JPH0460331B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0460331B2 JPH0460331B2 JP58184433A JP18443383A JPH0460331B2 JP H0460331 B2 JPH0460331 B2 JP H0460331B2 JP 58184433 A JP58184433 A JP 58184433A JP 18443383 A JP18443383 A JP 18443383A JP H0460331 B2 JPH0460331 B2 JP H0460331B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- light
- gap
- diffracted
- signal
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体ICやLSIを製造するための露光
装置やパタン評価装置に利用されるギヤツプと位
置の高精度アライメントに関するものである。
装置やパタン評価装置に利用されるギヤツプと位
置の高精度アライメントに関するものである。
半導体ICやLSIの微細化に伴い、マスクパタン
をウエハに一括しもしくはステツプアンドリピー
ト方式によつて露光・転写する装置において、マ
スクとウエハを互いに高精度に位置合せする技術
の確立は不可欠であり、特に、サブミクロンパタ
ンを露光・転写するＸ線露光装置では高精度位置
合せとともに、マスクとウエハ間のギヤツプを高
精度で一定値に設定する技術の確立が欠かせない
ものとなつている。
をウエハに一括しもしくはステツプアンドリピー
ト方式によつて露光・転写する装置において、マ
スクとウエハを互いに高精度に位置合せする技術
の確立は不可欠であり、特に、サブミクロンパタ
ンを露光・転写するＸ線露光装置では高精度位置
合せとともに、マスクとウエハ間のギヤツプを高
精度で一定値に設定する技術の確立が欠かせない
ものとなつている。
この一方式として、例えばJ.Vac.Sci.Technol.
Vol.19，No.４，1981，P214で紹介されているよ
うに、0.1μm以下の位置合せを行うことを目的と
して２重回折格子を用いた位置合せ法の開発が進
められている。この方法は、第１図に示す第１の
物体１に設けた第１の回折格子２と、第２の物体
３に設けた第２の回折格子４とを一定ギヤツプＺ
をおいて重ね、これら第１および第２の回折格子
にコヒーレント光もしくは準単色光を垂直に入射
し、両回折格子によつて入射光に対して対称的な
方向に回折された同次数の回折光、例えば±１次
の回折光の強度を減算処理し、その差分強度の変
化によつて第１の物体と第２の物体の相対変位を
検出して位置合せするものであるが、第２図に示
すように、ギヤツプのわずかの変化によつて位置
合せ信号が大きく変化するため実用は困難であつ
た。すなわち、第２図は波長λ＝0.6328μm、回
折格子のピツチＰ＝2μmとした場合について、第
１・第２の物体の位置ずれ量ｄ（μm）と上記差分
強度ΔIとの関係を示したもので、図中イ，ロ，
ハがそれぞれギヤツプＺを6.1，6.2，6.3（μm）と
した場合に対応する。
Vol.19，No.４，1981，P214で紹介されているよ
うに、0.1μm以下の位置合せを行うことを目的と
して２重回折格子を用いた位置合せ法の開発が進
められている。この方法は、第１図に示す第１の
物体１に設けた第１の回折格子２と、第２の物体
３に設けた第２の回折格子４とを一定ギヤツプＺ
をおいて重ね、これら第１および第２の回折格子
にコヒーレント光もしくは準単色光を垂直に入射
し、両回折格子によつて入射光に対して対称的な
方向に回折された同次数の回折光、例えば±１次
の回折光の強度を減算処理し、その差分強度の変
化によつて第１の物体と第２の物体の相対変位を
検出して位置合せするものであるが、第２図に示
すように、ギヤツプのわずかの変化によつて位置
合せ信号が大きく変化するため実用は困難であつ
た。すなわち、第２図は波長λ＝0.6328μm、回
折格子のピツチＰ＝2μmとした場合について、第
１・第２の物体の位置ずれ量ｄ（μm）と上記差分
強度ΔIとの関係を示したもので、図中イ，ロ，
ハがそれぞれギヤツプＺを6.1，6.2，6.3（μm）と
した場合に対応する。
このような変化は、第１図に示した回折光のＡ
とＢ、すなわち第１の物体の裏面、すなわち回折
格子２を設けた面で反射する回折光Ａと、第１の
物体１を通過し第２の物体３で垂直に反射し、改
めて第１の物体で回折する光Ｂとの干渉の影響が
原因しているものと考えられる。
とＢ、すなわち第１の物体の裏面、すなわち回折
格子２を設けた面で反射する回折光Ａと、第１の
物体１を通過し第２の物体３で垂直に反射し、改
めて第１の物体で回折する光Ｂとの干渉の影響が
原因しているものと考えられる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、ギヤツプ制御と位置合せ制御
とを同時にかつ高精度に行なうことが可能な２重
