JPH0515055B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する分野］ 本発明は、マスク（またはレチクル）上に描か
れた回路パターンをウエハ上にステツプアンドリ
ピートによつて焼付ける半導体焼付装置に関し、
詳しくは、露光に先立ち行なわれるマスクとウエ
ハとの位置合せにおいて何らかの異常を検知した
場合に、それらを目視で確認できる半導体焼付装
置に関する。

［従来技術の説明］ 従来のこの種の半導体焼付装置においては、マ
スクとウエハのアライメントマーク上をレーザビ
ーム等で走査（スキヤン）し、これらの散乱光を
光電変換して電気的パルスに変え、このパルス位
置をカウンタ等で計測して位置合せをすることが
広く行なわれている。

例えば、第２図ａに示すようなアライメントマ
ークＭをマスクに、ｂに示すようなマークＷをウ
エハに描いて、第４図に示すような構成の装置に
より、マスク１とウエハ２のアライメントマーク
Ｍ、Ｗ上をレーザビームで走査してマスク１とウ
エハ２との相対位置すなわち、ずれ量を検出し、
このずれ量に応じてマスク１およびウエハ２の少
なくとも一方を駆動することにより、第２図ｃに
示すように、マスク１とウエハ２の相対的な位置
合せが行なわれる。

このアライメントマークＭは、マスクの左右す
なわちマスクの回路パターンの外側に各々１つず
つ形成し、アライメントマークＷはウエハ上の対
応した各シヨツトの両側に形成する。

第３図は、ウエハ上の各シヨツトの領域とアラ
イメントマークの一部分を示す平面図である。同
図において、Ｓ（およびSn）はそれぞれ１回のス
テツプで回路パターンが露光される領域（１シヨ
ツト）を示している。Ｗ１およびＷ２は各露光領
域の左右に配置されるアライメントマークであ
る。特に、Ｗ１ｎおよびＷ２ｎは露光領域Snに
おけるアライメントマークである。これらのマー
クは隣り合うマーク同士が重ならないように、Ｙ
方向に対してずれた位置に配置されている。マス
クの左右にアライメントマークＭ１およびＭ２が
配置されているとすると、露光シヨツトがSnで
あつた場合は、マスクのマークＭ１とＷ１ｎとを
位置合せし、Ｍ２とＷ２ｎとを位置合せすること
となる。

第４図は、従来例であり本発明の適用対象例で
もある半導体焼付装置の構成を示す。同図の半導
体焼付装置は、マスク上の回路パターンをステツ
プアンドリピートによつてステージ上に置かれた
ウエハに縮小投影して焼付けるものである。

同図において、１は回路パターンの描かれたマ
スク、２は被露光体であるウエハ、３はウエハス
テージである。４は位置合せ用のレーザ光を発生
するレーザチユーブ、５はポリゴンミラー、６は
モータ、７はプリズム、８はビームスプリツタ、
９は対物レンズ、１０はミラーである。また、１
１は投影レンズ、１２は光電検出器、１３は制御
回路、１４は２値化回路、１５は計測回路、１６
はステージ駆動回路、１７はモータである。１８
は入出力ターミナル、１９はそのターミナルのデ
イスプレイであり、デイスプレイ１９にはウエハ
２のシヨツトレイアウト２０がグラフイツク表示
される。２１はウエハ２の各露光（シヨツト）領
域を示す表示であり、各ステツプの露光終了毎に
ある特定の色（例えば緑）に塗り潰されていく。

マスク１にはアライメントマークＭ１とＭ２が
配置されている。また、ウエハ２には各露光領域
毎にアライメントマークＷ１とＷ２が配置されて
いる。なお、説明の便宜のため、Ｍ１およびＷ１
のマークの組を検出する系は左視野系、Ｍ２およ
びＷ２のマークの組を検出する系は右視野系と呼
ぶこととする。

