JPS6236508A - マスクとウエハの位置合わせ方法 - Google Patents
マスクとウエハの位置合わせ方法Info
- Publication number
- JPS6236508A JPS6236508A JP60176204A JP17620485A JPS6236508A JP S6236508 A JPS6236508 A JP S6236508A JP 60176204 A JP60176204 A JP 60176204A JP 17620485 A JP17620485 A JP 17620485A JP S6236508 A JPS6236508 A JP S6236508A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- mask
- light
- distance
- spectrum
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［概要］
本発明は、露光工程等における、マスクとウェハの正確
な間隔を設定するため、リニアフレネルゾーンターゲッ
トを形成したマスクに平行光線を投射し、その投射光が
回折格子を形成したウェハ面に集光された後、回折格子
のために表示される反射光の光スペクトルを利用し、そ
の光スペクトルの半値幅を求めることにより、マスクと
ウェハの間隔を正確に測定して、ウェハとマスクを所定
間隔の位置に設定するものである。
な間隔を設定するため、リニアフレネルゾーンターゲッ
トを形成したマスクに平行光線を投射し、その投射光が
回折格子を形成したウェハ面に集光された後、回折格子
のために表示される反射光の光スペクトルを利用し、そ
の光スペクトルの半値幅を求めることにより、マスクと
ウェハの間隔を正確に測定して、ウェハとマスクを所定
間隔の位置に設定するものである。
［産業上の利用分野］
本発明は、半導体装置の露光工程、例えばＸ線露光等に
おけるマスクとウェハ間の正確な位置合わせに関するも
のである。
おけるマスクとウェハ間の正確な位置合わせに関するも
のである。
近時、半導体装置の高集積化が進み、極めて高精度で微
小且つ緻密なパターンが必要になり、そのためにマスク
とウェハの間隔を正確に設定することは、プロキシミテ
ィ露光を行う際には極めて重要である。
小且つ緻密なパターンが必要になり、そのためにマスク
とウェハの間隔を正確に設定することは、プロキシミテ
ィ露光を行う際には極めて重要である。
これらの露光方法ではパターンのずれや、焦点ぼけを無
くするために、マスクとウェハの相互位置関係と、間隔
を検知する方法として、マスクにフルネルゾーンプレー
） （Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｚｏｎｅ Ｐｌａｔｅ、以下Ｆ
ＺＰと略称）を形成し、それに平行光線を投射し、その
透過光をウェハ面の回折格子部に集光して、その反射さ
れたスペクトル光の輝度を比較して間隔を求める方法が
ある。
くするために、マスクとウェハの相互位置関係と、間隔
を検知する方法として、マスクにフルネルゾーンプレー
） （Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｚｏｎｅ Ｐｌａｔｅ、以下Ｆ
ＺＰと略称）を形成し、それに平行光線を投射し、その
透過光をウェハ面の回折格子部に集光して、その反射さ
れたスペクトル光の輝度を比較して間隔を求める方法が
ある。
このＦＺＰマークは、一定の法則で配列された複数の線
群からなり、これに平行光線を投射すると、透過光は回
折現象によって、正確な距離に焦点を結像することを利
用するもので、その結像位置を検知することによって、
マスクとウェハとの間隔を検出し、自動制御によって位
置合わせをするものである。
群からなり、これに平行光線を投射すると、透過光は回
折現象によって、正確な距離に焦点を結像することを利
用するもので、その結像位置を検知することによって、
マスクとウェハとの間隔を検出し、自動制御によって位
置合わせをするものである。
然しながら、ＦＺＰマークのあるマスクを透過した集光
光線が、ウェハ面の回折格子により表示される反射スペ
クトル光を観察して、その最も高輝度の位置を最適位置
とする従来方法では、測定する度に輝度のレベルの差が
あり、絶対的な輝度レベルではないために、屡ウェハと
マスクの最適間隔の検出に誤差が発生する不都合がある
。
光線が、ウェハ面の回折格子により表示される反射スペ
クトル光を観察して、その最も高輝度の位置を最適位置
とする従来方法では、測定する度に輝度のレベルの差が
あり、絶対的な輝度レベルではないために、屡ウェハと
マスクの最適間隔の検出に誤差が発生する不都合がある
。
また、露光工程ではウェハとマスクの最適間隔を求める
こと以外に、ウェハとマスクの位置合わせをするための
、常に相互間隔を検知する必要もあるために、ウェハと
マスクの距離を常時正確に測定する方法が要望されてい
る。
こと以外に、ウェハとマスクの位置合わせをするための
、常に相互間隔を検知する必要もあるために、ウェハと
