JPH07254546A - 位置合せ用マーク - Google Patents
位置合せ用マークInfo
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- JPH07254546A JPH07254546A JP6043884A JP4388494A JPH07254546A JP H07254546 A JPH07254546 A JP H07254546A JP 6043884 A JP6043884 A JP 6043884A JP 4388494 A JP4388494 A JP 4388494A JP H07254546 A JPH07254546 A JP H07254546A
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- Japan
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- illumination light
- diffraction grating
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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
- G03F9/7092—Signal processing
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】製造工程の影響を受けずに、精密な位置合せの
実施に寄与できる位置合せ用マークを提供する。 【構成】凹部２５と凸部２４とを組合せた回折格子構造
に形成され、照明光との関連において回折光中に位置情
報を含ませるようにした位置合せ用マークにおいて、凹
部２５と凸部２４の位置合せ方向への配設ピッチをＰ
x 、位置合せ方向とは直交する方向への配設ピッチをＰ
y 、Ｐx 中に占める凹部の幅をａx 、Ｐy 中に占める凹
部の幅をａy とし、α、βをそれぞれα＝ａx ／Ｐx 、
β＝ａy ／Ｐy で規定し、さらに凸部２４の複素反射率
（ｒl ）と凹部２５の複素反射率（ｒg ）との比（ｒg
／ｒl ）をＲで規定したとき、前記Ｒがほぼ零に設定さ
れ、かつ前記α，βがそれぞれほぼ0.5 に設定されてい
る。
実施に寄与できる位置合せ用マークを提供する。 【構成】凹部２５と凸部２４とを組合せた回折格子構造
に形成され、照明光との関連において回折光中に位置情
報を含ませるようにした位置合せ用マークにおいて、凹
部２５と凸部２４の位置合せ方向への配設ピッチをＰ
x 、位置合せ方向とは直交する方向への配設ピッチをＰ
y 、Ｐx 中に占める凹部の幅をａx 、Ｐy 中に占める凹
部の幅をａy とし、α、βをそれぞれα＝ａx ／Ｐx 、
β＝ａy ／Ｐy で規定し、さらに凸部２４の複素反射率
（ｒl ）と凹部２５の複素反射率（ｒg ）との比（ｒg
／ｒl ）をＲで規定したとき、前記Ｒがほぼ零に設定さ
れ、かつ前記α，βがそれぞれほぼ0.5 に設定されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば対向配置され
た物体相互を対向方向と直交する面内で高精度に位置合
せするときなどにおいて用いられる位置合せ用マークに
関する。
た物体相互を対向方向と直交する面内で高精度に位置合
せするときなどにおいて用いられる位置合せ用マークに
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近では、超ＬＳＩの回路パターンをＸ
線露光装置を使って等倍露光で形成する試みが成されて
いる。このような装置を用いてパターン転写を行う場
合、露光に先だってマスクとウェハとを高精度に位置合
せする必要がある。
線露光装置を使って等倍露光で形成する試みが成されて
いる。このような装置を用いてパターン転写を行う場
合、露光に先だってマスクとウェハとを高精度に位置合
せする必要がある。
【０００３】ところで、対向配置されたマスクとウェハ
とを対向方向と直交する面内で高精度に位置合せする装
置としては、特願昭 63-329731号や特願平 2-25836号な
どに示されているように、位置合せ用マークとして回折
格子を用いた光ヘテロダイン式の位置合せ装置が考えら
れている。
とを対向方向と直交する面内で高精度に位置合せする装
置としては、特願昭 63-329731号や特願平 2-25836号な
どに示されているように、位置合せ用マークとして回折
格子を用いた光ヘテロダイン式の位置合せ装置が考えら
れている。
【０００４】図５には光ヘテロダイン式の代表的な位置
合せ装置の要部が模式的に示されている。この位置合せ
装置では、図示しないマスクに回折格子１を設けるとと
もに、この回折格子１に対向する関係に図示しないウェ
ハに回折格子２を設ける。
合せ装置の要部が模式的に示されている。この位置合せ
装置では、図示しないマスクに回折格子１を設けるとと
もに、この回折格子１に対向する関係に図示しないウェ