同図の装置において、レーザチユーブ４から出
たレーザ光は、モータ６によつて回転されるポリ
ゴンミラー５を経て、プリズム７によつて左視野
系と右視野系に分割される。分割されたレーザ光
は、ビームスプリツタ８、対物レンズ９、ミラー
１０を経て、それぞれマスク上のアライメントマ
ークＭ１，Ｍ２およびウエハ上のアライメントマ
ークＷ１，Ｗ２上をスキヤンする。各マークから
の散乱光はミラー１０、対物レンズ９、ビームス
プリツタ８を通り光電検出器１２に入る。光電検
出器１２は、この入射光を光電変換し電気信号と
して出力する。この出力は、制御回路１３内の２
値化回路１４により２値化される。さらに、計測
回路１５によりこの２値化出力から各マークの相
対位置（Ｍ１とＷ１のずれ量およびＭ２とＷ２の
ずれ量）を算出する。制御回路１３は、このずれ
量に基づいてステージ３の移動量を計算し、マス
ク１とウエハ２とを正しい位置関係に配置すべく
ステージ駆動回路１６にステージ３の移動を指示
する。ステージ３には、その移動方向（Ｘ，Ｙ）
の移動量を計るためのレーザ干渉計（不図示）が
装備されており、制御回路１３は、このレーザ干
渉計からの移動量データを監視しながら正しい移
動量だけステージが移動するようモータ１７を駆
動制御する。

位置合せが終了すると、露光を行ない、その
後、ターミナル１８のデイスプレイ１９に表示さ
れたウエハ２のシヨツトレイアウト２０のうち、
露光を行なつたシヨツト位置に対応する部分２１
を特定の色に塗り潰す。さらに、次の露光シヨツ
トへステージ３を移動する。

ここで、位置合せのため駆動するステージの
XY方向の駆動量（マスクとウエハとのずれ量）
は、アライメントマークＭ１とＷ１とのずれ量お
よびＭ２とＷ２とのずれ量の平均値を算出するこ
とにより求めている。また、回転方向について
は、Ｗ１とＭ１とのＹ方向のずれ量およびＷ２と
Ｍ２とのＹ方向のずれ量からその差をとり、回転
方向のずれ量を求めている。この回転方向のずれ
に対しては、不図示の回転機構によつてマスクま
たはウエハを回転し、位置合せを行なつている。

ところで、実際のウエハでは、工程中のエツチ
ングの失敗、ゴミ、その他の影響によりウエハ上
のマークＷ１，Ｗ２が正しく形成されない場合が
ある。第５図ａは、正しく形成されたアライメン
トマークの断面図であり、このようなマークから
は同図ｂのような錯乱信号が得られる。また、同
図ｃは、エツチング等の失敗により正しく形成さ
れなかつたアライメントマークの一例（断面図）
であり、同図ｄはこのマークからの信号を示す。
ここでいうマークから得られる信号というのは、
レーザビーム等によりマークをスキヤンし、その
反射または錯乱光を光電素子等により検出して得
られる電気信号のことである。

このように、アライメントマークＷ１またはＷ
２のどちらか一方が正しく形成されていないマー
クである場合、従来の装置ではそのマークからの
信号が計測できなかつたりその計測値が異常であ
るため、そのシヨツトについては位置合せができ
ないという問題点があつた。また、信号が得られ
た場合でもマークのエツジが正しく形成されてい
ないための信号歪等により、計測したマークのず
れ量と真のずれ量との誤差が大きくなることがあ
つた。前記したように、マスクとウエハとのずれ
量は左のマークの組におけるずれ量と右のマーク
の組におけるずれ量との平均として求められる。
従つて、例えば、左のマークは正しく計測できて
いたとしても、右のマークにより計測したずれ量
の誤差が大きい場合には、その平均値を用いた位
置合せの誤差は大きくなるという問題点があつ
た。

そこで、本発明者等は上記の問題点を解決すべ
く次のような位置合せ装置を発明し、先に特許出
願した。第６図のフローチヤートを参照して、こ
の先願の装置における位置合せの動作を説明す
る。

