JPH0752088B2 - アラインメント方法 - Google Patents
アラインメント方法Info
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- JPH0752088B2 JPH0752088B2 JP63269654A JP26965488A JPH0752088B2 JP H0752088 B2 JPH0752088 B2 JP H0752088B2 JP 63269654 A JP63269654 A JP 63269654A JP 26965488 A JP26965488 A JP 26965488A JP H0752088 B2 JPH0752088 B2 JP H0752088B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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- G02B27/4233—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element [DOE] contributing to a non-imaging application
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は異なる平面における２つの平行な対象物のアラ
インメントを行うための方法及び装置に関し、さらに詳
しくいえば、リソグラフィシステム（好ましくはＸ線の
粒子ビームを用いたプロキシミティ・プリント・タイプ
のもの）におけるウェハとマスクのアラインメントに関
する。そのような装置で使用される新規な光学的ビーム
スプリッタは他の光学系にも適用できる。
インメントを行うための方法及び装置に関し、さらに詳
しくいえば、リソグラフィシステム（好ましくはＸ線の
粒子ビームを用いたプロキシミティ・プリント・タイプ
のもの）におけるウェハとマスクのアラインメントに関
する。そのような装置で使用される新規な光学的ビーム
スプリッタは他の光学系にも適用できる。
B.従来技術及びその問題点 リソグラフィシステムによる集積回路の製造において
は、露光マスクは一定の精度でウェハ上の構造に対して
アラインメントされなければならない。１μｍのオーダ
の最小線幅を有する現在のフォトリソグラフィシステム
においては、マスク上及びウェハ上の適切な形にされた
アラインメントマークを使って、手動又は自動のアライ
ンメント方法によって0.3μｍの精度が得られる。
は、露光マスクは一定の精度でウェハ上の構造に対して
アラインメントされなければならない。１μｍのオーダ
の最小線幅を有する現在のフォトリソグラフィシステム
においては、マスク上及びウェハ上の適切な形にされた
アラインメントマークを使って、手動又は自動のアライ
ンメント方法によって0.3μｍの精度が得られる。
今後、粒子ビーム及びＸ線リソグラフィによって期待さ
れる最小線幅がさらに減少するにつれ、アラインメント
の精度はナノメータのオーダが必要となるであろう。し
かも、生産ラインにおける高スループットを目的として
アライメントは短時間（典型的に１秒未満）で行わなけ
ればならない。特に、各々の位置が自己アラインメント
を必要とするようなステップアンドリピートモードで大
きなウェハを露光する場合には、これは必須である。通
常の視覚的な手法では精度及び速度についてのこれらの
要件を満たすことはできない。
れる最小線幅がさらに減少するにつれ、アラインメント
の精度はナノメータのオーダが必要となるであろう。し
かも、生産ラインにおける高スループットを目的として
アライメントは短時間（典型的に１秒未満）で行わなけ
ればならない。特に、各々の位置が自己アラインメント
を必要とするようなステップアンドリピートモードで大
きなウェハを露光する場合には、これは必須である。通
常の視覚的な手法では精度及び速度についてのこれらの
要件を満たすことはできない。
高精度を達成するための１つのアプローチではマスク上
及びウェハ上のレジストレーションマークとして光学的
格子を使用し、これらの格子による回折光からレジスト
レーション制御信号を導出する。評価プロセスが位相感
知手法が基づくものであれば、ナノメータのレンジの精
度を得ることができる。この手法は欧州特許公開第4532
1号又はG.Makosch及びB.Solfによる“Surface Profilin
g by Electro−optical Phase Measurement"（Proc.So
c.Photo−opt.Instrum.Eng.42、316、1981年）と題する
論文に記載されている。しかしながら、この従来のシス
テムは光学的イメージシステムがマスクとウェハの間に
介入されるような投影型のフォトリソグラフイ露光と考
えられるので、50μｍから100μｍのオーダでマスクと
ウェハが分離したプロキシミティ・プリント・システム
には使用できない。
及びウェハ上のレジストレーションマークとして光学的
格子を使用し、これらの格子による回折光からレジスト
レーション制御信号を導出する。評価プロセスが位相感
知手法が基づくものであれば、ナノメータのレンジの精
度を得ることができる。この手法は欧州特許公開第4532
1号又はG.Makosch及びB.Solfによる“Surface Profilin
g by Electro−optical Phase Measurement"（Proc.So
c.Photo−opt.Instrum.Eng.42、316、1981年）と題する
論文に記載されている。しかしながら、この従来のシス
テムは光学的イメージシステムがマスクとウェハの間に
介入されるような投影型のフォトリソグラフイ露光と考
えられるので、50μｍから100μｍのオーダでマスクと
