JPH0713565B2 - マスク位置合わせ方法 - Google Patents
マスク位置合わせ方法Info
- Publication number
- JPH0713565B2 JPH0713565B2 JP61222599A JP22259986A JPH0713565B2 JP H0713565 B2 JPH0713565 B2 JP H0713565B2 JP 61222599 A JP61222599 A JP 61222599A JP 22259986 A JP22259986 A JP 22259986A JP H0713565 B2 JPH0713565 B2 JP H0713565B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- wafer
- mask
- substrate
- mask substrate
- 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
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は超LSI等の製造工程で利用されるリソグラフイ
ー技術に関し、特に、マスク位置合わせ方法に関するも
のである。
ー技術に関し、特に、マスク位置合わせ方法に関するも
のである。
（ロ） 従来の技術 半導体製造分野において1/4μｍ程度のスケールで微細
加工を行なう際の問題点はマスクの位置合せである。従
来は、1986年（昭和61年）春季第33回応用物理学関係連
合講演会講演予稿集P326所載の「Ｘ線リソグラフイー用
高精度位置合わせ法」と題する論文に記載されている如
く、マスクに付けた適当なマーク、ゾーンプレートや回
折格子にレーザー光を当ててその干渉光を観測してマス
クの位置合わせを行なうようにしている。
加工を行なう際の問題点はマスクの位置合せである。従
来は、1986年（昭和61年）春季第33回応用物理学関係連
合講演会講演予稿集P326所載の「Ｘ線リソグラフイー用
高精度位置合わせ法」と題する論文に記載されている如
く、マスクに付けた適当なマーク、ゾーンプレートや回
折格子にレーザー光を当ててその干渉光を観測してマス
クの位置合わせを行なうようにしている。
（ハ） 発明が解決しようとする問題点 この従来方法では0.01μｍ程度の高精度の位置合わせは
容易ではない。ところがサブミクロンの微細加工を行な
うには数種類のパターンを重ねて転写する必要があり、
マスクの位置合わせ精度として0.01μｍ程度の高いもの
が要求される。位置の自由度としてマスク面内の回転即
ち方位と、更に面に並行な２方向の並進の計３つの自由
度があり、３つ共正確に制御する必要があるＸ線リソグ
ラフイーを実用化するために、現在よりも精度の高い位
置合わせ方法の出現が待たれている。
容易ではない。ところがサブミクロンの微細加工を行な
うには数種類のパターンを重ねて転写する必要があり、
マスクの位置合わせ精度として0.01μｍ程度の高いもの
が要求される。位置の自由度としてマスク面内の回転即
ち方位と、更に面に並行な２方向の並進の計３つの自由
度があり、３つ共正確に制御する必要があるＸ線リソグ
ラフイーを実用化するために、現在よりも精度の高い位
置合わせ方法の出現が待たれている。
（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明はマスクの基板として良質の単結晶が使えること
に着目し、上述の問題点のうち方位と並進の自由度を分
離して考え、Ｘ線のブラツグ反射現象を用いてマスクの
方位のみを正確に決める方法を提供するもので、本発明
は、単色平面波Ｘ線を単結晶マスク基板と該単結晶マス
ク基板上のパターンが転写されるウエハーに照射するプ
ロセスと、前記単結晶マスク基板と前記ウエハーとから
それぞれブラツグ反射した両Ｘ線の干渉によるモアレ像
を観測するプロセスを有するマスク位置合わせ方法であ
る。
に着目し、上述の問題点のうち方位と並進の自由度を分
離して考え、Ｘ線のブラツグ反射現象を用いてマスクの
方位のみを正確に決める方法を提供するもので、本発明
は、単色平面波Ｘ線を単結晶マスク基板と該単結晶マス
ク基板上のパターンが転写されるウエハーに照射するプ
ロセスと、前記単結晶マスク基板と前記ウエハーとから
それぞれブラツグ反射した両Ｘ線の干渉によるモアレ像
を観測するプロセスを有するマスク位置合わせ方法であ
る。
（ホ） 作用 単結晶マスク基板とウエハーに単色平面波Ｘ線を照射
