JPH0152893B2 - - Google Patents
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- JPH0152893B2 JPH0152893B2 JP61104659A JP10465986A JPH0152893B2 JP H0152893 B2 JPH0152893 B2 JP H0152893B2 JP 61104659 A JP61104659 A JP 61104659A JP 10465986 A JP10465986 A JP 10465986A JP H0152893 B2 JPH0152893 B2 JP H0152893B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alignment
- mask
- projection lens
- sample
- pattern
- Prior art date
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、投影レンズによりマスク上の回路パ
ターンを試料上にステツプ・アンド・リピートさ
せて露光単位毎に投影露光するために、所定の露
光単位における上記試料とマスクとをアライメン
トする投影式アライメント方法及びその装置に関
する。
ターンを試料上にステツプ・アンド・リピートさ
せて露光単位毎に投影露光するために、所定の露
光単位における上記試料とマスクとをアライメン
トする投影式アライメント方法及びその装置に関
する。
例えば、縮小投影式露光装置は、一般に第1図
に示すように、マスク1とウエハ3とを離間させ
て配置すると共に、その間に投影レンズ2を、マ
スク1上にコンデンサレンズ4をそれぞれ配置し
たもので、露光光源(図示せず)からの露光光を
コンデンサレンズ4を介してマスク1に照射し、
該マスク1のマスクパターン5を投影レンズ2を
介してウエハ3のペレツト8上にウエハパターン
27として縮小投影露光転写する。なお、このと
きマスク1をウエハ駆動用ステツプ・アンド・リ
ピートX―Yテーブル(図示せず)の走行方向と
一致させ、しかも絶体座標の原点に配置するた
め、ウエハ駆動用ステツプ・アンド・リピートX
―Yテーブルの走行方向である絶対座標のX―Y
軸上で、且マスクアライメントする鏡筒(図示せ
ず)内に設置されたレチクル状の十字アライメン
トパターン(図示せず)と上記〓形状アライメン
トパターン6との相対的変位を目視または自動的
に検出し、その変位量に応じてマスクを載置した
X・Y・θテーブルを回転θ、X軸方向微移動、
及びY軸方向微移動させて行なう。
に示すように、マスク1とウエハ3とを離間させ
て配置すると共に、その間に投影レンズ2を、マ
スク1上にコンデンサレンズ4をそれぞれ配置し
たもので、露光光源(図示せず)からの露光光を
コンデンサレンズ4を介してマスク1に照射し、
該マスク1のマスクパターン5を投影レンズ2を
介してウエハ3のペレツト8上にウエハパターン
27として縮小投影露光転写する。なお、このと
きマスク1をウエハ駆動用ステツプ・アンド・リ
ピートX―Yテーブル(図示せず)の走行方向と
一致させ、しかも絶体座標の原点に配置するた
め、ウエハ駆動用ステツプ・アンド・リピートX
―Yテーブルの走行方向である絶対座標のX―Y
軸上で、且マスクアライメントする鏡筒(図示せ
ず)内に設置されたレチクル状の十字アライメン
トパターン(図示せず)と上記〓形状アライメン
トパターン6との相対的変位を目視または自動的
に検出し、その変位量に応じてマスクを載置した
X・Y・θテーブルを回転θ、X軸方向微移動、
及びY軸方向微移動させて行なう。
そして、前述の投影式露光装置において、マス
ク1とウエハ3とを位置合わせする従来の投影式
マスク・アライメント装置は、マスク1の周辺に
クローム7aを蒸着させて約400μm角の透明部よ
りなるマスク・アライメント・パターン7を設
け、一方ウエハ3に約5μm幅の十字状段差で、表
面にホト・レジストを塗布したウエハ・アライメ
ント・パターン9を設け、それから露光光と同じ
光を照射する水銀灯13、干渉フイルム14、コ
ンデンサレンズ15,16、絞り17、ハーフミ
ラー12、及びミラー11からなる光学系と、こ
の光学系と異なる角度からマスク・アライメント
パターン7を照射する光学系10と、対物レンズ
18、ハーフミラー19,20、像回転プリズム
21、ミラー22、スリツト23およびX、Y用
受光素子24,25からなる検出系とを装備した
ものである。
ク1とウエハ3とを位置合わせする従来の投影式
マスク・アライメント装置は、マスク1の周辺に
クローム7aを蒸着させて約400μm角の透明部よ
りなるマスク・アライメント・パターン7を設
け、一方ウエハ3に約5μm幅の十字状段差で、表
面にホト・レジストを塗布したウエハ・アライメ
ント・パターン9を設け、それから露光光と同じ
光を照射する水銀灯13、干渉フイルム14、コ
ンデンサレンズ15,16、絞り17、ハーフミ
ラー12、及びミラー11からなる光学系と、こ
の光学系と異なる角度からマスク・アライメント
パターン7を照射する光学系10と、対物レンズ
18、ハーフミラー19,20、像回転プリズム
21、ミラー22、スリツト23およびX、Y用
受光素子24,25からなる検出系とを装備した
ものである。
そこでまず昭和52年特許出願第19237号に開示
されている如く、別のステーシヨンでウエハ3を
粗アライメントされた状態で収納されたカセツト
治具(図示せず)をステツプ・アンドリピートX
―Yテーブル(図示せず)上に設置された位置決
め用ピンに当接して載置する。そしてステツプ・
アンド・リピートX―Yテーブルを例えばX軸+
方向に+N×Pなる距離〔但し、Nは整数、Pは
チツプ間距離(単位ステツプ距離)である〕移動
