL1がスキヤンニングして、
パターンの側端位置が検出されることになる。
上記が本発明に関連するパターン位置検出方法
の動作原理であり、これに基づいた構造の自動マ
スク合わせ装置が使用されている。ところが、レ
ーザビームの照射と反射とによる干渉が起つて検
知不能となる場合が起り、極めて高精度の位置検
出方法にも拘わらず甚だ不具合な欠点を有してい
る。
の動作原理であり、これに基づいた構造の自動マ
スク合わせ装置が使用されている。ところが、レ
ーザビームの照射と反射とによる干渉が起つて検
知不能となる場合が起り、極めて高精度の位置検
出方法にも拘わらず甚だ不具合な欠点を有してい
る。
本発明はこの様な欠点を解消させることを目的
としており、その特徴は被検出物体をスキヤンニ
ングするレーザビームは異なる波長をもつたレー
ザを複数混合させたレーザ光を用いることにある
パターン位置検出方法で、以下図面を参照して詳
細に説明する。
としており、その特徴は被検出物体をスキヤンニ
ングするレーザビームは異なる波長をもつたレー
ザを複数混合させたレーザ光を用いることにある
パターン位置検出方法で、以下図面を参照して詳
細に説明する。
通常、第１図に示しているレーザ光源より出射
するレーザビームL1はレンズ系（図示していな
い）で出来るだけ絞られて、被検出物体８を照射
させるが、なおそのビーム束は径10μｍ程度であ
る。且つ、被検出物体８が半導体基板であると、
第２図ａにその照射表面の拡大図を示している様
に、酸化シリコン（SiO2）膜などのパターンが
存在し、この様なパターン１１の高さＨは精々
1μｍ程度で、又パターン側端の巾Ｗも同様に1μ
ｍ前後である。そうすると、径10μｍのビーム束
をもつたレーザビームL1で照射すれば、パター
ン９の側端の巾Ｗは全部１つのレーザビーム内に
入つて、巾Ｗからレーザビームが乱反射されて、
第２図ｂに示している様な１つの信号となる。し
かし、通常半導体基板８′上に形成されるパター
ン９はその側端の傾斜角が45゜から直角に近く、
強いて傾斜を与えても30゜程度である。一方、対
物レンズ４（第１図参照）に受光する反射ビーム
の角度は上記の様に４〜12゜であるから、パター
ン側端からは傾斜面の曲り角部分即ち上端位置Ａ
及び下端位置Ｂ（第２図ａ参照）の二点からの反
射ビームのみが対物レンズ４に受光される。又、
フオトマスク上に形成されたマスクパターン側端
についても同様であり、傾斜角は直角に近いの
で、やはり二点のみからの合成された反射ビーム
を受光することとなる。
するレーザビームL1はレンズ系（図示していな
い）で出来るだけ絞られて、被検出物体８を照射
させるが、なおそのビーム束は径10μｍ程度であ
る。且つ、被検出物体８が半導体基板であると、
第２図ａにその照射表面の拡大図を示している様
に、酸化シリコン（SiO2）膜などのパターンが
存在し、この様なパターン１１の高さＨは精々
1μｍ程度で、又パターン側端の巾Ｗも同様に1μ
ｍ前後である。そうすると、径10μｍのビーム束
をもつたレーザビームL1で照射すれば、パター
ン９の側端の巾Ｗは全部１つのレーザビーム内に
入つて、巾Ｗからレーザビームが乱反射されて、
第２図ｂに示している様な１つの信号となる。し
かし、通常半導体基板８′上に形成されるパター
ン９はその側端の傾斜角が45゜から直角に近く、
強いて傾斜を与えても30゜程度である。一方、対
物レンズ４（第１図参照）に受光する反射ビーム
の角度は上記の様に４〜12゜であるから、パター
ン側端からは傾斜面の曲り角部分即ち上端位置Ａ
及び下端位置Ｂ（第２図ａ参照）の二点からの反
射ビームのみが対物レンズ４に受光される。又、
フオトマスク上に形成されたマスクパターン側端
についても同様であり、傾斜角は直角に近いの
で、やはり二点のみからの合成された反射ビーム
を受光することとなる。
ところが、単一波長のレーザ光は可干渉性をも
つために、二点から反射されたレーザビームL2
が互に干渉して反射ビームが検出されないことが
ある。それはレーザ光の波長λ1に比例しており、
パターンの高さＨが１／２nλ1（ｎ：整数）となつた とき、第３図に示すように検出器に出力電圧Ｖが
得られなくなるからである。一般にレーザ光の波
長は6000Åないし1μｍであるから、このように
なる確率は相当高い。これが検知不能となる原因
と思はれ、そのために本発明は異なる波長のレー
ザ光源からの混合したレーザビームを照射して、
この様なことを殆んど解消させるものである。
つために、二点から反射されたレーザビームL2
が互に干渉して反射ビームが検出されないことが
ある。それはレーザ光の波長λ1に比例しており、
パターンの高さＨが１／２nλ1（ｎ：整数）となつた とき、第３図に示すように検出器に出力電圧Ｖが
得られなくなるからである。一般にレーザ光の波
長は6000Åないし1μｍであるから、このように
なる確率は相当高い。これが検知不能となる原因
と思はれ、そのために本発明は異なる波長のレー
ザ光源からの混合したレーザビームを照射して、
この様なことを殆んど解消させるものである。
第４図は本発明にかかる一実施例の概要図を示
しており、レーザ光源１とレーザ光源１０とを設
