JPS6375603A - アライメント方式 - Google Patents

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〕 本発明は半導体集積回路の製造に用いられる縮の位置合
わせを高精度に行うアライメント方式に関する。

〔従来の技術〕

第２図は縮小投影露光装置の構成を示す。半導体パター
ン１をウェハに露光する場合マスク２とウェハ３の回路
パターン４の位置合わせを行うアライメント方式として
は特開昭５２−１０９８７５号や特開昭６０−１３６３
１２号などの公知例がある。これらの方式ではアライメ
ント精度を高めるために、ウェハ上のターゲットパター
ン５の像を縮小レンズ６を介してアライメント光学系７
で検出するＴ　Ｔ　Ｌ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　Ｌｅ
ｎｓ）　　アライメント方式を採用している。尚８は露
光照明光学系であるＴＴＬアライメントを行う場合、縮
小レンズ６が露光光の波長に対してのみ収差を補正しで
あるため、アライメント用の照明光にはレーザ等の単色
光を用い色収差の影響を押える必要がある。第３図はア
ライメントに用いるウェハターゲットパターン５の概略
構造を示したものである。下地段差９の上にしい単色光
照明Ｉｉｎを行うと、検出される光強度Ｉはレジスト表
面からの反射光重。１　と下地からの反射光重。鵞が多
重干渉し、第４図に示すようにレジスト膜厚ｄに対する
検出光強度■が、照明光の波長によって決まる周期（１
５００−１７００λ周期）で変化をする。半導体製造工
程において、個々のトランジスタ素子の分離層を形成す
る工程などでは、段差が２００−５００又　と小さいウ
ェハターゲットパターンの検出が必要である。平均的レ
ジスト膜厚がｄ、の場合、段差Δｄ、のウェハターゲッ
トパターンの左右で検出信号強度はほとんど変化せず、
第５図の波形１１のようにコントラストの低い波形とな
り検出困難となる。これに対して、平均的レジスト膜厚
がｄ、の場合段差Δｄ、の 〔発明が解決しようとする問題点〕 このように上記従来技術は、ウェハターゲットパターン
が低段差構造の場合、レジスト膜厚によって検出信号の
コントラストが十分にとれないことがあるという問題が
あった。

本発明の目的は、簡単な方式により上記問題点を解決す
る手段を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ロットの先頭あるいは全ウェハの最初の１
ないし数個所のウェハターゲットパターンの検出の際に
、照明レーザ光の入射角度を徐々に変化させ、ターゲッ
トパターンの検出信号コントラストが最も大きい入射角
度を選定し、以降の。

チップアライメントの際は上記入射角度に固定し。

た照明レーザ光を照射することにより達成される。

〔作用〕

第５図のように低コントラストの波形１１が発生するの
は、レジストと下地との多重干渉によるものである。従
ってレジスト膜厚や照射レーザ光の波長を変えれば、干
渉の状態が変化し第６図のよろなコントラストの改善を
図ることができる。しかし、この方法ではプロセスやア
ライメント光学系の変更が必要となり実現が難しい。と
ころで第４図及び第７図の実線２０は照射角度を０°と
した場合のレジスト膜厚ｄに対する多重干渉強度Ｉの変
化を示している。今、仮に第８図に示すように照明レー
ザ光２１の入射角度をウェハターゲットパターン５に対
して変化（例えば５°）させると２１′多重干渉強度は
第７図の破線四のように変化する。これはレジスト層に
斜めに光が入射する場合、垂直に入射する場合に比べ実
効的レジスト膜厚が大きくなることに起因している、第
９図は、従来、コントラストの低かったレジスト膜厚ｄ
、の場合の改善後の波形ｎを示している。照明レーザ光
の入射角度をレジスト膜厚やパターン段差に応じて変化
させるとコントラストも変化するため、その中を最もコ
ントラストの高い入射角度を選定するようにすれば、低
段差構造をもつパターンの安定した検出が可能である。

ウェハターゲットパターンの左右ではΔ工の信号変化が
発生するため、第６図の波形１２のように検出信号のコ
ントラストが改善される。従って、段差に応じてレジス
ト膜厚を変化させることができれば、低段差パターンに
対しても、常に安定した検出が行える。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。

第１図は、アライメント光学系である。ウェハはウェハ
プリアライメントによって±２μｍ前後の精度で位置合
わせがされている。まずロットの先頭ウェハまたは全ウ
ェハにおいてウェハ内の最初の１ないし数チップによっ
て入射角度の選定が行なわれる。照明レーザ巽を出射し
た光は、入射角度可変手段であるガルバノミラ−３１に
より偏向される。偏向されたビームはハーフミラ−３２
、レンズ３３　、３４、フィルタ３５、ミラー３６、マ
スク２を通″過し、縮小レンズ６を介してウェハ３の各
チップ４のわきに配置されたウェハターゲットマーク５
に照射される。ガルバノミラ−３１とウェハターゲット
マーク５が共役の関係にあるためガルバノミラ−３１を
回転させるとウェハへの照明レーザ光２１の入射角度が
変化する。ウェハターゲットパターンからの反射光は再
び元の光路に戻り、円筒レンズ３７を経て、リニアセン
サあで検出される。検出された波形はディジタル変換３
９された後、計算機４０に送られる。そして、第９図の
Ｉ、　、　Ｉｂから求められるコントラストの式 ％式％） によって評価され、信号のコントラスト最も大きい入射
角度が選ばれ、Ｄ／Ａ変換器４１、アンプ４２を介して
ガルバノミラ−３１の偏向角を制御する。

そして以降のチップ毎のアライメントにはこの偏向角が
用いられる。

本実施例によれば、低段差パターンでも高いコントラス
トの検出信号を得ることができ、また、入射角度が最初
の１チツプめで自動的に選定でき以下のチップアライメ
ントのスループットには影響を及ぼさないという効果が
ある。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、低段差のウェハターゲットパタ
ーンに対しても高いコントラストの検出−信号を得るこ
とができ、アライメント精度を高める上で効果があり、
また難検出が発生しにくいため、縮小投影露光装置の稼
働率を高める等の波及効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図はアラ
イメントの原理を示す斜視図、第３図はウェハターゲッ
トマークの構造を示す断面図、第４図、第７図はレジス
ト膜厚と多重干渉強度の関係を示す波形図、第５図、第
６図、第９図は検出信号波形図、第８図は照明レーザ光
の入射角変化を示す斜視図である。 ２・・・レチクル　　　　　３・・・ウェハ５・・・ウ
ェハターゲットマーク ６・・・縮小レンズ　　　　３１・・・ガルバノミラ−
代理人　弁理士　　小　川　勝　男 第１図 ｔ も　？　図 第３図 ■ （Ｓ 第４図 蛎５図 第６図 ａ置χ 第７図 第９図 伎１１ 夷８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マスク上に描画された回路パターンをウェハに露光
   する装置において、マスクとウェハとの位置合わせを行
   うアライメントの際、該アライメントのウェハターゲッ
   トマークの位置検出を、レーザ光を照射し、その反射光
   の波形を検出することにより実現する時、ロットの先頭
   ウェハまたは全ウェハの最初の１ないし数チップについ
   て照明レーザ光の入射角度を変えて検出を行い、検出信
   号波形のコントラストが最も高い値を取る入射角を求め
   、以降のチップアライメントをこの入射角度に固定して
   行うことを特徴とするアライメント方式。