JPH01106428A - マスクとウエハのプリアライメント方法 - Google Patents

マスクとウエハのプリアライメント方法

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JPH01106428A
JPH01106428A JP62264601A JP26460187A JPH01106428A JP H01106428 A JPH01106428 A JP H01106428A JP 62264601 A JP62264601 A JP 62264601A JP 26460187 A JP26460187 A JP 26460187A JP H01106428 A JPH01106428 A JP H01106428A
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JP
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mask
wafer
stage
chuck
alignment
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JP62264601A
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JPH055369B2 (ja
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Ryoji Tanaka
良治 田中
Hidekazu Kono
英一 河野
Joji Iwata
岩田 穣治
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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〕 本発明はマスクとウェハのプリアライメント方法、特に
、xmm先光装置適用しうるマスクとウェハのプリアラ
イメント方法に関する。
〔技術環境〕
近年の半導体はD l(、A Mに代表されるように高
集積化が進む傾向にあり、超LSIのパターンの最小線
幅もミクロンからサブミクロンの領域へ突入しようとし
ている。こりような状況において。
従来の紫外線のg線mipを用いた光学式の牛導体露光
装置では、光の波長による解像度の限界が0.5μms
度と讐われており、0.5μm発下のパターンに対応で
きる次世代の無光装置として、現在、X線露光装置が有
望視されておシ、研究・開発が進められている。
〔共通的技術〕
一般に、X#露光装置では発散X線が用いられ。
投影レンズなどの光学系を構成することができないため
、−光方式はグロキシミティ露光である。
マスクとウェハのプロキシミティギャップは半影ぼけを
小さくするために10〜50μmと小さく。
ランナウト誤差を小さくするためにギヤ、プ設定を厳し
く制御する必要がある。したがりて、X線露光装置にお
けるアライメントはマスクとウェハの横方向の位置合わ
せに加え、ギャップとあお)を正確に設定しなゆれはな
らず、そのためのアラ7.′ジ・)、 イメント方法が各種提案されている。
〔従来の技術〕
従来の技術としては1例えば1日経マイクロデバイス1
986年4月号等に紹介されている米マイクロニクス社
のX線ステ、バ「MX−1600Jがある。rMX−1
600Jにおけるマスクとウェハのアライメントは、マ
スク用マークとしてリニア・フレネル・ゾーン鳴フレー
)(LFZP)と呼ばれる光の回折を利用した集光レン
ズを用い。
ウェハ用マークとして線状回折格子を用いて行う。
このアライメント方法についてはB、FayらによJ)
 Journal of Vacuum 5cienc
e TehnologyVOl 、 16 [61pp
、1954−1958 、Now/Dec 、1979
の’0ptical Alignment 8yste
m for 8ubmicronX−ray Lith
ography ’ K報告されている。ここでその原
理について図面を参照して説明する。
第4図はLFZPを用いたアライメント方法を示す説明
図である。ウェハ19には回折格子Zθが刻印されてお
シ、ウェハ19の上には所定のギャップだけ離れてマス
ク21が対向している。マスク21には焦点距離がマス
クとウェハのギヤ。
グ量に等しいLFZP22が描かれている。
第5図はマスク用マークのLF’ZPの構造を示す説明
図である。LFZPはいろいろな幅や間隔メントに用い
るレーザの波長である。
また、l/46図はウェハ用マークの回折格子を示す説