回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法を提供
することにある。
ので、その目的は、ギヤツプ制御と位置合せ制御
とを同時にかつ高精度に行なうことが可能な２重
回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法を提供
することにある。
このような目的を達成するために、本発明は入
射光に対して対称的な方向に回折された、第１の
物体の第１の回折格子を設けた面で直接反射回折
した光を含むすべての同時数の回折光強度を加算
処理し、この加算強度の変化によつてギヤツプお
よび位置合せ制御を行なうものである。
射光に対して対称的な方向に回折された、第１の
物体の第１の回折格子を設けた面で直接反射回折
した光を含むすべての同時数の回折光強度を加算
処理し、この加算強度の変化によつてギヤツプお
よび位置合せ制御を行なうものである。
第３図は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、１１はウエハ、１２はウエハに設けた回折格
子、１３はマスク、１４はマスクに設けた回折格
子、１５はレーザ光源、１６，１７は光電変換
器、１８は信号処理制御部、１９はマスク微調ス
テージ、２０はウエハ微調ステージを示す。
り、１１はウエハ、１２はウエハに設けた回折格
子、１３はマスク、１４はマスクに設けた回折格
子、１５はレーザ光源、１６，１７は光電変換
器、１８は信号処理制御部、１９はマスク微調ス
テージ、２０はウエハ微調ステージを示す。
上記構成において、レーザ光源１５から発した
コヒーレント光は、真空吸着ホルダーによつて保
持されるマスク１３上の回折格子１４に入射す
る。マスクの回折格子によつて回折した光は、微
調ステージ２０上に保持されるウエハ１１上に作
成された回折格子１２で反射し、再度マスク上の
回折格子１４を通過する。
コヒーレント光は、真空吸着ホルダーによつて保
持されるマスク１３上の回折格子１４に入射す
る。マスクの回折格子によつて回折した光は、微
調ステージ２０上に保持されるウエハ１１上に作
成された回折格子１２で反射し、再度マスク上の
回折格子１４を通過する。
これらウエハおよびマスクの回折格子で回折し
た光のうち、＋１次と−１次の回折光のみを光電
変換器１６、１７で受け、その光強度を電気信号
に変換する。
た光のうち、＋１次と−１次の回折光のみを光電
変換器１６、１７で受け、その光強度を電気信号
に変換する。
次に、信号処理部１８で＋１次の回折光強度
I+1と−１次の回折光強度I-1を加算し、ΣI＝I+1＋
I-1を求める。
I+1と−１次の回折光強度I-1を加算し、ΣI＝I+1＋
I-1を求める。
この加算強度ΣIのギヤツプＺに対する変化は、
第４図に示すようにP2／λごとにピークをもつ
信号と、マスク１３の裏面、すなわち回折格子１
４を設けた面における反射の影響で生ずるλ／２
を周期とする信号とが重畳した信号として示され
る。P2／λ，2P2／λ……でピークをもつ信号
は、マスク裏面での反射を零とした理想条件下で
得られるものであり、この信号は、λ／２で変化
する信号を積分器等によつて処理することによ
り、その包絡線として得ることができる。したが
つて、この包絡線を監視しながらその最大値にマ
スク・ウエハ間のギヤツプＺを調整することによ
つてP2／λ，2P2／λ，……のギヤツプ値に設定
することが可能となる。もし、上記包絡線の最大
値近傍が緩やかな変化を示す場合には、さらに微
分値をとるなどの処理を行なうことによつて、最
大値の検出を容易にすることができる。
第４図に示すようにP2／λごとにピークをもつ
信号と、マスク１３の裏面、すなわち回折格子１
４を設けた面における反射の影響で生ずるλ／２
を周期とする信号とが重畳した信号として示され
る。P2／λ，2P2／λ……でピークをもつ信号
は、マスク裏面での反射を零とした理想条件下で
得られるものであり、この信号は、λ／２で変化
する信号を積分器等によつて処理することによ
り、その包絡線として得ることができる。したが
つて、この包絡線を監視しながらその最大値にマ
スク・ウエハ間のギヤツプＺを調整することによ
つてP2／λ，2P2／λ，……のギヤツプ値に設定
することが可能となる。もし、上記包絡線の最大
値近傍が緩やかな変化を示す場合には、さらに微
分値をとるなどの処理を行なうことによつて、最
大値の検出を容易にすることができる。
さらに、この包絡線の最大値はλ／２の周期を
もつ信号のピーク値と一致もしくは±λ／４の範
囲内で一致する。このため、このλ／２の周期を
もつ信号をフイードバツク信号として用いること
によつて、±λ／４以下の精度でギヤツプ制御が
可能となる。すなわち、第４図において、P2／
λごとにピークをもつ信号(イ)を粗合せ信号として
その最大点を検出し、さらにλ／２を周期とする
信号(ロ)を微合せ信号として、領域Ｇで微合せ制御
を行なうことができる。
もつ信号のピーク値と一致もしくは±λ／４の範
囲内で一致する。このため、このλ／２の周期を