けて、プリズム１１で混合し、合成したレーザビ
ームL11として出射させて、回転多面体ミラー２
によつてスキヤンニングしながら、ハーフミラー
３、対物レンズ４を透過させて、半導体基板８′
の表面を照射する。そして、その表面に凹凸がな
く、垂直に入射すれば正反射してハーフミラー３
からストツパ５に当つて反射ビームは遮断される
が、パターン側端では段差があり、その部分では
乱反射して、反射角度が４〜12゜となつた反射ビ
ームがハーフミラー３で反射してストツパ５を透
過し、検出用レンズ６で調整されたレーザビーム
L12が検出器７に入射し、検知する。
しており、レーザ光源１とレーザ光源１０とを設
けて、プリズム１１で混合し、合成したレーザビ
ームL11として出射させて、回転多面体ミラー２
によつてスキヤンニングしながら、ハーフミラー
３、対物レンズ４を透過させて、半導体基板８′
の表面を照射する。そして、その表面に凹凸がな
く、垂直に入射すれば正反射してハーフミラー３
からストツパ５に当つて反射ビームは遮断される
が、パターン側端では段差があり、その部分では
乱反射して、反射角度が４〜12゜となつた反射ビ
ームがハーフミラー３で反射してストツパ５を透
過し、検出用レンズ６で調整されたレーザビーム
L12が検出器７に入射し、検知する。
この場合、対物レンズ４に入光するのは、反射
角度４〜12゜の反射ビームのみであるから、第２
図ａで説明した様にパターン側端の上端位置Ａ及
び下端位置Ｂの二点のみとなる。しかし、本発明
ではレーザ光源より２つの波長を混合し、合成し
たレーザビームL11を出射しているので、半導体
基板８′のパターン側端の高さＨ（第２図ａ参照）
が、レーザ光の波長λ1及びλ10との整数倍１／２nλ1 又は１／２nλ10のいづれかと一致して干渉しても、 一方の不干渉のレーザビームが出力されるので検
出不能となることは避けられる。第５図は検出器
７が検知する検知電圧と凹凸を生ずるパターン側
端の高さＨとの関係を示す図表で、レーザ光源１
から得られる検知電圧V1とレーザ光源１０から
得られる検知電圧V10との合成された検知電圧
V11を検出するので、レーザ光源の波長は1μｍ程
度であることを考えると高さＨが1μｍまでは補
償されることを証明している。高さＨは段差であ
り、半導体基板上のパターン段差はそれ以上大き
くなることは少ないので、検知不可な段差は解消
されると云える。又、この様にしてレーザ光源を
更に多く混合すれば、数mmまで充分にミスのない
検出が可能となる。
角度４〜12゜の反射ビームのみであるから、第２
図ａで説明した様にパターン側端の上端位置Ａ及
び下端位置Ｂの二点のみとなる。しかし、本発明
ではレーザ光源より２つの波長を混合し、合成し
たレーザビームL11を出射しているので、半導体
基板８′のパターン側端の高さＨ（第２図ａ参照）
が、レーザ光の波長λ1及びλ10との整数倍１／２nλ1 又は１／２nλ10のいづれかと一致して干渉しても、 一方の不干渉のレーザビームが出力されるので検
出不能となることは避けられる。第５図は検出器
７が検知する検知電圧と凹凸を生ずるパターン側
端の高さＨとの関係を示す図表で、レーザ光源１
から得られる検知電圧V1とレーザ光源１０から
得られる検知電圧V10との合成された検知電圧
V11を検出するので、レーザ光源の波長は1μｍ程
度であることを考えると高さＨが1μｍまでは補
償されることを証明している。高さＨは段差であ
り、半導体基板上のパターン段差はそれ以上大き
くなることは少ないので、検知不可な段差は解消
されると云える。又、この様にしてレーザ光源を
更に多く混合すれば、数mmまで充分にミスのない
検出が可能となる。
以上は自動マスク合わせに用いられる実施例に
よつて、本発明を説明したが、かような本発明に
よるパターン位置検出方法はその他の自動組立装
置などにも応用することができる。又、この様に
して誤りの生じないパターン検出を行なうのた
め、半導体製造工程の自動化は勿論、他の部品製
作の自動装置にも利用できて、極めて価値高いも
のである。
よつて、本発明を説明したが、かような本発明に
よるパターン位置検出方法はその他の自動組立装
置などにも応用することができる。又、この様に
して誤りの生じないパターン検出を行なうのた
め、半導体製造工程の自動化は勿論、他の部品製
作の自動装置にも利用できて、極めて価値高いも
のである。
第１図は従来のパターン位置検出方法の概要
図、第２図ａ，ｂ及び第３図はそれを説明するた
めの図及び図表、第４図は本発明にかかるパター
ン位置検出方法の概要図、第５図はその検出電圧
を示す図表である。 １，１０：レーザ光源、２：回転多面体ミラ
ー、３：ハーフミラー、４：対物レンズ、５：ス
トツパ、６：検出用レンズ、７：検出器、８：被
検出物体、８′：半導体基板、９：パターン、１
１：プリズム、L1，L2，L11，L12：レーザビー
ム、λ1，λ10：レーザ光の波長。
図、第２図ａ，ｂ及び第３図はそれを説明するた
めの図及び図表、第４図は本発明にかかるパター
ン位置検出方法の概要図、第５図はその検出電圧
を示す図表である。 １，１０：レーザ光源、２：回転多面体ミラ
ー、３：ハーフミラー、４：対物レンズ、５：ス