し、単結晶マスク基板によりブラツグ反射したＸ線と、
ウエハーによりブラツク反射したＸ線とが干渉してでき
るモアレ像を観測する。モアレ縞の方向は格子面（間隔
ｄ）に直角方向であり、縞間隔（Ｓ）は両結晶の方位角
のずれ（α）に反比例し、Ｓ＝d/αの関係がある（仁田
勇監修「Ｘ線結晶学」（丸善）上巻第641頁（9.2）式参
照）従って、方位が完全に一致した場合、縞間隔は無限
大になり縞模様は消滅する。Ｘ線強度が充分な時にはテ
レビカメラ等を用いてモアレ像を直視すれば結晶の方位
を正確にかつリアルタイムで検出できる。縞模様から角
度αも定量的に決定できる。
し、単結晶マスク基板によりブラツグ反射したＸ線と、
ウエハーによりブラツク反射したＸ線とが干渉してでき
るモアレ像を観測する。モアレ縞の方向は格子面（間隔
ｄ）に直角方向であり、縞間隔（Ｓ）は両結晶の方位角
のずれ（α）に反比例し、Ｓ＝d/αの関係がある（仁田
勇監修「Ｘ線結晶学」（丸善）上巻第641頁（9.2）式参
照）従って、方位が完全に一致した場合、縞間隔は無限
大になり縞模様は消滅する。Ｘ線強度が充分な時にはテ
レビカメラ等を用いてモアレ像を直視すれば結晶の方位
を正確にかつリアルタイムで検出できる。縞模様から角
度αも定量的に決定できる。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明方法を実施する装置の概略構成を示す。
同図において、（１）は単色平面波Ｘ線（２）を発生す
るＸ線源、（３）はマスクパターンを支持するシリコン
単結晶（格子定数5.4301Å）からなる単結晶マスク基
板、（４）はマスクパターンが転写されるシリコン半結
晶からなるウエハー、（５）は単結晶マスク基板（３）
からブラツグ反射したＸ線（６）とウエハー（４）から
ブラツグ反射したＸ線（７）とを同時に受けるＸ線検出
器（テレビカメラ、写真乾板またはフイルム等の撮影機
器）、（８）単結晶マスク基板（３）とウエハー（４）
の相対方位を調整するため単結晶マスク基板（３）の位
置制御を行なう調整手段、（９）はＸ線検出器（５）出
力を調整手段（８）に付与し上記両Ｘ線のモアレ縞の縞
間陥（ｓ）を最大にするように該調整手段（８）を制御
する制御手段である。
同図において、（１）は単色平面波Ｘ線（２）を発生す
るＸ線源、（３）はマスクパターンを支持するシリコン
単結晶（格子定数5.4301Å）からなる単結晶マスク基
板、（４）はマスクパターンが転写されるシリコン半結
晶からなるウエハー、（５）は単結晶マスク基板（３）
からブラツグ反射したＸ線（６）とウエハー（４）から
ブラツグ反射したＸ線（７）とを同時に受けるＸ線検出
器（テレビカメラ、写真乾板またはフイルム等の撮影機
器）、（８）単結晶マスク基板（３）とウエハー（４）
の相対方位を調整するため単結晶マスク基板（３）の位
置制御を行なう調整手段、（９）はＸ線検出器（５）出
力を調整手段（８）に付与し上記両Ｘ線のモアレ縞の縞
間陥（ｓ）を最大にするように該調整手段（８）を制御
する制御手段である。
このような装置を構成して、単結晶マスク基板（３）と
ウエハー（４）とにＸ線源（１）からの単色平面波Ｘ線
（２）を照射する。単結晶マスク基板（３）に上記Ｘ線
（２）を照射すると該基板からブラツグ反射したＸ線
（６）が出力され、又ウエハー（４）に上記Ｘ線（２）
を照射すると該ウエハーからブラツグ反射したＸ線
（７）が出力される。これら両Ｘ線（６）（７）が空間
的に重なる領域（10）では両Ｘ線は干渉を起こす。基板
（３）とウエハー（４）の方位が僅かに異なる場合には
回転モアレ像がＸ線検出器（５）にて検出される。この
モアレ像の間隔（ｓ）は結晶の方位のずれによって敏感
に変化する。この縞模様の間隔（ｓ）が最大になるよう
に調整手段（８）を調整することにより正確な方位調節
が可能である。
ウエハー（４）とにＸ線源（１）からの単色平面波Ｘ線
（２）を照射する。単結晶マスク基板（３）に上記Ｘ線
（２）を照射すると該基板からブラツグ反射したＸ線
（６）が出力され、又ウエハー（４）に上記Ｘ線（２）
を照射すると該ウエハーからブラツグ反射したＸ線
（７）が出力される。これら両Ｘ線（６）（７）が空間
的に重なる領域（10）では両Ｘ線は干渉を起こす。基板
（３）とウエハー（４）の方位が僅かに異なる場合には
回転モアレ像がＸ線検出器（５）にて検出される。この
モアレ像の間隔（ｓ）は結晶の方位のずれによって敏感
に変化する。この縞模様の間隔（ｓ）が最大になるよう
に調整手段（８）を調整することにより正確な方位調節