もつ信号をフイードバツク信号として用いること
によつて、±λ／４以下の精度でギヤツプ制御が
可能となる。すなわち、第４図において、P2／
λごとにピークをもつ信号(イ)を粗合せ信号として
その最大点を検出し、さらにλ／２を周期とする
信号(ロ)を微合せ信号として、領域Ｇで微合せ制御
を行なうことができる。
次に、このようなギヤツプ条件での位置ずれ量
に対する加算強度ΣIの変化は、第５図に示すよ
うにずれ量がＰ／２のときに最大、０のときに最
小を示す。この傾向は同図に示すようにギヤツプ
が1μm程度変化しても変わらず、その最大、最小
値をとる位置ずれ量はほとんど変化しない。すな
わち、第５図において、イ，ロ，ハはそれぞれギ
ヤツプＺが14.22，14.72，15.22（μm）の場合の位
置ずれ量ｄと加算強度ΣIとの関係を示す。なお、
回折格子のピツチＰは3.0μmである。したがつ
て、この加算強度ΣIは位置合せ信号としても十
分に使用可能である。すなわち、ギヤツプ合せ信
号の最大値で位置ずれを起こさせ、位置ずれ量が
Ｐ／２のときに位置合せ信号が最大となる。
に対する加算強度ΣIの変化は、第５図に示すよ
うにずれ量がＰ／２のときに最大、０のときに最
小を示す。この傾向は同図に示すようにギヤツプ
が1μm程度変化しても変わらず、その最大、最小
値をとる位置ずれ量はほとんど変化しない。すな
わち、第５図において、イ，ロ，ハはそれぞれギ
ヤツプＺが14.22，14.72，15.22（μm）の場合の位
置ずれ量ｄと加算強度ΣIとの関係を示す。なお、
回折格子のピツチＰは3.0μmである。したがつ
て、この加算強度ΣIは位置合せ信号としても十
分に使用可能である。すなわち、ギヤツプ合せ信
号の最大値で位置ずれを起こさせ、位置ずれ量が
Ｐ／２のときに位置合せ信号が最大となる。
このため、予めウエハとマスクに作製した回折
格子マークをＰ／２分だけずらして設けておけ
ば、ギヤツプ、位置ともΣIの最大値を検出する
ことによつて高精度に合せることが可能となる。
あるいはまた、はじめにギヤツプを設定した後、
位置ずれ変化の最小値に合せることによつて、位
置合せが可能となる。
格子マークをＰ／２分だけずらして設けておけ
ば、ギヤツプ、位置ともΣIの最大値を検出する
ことによつて高精度に合せることが可能となる。
あるいはまた、はじめにギヤツプを設定した後、
位置ずれ変化の最小値に合せることによつて、位
置合せが可能となる。
これらいずれの方法でも位置合せは可能である
が、格子のラインアンドスペースが１：１から大
きくずれる場合には、位置の最小値検出の方が有
利である。
が、格子のラインアンドスペースが１：１から大
きくずれる場合には、位置の最小値検出の方が有
利である。
以上の２つのギヤツプと位置の合せを交互に行
なうことによつて、マスク、ウエハ上の１対の回
折格子から位置、ギヤツプの同時検出が可能とな
る。
なうことによつて、マスク、ウエハ上の１対の回
折格子から位置、ギヤツプの同時検出が可能とな
る。
以上、１次回折光を利用した場合を例に説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、
より高次の回折光を利用しても同様の効果を得る
ことができる。また、上述した実施例ではマス
ク、ウエハにそれぞれ１つの回折格子マークを作
製した場合についてのみ説明したが、例えば特開
昭53−22759号において説明されているようにｘ，
ｙ軸方向に直交する回折格子を１組としてマーク
を作製すると、ｘ，ｙ軸両方向について同時にギ
ヤツプ設定および位置合せ制御ができ、さらにも
う１つのマークを別に設けることによりマスク、
ウエハ間の平行度をきわめて高精度に制御でき
る。また、レーザ光源から発するコヒーレント光
の代りに準単色光を用いても同様の効果が得られ
る。
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、
より高次の回折光を利用しても同様の効果を得る
ことができる。また、上述した実施例ではマス
ク、ウエハにそれぞれ１つの回折格子マークを作
製した場合についてのみ説明したが、例えば特開
昭53−22759号において説明されているようにｘ，
ｙ軸方向に直交する回折格子を１組としてマーク
を作製すると、ｘ，ｙ軸両方向について同時にギ
ヤツプ設定および位置合せ制御ができ、さらにも
う１つのマークを別に設けることによりマスク、
ウエハ間の平行度をきわめて高精度に制御でき
る。また、レーザ光源から発するコヒーレント光
の代りに準単色光を用いても同様の効果が得られ
る。
以上説明したように、本発明によれば、２重回
折格子に垂直に入射した光に対し、対称的な方向
に回折された同次数の回折光強度を、第１の物体
の回折格子を設けた面で直接反射回折した光を含
めて加算処理し、その加算強度を用いることによ
つて、ギヤツプの高精度設定・制御が可能となる
とともに、高精度な位置合せも同時に可能とな
り、簡単な格子マークによつて100Aオーダの位
置・ギヤツプ設定を行なうことができる。
折格子に垂直に入射した光に対し、対称的な方向
