JPH01137628A - アライメント装置 - Google Patents
アライメント装置Info
- Publication number
- JPH01137628A JPH01137628A JP62295203A JP29520387A JPH01137628A JP H01137628 A JPH01137628 A JP H01137628A JP 62295203 A JP62295203 A JP 62295203A JP 29520387 A JP29520387 A JP 29520387A JP H01137628 A JPH01137628 A JP H01137628A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- wafer
- alignment
- waveform
- objective lens
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
-
- 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
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。
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、マスクとウェハの相対的な位置合わせをする
アライメント装置に係り、特に半導体露光装置の位置合
わせに好適なものである。
アライメント装置に係り、特に半導体露光装置の位置合
わせに好適なものである。
半導体露光装置、（特にコンタクト、プロキシシティア
ライナ）におけるマスクをウェハの相対的な位置合わせ
として従来は、ウェハとマスクに相対的な位置ずれが検
出可能なアライメントマークを設け、マスクとウェハを
ある間隙量だけ離した状態（以下セパレーション状態と
呼ぶ）でマークを検出して位置合わせを行なう。その後
ウェハを密着あるいは近接させて露光する。なおこの種
の装置として関連するものには例えば特開昭５３−９０
８７２号、特開昭５４−１１４１８１号等が挙げられる
。
ライナ）におけるマスクをウェハの相対的な位置合わせ
として従来は、ウェハとマスクに相対的な位置ずれが検
出可能なアライメントマークを設け、マスクとウェハを
ある間隙量だけ離した状態（以下セパレーション状態と
呼ぶ）でマークを検出して位置合わせを行なう。その後
ウェハを密着あるいは近接させて露光する。なおこの種
の装置として関連するものには例えば特開昭５３−９０
８７２号、特開昭５４−１１４１８１号等が挙げられる
。
従来技術では一般的に、第２図（ａ）に示す如くセパレ
ーション状態（マスクをウェハの間隙ω）で対物レンズ
６のピントをウェハ３のマーク１０１に合せる。この状
態でマスク１のマーク１００の中心にマーク１０１が入
るようウェハ３を移動させる。波形１０２はマスク１、
波形１０３はウェハ３を示す。波形１０２は対物レンズ
６がデフォーカスしているため出力が小さくなっている
。
ーション状態（マスクをウェハの間隙ω）で対物レンズ
６のピントをウェハ３のマーク１０１に合せる。この状
態でマスク１のマーク１００の中心にマーク１０１が入
るようウェハ３を移動させる。波形１０２はマスク１、
波形１０３はウェハ３を示す。波形１０２は対物レンズ
６がデフォーカスしているため出力が小さくなっている
。
その後（ｂ）に示す如くウェハ３をω上昇させマスク１
とウェハ３を接触し、密着させる６その時対物レンズ６
もωだけ上昇させマスク１とウェハ３の位置ずれ量を求
め許容範囲内であれば露光を行なう。しかしながら対物
レンズ６を移動することにより第３図に示す問題点が起
る。同図において対物レンズ６が光軸に対して直角ある
いは平行に移動しない場合検出波形が片くずれをし該検
出の原因となる。例えば対物レンズ６で物体１０４を検
出した場合、フォーカス位置では（ｂ）に示す波形１０
５となるが、対物レンズ６が光軸に対してずれている場
合、対物レンズ６が６′の位置になると（ａ）に示す如
く波形が１０５′となり片くずれを生じる。又対物レン
ズ６が６′の位置になると（ｃ）に示す如く波形が１０
５１となり（ａ）と反対方向に片くずれを生じる。この
片くずれの形状は、光軸の傾き方向により種々様々に変
化する。この片くずれがどのようにアライメントに影響
するかを説明する。（ａ）の場合光軸が合致していると
本来波形は１０６′に示すように対物レンズ６のデフォ