が可能である。
次に本発明の具体的実施例を数値を挙げて説明する。Ｘ
線源（１）として例えばモリブデンターゲツトを用いた
回転対陰極型Ｘ線管からのMo−Ｋα線（波長λ＝0.7093
Å）をモノクロメーターで単色平面波としたものを用い
る。単結晶マスク基板（３）として100シリコンウエハ
ーを用いる場合を例にとる。基板面に垂直に110格子面
があるのでその面の220反射を使用する。Mo−Ｋα線の
場合、ブラツグ角はθＢ＝10.65度である。波長は２枚
のシリコンを透過するものであればよくMo−Ｋα線に限
らない。0.5〜１Å程度であれば充分である。220反射の
面間隔はｄ＝1.92Åであるから２枚の結晶の方位のずれ
がα＝0.1秒（4.85×10-7ラジアン）の場合には、間隔
（ｓ）が約0.4mmの平行な干渉縞が現れる。
線源（１）として例えばモリブデンターゲツトを用いた
回転対陰極型Ｘ線管からのMo−Ｋα線（波長λ＝0.7093
Å）をモノクロメーターで単色平面波としたものを用い
る。単結晶マスク基板（３）として100シリコンウエハ
ーを用いる場合を例にとる。基板面に垂直に110格子面
があるのでその面の220反射を使用する。Mo−Ｋα線の
場合、ブラツグ角はθＢ＝10.65度である。波長は２枚
のシリコンを透過するものであればよくMo−Ｋα線に限
らない。0.5〜１Å程度であれば充分である。220反射の
面間隔はｄ＝1.92Åであるから２枚の結晶の方位のずれ
がα＝0.1秒（4.85×10-7ラジアン）の場合には、間隔
（ｓ）が約0.4mmの平行な干渉縞が現れる。
２枚の理想的に完全な基板結晶を全面照射した場合、第
２図に示す様な縞模様が現れる。ここで、中央の縞模様
が現われていない領域（11）が単結晶マスク基板（３）
上のパターン形成部に対応している。実際の基板にはマ
スクパターンを設けたために導入される格子歪みや、も
ともと結晶中に何がしかの歪みが存在するため干渉縞は
乱れる場合が多い。
２図に示す様な縞模様が現れる。ここで、中央の縞模様
が現われていない領域（11）が単結晶マスク基板（３）
上のパターン形成部に対応している。実際の基板にはマ
スクパターンを設けたために導入される格子歪みや、も
ともと結晶中に何がしかの歪みが存在するため干渉縞は
乱れる場合が多い。
しかし、２枚の基板結晶（マスク基板とウエハー）の方
位が完全に一致する場合に最も広くなり方位がどこで一
致するかは容易に判定できる。
位が完全に一致する場合に最も広くなり方位がどこで一
致するかは容易に判定できる。
（ト） 発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、マスク基板とし
て単結晶を使用し結晶格子面から反射するＸ線の干渉に
よるモアレ像を観察するのでマスク基板の方位を極めて
正確に検出し位置合わせに利用できる。現在のアライナ
ーやステツパーに利用すれば0.01μｍ以下の微細加工用
アライナーの方位調節の問題が解決する。この方法で方
位が正確に決まれば、並進の位置合わせに使用するマー
クは１個で足り、従来のアライナーの様に複数個（例え
ば４隅に）使用してそれらからの信号を処理するという
ような煩わしさから解放される。
て単結晶を使用し結晶格子面から反射するＸ線の干渉に
よるモアレ像を観察するのでマスク基板の方位を極めて
正確に検出し位置合わせに利用できる。現在のアライナ
ーやステツパーに利用すれば0.01μｍ以下の微細加工用
アライナーの方位調節の問題が解決する。この方法で方
位が正確に決まれば、並進の位置合わせに使用するマー
クは１個で足り、従来のアライナーの様に複数個（例え
ば４隅に）使用してそれらからの信号を処理するという
ような煩わしさから解放される。
第１図は本発明方法を実施する装置の概略構成図、第２
図は２枚のシリコン単結晶を透過したＸ線の干渉によっ
てできる回転モアレ像の模式図である。 （１）……Ｘ線源、（３）……単結晶マスク基板、
（４）……ウエハー、（６）（７）……回折Ｘ線、（1
0）……モアレが現れる領域、（５）……Ｘ線検出器、
（８）……調整手段
図は２枚のシリコン単結晶を透過したＸ線の干渉によっ
てできる回転モアレ像の模式図である。 （１）……Ｘ線源、（３）……単結晶マスク基板、
（４）……ウエハー、（６）（７）……回折Ｘ線、（1
0）……モアレが現れる領域、（５）……Ｘ線検出器、
（８）……調整手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｆ
Claims (2)