マスクの距離を常時正確に測定する方法が要望されてい
る。
［従来の技術］
第３図は、ＦＺＰマークを有するマスクと回折格子を形
成したウェハとの関係を示す要部断面図であり、第４図
はその斜視図である。
成したウェハとの関係を示す要部断面図であり、第４図
はその斜視図である。
マスク１とウェハ２は間隔りで配置されていて、マスク
１には焦点距％ＩＦのＦＺＰマーク３と、ウェハ２には
回折格子４が形成されている。
１には焦点距％ＩＦのＦＺＰマーク３と、ウェハ２には
回折格子４が形成されている。
マスク１の表面に、平行光線５が矢印のように投射され
ると、マスクのＦＺＰマークを通過した透過光６は、も
しＦ＝Ｄであれば１点線のようにマスク面からＤの距離
にあるるウェハ３の回折格子部に光の焦点スポットとし
て集光される。
ると、マスクのＦＺＰマークを通過した透過光６は、も
しＦ＝Ｄであれば１点線のようにマスク面からＤの距離
にあるるウェハ３の回折格子部に光の焦点スポットとし
て集光される。
第５図は、ウェハ面上の回折格子の位置と透過光の焦点
とのずれＸとをウェハ上の集光スペクトルで観察した光
強度とＸとの関係を示すスペクトル図である。
とのずれＸとをウェハ上の集光スペクトルで観察した光
強度とＸとの関係を示すスペクトル図である。
ＦＺＰマークの焦点付近にウェハがあると、焦点位置と
回折格子のずれＸにより、ａのような輝度の強度分布を
有するスペクトルとなり、焦点よりも間隔が大きくなる
とｂ、さらに焦点よりも小になるとＣのようなスペクト
ルになる。
回折格子のずれＸにより、ａのような輝度の強度分布を
有するスペクトルとなり、焦点よりも間隔が大きくなる
とｂ、さらに焦点よりも小になるとＣのようなスペクト
ルになる。
第６図は、ウェハ２上の回折格子４によって透過光が回
折されて反射光になる様子を示す断面図であって、光の
波長や回折格子のピッチ等によりきまる回折角度θがあ
り、このθ方向に反射光のスペクトルが観測される。
折されて反射光になる様子を示す断面図であって、光の
波長や回折格子のピッチ等によりきまる回折角度θがあ
り、このθ方向に反射光のスペクトルが観測される。
従って、ＦＺＰマークで集光された透過光の光スペクト
ルを観測し、その輝度の大きさを比較することによりほ
ぼウェハとマスクとの適正間隔を検知することができる
が、実際には輝度の絶対レベルが一定ではなく、比較し
た相対輝度により適正間隔や位置を設定するために、誤
差が大きくなって正確性を欠くと共に、度量適位置を決
定するための手段として、適正位置の近傍におけるウェ
ハとマスクの間隔を定量的に把握する必要があるが、従
来方法の最大輝線を検知するだけでは、これが出来ない
という欠点がある。
ルを観測し、その輝度の大きさを比較することによりほ
ぼウェハとマスクとの適正間隔を検知することができる
が、実際には輝度の絶対レベルが一定ではなく、比較し
た相対輝度により適正間隔や位置を設定するために、誤
差が大きくなって正確性を欠くと共に、度量適位置を決
定するための手段として、適正位置の近傍におけるウェ
ハとマスクの間隔を定量的に把握する必要があるが、従
来方法の最大輝線を検知するだけでは、これが出来ない
という欠点がある。
［発明が解決しようとする問題点］
従来の、マスクとウェハのＦＺＰ法による位置合わせで
は、ウェハとマスクの間隔や位置関係が正確に検知でき
ず、また最適位置や間隔の近傍における距離を定量的に
把握することが困難であるということが問題点である。
は、ウェハとマスクの間隔や位置関係が正確に検知でき
ず、また最適位置や間隔の近傍における距離を定量的に
把握することが困難であるということが問題点である。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記問題点を解決するための、マスクとウェ
ハの位置合わせ方法を提案するもので、そのその解決の
手段は、所定のリニアフレネルゾーンターゲットを形成
したマスクと、回折格子を形成したウェハを対向して配
置した後、マスク面の上方から平行光線を投射すること
により、リニアフレネルゾーンターゲットで回折された
光線は、ウェハ上に集光されるが、ウェハ上の回折格子
により反射されて光のスペクトルが表示される。
ハの位置合わせ方法を提案するもので、そのその解決の
手段は、所定のリニアフレネルゾーンターゲットを形成
したマスクと、回折格子を形成したウェハを対向して配
置した後、マスク面の上方から平行光線を投射すること
により、リニアフレネルゾーンターゲットで回折された
光線は、ウェハ上に集光されるが、ウェハ上の回折格子
により反射されて光のスペクトルが表示される。
この光のスペクトルは、ウェハとマスクとの距離により
輝度と半値幅が異なるスペクトルを表示するが、その半
値幅は絶対レベルに関係なく、検知できるために、マス
クとウェハの位置合わせのみならず、マスクとウェハの
任意の間隔をも測定可能にしたものである。
輝度と半値幅が異なるスペクトルを表示するが、その半
値幅は絶対レベルに関係なく、検知できるために、マス
クとウェハの位置合わせのみならず、マスクとウェハの
