Warning: copy(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 8
位置ずれ検出方法及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 - キヤノン株式会社
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 写真;映画 -> キヤノン株式会社

発明の名称 位置ずれ検出方法及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−149163
公開日 平成11年(1999)6月2日
出願番号 特願平9−331260
出願日 平成9年(1997)11月14日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 幸雄
発明者 松本 隆宏
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 第1物体と第2物体とを対向させて、双方の所定方向の相対的な位置ずれを検出する際、位置ずれ検出方向にパワーを持ち、かつ回折作用を有し、回折光を位置ずれ検出方向に偏向させるグレーティングレンズより成る第1アライメントマークを該第1物体面上に設け、位置ずれ検出方向に関してグレーティンクレンズより成り、そのパターン中心とレンズ中心とが一致している第2アライメントマークを該第2物体面上に設け、該第1アライメントマークと該第2アライメントマークで回折した光をセンサーで検出し、該センサー上のスポットの該光の位置情報を利用して、双方の相対的な位置ずれを検出していることを特徴とする位置ずれ検出方法。
【請求項2】 第1物体と第2物体とを対向させて、双方の所定方向の相対的な位置ずれを検出する際、位置ずれ検出方向にパワーを持ち、かつ回折作用を有し、回折光を位置ずれ検出方向に偏向させるグレーティングレンズより成る第1,第3アライメントマークを隣接して該第1物体面上に設け、位置ずれ検出方向に関してグレーティンクレンズより成り、そのパターン中心とレンズ中心とが一致している第2,第4アライメントマークを隣接して該第2物体面上に設け、該第1アライメントマークと該第2アライメントマークで回折した第1の光と、第3アライメントマークと第4アライメントマークで回折した第2の光をセンサーで検出し、該センサー上の第1,第2の光のスポットの該光の位置情報を利用して、双方の相対的な位置ずれを検出していることを特徴とする位置ずれ検出方法。
【請求項3】 前記第1,第4のアライメントマークは正のパワーを有し、前記第2,第3アライメントマークは負の屈折力を有し、該第2,第4アライメントマークによる回折光の偏向方向が同一であることを特徴とする請求項2の位置ずれ検出方法。
【請求項4】 前記第1,第2の光のスポットの前記センサー上でのスポット間隔を利用して双方の相対的な位置ずれを検出していることを特徴とする請求項2又は3の位置ずれ検出方法。
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載の位置ずれ検出方法を用いて第1物体面と第2物体面との光軸方向の位置合わせを行って該第1物体面上のパターンを第2物体面上に投影していることを特徴とする露光装置。
【請求項6】 請求項1〜4のいずれか1項記載の位置ずれ検出方法を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項7】 請求項5の露光装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特徴とするデバイスの製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は位置ずれ検出方法及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法に関し、例えば、IC,LSI等の半導体デバイス、CCD等の撮像デバイス、液晶パネル等の表示デバイス、そして磁気ヘッド等のデバイスを製造するリソグラフィー工程において使用される露光装置や走査型露光装置において、マスクやレチクル(以下「マスク」という。)等の第1物体面上に形成されている微細な電子回路パターンをウエハ等の第2物体面上に露光転写する際にマスクとウエハの相対的な位置決め(アライメント)を行なう場合に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりデバイス製造用の露光装置においては、マスクとウエハの相対的な位置合わせは性能向上を図るための重要な一要素となっている。半導体集積回路で代表的なDRAMにおいては解像パターン像の最小線幅の1/3から1/4程度の総合重ね合わせ精度が必要とされている。特に最近の露光装置の位置合わせにおいては、半導体の高集積化のために、20nm以下の位置合わせ精度が要求されている。