ウェハが分離したプロキシミティ・プリント・システム
には使用できない。
プロキシミティ・プリント型のＸ線露光システムにおい
てマスク上及びウェハ上の光学的格子を用いるアライン
メント技術は以下の２つの文献に記載されている。
てマスク上及びウェハ上の光学的格子を用いるアライン
メント技術は以下の２つの文献に記載されている。
1.“A highly accurate alignment technique using a
dual grating"Japan Soc.of Prec.Engg.第19巻第１号19
85年３月、ページ71） 2.“A new interferometric displacement detection m
ethod for mask to wafer alignment using symmetrica
lly arranged three gratings"（Japan Journal of App
lied Physics、第25巻第６号1986年６月、ページL487な
いしL489）これらの技術は異なる回折次数の強度を評価
するので、反射率を変化させ測定された強度を乱す干渉
効果を生じる異なる処理ステップにおいてウェハが様々
な層で覆われる場合、実際上の困難を伴う可能性があ
る。
dual grating"Japan Soc.of Prec.Engg.第19巻第１号19
85年３月、ページ71） 2.“A new interferometric displacement detection m
ethod for mask to wafer alignment using symmetrica
lly arranged three gratings"（Japan Journal of App
lied Physics、第25巻第６号1986年６月、ページL487な
いしL489）これらの技術は異なる回折次数の強度を評価
するので、反射率を変化させ測定された強度を乱す干渉
効果を生じる異なる処理ステップにおいてウェハが様々
な層で覆われる場合、実際上の困難を伴う可能性があ
る。
そこで本発明は、特にプロキシミティ・プリント型のリ
ソグラフィシステムにおいて上記の要件を満たすアライ
ンメント技術を提供することを目的としている。
ソグラフィシステムにおいて上記の要件を満たすアライ
ンメント技術を提供することを目的としている。
C.問題点を解決するための手段 この目的を達成するため、本発明は、光ビームを対称な
入射角で対象物の表面に垂直な方向に回折させる光学的
格子をそれぞれ有する、異なる平面にある２つの平衡な
対象物のアライメントを行う方法であって、ａ）第１の
対象物のアライメント格子を第２の対象物の滑らかな表
面上においた状態で各アライメント方向毎に回折ビーム
の偏光方向を判定するステップと、ｂ）第２の対象物の
格子を第１の対象物のアライメント格子の下にg/4（こ
こでｇは格子定数）以上の精度でもたらした後に各アラ
イメント方向毎に回折ビームの偏光方向を判定するステ
ップと、ｃ）前記ステップａ）および前記ステップｂ）
で得られた偏光方向の偏差を位置制御信号として前記対
象物の一方を変位させるステップとをプロキシミティ・
プリント・タイプのリソグラフ・システムで行うことを
特徴とするアライメント方法を提供する。
入射角で対象物の表面に垂直な方向に回折させる光学的
格子をそれぞれ有する、異なる平面にある２つの平衡な
対象物のアライメントを行う方法であって、ａ）第１の
対象物のアライメント格子を第２の対象物の滑らかな表
面上においた状態で各アライメント方向毎に回折ビーム
の偏光方向を判定するステップと、ｂ）第２の対象物の
格子を第１の対象物のアライメント格子の下にg/4（こ
こでｇは格子定数）以上の精度でもたらした後に各アラ
イメント方向毎に回折ビームの偏光方向を判定するステ
ップと、ｃ）前記ステップａ）および前記ステップｂ）
で得られた偏光方向の偏差を位置制御信号として前記対
象物の一方を変位させるステップとをプロキシミティ・
プリント・タイプのリソグラフ・システムで行うことを
特徴とするアライメント方法を提供する。
以下、本発明の作用を実施例とともに説明する。
D.実施例 はじめに本発明の実施例を概説する。
本発明に従った方法は格子による回折後の光波の位相シ
フトを測定する干渉技術に基づいている。この位相シフ
トは格子の横方向の変位に比例するもので、電気光学的
結晶において補償位相シフトを導入することによって高
精度で決定することができる。
フトを測定する干渉技術に基づいている。この位相シフ
トは格子の横方向の変位に比例するもので、電気光学的
結晶において補償位相シフトを導入することによって高
精度で決定することができる。
本発明に従った方法の第１のステップにおいては、マス
クの格子をウェハのブランク領域の上方に位置させるこ
とによって光波の位相が判断される。第２のステップで
はマスクの格子をウェハの格子の上方に位置させること
によって第２の測定が行われる（偏差は、ｇを格子定数
として、g/4より小さい）。アラインメント制御信号な
いし位置制御信号はこれらの２つの測定の間の相対的な
位相差である。
クの格子をウェハのブランク領域の上方に位置させるこ
とによって光波の位相が判断される。第２のステップで
はマスクの格子をウェハの格子の上方に位置させること
によって第２の測定が行われる（偏差は、ｇを格子定数
として、g/4より小さい）。アラインメント制御信号な
いし位置制御信号はこれらの２つの測定の間の相対的な
位相差である。
マスク上及びウェハ上の格子はアラインメントが１次元
で行われるときは線状格子に、アラインメントが２次元
で行われるときは交差状格子にすることができる。
で行われるときは線状格子に、アラインメントが２次元
で行われるときは交差状格子にすることができる。
２次元のアラインメントを実行するための装置は、位相
