JPH01285803A - フレネル・ゾーン・プレートおよびそれを用いる位置合せ方法 - Google Patents

フレネル・ゾーン・プレートおよびそれを用いる位置合せ方法

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JPH01285803A
JPH01285803A JP63114767A JP11476788A JPH01285803A JP H01285803 A JPH01285803 A JP H01285803A JP 63114767 A JP63114767 A JP 63114767A JP 11476788 A JP11476788 A JP 11476788A JP H01285803 A JPH01285803 A JP H01285803A
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繁 丸山
Shunsuke Fueki
俊介 笛木
Hironobu Kitajima
弘伸 北島
Takashi Kiuchi
隆 木内
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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】 〔発明の概要〕 フレネル・ゾーン・プレートおよびそれを用いる位置合
せ方法、特に半導体製造装置におけるマスクとウェハの
位置合せマークおよび当該マークを用いる位置合せ方法
に関し、 従来の光学系の調整の煩雑さと、マスクおよびウェハの
位置合わせマークの数の増加の課題を解決するフレネル
・ゾーン・プレートとそれを用いる位置合せ方法とを提
供することを目的とし、焦点距離f、をもつフレネル・
ゾーン・プレートの内部に、flよりも短い焦点距離f
2をもつフレネル・ゾーン・プレートを形成することに
より二重焦点をもつことを特徴とするフレネル・ゾーン
・プレート、および焦点距離f1をもつフレネル・ゾー
ン・プ(y−トの内部に、r、よりも短い焦点距離f2
をもつフレネル・ゾーン・プレートが形成されてなる二
重焦点をもつフレネル・ゾーン・プレートを用いるマス
クとウェハの位置合せ方法を含み構成する。
(産業−にの利用分野〕 本発明は、フレネル・ゾーン・プレートおよびそれを用
いる位置合せ方法、特に半導体製造装置におけるマスク
とウェハの位置合せマークおよび当該マークを用いる位
置合せ方法に関する。
〔従来の技術〕
近年のLSIの微細化に伴い、マスクとウェハの高精度
の位置合せが要求され、マスクとウェハの位置合せ方法
の一つとしてリニア・フレネル・ゾーン ブレーl−(
Linear l’resnel Zone Plat
e。
LFZP)と回折格子を組合せた方法が使われている。
LFZPは第4図に示されるように透明部と不透明部を
交互に配置した構造になっていて、入射光を集光させる
作用をもっている。L F Z Pは中心に対し対称な
構造になっており、中心から透明部と不透明部との境界
までの距離をr、、(、、=1,2.・・・・)とする
と、焦点距離f、入射光の波長λとの間にはの関係があ
る。第4図(a)は光を透過さセない砂地で示すパター
ンが形成されたLFZP 5の平面図、同[a (b)
はこのL F Z Pを用いた光の集光を示す図で、L
F;l!、P5はレンズの如くに焦点距離fのとごろで
焦点を結ふ。6はL F Z Pを透過した後の光の焦
点面l−での強度分布を示す線、λは入射光(例えば半
導体レーザ)の波長を示す。
第5図はLFZPを用いる位置合せ光学系の図で、図中
、10は位置合せ用入射光源、11は反射鏡、12はマ
スク、13はウェハ、14は入射光、5aと5hはL 
F Z Pである。1.FZP5aと5hはマスク12
に素子パターンを形成するときに同時に作られ、他方ウ
ェハ13上には、LFZP 5 a、5bに対応する位
置に回折格子が作られている。回折格子は1つのパター
ンが周期的に並べられたもので、入射した光が特定の方
向に回折するようになっていて、この回折する光(信号
)の強度を検出器で検出し、その光強度の強弱によって
マスク12とウェハ13の位置合せをなすもので、L 