明図である。回折格子は大きさの等しい長方形が等間隔
に並んだ構造になっておシ1回折格子のど、チdによっ
て回折角度が決まる。
第41においてマスク21の上方から入射された平行レ
ーザビーム23はLFZP22によシ集光され、ウェハ
19面上で焦点を結びスリ、ト状の像をりくる。この結
像したスリットとウェハ19面上の回折路’t2oが一
直線上に重なると、レーザビームは回折し再びLFZP
22を通)平行光となりて位置決め信号として検出され
る。
前述のX線ステ、パr、、−WX 1600 Jでは、
閉ループ自動位置合わせを行うために、マスク用マーク
のLFZP22へのレーザビーム23の横方向の入射角
を変化させる。これによって、結像したスリットは直線
状の回折格子2oを走査し、アライメントマークのすれ
量を電気的に検出することができる。このと齢、ウェハ
19面上でのスリ、トの走査範囲は約2μmなので、ア
ライメントマークのずれ量の検出範囲も約2μmである
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のアライメント方法は1位置ずれの検出範
囲が約2μmと狭いため、マスクとウェハをステージに
装着する際には、ある程度の重ね合わせ精度をもつよう
にプリアライメントを行う必要がある。従来のマスクと
ウェハのプリアライメントは、それぞれの外形を基準に
機械的に突き当てて位置決めすることKよって行ってい
るので。
プリアライメントの重ね合わせ精度はマスクとウェハの
外形とパターンの位置精度に大きく左右される。
そのため、マスクの製作にあたシ、マスクのパターンを
外形に対して位置精度を良くしなければならないので、
マスクの製作が困難になるという欠点があった。
したがって、プリアライメントの重ね合わせ精度が2μ
m以上になる場合には1位置ずれ信号は検出できず1位
置ずれ信号の検出範囲内にマスクとウェハを重ね合わせ
るようにステージを動かし。
位置ずれ信号を探し出す工程が必要になシアライメント
に長い時間がかかるという欠点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のマスクとウェハのダリアライメント方法は、x
yステージとZθ微動ステージからなるウェハステージ
にマスク移替えチャックを取付ける第1の取付は工程と
、マスク移替えチャ、りにプリアライメントマークを有
するマスクを装着するマスク装着工程と、ウェハステー
ジをテレビカメラの前に移動する第1の移動工程と、テ
レビカメラでマスクのプリアライメントマークを観察し
てウェハステージを駆動してxyθ方向の合わせ込みを
行う第1の合たせ込み工程と、あおりと高さを調整でき
る212.23微動ステージとマスクを真空吸着できる
マスクチャックからなるマスクステージの前にウェハス
テージを移動する第2の移動工程と、ウェハステージの
Zステージとマスク移替えチャ、りとマスクチャックの
真空状態を制御してマスクをウェハステージからマスク
ステージへ移し替える移し替え工程と、マスク移替えチ
ャックを取シはずしてウェハチャックを取付ける第2の
取付は工程と、ウェハチャ、りにプリアライメントマー
クを有するウェハを装着する装着工程と、ウェハステー
ジをテレビカメラの前に移動する第3の移動工程と、テ
レビカメラでウェハのプリアライメントマークを観察し
てxyθ方向の合わせ込みを行う第2の合わせ込み工程
と、マスクステージにウェハステージを移動する第4の
移動工程とを含んで構成される。
〔実施例〕
次に1本発明の実施例について1図面を参照して詳細に
説明する。
第1図は本発明のτ実施例を示す斜視図であム第1図に
示すX線露光装置は、ベース1と、ペース1に搭載され
X軸方向に移動できるXステージ2と、Xステージ2に
搭載されY軸方向に移動できるXステージ3と、Xステ
ージ3に搭載されZ軸方向の移動と2軸を中心とした回
転ができるZθステージ4と、z0ステージ4に搭載さ
れマスク5を真空吸着できるマスク移替えチャック7a
と、X線源8の下方に取シ付けられX線源8からのX線
を導くヘリウムチャンバ9と、ヘリウムチャンバ9の下
方に取シ付けられあおりと高さを調整できる2、2.2
3微動ステージ10と、Z12223微動ステージ10
に取シ付けられたマスクチャック11と、ヘリウムチャ
ンバ9の側面に取シ付けられ最終的なファインラインメ
イトを行うためのアジイメント光学系12とマスクチャ
ック11の近傍にあシマスフ5のプリアライメントマー
クを観察できる2個のテレビカメラ13と。
Xステージ3に搭載された直角ミラー14と、Xステー