に回折された同次数の回折光強度を、第１の物体
の回折格子を設けた面で直接反射回折した光を含
めて加算処理し、その加算強度を用いることによ
つて、ギヤツプの高精度設定・制御が可能となる
とともに、高精度な位置合せも同時に可能とな
り、簡単な格子マークによつて100Aオーダの位
置・ギヤツプ設定を行なうことができる。
第１図は２重回折位置合せ方の原理図、第２図
は従来の差分強度を用いた位置合せ信号を示す
図、第３図は本発明の一実施例を示す構成図、第
４図はギヤツプ合せ信号としての加算強度信号を
示す図、第５図は位置合せ信号としての加算強度
信号を示す図である。 １１……ウエハ（第２の物体）、１２……ウエ
ハ上に設けた回折格子（第２の回折格子）、１３
……マスク（第１の物体）、１４……マスクに設
けた回折格子（第１の回折格子）、１５……レー
ザ光源、１６，１７……光電変換器、１８……信
号処理部、１９……マスク微調ステージ、２０…
…ウエハ微調ステージ。
は従来の差分強度を用いた位置合せ信号を示す
図、第３図は本発明の一実施例を示す構成図、第
４図はギヤツプ合せ信号としての加算強度信号を
示す図、第５図は位置合せ信号としての加算強度
信号を示す図である。 １１……ウエハ（第２の物体）、１２……ウエ
ハ上に設けた回折格子（第２の回折格子）、１３
……マスク（第１の物体）、１４……マスクに設
けた回折格子（第１の回折格子）、１５……レー
ザ光源、１６，１７……光電変換器、１８……信
号処理部、１９……マスク微調ステージ、２０…
…ウエハ微調ステージ。
Claims (1)
- １ 第１の物体に設けた第１の回折格子と、第２
の物体に設けた第２の回折格子とを一定のギヤツ
プをおいて重ね、これら第１および第２の回折格
子にコヒーレント光もしくは準単色光を入射し、
両回折格子によつて生じた回折光の強度の変化に
よつて第１の物体と第２の物体の相対変位を検出
して位置合せする装置において、前記コヒーレン
ト光もしくは準単色光を第１の物体に垂直に入射
させ、入射光に対して対称的な方向に回折され
た、第１の物体の第１の回折格子を設けた面で直
接反射回折した光を含むすべての同次数の回折光
強度を加算処理し、この加算強度の変化によつて
第１の物体と第２の物体間のギヤツプを制御する
とともに第１の物体と第２の物体の相対変位を検
出し位置合せ制御することを特徴とする２重回折
格子によるギヤツプ・位置合せ制御法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58184433A JPS6077423A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | ２重回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58184433A JPS6077423A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | ２重回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077423A JPS6077423A (ja) | 1985-05-02 |
| JPH0460331B2 true JPH0460331B2 (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=16153064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58184433A Granted JPS6077423A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | ２重回折格子によるギヤツプ・位置合せ制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077423A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006013400A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Canon Inc | ２つの対象物間の相対的位置ずれ検出方法及び装置 |
| NL2003871A (en) * | 2009-02-04 | 2010-08-05 | Asml Netherlands Bv | Imprint lithography. |
| JP5284212B2 (ja) * | 2009-07-29 | 2013-09-11 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-04 JP JP58184433A patent/JPS6077423A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6077423A (ja) | 1985-05-02 |
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