JPS6066431A - 位置検知方法及びその装置 - Google Patents

位置検知方法及びその装置

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JPS6066431A
JPS6066431A JP58175636A JP17563683A JPS6066431A JP S6066431 A JPS6066431 A JP S6066431A JP 58175636 A JP58175636 A JP 58175636A JP 17563683 A JP17563683 A JP 17563683A JP S6066431 A JPS6066431 A JP S6066431A
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light
slit
beams
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wafer
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JP58175636A
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Ryukichi Matsumura
松村 隆吉
Taketoshi Yonezawa
米澤 武敏
Noboru Nomura
登 野村
Koichi Kugimiya
公一 釘宮
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • GPHYSICS
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、精度の高い位置合わせ装置、特に高密度な半
導体装置(以下LSIとよぶ)の位置合わせ方法及びそ
の装置に関する。
従来例の構成とその問題点 半導体装置は最近ますます高密度化され、各々の素f−
の微細パターンの寸法は、1ミクロン以下に及んでいる
。従来からのLS I%!造時のフォトマスクとLSI
ウェハの位置合わせは、ウェハに設けた位置合わせマー
クを用いて、ウェハを着装したステージの回転と2軸上
行移動し、フォトマスクI−のマークとウェハ」二のマ
ークを屯ね合わせることによって行なっていたが、その
位置合わせ精度は±0.3 ミクロン程度であり、サブ
ミクロンの素子を形成する場合には、合わせ精度が悪く
実用にならない。また、S、オースチン(Applie
dPhysics Letters、Vol、31 N
o、7 P、428,1977 )もが示した1″渉法
を用いた位置合わせ方法では、第1図で示したような構
成である。入射レーザビームlをフォトマスク2に入射
し、フォトマスク2ヒに形成した格子3で回折し、この
回折した光をもう一度、ウェハ4上に形成した格子5に
よって回折することにより、回折光6,7.8・・・を
得る。この回折光は、フォトマスクでの回折次数とウェ
ハでの回折次数の二値表示で表わすと、回折光6は(0
、l) 、回折光7は(1、l) 、回折光8は(−1
,2)・・・で表わすことができる。この回折光をし/
ズにより一点に集め光強度をall定する。回折光は入
射レーザビームlに対して左右対称な位置に光強度を持
ち、フォ]・マスク2とウェハ4との位置合わせには、
左右に観察された回折光の強度を一致させることにより
11なえる。この方法では、位1合わせ精度は、数10
0Aとされている。しかし、この方法においては、フォ
トマスク2とウェハ4との位置合わせは、フォトマスク
2とウェハ4との間隔りに大きく彩管されるため、間隔
りの精度を要求する。また、フォトマスク2とウェハ4
を接近させ、間隔りの精度を保持した状態で位置合わせ
する必要があり装置が複雑となるため実用に問題があっ
た。
また、サブミクロン線幅を持つ素「の位置合わせには、
素Eからの二゛−次電子放出の観察による方法があるが
、大気中での取り扱いができないため、LSIを製造す
る七でのスループ・ントが小さくなり実用上問題があっ
た。
発明の目的 本発明は、ヒ記のような従来からの問題を解消し、微細
パターンの位置合わせを大気中で、かつ、簡単な構成で
行なえる位置合わせ方法及びその装置を提供することを
目的としている。
発明の構成 本発明の第1発明はコヒレンシイを看する光を2方向か
ら入射し、これら2光束の干渉により得られる+#縞と
、前記2光束の光路中に配置された格子とによって反射
又は回折した光を、スリットを介して光検知手段に導、
き、光強度を測定することにより、前記2光束の干渉縞
と前記格子との相対位置を検知するものである。
又、第2発明は1−配力法を実施するための装置であっ
て、その構成は、コヒレンシイを有する光を2光束に分
割するビートスプリッタと、このビームスプリッタから
の反射光と透過光とをウェハの格子上にほぼ等しい角度
θをもって入射するよう配設した2つの反射鏡と、ウェ
ハの格f−により回折した反射光をそれぞれスリットを
介して入射するように配設した2つの光検知器と、これ
らの光検知器の出力によ!I2光末0ト渉縞と格子との
間の平行度およびピッチ方向の相対位置関係を示す光強
度測定回路とから成る位置検知装置である。、1−記の
構成により、2光東の干渉縞と格子との平行度及びピッ
チ方向の相対位置関係が測定でき、半導体素子の位置合
わせを高精度に行なうことを実現できるようになる。
実施例の説明 第2図に本発明による位置検知方法を実施できるホログ
ラフィック霞光装鐙および光検知器を具備した位置検知
装置を示す。
コヒレンシイな光9をレーザ発生装置(図略)からビー
ムスプリッタ■0に入射させ、はぼ同一・強度の反射光
11と透過光12とに振4も1分割し、各々反射鏡13
と14に入射し、ウェハ■7の表面に対して双方の反射
光15.16がほぼ等しい角1λ0で入用するように、
それぞれを配置する。
ウェハ17J−には格f−18が形成されており、格子
18によって回折した反射光19および20がtfS3
図のように前記2光束の干渉縞に対して、長「方向aを
