JPH01266721A - 位置合わせ装置 - Google Patents

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） 本発明は位置合わせ装置に関し、特に半導体製造プロセ
スにおける露光？ｔ２２においてマスクとウェハが所定
の関係となるように位置合せをした後マスク面上のパタ
ーンをウェハ面上に焼付ける際に好適な位置合わせ装置
に関するものである。

（従来の技術） 最近の半導体製造用の露光装置におけるマスクとウェハ
の位置合わせ装置には集積回路の微細化に伴い、例えば
サブミクロン程度のパターンを転写することができる程
度の高精度な位置合わせ装こが要望されている。

特にｘｉｌ用の露光装置においてはマスクとウェハとの
位置合せを従来に比べてより高精度に行うことのできる
位置合わせ装置が要求されている。

一般にマスクとウェハとの高精度な位置合わせ、所謂フ
ァインアライメントを行う際にはファインアライメント
エリアの捕捉の困難さからファインアライメントを行う
前に相位と合わせ、所謂プリアライメントを行っている
。

この場合、ファインアライメントではすでにセットされ
たマスクに対して、所定の位置関係およびギャップに成
る様にクエへが設定される。このときファインアライメ
ントを行った結果、アライメントが不能となる場合があ
る。その原因の１つとしてはファインアライメントマー
クの損傷、アライメントマークへのゴミの付着等がある
。

従って、このアライメントマークの状態を目視観察する
必要性が生じる０例えばＸ線用の露光装置におけるファ
インアライメントは従来に比べより高精度な位置合せが
必要となってくる。この為、信号検出方式には回折格子
を利用した方式が採用されている。この場合、前記検出
系を使用して目視観察のためのアライメントマーク像を
得ることは困難であり、従って目視観察用の光学系が別
途必要となってくる。

一方、ファインアライメント位置においては、ウェハは
マスクと近接した位置にあるため、ウェハ面上のアライ
メントマークを観察しようとすると、マスク側のパター
ンないしはアライメントマークが目視１妨げになワてく
る。

この為、目視観察用の光学系はファインアライメントの
位置から、はずれた位置即ちマスクを逃げた位置に配置
しなければならず、その結果、装ご全体の構成が複雑化
し、又大型化してくる等の問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はプリアライメントを行つた後のファインアライ
メントが不能のときにファインアライメントマークを目
視観察する為の観察手段の一部をプリアライメントのマ
ーク計測用のｔｉｔ像手段の一部と共有することにより
、両機能を効率的に発揮させて高精度な位置合せができ
る簡易な構成の半導体製造用の露光＊Ｉｔに好適な位置
合わせ装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） マスクとウェハを位置合わせする際、基準位置にプリア
ライメントをした後、ファインアライメントを行う位置
合わせ＊ｍにおいて該ウェハ面上のプリアライメントマ
ークを撮像する撮像手段と該ウェハ面上のファインアラ
イメントマーク近傍を観察する観察手段そして該撮像手
段と該観察手段との機俺を切換える撮像切換手段とを有
する１１像部を設け、ファインアライメントが不能のと
きに該ウェハをプリアライメント位置からファインアラ
イメント位置へ及びその逆に駆動させる駆動手段により
、該撮像部の位置に移動させて、該撮像部により該ファ
インアライメントマーク近傍を観察するようにしたこと
である。

（実施例） 第１図は本発明の位置合わせ装置に係るアライメンｌ−
マーク検出用及び観察用の撮像部の一実施例の概略図で
ある。

同図において１００は照明系であり、該照明系１００は
ファイバーガイドｌから発散した光束をコンデンサーレ
ンズ２で集光し、色消しフィルター３を通過させ暗視野
用と明視野用の照明切換手段１０１により切換え可渣に
構成されている絞り４を通過させ、結像レンズ５を介し
た後ビームスプリッタ−８に導光している。ビームスプ
リッタ−８は照明系１００からの光束を対物レンズ７側
に反射させている。

対物レンズ７はビームスプリッタ−８からの光束でウニ
八６面上のアライメントマークを落射照明している。

９はリレーレンズでありウニ八６面から反射し、対物レ
ンズ７とビームスプリッタ−８を通過した光束により撮
像切換手段であるビームスプリッタ１０面上にウニへ〇
面土のアライメントマークを１次結像させている。ビー
ムスプリッタ１０は矢印の如く回動可能に設定されてお
り、ブリアライメント計測時は点線で示す水平方向に位
置し、又ファインアライメント時には実線で示すように
傾けて位置され撮像切換手段を構成している。

プリアライメントのときはビームスプリッタ１０に入射
し、該ビームスプリッタ１０を通過した光束によりエレ
クタ−１１を介してテレビカメラ１２の撮像画面上アラ
イメントマークを結像している。