ハに回折格子２を設ける。
【０００５】今、図に示す直角座標上のＸ軸方向が位置
合せ方向であるとする。回折格子１はＹ軸方向に配置さ
れた第１格子３ａと第２格子３ｂとで構成される。同様
に、回折格子２もＹ軸方向に配置された第１格子４ａと
第２格子４ｂとで構成される。すなわち、この位置合せ
装置では、回折格子１の第１格子３ａと回折格子２の第
１格子４ａとをペアとし、回折格子１の第２格子３ｂと
回折格子２の第２格子４ｂとをペアとしている。
合せ方向であるとする。回折格子１はＹ軸方向に配置さ
れた第１格子３ａと第２格子３ｂとで構成される。同様
に、回折格子２もＹ軸方向に配置された第１格子４ａと
第２格子４ｂとで構成される。すなわち、この位置合せ
装置では、回折格子１の第１格子３ａと回折格子２の第
１格子４ａとをペアとし、回折格子１の第２格子３ｂと
回折格子２の第２格子４ｂとをペアとしている。
【０００６】回折格子１を構成している第１格子３ａは
非透明層５をＸ軸方向にはＰx のピッチに、Ｙ軸方向に
はＰMyのピッチに市松模様に設けたものとなっており、
第２格子３ｂは透明のウインドウに構成されている。ま
た、回折格子２を構成している第１格子４ａはウェハの
表面をそのまま使った反射面に形成されており、第２格
子４ｂはクロムなどの堆積によって形成された凸部６と
堆積させないことによって形成された凹部７とをＸ軸方
向にはＰx のピッチに、Ｙ軸方向にはＰWyのピッチに市
松模様に設けた凹凸パターン構成となっている。
非透明層５をＸ軸方向にはＰx のピッチに、Ｙ軸方向に
はＰMyのピッチに市松模様に設けたものとなっており、
第２格子３ｂは透明のウインドウに構成されている。ま
た、回折格子２を構成している第１格子４ａはウェハの
表面をそのまま使った反射面に形成されており、第２格
子４ｂはクロムなどの堆積によって形成された凸部６と
堆積させないことによって形成された凹部７とをＸ軸方
向にはＰx のピッチに、Ｙ軸方向にはＰWyのピッチに市
松模様に設けた凹凸パターン構成となっている。
【０００７】この位置合せ装置では、回折格子１を構成
している第１格子３ａおよび第２格子３ｂの上面に向
け、かつ位置合せ方向と直交する面を境にして左右対称
に、具体的には格子のＸ軸方向ピッチの±１次の方向か
ら異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 の２本の光ビーム８，９を照
射する。これら光ビーム８，９は、レーザ発信器から放
射された可干渉距離が数ｍのビーム、たとえば一例とし
て中心波長λ0 がλ0 ＝633nm で、半値幅ΔλがΔλ＝
2 ×10-4nmのビームをハーフミラーで２分割した後、２
台の音響光学素子（ＡＯＭ）で僅かに異なる周波数ｆ
1 ，ｆ2 に変調して得られたものである。
している第１格子３ａおよび第２格子３ｂの上面に向
け、かつ位置合せ方向と直交する面を境にして左右対称
に、具体的には格子のＸ軸方向ピッチの±１次の方向か
ら異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 の２本の光ビーム８，９を照
射する。これら光ビーム８，９は、レーザ発信器から放
射された可干渉距離が数ｍのビーム、たとえば一例とし
て中心波長λ0 がλ0 ＝633nm で、半値幅ΔλがΔλ＝
2 ×10-4nmのビームをハーフミラーで２分割した後、２
台の音響光学素子（ＡＯＭ）で僅かに異なる周波数ｆ
1 ，ｆ2 に変調して得られたものである。
【０００８】このように光ビーム８，９を照射すると、
ペアを組む第１格子３ａ，４ａ側では、第１格子３ａ→
第１格子４ａ→第１格子３ａの経路でビームが通過する
ときに、｛-1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),-1｝の回折光と、
｛+1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互いに干
渉し合う。この干渉光を回折格子１の上方で、位置合せ
方向には０次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出すると、
Δｆ＝（ｆ1 −ｆ2 ）なるビート信号ＩM (0,1) が得ら
れる。この信号ＩM (0,1) と参照信号との間の位相差を
検出することによって回折格子２に対する回折格子１、
つまりウェハに対するマスクの位置ずれを知ることがで
きる。
ペアを組む第１格子３ａ，４ａ側では、第１格子３ａ→
第１格子４ａ→第１格子３ａの経路でビームが通過する
ときに、｛-1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),-1｝の回折光と、
｛+1,(0,1),0｝，｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互いに干
渉し合う。この干渉光を回折格子１の上方で、位置合せ
方向には０次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出すると、