任意の間隔をも測定可能にしたものである。
［作用］
本発明は、従来の、マスクとウェハのＦＺＰ法による位
置合わせでは、ウェハとマスクの間隔や位置関係が最大
輝線を検知するだけでは正確に設定できず、また最適位
置や間隔の近傍における距離を定量的に把握することが
困難であるために、それを別の視点から検知しようとす
るもので、ウェハ上に形成された回折格子の反射光のス
ペクトルが、ウェハとマスクの距離に連動して変化し、
しかも半値幅が絶対レベルに関係なく一定割合で変動し
ていることを確認し得たので、この値を利用して信号処
理すくことにより、自動位置検知を行うようにしたもの
である。
置合わせでは、ウェハとマスクの間隔や位置関係が最大
輝線を検知するだけでは正確に設定できず、また最適位
置や間隔の近傍における距離を定量的に把握することが
困難であるために、それを別の視点から検知しようとす
るもので、ウェハ上に形成された回折格子の反射光のス
ペクトルが、ウェハとマスクの距離に連動して変化し、
しかも半値幅が絶対レベルに関係なく一定割合で変動し
ていることを確認し得たので、この値を利用して信号処
理すくことにより、自動位置検知を行うようにしたもの
である。
［実施例］
第１図はＦＺＰマークを有するマスクとウェハとの距離
を変化した場合の輝線の強度分布を示す波形図である。
を変化した場合の輝線の強度分布を示す波形図である。
ＦＺＰマークを有するマスクの焦点距離をＦとすると、
マスクとウェハの距離りを変化してＤ＝Ｆの時の回折光
の輝線スペクトルはＳｌのごとくで、輝線のピークｐ１
が大きく、半値幅ｄ１が小である。
マスクとウェハの距離りを変化してＤ＝Ｆの時の回折光
の輝線スペクトルはＳｌのごとくで、輝線のピークｐ１
が大きく、半値幅ｄ１が小である。
マスクとウェハの距離りを変化してＤ＞Ｆになると輝線
スペクトルはＳ２のごとくなり、輝線のピークｐ２がや
や小になり、その代わり半値幅ｄ２が大になる。
スペクトルはＳ２のごとくなり、輝線のピークｐ２がや
や小になり、その代わり半値幅ｄ２が大になる。
距離りが大きくなるにつれて、輝線スペクトルはＳ ３
、Ｓ ４のごとく輝線のピークｐ８、ｐ４がますます
小になって、半値幅はｄａ、ｄ４が大になる。
、Ｓ ４のごとく輝線のピークｐ８、ｐ４がますます
小になって、半値幅はｄａ、ｄ４が大になる。
一般に、輝度スペクトルのピーク値を検出することは、
絶対レベルと比較することができないために、輝度スペ
クトルのピーク値が変動する危険が大きく、検知が不正
確になるが、半値幅は図示のように極めて明確に波形形
状が変化するので、比較検知することが容易である。
絶対レベルと比較することができないために、輝度スペ
クトルのピーク値が変動する危険が大きく、検知が不正
確になるが、半値幅は図示のように極めて明確に波形形
状が変化するので、比較検知することが容易である。
第２図は半値幅の検知装置のブロック図を示している。
ウェハからの回折光は光検出素子１１として例えばｐｉ
ｎダイオードに入力された後、アンプ１２を経て、波形
メモリ回路Ｉ３に入力される。
ｎダイオードに入力された後、アンプ１２を経て、波形
メモリ回路Ｉ３に入力される。
この波形メモリ回路から表示装置１４に出力されると共
に、カーブフィッテング機能とデジタル微分を行なう機
能回路１５により、半値幅から距離りを検知することが
できる回路構成になっている。
に、カーブフィッテング機能とデジタル微分を行なう機
能回路１５により、半値幅から距離りを検知することが
できる回路構成になっている。
波形メモリ回路には、マスクとウェハの相対座標Ｘ、Ｙ
座標や、投射光や回折された反射光の角度等による信号
がカウンタ１６により入力されて同期化されている。
座標や、投射光や回折された反射光の角度等による信号
がカウンタ１６により入力されて同期化されている。
このようにして半値幅で求められるウェハとマスクの距
離は、極めて正確であるために、ウェハとマスクの位置
合わせの任意の位置で、間隔を求めることができ、位置
合わせが著しく容易になされる。
離は、極めて正確であるために、ウェハとマスクの位置
合わせの任意の位置で、間隔を求めることができ、位置
合わせが著しく容易になされる。
［発明の効果コ
以上、詳細に説明したように、本発明のマスクとウェハ
の位置合わせに、輝線の輝度スペクトルの半値幅を利用
することにより、マスクとウェハの任意の位置で正確に
測定することができ、半導体装置の高精度の露光に供し
うるという効果大なるものがある。
の位置合わせに、輝線の輝度スペクトルの半値幅を利用
することにより、マスクとウェハの任意の位置で正確に
測定することができ、半導体装置の高精度の露光に供し
うるという効果大なるものがある。
第１図はＦＺＰマークを有するマスクとウェハとの距離
を変化した場合の輝線の強度分布を示す波形図、 第２図は半値幅の検知装置のブロック図、第３図は、Ｆ
ＺＰマークを有するマスクと回折格子を形成したウェハ
との関係を示す要部断面図、第４図はその斜視図、 第５図は、ウェハ面上の回折格子の位置と透過光の焦点
とのずれＸとをウェハ上の集光スペクトルで観察した光
