JPS63131008A

JPS63131008A - 光学的アライメント方法

Info

Publication number: JPS63131008A
Application number: JP61275385A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Kitamura; 北村　芳隆; Masaki Yamabe; 山部　正樹; Yasuo Furukawa; 古川　泰男
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1988-06-03

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】〔概　　要〕本発明は、マスク上の複数のアライメントマークを介し
てウェハー上の複数のアライメントマークをそれぞれレ
ーザ光で照射し、これによって得られた光をそれぞれの
光検出器で検出することによりウェハーとマスクの相対
位置合わせを行う光学的アライメント方法において、マ
スクおよびウェハーからの散乱光がこれと対応していな
い光検出器に入射することによる検出信号のＳ／Ｎ比の
低下を防止するために、上記それぞれのレーザ光を互い
に異なるタイミングで断続的に照射することにより、互
いに対応する光検出器のみで検出できるようにし、信頼
性の高い位置合わせを可能にしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、例えばＸ線露光等によるプロキシミティバタ
ン転写等を行う際にマスクとウェハーの相対位置を合わ
せるための光学的アライメント方法に関する。

〔従来の技術〕

第４図および第５図に従来の光学的アライメント方法を
示す、この方法は、まず予めウェハー１上の周辺部の複
数箇所（第４図では３箇所）に、それぞれ直線状に配列
された回折格子１１〜１３を形成しておくと共に、マス
クｚ上にも上記回折格子１１−１３と対応する箇所にそ
れぞれリニアフレネルゾーンプレート２１〜２３を形成
しておく。そして、同一波長の３本のレーザ光ｌ、〜ｌ
。

を同時にリニアフレネルゾーンプレート２１〜２３を介
してウェハー１上に直線状に集光させる。

すると、ウェハー１上には各リニアフレネルゾーンプレ
ート２１〜２３毎に輝ｖＡＬができるので（第５図）、
この輝線りが回折格子１１〜１３を通るようにウェハー
ｌもしくはマスク２を適宜移動させる。続いて、これに
よって得られる回折光１、〜１．を光検出器（不図示）
で検出することにより、ウェハーｌとマスク２のＸ、Ｙ
、θ方向の相対位置変位を知る。そこで、このようにし
て得られる上記相対位置変位が最小となるようにウェハ
ー１とマスク２の相対位置を動かすことにより、位置合
わせが完了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の光学的アライメント方法では、複数のアライ
メントマーク（回折格子１１〜１３、リニアフレネルゾ
ーンプレート２１〜２３）に対してレーザ光！、〜ｌ、
がすべて同時に照射される。

そのため、ウェハー１およびマスク２からの散乱光が、
これと対応する光検出器以外の光検出器にもノイズ光と
して、正規の光と共に入射してしまう。しかも、上記レ
ーザ光１．−１．がすべで同一波長であるために、上記
ノイズ光を正規の光と区別して除去することは困難であ
る。従って、上記ノイズ光の影響で、光検出器の検出信
号のＳ／Ｎ比が著しく低下してしまい、正確な位置合わ
せができないという問題が生じていた。

本発明は、上記問題点に鑑み、光検出器へのノイズ光を
なくしてＳ／Ｎ比を増加させ、信頼性の高い位置合わせ
を可能にする光学的アライメント方法を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕本発明の光学的アライメント方法は、ウェハー及びマス
ク上の複数のアライメントマーク上へのレーザ光の照射
を、それぞれ互いに異なるタイミングで断続的に行うよ
うにしたことを特徴とする・〔作　　用〕各了うンメントマークに対してレーザ光を上記のように
それぞれ互いに異なるタイミングで断続的に照射すれば
、それぞれの光検出器への入射光も上記タイミングで断
続的に得られる。よって、任意の１つのアライメントマ
ーク上からの光がそれと対応する光検出器で検出されて
いる間は、他のアライメントマーク上にレーザ光が照射
されることがないので、そこからの散乱光がノイズ光と
して上記光検出器で検出されるようなことはない。

従って、各光検出器における検出信号のＳ／Ｎ比が大き
く、位置合わせの信頼性は著しく高まる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の一実施例を適用した光学系およびそ
の制御系の構成図である。

本実施例では、まず第４図および第５図に示した従来の
方法と同様に、予めウェハー１上の複数箇所（第１図で
は３箇所）にそれぞれ回折格子１１〜１３を形成してお
くと共に、マスク２上にも上記回折格子１１〜１３と対
応する箇所にそれぞれリニアフレネルゾーンプレート２
１〜２３を形成しておく。