略平行に配置したスリット21および22を介17て光
検知器23および24に入射する。レーザの波長を入、
反射鏡13.14からの反射光15.16が1渉して作
るF渉縞のピッチをPとすると、ウェハ17の格子18
にできる干渉縞は 入 で表わされる。
この[渉縞のピンチPにほぼ等しいピッチを持つ格子1
8からは、2光東15.18のF渉した光を波面分割す
る格子によって回折された光が得られ、この光により、
2光東の干渉縞と、格子18との間のW行度およびピッ
チ方向の相対位置関係を示す光強度情報が得られる。第
4図、第5図は、2光束の干渉縞と格子18に関して1
位置合わせ前の相対(Q置関係を示す。Kは干渉縞、α
はに渉縞にと格子18とのなす角、χは干渉縞にと格子
18とのピッチづれを示す。
ウェハ17を格子18を有する面の法線回りに微小回転
させ、スリ・ント22.22を介して光検知器23.2
4に導くことにより、第6図のように光強度Iの変化が
得られる。縦軸は光強度1.横軸は回転量αを示す。こ
の時、光強度のピーク値はスリット21.22の形状に
より異なる。’56図はスリット21.22を第3図に
示すように前記2光束の干渉縞に対して、長手方向aを
略平行に配置したときの光強度工の変化を7J\すもの
である。第7図に前記2光束の干渉縞に対して、スリッ
トの長り方向aを略垂直に配〜したときの光強度変化を
示す。尚、bはスリットの横−r方向を示す。第6図、
第7図よりスリット21.22を長手方向aを2光束に
対して、略平行に配置した方が、回転による光強度情報
の変化をより多く検出することができる。即ち、本実施
例の構成の場合は、2光束の干渉縞にと格J’−18と
のなす角αが、α=0に近づくにつれ、光強度変化が大
きくなり、かつ、そ、の光強度変化は、干渉縞にと平行
な方向において現われる。従って、スリット21.22
の長手方向aと横手方向b0′)長さがa>bで、かつ
aが長いほど光強度変化が顕著になる。
光強瓜のピーク値において、干渉縞にと格f−18のな
す角αがα==0となる。つまり、干渉h+ Kと格f
−18とが平行になる6 又スリy l・とじて第9図に、1<すように、2光束
の干渉縞に対して、・ILiJなスリンi・25と、前
記スリット25に対し、ある角度βlだけ傾いたスリッ
ト26と、前記スリ、ト25に対し、ある角1隻β2だ
け傾いたスリンI・27を配置し、各々のスリットに対
応した位置に光検知器28,29.30を設け、3つの
光検知器の値を比較することにより、1渉縞にと格子1
8とのなす角がα=0にするだめの回転方向を検出する
ことができる。
本実施例ではウェハ17を回転させたが、2光束を回転
させても同様な位置合わせができる。又、ウェハ17を
2光束の干渉縞のピッチ方向に微小移動させ、光強度I
を検出することにより、第8図のように光強度■の変化
が得られる。縦軸は光強度I、横軸は移動量χを示す。
格子−18のピ、チP毎に光強度Iが周期的に変化する
。又、光強度Iの微小な変動は、ある間隔で微細ピ・ソ
チ送りさせただめの変動である。光強度Iのピーク値に
おいて、干渉縞にと格子18とのピッチづれχが、χ−
〇となる。
本実施例では、ウェハ17を移動させたが2光東を移動
させても、同様な位置合わせができる。回転方向αの位
置合わせ、およびピンチ方向χの位置合わせの順序はど
ちらを先に実施してもよい。
最終的に、光強度Iのピーク値において、両方向の位置
合わせが完rした状態になり、光強度工のピークイrI
iに近づけるほど位置合わせ精度がよりrη精度になる
又ゼ他実施例として、格子を第10図に示すように、ウ
ェハ17の各スクライブライン31の交鎖位置に、スク
ライプライン3Iに対し、45廉傾けた格子32を設け
ることにより、ウェハ17に設けられた各パターンの回
折像をさけることができ、かつ、高精度な位置合わせな
することができる。
発IJIIの効果 1−記のように本発明方法によれば、2光東の干渉によ
りl)られる干渉縞と格子とによって、反則又は回折し
た光を、前記2光束の干渉縞に対して、スリットの長−
L方向を略平行に配置したスリットを介して光検知器に
導き、光強度を検出することにより、2光東の干渉縞と
格子との11行度およびビ・ンチ方尚の相対位置を検出
することができ、少なくとも、0.05ルm以下の精瓜
の高い位置合わせが=r能となった。又本発明装置は1
−配力法を実施するもので、人気中に設けることができ
、前記光検知器による光強度の検IJiにより筒中にI
I。
つ精確な測定ができる装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の位置合わせ装置の原理図、第2図は本発
明による位置合わせ方法の−・実施例を実現する装置の
構成図、第3図は本発明によるスリットの一実施例を示
す拡大平面図、!84図及び第5図は2光束の干渉縞と
格子に関する位置合わせ前の相対位置関係を示す平面図
、第6図は2光束の干渉縞に対し、長手方向を略平行に
配置したスリットを設けたときの2光束の干渉縞と格子
との回転方向の光強度依存性を示すグラフ、第7図は、
2光束の干渉縞に対し、長−L方向な略弔直に配置した
スリットを設けたときの、2光束の干渉縞と格子との回
転方向の光強度依存性を示すグラフ、fj’、8図は本
発明の位置合わせ方法によって得られるピッチ方向の光
強度依存性を示すグラフ、第9図は本発明によるスリッ
トの他実施例を示す一11’ 1rii図、ilO図は
未発りJによる格−fの配置の一貰施例を示す平面図で
ある。 9・・・光 10・・・ビームスプリッタ11・・・反
射光 12・・・透過光 13.14・・・反射鏡15
、lEi・・・反射光 I7・・・ウェハ I8・・・
格f・19.20・・・反射光 21.22・・・スリ
ット23.24・・・光検知器 25.28.27・・
・スリット28.211.30・・・光検知器 31・
・・スクライブラ・イン32・・・格子 代理人 弁理士 人 島 −・ 公 第1図 第4図 第・6図 回転量へ 第7し1 rゴ山テ1し α 第8図 禾多会力量 X

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (+) コヒレンシイを有する光を2方向の)ら人Q(
    し、これら2光束の干渉により得られるI−#縞と、前
    記2光東の光路中に配置された格子とによって、反射又
    は回折した光をスIルントを介して光検知手段に導き、
    光強度を測定することにより、J)う記2光束の干渉縞
    と前記格子との相*J (:t 8Rを検知するように
    したことを特徴する位に!i # 1n)j法。 (2) スリットとして、2光束の干渉縞に対して、ス
    リットの長手方向を略平行に配置したスリットを用いた
    特許請求の範囲第1項記載の位置検知方法。 。 (3) スリットとして、2光束の−「渉縞番と対して
    、スリットの長り方向な略平行に配置したスリットと、
    このスリ・ントに対し、ある角瓜βlだけ傾いたスリッ
    トと、前記ス1ルントに対し、ある角度β2だけ傾いた
    スリットと、前記3つの各スリットを通過した光束を、
    各々光検知手段に導き、各光検知手段より得られる光強
    度を測定することにより、前記2光束の干渉縞に対する
    前記格子の傾き方向を検知するようにした特許請求の範
    囲第1項記載の位置検知方法。 (4) 格子として、ICウェハの各スクライブライン
    の交鎖位置近傍でスクライプラインに対し、45度傾け
    た格子を用いた特許請求の範囲第1項記載の位置検知方
    法。 (5) コヒレンシイを有する光を2光束に分1rtl
    するビームスプリッタと、このビームスプリッタからの
    反射光と透過光とをウェハの格rヒにほぼ等しい角度θ
    をもって入射するよう配設した2つの反射鏡と、ウェハ
    の格子により回折した反射光をそれぞれスリットを介し
    て入用するように配設した2つの光検知器と、これらの
    光検知器の出力により2光束のト渉w4−と格子との間
    の乎行度およびピッチ方向の相対位置関係を示す光強度
    測定回路とから成ることを特徴とする位置検知装置。
JP58175636A 1983-04-15 1983-09-21 位置検知方法及びその装置 Granted JPS6066431A (ja)

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JP58175636A JPS6066431A (ja) 1983-09-21 1983-09-21 位置検知方法及びその装置
US06/599,734 US4636077A (en) 1983-04-15 1984-04-12 Aligning exposure method
US07/296,721 USRE33669E (en) 1983-04-15 1989-01-12 Aligning exposure method

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58175636A JPS6066431A (ja) 1983-09-21 1983-09-21 位置検知方法及びその装置

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JPS6066431A true JPS6066431A (ja) 1985-04-16
JPH0430734B2 JPH0430734B2 (ja) 1992-05-22

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JP (1) JPS6066431A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0223609A (ja) * 1988-05-26 1990-01-25 American Teleph & Telegr Co <Att> デバイス製造方法
JP2009272373A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Canon Inc 計測装置、計測方法、露光装置及びデバイス製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0223609A (ja) * 1988-05-26 1990-01-25 American Teleph & Telegr Co <Att> デバイス製造方法
JP2009272373A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Canon Inc 計測装置、計測方法、露光装置及びデバイス製造方法

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JPH0430734B2 (ja) 1992-05-22

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