させて縮小投影レンズ2の中心である光軸にウエ
ハ3上の左端のチツプ8を位置付ける。そして水
銀灯13からの露光光と同じ光が干渉フイルタ1
4、コンデンサレンズ15、及び16、絞り1
7、ハーフミラー12、ミラー11を経てマスク
1のマスク・アライメント・パターン7を照射、
その光が入射光30として縮小投影レンズ2の入
射瞳中心A点に向い、該縮小投影レンズ2を通過
後射出瞳中心B点よりあたかも射出するような角
度をもつてウエハ3上の前記チツプ8のウエハ・
アライメント・パターン9上にマスク・アライメ
ント・パターン7を結像7′する。するとその結
像7′とウエハ・アライメント・パターン9がウ
エハ3面で反射して戻り光32として縮小投影レ
ンズ2に逆に入射し再びマスク面1で両パターン
7,9′が形成されてマスク・アライメント・パ
ターン7の透明部を通過した光はミラー11、ハ
ーフミラー12、対物レンズ18、ハーフミラー
19,20、像回転プリズム21、ミラー22を
経てスリツト23面上に第2図aに示すように干
渉縞9の有する像として結像し、第2図b及びc
に示すようにスリツト走査によつて受光素子2
4,25から得られる信号によりパターン7,9
のX軸方向、Y軸方向の相対的位置ずれ量△x1,
△y1を検知して記憶する。なお、前記のパターン
7,9の相対位置ずれ量△x1,△y1の検知は、第
2図a,b,cに示すようにマスク・アライメン
ト・パターン7の透明部の周辺は光学系10から
の照射により明レベルとなり、またウエハ3から
の戻り光は弱明るさのレベルを持つので、この立
下りによりマスク・アライメント・パターン7の
透明部の位置が求まり、その位置とウエハ・アラ
イメント・パターン9の中心の位置よりX軸、Y
軸方向の位置ずれ量が求まる。
されている如く、別のステーシヨンでウエハ3を
粗アライメントされた状態で収納されたカセツト
治具(図示せず)をステツプ・アンドリピートX
―Yテーブル(図示せず)上に設置された位置決
め用ピンに当接して載置する。そしてステツプ・
アンド・リピートX―Yテーブルを例えばX軸+
方向に+N×Pなる距離〔但し、Nは整数、Pは
チツプ間距離(単位ステツプ距離)である〕移動
させて縮小投影レンズ2の中心である光軸にウエ
ハ3上の左端のチツプ8を位置付ける。そして水
銀灯13からの露光光と同じ光が干渉フイルタ1
4、コンデンサレンズ15、及び16、絞り1
7、ハーフミラー12、ミラー11を経てマスク
1のマスク・アライメント・パターン7を照射、
その光が入射光30として縮小投影レンズ2の入
射瞳中心A点に向い、該縮小投影レンズ2を通過
後射出瞳中心B点よりあたかも射出するような角
度をもつてウエハ3上の前記チツプ8のウエハ・
アライメント・パターン9上にマスク・アライメ
ント・パターン7を結像7′する。するとその結
像7′とウエハ・アライメント・パターン9がウ
エハ3面で反射して戻り光32として縮小投影レ
ンズ2に逆に入射し再びマスク面1で両パターン
7,9′が形成されてマスク・アライメント・パ
ターン7の透明部を通過した光はミラー11、ハ
ーフミラー12、対物レンズ18、ハーフミラー
19,20、像回転プリズム21、ミラー22を
経てスリツト23面上に第2図aに示すように干
渉縞9の有する像として結像し、第2図b及びc
に示すようにスリツト走査によつて受光素子2
4,25から得られる信号によりパターン7,9
のX軸方向、Y軸方向の相対的位置ずれ量△x1,
△y1を検知して記憶する。なお、前記のパターン
7,9の相対位置ずれ量△x1,△y1の検知は、第
2図a,b,cに示すようにマスク・アライメン
ト・パターン7の透明部の周辺は光学系10から
の照射により明レベルとなり、またウエハ3から
の戻り光は弱明るさのレベルを持つので、この立
下りによりマスク・アライメント・パターン7の
透明部の位置が求まり、その位置とウエハ・アラ
イメント・パターン9の中心の位置よりX軸、Y
軸方向の位置ずれ量が求まる。
次にステツプ・アンド・リピートX―Yテーブ
ルを例えばX軸―方向に−2N×Pなる距離移動
させて光軸にウエハ3上の右端のチツプ8を位置
付ける。そして水銀灯13から露光光と同じ光を
マスク・アライメント・パターン7と前記チツプ
8のウエハ・アライメントパターン9とに照射し
て、その反射光像を結像させ、前記と同様にスリ
ツト走査によつて受光素子24,25から得られ
る信号によりパターン7,9のX軸方向、Y軸方
向の相対的位置ずれ量△x2,△y2を検知して記憶
する。
ルを例えばX軸―方向に−2N×Pなる距離移動
させて光軸にウエハ3上の右端のチツプ8を位置
付ける。そして水銀灯13から露光光と同じ光を
マスク・アライメント・パターン7と前記チツプ
8のウエハ・アライメントパターン9とに照射し
て、その反射光像を結像させ、前記と同様にスリ
ツト走査によつて受光素子24,25から得られ
る信号によりパターン7,9のX軸方向、Y軸方
向の相対的位置ずれ量△x2,△y2を検知して記憶
する。
次にこれらの位置ずれ量から角度θ=(△y1−
△y2)/2N×P、ウエハ3を載置したテーブル
を微回転させ、ウエハ3上に先にチツプ8が配列
されている方向とステツプアントリピートするX
軸方向またはY軸方向とを一致させる。そしてY
軸方向については回転方向修正後、新らたに検知
された△y1(または△y2)距離マスク1を載置し
たマスクテーブルをY軸方向に微移動させ、x軸
方向については△x1(または△x2)なる距離上記
マスクテーブルをX軸方向に微動させてマスク1
とウエハ3とは相対的に位置整合された状態とな
る。
△y2)/2N×P、ウエハ3を載置したテーブル
を微回転させ、ウエハ3上に先にチツプ8が配列
されている方向とステツプアントリピートするX
軸方向またはY軸方向とを一致させる。そしてY
軸方向については回転方向修正後、新らたに検知