そして、例えば半導体レーザ等の１個のレーザ光源３１
からレーザ光を出力し、このレーザ光を光ファイバｆ０
を介して３路光スイツチ３２に送る。この３路光スイツ
チ３２は、１つの入力光を３つの光路ｇ＋　、ｇｚ　、
ｇｓに順次切換えて出力可能な光スイッチであり、その
切換えのタイミングは制御回路３３によって制御されて
いる。

上記制御回路３３では、まず発振器３３１で出力された
クロック信号に基づき、パルスドライバ３３２が、チャ
ネルセレクタ３３３を駆動する。

このチャネルセレクタ３３３は、コントローラ３３４か
ら出力された制御信号に従って、３路光スイツチ３２の
電極３２ａ、３２ｂに電圧を印加する。上記制御信号は
、電極３２ａ、３２ｂを例えば第２図（ａ）に示すよう
に、オン（電圧印加時）、オフ（電圧非印加時）させる
ような信号である。

このように電極３２ａ、３２ｂをオン、オフさせること
により、３路光スイツチ３２へ入射したレーザ光を３つ
の光路ｇｒ　、ｇｚ　、ｇｚに順次切換えて出力させる
ことができ、よってそれぞれの光路からは断続的に光が
出力することになる。この切換えのタイミングを、光の
出力時をオンとして第２図（ｂ）に示す。すなわち、電
極３２ａ、３２ｂがいずれもオンしたときに光路ｇ＋が
オンし、次に電極３２ａのみをオンしたときに光路ｇ２
がオンし、続いて電極３２ａがオフしたときに光路ｇ、
がオンする。

次に、上記３路光スイツチ３２の光路ｇ＋、ｇｚ　、ｇ
ｚから、上記のように互いに異なるタイミングで順次出
力されたレーザ光は、それぞれ光ファイバｆ、、ｆ、、
ｆ、を介してファイバコリメータ４１．４２．４３に導
かれ、ここで平行光線であるレーザ光１２１．１２□、
１２３に変換される。

これらのレーザ光も、上記３路光スイツチ３２の切換え
タイミングに基づき、第２図（ｂ）に示した光路ｇ３、
ｇｚ、ｇ３のオン、オフと同じタイミングで断続的に得
られる。続いて上記レーザ光１２い１２□、１２３をそ
れぞれミラー５１．５２．５３でマスク２の方向へ、反
射させ、マスク２上のリニアフレネルゾーンプレート２
１．２２．２３を介してウェハー１上の回折格子１１．
１２．１３上に上記タイミングでそれぞれ別々に照射す
る。すると、第５図に示したと同様にして回折格子１１
．１２．１３上に直線状の輝線が順次でき、そこからの
回折光１３い　３７．１３３がそれぞれ別々のりイミン
グで得られる。

そこで、上記回折光β、１、Ｉｌ’ｒｚ、１３’３をミ
ラー６１．６２．６３で反射させた後、それぞれ対応す
る光検出器（例えばＰＩＮフォトダイオード等）７１．
７２．７３で検出する。この時、いずれか１つの回折光
がこれと対応する光検出器で検出されている間は、それ
以外の箇所にレーザ光が照射されることがないので、そ
こからの散乱光がノイズ光として上記光検出器で検出さ
れるようなことがない。従って、光検出器７１．７２．
７３によって得られるいずれの検出信号も、第２図（Ｃ
）に示すように、上記のようなノイズ光による影響を受
けることなく、極めて大きなＳ／Ｎ比を持つことができ
る。

このようにして非常にＳ／Ｎ比の大きな検出信号が得ら
れるので、これらの検出信号からウェハー１とマスク２
の極めて正確な相対位置変位を知ることができる。そこ
で、このようにして得られる上記相対位置変位が最小と
なるようにウェハー１とマスク２の相対位置を動かすこ
とにより、非常に信頼性の高い位置合わせが可能になる
。

なお、本実施例では一体的な３路光スイツチ３２を用い
たが、この代りに２つの２路光スイツチを組み合わせて
用いるようにしてよもい。

次に、本発明の他の実施例を適用した光学系およびその
制御系の構成を第３図に示す。本実施例は、第１図にお
ける１個のレーザ光源３１．３路光スイツチ３２および
制御回路３３等の代わりに、３個のレーザ光源（例えば
半導体レーザ等）８１．８２．８３とレーザ駆動制御回
路８０を用いたものである。

上記レーザ駆動制御回路８０は、３つのレーザ光源８１
．８２．８３からそれぞれレーザ光ｅ４い１４！、１４
．をパルス的に出力させると共に、これらのレーザ光Ｊ
４１．１４□、１４３の発光時間が互いに重ならず、そ
れぞれ異なるタイミング（例えば第２図（ｂｌに示した
ようなタイミング）で順次出力されるように制御する。