ジ3の位置を計測するレーザ測長器15とを含んで構成
される。
第2図(al〜(h)は第1図に示すXa露光装置にお
ケルマスクとウェハのプリアライメントの工程を示す説
明図である。
第2図ta+ti、マスク5をマスク移替えチャ、り7
aに真空吸着し、テレビカメラ12で2個のプリアライ
メントマーク16a 、16bを観察してプリアライメ
ントを行う位置にXステージ2とXステージ3を移動し
たところを示している。2個のテレビカメラ13の間隔
は、プリアライメントマーク16a、16bの間隔りに
等しい。
第2図(blは、プリアライメントマーク16a。
16bをテレビカメラ13で観察したときのテレビモニ
タの状態を示している。観察されたプリアライメントマ
ーク16aとモニタ上の基準マーク17aとのX方向の
ずれ量をΔxj、Y方向のずれ量をΔyjとし、プリア
ライメントマーク16bと基準マーク17bとのX方向
のずれ量をΔxb、Y方向のずれJiヲΔybとすると
、マスク5のXYθ方向のずれ量ΔXm、Δym、Δθ
mはΔx=(Δx1十Δxb ) / 2.Δy=<Δ
y麿十Δyb)/2゜Δθ=(Δ)Fa−Δyb)/D
で表わされる。ただし、Dはプリアライメントマーク1
6a、16bの間隔である。このΔX、Δy、Δθをも
とに、Xステージ2.Xステージ3.zθステージ4を
動かし、モニタ上でプリアライメントマーク16a。
16bと基準マーク17a、17bを重ね合わせてマス
クのプリアライメントを行う。
第2図[C)は、マスクのプリアライメント完了後。
Xステージ2とXステージ3をマスクチャック11の下
方に移動させたときの状態を示している。ステージの位
置の計測は、プリアライメント完了した位置を原点とし
、その位置からの変位をレーザ測長器15で計測するこ
とによって行う。
第2図(d)は、マスク5をマスク移替えチャック7a
からマスクチャック11に移し替えるときの状態を示し
ている。Zθステージ4がマスク5を装着したマスク移
替えチャック7aを2方向に押シ上ケマスク5をマスク
チャック11に密着させると、マスクチャック11は、
アスク5を真空吸着する。マスク5がマスクチャ、゛り
IIKX空吸着されたのち、マスク移替えチャック7a
の真空を切シ、マスク5の移し替えを行う。
第2図telは、マスク5の移し替えが完了し、Zθス
テージ4が通常の位置にもどったときの状態を示してい
る。このとき、マスク5はテレビカメラ12に対して正
確に位置決めされた状態でマスクチャック11に真空吸
着されている。
ここで第1図のマスク移替えチャック7aを取シはすす
。第3図は取シはずした部分にウェハチャ、り7aを取
付けた状態を示している。
第2図(f)は、ウェハ6をウェハチャック7bに真空
吸着し、テレビカメラ13で2個のプリアライメントマ
ーク18a、18bを観察してプリアライメントを行う
位置にXステージ2とXステージ3を移動したところを
示している。ウェハ6上のプリアライメントマーク18
a、18bの間隔もマスク5上のプリアライメントマー
ク16a。
16bの間隔に等しくしておく。
第2図(g)は、プリアライメントマーク18a。
18bをテレビカメラ13で観察したときのテレビモニ
タの状態を示している。前述のマスクの場合と同様に、
ウェハ6のXYθ方向のずれ量Δxv。
Δyw、ΔθWを求め、Xステージ2.Xステージ3、
Zθステージ4を動かし、モニタ上でプリアライメント
マーク18a、18bと基準マーク17a、1’ybを
重ね合わせクリアライメントを行う。
第2図(h)は、ウェハ6のダリアライメント完了後、
Xステージ2とXステージ3を最初の露光位置に移動さ
せたときの状態を示している。テレビカメラ12に対す
るウェハ6の位置は、マスク5の場合と同様に、レーザ
測長器で正確に計測することができる。マスク5はすで
にテレビカメラ13に対して正確に位置決めされている
ので、マスク5とウェハ6を高い重ね合わせ精度でダリ
ア2イメントすることが可能となる。
マスクとウェハのプリアライメントが完了したら、アラ
イメント光学系12により最終的なファインアライメン
トを行い露光を開始する。
〔発明の効果〕
本発明のマスクとウェハのグリア2イメント方法は、真
空吸着したマスクをマスクステージに移し替えることの
できるウェハステージを設けることによシ、マスクとウ
ェハをウェハステージ上でプリアライメントできるため
1重ね合わせ精度の良いプリアライメントができるとい
う効果がある。
その結果、最終的なファインアライメントの負担が軽く
なるという効果がある。
また、マスクの外形を基準としてプリアライメントを行