Δｆ＝（ｆ1 −ｆ2 ）なるビート信号ＩM (0,1) が得ら
れる。この信号ＩM (0,1) と参照信号との間の位相差を
検出することによって回折格子２に対する回折格子１、
つまりウェハに対するマスクの位置ずれを知ることがで
きる。
【０００９】一方、ペアを組む第２格子３ｂ，４ｂ側で
は、第２格子３ｂ→第２格子４ｂ→第２格子３ｂの経路
でビームが通過するときに、｛0,(0,1),-1｝の回折光
と、｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互いに干渉し合う。こ
の干渉光を回折格子１の上方で、位置合せ方向には０
次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出すると、Δｆ＝（ｆ
1−ｆ2 ）なるビート信号ＩW (0,1) が得られる。この
信号ＩW (0,1) と参照信号との間の位相差を検出するこ
とによって回折格子１に対する回折格子２、つまりマス
クに対するウェハの位置ずれを知ることができる。
は、第２格子３ｂ→第２格子４ｂ→第２格子３ｂの経路
でビームが通過するときに、｛0,(0,1),-1｝の回折光
と、｛0,(0,1),+1｝の回折光とが互いに干渉し合う。こ
の干渉光を回折格子１の上方で、位置合せ方向には０
次、Ｙ軸方向には１次の位置で検出すると、Δｆ＝（ｆ
1−ｆ2 ）なるビート信号ＩW (0,1) が得られる。この
信号ＩW (0,1) と参照信号との間の位相差を検出するこ
とによって回折格子１に対する回折格子２、つまりマス
クに対するウェハの位置ずれを知ることができる。
【００１０】そこで、この位置合せ装置では、ＩM (0,
1) とＩW (0,1) との間の位相差、つまり、 Δφ＝ＩM (0,1) −ＩW (0,1) を求め、この値Δφからマスクとウェハとの間の位置合
せ方向の位置ずれ量を求めている。そして、この値に基
いてアクチュエータを制御して位置合せするようにして
いる。
1) とＩW (0,1) との間の位相差、つまり、 Δφ＝ＩM (0,1) −ＩW (0,1) を求め、この値Δφからマスクとウェハとの間の位置合
せ方向の位置ずれ量を求めている。そして、この値に基
いてアクチュエータを制御して位置合せするようにして
いる。
【００１１】しかしながら、上記のように構成された従
来の位置合せ装置にあっても次のような問題があった。
すなわち、半導体製造工程において、ウェハは所定のプ
ロセスを順次通過する。この場合、たとえば全面へのＡ
ｌ蒸着工程を経ると、回折格子２の第２格子４ｂを構成
している市松模様の凹凸パターンの上にもＡｌが堆積さ
れる。そして、次の工程ではＡｌの堆積された凹凸パタ
ーンを使ってマスクとの位置合せが行われる。
来の位置合せ装置にあっても次のような問題があった。
すなわち、半導体製造工程において、ウェハは所定のプ
ロセスを順次通過する。この場合、たとえば全面へのＡ
ｌ蒸着工程を経ると、回折格子２の第２格子４ｂを構成
している市松模様の凹凸パターンの上にもＡｌが堆積さ
れる。そして、次の工程ではＡｌの堆積された凹凸パタ
ーンを使ってマスクとの位置合せが行われる。
【００１２】図６(a) にはＡｌ蒸着工程の前の時点にお
ける第２格子４ｂの例が示されている。Ａｌ蒸着工程の
前の時点において、ウェハＷ上に凸部６および凹部７が
Ｘ軸方向にはピッチＰx に、Ｙ軸方向にはピッチＰ
Wyに、各ピッチ内に占める凹部７の幅がそれぞれａx ，
ａWyに、開口比α＝ａx ／Ｐx ，β＝ａWy／ＰWyがα＝
β＝1/2 となるように凹凸パターンが設けられていて
も、Ａｌ蒸着工程の後では図６(b) に示すように、凹凸
パターン上に堆積されたＡｌ層１０の存在によって実際
の開口比がα＝β≠1/2 となり、1/2 から大きくずれた
ものとなる。また、凸部６と凹部７との段差ｈについて
も同様にＡｌ層１０の存在によってｈ′に変化する。
ける第２格子４ｂの例が示されている。Ａｌ蒸着工程の
前の時点において、ウェハＷ上に凸部６および凹部７が
Ｘ軸方向にはピッチＰx に、Ｙ軸方向にはピッチＰ
Wyに、各ピッチ内に占める凹部７の幅がそれぞれａx ，
ａWyに、開口比α＝ａx ／Ｐx ，β＝ａWy／ＰWyがα＝
β＝1/2 となるように凹凸パターンが設けられていて
も、Ａｌ蒸着工程の後では図６(b) に示すように、凹凸
パターン上に堆積されたＡｌ層１０の存在によって実際
の開口比がα＝β≠1/2 となり、1/2 から大きくずれた
ものとなる。また、凸部６と凹部７との段差ｈについて
も同様にＡｌ層１０の存在によってｈ′に変化する。
【００１３】このため、ウェハ側で得られるアライメン
ト信号ＩW (0,1) には、マスクとウェハとの間のギャッ
プ長ｚに関する信号成分の割合（マクスとウェハとの間
で多重回折する光と本来１度あるいは３度回折する光と
の割合）が大きくなり、これが原因してマスクとウェハ
とを対向方向と直交する面内で高精度に位置合せできな
いという問題があった。
ト信号ＩW (0,1) には、マスクとウェハとの間のギャッ