この後は、上記実施例と同様に、レーザ光１４い１４□
、”４１をマスク２上のリニアフレネルゾーンプレート
２１．２２．２３を介してウェハー１上の回折格子１１
．１２．１３上に上記タイミングでそれぞれ別々に照射
し、その回折光！、１１５２、ｆｓ３をそれぞれ対応す
る光検出器７１．７２．７３で検出する。すると、この
時に光検出器７１．７２．７３で得られる検出信号は、
上記実施例と同様な理由により極めて大きなＳ／Ｎ比で
持つことができるので、その後にこの検出信号に基づい
て行われるウェハー１とマスク２の相対位置合わせは、
非常に信頼性の高いものとなる。

なお、上記各実施例においては、ウエノＸ−１とマスク
２上にそれぞれ回折格子１１〜１３とリニアフレネルゾ
ーンプレート２１〜２３を設け、これらをアライメント
マークとして用いたが、これらは望ましい一例であって
、本発明においては、ウェハー１とマスク２との相対位
置変位を光学的に検出でき得るもであればどのようなア
ライメントマークを用いてもよい。

また、上記各実施例ではアライメントマーク（回折格子
１１〜１３、リニアフレネルゾーンプレート２１〜２３
）をそれぞれ互いに対応して３箇所に設けたが、４箇所
以上に設けるようにしてもよい。この場合、設けたアラ
イメントマークの数に応じて、照射されるレーザ光の本
数も増やすようにする。

〔発明の効果〕

本発明の光学的アライメント方法によれば、マスクおよ
びウェハーからの散乱光がこれと対応していない光検出
器にノイズ光として入射するのをな（すことができ、こ
れにより検出信号のＳ／Ｎ比を著しく増大させることが
できたので、極めて信頼性の高い位置合わせを実現でき
るようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用した光学系およびその
制御系の構成図、第２図（ａｌ〜（Ｃ）は同実施例におけるタイミングチ
ャート、第３図は本発明の他の実施例を適用した光学系およびそ
の制御系の構成図、第４図は従来の方法を適用した光学系の構成図、第５図
は第４図の部分拡大図である。１°１０ウエハー、２・・・マスク、１１．１２．１３・・・回折格子、２１、２２、２３・・・リニアフレネルゾーンプレート、３１・・・レー
ザ光源、３２・・・３路光スイツチ、３３・・・制御回路、７１．７２．７３・・・光検出器、８０・・・レーザ駆動制御回路、８１．８２．８３・・・レーザ光源。

Claims

【特許請求の範囲】１）ウェハー（１）上およびマスク（２）上の互いに対
応する複数箇所にそれぞれアライメントマーク（１１〜
１３、２１〜２３）を設け、前記マスク上の複数のアラ
イメントマーク（２１〜２３）を介してこれと対応する
前記ウェハー上の複数のアライメントマーク（１１〜１
３）上にそれぞれレーザ光を照射し、該レーザ光の照射
によって得られる光をそれぞれの光検出器（７１〜７３
）で検出して、その検出結果に基づき前記ウェハーと前
記マスクとの相対位置合わせを行なう光学的アライメン
ト方法において、前記複数のアライメントマーク上への前記レーザ光の照
射をそれぞれ互いに異なるタイミングで断続的に行うこ
とを特徴とする光学的アライメント方法。２）前記レーザ光は、１つのレーザ光源（３１）から出
力されたレーザ光を、前記タイミングに基づいて複数の
光路を順次切変える光スイッチ（３２）を介すことによ
って得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光学的アライメント方法。３）前記レーザ光は、前記マスク上のアライメントマー
クの数と同数のレーザ光源（８１〜８３）を前記タイミ
ングに基づいて順次発光させることによって得ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的アライメ
ント方法。４）前記レーザ光源は半導体レーザであることを特徴と
する特許請求の範囲第２項または第３項記載の光学的ア
ライメント方法。５）前記ウェハー上および前記マスク上のアライメント
マークはどちらも３箇所以上に設けられていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１
つに記載の光学的アライメント方法。６）前記ウェハー上のアライメントマークは回折格子（
１１〜１３）であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項乃至第５項のいずれか１つに記載の光学的アライメ
ント方法。７）前記レーザ光の照射によって得られる前
記光は回折光であることを特徴とする特許請求の範囲第
６項記載の光学的アライメント方法。８）前記マスク上のアライメントマークはリニアフレネ
ルゾーンプレート（２１〜２３）であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１つに記
載の光学的アライメント方法。９）前記光検出器はＰＩＮフォトダイオードであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれ
か１つに記載の光学的アライメント方法。