【0003】例えば現在研究レベルである1GbitDRAMでは総合重ね合わせ精度が40nmから50nmが要求され、そのうち位置合わせ精度に割り当てられる精度は10nmから15nmになる。
【0004】多くの露光装置にはマスクとウエハそれぞれに位置合わせ用のマーク、所謂アライメントマーク(アライメントパターン)を設けておいて各々のアライメントマークの位置ずれを光学的に検出してその値に基づいてマスクとウエハの位置合わせ(アライメント)を行っている。アライメントマークの検出の方法としては、マークを光学的に拡大してCCD上に投影して画像処理によるもの、マークに直線回折格子を用いてその回折光の位相を計測するもの、またはマークにゾーンプレートを用いてそのゾーンプレートで回折した光を所定面で検出し、その光の位置ずれを検出するもの等がある。
【0005】これらの検出方法のうちアライメントマークとして直線回折格子やゾーンプレートを用いる方式は、マーク内の欠陥に影響されにくいという意味で半導体プロセスに強い比較的高精度のアライメントができるという特徴がある。
【0006】図13はゾーンプレートを利用した従来の位置ずれ検出装置の概略図である。同図において光源72から射出した平行光束はハーフミラー74を通過後、集光レンズ76で集光点78に集光された後、マスク68面上のマスクアライメントパターン68a及び支持台62に載置したウエハ60面上のウエハアライメントパターン60aを照射する。これらのアライメントパターン68a,60aは反射型のゾーンプレートより構成され、各々集光点78を含む光軸と直交する平面上に集光点を形成する。このときの平面上の集光点位置のずれ量を集光レンズ76とレンズ80により検出器82上に導光して検出している。
【0007】そして検出器82からの出力信号に基づいて制御回路84により駆動回路164を駆動させてマスク68をウエハ60の相対的な位置決めを行っている。
【0008】図14は図13に示したマスクアライメントパターン68aとウエハアライメントパターン60aからの光束の結像関係を示した説明図である。
【0009】同図において集光点78から発散した光束はマスクアライメントパターン68aよりその一部の光束が回折し、集光点78近傍にマスク位置を示す集光点78aを形成する。又、その他の一部の光束はマスク68を0次透過光として透過し、波面を変えずにウエハ60面上のウエハアライメントパターン60aに入射する。このとき光束はウエハアライメントパターン60aにより回折された後、再びマスク68を0次透過光として透過し、集光点78近傍に集光しウエハ位置をあらわす集光点78bを形成する。同図においてはウエハ60により回折された光束が集光点を形成する際には、マスク68は単なる素通し状態としての作用をする。
【0010】このようにして形成されたウエハアライメントパターン60aによる集光点78bの位置は、ウエハ60のマスク68に対するマスク・ウエハ面に沿った方向(横方向)のずれ量Δσに応じて集光点78を含む光軸と直交する平面に沿って該ずれ量Δσに対応した量のずれ量Δσ′として形成される。このずれ量Δσ′をセンサー上に設けた絶対座標系を基準として測定することによってずれ量Δσを求めている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】一般にマスクとウエハとの相対的な位置ずれを検出し、双方のアライメントを行うには、マスク及びウエハ面上に設けた位置合わせ用の所謂アライメントマークを介したときにセンサーから得られる位置情報を利用してこれにより双方のアライメントを行なっている。
【0012】このような方法においては、マスク及びウエハのアライメントマークの開口からのフランフォーファ回折光がセンサーの中央部に入射し、信号光との干渉を引き起こしその結果アライメント信号の、S/N比が低下し、更にはマスクとウエハの相対ずれ量に対する信号の非線形が生じてくるという問題点があった。
【0013】このフランフォーファ回折光の影響を低減する方法としては、図15に示すようにマスク回路パターンとウエハ回路パターンの位置ずれが無い状態で、マスク側アライメントマークMAに対してウエハ側アライメントマークWAを偏心させて配置する方法がある。このようにすれば、信号光に対して、開口からのフランフォーファ回折光が空間的に離れているために、干渉の影響が少なく、信号は良好となる。
【0014】しかしながら、この方法ではウエハ側のアライメントマークWAが図15に示すようにアライメント検出方向に関して非対称な形状をしているため、アライメントマーク内で非対称な回折効率むらを生じやすいという問題点があった。又、アライメントマーク内の回折効率分布が非対称になると、センサー上の信号光のビームスポットも非対称になり、その結果、スポットのピーク位置及び重心位置がずれて検出エラーになってくる。