感知式評価のため適切な偏光方向を有する所望の４つの
平行な分割ビームを生成する複屈折結晶体又はウォラス
トン結晶体から成るビームスプリッタを使用する。この
ビームスプリッタは４つの平行な分割ビームが必要であ
るような他の光学系において使用することができる。た
とえば、フォトリソグラフィマスクのための光学的歪検
出器において使用できる。
感知式評価のため適切な偏光方向を有する所望の４つの
平行な分割ビームを生成する複屈折結晶体又はウォラス
トン結晶体から成るビームスプリッタを使用する。この
ビームスプリッタは４つの平行な分割ビームが必要であ
るような他の光学系において使用することができる。た
とえば、フォトリソグラフィマスクのための光学的歪検
出器において使用できる。
以下、図面を参照して実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の方法を実現するのに使用できる新規な
光学システムを示す図である。
光学システムを示す図である。
ウェハ１はマスク２を介するステップアンドリピートモ
ードの露光のため、XYステージ上に取り付けられる。マ
スク２は露光ビームに関して静的に、かつ、20μｍから
100μｍのオーダで分離してウェハ１と平行に保持され
る。露光ビームは光、Ｘ線又は粒子ビームでもよい。ウ
ェハ１はフォトレジスト層で覆われ、多くの場合、先行
する製造工程で加えられる他の層でさらに覆われてい
る。各々の露光の前に、ウェハ１は固定されたマスクと
アラインメントのために変位されなければならない。こ
の変位は、たとえば、マイクロマニピュレータによって
制御される。マスク２と、プロキシミティ・プリント・
プロセスにおいてマスク２の影が投影されるウェハ１の
各領域とについては、本発明はレジストレーションマー
クとして格子３を必要とする。１次元のアラインメント
の場合、マスク上及びウェハ上で互いに平行な線状の格
子が使用される。２次元のアラインメントの場合、交差
状の格子が設けられる。ナノメータのレンジの所望のア
ラインメント精度を得るには格子定数ｇは典型的には10
μｍのオーダである。
ードの露光のため、XYステージ上に取り付けられる。マ
スク２は露光ビームに関して静的に、かつ、20μｍから
100μｍのオーダで分離してウェハ１と平行に保持され
る。露光ビームは光、Ｘ線又は粒子ビームでもよい。ウ
ェハ１はフォトレジスト層で覆われ、多くの場合、先行
する製造工程で加えられる他の層でさらに覆われてい
る。各々の露光の前に、ウェハ１は固定されたマスクと
アラインメントのために変位されなければならない。こ
の変位は、たとえば、マイクロマニピュレータによって
制御される。マスク２と、プロキシミティ・プリント・
プロセスにおいてマスク２の影が投影されるウェハ１の
各領域とについては、本発明はレジストレーションマー
クとして格子３を必要とする。１次元のアラインメント
の場合、マスク上及びウェハ上で互いに平行な線状の格
子が使用される。２次元のアラインメントの場合、交差
状の格子が設けられる。ナノメータのレンジの所望のア
ラインメント精度を得るには格子定数ｇは典型的には10
μｍのオーダである。
本発明に従った干渉式アラインメントを行う前に、ウェ
ハ１は公称位置に対してg/4の範囲内で（たとえばマイ
クロメータのレンジの精度で）アライメントしなければ
ならない。これは通常の方法で容易に達成できる。たと
えば、ウェハ１が取り付けられている干渉計制御式XYス
テージを移動することによって行われる。
ハ１は公称位置に対してg/4の範囲内で（たとえばマイ
クロメータのレンジの精度で）アライメントしなければ
ならない。これは通常の方法で容易に達成できる。たと
えば、ウェハ１が取り付けられている干渉計制御式XYス
テージを移動することによって行われる。
本発明のアラインメント方法の場合、マスク上の格子３
は２対の光ビーム（光ビーム9a、9dと光ビーム9b、9c）
で対称的に照らされる。各対の光ビームは１つの平面を
形成し、一方の対で形成される平面は他方の対で形成さ
れる平面と直交する。全てのビームは直線偏光される。
一方の対における偏光方向は他方の対の偏光方向と直交
する。レンズ４はビーム９を格子３上に集束する。レン
ズ４の焦点距離及び格子定数は、回折ビーム５がレンズ
４の光軸上に戻り、半透明ミラー６によって偏光ビーム
スプリッタ７上に偏向されるように選ばれる。偏光ビー
ムスプリッタ７はこれを検出器8a、8bへ至る互いに直交
する偏光方向の回折ビームに分離する。
は２対の光ビーム（光ビーム9a、9dと光ビーム9b、9c）
で対称的に照らされる。各対の光ビームは１つの平面を
形成し、一方の対で形成される平面は他方の対で形成さ
れる平面と直交する。全てのビームは直線偏光される。
一方の対における偏光方向は他方の対の偏光方向と直交
する。レンズ４はビーム９を格子３上に集束する。レン
ズ４の焦点距離及び格子定数は、回折ビーム５がレンズ
４の光軸上に戻り、半透明ミラー６によって偏光ビーム
スプリッタ７上に偏向されるように選ばれる。偏光ビー
ムスプリッタ７はこれを検出器8a、8bへ至る互いに直交
する偏光方向の回折ビームに分離する。
ビーム９は電気光学的位相変調器15を通る直線偏光ビー
ム16から生成される。この変調器15において、互いに直
交する偏光方向を有する２つの共直線の分割ビームが生
成される。この偏光ビームは方解石の結晶13を有する光
学的ビームスプリッタ14に入り、空間的に分離した２つ
の分割ビーム16a、16bに分けられる。偏光の方向は第１
図の右方に丸で囲んだ線で示してある。
ム16から生成される。この変調器15において、互いに直
交する偏光方向を有する２つの共直線の分割ビームが生
成される。この偏光ビームは方解石の結晶13を有する光
学的ビームスプリッタ14に入り、空間的に分離した２つ