- 【請求項１】単色平面波Ｘ線を単結晶マスク基板と該単
結晶マスク基板上のパターンが転写されるウエハーに照
射するプロセスと、前記単結晶マスク基板と前記ウエハ
ーとからそれぞれブラツグ反射した両Ｘ線の干渉による
モアレ像を観測するプロセスを有するマスク位置合わせ
方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項記載のマスク位
置合わせ方法において、前記観測プロセスによる観測結
果を、前記単結晶プロセス基板と前記ウエハーの相対方
位を制御する手段に付与するプロセスを備えることを特
徴とするマスク位置合わせ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61222599A JPH0713565B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | マスク位置合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61222599A JPH0713565B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | マスク位置合わせ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6378016A JPS6378016A (ja) | 1988-04-08 |
| JPH0713565B2 true JPH0713565B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=16784997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61222599A Expired - Lifetime JPH0713565B2 (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | マスク位置合わせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713565B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5168513A (en) * | 1991-10-11 | 1992-12-01 | International Business Machines Corporation | X-ray metrology and alignment detection system |
| FR2755298B1 (fr) * | 1996-10-30 | 1999-02-26 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif pour le positionnement precis d'objets monocristallins les uns par rapports aux autres en fonction de leurs plans cristallographiques |
| GB2356786B (en) | 1999-11-29 | 2003-09-03 | Marconi Electronic Syst Ltd | Method and apparatus for aligning a crystalline substrate |
| GB2371731B (en) * | 2001-01-23 | 2004-07-14 | Marconi Caswell Ltd | Method of alignment |
| US7344307B2 (en) * | 2004-11-12 | 2008-03-18 | General Electric Company | System and method for integration of a calibration target into a C-arm |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP61222599A patent/JPH0713565B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6378016A (ja) | 1988-04-08 |
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