された△y1(または△y2)距離マスク1を載置し
たマスクテーブルをY軸方向に微移動させ、x軸
方向については△x1(または△x2)なる距離上記
マスクテーブルをX軸方向に微動させてマスク1
とウエハ3とは相対的に位置整合された状態とな
る。
このように位置整合された後は、高精度にステ
ツプ・アンド・リピートX―YテーブルをX軸方
向及びY軸方向にPなる間隔で歩進させてその都
度前述の露光光を照射することにより、ウエハ3
上に碁盤の目のように多数のチツプ8が露光焼付
される。ところで照明光の進路及びウエハ上で反
射する状態は第3図及び第4図に示す如くであ
る。即ち対物レンズ18の方から落射照明による
照明光30はミラー11で反射し、マスクパター
ン7の正方形の透明部を通過し、投影レンズ2の
入射瞳Aに向かい、投影レンズ2を通過した照射
光31は、射出瞳Bの方向よりウエハ3を照明す
る。しかしこの照明光31の角度θは、現在投影
レンズ2の光学設計技術では零にすることは困難
である。然るにこの照明光31がウエハアライメ
ントパターン9で反射する様子は第4図に示す如
くである。即ち十字線状ウエハアライメントパタ
ーン9は、例えばSi基板9aの段差(1〜2μmの
深さ)とその上に塗布されたホトレジスト9bと
よりなる。そしてこの段差の左右の段差部(y軸
方向に沿つて形成された段差部)9cを上記角度
θを有する照明光31が照明されると、この段差
部9cでの反射光32a,32bは光軸を中心に
非対称である互いに異なる方向へと進む。そして
この反射光32a,32bが投影レンズ2に入射
して投影レンズ2によりウエハアライメントパタ
ーン9の逆投影像9′が形成される。
ツプ・アンド・リピートX―YテーブルをX軸方
向及びY軸方向にPなる間隔で歩進させてその都
度前述の露光光を照射することにより、ウエハ3
上に碁盤の目のように多数のチツプ8が露光焼付
される。ところで照明光の進路及びウエハ上で反
射する状態は第3図及び第4図に示す如くであ
る。即ち対物レンズ18の方から落射照明による
照明光30はミラー11で反射し、マスクパター
ン7の正方形の透明部を通過し、投影レンズ2の
入射瞳Aに向かい、投影レンズ2を通過した照射
光31は、射出瞳Bの方向よりウエハ3を照明す
る。しかしこの照明光31の角度θは、現在投影
レンズ2の光学設計技術では零にすることは困難
である。然るにこの照明光31がウエハアライメ
ントパターン9で反射する様子は第4図に示す如
くである。即ち十字線状ウエハアライメントパタ
ーン9は、例えばSi基板9aの段差(1〜2μmの
深さ)とその上に塗布されたホトレジスト9bと
よりなる。そしてこの段差の左右の段差部(y軸
方向に沿つて形成された段差部)9cを上記角度
θを有する照明光31が照明されると、この段差
部9cでの反射光32a,32bは光軸を中心に
非対称である互いに異なる方向へと進む。そして
この反射光32a,32bが投影レンズ2に入射
して投影レンズ2によりウエハアライメントパタ
ーン9の逆投影像9′が形成される。
しかし従来の投影式アライメント装置におい
て、反射光32a,32bは全て投影レンズ2に
入射せず、このうち一部の光のみが投影レンズ2
の絞2aの中に入射して通過して逆投影像9′に
形成に関与するに過ぎない故、反射光32aと3
2bでは投影レンズ4を通過する光量は大巾に異
なり、スリツト23の走査による受光素子24か
ら検出される信号第2図bに示す如く、非対称形
状になり、ウエハアライメントパターンのx軸方
向の中心位置を高精度に検出することは困難にな
り、x軸方向に高精度にウエハをアライメントす
ることができなかつた。
て、反射光32a,32bは全て投影レンズ2に
入射せず、このうち一部の光のみが投影レンズ2
の絞2aの中に入射して通過して逆投影像9′に
形成に関与するに過ぎない故、反射光32aと3
2bでは投影レンズ4を通過する光量は大巾に異
なり、スリツト23の走査による受光素子24か
ら検出される信号第2図bに示す如く、非対称形
状になり、ウエハアライメントパターンのx軸方
向の中心位置を高精度に検出することは困難にな
り、x軸方向に高精度にウエハをアライメントす
ることができなかつた。
本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すべ
く、結像光学系を用いてマスクとウエハとを高精
度にアライメントできるようにした投影式アライ
メント方法及びその装置を提供するにある。
く、結像光学系を用いてマスクとウエハとを高精
度にアライメントできるようにした投影式アライ
メント方法及びその装置を提供するにある。
即ち、本発明は上記目的を達成するために、投
影レンズによりマスク上の回路パターンを試料上
にステツプ・アンド・リピートさせて露光単位毎
に投影露光するために、所定の露光単位における
上記試料とマスクとをアライメントする方法にお
いて、露光単位の周辺部の異なつた位置に複数の
軸対称のアライメントパターンを有する試料を、
上記各アライメントパターンの対称軸の延長線が
上記投影レンズの光軸とほぼ交わるように投影レ
ンズ視野内に位置付けし、上記各アライメントパ
ターンにアライメント光を上記投影レンズを通し
て照射し、上記各アライメントパターンからの反
射光を上記投影レンズを通して受光して上記対称
軸と直角方向についてのみ各アライメントパター
ンの位置を検出し、検出された各アライメントパ
ターンの位置検出信号により上記試料とマスクと
を相対的に位置整合することを特徴とするもので
ある。
影レンズによりマスク上の回路パターンを試料上
にステツプ・アンド・リピートさせて露光単位毎
に投影露光するために、所定の露光単位における
上記試料とマスクとをアライメントする方法にお
いて、露光単位の周辺部の異なつた位置に複数の
軸対称のアライメントパターンを有する試料を、
上記各アライメントパターンの対称軸の延長線が