うかわりに、マスクをウェハステージに装着しウェハス
テージを動かして合わせ込みを行うため、マスクの外形
とマスクパターンの位置精度を出す必要がなく、マスク
の製作が比較的容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2図(al
〜(hlFi本発明のマスクとウニへのプリアライメン
トの工程を示す説明図、第3図はチャ、り交換の状態の
説明図、第4図は従来のアライメント方法を示す説明図
、第5図Iri第4図に示すアライメント方法における
マスク用マークであるリニアフレネル・ゾーン・プレー
トを示す平面図、第6図は第4図に示すアライメント方
法におけるウェハ用マークである回折格子を示す平面図
。 l・・・・・・ベース、2・・・・・・Xステージ、3
・・・・・・Xステージ、4・・・・・・2θステージ
、5・・・・・・マスク、6・・・・・・ウェハ、7a
・・・・・・マスク移替チャック、7b・−・・・・ウ
ェハチャ、り、8・・・・・・X線源、9・・・・・・
ヘリウムチャンバ、10・・・・・・Zs  Zx Z
sl&動ステージ、11・・・・・・マスクチャック、
ス2・・・・・・アライメント光学系、13・・・・・
・テレビカメラ、14・・・・・・直角ミラー、15・
・・・・・レーザ測長器、16a、16b・・・・・・
マスクのプリアライメントマーク、17a。 17b・・・・−・基準マーク*  isa、18b・
・・・・・ウェハのプリアライメントマーク、19・・
・・−・ウェハ、Zθ・・・・・・回折格子、21−・
・・・・マスク%22・・・・・・リニアフレネル・ゾ
ーン・プレート、23・・・・・・レーザビーム。 ΔXa、Δxb・・・・・・プリアライメントマークと
基準マークのX方向のす江員、ΔYamΔyb・・・・
・・プλ、− リアライメントマークと基準マークのY方向のずれ量、
d・・・・・・回折格子のピッチ。 代理人 弁理士  内 原   音 生2図 /6b

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  xyステージとZθ微動ステージからなるウェハステ
    ージにマスク移替えチャックを取付ける第1の取付け工
    程と、マスク移替えチャックにプリアライメントマーク
    を有するマスクを装着するマスク装着工程と、ウェハス
    テージをテレビカメラの前に移動する第1の移動工程と
    、テレビカメラでマスクのプリアライメントマークを観
    察してウェハステージを駆動してxyθ方向の合わせ込
    みを行う第1の合わせ込み工程と、あおりと高さを調整
    できるZ_1Z_2Z_3微動ステージとマスクを真空
    吸着できるマスクチャックからなるマスクステージの前
    にウェハステージを移動する第2の移動工程と、ウェハ
    ステージのZステージとマスク移替えチャックとマスク
    チャックの真空状態を制御してマスクをウェハステージ
    からマスクステージへ移し替える移し替え工程と、マス
    ク移替えチャックを取はずしてウェハチャックを取付け
    る第2の取付け工程と、ウェハチャックにプリアライメ
    ントマークを有するウェハを装着する装着工程と、ウェ
    ハステージをテレビカメラの前に移動する第3の移動工
    程と、テレビカメラでウェハのプリアライメントマーク
    を観察してxyθ方向の合わせ込みを行う第2の合わせ
    込み工程と、マスクステージにウェハステージを移動す
    る第4の移動工程とを含むことを特徴とするマスクとウ
    ェハのプリアライメント方法。
JP62264601A 1987-10-19 1987-10-19 マスクとウエハのプリアライメント方法 Granted JPH01106428A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225727A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Orc Mfg Co Ltd 基板露光装置および基板露光方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225727A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Orc Mfg Co Ltd 基板露光装置および基板露光方法

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