の分割ビーム16a、16bに分けられる。偏光の方向は第１
図の右方に丸で囲んだ線で示してある。
分割ビーム16a、16bは1/4波長板12を通る。1/4波長板12
は、結晶13と同じ長さを有する方解石の結晶11内で更に
空間的な分割を行うため、45゜だけ偏光の方向を回転さ
せる。結晶11を出ると、４つの分割ビーム９が作用可能
となる。そのうちの２つは1/2波長板10を通って偏光の
方向が90゜だけ回転される。これらの分割ビーム9aない
し9dは、対角線上のビーム（たとえば9aと9d）が同じ偏
光方向を有し、かつ、この偏光方向が他方の対角線上の
ビーム（9bと9c）の偏光方向と直交するように、正方形
10′のコーナーに配置される。こうして変調器15の付勢
によって対角線上のビームの対内の位相差が変調され
る。
は、結晶13と同じ長さを有する方解石の結晶11内で更に
空間的な分割を行うため、45゜だけ偏光の方向を回転さ
せる。結晶11を出ると、４つの分割ビーム９が作用可能
となる。そのうちの２つは1/2波長板10を通って偏光の
方向が90゜だけ回転される。これらの分割ビーム9aない
し9dは、対角線上のビーム（たとえば9aと9d）が同じ偏
光方向を有し、かつ、この偏光方向が他方の対角線上の
ビーム（9bと9c）の偏光方向と直交するように、正方形
10′のコーナーに配置される。こうして変調器15の付勢
によって対角線上のビームの対内の位相差が変調され
る。
この構成においては、交差する格子３上の１組の平行な
筋で回折される２つのビームが上記１組と直交する組で
回折される２つのビームとは異なる偏光を有することと
なるので、偏光ビームスプリッタ７でこれらを分離する
ことができる。偏光ビームスプリッタ７で分割される偏
光の方向は、先と同様に、丸で囲んだ直線で示してあ
る。検出器8a、8bによる受けた光ビームの位相即ち偏光
方向の測定により、所望のアラインメント制御信号が生
成される。これについては後で詳しく説明する。位相ま
たは偏光方向の測定方法自体は公知であり、たとえば、
先に掲げた文献２に記載されている。これは、周期的に
電気光学的素子15を変調することによって回折の導入さ
れた位相シフトを補償することに基づいている。
筋で回折される２つのビームが上記１組と直交する組で
回折される２つのビームとは異なる偏光を有することと
なるので、偏光ビームスプリッタ７でこれらを分離する
ことができる。偏光ビームスプリッタ７で分割される偏
光の方向は、先と同様に、丸で囲んだ直線で示してあ
る。検出器8a、8bによる受けた光ビームの位相即ち偏光
方向の測定により、所望のアラインメント制御信号が生
成される。これについては後で詳しく説明する。位相ま
たは偏光方向の測定方法自体は公知であり、たとえば、
先に掲げた文献２に記載されている。これは、周期的に
電気光学的素子15を変調することによって回折の導入さ
れた位相シフトを補償することに基づいている。
本発明のアラインメント方法は２つのステップで実行さ
れる。
れる。
ステップ１（第2A図）： マスクの格子を分割ビーム9a、9b（１次元の場合）で対
称的に照らす前に、ウェハ１のブランク部分（平坦部
分）1aをマスク２のアラインメント格子3aの下にもって
くる。光軸上を移動する回折ビーム６の位相は電気光学
的変調によって判断され、これは第2B図の実際の測定ス
テップのための基準値となる。
称的に照らす前に、ウェハ１のブランク部分（平坦部
分）1aをマスク２のアラインメント格子3aの下にもって
くる。光軸上を移動する回折ビーム６の位相は電気光学
的変調によって判断され、これは第2B図の実際の測定ス
テップのための基準値となる。
ステップ２（第2B図）： 回折ビーム６の位相を再測定する前に、±g/4よりも高
精度でウェハ１上のアラインメント格子3bをマスクの格
子3aの下にもってくる。この第２の位相測定はミスアラ
イメントを表すものであり、第２のステップで位相差ゼ
ロが測定されるまでアラインメントが続けられる。
精度でウェハ１上のアラインメント格子3bをマスクの格
子3aの下にもってくる。この第２の位相測定はミスアラ
イメントを表すものであり、第２のステップで位相差ゼ
ロが測定されるまでアラインメントが続けられる。
第3A図及び第3B図はこれらの２つの測定ステップで生じ
る回折ビームを詳細に表わす図である。第4A図ないし第
4C図はこれらのビームの間の位相関係を表わすベクトル
図である。
る回折ビームを詳細に表わす図である。第4A図ないし第
4C図はこれらのビームの間の位相関係を表わすベクトル
図である。
同一の偏光方向を有する対称的な入射ビームS1、S2はま
ずマスク格子3aで反射される。これにより２つの回折ビ
ームS11、S21が生じ、次に上記入射ビームはウェハ１の
ブランク部分で反射され、格子3aを通過する。これによ
りさらに２つの回折ビームS12、S22が生じる。これらの
回折ビームを複素表示で表わすと以下のようになる。
ずマスク格子3aで反射される。これにより２つの回折ビ
ームS11、S21が生じ、次に上記入射ビームはウェハ１の
ブランク部分で反射され、格子3aを通過する。これによ
りさらに２つの回折ビームS12、S22が生じる。これらの
回折ビームを複素表示で表わすと以下のようになる。
S11＝Ａ exp（ｉ（PGN＋P/2）） S12＝Ｂ exp（iPh）exp（ｉ（PGN＋P/2）） S21＝Ａ exp（−ｉ（PGN＋P/2）） S22＝Ｂ exp（iPh）exp（−ｉ（PGN＋P/2）） Ａ、B:上記入射ビームの振幅 PGN:マスクの格子の横方向の変位△Ｘによる位相シフト （PGN＝２π△X/g） Ph:マスクとウェハとの間のエアギャップｈによる位相
シフト （Ph＝４πｈ cos α／λ） P:位相変調器における位相シフト 第4A図はステップ１において存在する個々のビームのベ