対物レンズ７からテレビカメラに至る光学系で撮像手段
を構成している。

このときエレクタ−１１の撮像倍率は低倍になっており
、該倍率はプリアライメントマークの大きさを捕捉すべ
き１を野から決定される。

本実施例ではアライメントマークの大きさの変更等に伴
う最適な倍率はエレクタ−１１をセレクトすることで設
定している。

一方ファインアライメントマークを観察する際にはビー
ムスプリッタ１０を実線で示す位置に回動し、リレーレ
ンズ９からの光束をビームスプリッタｌＯで反射させた
後、エレクタ−１３を介してテレビカメラ１４の撮像面
上にアライメントマークを結像させている。対物レンズ
７からテレビカメラ１４に至る光学系で観察手段を構成
している。

この場合の観察倍率は観察するアライメントマークの大
きさによって決定されるが一般的には高倍率か要求され
る。この為、本実施例ではエレクタ−１３の倍率を適切
に設定することによりアライメントマークの目視観察に
おいて必要十分な解像力が得られるようにしている。

以上のように本実施例においては２つのエレクタ−１１
，１３はいずれも倍率が各々独立に調整可イ鯰となるよ
うに構成されている。

第２図は本発明の位置合わせ装ごを半導体製造用の露光
装置に適用したときの一実施例の概略図である。

同図において２０は第１図に示した撮像部である。２１
はファインアライメント系でありファインアライメント
用の検出系２１ａ〜２１ｄを有している。

撮像部２０とファインアライメント系２１は所定の距離
を隔てて配置されている。

ファインアライメント系２１の下方部にはマスク２３が
マスクステージ２２上に設置されている。マスク２３上
には図示するようなファインアライメントマークが描か
れている。２６．２７は各々ＸステージとＹステージで
あり、各々駆動手段を構成するＸ駆動アクチュエータ２
９とＹ駆動アクチュエータ３０により図示のＸＹ力方向
駆動されている。Ｘステージ２６上にはＺステージ２８
と不図示のウェハチャックを介してウェハ２５か載置さ
れており、このウェハ２５は撮像部２０の光軸下及びフ
ァインアライメント系２１の光軸下を移動可能に又は各
光軸下でＸＹＺ方向に移動可能に設置されている。

３１はドライバ部であり、ＸＹＺ方向の駆動アクチュエ
ータ２８．２９を駆動させている。

２４及び３２〜３７は各々電気系処理部である。このう
ち２４はファインアライメント信号処理部てあり、ファ
インアライメント系２１からの検出信号によりマスクと
ウェハのずれ量を算出している。

３２はステージ制御インターフェイス部でありドライバ
部３１を介してｘＹＺステージを制御している。

３３はＣＰＵであり位置合わせ装置全体のシステムを制
御している。

３４はプリアライメント信号処理部てあり、３５はコン
トロール部であり、ｍ１図のプリアライメント用のテレ
ビカメラ１２をｆｌｌ　ｍしている。

３４はプリアライメント信号処理部であり。

コントロール部３５からのビデオ信号を処理してプリア
ライメント位置を検出している。３６はコントロール部
であり、ファインアライメントマークの観察用の第１図
に示すテレビカメラ１４を制御している。

これらのビデオ信号出力はモニタ部３８．３９に連結さ
れており、アライメントマークを目視蜆察用に表示して
いる。

３７はプリアライメント光学系の光学系制御部てあり、
明視プアー暗視野の切換用の絞りの駆動および第１図に
示したアライメントマークの計測及び観察を行う際の切
換用のビームスプリッタ１０の駆動を行っている。

４０は操作パネルで１、このパネル上には、Ｘ、Ｙステ
ージの駆動をマニュアルで行うためのジョイスティック
等のの駆動手段がついており。

ファインアライメントマークの１ＩＩＩ察時に、任意の
アライメントマーク部分とアライメントマーク外部分等
のウェハ上の任意の個所が目視Ｕ４察できる様ウェハス
テージをＸ、Ｙ駆動している。

この手動駆動はプリアライメント計測時にプリアライメ
ントマークをモニタ上の基準位置に合せこむマニュアル
プリアライメントでも使用している。

１５は光源部であり、照明用のファイバーガイドｌに光
束を供給している。

光源部１５はウェハのプロセス状態による反射串の違い
に対応する為に自動調光され、九ｉ電圧が制御されてい
る。４１はプリアライメントマークでありウェハ２５面
上に２カ所設けられている。又、ファインアライメント
マークはスクライブライン上に各ショット毎にマスク２
３のアライメントマークに対応して１組ずつ設けられて
いる。