上記投影レンズの光軸とほぼ交わるように投影レ
ンズ視野内に位置付けし、上記各アライメントパ
ターンにアライメント光を上記投影レンズを通し
て照射し、上記各アライメントパターンからの反
射光を上記投影レンズを通して受光して上記対称
軸と直角方向についてのみ各アライメントパター
ンの位置を検出し、検出された各アライメントパ
ターンの位置検出信号により上記試料とマスクと
を相対的に位置整合することを特徴とするもので
ある。
上記構成により投影レンズの収差の影響を受け
ることなく、投影レンズに対してX軸、及びY軸
方向共に均等に、且つ高精度に試料上のアライメ
ントパターンの位置を所定の露光単位において検
出することができ、高精度のアライメントを実現
することができる。
ることなく、投影レンズに対してX軸、及びY軸
方向共に均等に、且つ高精度に試料上のアライメ
ントパターンの位置を所定の露光単位において検
出することができ、高精度のアライメントを実現
することができる。
以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。第5図は本発明の縮小投影式マス
クアライメント装置の一実施例を示す概略構成図
である。ウエハ3は別のステーシヨンで端面が高
精度に仕上げられたウエハ収容カセツト治具(図
示せず)に粗アライメントされて収容され、ステ
ツプ・アンド・リピートするXテーブル28a及
びYテーブル28b、並びに回転θテーブル28
cから構成されたX・Y・θテーブル28の上面
に植設された位置決め用ピン29にウエハ収容カ
セツト治具を当接固定することによつて粗アライ
メントされた状態で載置される。そしてウエハ3
上に碁盤の目のように配列された各チツプ8の光
軸34(中心)を通るx軸方向を向いた線上の左
端及びy軸方向を向いた線上の下端とに第5図及
び第6図に示すように線状のウエハアライメント
パターン35b及び35aが形成されている。マ
スク1には、半導体集積回路パターン5と、ウエ
ハ3とアライメントするための正方形の透明な窓
からなり、且光軸34(マスクの中心)を通るx
軸方向を向いた線上の右端とy軸方向を向いた線
上の上端とに各々形成されたマスクアライメント
パターン7a及び7bと、筐体、即ちX―Yテー
ブルがステツプ・アンド・リピートされる絶対座
標(基準座標)に位置決めするために角に形成さ
れた一対のアライメントマーク6とが備え付けら
れ、中央をくりぬいたマスクX・Y・θテーブル
(図示せず)上に載置される。そして図示されて
いない顕微鏡によつて顕微鏡内に設置された十字
線状のレチクル基準マーク(絶対座標である)と
上記アライメントマーク6との変位を光学検出器
または目視によつて検出し、この変位がなくなる
ように自動的にまたは手動で上記マスクX・Y・
θテーブルを移動して絶対座標に高精度位置決め
する。然るにマスクはステツプ・アンド・リピー
トするXテーブル28a及びYテーブル28bの
移動方向(x軸、及びy軸方向)及び移動基準位
置(座標原点)に対して高精度に位置決めされた
ことになる。
的に説明する。第5図は本発明の縮小投影式マス
クアライメント装置の一実施例を示す概略構成図
である。ウエハ3は別のステーシヨンで端面が高
精度に仕上げられたウエハ収容カセツト治具(図
示せず)に粗アライメントされて収容され、ステ
ツプ・アンド・リピートするXテーブル28a及
びYテーブル28b、並びに回転θテーブル28
cから構成されたX・Y・θテーブル28の上面
に植設された位置決め用ピン29にウエハ収容カ
セツト治具を当接固定することによつて粗アライ
メントされた状態で載置される。そしてウエハ3
上に碁盤の目のように配列された各チツプ8の光
軸34(中心)を通るx軸方向を向いた線上の左
端及びy軸方向を向いた線上の下端とに第5図及
び第6図に示すように線状のウエハアライメント
パターン35b及び35aが形成されている。マ
スク1には、半導体集積回路パターン5と、ウエ
ハ3とアライメントするための正方形の透明な窓
からなり、且光軸34(マスクの中心)を通るx
軸方向を向いた線上の右端とy軸方向を向いた線
上の上端とに各々形成されたマスクアライメント
パターン7a及び7bと、筐体、即ちX―Yテー
ブルがステツプ・アンド・リピートされる絶対座
標(基準座標)に位置決めするために角に形成さ
れた一対のアライメントマーク6とが備え付けら
れ、中央をくりぬいたマスクX・Y・θテーブル
(図示せず)上に載置される。そして図示されて
いない顕微鏡によつて顕微鏡内に設置された十字
線状のレチクル基準マーク(絶対座標である)と
上記アライメントマーク6との変位を光学検出器
または目視によつて検出し、この変位がなくなる
ように自動的にまたは手動で上記マスクX・Y・
θテーブルを移動して絶対座標に高精度位置決め
する。然るにマスクはステツプ・アンド・リピー
トするXテーブル28a及びYテーブル28bの
移動方向(x軸、及びy軸方向)及び移動基準位
置(座標原点)に対して高精度に位置決めされた
ことになる。
次にマスク1とウエハ3との位置整合、即ちウ
エハ3の絶対座標(基準座標)に対する位置整合
について説明する。ところで2個所に形成された
アライメントパターン7a,35a、及び7a,
35bに対応させて検出器45a及び45bが設
けられている。検出器45a及び45bは各々、
マスクアライメントパターン7a及び7bを照射
する光を導くオプテカルフアイバ48a及び48
b、コンデンサレンズ47a及び47b、ミラー
10a及び10b、露光光と同じ波長の光を照射
する水銀灯からの光を導びくオプテイカルフアイ
バ36a及び36b、ハーフミラー12a及び1
2b、対物レンズ18a及び18b、ミラー11
a及び11b、リレーレンズ37a及び37b、
ミラー38a及び38b、集光レンズ40a及び
40b、ホトマル等で形成された受光素子24及