トツパ、６：検出用レンズ、７：検出器、８：被
検出物体、８′：半導体基板、９：パターン、１
１：プリズム、L1，L2，L11，L12：レーザビー
ム、λ1，λ10：レーザ光の波長。
Claims (1)
- １ 被検出物体上でレーザビームをスキヤンニン
グして、該物体表面の凹凸部からの反射光を検知
してパターンの位置を検出するパターン位置検出
方法において、該被検出物体をスキヤンニングす
るレーザビームは異なる波長をもつたレーザを複
数混合させたレーザ光を用い、該レーザ光の単一
波長での可干渉性による反射光量の減少を前記混
合させた複数のレーザ光が互いに補償するように
したことを特徴とするパターン位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55187259A JPS57112019A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Detection of pattern position |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55187259A JPS57112019A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Detection of pattern position |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57112019A JPS57112019A (en) | 1982-07-12 |
| JPS6352766B2 true JPS6352766B2 (ja) | 1988-10-20 |
Family
ID=16202839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55187259A Granted JPS57112019A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Detection of pattern position |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57112019A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608804U (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-22 | 富士通株式会社 | 表面検査装置 |
| JPH0732109B2 (ja) * | 1983-10-07 | 1995-04-10 | 株式会社日立製作所 | 光露光方法 |
| JPS62208630A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Canon Inc | 露光装置 |
| JP2667589B2 (ja) * | 1991-03-12 | 1997-10-27 | 株式会社日立製作所 | 光露光装置のアラインメント装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53111280A (en) * | 1977-03-10 | 1978-09-28 | Canon Inc | Mask or wafer for production of semiconductor elements and device for aligning these |
| JPS5570025A (en) * | 1978-10-19 | 1980-05-27 | Censor Patent Versuch | Device for projecting and printing mark of mask on semiconductor substrate |
-
1980
- 1980-12-29 JP JP55187259A patent/JPS57112019A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53111280A (en) * | 1977-03-10 | 1978-09-28 | Canon Inc | Mask or wafer for production of semiconductor elements and device for aligning these |
| JPS5570025A (en) * | 1978-10-19 | 1980-05-27 | Censor Patent Versuch | Device for projecting and printing mark of mask on semiconductor substrate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57112019A (en) | 1982-07-12 |
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