【0015】アライメントマーク内の回折効率分布の非対称性が信号光のスポットの非対称性に影響する度合いは、マスクとウエハの間隔(ギャップ)が設計ギャップに対してずれるほど、デフォーカスしたスポットになるため顕著になる。アライメントマーク内で回折効率むらは、アライメントマークがアライメント方向に対してパワーを持っているためピッチ(すなわち線幅)がパターン内で変化しており、デバイス製造プロセスにおけるエッチング、蒸着などの行程において、すべての線幅に関して線幅と段差をウエハ全面においてコントロールするのが困難なため生じると考えられている。
【0016】特に、回路パターンの微細化により回路パターンの線幅が0.15um以下になり、アライメントマークの線幅が数umから10um程度と対象とする線幅のレンジが広くなりことと、また、ウエハの大口径化の流れにより、今後一層ウエハ内のアライメントマークの線幅、段差の不均一性によるアライメント検出エラーの問題は大きくなってくる。られる。
【0017】本発明は、第1物体(マスク)と第2物体(ウエハ)に位置ずれ検出方向にパワーを持つグレーティングレンズよりなるアライメントマークを設け、2つのアライメントマークを介した光のセンサー面上でのスポットの位置ずれをもとにマスクとウエハの位置ずれを検出する際、マスク側アライメントマークをウエハ側アライメントマークに対して偏心させ、2つのアライメントマークで回折した光と、アライメントマーク開口からのフランフォーファ回折光を空間的に分離することにより、アライメントマーク開口からのフランフォーファ回折光の影響を除去し、かつウエハ側のアライメントマークをレンズ中心に関して対称な形状とすることにより、ウエハ側アライメントマーク内の回折効率むらの影響を低減し、高精度なアライメントを行うことができる位置ずれ検出方法及びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の位置ずれ検出方法は、(1-1) 第1物体と第2物体とを対向させて、双方の所定方向の相対的な位置ずれを検出する際、位置ずれ検出方向にパワーを持ち、かつ回折作用を有し、回折光を位置ずれ検出方向に偏向させるグレーティングレンズより成る第1アライメントマークを該第1物体面上に設け、位置ずれ検出方向に関してグレーティンクレンズより成り、そのパターン中心とレンズ中心とが一致している第2アライメントマークを該第2物体面上に設け、該第1アライメントマークと該第2アライメントマークで回折した光をセンサーで検出し、該センサー上のスポットの該光の位置情報を利用して、双方の相対的な位置ずれを検出していることを特徴としている。
【0019】(1-2) 第1物体と第2物体とを対向させて、双方の所定方向の相対的な位置ずれを検出する際、位置ずれ検出方向にパワーを持ち、かつ回折作用を有し、回折光を位置ずれ検出方向に偏向させるグレーティングレンズより成る第1,第3アライメントマークを隣接して該第1物体面上に設け、位置ずれ検出方向に関してグレーティンクレンズより成り、そのパターン中心とレンズ中心とが一致している第2,第4アライメントマークを隣接して該第2物体面上に設け、該第1アライメントマークと該第2アライメントマークで回折した第1の光と、第3アライメントマークと第4アライメントマークで回折した第2の光をセンサーで検出し、該センサー上の第1,第2の光のスポットの該光の位置情報を利用して、双方の相対的な位置ずれを検出していることを特徴としている。
【0020】特に、(1-2-1) 前記第1,第4のアライメントマークは正のパワーを有し、前記第2,第3アライメントマークは負の屈折力を有し、該第2,第4アライメントマークによる回折光の偏向方向が同一であること。
【0021】(1-2-2) 前記第1,第2の光のスポットの前記センサー上でのスポット間隔を利用して双方の相対的な位置ずれを検出していること。等を特徴としている。
【0022】本発明の投影露光装置は、(2-1) 構成(1-1)又は(1-2)の露光装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特徴としている。
【0023】本発明のデバイスの製造方法は、(3-1) 構成(1-1)又は(1-2)の位置ずれ検出方法を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特徴としている。
【0024】(3-2) 構成(1-1)又は(1-2)の露光装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特徴としている。
【0025】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態1の要部概略図、図2は図1の位置ずれ検出方法の光学系の光路を展開したときの説明図、図3は図1のアライメント光学ユニットの概略図である。