ーカスにより中心位置は変化しないで出力が小さくなる
のみであるが、光軸が傾くことにより中心位置がδ□だ
けずれてしまう。（（Ｃ）でも同様である）そのためセ
パレーション状態でアライメントを行なう場合、対物レ
ンズ６を移動してウェハ３にピントを合わせるとマスク
１の波形はデフォーカスしてしまう。そのため上記した
理由でマスク１の中心位置がずれた状態でアライメント
を行ない、密着し再びアライメントを確認すると誤差を
生じ、再びセパレーション状態に戻し再び位置合せを行
ない密着を繰り返すことになる。このため高精度な位置
決め及び歩留りの向上を実現するのは１期待出来ない問
題があった・ 本発明の目的は、対物レンズの移動精度に影響されるこ
となくマスクとウェハの相対的な位置合わせ可能なアラ
イメント装置を提供することにある。
とウェハ３を接触し、密着させる６その時対物レンズ６
もωだけ上昇させマスク１とウェハ３の位置ずれ量を求
め許容範囲内であれば露光を行なう。しかしながら対物
レンズ６を移動することにより第３図に示す問題点が起
る。同図において対物レンズ６が光軸に対して直角ある
いは平行に移動しない場合検出波形が片くずれをし該検
出の原因となる。例えば対物レンズ６で物体１０４を検
出した場合、フォーカス位置では（ｂ）に示す波形１０
５となるが、対物レンズ６が光軸に対してずれている場
合、対物レンズ６が６′の位置になると（ａ）に示す如
く波形が１０５′となり片くずれを生じる。又対物レン
ズ６が６′の位置になると（ｃ）に示す如く波形が１０
５１となり（ａ）と反対方向に片くずれを生じる。この
片くずれの形状は、光軸の傾き方向により種々様々に変
化する。この片くずれがどのようにアライメントに影響
するかを説明する。（ａ）の場合光軸が合致していると
本来波形は１０６′に示すように対物レンズ６のデフォ
ーカスにより中心位置は変化しないで出力が小さくなる
のみであるが、光軸が傾くことにより中心位置がδ□だ
けずれてしまう。（（Ｃ）でも同様である）そのためセ
パレーション状態でアライメントを行なう場合、対物レ
ンズ６を移動してウェハ３にピントを合わせるとマスク
１の波形はデフォーカスしてしまう。そのため上記した
理由でマスク１の中心位置がずれた状態でアライメント
を行ない、密着し再びアライメントを確認すると誤差を
生じ、再びセパレーション状態に戻し再び位置合せを行
ない密着を繰り返すことになる。このため高精度な位置
決め及び歩留りの向上を実現するのは１期待出来ない問
題があった・ 本発明の目的は、対物レンズの移動精度に影響されるこ
となくマスクとウェハの相対的な位置合わせ可能なアラ
イメント装置を提供することにある。
上記目的は、マスクを保持する手段と、ウニ／Ｎを保持
し左右回転及び上下方向に移動可能な手段と、マスク及
びウェハの相対位置を検出可能なアライメントマークを
設け、このマークを検出する光電変換手段を備えた少な
くとも２つの検出手段と、光電変換手段で得た情報を処
理し移動手段及び検出手段に指令を与える演算制御手段
を備えることにより達成される。
し左右回転及び上下方向に移動可能な手段と、マスク及
びウェハの相対位置を検出可能なアライメントマークを
設け、このマークを検出する光電変換手段を備えた少な
くとも２つの検出手段と、光電変換手段で得た情報を処
理し移動手段及び検出手段に指令を与える演算制御手段
を備えることにより達成される。
マスクをウェハは移動手段によりセパレーション状態に
保たれる。検出手段の対物レンズは、マスク７のピント
位置に保たれる。光電変換手段によりマスク及びウェハ
に設けたアライメントマークを検出し、演算制御手段で
相対的な位置ずれを検出し、移動手段の左右回転方向を
制御し、位置ずれを修正する。ウェハを移動手段で上昇
させても、対物レンズは移動しないように制御する。こ
れにより対物レンズが上下移動しないため波形の片くず
れが防止出来、セパレーション状態から、密着移行時に
該検出することがない。
保たれる。検出手段の対物レンズは、マスク７のピント
位置に保たれる。光電変換手段によりマスク及びウェハ
に設けたアライメントマークを検出し、演算制御手段で
相対的な位置ずれを検出し、移動手段の左右回転方向を
制御し、位置ずれを修正する。ウェハを移動手段で上昇
させても、対物レンズは移動しないように制御する。こ
れにより対物レンズが上下移動しないため波形の片くず
れが防止出来、セパレーション状態から、密着移行時に
該検出することがない。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