プ長ｚに関する信号成分の割合（マクスとウェハとの間
で多重回折する光と本来１度あるいは３度回折する光と
の割合）が大きくなり、これが原因してマスクとウェハ
とを対向方向と直交する面内で高精度に位置合せできな
いという問題があった。
【００１４】なお、図６(b) 中、１１はマスクとの位置
合せに先だって塗布されたフォトレジストを示してい
る。そして、通常は、マスクパターンを転写するとき
に、同時に凹凸パターンの現在場所とは異なる場所に位
置合せ用の凹凸パターンを形成するためのパターンが転
写される。
合せに先だって塗布されたフォトレジストを示してい
る。そして、通常は、マスクパターンを転写するとき
に、同時に凹凸パターンの現在場所とは異なる場所に位
置合せ用の凹凸パターンを形成するためのパターンが転
写される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、凹部と凸
部とを組合せた回折格子構造に形成され、照明光との関
連においての回折光中に位置情報を含ませるようにした
従来の位置合せ用マークにおいては、半導体製造工程な
どにおいてウェハに設けると、製造工程による影響を受
け、精密な位置合せの実施を困難にする問題があった。
そこで本発明は、上述した不具合を解消できる位置合せ
用マークを提供することを目的としている。
部とを組合せた回折格子構造に形成され、照明光との関
連においての回折光中に位置情報を含ませるようにした
従来の位置合せ用マークにおいては、半導体製造工程な
どにおいてウェハに設けると、製造工程による影響を受
け、精密な位置合せの実施を困難にする問題があった。
そこで本発明は、上述した不具合を解消できる位置合せ
用マークを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、凹部と凸部とを組合せた回折
格子構造に形成され、照明光との関連において回折光中
に位置情報を含ませるようにした位置合せ用マークにお
いて、前記凹部と凸部の位置合せ方向への配設ピッチを
Ｐx 、位置合せ方向とは直交する方向への配設ピッチを
Ｐy 、上記Ｐx中に占める凹部の幅をａx 、上記Ｐy 中
に占める凹部の幅をａy とし、α、βをそれぞれα＝ａ
x ／Ｐx 、β＝ａy ／Ｐy で規定したとき、前記α，β
は、上記凹部の幅が前記照明光の波長より大のときには
それぞれほぼ0.5 に設定され、上記凹部の幅が前記照明
光の波長より小のときにはそれぞれほぼ等しい値で、か
つ0.5 未満に設定されている。
に、請求項１の発明では、凹部と凸部とを組合せた回折
格子構造に形成され、照明光との関連において回折光中
に位置情報を含ませるようにした位置合せ用マークにお
いて、前記凹部と凸部の位置合せ方向への配設ピッチを
Ｐx 、位置合せ方向とは直交する方向への配設ピッチを
Ｐy 、上記Ｐx中に占める凹部の幅をａx 、上記Ｐy 中
に占める凹部の幅をａy とし、α、βをそれぞれα＝ａ
x ／Ｐx 、β＝ａy ／Ｐy で規定したとき、前記α，β
は、上記凹部の幅が前記照明光の波長より大のときには
それぞれほぼ0.5 に設定され、上記凹部の幅が前記照明
光の波長より小のときにはそれぞれほぼ等しい値で、か
つ0.5 未満に設定されている。
【００１７】上記目的を達成するために、請求項２の発
明では、凹部と凸部とを組合せた回折格子構造に形成さ
れ、照明光との関連において回折光中に位置情報を含ま
せるようにした位置合せ用マークにおいて、前記凹部と
凸部の位置合せ方向への配設ピッチをＰx 、位置合せ方
向とは直交する方向への配設ピッチをＰy 、上記Ｐx中
に占める凹部の幅をａx 、上記Ｐy 中に占める凹部の幅
をａy とし、α、βをそれぞれα＝ａx ／Ｐx 、β＝ａ
y ／Ｐy で規定し、さらに上記凸部の複素反射率（ｒ
l ）と上記凹部の複素反射率（ｒg ）との比（ｒg ／ｒ
l ）をＲで規定したとき、前記Ｒがほぼ零に設定され、
かつ前記α，βがそれぞれほぼ0.5 に設定されている。
明では、凹部と凸部とを組合せた回折格子構造に形成さ
れ、照明光との関連において回折光中に位置情報を含ま
せるようにした位置合せ用マークにおいて、前記凹部と
凸部の位置合せ方向への配設ピッチをＰx 、位置合せ方
向とは直交する方向への配設ピッチをＰy 、上記Ｐx中
に占める凹部の幅をａx 、上記Ｐy 中に占める凹部の幅
をａy とし、α、βをそれぞれα＝ａx ／Ｐx 、β＝ａ
y ／Ｐy で規定し、さらに上記凸部の複素反射率（ｒ
l ）と上記凹部の複素反射率（ｒg ）との比（ｒg ／ｒ
l ）をＲで規定したとき、前記Ｒがほぼ零に設定され、
かつ前記α，βがそれぞれほぼ0.5 に設定されている。
【００１８】上記目的を達成するために、請求項３の発
明では、凹部と凸部とを組合せた回折格子構造に形成さ
れ、照明光との関連において回折光中に位置情報を含ま
せるようにした位置合せ用マークにおいて、前記凸部と
前記凹部との段差をｈとし、マークの上に堆積された物
質の屈折率をｓとし、照明光の波長をλとし、ｎをｎ＝
0,1,2,…としたとき、ほぼｓ・ｈ＝λ（2n+1)/4 の関係