位置合せおよび露光シーケンスでは、まず信号
検出系のアンプのゲイン調整を行なう（ステツプ
Ｓ１０１）。次に、アライメントマークを検出し
てマスクとウエハとのずれ量を計測する（ステツ
プＳ１０２）。次に、上記のステツプＳ１０２の
計測で左右のマークどちらについても計測ができ
たかどうかを判別し（ステツプＳ１０３）、でき
ていればステツプＳ１０４へ、どちらか一方でも
計測できていないときはステツプＳ１０８へ分岐
する。

ステツプＳ１０４では、ステツプＳ１０２で計
測したずれ量が所定の上限値よりも大きくないか
どうかについて、左視野系の計測値および右視野
系の計測値をそれぞれ独立にチエツクする。この
ずれ量の上限値は予め入出力ターミナル１８によ
り入力しておき、制御回路１３中のメモリ（不図
示）に記憶しておく。この上限値はXY方向のず
れ量の上限値および回転方向のずれ量の上限値よ
り成る。

ステツプＳ１０４のチエツクにおいて、もし左
右の両視野系ともこの計測値が上限値をオーバし
ている場合はエラーとする。また、両視野系とも
計測値が上限値以内である場合は、ずれ量がトレ
ランス内かどうか判別し（ステツプＳ１０５）、
そうでなければステージの駆動量を計算し（ステ
ツプＳ１０６）、駆動を行なう（ステツプＳ１０
７）。その後、ステツプＳ１０２に戻る。

一方、上述のステツプＳ１０３で、左右のマー
クのどちらか一方でも計測できなかつた場合は、
さらに、左右の両視野系とも計測できなかつたの
か、それとも片方のみ計測できなかつたのかを判
別する（ステツプＳ１０８）。ここで、左右とも
計測エラーのときはエラーとし、片方のみ計測エ
ラーのときにはステツプＳ１１０に分岐する。ま
た、ステツプＳ１０４において、片視野系のみ上
限値オーバであつた場合もステツプＳ１１０に分
岐する。すなわち、ステツプＳ１１０へは左右の
どちらか一方の片視野のみ上限値内で計測ができ
たときに分岐する。

ステツプＳ１１０においては、ずれ量の上限値
オーバまたは計測でエラーのあつた一方の視野系
に対応する計測実行フラグがクリアされる。すな
わち、計測値が正常である視野系に対応する計測
実行フラグはオンのままで、もう一方の計測実行
フラグがクリアされることとなる。以後、駆動量
計算（ステツプＳ１０６）は上記計測実行フラグ
がクリアされた視野系の計測データは用いずに、
フラグがオンされている片視野系のみの計測デー
タにより行なう。その後、ステージを駆動し（ス
テツプＳ１０７）、再度位置合せを行なうためス
テツプＳ１０２に戻り計測を行なうが、この場合
の計測もフラグがオンされている片視野系のみで
行なう。

ステツプＳ１０５においてずれ量がトレランス
内のとき位置合せを終了する。その後は、露光を
行ない（ステツプＳ１１１）、そのシヨツトの露
光終了を示すために露光の終了と同時にターミナ
ルに特定の色でグラフイツク表示する（ステツプ
Ｓ１１３）。例えば、そのシヨツトに対応する部
分を緑色で塗り潰す。さらに、次シヨツトへステ
ージを移動し（ステツプＳ１１４）、再び始めか
ら位置合せおよび露光を行なう。

ところで、各シヨツトの位置合せ中にもし前記
のような片視野系のみの位置合せが行なわれたと
しても、ステツプアンドリピートの終了時にはタ
ーミナル上のグラフイツク表示はすべて同一色で
塗り潰されてしまう。従つて、どこのシヨツトで
どのくらい位置合せマークに異常があつたかはわ
からなかつた。すなわち、位置合せマークの異常
はレジストの塗布やエツチングプロセスによる影
響によることが多くこのシヨツトを知ることが重
要であるのに反し、異常があつたシヨツトを知る
ことができないという欠点があつた。