第１図は本発明によるアライメント装置の一実施例を示
す全体構成図である。同図においてマスク１は図示しな
い方法でホルダ２に支持されている。
す全体構成図である。同図においてマスク１は図示しな
い方法でホルダ２に支持されている。
ウェハ３は左右回転及び上下方向に移動可能な、ステー
ジ４に保持されている。このステージ４は制御回路５に
より制御される。マスク１にはマスクアライメントマー
ク１００、ウェハ３にはウェハアライメントマーク１０
１を設ける。このアライメントマークを検出するために
本実施例では左右２箇所の同一の光学系５０．５１がマ
スク１の上方に配置されている。ライトガイド１０から
導かれた光束は、レンズ１１でハーフミラ（１）１２を
介し落射照明する。対物レンズ６は無限遠筒長型を使用
し、制御回路７により上下方向に移動可能である。マス
ク１あるいはウェハ３の反射光は結像レンズ８により光
電変換素子９（以下ＣＣＤと呼ぶ）に結像する。この光
路途中にハーフミラ−（２）１３によりＣＣＤ９と供役
の位置で直角方向に傾いたＣＣＤ１４を配置する。ＣＣ
Ｄは駆動回路１５により駆動する。演算回路１６は、前
記検出光学系５０．５１により検出したマスク１とウェ
ハ３のアライメントークーク１００，１０１を検出し、
このＣＣＤ上の位置を検出、演算する。
ジ４に保持されている。このステージ４は制御回路５に
より制御される。マスク１にはマスクアライメントマー
ク１００、ウェハ３にはウェハアライメントマーク１０
１を設ける。このアライメントマークを検出するために
本実施例では左右２箇所の同一の光学系５０．５１がマ
スク１の上方に配置されている。ライトガイド１０から
導かれた光束は、レンズ１１でハーフミラ（１）１２を
介し落射照明する。対物レンズ６は無限遠筒長型を使用
し、制御回路７により上下方向に移動可能である。マス
ク１あるいはウェハ３の反射光は結像レンズ８により光
電変換素子９（以下ＣＣＤと呼ぶ）に結像する。この光
路途中にハーフミラ−（２）１３によりＣＣＤ９と供役
の位置で直角方向に傾いたＣＣＤ１４を配置する。ＣＣ
Ｄは駆動回路１５により駆動する。演算回路１６は、前
記検出光学系５０．５１により検出したマスク１とウェ
ハ３のアライメントークーク１００，１０１を検出し、
このＣＣＤ上の位置を検出、演算する。
指令回路１７は、演算回路１６での結果を前記制御回路
５に指示する。
５に指示する。
第４図にマスク１とウェハ３のアライメントマークの一
実施例を示す。同図において（、）はマスク１．（ｂ）
はウェハ３のアライメントマークである。マスク１には
２本の平行な直線が４５度傾き直交するように配設した
マスクアライメントマーク１００．１０１１を設ける。
実施例を示す。同図において（、）はマスク１．（ｂ）
はウェハ３のアライメントマークである。マスク１には
２本の平行な直線が４５度傾き直交するように配設した
マスクアライメントマーク１００．１０１１を設ける。
ウェハ３には、４５度傾き直交するように配設したウェ
ハアライメントマーク１００．１０１１を設ける。各ア
ライメントマークは（Ｃ）に示すようにマスク１とウェ
ハ３が重なり合いマスクアライメントマーク１００の中
心位置にウェハアライメントマーク１０１が重ね合う位
置で焼き付ける回路パターンが整合するように各アライ
メントマークを配置する。
ハアライメントマーク１００．１０１１を設ける。各ア
ライメントマークは（Ｃ）に示すようにマスク１とウェ
ハ３が重なり合いマスクアライメントマーク１００の中
心位置にウェハアライメントマーク１０１が重ね合う位
置で焼き付ける回路パターンが整合するように各アライ
メントマークを配置する。
以上の構成においてまずマスク１とウェハ３の相対位置
合わせの原理を第５＠、第６図で説明する。第５図にお
いて（ａ）は第４図の左側、（ｂ）は第４図の右側の検
出されるマスク１とウェハ３のアライメントマーク１０
０，１０１の像である。
合わせの原理を第５＠、第６図で説明する。第５図にお
いて（ａ）は第４図の左側、（ｂ）は第４図の右側の検
出されるマスク１とウェハ３のアライメントマーク１０
０，１０１の像である。
第６図は第５図（ａ）のＱ−Ｑ方向でＣＣＤ検出波形の
一例を示す。同図でマスクアライメントマーク１００の
波形は１８となりウェハアライメントマーク１０１の波
形は１９となる。この波形の中心位置を公知の技術で求
めそれぞれｃ、ｄ、ｅ番地の画素とする。マスクアライ
メントマーク１００の中心位置をｆとするとｆ＝（ｅ−