クトルを表わす図である。変調器によって導入される位
相シフトＰは説明の簡単のためＰ＝０とした。
シフト （Ph＝４πｈ cos α／λ） P:位相変調器における位相シフト 第4A図はステップ１において存在する個々のビームのベ
クトルを表わす図である。変調器によって導入される位
相シフトＰは説明の簡単のためＰ＝０とした。
S1′及びS2′は同一ビームS1及びS2から生じる１次回折
の重ね合せをそれぞれ示す。回折の次数は他のものを選
択してもよい（高感度を得るには高次の回折光を使用す
ることが好ましい）。S1′とS2′との間の角度差2PGMは
上述の位相補償方法によって測定される。
の重ね合せをそれぞれ示す。回折の次数は他のものを選
択してもよい（高感度を得るには高次の回折光を使用す
ることが好ましい）。S1′とS2′との間の角度差2PGMは
上述の位相補償方法によって測定される。
これらの回折ビーム（全て同じ偏光方向を有する）の重
ね合わせと出力ビームＳ（第１図の参照番号６）とな
る。
ね合わせと出力ビームＳ（第１図の参照番号６）とな
る。
Ｓ＝S11＋S12＋S21＋S22 ＝2cos（PGN＋P/2）（Ａ＋Ｂ exp（iPh）） したがって出力ビーム６の強度は、 Ｊ＝|S|2＝２（A2＋B2＋2AB cos Ph） （１＋cos（2PGN＋Ｐ）） この式はマスクとウェハとの間の距離に応じて変化する
振幅を有する調和関数を表わしている。
振幅を有する調和関数を表わしている。
マスクの横方向の変位による位相シフトPGN（＝２π△
×/g）はマスクとウェハとの間の距離ｈと無関係である
ことに留意されたい。すなわち、ｈに依存するＪの評価
に基づくこのアラインメント方法においてPGNは定数と
なる。
×/g）はマスクとウェハとの間の距離ｈと無関係である
ことに留意されたい。すなわち、ｈに依存するＪの評価
に基づくこのアラインメント方法においてPGNは定数と
なる。
ウェハのブランク部分1aがウェハのアラインメント格子
3bに置き換えられると、さらに２つの回折ビームS13及
びS23が発生してさらなる位相シフトが導入される。し
たがって、マスクとウェハが互いに正確にアライメント
されていないときは、ステップ１で測定した位相シフト
は変化する。
3bに置き換えられると、さらに２つの回折ビームS13及
びS23が発生してさらなる位相シフトが導入される。し
たがって、マスクとウェハが互いに正確にアライメント
されていないときは、ステップ１で測定した位相シフト
は変化する。
第4B図のウェハのブランク部分1aがウェハのアラインメ
ント格子3bに置き換えられたときに第4A図のベクトル図
がどのように変化するかを表わした図である。ただし、
第4B図では上記の新たな回折ビームS13及びS23のことは
まだ考慮に入れていない。回折ビームS12及びS22の振幅
は、第4A図のS1′及びS2′がその間の角度2PGNを保った
まま回転してS1″及びS2″となるように減少する。
ント格子3bに置き換えられたときに第4A図のベクトル図
がどのように変化するかを表わした図である。ただし、
第4B図では上記の新たな回折ビームS13及びS23のことは
まだ考慮に入れていない。回折ビームS12及びS22の振幅
は、第4A図のS1′及びS2′がその間の角度2PGNを保った
まま回転してS1″及びS2″となるように減少する。
これらの回折ビームをを複素表示で表わすと、次のよう
になる。
になる。
S12′＝Ｂ′exp（iPh）exp（iPGM） S22′＝Ｂ′exp（iPh）exp（−iPGM） Ｂ′：回折ビームの振幅 第4C図は回折ビームS13及びS23を考慮に入れた最終的な
ベクトル図である。回折ビームS13及びS23は次のように
表わされる。
ベクトル図である。回折ビームS13及びS23は次のように
表わされる。
S13′＝Ｃ′exp（iPh1）exp（iPWM） S23′＝Ｃ′exp（iPh1）exp（−iPWM） Ph1:エアギャップｈによる新しい回折光の位相シフト PWM:ウェハの格子3bの横方向の変位による位相シフト この結果、合成ベクトルは位相補償方法によって測定し
うる2PGWMの角度を有するS1及びS2となる。
うる2PGWMの角度を有するS1及びS2となる。
測定可能な位相角（ステップ１におけるPGMと、ステッ
プ２におけるPGWM）はマスクの変位がウェハの変位と一
致したときのみ同じになる。PGMの値は基準値として使
用されゼロにセットされるので、アラインメントプロセ
スではPGWMをゼロにしなければならない。
プ２におけるPGWM）はマスクの変位がウェハの変位と一
致したときのみ同じになる。PGMの値は基準値として使
用されゼロにセットされるので、アラインメントプロセ
スではPGWMをゼロにしなければならない。
従って、ステップ２で測定された位相角PGWMはマスクと
ウェハのアラインメント偏差の測定結果を表わす。しか
しながら、この関係は第4C図のベクトル合成による強度
計算からわかるように線形ではない。測定光の強度Ｊは
次のように表わすことができる。
ウェハのアラインメント偏差の測定結果を表わす。しか
しながら、この関係は第4C図のベクトル合成による強度
計算からわかるように線形ではない。測定光の強度Ｊは
次のように表わすことができる。
Ｊ＝Ｅ＋Ｆ＋cos2（PGWM＋P/2） 第５図は他の実施例の光学的ビームスプリッタ14′を示
す図である。変調器15の出力ビームは第１のウォラスト
ンプリズム50に集束され、直交する偏光方向を有する対
称的な２つのビームに分割される。これらのビームは1/
4波長板51によって45゜だけ偏光方向が回転される。発
散ビームはレンズ52によって第１のウォラストンプリズ
ム50と直交する第２のウオラストンプリズム53に集束さ
れ、４つの対称的なビームか生成されてコリメートレン
ズ54に到達する。コリメートレンズ54を通った４つのビ