［発明の目的］ 本発明は、上述のような問題点に鑑み、マスク
またはレチクル上の回路パターンをウエハ上にス
テツプアンドリピートによつて焼付ける半導体焼
付装置において、ウエハのステツプアンドリピー
ト終了時にそのシヨツトの位置合せ状態をターミ
ナル等により一目で確認できるようにすることを
目的とする。

［実施例の説明］ 次に、第１図のフローチヤートを参照して、本
発明の一実施例に係る半導体焼付装置の動作を説
明する。この実施例は、本発明を第４図に示す構
成の半導体焼付装置に適用したものである。

ここで、第１図のステツプＳ１，Ｓ２，…は第
６図の従来例のステツプＳ１０１，Ｓ１０２，…
にそれぞれ対応しており、各ステツプの動作は第
６図と同様である。また、第１図のフローチヤー
トと第６図のフローチヤートとの違いはステツプ
Ｓ９およびＳ１２が新たに付け加わつたことであ
る。

第１図において、ステツプＳ８で左右の両視野
系のうち片方のみ計測エラーのとき、またはステ
ツプＳ４で片視野系のみ上限値オーバであつたと
きはステツプＳ９へ分岐する。ステツプＳ９にお
いて、第４図制御回路１３中のCPU（不図示）は
制御回路１３中のメモリ（不図示）内に、どのエ
ラーが発生したか、その種別を示すフラグをセツ
トする。そして、位置合せが終了したならば、露
光完了後（ステツプＳ１１）、ステツプＳ１２に
おいて、前記メモリ中のフラグを調べこの露光に
先立つた位置合せが正常に行なわれたのか、また
は何らかの異常があつたのかをチエツクする。も
し、位置合せが正しく行なわれていれば、ターミ
ナル上のグラフイツク表示の該シヨツトを正規の
緑色で塗り潰し、もし何らかの異常があればその
シヨツトは例えば黄緑色で塗り潰す。このような
手段を用いることによりステツプアンドリピート
終了時にターミナル上のデイスプレイを見れば、
位置合せがどのように行なわれたかを一目で知る
ことができる。そして記録として残したい場合
は、該ターミナルのグラフイツク表示をグラフイ
ツクプリンタ等によつて記録しておけばよい。

なお、上記実施例ではグラフイツク表示の色は
位置合せの正常と異常とで２色のみであつたが、
さらに他の色をふやして異常の内容をより細かく
表示することも可能である。この場合は、ステツ
プアンドリピート終了時に位置合せに異常があつ
たシヨツトの異常内容についてさらに詳しい情報
を得ることができる。例えば、表示の色を４色用
いて、正常なシヨツトは第１色、右視野系にエラ
ーがあつたときは第２色、左視野系にエラーがあ
つたときは第３色、両視野系にエラーがあつたと
きは第４色とすれば、どの視野系でエラーがあつ
たかを知ることができる。

また、カラーでなくモノクローム式のモニタ
（ターミナル）を使用した場合でも、シヨツトの
塗り潰しをメツシユ等で行ない、かつその輝点ま
たは黒点のメツシユを正常なシヨツトと位置合せ
に異常があつたシヨツトについて変えることによ
り同様の効果がある。