ｃ）／２で求められ、ウェハアライメントマーク１０上
の中心位置からのずれ量はｆ−ｄで求められる。
一例を示す。同図でマスクアライメントマーク１００の
波形は１８となりウェハアライメントマーク１０１の波
形は１９となる。この波形の中心位置を公知の技術で求
めそれぞれｃ、ｄ、ｅ番地の画素とする。マスクアライ
メントマーク１００の中心位置をｆとするとｆ＝（ｅ−
ｃ）／２で求められ、ウェハアライメントマーク１０上
の中心位置からのずれ量はｆ−ｄで求められる。
このずれ量を４ケ所求め所定のアルゴリズムで演算し、
ウェハ３を保持しているステージ４を左右回転方向に移
動し、ずれ量を０に近づければ良い。
ウェハ３を保持しているステージ４を左右回転方向に移
動し、ずれ量を０に近づければ良い。
次に動作を第７図、第８図で説明する。まず第７図にお
いて対物レンズ６のピント位置を検出する。対物レンズ
６の制御回路７により対物レンズ６を上下方向に駆動す
る。するとＣＯＤの出力は、デフォーカス時には出力が
小さい波形１８′となりフォーカス 時には出力がピー
ク値を示し波形１８となる、このピーク位置を検出し対
物レンズ６を５位置決めする。この時対物レンズ６は上
下移動を行ない波形の片くずれを生じる可能性があるが
、波形の出力を検出するため片くずれによる波形の対称
性は無関係であり精度に影響しない。
いて対物レンズ６のピント位置を検出する。対物レンズ
６の制御回路７により対物レンズ６を上下方向に駆動す
る。するとＣＯＤの出力は、デフォーカス時には出力が
小さい波形１８′となりフォーカス 時には出力がピー
ク値を示し波形１８となる、このピーク位置を検出し対
物レンズ６を５位置決めする。この時対物レンズ６は上
下移動を行ない波形の片くずれを生じる可能性があるが
、波形の出力を検出するため片くずれによる波形の対称
性は無関係であり精度に影響しない。
対物レンズ６のピント位置を検出した後第８図（ａψぎ
示す如く、図示しない方法でマスク１とウェハ３を平行
にかつセパレーション間隙ωだけ離した位置に制御回路
５により移動する。前記した方法でマスク１のアライメ
ントマーク１００の中心にウェハ３のアライメントマー
ク１０１を合せる。次に（ｂ ）、（ａ）に示す如く、
ウェハ３を上昇させ密着させた後再び検出光学系５０．
５１によりアライメント量を求め、許容範囲内であるこ
とを確認する。
示す如く、図示しない方法でマスク１とウェハ３を平行
にかつセパレーション間隙ωだけ離した位置に制御回路
５により移動する。前記した方法でマスク１のアライメ
ントマーク１００の中心にウェハ３のアライメントマー
ク１０１を合せる。次に（ｂ ）、（ａ）に示す如く、
ウェハ３を上昇させ密着させた後再び検出光学系５０．
５１によりアライメント量を求め、許容範囲内であるこ
とを確認する。
以上のように本実施例によれば、セパレーション状態か
ら密着まで対物レンズを移動してアライメントをするこ
とがないため、対物レンズの上下機構に傾き、ガタ等の
ずれがあっても高精度の位置合わせが可能となり１回の
位置合わせて密着が可能となり歩留りの向上が図れる。
ら密着まで対物レンズを移動してアライメントをするこ
とがないため、対物レンズの上下機構に傾き、ガタ等の
ずれがあっても高精度の位置合わせが可能となり１回の
位置合わせて密着が可能となり歩留りの向上が図れる。
なお本実施例では、マスク１にピントを固定したが、ウ
ェハ３あるいはマスク１とウェハ３の間にピントを固定
しても同様の効果が得られる。
ェハ３あるいはマスク１とウェハ３の間にピントを固定
しても同様の効果が得られる。
又、マスク１のピント位置を検出する方法は。
本実施例によらず種々様々な方法があるが、いずれの方
法を用いても同様の効果を得られる。
法を用いても同様の効果を得られる。
以上の説明のように本発明によれば、マスクとウェハの
セパレーション状態から密着まで対物レンズを移動して
相対位置合わせをすることがないため、高精度の位置合
わせ及び歩留りの高い装置の実現が可能となる効果があ
る。
セパレーション状態から密着まで対物レンズを移動して
相対位置合わせをすることがないため、高精度の位置合
わせ及び歩留りの高い装置の実現が可能となる効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は従来
技術によるアライメント方法の説明図、第３図は従来技
術の問題点の説明図、第４図は第１図のマスクとウェハ
のアライメントマークの一実施例の説明図、第５図は相