を満たしている。
明では、凹部と凸部とを組合せた回折格子構造に形成さ
れ、照明光との関連において回折光中に位置情報を含ま
せるようにした位置合せ用マークにおいて、前記凸部と
前記凹部との段差をｈとし、マークの上に堆積された物
質の屈折率をｓとし、照明光の波長をλとし、ｎをｎ＝
0,1,2,…としたとき、ほぼｓ・ｈ＝λ（2n+1)/4 の関係
を満たしている。
【００１９】
【作用】請求項１〜３に規定された条件を満たすと、後
述する計算例から判るように、位置ずれ信号中に占める
ギャップ長に関する信号成分の割合を減少させることが
できる。つまり、アライメント信号のギャップ依存性
（ε）を小さくでき、この結果として精密な位置合せに
寄与できる。
述する計算例から判るように、位置ずれ信号中に占める
ギャップ長に関する信号成分の割合を減少させることが
できる。つまり、アライメント信号のギャップ依存性
（ε）を小さくでき、この結果として精密な位置合せに
寄与できる。
【００２０】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。まず、本発明者等は、凹部と凸部とを組合せた回折
格子構造に形成され、照明光との関連において回折光中
に位置情報を含ませるようにした位置合せ用マークの代
表的な例として、半導体製造工程においてよく用いられ
る、図１に示すような市松模様の凹凸パターン２１を選
び、この凹凸パターン２１について次のような解析を行
った。このような凹凸パターン２１は、図５を用いて説
明したように、ウェハ２２上に設けられ、図示しないマ
スクとの位置合せに使用される。なお、位置合せは、多
くの場合、フォトレジスト２３が塗布された状態で行わ
れる。
る。まず、本発明者等は、凹部と凸部とを組合せた回折
格子構造に形成され、照明光との関連において回折光中
に位置情報を含ませるようにした位置合せ用マークの代
表的な例として、半導体製造工程においてよく用いられ
る、図１に示すような市松模様の凹凸パターン２１を選
び、この凹凸パターン２１について次のような解析を行
った。このような凹凸パターン２１は、図５を用いて説
明したように、ウェハ２２上に設けられ、図示しないマ
スクとの位置合せに使用される。なお、位置合せは、多
くの場合、フォトレジスト２３が塗布された状態で行わ
れる。
【００２１】このような凹凸パターン２１について、こ
の凹凸パターンの形状パラメータである、(1) 凸部２４
と凹部２５との位置合せ方向への配設ピッチＰx および
位置合せ方向とは直交する方向への配設ピッチをＰy 、
(2) 開口比α＝ａx ／Ｐx ，β＝ａy ／Ｐy 、(3) 凸部
２４の複素反射率（ｒl ）と凹部２５の複素反射率（ｒ
g ）との比Ｒ＝ｒg ／ｒl 、(4) 凸部２４と凹部２５と
の段差ｈがアライメント信号のギャップ依存性（ε）に
及ぼす影響を解析・計算してみた。
の凹凸パターンの形状パラメータである、(1) 凸部２４
と凹部２５との位置合せ方向への配設ピッチＰx および
位置合せ方向とは直交する方向への配設ピッチをＰy 、
(2) 開口比α＝ａx ／Ｐx ，β＝ａy ／Ｐy 、(3) 凸部
２４の複素反射率（ｒl ）と凹部２５の複素反射率（ｒ
g ）との比Ｒ＝ｒg ／ｒl 、(4) 凸部２４と凹部２５と
の段差ｈがアライメント信号のギャップ依存性（ε）に
及ぼす影響を解析・計算してみた。
【００２２】その結果、図２に示す結果を得た。この図
は、縦軸にアライメント信号のギャップ依存性（ε）を
示し、横軸に段差ｈを示している。本発明に係るマーク
で規定している条件は、この図２および後述する図４に
基づいてなされたものである。
は、縦軸にアライメント信号のギャップ依存性（ε）を
示し、横軸に段差ｈを示している。本発明に係るマーク
で規定している条件は、この図２および後述する図４に
基づいてなされたものである。
【００２３】図２から判るように、反射率の比ＲがＲ＝
１の場合、開口比α，βが大きくなるほどギャップ依存
性（ε）が低下し、さらに段差ｈによってギャップ依存
性（ε）が大きく変わる。そして、特に、α＝β＝1/2
で、かつ段差ｈが 2λ／8s（6λ／8s，10λ／8s，14λ
／8s，…）の場合に、ギャップ依存性（ε）をほぼ零に
できる。なお、λは照明光の波長で、ｓはフォトレジス
ト２３の屈折率である。また、ギャップ依存性（ε）を
ほぼ零にできる段差ｈは、ｈ＝λ（2n+1)/(4s)で表すこ
とができる。ただし、n は0,1,2,…である。
１の場合、開口比α，βが大きくなるほどギャップ依存
性（ε）が低下し、さらに段差ｈによってギャップ依存
性（ε）が大きく変わる。そして、特に、α＝β＝1/2
で、かつ段差ｈが 2λ／8s（6λ／8s，10λ／8s，14λ
／8s，…）の場合に、ギャップ依存性（ε）をほぼ零に
できる。なお、λは照明光の波長で、ｓはフォトレジス
ト２３の屈折率である。また、ギャップ依存性（ε）を
ほぼ零にできる段差ｈは、ｈ＝λ（2n+1)/(4s)で表すこ
とができる。ただし、n は0,1,2,…である。