さらに、ステツプアンドリピートによる位置合
せ−露光動作に先立つて位置計測のみをステツプ
アンドリピートし、かつグラフイツク表示を行な
えば、ウエハ露光の際の位置情報を露光を行なう
前に知ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、マスク
またはレチクル上に描かれた回路パターンをウエ
ハ上にステツプアンドリピートによつて焼付ける
半導体焼付装置において、マスクまたはレチクル
とウエハとの相対位置合せの際に異常が検知され
たシヨツトについては、正常な位置合せが行なわ
れたシヨツトと比べ区別できるようにターミナル
等でグラフイツク表示しているので、ウエハのス
テツプアンドリピート終了時にそのシヨツトの位
置合せ状態を一目で確認することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体焼付
装置の動作を説明するためのフローチヤート、第
２図は、マスクおよびウエハに付与されるアライ
メントマークを示す図、第３図は、ウエハ上の露
光領域とアライメントマークの一部分を示す平面
図、第４図は、従来例であり本発明の適用対象例
でもある半導体焼付装置の構成図、第５図は、ア
ライメントマークの断面図およびそれらのマーク
から得られる信号を示す図、第６図は、従来の半
導体焼付装置の動作を説明するためのフローチヤ
ートである。 １：マスク、２：ウエハ、３：ウエハステー
ジ、１２：光電検出器、１３：制御回路、１４：
２値化回路、１５：計測回路、１６：ステージ駆
動回路、１７：モータ、１８：入出力ターミナ
ル、１９：デイスプレイ、２０：シヨツトレイア
ウト、２１：各シヨツトを示す表示、Ｍ（Ｍ１，
Ｍ２，…）：マスク上アライメントマーク、Ｗ（Ｗ
１，Ｗ２，…）：ウエハ上アライメントマーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マスクまたはレチクル上に描かれた回路パタ
   ーンをウエハ上にステツプアンドリピートによつ
   て焼付ける半導体焼付装置であつて、 各ステツプで、露光に先立つてマスクまたはレ
   チクルとウエハとを相対的に位置合せする手段
   と、 上記位置合せ時に発生した異常を検知する手段
   と、 各露光毎に現在どのシヨツトを露光しているか
   をグラフイツク表示する手段と、 上記検知手段により異常が検知されたシヨツト
   と正常な位置合せが行なわれたシヨツトとを上記
   グラフイツク表示手段にそれぞれ区別して表示さ
   せる表示制御手段と を有することを特徴とする半導体焼付装置。 ２ 前記グラフイツク表示手段がカラー式グラフ
   イツク表示手段であり、前記表示制御手段は、異
   常が検知されたシヨツトと正常な位置合せが行な
   われたシヨツトとを色を変えて表示させるもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の半導体焼付装
   置。 ３ 前記グラフイツク表示手段がモノクローム式
   グラフイツク表示手段であり、前記表示制御手段
   は、異常が検知されたシヨツトと正常な位置合せ
   が行なわれたシヨツトとを輝点または黒点のメツ
   シユを変えて表示させるものである特許請求の範
   囲第１項記載の半導体焼付装置。 ４ 前記位置合せ手段は、マスクまたはレチクル
   とウエハ上に各々設けられた２組以上の位置合せ
   用の各マークを検出し相対的に位置合せすること
   によつてマスクまたはレチクルとウエハとの位置
   合せを行なうとともに検出不能のマークがあると
   きはそのマークの組を除くマークに基づき位置合
   せを行なうものであり、 前記検知手段は、少なくとも１つのマークが検
   出不能であるときを異常として検知するものであ
   る特許請求の範囲第１，２または３項記載の半導
   体焼付装置。 ５ 前記位置合せ手段は、前記２組以上設けたマ
   ークについて、マスクまたはレチクル上に設けた
   マークとウエハ上に設けたマークとの相対的ずれ
   量の計測値を各組毎に所定の上限値と比較し、該
   上限値を越えない計測値のみに基づき位置合せを
   行なうものであり、 前記検知手段は、上記計測値のうち少なくとも
   １つが上記上限値を越えたときも異常として検知
   するものである特許請求の範囲第４項記載の半導
   体焼付装置。 ６ 前記ステツプアンドリピートによる位置合せ
   −露光動作に先立つて位置計測のみをステツプア
   ンドリピートし、かつグラフイツク表示するもの
   である特許請求の範囲第５項記載の半導体焼付装
   置。