び25、スリツト23a及び23bを備え付けて
往復直線走査する走査板39a及び39b、該走
査板39a及び39bを支える板ばね44a及び
44b、往復回転運動するガルバー41a及び4
1b、その出力軸に取付けられたレバー42a及
び42b、並びにこのレバー42a及び42bの
先端に取付けられ、且走査板39a及び39bに
各々接触するピン43a及び43bより構成され
ている。
エハ3の絶対座標(基準座標)に対する位置整合
について説明する。ところで2個所に形成された
アライメントパターン7a,35a、及び7a,
35bに対応させて検出器45a及び45bが設
けられている。検出器45a及び45bは各々、
マスクアライメントパターン7a及び7bを照射
する光を導くオプテカルフアイバ48a及び48
b、コンデンサレンズ47a及び47b、ミラー
10a及び10b、露光光と同じ波長の光を照射
する水銀灯からの光を導びくオプテイカルフアイ
バ36a及び36b、ハーフミラー12a及び1
2b、対物レンズ18a及び18b、ミラー11
a及び11b、リレーレンズ37a及び37b、
ミラー38a及び38b、集光レンズ40a及び
40b、ホトマル等で形成された受光素子24及
び25、スリツト23a及び23bを備え付けて
往復直線走査する走査板39a及び39b、該走
査板39a及び39bを支える板ばね44a及び
44b、往復回転運動するガルバー41a及び4
1b、その出力軸に取付けられたレバー42a及
び42b、並びにこのレバー42a及び42bの
先端に取付けられ、且走査板39a及び39bに
各々接触するピン43a及び43bより構成され
ている。
一方露光部は水銀灯からなる光源54、フイル
タ53、コンデンサレンズ52及び51、ミラー
50、並びにコンデンサレンズ4から構成されて
いる。そしてオプテイカルフアイバ48a及び4
8b、コンデンサレンズ47a及び47b、ミラ
ー46a及び46b、ミラー10a及び10bよ
り構成されるマスクアライメントパターン照明に
よりマスクアライメントパターン7a及び7bの
窓のエツヂが検出器45aの受光素子24及び検
出器45bの受光素子25により信号の立上りと
して検出され、第8図bに示す検出信号が得られ
基準位置からのM1、M2の位置が精度よく求ま
る。またウエハアライメントパターン35a及び
35bの各々の照明にはオプテイカルフアイバ3
6a及び36b、ハーフミラー12a及び12
b、対物レンズ18a及び18b、並びにミラー
11a及び11bを用い、縮小投影レンズ2の入
射瞳Aに向けて照明する。ウエハアライメントパ
ターン35a及び35bで反射した光は逆の光路
を通り、リレーレンズ37a及び37b、ミラー
38a及び38b、を経てスリツト23a及び2
3bに達する。対物レンズ18a及び18bの
各々の焦点はマスクアライメントパターン7a及
び7bに合致しており、両パターン7a,35a
及び7b,35bの重な合わせ像は、スリツト2
3a及び23b面上の位置に結像する。なおオプ
テイカルフアイバ36a及び36b,48a及び
48bから導びかれる照明光は、露光用光と同じ
波長域の光であり、縮小投影レンズ2及び対物レ
ンズ18a,18bの色収差による焦点ぼけを避
けている。そこでまず制御装置(図示せず)から
の指令でXテーブル28aを座標原点(光軸34
の位置)から右方向へN×P(Nはチツプ個数、
Pはチツプ間距離)なる距離(最初にウエハに集
積回路をステツプアンドリピートして焼付ける条
件と同じ)レーザ測長器を用いて、高精度に移動
させて停止させる。すると縮小投影レンズ2の最
下位置、即ち光軸34上には、チツプ8x1が位置
することになり、このチツプ8x1の線状ウエハア
ライメントパターン35aとマスクアライメント
パターン7a及び線状ウエハアライメントパター
ン35bとマスクアライメントパターン7bとの
像が第7図に示すように重畳された形となる。し
かしウエハアライメントパターン35a及び35
b共にチツプの中心(光軸34)を中心として放
射状に線状パターンが向くように形成されている
ので、第3図に示す如く縮小投影レンズ2を通過
した光が射出瞳Bより角度θをもつて照射された
としても、この線状パターンの各々の相対する両
段差の部分で反射する反射光は対称的で、相対的
に光量に差が生じることはなく、第8図bに示す
如く対称的な信号波形を得ることができる。そし
てアライメントパターン7aと35aの結像を検
出器45aによつてスリツト23aを走査して受
光素子24によつて検出すると、x軸方向のマス
ク1とチツプ8x1との相対的変位量△x1が高精度
に求まり、上記アライメントパターン7aと35
aに対して光軸34を中心にして90度位置をずら
して設置されたアライメントパターン7bと35
bの結像を検出器45bによつてスリツト23b
を走査して受光素子25によつて検出するとy軸
方向のマスク1とチツプ8x1との相対的変位置△
y1が高精度に求まる。
タ53、コンデンサレンズ52及び51、ミラー
50、並びにコンデンサレンズ4から構成されて
いる。そしてオプテイカルフアイバ48a及び4
8b、コンデンサレンズ47a及び47b、ミラ
ー46a及び46b、ミラー10a及び10bよ
り構成されるマスクアライメントパターン照明に
よりマスクアライメントパターン7a及び7bの
窓のエツヂが検出器45aの受光素子24及び検
出器45bの受光素子25により信号の立上りと
して検出され、第8図bに示す検出信号が得られ
基準位置からのM1、M2の位置が精度よく求ま
る。またウエハアライメントパターン35a及び
35bの各々の照明にはオプテイカルフアイバ3
6a及び36b、ハーフミラー12a及び12
b、対物レンズ18a及び18b、並びにミラー
11a及び11bを用い、縮小投影レンズ2の入
射瞳Aに向けて照明する。ウエハアライメントパ