強度とＸとの関係を示すスペクトル図、 第６図は、ウェハ上の回折格子によって透過光が回折さ
れて反射光になる様子を示す断面図、図において、 １１は光検出素子、 １２はアンプ、１３は波形メ
モリ回路、 １４は表示装置、１５はカーブフィソテン
グとデジタル微分回路、１６はカウンタ、 をそれぞれ示している。 ！スフとり？、ｊ鴇ご、＊ｄｆ、揉−燻廣分舎？、主グ
ーｊ形国ａ５１ 図 ノド２９トＥす丁ｆ１４６イＩＬ〜殺ｐ堪−−イ耳−の
７”ｏ・１７ｃり第２閃
を変化した場合の輝線の強度分布を示す波形図、 第２図は半値幅の検知装置のブロック図、第３図は、Ｆ
ＺＰマークを有するマスクと回折格子を形成したウェハ
との関係を示す要部断面図、第４図はその斜視図、 第５図は、ウェハ面上の回折格子の位置と透過光の焦点
とのずれＸとをウェハ上の集光スペクトルで観察した光
強度とＸとの関係を示すスペクトル図、 第６図は、ウェハ上の回折格子によって透過光が回折さ
れて反射光になる様子を示す断面図、図において、 １１は光検出素子、 １２はアンプ、１３は波形メ
モリ回路、 １４は表示装置、１５はカーブフィソテン
グとデジタル微分回路、１６はカウンタ、 をそれぞれ示している。 ！スフとり？、ｊ鴇ご、＊ｄｆ、揉−燻廣分舎？、主グ
ーｊ形国ａ５１ 図 ノド２９トＥす丁ｆ１４６イＩＬ〜殺ｐ堪−−イ耳−の
７”ｏ・１７ｃり第２閃
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 リニアフレネルゾーンターゲットが形成されたマスクと
、回折格子が形成されたウェハを対向して配置し、 該マスク面に平行光線を投射することにより、ウェハ上
に集光された光線が、該回折格子により反射されて形成
された、光のスペクトル（Ｓ）の半値幅（ｄ）を検知す
ることにより、マスクとウェハの距離（Ｄ）を検知する
ことを特徴とするマスクとウェハの位置合わせ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60176204A JPS6236508A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | マスクとウエハの位置合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60176204A JPS6236508A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | マスクとウエハの位置合わせ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6236508A true JPS6236508A (ja) | 1987-02-17 |
Family
ID=16009444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60176204A Pending JPS6236508A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | マスクとウエハの位置合わせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6236508A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6455824A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Nec Corp | Detecting method for displacement of positions of mask to wafer |
| JPS6455823A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Nec Corp | Detecting method for displacement of positions of mask of wafer |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60176204A patent/JPS6236508A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6455824A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Nec Corp | Detecting method for displacement of positions of mask to wafer |
| JPS6455823A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Nec Corp | Detecting method for displacement of positions of mask of wafer |
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