【0026】本実施形態は本発明をX線を露光光源とするデバイス製造用の露光装置に適用したときを示している。
【0027】図中、1は第1物体としてのマスク、2は第2物体としてのウエハであり、アライメント光学ユニット19からの光束を用いて双方のアライメント(位置合わせ)を行う場合を示している。
【0028】図1において、マスク1上には、マスク1とウエハ2との位置ずれ検出方向であるX方向にのみパワーをもつフレネルゾーンプレート(グレーティングレンズ)からなるアライメントマーク(第1アライメントマーク)3L,3Rがあり、ウエハ2上にはアライメントマーク3Lと3Rとそれぞれ位置決めされるべきX方向にのみパワーをもつフレネルゾーンプレートからなるアライメントマーク(第2アライメントマーク)4L,4Rがある。
【0029】19L,19Rはそれぞれ、アライメントマーク3L,4Lとアライメントマーク3R,4Rの位置ずれを検出するアライメント光学ユニットであり、XY方向に移動可能なステージに載っている。アライメント光学ユニット19Lと19Rは同じ構成をしているので、以下アライメント光学ユニット19Lについて説明する。
【0030】10Lは半導体レーザー(光源)であり、光源10Lから出射された光は投光用レンズ11Lとハーフミラー13Lを介し、レンズ14Lで集光されミラー15Lで反射してマスク1上のアライメントマーク3Lに照射される。
【0031】アライメントマーク3Lは集光作用を有しており、さらに出射光をマスク1の法線方向(−Z方向)に射出させ、アライメントマーク4Lに入射させている。マーク4Lは反射型の発散作用をしており、回折光はマスク1を透過して、ミラー15Lで反射され、レンズ14Lとハーフミラー13Lを透過してセンサー12Lに集光する。センサー12Lは1次元のラインセンサーを使用している。
【0032】なお、図1中の5はウエハチャックであり、ウエハ1を吸着しており、6はXYZステージを示している。マスク1とウエハ2はZステージを駆動することにより所定の間隔で保持されている。
【0033】図1には図示していないが、X方向のずれ検出用の2つのアライメント光学ユニット19L,19Rのほかに、本実施形態ではY方向の位置ずれを検出するために、Y方向にパワーを持つフレネルゾーンプレートからなるアライメントマークをマスク1とウエハ2のスクライブライン上に設けてあり、そのアライメントマーク検出用の第3のアライメント光学ユニットがある。
【0034】各アライメント光学ユニット内のセンサーからの信号はCPU16に入り、X方向検出用の2つ光学ユニットのセンサー出力の平均値からX方向ずれ量を求め、出力の差から回転量を求め、Y方向のアライメント光学ユニットのセンサー出力からY方向のずれ量を算出している。そしてウエハ2内の数ショットの位置ずれを検出して、周知のグローバルアライメント方法によりマスク1とウエハ2を位置合わせするようにステージ駆動ドライバーに信号を送るようにしている。アライメント光学ユニット19L,19R、そして第3のアライメント光学ユニットは、何れも露光光であるX線を露光領域内は遮光しない位置におかれている。
【0035】次に本実施形態における位置ずれ検出方法の原理について図2を用いて説明する。図2は図1のマスク1とウエハ2を通る光路を展開したものであり、光束はマスク1を2度、通過するので2つ示している。
【0036】本実施形態におけるアライメントマーク3(3L,3R)とアライメントマーク4(4L,4R)のパワー配置は図で示すとおりとなっている。23は集光面であり、マスク1のアライメントマーク3で集光され、ウエハ2上のアライメントマーク4で発散作用を受け、マスク1を透過した光(110光)が集光している。
【0037】今、マスク1のアライメントマーク3の焦点距離をFm、ウエハ2のアライメントマーク4の焦点距離をFwとして、マスク1とウエハ2の間隔をg、マスク1から集光面23までの距離をLとすると、マスク1とウエハ2のX方向のずれ量xにより、集光面23のX方向の110光の集光点の位置S1は S1=(1−L/(Fm−g))・x ‥‥‥(1)
となる。
【0038】一方、マスク1を透過して、ウエハ2上のマーク4で発散作用をうけ、マスク1上のマーク3で集光作用を受ける光(011光)の集光面23でのX方向の集光点の位置S0は、マスク1から集光面23までの距離をL’とすると、 S0=(L’/(Fw−g))・x ‥‥‥(2)
となる。
【0039】また、110光を集光面23に集光させる条件として、 1/(Fm−g)+1/L=−1/Fw ‥‥‥(3)
が必要である。
【0040】本実施形態では、位置S1のマスク1とウエハ2の位置ずれxに対する倍率が100倍になるようにL=18.7mm、g=30μmとし、Fm=214μm、Fw=−184μmとしている。