【００２４】このように、開口比α，βをα＝β＝1/2
に設定すると、ギャップ依存性（ε）を大幅に低下させ
ることができる。このことは次のようにいえる。すなわ
ち、凹凸パターン２１上にＡｌ層などが堆積される工程
を経る場合には、堆積されるＡｌ層の厚みを考慮にいれ
て、Ａｌ層が堆積されたときに丁度、α＝β＝1/2 とな
るように下地パターンを形成しておけばよいことにな
る。
に設定すると、ギャップ依存性（ε）を大幅に低下させ
ることができる。このことは次のようにいえる。すなわ
ち、凹凸パターン２１上にＡｌ層などが堆積される工程
を経る場合には、堆積されるＡｌ層の厚みを考慮にいれ
て、Ａｌ層が堆積されたときに丁度、α＝β＝1/2 とな
るように下地パターンを形成しておけばよいことにな
る。
【００２５】また、α＝β＝1/2 で、Ｒ＝1/2 の場合、
ｈ＝λ（2n+1)/(4s)の条件でギャップ依存性（ε）を最
小にできる。以上のことを纏めると、Ｒやｈの値にかか
わらず、開口比α，βをα＝β＝1/2 もしくはこれに近
い値に設定することが好ましいといえる。これに加え
て、段差ｈをｈ＝λ（2n+1)/(4s)もしくはこれに近い値
に設定すれば、さらによい結果が得られることになる。
ｈ＝λ（2n+1)/(4s)の条件でギャップ依存性（ε）を最
小にできる。以上のことを纏めると、Ｒやｈの値にかか
わらず、開口比α，βをα＝β＝1/2 もしくはこれに近
い値に設定することが好ましいといえる。これに加え
て、段差ｈをｈ＝λ（2n+1)/(4s)もしくはこれに近い値
に設定すれば、さらによい結果が得られることになる。
【００２６】一方、Ｒ＝０の場合、ギャップ依存性
（ε）は段差ｈには無関係となる。そして、開口比α，
βが1/2 に近付く程ギャップ依存性（ε）を小さくでき
る。特に、α＝β＝1/2 で最小のギャップ依存性（ε）
を得ることができる。
（ε）は段差ｈには無関係となる。そして、開口比α，
βが1/2 に近付く程ギャップ依存性（ε）を小さくでき
る。特に、α＝β＝1/2 で最小のギャップ依存性（ε）
を得ることができる。
【００２７】上記傾向から判るように、Ｒ＝０もしくは
これに近い値に設定し、α＝β＝1/2 もしくはこれに近
い値に設定することも有効であるといえる。Ｒ＝０もし
くはこれに近い値に設定するには、図３(a) に示すよう
に、凹凸パターン２１ａの凹部２５ａを埋めるように照
明光吸収物質、すなわち照明光の波長域で最大の吸収効
果を発揮する色素を含んだフォトレジスト２６を塗布す
ることによって実現できる。このようなフォトレジスト
２６を使用すると、次の露光プロセスに悪影響を与える
ことがない。
これに近い値に設定し、α＝β＝1/2 もしくはこれに近
い値に設定することも有効であるといえる。Ｒ＝０もし
くはこれに近い値に設定するには、図３(a) に示すよう
に、凹凸パターン２１ａの凹部２５ａを埋めるように照
明光吸収物質、すなわち照明光の波長域で最大の吸収効
果を発揮する色素を含んだフォトレジスト２６を塗布す
ることによって実現できる。このようなフォトレジスト
２６を使用すると、次の露光プロセスに悪影響を与える
ことがない。
【００２８】なお、図３(a) において、２７はウェハを
示し、２８はＡｌ層を示し、２９はＡｌ層２８が堆積さ
れる工程を経る前に、堆積されるＡｌ層２８の厚みを考
慮にいれて、Ａｌ層２８が堆積されたときに丁度、α＝
β＝1/2 となるように形成された下地層を示している。
示し、２８はＡｌ層を示し、２９はＡｌ層２８が堆積さ
れる工程を経る前に、堆積されるＡｌ層２８の厚みを考
慮にいれて、Ａｌ層２８が堆積されたときに丁度、α＝
β＝1/2 となるように形成された下地層を示している。
【００２９】図３(a) では凹凸パターン２１ａの凸部２
４ａの上面を露出させているが、図３(b) に示すよう
に、凸部２４ａの上面がフォトレジスト２６によって僅
かに薄く覆われていても、ほぼＲ＝０の条件を満たすこ
とができる。
４ａの上面を露出させているが、図３(b) に示すよう
に、凸部２４ａの上面がフォトレジスト２６によって僅
かに薄く覆われていても、ほぼＲ＝０の条件を満たすこ
とができる。
【００３０】また、実験によると、凹部２５，２５ａの
幅ａx ，ａy が、照明光の波長λより小さいときには、
α＝β＜1/2 に設定することが好ましいことが判った。
すなわち、発明者等は、照明光の波長が0.633 μｍとし
て、(1) 凹部の幅ａx，ａy が2.25μｍでα＝β＝1/2
の場合、(2) 凹部の幅ａx ，ａy が1.5 μｍでα＝β＝
1/3 の場合、(3) 凹部の幅ａx ，ａy が1.125 μｍでα
＝β＝1/4 の場合について、アライメント信号のギャッ
プ依存性（ε）を解析してみた。
幅ａx ，ａy が、照明光の波長λより小さいときには、
α＝β＜1/2 に設定することが好ましいことが判った。
すなわち、発明者等は、照明光の波長が0.633 μｍとし
て、(1) 凹部の幅ａx，ａy が2.25μｍでα＝β＝1/2
の場合、(2) 凹部の幅ａx ，ａy が1.5 μｍでα＝β＝