F Z Pと回折格子の位置が合っていなければ光の検
出ができず、L F Z Pの焦点が回折格子からずれ
ているときは出てくる光の強度が弱くなり、焦点が合っ
たとき最も強い光が出てくるようになっている。
LFZPは、サブミクロンのオーダーの微細パターンを
形成するのに用いるX線露光装置用に開発されたもので
、先ず例えば焦点距離50μmのLFZP 5 aを用
いて粗位置合せを行ない、次に例えば10μmの焦点距
離のLFZP 5 bを用いて精密位置合せをなす。操
作においては、入射光源10と反射鏡11を実線の位置
に配置し、LFZP 5 aと図示しないウェハ上の回
折格子を用いて粗位置合せを行ない、次に光源10と反
射鏡11を破線で示す位置に移し、L F Z P5b
を用いて精密位置合せをなす。
(発明が解決しようとする課題) 上記した位置合せ方法によって、二種類のLl^ZP5
a、5bが必要となり、一方から他方−5と位置合せ光
学系を移動させ、その都度マスクと光学系との調整がそ
れぞれの位置でその都度必要になる煩雑さの問題がある
。また、通常の場合、半導体装置の製造乙こおいては例
えば5層構造のような多層構造を形成するのであるが、
各層のためのマスクに2つのL F Z Pを形成する
と全体として10個のLFZPと、それに対応して各層
に2つの回折格子、全体では10個の回折格子を形成し
なければならず、そのごとはマスクとウェハの位置合わ
せマークを増加させる問題もある。
そこで本発明は、従来の光学系の調整の煩雑さと、マス
クおよびウェハの位置合わセマークの数の増加の課題を
解決するフレネル・ゾーン・ブレ−1−とそれを用いる
イ〜′I置合(!”Jデ法とを掃供することをLI的と
するっ し課!!1!を解決する。1−.′)の二■段)上記課
題は、焦点1(t q (、奔もつ〕L・ネル・す−゛
 ・−7’ L−トの内部:、二、flよりも短い焦4
j、距離[。
をちつフレネル・′トーン・ブL、= −1−が彫成さ
ね−r4(る二重焦点をもっフレネル・ゾ〜゛ ・プL
−1を用いるマスクと・”7エハの位置合せ方法によっ
で解決される。
(j’l JTI ) 第1図し1本発明原理説明図で、図中、1は焦点距離f
1をもつLFZP、2は焦点距離fz(f(>fz)を
も−:lLI・ZP、  1 ′は二」口1i、点1斗
71)でより長い焦点距離をも一つL F Z 11が
寄与する部分であり、1、FZPの不透明部分は砂地を
石jl−で示す。本発明では、同図にIT<4如く、第
3図(a)に示される焦点距離f1をもつり、FZl”
 1の内部に、第3図(b)に示される々1]きf、よ
りも短い焦点距離[2をもつ+、pzp2を形成するこ
とにより、1′の部分は焦点距離f1に焦点を結び、2
の部分は焦点距離f2に焦点を結ぶ二重焦点のLFZP
がイ1られる。従って、この二重焦点のL F Z +
’を用いる、−とによって光学系を固定したま一粗位置
合せの状態から精密位置合王を行なうことができる。
し、FZI’lとLFZP 2.−を組合わ仕る場合に
、LFZP 1の中心部分が透明である場合には、位置
合廿乙こおいで出てくる信号の強度は半分に落ちる−・
方で、当該中心部分が不透明の場合には信号の強度はは
一1司しである。信号強度が半分に落ちたとしても、位
置合せそれ自体には特に問題はない。そして、冒+!、
P1で集光された光の強度は、LFZP 2で集光さ、
11だ先の強度に比べて強いのであるが、LFZPIの
透明な中心部分にLFZP 2が作られた場合には、双
メ)のLFZPの光の強度はは一同しになり、増幅器の
増幅度を変える必要がなくなる。
・!実施例] 1す下、本発明を開示の実施例により具体的に説明する
第2図は本発明の一実施例構成図である。
回において、3′の部分はf+ =80μmの1、FZ
Pが寄与する部分、4の部分はfz−10μmのL F
 Z Pに対応し、L F Z Pの本数(n)はいず
れも7本の場合を示す。
例えば入射光渥を波長λ−780nmの半導体レーザと
した場合、f1=80μm とfz−10μmに対して
、1、FZPの中心から透明部と不透明部との境界まで
の距離をそれぞれrll 、R,、(、=L2.−−−
−、7)とずれば、「、とR1の埴は前記第(1)式を