ターン35a及び35bで反射した光は逆の光路
を通り、リレーレンズ37a及び37b、ミラー
38a及び38b、を経てスリツト23a及び2
3bに達する。対物レンズ18a及び18bの
各々の焦点はマスクアライメントパターン7a及
び7bに合致しており、両パターン7a,35a
及び7b,35bの重な合わせ像は、スリツト2
3a及び23b面上の位置に結像する。なおオプ
テイカルフアイバ36a及び36b,48a及び
48bから導びかれる照明光は、露光用光と同じ
波長域の光であり、縮小投影レンズ2及び対物レ
ンズ18a,18bの色収差による焦点ぼけを避
けている。そこでまず制御装置(図示せず)から
の指令でXテーブル28aを座標原点(光軸34
の位置)から右方向へN×P(Nはチツプ個数、
Pはチツプ間距離)なる距離(最初にウエハに集
積回路をステツプアンドリピートして焼付ける条
件と同じ)レーザ測長器を用いて、高精度に移動
させて停止させる。すると縮小投影レンズ2の最
下位置、即ち光軸34上には、チツプ8x1が位置
することになり、このチツプ8x1の線状ウエハア
ライメントパターン35aとマスクアライメント
パターン7a及び線状ウエハアライメントパター
ン35bとマスクアライメントパターン7bとの
像が第7図に示すように重畳された形となる。し
かしウエハアライメントパターン35a及び35
b共にチツプの中心(光軸34)を中心として放
射状に線状パターンが向くように形成されている
ので、第3図に示す如く縮小投影レンズ2を通過
した光が射出瞳Bより角度θをもつて照射された
としても、この線状パターンの各々の相対する両
段差の部分で反射する反射光は対称的で、相対的
に光量に差が生じることはなく、第8図bに示す
如く対称的な信号波形を得ることができる。そし
てアライメントパターン7aと35aの結像を検
出器45aによつてスリツト23aを走査して受
光素子24によつて検出すると、x軸方向のマス
ク1とチツプ8x1との相対的変位量△x1が高精度
に求まり、上記アライメントパターン7aと35
aに対して光軸34を中心にして90度位置をずら
して設置されたアライメントパターン7bと35
bの結像を検出器45bによつてスリツト23b
を走査して受光素子25によつて検出するとy軸
方向のマスク1とチツプ8x1との相対的変位置△
y1が高精度に求まる。
次にアライメントパターンへの照明を中止して
制御装置(図示せず)からの指令でXテープル2
8aを左方向へ2N×Pなる距離レーザ測長器を
用いて高精度に移動させて停止させる。すると光
軸34上には、チツプ8xoが位置することにな
り、このチツプ8xoの線状ウエハアライメントパ
ターン35aとマスクアライメントパターン7a
及び線状ウエハアライメントパターン35bとマ
スクアライメントパターン7bとの像が第7図に
示すように重畳された形となる。そして前記と同
様にアライメントパターンに光を照射すると共に
検出器45a及び45bによつてx軸方向のパタ
ーンの相対的変位量△x2とy軸方向のパターンの
相対的変位量△y2とが高精度に求まる。
制御装置(図示せず)からの指令でXテープル2
8aを左方向へ2N×Pなる距離レーザ測長器を
用いて高精度に移動させて停止させる。すると光
軸34上には、チツプ8xoが位置することにな
り、このチツプ8xoの線状ウエハアライメントパ
ターン35aとマスクアライメントパターン7a
及び線状ウエハアライメントパターン35bとマ
スクアライメントパターン7bとの像が第7図に
示すように重畳された形となる。そして前記と同
様にアライメントパターンに光を照射すると共に
検出器45a及び45bによつてx軸方向のパタ
ーンの相対的変位量△x2とy軸方向のパターンの
相対的変位量△y2とが高精度に求まる。
そして(△y2−△y1)/2NP=θがウエハ3の
回転方向の位置ずれであり、これがなくなるよう
にウエハ3を載置した回転θテーブル28cを回
転させればマスクとウエハとは回転方向の位置ず
れはなくなる。次に△y1(または△y2)制御回路
内に記憶されているX軸テーブル28a、Y軸テ
ーブル28bをステツプ・アンド・リピートさせ
る基準コントロール信号に上記で求められたx軸
方向の誤差△x1,△x2及び回転方向修正後新らた
に検知されるY軸方向の誤差△y1(または△y2)
を補正すればウエハ3はマスク1に位置整合され
た形でステツプ・アンド・リピート(歩進)する
ことになる。ウエハ3には焼成等の物理処理が施
され、僅かな延び縮みが生じるのでy軸方向に配
列されたチツプ81yとチツプ8nyについて相対
的変位量△x3,△y3と△x4,△y4を求め、x軸方
向の延び縮み(△x2−△x1)、y軸方向の延び縮
み(△y4−△y3)からステツプ・アンドリピート
するピツチpに補正を加えれば、マスクチツプと
に相対的により高精度に位置整合されるンとにな
る。ところで、ウエハ3上の各チツプ8に形成す
る線状ウエハアライメントパターン35c及び3
5dをそらの延長線が90度の角度で交叉するよう
に角の2ケ所に形成し、マスク1も角の2ケ所に
方形の透明な窓からなるマスクアライメントパタ
ーン7c及び7dを形成しても前記実施例と同じ
作用効果を得ることができる。また前記実施例で
は検出器を2個設置した場合について説明した
が、イメージローテータ等をいれれば走査板、板
ばね、往復直線駆動等を共通にして1組にするこ
とは可能である。
回転方向の位置ずれであり、これがなくなるよう
にウエハ3を載置した回転θテーブル28cを回
転させればマスクとウエハとは回転方向の位置ず
れはなくなる。次に△y1(または△y2)制御回路
内に記憶されているX軸テーブル28a、Y軸テ
ーブル28bをステツプ・アンド・リピートさせ
る基準コントロール信号に上記で求められたx軸
方向の誤差△x1,△x2及び回転方向修正後新らた
に検知されるY軸方向の誤差△y1(または△y2)