1/3 の場合、(3) 凹部の幅ａx ，ａy が1.125 μｍでα
＝β＝1/4 の場合について、アライメント信号のギャッ
プ依存性（ε）を解析してみた。
【００３１】その結果、図４に示すデータを得た。図４
(a) は(1) の場合を、図４(b) は(2) の場合を、図４
(c) は(3) の場合を示している。この結果から判るよう
に、凹部の幅ａx ，ａy が、照明光の波長λより小さい
ときには、図４(a) に示すように、α＝β＝1/2 に設定
してもよい結果は得られず、むしろα，βの値を1/2 よ
り小さい値にする程よい結果が得られる。
(a) は(1) の場合を、図４(b) は(2) の場合を、図４
(c) は(3) の場合を示している。この結果から判るよう
に、凹部の幅ａx ，ａy が、照明光の波長λより小さい
ときには、図４(a) に示すように、α＝β＝1/2 に設定
してもよい結果は得られず、むしろα，βの値を1/2 よ
り小さい値にする程よい結果が得られる。
【００３２】なお、光ヘテロダイン方式の位置合せ装置
で用いられる位置合せ用マークについて説明したが、本
発明に係るマークは他の位置合せ装置、たとえば光強度
検出方式のものにおいても使用できる。また、Ｘ線の等
倍露光装置に限らずＸ線の縮小投影露光装置、マスクと
ウェハとの間にレンズを介在させた露光装置におけるウ
ェハ側のマークとして使用できる。勿論、他の精密位置
合せ用としても使用できる。
で用いられる位置合せ用マークについて説明したが、本
発明に係るマークは他の位置合せ装置、たとえば光強度
検出方式のものにおいても使用できる。また、Ｘ線の等
倍露光装置に限らずＸ線の縮小投影露光装置、マスクと
ウェハとの間にレンズを介在させた露光装置におけるウ
ェハ側のマークとして使用できる。勿論、他の精密位置
合せ用としても使用できる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プロセスの影響を受け難い位置合せ用マークを提供でき
る。
プロセスの影響を受け難い位置合せ用マークを提供でき
る。
【図１】本発明が適用される位置合せ用マークの一例を
局部的に示す図
局部的に示す図
【図２】本発明が規定している条件の算出根拠を示す図
【図３】反射率の比を零にするための一手法を説明する
ための図
ための図
【図４】本発明が規定している条件の算出根拠を示す図
【図５】光ヘテロダイン式の位置合せ装置を説明するた
めの模式図
めの模式図
【図６】同装置においてウェハ側に設けられる位置合せ
用マークの問題点を説明するための図
用マークの問題点を説明するための図
２１，２１ａ…凹凸パターン ２２，２７…ウ
ェハ ２３，２６…フォトレジスト ２４，２３ａ…
凸部 ２５，２５ａ…凹部 ２８…Ａｌ層 ２９…下地層
ェハ ２３，２６…フォトレジスト ２４，２３ａ…
凸部 ２５，２５ａ…凹部 ２８…Ａｌ層 ２９…下地層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 亮一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (4)
- 【請求項１】凹部と凸部とを組合せた回折格子構造に形
成され、照明光との関連において回折光中に位置情報を
含ませるようにした位置合せ用マークにおいて、前記凹
部と凸部の位置合せ方向への配設ピッチをＰx 、位置合
せ方向とは直交する方向への配設ピッチをＰy 、上記Ｐ
x 中に占める凹部の幅をａx 、上記Ｐy 中に占める凹部
の幅をａy とし、α、βをそれぞれα＝ａx ／Ｐx 、β
＝ａy ／Ｐy で規定したとき、前記α，βは、上記凹部
の幅が前記照明光の波長より大のときにはそれぞれほぼ
0.5 に設定され、上記凹部の幅が前記照明光の波長より
小のときにはそれぞれほぼ等しい値で、かつ0.5 未満に
設定されていることを特徴とする位置合せ用マーク。 - 【請求項２】凹部と凸部とを組合せた回折格子構造に形
成され、照明光との関連において回折光中に位置情報を
含ませるようにした位置合せ用マークにおいて、前記凹
部と凸部の位置合せ方向への配設ピッチをＰx 、位置合
せ方向とは直交する方向への配設ピッチをＰy 、上記Ｐ
x 中に占める凹部の幅をａx 、上記Ｐy 中に占める凹部
の幅をａy とし、α、βをそれぞれα＝ａx ／Ｐx 、β
＝ａy ／Ｐy で規定し、さらに上記凸部の複素反射率
（ｒl ）と上記凹部の複素反射率（ｒg ）との比（ｒg
／ｒl ）をＲで規定したとき、前記Ｒはほぼ零に設定さ
れ、かつ前記α，βはそれぞれほぼ0.5 に設定されてい
ることを特徴とする位置合せ用マーク。 - 【請求項３】凹部と凸部とを組合せた回折格子構造に形
成され、照明光との関連において回折光中に位置情報を
含ませるようにした位置合せ用マークにおいて、前記凸
部と前記凹部との段差をｈとし、マークの上に堆積され
た物質の屈折率をｓとし、照明光の波長をλとし、ｎを
ｎ＝0,1,2,…としたとき、ほぼｓ・ｈ＝λ（2n+1)/4の
関係を満たしていることを特徴とする位置合せ用マー