用いて次の如くになる。
ただし、単位は71m 一般に、L F Z I’は中心部分を透明にも不透明
にも作ることができ、また明暗(透明不透明)を逆転す
ることができる。た−し、中心部分を不透明にした場合
には、透明にした場合より集光強度は2程度に減少する
。そごで、粗位置合せに用いるLFZI”3の中心部分
に相当する程度にLFZP4の大きさを合わせるように
する。こうすることによって、L F Z R3が焦点
を結ぶ際に中心部分の寄IJがなくなり、強度は中心部
分が本来透明であればは覧’r=分になり、不透明の場
合はほとんど変らない。
1、、FZP3は粗位置合せ用であるから、半分程度に
強度が低下しても特に問題はない。中心部分に新に形成
されたLFZP 4は全く独立に作った焦点距離r2の
1、FZI’とは一同しよう乙こ働き、強度の低下もな
い。
第2図の例は、f、=80μmで中心部分が不透明の1
.、F Z Pと、f2’−”107/mで中心部分が
透明なLFZF’とを組合せて作った二重焦点L l’
 ZPである。それ以外にも表Iに示した組合せが可能
である。
表  I ただし、f、>fZ。
Tは透明、Oは不透明を示し、fIがO,fzがTとな
る例は第2図のLFZPである。
また、焦点距離の短いL F Z Pは焦点距離の長い
LPZPの中心部分に作らなければならぬものではなく
、原理的には任意の位置に作ることができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、マスクとウェハの位置合
セを行なう際に、粗位置合せも高精度位置合せもマスク
上の同一点で行なうことができ、従って位置合せ用光学
系を動かさなくてもすみ、またマスク上に設けるLPZ
Pの数が半減する。さらには、粗位置合せと高精度位置
合せの信号強度の差が従来例よりも小になり、信号取込
みのための増幅器の増幅度をどちらの信号を検出する場
合でも1司しにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明原理説明図、 第2図は本発明の一実施例構成団、 第3図(a)と(b)は焦点距離がflとfz(L>f
z)のLFZPの図、 第4図は従来のL F Z Pの図で、その(a)は平
面図、(b)は側面図、 第5図は位置合上光学系の図である。 図中、 1は焦点距M t +をもつLFZP、2は焦点距離f
2(f>fz)をもツIFZP、3は焦点距離80μm
をもつLFZP。 4は焦点距離10μmをもつLFZP、5はL F Z
 P 。 6はLFZPを透過した後の光の焦点面一にでの強度分
布を示す線、 10は位置合せ用入射光源、 11は反射鏡、 12はマスク、 13はウェハ、 14は入射光 を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焦点距離f_1をもつフレネル・ゾーン・プレー
    トの内部に、f_1よりも短い焦点距離f_2をもつフ
    レネル・ゾーン・プレートを形成することにより二重焦
    点をもつことを特徴とするフレネル・ゾーン・プレート
  2. (2)中心部分が不透明なフレネル・ゾーン・プレート
    と、中心部分が透明なフレネル・ゾーン・プレートとか
    ら構成された請求項1に記載のフレネル・ゾーン・プレ
    ート。
  3. (3)焦点距離f_1をもつフレネル・ゾーン・プレー
    トの内部に、f_1よりも短い焦点距離f_2をもつフ
    レネル・ゾーン・プレートが形成されてなる二重焦点を
    もつフレネル・ゾーン・プレートを用いるマスクとウェ
    ハの位置合せ方法。
  4. (4)マスク(12)に請求項1記載のフレネル・ゾー
    ン・プレートを形成し、ウェハ(13)上に設けた少な
    くとも1つの回折格子の回折信号を用い、粗位置合せと
    高精度位置合せをなす請求項3に記載の方法。
JP63114767A 1987-05-13 1988-05-13 フレネル・ゾーン・プレートおよびそれを用いる位置合せ方法 Pending JPH01285803A (ja)

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