【0041】次に図3を用いて図1のアライメント光学ユニット19(19L,19R)内の投光用レンズ11(11L,11R)および、受光レンズ14(14L,14R)の働きについて説明する。
【0042】光源10からの光20は投光用レンズ11で一度集光され、ハーフミラー13で反射されて、レンズ14に入射する。ここで、レンズ11とレンズ14は、レンズ14に関して、レンズ11による集光点11aがマスク1と概略共役になるように設計している。
【0043】このようにして、マスク1上の投射ビームスポットがアライメントマーク3L,3Rより少し大きめになるようにしている。一方受光側は、110光の集光面23をレンズ14によって等倍でセンサー12にリレーするように設計してある。
【0044】図4は本発明で用いたアライメントマークの説明図である。同図に示すようにマスク1側のアライメントマーク3はマスク側マーク中心線に対して、マスク側レンズ中心線がずれており、ウエハ2側のアライメントマーク4についてはウエハ側マーク中心線とウエハ側レンズ中心線が一致している。
【0045】図5に本実施形態で用いたセンサー12全域での信号波形を示す。図5において50はアライメントマーク開口からのフランフォーファ回折光及び、ICパターンからの散乱光等のノイズであり、これはセンサー中心の光軸上に集まっている。
【0046】これに対して信号光スポット51はセンサー上で光軸から1mm離れた位置にあるため、これによってノイズ50の影響を受けすにスポット51の位置ずれを検出している。
【0047】図6には、マスク1とウエハ2のギャップが27ミクロンの時の本発明によるウエハアライメントマーク4が対称である場合(回折効率分布も対称になる)の信号波形52と、ウエハアライメントマーク4をマスクアライメントマーク3に対して偏心させた非対称な場合(回折効率分布も非対称になる)の信号波形53のシミュレーション結果を示している。
【0048】同図のように対称マークは波形の乱れが少なく、ウエハアライメントマーク内の回折効率むらにより生じるスポットの重心変動量を約1/4に低減している。
【0049】以上のようにして、本実施形態ではマスク1とウエハ2との位置ずれを検出し、双方のアライメントを高精度に行っている。
【0050】図7は本発明の実施形態2の要部概略図であり、図8は本実施形態におけるマスク1とウエハ2との位置ずれ検出方法の光路を示している。
【0051】本実施形態では図1の実施形態1に比べてショットの外側の斜め方向からアライメント光を照射して位置ずれ検出をしている点が異なっているだけであり、その他の基本構成は同じである。
【0052】本実施形態によれば露光光を遮断しないでアライメントができる為、アライメントするときと露光するときとでアライメント検出ユニットを固定にすることができる。特にダイバイダイアライメント方式での露光装置では高いスループットが得られる。
【0053】図7において図1で示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0054】まず図8において、マスク1上には、スクライブライン上にX方向にのみパワーを持つフレネルゾーンプレートからなるアライメントマーク(第1アライメントマーク)30aがあり、その透過1次回折光は集光作用を受け、マスク1の法線方向(−Z方向)に射出する。第2アライメントマーク(ゾーンプレート)30bはウエハ2上のスクライブライン上に設けられており、X方向のみにパワーをもつフレネルゾーンプレートからなり、これにより反射回折光は発散作用を受ける。さらにYZ面では投光角と異なる角度で回折される。回折光はマスクを透過して、センサー12に集光する。
【0055】このように、マスク側の第1アライメントマーク30aで凸レンズ作用を受け、ウエハ側の第2アライメントマーク30bで凹レンズ作用を受けるようなゾーンプレートの組み合わせ(30aと30b)を以下、凸凹系と呼ぶことにする。
【0056】またマスク1とウエハ2のぞれぞれのスクライブライン上に凸凹系のアライメントマーク30a,30b対に隣接する位置にX方向にのみパワーを持つフレネルゾーンプレートからなる第3アライメントマーク(ゾーンプレート)31aおよび第4アライメントマーク(ゾーンプレート)31bを設けている。マスク1上のアライメントマーク31aは、その透過1次回折光に発散作用を与え、ウエハ2上のアライメントマーク31bはその反射回折光に集光作用を与える。
【0057】このようにマスク側で凹レンズ作用を、ウエハ側で凸レンズ作用を受けるようなゾーンプレートの組み合わせ(31aと31b)を以下、凹凸系と呼ぶ。凹凸系を通った光は、凸凹系を通った光と同様にセンサー12上に集光する。