ク。 - 【請求項４】前記位置合せ用マークは、半導体装置の製
造工程においてマスクに対向配置されるウェハに設けら
れることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
記載の位置合せ用マーク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6043884A JPH07254546A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 位置合せ用マーク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6043884A JPH07254546A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 位置合せ用マーク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254546A true JPH07254546A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12676141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6043884A Pending JPH07254546A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 位置合せ用マーク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07254546A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1090329A1 (en) * | 1998-04-30 | 2001-04-11 | Nikon Corporation | Alignment simulation |
| JP2006339647A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Asml Netherlands Bv | 位置合わせ装置への２次元フォトニック結晶の応用 |
| US7737566B2 (en) | 2005-06-01 | 2010-06-15 | Asml Netherlands B.V. | Alignment devices and methods for providing phase depth control |
| JP2010251746A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Asml Holding Nv | アライメントターゲットのコントラストを大きくするための方法およびシステム |
-
1994
- 1994-03-15 JP JP6043884A patent/JPH07254546A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1090329A1 (en) * | 1998-04-30 | 2001-04-11 | Nikon Corporation | Alignment simulation |
| EP1090329A4 (en) * | 1998-04-30 | 2002-09-25 | Nikon Corp | ALIGNMENT SIMULATION |
| JP2006339647A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Asml Netherlands Bv | 位置合わせ装置への２次元フォトニック結晶の応用 |
| US7737566B2 (en) | 2005-06-01 | 2010-06-15 | Asml Netherlands B.V. | Alignment devices and methods for providing phase depth control |
| JP4520429B2 (ja) * | 2005-06-01 | 2010-08-04 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 位置合わせ装置への２次元フォトニック結晶の応用 |
| US7944063B2 (en) | 2005-06-01 | 2011-05-17 | Asml Netherlands B.V. | Application of 2-dimensional photonic crystals in alignment devices |
| JP2010251746A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Asml Holding Nv | アライメントターゲットのコントラストを大きくするための方法およびシステム |
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