次に本実施例における位置合わせ装置の動作について第
３図のフローチャートを用いて説明する。

第３図において、まずステップ５０では、プリアライメ
ントを行うためにプリアライメント光学系に相当する撮
像手段をプリアライメント計測モードにセットする。ス
テップ５１ではプリアライメント計測用に絞りを暗視野
にセ・ントし、ステップ５２においてチャック上にセ・
ントされたウェハをステージ駆動させてプリアライメン
ト光学県下ヘブリアライメントマークを移動する。ステ
ップ５３ては、プリアライメントを実行するが、２ケの
プリアライメントマークについて片方のプリアライメン
トマークの撮像、画像処理によるプリアライメントマー
ク位置の検出を行い、次にステージを移動することによ
り他方のプリアライメントマークをプリアライメント光
学系下へ移動して、先と同様の処理を行い、２ケのプリ
アライメントマーク位はの光学系の基準位置からのずれ
を求め、ウェハのチャックへのセツティングエラーを求
めておく、ここでステップ５４てプリアライメント結果
の判断をし、否ならばマニュアルプリアライメントを行
うためにステップ５５へすすむ。目視位置合せのために
ステップ５５て視野をＩ！視野に切りかえたあと、ステ
ップ５６でモニター上のカーソルにプリアライメントマ
ークを合せこむ、ステップ５４でプリアライメントが正
の場合には、ステップ５７でステージを駆動してファイ
ンアライメントマークをファインアライメント光学系の
下へ移動する。この時プリアライメントにより検出され
たウェハのイニシャルセツティングエラーが同時に補正
されている。ステップ５８ては、ファインアライメント
が実行される。ファインアライメントの全チャンネル共
検出できたならば、ステップ５９でファインアライメン
トは正となり、ステップ６７でファインアライメントは
完了する。１チヤンネルでも検出できなかった場合には
、ファインアライメント不能と判断し、ステップ６０で
アライメント不能であった原因を識別する。すなわちア
ライメントのトレランス内に追いこめなかったエラーな
のか、アライメントマークが原因でアライメントマーク
が得られなかったのか、アライメント処理系か不良なの
か等の判断を行い、表示する０次にステップ６１ではア
ライメントマークの目視観察を行うか否かの判断をし、
正ならば、ステップ６２へうつって、ステージを駆動し
て、不良のファインアライメントマークをプリアライメ
ント光学系下へ移動する０判断が否の場合は、ステップ
６５により、再びファインアライメントを行うかの判断
をする。ステップ６３では、プリアライメント光学系を
観察モードにセットし、同時に照明系を暗視野に切換え
る。ステップ６４で、モニター上てアライメントマーク
を操作パネルを動かすことにより、ウェハを動かし所定
倒所の目視ａｌｌ察を行う。

目視観察の結果、再びファインアライメントを行う場合
は前出のステップ５７へ戻り、ステージ駆動後ステップ
５８でファインアライメントを行う。ステップ６５て再
度ファインアライメントを行なわない場合には、ステッ
プ６６の次ステツプの処理へうつる０次処理の内容とし
ては、ファインアライメント完了ならば露光するか、又
はファインアライメント不ｆｌならば捨てショット露光
をするが、アライメント不能時の拾てショットはショッ
トＮＯ０の管理等を別途性なっておく。

（発明の効果） 本発明によればプリアライメント後に行うファインアラ
イメントが不能のときに、異常処理としてファインアラ
イメントマーク状態の目視観察を行う為のｉ＋ｔ＊手段
を独立に設ける代わりに観察手段の一部をプリアライメ
ント用の撮像手段の一部と共有するように構成すること
により装置全体の簡素化及び小型化を図った位と合わせ
装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位１合わせ装置に係るアライメントマ
ーク検出用及びｌＩＩ察用の撮像部の一実施例の概略図
、第２図は本発明を半導体製造用の露光型こに適用した
ときの一実施例の概略図、ｆ５３図は本発明の位置合わ
せ装置における動作を示すブローチヤード図である。 図中、６．２５はウェハ５２３はマスク、４１はプリア
ライメントマーク、７は対物レンズ、８、ｉｏはビーム
スプリッタ−，１１，１３はエレクタ−１１２，１４は
テレビカメラ、ｉｏｏは照明系、２１はファインアライ
メント系、２０は１ｍ！１を部、である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスクとウェハを位置合わせする際、基準位置に
   プリアライメントをした後、ファインアライメントを行
   う位置合わせ装置において該ウェハ面上のプリアライメ
   ントマークを撮像する撮像手段と該ウェハ面上のファイ
   ンアライメントマーク近傍を観察する観察手段そして該
   撮像手段と該観察手段との機能を切換える撮像切換手段
   とを有する撮像部を設け、ファインアライメントが不能
   のときに該ウェハをプリアライメント位置からファイン
   アライメント位置へ及びその逆に駆動させる駆動手段に
   より、該撮像部の位置に移動させて、該撮像部により該
   ファインアライメントマーク近傍を観察するようにした
   ことを特徴とする位置合わせ装置。
2. （２）前記撮像部は該撮像手段の撮像倍率と該観察手段
   の観察倍率が各々独立に可変できるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の位置合わせ装置。
3. （３）前記撮像部はプリアライメントマークの撮像用の
   暗視野照明手段とファインアライメントマーク観察用の
   明視野照明手段そして両照明手段を切換える為の照明切
   換手段とを有していることを特徴とする請求項１記載の
   位置合わせ装置。