【0058】以上はマスク側アライメントマークで1次回折され、ウエハ側アライメントマークで1次回折され、マスクを透過する光(110光)で、先に述べたように実際にはマスク側アライメントマークを透過し、先にウエハ側アライメントマークで1次回折され、次にマスク側アライメントマークで回折される光(011光)が、110光に近い位置に概略集光する。
【0059】図8はこのときの様子を示したものである。23は(110光)の集光面である。マスク1のアライメントマーク30a,31aのそれぞれの焦点距離をFm1,Fm2、ウエハ2のアライメントマーク30b,31bのそれぞれの焦点距離をFw1,Fw2として、マスク1とウエハ2の間隔をg、マスク1から集光面23までの距離をLとすると、マスク1とウエハ2のX方向のずれxにより、集光面X方向の凸凹系、凹凸系の110光の集光点の位置S1,S2はそれぞれ、 S1=(1−L/(Fm1−g))・x ‥‥‥(4)
S2=(1−L/(Fm2−g))・x ‥‥‥(5)
となる。
【0060】一方、集光面23上におけるX方向の凸凹系、凹凸系の011光の集光点の位置S3,S4はそれぞれ、 S3=(L’/(Fw1−g))・x ‥‥‥(6)
S4=(L”/(Fw2−g))・x ‥‥‥(7)
となる。
【0061】ここで、L’、L”はそれぞれ凸凹系と凹凸系の011光が集光する位置と、マスク1までの距離である。
【0062】また、110光を集光面23に集光させる条件として、 1/(Fm1−g)+1/L=−1/Fw1 ‥‥‥(8)
1/(Fm2−g)+1/L=−1/Fw2 ‥‥‥(9)
が必要である。
【0063】本実施形態では、位置S1のマスクとウエハの位置ずれxに対する倍率が100倍になるようにL=18.6mm、g=30μmとし、Fm1=214μm、Fw1=−183μmとしている。
【0064】一方、位置S2の倍率については、マスクとウエハの位置ずれxに対する倍率が−100倍になるようにアライメントマーク31a,31bの焦点距離の設計値Fm2,Fw2をそれぞれ−240μm,270μmとした。
【0065】ここで、(4)式から(7)式より、凸凹系の110光と011光の倍率差により生じるセンサー12上での位置ずれ量は、それぞれのビームスポットの広がりに比べて小さいため、図9に示すようにセンサー上では見かけ上1つのスポットに見える。また凹凸系の110光と011光についても同様であり、凹凸系のスポットとして、見かけ上1つのスポットをなす。
【0066】従って本実施形態ではこの凸凹系と凹凸系のスポット間隔を計測することにより約200倍に拡大されたマスクとウエハの相対位置ずれを検出している。
【0067】図10は本実施形態で用いたアライメントマークを示しており、マスク1とウエハ2が完全に合致したときのアライメント検出方向に対する各アライメントマーク(グレーティングレンズ)の位置関係を表している。マスク側の両アライメントマーク30a,31aの中心はマーク中心に対して互いに同じ方向に偏心しており、一方、ウエハ2側の両アライメントマーク30b,31bのレンズ中心はマーク中心と一致しており、対称な形としている。
【0068】従って、実施形態1で示した通り、ウエハ側アライメントマークが非対称な形をしているものに比べて、各スポットともにマーク内の回折効率むらの影響を受けにくくなり、2つのスポット間隔も安定することになる。マスク側アライメントマークの偏心量は、マスクに対するウエハの位置ずれに対するセンサー上スポットの位置ずれ倍率と、センサー上で散乱光ノイズが集中するセンサー中心から、位置ずれ方向にどれだけ信号スポット光を離すかによって決定している。
【0069】本実施形態では、倍率が100倍,−100倍でセンサー上で中心から1mm離すようにしており、グレーティングレンズ30aが10μmの偏心量、グレーティングレンズ31aを10μmの偏心量としている。
【0070】なお、本実施形態においても実施形態1で説明したように、x方向ずれ検出用に2つのアライメント検出ユニットとy方向ずれ検出用のアライメント検出ユニットを用意して、xyと回転ずれを検出してマスクとウエハのアライメントを行うようにしている。
【0071】図11は本発明の実施形態3に係るアライメントマーク3,4の説明図である。本実施形態においては、マスク側アライメントマーク(マスク側マーク)3とウエハ側アライメントマーク(ウエハ側マーク)4について共にマーク中心とレンズ中心を一致させ、更に実施形態2と同様、マスク1とウエハ2が合致している状態でマスク側アライメントマーク(グレーティングレンズ)40a,41aのレンズ中心とウエハ側アライメントマーク(グレーティングレンズ)40b,41bの中心を偏心させている。
【0072】本実施形態は、凸凹系,凹凸系の110光及び011光がウエハ側マークの全領域で回折するようにウエハ側アライメントマーク40b,41bの大きさを決定している。