を補正すればウエハ3はマスク1に位置整合され
た形でステツプ・アンド・リピート(歩進)する
ことになる。ウエハ3には焼成等の物理処理が施
され、僅かな延び縮みが生じるのでy軸方向に配
列されたチツプ81yとチツプ8nyについて相対
的変位量△x3,△y3と△x4,△y4を求め、x軸方
向の延び縮み(△x2−△x1)、y軸方向の延び縮
み(△y4−△y3)からステツプ・アンドリピート
するピツチpに補正を加えれば、マスクチツプと
に相対的により高精度に位置整合されるンとにな
る。ところで、ウエハ3上の各チツプ8に形成す
る線状ウエハアライメントパターン35c及び3
5dをそらの延長線が90度の角度で交叉するよう
に角の2ケ所に形成し、マスク1も角の2ケ所に
方形の透明な窓からなるマスクアライメントパタ
ーン7c及び7dを形成しても前記実施例と同じ
作用効果を得ることができる。また前記実施例で
は検出器を2個設置した場合について説明した
が、イメージローテータ等をいれれば走査板、板
ばね、往復直線駆動等を共通にして1組にするこ
とは可能である。
以上説明したように本発明によれば、投影レン
ズが所有している射出瞳からの射出角度等の収差
の影響をなくして試料上のある露光単位における
各アライメントパターンの位置をX軸方向及びY
軸方向について均等に、且つ高精度に検出して、
従来の0.5〜1μm程度の位置ずれ検出精度に比し
て0.1μm以下に著しく向上することができる効果
を奏する。
ズが所有している射出瞳からの射出角度等の収差
の影響をなくして試料上のある露光単位における
各アライメントパターンの位置をX軸方向及びY
軸方向について均等に、且つ高精度に検出して、
従来の0.5〜1μm程度の位置ずれ検出精度に比し
て0.1μm以下に著しく向上することができる効果
を奏する。
第1図aは従来の縮小投影マスクアライメント
装置の概略構成を示す斜視図、第1図bは第1図
aに示すマスクアライメントパターンを拡大して
示した斜視図、第1図cは第1図aに示すウエハ
上のチツプ毎に形成されたウエハアライメントパ
ターンとそれに重畳されたマスクアライメントパ
ターンとを示した斜視図、第2図aは第1図aに
示すスリツトに結像されるマスクアライメントパ
ターンとウエハアライメントパターンとの光像及
び走査スリツトを示す図、第2図bは第2図aに
示す光像をx軸方向受光素子によつて検出される
映像信号波形を示した図、第2図cは第2図aに
示す光像をy軸方向受光素子によつて検出される
映像信号波形を示した図、第3図は第1図に示す
装置において照射光が進む径路状態を示す図、第
4図は第1図に示す装置においてチツプ毎に形成
されたウエハアライメントパターンからの反射光
の進行状態を示す図、第5図は本発明による縮小
投影マスクアライメント装置の一実施例を示す斜
視図第6図は第5図に示すマスク、縮小投影レン
ズ及びウエハの左端チツプを重ねて各アライメン
トパターンを示した図、第7図は第5図に示す各
走査板のスリツトのところへ結像される光像を示
した図、第8図aは第7図に示す光像をスリツト
が走査する状態を示した図、第8図bは第5図に
示す各受光素子から得られる映像信号波形を示し
た図、第9図は第6図に示す各アライメントパタ
ーンと異なる位置に形成した各アライメントパタ
ーンを示した図である。 符号の説明 1…マスク、2…縮小投影レン
ズ、3…ウエハ、6…アライメントマーク、7
a,7b…マスクアライメントパターン、8…チ
ツプ、28a…Xテーブル、28b…Yテーブ
ル、28c…回転テーブル、28…X・Y・θテ
ーブル、18a,18b…対物レンズ、23a,
23b…スリツト、24,25…受光素子、36
a,36b…オプテイカルフアイバ、39a,3
9b…走査板、45a,45b…位置検出器、4
8a,48b…オプテイカルフアイバ。
装置の概略構成を示す斜視図、第1図bは第1図
aに示すマスクアライメントパターンを拡大して
示した斜視図、第1図cは第1図aに示すウエハ
上のチツプ毎に形成されたウエハアライメントパ
ターンとそれに重畳されたマスクアライメントパ
ターンとを示した斜視図、第2図aは第1図aに
示すスリツトに結像されるマスクアライメントパ
ターンとウエハアライメントパターンとの光像及
び走査スリツトを示す図、第2図bは第2図aに
示す光像をx軸方向受光素子によつて検出される
映像信号波形を示した図、第2図cは第2図aに
示す光像をy軸方向受光素子によつて検出される
映像信号波形を示した図、第3図は第1図に示す
装置において照射光が進む径路状態を示す図、第
4図は第1図に示す装置においてチツプ毎に形成
されたウエハアライメントパターンからの反射光
の進行状態を示す図、第5図は本発明による縮小
投影マスクアライメント装置の一実施例を示す斜
視図第6図は第5図に示すマスク、縮小投影レン
ズ及びウエハの左端チツプを重ねて各アライメン
トパターンを示した図、第7図は第5図に示す各
走査板のスリツトのところへ結像される光像を示
した図、第8図aは第7図に示す光像をスリツト
が走査する状態を示した図、第8図bは第5図に
示す各受光素子から得られる映像信号波形を示し
た図、第9図は第6図に示す各アライメントパタ
ーンと異なる位置に形成した各アライメントパタ
ーンを示した図である。 符号の説明 1…マスク、2…縮小投影レン
ズ、3…ウエハ、6…アライメントマーク、7
a,7b…マスクアライメントパターン、8…チ
ツプ、28a…Xテーブル、28b…Yテーブ
ル、28c…回転テーブル、28…X・Y・θテ
ーブル、18a,18b…対物レンズ、23a,
23b…スリツト、24,25…受光素子、36
a,36b…オプテイカルフアイバ、39a,3
9b…走査板、45a,45b…位置検出器、4
8a,48b…オプテイカルフアイバ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 投影レンズによりマスク上の回路パターンを