対位置合わせの説明図、第６図は、第５図のＱ−１方向
でのＣＣＤの出力例を示す説明図、第７図、第８図は本
実施例の動作図である。 １・・・マスク、３・・・ウェハ、４・・・移動ステー
ジ。 ６・・・対物レンズ、９．１４・・・光電変換素子、１
６・・・演算処理回路、１７・・・指令回路、１００・
・・マスクアライメントマーク、１０１・・・ウェハア
ライメントマーク。 【 代理人弁理士 小 川 勝 男文 萬１図 ４− 和動ステージ゛ ／１． ；ｌ算碩圓影）第
２ 回 ／θ／ 第３図 ８系 英４ 回 （α〕（ｂ） 第 ５ 図 第乙図
技術によるアライメント方法の説明図、第３図は従来技
術の問題点の説明図、第４図は第１図のマスクとウェハ
のアライメントマークの一実施例の説明図、第５図は相
対位置合わせの説明図、第６図は、第５図のＱ−１方向
でのＣＣＤの出力例を示す説明図、第７図、第８図は本
実施例の動作図である。 １・・・マスク、３・・・ウェハ、４・・・移動ステー
ジ。 ６・・・対物レンズ、９．１４・・・光電変換素子、１
６・・・演算処理回路、１７・・・指令回路、１００・
・・マスクアライメントマーク、１０１・・・ウェハア
ライメントマーク。 【 代理人弁理士 小 川 勝 男文 萬１図 ４− 和動ステージ゛ ／１． ；ｌ算碩圓影）第
２ 回 ／θ／ 第３図 ８系 英４ 回 （α〕（ｂ） 第 ５ 図 第乙図
Claims (1)
- １、マスクを保持する手段と、マスクを対向してウェハ
等の試料を保持し左右回転及び上下移動可能な移動手段
と、マスク及び試料の相対的な位置を検出可能な光電変
換手段を備えた少なくとも２つの検出手段と、光電変換
手段で得た情報を処理し移動手段及び検出手段に指令を
与える演算制御手段を設けたことを特徴とするアライメ
ント装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62295203A JPH01137628A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | アライメント装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62295203A JPH01137628A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | アライメント装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01137628A true JPH01137628A (ja) | 1989-05-30 |
Family
ID=17817533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62295203A Pending JPH01137628A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | アライメント装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01137628A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8378754B2 (en) | 2008-02-21 | 2013-02-19 | Advantest Corporation | Ring oscillator |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP62295203A patent/JPH01137628A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8378754B2 (en) | 2008-02-21 | 2013-02-19 | Advantest Corporation | Ring oscillator |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050519 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070508 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20070725 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070821 |