ームのうち所定の２つのビームをさらに1/2波長板10を
通すことによって図示の如き偏光方向の関係を有する４
つのビームが得られる。
す図である。変調器15の出力ビームは第１のウォラスト
ンプリズム50に集束され、直交する偏光方向を有する対
称的な２つのビームに分割される。これらのビームは1/
4波長板51によって45゜だけ偏光方向が回転される。発
散ビームはレンズ52によって第１のウォラストンプリズ
ム50と直交する第２のウオラストンプリズム53に集束さ
れ、４つの対称的なビームか生成されてコリメートレン
ズ54に到達する。コリメートレンズ54を通った４つのビ
ームのうち所定の２つのビームをさらに1/2波長板10を
通すことによって図示の如き偏光方向の関係を有する４
つのビームが得られる。
第１図に示した構成要素と同一の構成要素については同
一の参照番号を付してある。第５図におけるビーム経路
の対称性は光軸に対して容易に調整できる。
一の参照番号を付してある。第５図におけるビーム経路
の対称性は光軸に対して容易に調整できる。
第１図及び第５図に示した光学的ビームスプリッタ14及
び14′は選択可能な偏光方向を有する４つのビームが必
要であるような他の光学系において使用することができ
る。偏光方向の相対的な関係は、個々のビームに対して
波長遅らせ板10を適切に選択することによって調整する
ことができる。
び14′は選択可能な偏光方向を有する４つのビームが必
要であるような他の光学系において使用することができ
る。偏光方向の相対的な関係は、個々のビームに対して
波長遅らせ板10を適切に選択することによって調整する
ことができる。
光学的ビームスプリッタ14及び14′は２対の偏光ビーム
を生成するために、欧州特許第40700号に記載される如
き光学的歪検出器の場合に特に適している。これらのビ
ームはルーフトッププリズムを介して４分割ビーム拡張
器に向けられ、検出対象物（たとえば、格子のようなパ
ターンを有するフォトマスク）上で対称的に到達する。
回折の後、これらのビームはその対称物に対して直角な
方向で戻る。本発明の実施例においては、1/2波長板10
は全ての４つの分割ビーム9aないし9dが１つの平面上で
各自の偏光方向を有するよう、異なる方向性を持った２
つの部分で構成される。
を生成するために、欧州特許第40700号に記載される如
き光学的歪検出器の場合に特に適している。これらのビ
ームはルーフトッププリズムを介して４分割ビーム拡張
器に向けられ、検出対象物（たとえば、格子のようなパ
ターンを有するフォトマスク）上で対称的に到達する。
回折の後、これらのビームはその対称物に対して直角な
方向で戻る。本発明の実施例においては、1/2波長板10
は全ての４つの分割ビーム9aないし9dが１つの平面上で
各自の偏光方向を有するよう、異なる方向性を持った２
つの部分で構成される。
E.発明の効果 以上説明したように本発明によれば、特にプロキシティ
・プリント・リソグラフィシステムに適した、ナノメー
タのレンジのアラインメント精度で高速かつ自動的にア
ラインメントを行う技術が提供される。しかも、本発明
に基づくアラインメント方法及びアラインメント装置は
回折ビームの強度の変動に対しては不感である。
・プリント・リソグラフィシステムに適した、ナノメー
タのレンジのアラインメント精度で高速かつ自動的にア
ラインメントを行う技術が提供される。しかも、本発明
に基づくアラインメント方法及びアラインメント装置は
回折ビームの強度の変動に対しては不感である。
第１図は本発明の実施例の光学系を示す図、 第2A図及び第2B図は本発明の実施例を説明する図、 第3A図及び第3B図は第2A図及び第2B図におけるビームの
様子を示す図、 第4A図ないし第4C図は第3A図及び第3B図に示したビーム
の位相の相対的な関係を表わすベクトル図、 第５図は本発明の実施例の他の光学系を示す図である。 １……ウェハ、 ２……マスク、 ３……格子、 ４……レンズ、 ５……回折ビーム、 ６……半透明ミラー、 ７……偏光ビームスプリッタ、 14、14′……光学的ビームスプリッタ、 15……電気光学的変調器、 16……直線偏光ビーム
様子を示す図、 第4A図ないし第4C図は第3A図及び第3B図に示したビーム
の位相の相対的な関係を表わすベクトル図、 第５図は本発明の実施例の他の光学系を示す図である。 １……ウェハ、 ２……マスク、 ３……格子、 ４……レンズ、 ５……回折ビーム、 ６……半透明ミラー、 ７……偏光ビームスプリッタ、 14、14′……光学的ビームスプリッタ、 15……電気光学的変調器、 16……直線偏光ビーム
Claims (1)
- 【請求項１】光ビームを対称な入射角で対象物の表面に
垂直な方向に回折させる光学的格子をそれぞれ有する、
異なる平面にある２つの平行な対象物のアライメントを
行う方法であって、 ａ）第１の対象物のアライメント格子を第２の対象物の
滑らかな表面上においた状態で、前記光学的格子により
回折された回折ビームの偏光方向を各アライメント方向
毎に判定するステップと、 ｂ）第２の対象物の格子を第１の対象物のアライメント
格子の下にg/4（ここでｇは格子定数）以上の精度でも
たらした後に、前記光学的格子により回折された回折ビ
ームの偏光方向を各アライメント方向毎に判定するステ
ップと、 ｃ）前記ステップａ）および前記ステップｂ）で得られ
た偏光方向の偏差を位置制御信号として前記対象物の一
方を変位させるステップと、 をプロキシミティ・プリント・タイプのリソグラフ・シ
ステムで行うことを特徴とするアライメント方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP87115965.3 | 1987-10-30 | ||