試料上にステツプ・アンド・リピートさせて露光
単位毎に投影露光するために、所定の露光単位に
おける上記試料とマスクとをアライメントする方
法において、露光単位の周辺部の異なつた位置に
複数の軸対称のアライメントパターンを有する試
料を、上記各アライメントパターンの対称軸の延
長線が上記投影レンズの光軸とほぼ交わるように
投影レンズ視野内に位置付けし、上記各アライメ
ントパターンにアライメント光を上記投影レンズ
を通して照射し、上記各アライメントパターンか
らの反射光を上記投影レンズを通して受光して上
記対称軸と直角方向についてのみ各アライメント
パターンの位置を検出し、検出された各アライメ
ントパターンの位置検出信号により上記試料とマ
スクとを相対的に位置整合することを特徴とする
投影式アライメント方法。 2 上記複数のアライメントパターンの対称軸が
互いに直交関係を有することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の投影式アライメント方法。 3 投影レンズによりマスク上の回路パターンを
試料上にステツプ・アンド・リピートさせて露光
単位毎に投影露光するために、所定の露光単位に
おける上記試料とマスクとをアライメントする装
置において、露光単位の周辺部の異なつた位置に
複数の軸対称のアライメントパターンを有する試
料を、上記各アライメントパターンの対称軸の延
長線が上記投影レンズの光軸とほぼ交わるように
投影レンズ視野内に位置付けする試料搬送手段
と、該試料搬送手段により位置付けされた上記各
アライメントパターンに、アライメント光を上記
投影レンズを通して照明する照明手段と、該照明
手段により照明された各アライメントパターンか
らの反射光を上記投影レンズを通して受光して上
記対称軸と直角方向についてのみ各アライメント
パターンの位置を検出する検出手段と、該検出手
段により検出された各アライメントパターンの位
置検出信号により上記試料とマスクとを相対的に
位置整合する位置整合手段とを備えたことを特徴
とする投影式アライメント装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61104659A JPS62122129A (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | ウエハ上パタ−ン位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61104659A JPS62122129A (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | ウエハ上パタ−ン位置検出装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11464278A Division JPS5541739A (en) | 1978-09-20 | 1978-09-20 | Micro-projection type mask alignment device |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63210712A Division JPH01103835A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | 半導体ウエハ等の被露光試料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62122129A JPS62122129A (ja) | 1987-06-03 |
| JPH0152893B2 true JPH0152893B2 (ja) | 1989-11-10 |
Family
ID=14386590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61104659A Granted JPS62122129A (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | ウエハ上パタ−ン位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62122129A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2536930B1 (en) | 2010-02-18 | 2015-03-18 | Volvo Technology Corporation | A piston positioned for reciprocal movement in a combustion engine cylinder |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52109875A (en) * | 1976-02-25 | 1977-09-14 | Hitachi Ltd | Position matching system for mask and wafer and its unit |
| JPS5352072A (en) * | 1976-10-22 | 1978-05-12 | Hitachi Ltd | Pattern for alignment |
-
1986
- 1986-05-09 JP JP61104659A patent/JPS62122129A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62122129A (ja) | 1987-06-03 |
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