【0073】図12にアライメント検出方向のマスク側マーク長とウエハ側マーク長及びマスク側マークとウエハ側マークの偏心量の関係を示している。凸凹系のマスク側マーク長を2M1、焦点距離をFm1、ウエハ側マーク長を2W1、焦点距離をFw1、偏心量をD1とし、凹凸系のマスク側マーク長を2M2、焦点距離をFm2、ウエハ側マーク長を2W2、焦点距離をFw2、偏心量をD2とし、マスクとウエハ間のギャップをgとすると、ウエハのマーク長に関して次の条件式が成り立つ。まず凸凹系110光について、 W1<(Fm1−g)M1/Fm1−D1 ‥‥‥(10)
凸凹系011光について、 W1<(M1−D1)|Fw1|/(|Fw1|+g)‥‥‥(11)
凹凸系110光について、 W2<(|Fm2|+g)M2/|Fm2|−D2 ‥‥‥(12)
凹凸系011光について、 W2<(M2−D2)Fw2/(Fw2−g) ‥‥‥(13)
となる。
【0074】本実施形態では、マスク側のマーク長をそれぞれ90μmすなわちM1=M2=45μmとして、偏心量をD1=10μm、D2=10μm、ギャップg=30umとして、各アライメントマーク(グレーティングレンズ)の焦点距離をそれぞれFm1=228μm、Fw1=−196μm、Fm2=−160μm、FW2=193μmとし、上記(10),(11)式を満たすように凸凹系のウエハ側凹レンズマーク長2W1を60μm、また、(12),(13)式を満たすように凹凸系のウエハ側凸レンズマーク長2W2を70μmとした。なお、アライメント方向と垂直な方向のマーク長はすべて30μmとしている。
【0075】図16は半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、或は液晶パネルやCCD等)の製造のフローを示す。
【0076】ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【0077】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
【0078】次のステップ5(組立)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。
【0079】ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
【0080】図17は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【0081】ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【0082】ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングがすんで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【0083】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを製造することができる。
【0084】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、第1物体(マスク)と第2物体(ウエハ)に位置ずれ検出方向にパワーを持つグレーティングレンズよりなるアライメントマークを設け、2つのアライメントマークを介した光のセンサー面上でのスポットの位置ずれをもとにマスクとウエハの位置ずれを検出する際、マスク側アライメントマークをウエハ側アライメントマークに対して偏心させ、2つのアライメントマークで回折した光と、アライメントマーク開口からのフランフォーファ回折光を空間的に分離することにより、アライメントマーク開口からのフランフォーファ回折光の影響を除去し、かつウエハ側のアライメントマークをレンズ中心に関して対称な形状とすることにより、ウエハ側アライメントマーク内の回折効率むらの影響を低減し、高精度なアライメントを行うことができる位置ずれ検出方法及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成することができる。
【0085】特に本発明によれば、マスク側のアライメントマーク(グレーティングレンズ)とウエハ側のアライメントマーク(グレーティングレンズ)を偏心させた状態でビームスポットの位置ずれを検出するため、マーク開口からのフランフォーファ回折光および、ICパターンからの散乱光ノイズの影響を受けずに高精度にマスクとウエハの位置ずれを検出することができる。また、ウエハ側のアライメントマークを対称な形状とすることで、デバイス製造プロセスでウエハ側のアライメントマーク内の回折効率むらが生じた場合においても、その影響を低減することができ、位置ずれを高精度に検出することができるという効果が得られる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013