| EP87115965A EP0313681A1 (en) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | Phase-sensitive interferometric mask-wafer alignment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01143902A JPH01143902A (ja) | 1989-06-06 |
| JPH0752088B2 true JPH0752088B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=8197403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63269654A Expired - Fee Related JPH0752088B2 (ja) | 1987-10-30 | 1988-10-27 | アラインメント方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4895447A (ja) |
| EP (1) | EP0313681A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0752088B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2660448B1 (fr) * | 1990-04-03 | 1992-06-05 | Thomson Csf | Dispositif de projection d'images. |
| US5072126A (en) * | 1990-10-31 | 1991-12-10 | International Business Machines Corporation | Promixity alignment using polarized illumination and double conjugate projection lens |
| JP2600027B2 (ja) * | 1991-05-16 | 1997-04-16 | 日立テクノエンジニアリング株式会社 | 画像位置合わせ方法およびその装置 |
| JPH05323141A (ja) * | 1992-05-20 | 1993-12-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光部品の製造方法 |
| JPH06177013A (ja) * | 1992-12-10 | 1994-06-24 | Canon Inc | 位置検出装置 |
| JP2821073B2 (ja) * | 1992-12-18 | 1998-11-05 | 松下電器産業株式会社 | ギャップ制御装置及びギャップ制御方法 |
| DE4302313C2 (de) * | 1993-01-28 | 1996-12-05 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Mehrkoordinaten-Meßeinrichtung |
| US5502466A (en) * | 1993-06-29 | 1996-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Doppler velocimeter and position information detection apparatus for use with objects having variations in surface depth |
| JPH0886612A (ja) * | 1994-09-19 | 1996-04-02 | Canon Inc | 光ヘテロダイン干渉を利用した位置ずれ検出装置 |
| KR960024689A (ko) * | 1994-12-01 | 1996-07-20 | 오노 시게오 | 광학 장치 |
| WO2001084200A2 (en) * | 2000-05-01 | 2001-11-08 | Chorum Technologies Lp | Optical wdm device having polarization elements |
| US7190458B2 (en) | 2003-12-09 | 2007-03-13 | Applied Materials, Inc. | Use of scanning beam for differential evaluation of adjacent regions for change in reflectivity |
| WO2005057194A1 (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-23 | Applied Materials, Inc. | Differential evaluation of adjacent regions for change in reflectivity |
| US7136163B2 (en) | 2003-12-09 | 2006-11-14 | Applied Materials, Inc. | Differential evaluation of adjacent regions for change in reflectivity |
| US7315381B2 (en) | 2004-10-26 | 2008-01-01 | Mitutoyo Corporation | Monolithic quadrature detector |
| DE102007055063A1 (de) * | 2007-11-16 | 2009-05-28 | Carl Zeiss Smt Ag | Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage |
| CN104040296B (zh) | 2011-11-09 | 2016-08-24 | 齐戈股份有限公司 | 双通干涉测量编码器系统 |
| US9201313B2 (en) | 2011-11-09 | 2015-12-01 | Zygo Corporation | Compact encoder head for interferometric encoder system |
| CN104977722A (zh) * | 2014-04-03 | 2015-10-14 | 光宝科技股份有限公司 | 投影装置 |
| CN107885040B (zh) * | 2016-09-30 | 2020-08-04 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种离轴照明系统 |
| CN114895543B (zh) * | 2022-05-23 | 2023-08-18 | 武汉大学 | 基于全息零级和超表面几何相位的灰度纳米印刷设计方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3020022A1 (de) * | 1980-05-24 | 1981-12-03 | Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und einrichtung zur pruefung optischer abbildungssysteme |
| DE3071858D1 (en) * | 1980-07-31 | 1987-01-22 | Ibm | Method and device for optical distance measurement |
| EP0112399B1 (de) * | 1982-12-20 | 1987-03-11 | Ibm Deutschland Gmbh | Interferometrisches Messverfahren für Oberflächen |
| US4636626A (en) * | 1983-01-14 | 1987-01-13 | Nippon Kogaku K.K. | Apparatus for aligning mask and wafer used in semiconductor circuit element fabrication |
| US4631416A (en) * | 1983-12-19 | 1986-12-23 | Hewlett-Packard Company | Wafer/mask alignment system using diffraction gratings |
| US4656347A (en) * | 1984-01-30 | 1987-04-07 | Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation | Diffraction grating position adjuster using a grating and a reflector |
| US4596467A (en) * | 1984-03-16 | 1986-06-24 | Hughes Aircraft Company | Dissimilar superimposed grating precision alignment and gap measurement systems |
| JPH0715368B2 (ja) * | 1985-09-05 | 1995-02-22 | 株式会社ニコン | 位置ずれ検出装置 |
| US4710026A (en) * | 1985-03-22 | 1987-12-01 | Nippon Kogaku K. K. | Position detection apparatus |
| JPS61215905A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 位置検出装置 |
| EP0226658B1 (en) * | 1985-12-23 | 1989-11-15 | Ibm Deutschland Gmbh | Method and arrangement for optically determining surface profiles |
| FR2598797B1 (fr) * | 1986-05-07 | 1990-05-11 | Nippon Telegraph & Telephone | Procede de mesure et/ou d'ajustement du deplacement d'un objet et appareil pour la mise en oeuvre de ce procede |
-
1987
- 1987-10-30 EP EP87115965A patent/EP0313681A1/en not_active Withdrawn
-
1988
- 1988-06-17 US US07/207,978 patent/US4895447A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-27 JP JP63269654A patent/JPH0752088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01143902A (ja) | 1989-06-06 |
| EP0313681A1 (en) | 1989-05-03 |
| US4895447A (en) | 1990-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |