JPH0542807B2 - - Google Patents

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JPH0542807B2
JPH0542807B2 JP59029511A JP2951184A JPH0542807B2 JP H0542807 B2 JPH0542807 B2 JP H0542807B2 JP 59029511 A JP59029511 A JP 59029511A JP 2951184 A JP2951184 A JP 2951184A JP H0542807 B2 JPH0542807 B2 JP H0542807B2
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JP
Japan
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wafer
amount
mask
alignment
positional deviation
Prior art date
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Expired - Lifetime
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JP59029511A
Other languages
English (en)
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JPS60175051A (ja
Inventor
Koji Uda
Kazuyuki Oda
Naoki Ayada
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP59029511A priority Critical patent/JPS60175051A/ja
Priority to US06/701,623 priority patent/US4669867A/en
Publication of JPS60175051A publication Critical patent/JPS60175051A/ja
Publication of JPH0542807B2 publication Critical patent/JPH0542807B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration 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 And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、半導体焼付方法に関し、特にステツ
プアンドリピート方式の半導体焼付方法に関す
る。
〔従来技術〕
一般に、ステツプアンドリピート方式の半導体
焼付装置すなわち所謂ステツパは、拡大された回
路パターンを有するレチクルを、縮小投影光学系
を通してウエハ上に繰返し縮小投影し、露光焼付
けする装置である。ここで、1回のシヨツトでウ
エハ上に投影されるレチクルのパターンの面積
は、通常1チツプあるいは数チツプに相当する小
さな面積であり、従つてレチクルのパターンをウ
エハ全面に焼付けるためには、ウエハをレチクル
に対し、縮小投影光学系光軸に直交する面内で
XY方向にステツプ状に相対移動させながら露光
をくり返す。1回の焼付工程では多いもので十数
回のシヨツトが行なわれるため、2回目以降の焼
付工程については、レチクルパターンとウエハの
各チツプパターンとの相対的な位置合わせ(以下
アライメントという。)が各シヨツトごとに必要
となる。このアライメントの方式の1つとして
は、投影レンズを介して各シヨツト毎にマスク又
はレクチル(以下、マスクと総称する)とウエハ
のアライメントを行なうTTL(Through The
Lens)ダイ・バイ・ダイアライメント方式があ
り、各シヨツト毎の高精度の位置合せが可能であ
る。
従来この種の装置には第1図のフローチヤート
で示すように、各露光(シヨツト)毎に、ステツ
プ103、104、106でそれぞれ示すアライメント作
業、露光、ステージステツプの手順が含まれてお
り、〔アライメント時間×シヨツト数〕の時間が
重要になる。すなわち、生産機械としてのスルー
プツトを考えた場合、シヨツト数は増える傾向に
あり、アライメント時間の短縮は重要課題とな
る。
ここで第2図に第1図のフローチヤート中のア
ライメント部分のより詳細な従来方式のフトーチ
ヤートを示す。このフローチヤートの中をアライ
メント時間を決める要因として見た場合、ステー
ジステツプ送り(ステツプ201)のあと、ウエハ
とマスクとの相対的位置ズレを検知・計算(ステ
ツプ202、203)し、そのズレ量をトレランス内
(ステツプ204)に入るまでステージを駆動(ステ
ツプ205)するループ207の回数が支配的であり、
逆にループ回数を決めるのは、位置ズレ量の大小
およびステージ駆動の送り量の大小であることが
わかる。
しかしながら従来のアライメントにおいては、
位置ズレ量の値の大小を問わず、アライメントで
のステージの微動駆動しか行なわれていなかつ
た。従つて位置ズレ量が大きい場合には、ステー
ジの駆動時間が長くなり、アライメントに時間が
かかり、装置のスループツトが低くなるという欠
点を有していた。
〔目的〕
本発明の目的は、上記従来例の欠点に鑑み、ア
ライメントの時間を短縮した半導体焼付方法を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体焼付方法は、マスクに対してウ
エハをステツプ移動することにより、前記マスク
に形成されているパターンを前記ウエハ上の複数
のシヨツト領域に順に露光焼付けする半導体焼付
方法において、露光位置に送り込まれた前記ウエ
ハの第1シヨツト領域の位置ずれ量を前記ウエハ
に形成されているアライメントマークを利用して
計測する計測段階と、前記位置ずれ量が許容値内
か否かを判別する判別段階と、前記位置ずれ量が
前記許容値外と判別された時には前記位置ずれ量
を減少させる方向に前記マスクと前記ウエハを相
対的にアライメント移動するアライメント移動段
階と、前記位置ずれ量が前記許容値内と判別され
た時には前記マスクのパターンを前記第1シヨツ
ト領域に焼付けるために前記マスクを介して前記
第1シヨツト領域を露光する露光段階と、前記第
1シヨツト領域の露光後で前記ウエハ上の第2シ
ヨツト領域を前記露光位置に送り込む際、前記第
2シヨツト領域を前記露光位置に送り込むための
ステツプ移動量を前記第1シヨツト領域に関して
計測された前記位置ずれ量で補正した値に応じて
前記ウエハをステツプ移動するステツプ移動段階
を有する。
すなわち、本発明は、ウエハ上において露光さ
れる各チツプに対応する位置のずれ量は、そのチ
ツプ位置の近傍すなわち隣接するチツプ位置にお
いても同様であるということに鑑み、各シヨツト
のアライメントにおいて検出されたずれ量により
後続のシヨツトへのステツプ送り量を制御し、こ
の次のシヨツトにおける位置ずれ量を最小にする
ことにより、アライメント時間を最小にし得るこ
とを特徴とする。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第3図Aはアライメントマーク検出系を具え
たステツパーの主要構成図を示している。
図中、1は集積回路パターン及びアライメン
ト・マーク20,20′を具えたマスクであり、
マスクステージ24に保持されている。3は縮小
投影レンズ、4は感光層を具えるウエハーでアラ
イメント・マーク21,21′を具えている。5
はウエハー・ステージであり、ウエハー4を保持
するものである。マスク・ステージ24及びウエ
ハー・ステージ5は、平面内(X方向、Y方向)
並びに回転方向(θ方向)に移動可能である。
そして例えば、ウエハー・ステージ5をXY方
向に送つてステツプ・アンド・リピート運動を行
い、マスク・ステージ24をXYθ方向に移動し
てマスク1を装置に対して初期セツトし、更にウ
エハー・ステージ5をXYθ方向に移動してマス
ク1とウエハー4のアライメントを行う。このウ
エハ・ステージ5の移動は、後述するウエハステ
ージ駆動装置61により制御される。なおXYθ
ともマスク・ステージを動かしてアライメントし
ても良いし、逆にウエハー・ステージのみを動か
してアライメントしても良い。
また20と20′はマスク1のアライメントマ
ーク、21と21′はウエハー4のアライメント
マークである。図ではウエハー4のアライメント
マークを便宜上、1組描いているが、実際には露
光されるシヨツト数と同じ数の組が配されてい
る。
なお、マスク1上のアライメントマークとウエ
ハー上のアライメントマークは、等倍投影系以外
の糸を介在させた時には投影もしくは逆投影して
も両方のアライメントマークの寸法が変わらない
様に、アライメントマークの寸法を変えておくも
のとし、ここではマスク1のアライメントマーク
の寸法でウエハー4のアライメントマークの寸法
を除算すると縮小倍率になる様に設定する。
28は回転軸29を中心として回転する回転多
面鏡(ボリゴン・ミラー)である。レーザ光源2
2から射出したレーザー光線30はレンズ23に
より回転多面鏡28上の面の一点31へ収束す
る。
レンズ32,33,34は光線中継用のレン
ズ、35は三角柱プリズムであつて、三角柱プリ
ズム35の頂点は光軸上に一致するからレーザー
光線の一回の走査はその前半と後半で左右に分け
られる。39は、3回反射で図面内X方向のレー
ザー光走査をY方向の走査に変換するためのプリ
ズムブロツクで、例えば第3図Bの様な形状に構
成する。42は光電検出系43,44,45,4
6を形成するハーフミラーで、43はミラー、4
4はレンズ、45は空間フイルタであり、46は
コンデンサ・レンズ、47は光検出器である。4
8,49,50,51は全反射ミラー、52はプ
リズム、53はf−θ対物レンズである。光検出
器47の出力は、後述する演算を行なう演算装置
60に接続されている。
また、57はコンデンサーレンズ、58は同期
信号検出用の光検出器で、半透鏡42へ入射した
レーザー光の一部はコンデンサーレンズ57で集
光されて光検出器58へ入射する。従つて光検出
器58はレーザー光の走査始点と終点を検出する
のに役立つ。
尚、図からわかる様に、信号検出系は全く対称
な左右の系から成つており、オペレータ側を紙面
の手前側とするとダツシユで示した系は右、ダツ
シユなしの系は左の信号検出系と呼ぶことにし、
同じ部材には同一番号にダツシユを付けている。
中継レンズ32,33,34は回転多面鏡28
からの振れ原点を対物レンズ53の絞り位置55
の中の瞳56に形成する。従つてシート状又はス
ポツト状のレーザー光は回転多面鏡28の回転に
よりマスク及びウエハー上を走査する。
また対物レンズ系において、対物レンズ53、
絞り55、ミラー51及びプリズム52はXY方
向に図示しない移動手段により移動可能であり、
マスク1及びウエハー4の測定位置は任意に変え
ることができる。例えば、X方向の移動はミラー
51が図中矢印Aで示した方向に移動すると対物
レンズ53及び絞り55も同時にA方向に移動す
ると共に光路長を常に一定に保つためプリズム5
2もA方向にミラー51の移動量の1/2の量移動
する。
一方、Y方向の移動は位置検出用の光学系全体
がY方向に移動する。
そして対物レンズ系の移動が可能であることか
ら、マスクによつてアライメントマークの位置が
異なる場合あるいはアライメントマークとは別に
マスクセツテイングマークを設けた場合のマーク
検出に対処できる。
上記構成の動作を説明すると、レーザ光源22
から出射したレーザ光30は、回転するポリゴン
ミラー28によりX方向に走査されて、三角柱プ
リズム35により左右2分割される。この分割さ
れた2つの光はそれぞれプリズムブロツク39,
39′によりその走査方向をX方向からY方向に
変換されて、マスク1のアライメントマーク20
及びウエハ4のアライメントマーク21、マスク
1のアライメントマーク20′及びウエハ4のア
ライメントマーク21′上を走査する。尚ここで
マスク1をウエハ4は、それぞれのマーク20と
21,20′と21′が略一致するように粗位置合
わせ(プリアライメント)されている。
マーク20と21,20′と21′からの散乱光
は、半透鏡42,42′を透過してミラー43,
43′で反射され、光検出器47,47′へ入射す
る。演算装置60は、メモリを具え、また光検出
器47,47′の出力により後述する演算を行な
う。
以下演算装置60の動作を第4図のフローチヤ
ートを参照して照明する。
始めにウエハステージ5を駆動してウエハ4を
縮小投影レンズ3の投影野の所定の位置に配置
(ステツプ501)し、更にウエハ4の最初の露光位
置にステージ5を配置(ステツプ502)する。こ
れで以下のオートアライメント(AA)の準備が
完了する。
次いで第3図Aの動作で説明したように、マス
ク1とウエハ4の位置ずれ量を光検出器47,4
7′で検出する。この位置ずれ量の検出は、オー
トアライメント(AA)信号として用いられる
(ステツプ503)が、いずれかの公知の方法で検出
することができる。すなわち、マスク1とウエハ
4のX方向、Y方向、θ方向の位置ずれ量は、そ
れぞれ △X=(△×L+△×R)/2 ……(1) △Y=(△YL+△YR)/2 ……(2) △θ=(△YR−△YL)/(XR−XL) ……(3) で表わすことができる(ステツプ504)。ここで
XL,XRはマスクの中心からの左マークおよび右
マークの位置であり(XR−XL)は左右両マーク
間の間隔である。
次にこのズレ量△X、△Y、△θが許容範囲内
にあるか否かをステツプ505にて判別し、範囲外
であればステツプ508へ分岐し、ウエハステージ
駆動装置61(第3図A)に指令を出してウエハ
ステージ5を微動駆動し、上記のずれ量を補正す
る。この微動駆動は、ループ509により位置ずれ
量が許容範囲内に入るまで繰り返される。
他方ステツプ504で検出されたずれ量(△X、
△Y)は、ステツプ506で最初の検出値かどうか
を判別され、最初の値(△X0、△Y0)のみがス
テツプ507でストアされる。すなわち最初の検出
値(△X0、△Y0)のみがストアされ、2回目以
降の検出値(△X1、△Y1)、(△X2、△Y2)…は
無視される。ステツプ505においてアライメント
が終了したシヨツトの部分に関しては、ステツプ
510で露光される。
露光終了後はウエハステージ5をステツプ移動
して次の露光に入るが、ここでの移動量について
説明する。
マスク1とウエハの位置ずれの生じる主な原因
としては、 ウエハステージの送り精度 前回の焼付工程での焼付倍率誤差、デイスト
ーシヨン ウエハあるいはマスクの伸びまたは縮み等が
あるが位置ずれ量は同一ウエハ内の各シヨツト
について一定ではない。
しかしながら位置ずれ量は、例えば第3図Cの
矢印で示す順番でウエハ4の露光を行うとすれ
ば、4bの部分の位置ずれ量は近傍の部分、例え
ば4a,4cの部分の位置ずれ量とほぼ等しい。
従つて本発明では、例えば現在の露光を4bの部
分で行つた後、4cの部分へウエハステージ5をス
テツプ移動する場合には4bの部分のアライメン
トにおいて検出された位置ずれ量(△X、△Y)
を考慮して行う。この実施例で最初の検出値(△
X0、△Y0)を選択するのは、この値が上記の位
置ずれの原因により次の露光においても同
様に位置ずれとなつて現われるからである。
従つてステツプ510で露光が終了した後は、ス
テツプ511において、ステツプ507でストアした前
回シヨツトのアライメントでの最初の位置ずれ量
(△X0、△Y0)を読み出す。次いでステツプ512
において、マスク1及びウエハ4の露光領域に応
じた所定のステツプ移動量(X0、Y0)にずれ量
(△X0、△Y0)を加算し、次の露光のためのステ
ツプ移動量を計算する。但し、この過程は露光中
に行つても良い。ウエハステージ5はステツプ
514において上記の移動量に基づいて駆動され、
再びステツプ503において次の露光のためにアラ
イメントされ、再び最初のずれ量がストアされ
る。このように各露光毎に、アライメント→露光
→補正されたステツプ移動が行なわれるため、ア
ライメント毎のずれ量は最小になり、アライメン
ト時間が短縮される。
ステツプ513において、ウエハ全面への露光終
了が判別されると、ステツプ515においてこのウ
エハは回収される。新しいウエハはステツプ501
から同様に焼き付けられる。
〔効果〕
以上説明したように、本発明によれば各露光時
のステツプ移動を補正することにより、ステツプ
移動ごとのマスクとウエハの位置ずれは最小とな
り、従つてアライメント時間が短縮され、スルー
プツトの増大に効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体焼付露光装置の動作を説
明するフローチヤート、第2図は、第1図の詳細
なフローチヤート、第3図本発明の一実施例の半
導体焼付方法に基づく半導体焼付露光装置のアラ
イメント部分の主要構成図、第4図本発明の半導
体焼付方法に基づく半導体焼付露光装置の動作を
説明するフローチヤートである。 1……マスク、3……縮小投影光学系、4……
ウエハ、5……ウエハステージ駆動装置、60…
…演算装置、61……ウエハステージ駆動装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マスクに対してウエハをステツプ移動するこ
    とにより、前記マスクに形成されているパターン
    を前記ウエハ上の複数のシヨツト領域に順に露光
    焼付けする半導体焼付方法において、露光位置に
    送り込まれた前記ウエハの第1シヨツト領域の位
    置ずれ量を前記ウエハに形成されているアライメ
    ントマークを利用して計測する計測段階と、前記
    位置ずれ量が許容値内か否かを判別する判別段階
    と、前記位置ずれ量が前記許容値外と判別された
    時には前記位置ずれ量を減少させる方向に前記マ
    スクと前記ウエハを相対的にアライメント移動す
    るアライメント移動段階と、前記位置ずれ量が前
    記許容値内と判別された時には前記マスクのパタ
    ーンを前記第1シヨツト領域に焼付けるために前
    記マスクを介して前記第1シヨツト領域を露光す
    る露光段階と、前記第1シヨツト領域の露光後で
    前記ウエハ上の第2シヨツト領域を前記露光位置
    に送り込む際、前記第2シヨツト領域を前記露光
    位置に送り込むためのステツプ移動量を前記第1
    シヨツト領域に関して計測された前記位置ずれ量
    で補正した値に応じて前記ウエハをステツプ移動
    するステツプ移動段階を有することを特徴とする
    半導体焼付方法。 2 前記位置ずれ量が前記許容値内となるまで前
    記計測段階と前記アライメント移動段階を繰り返
    すと共に、前記ステツプ移動量を前記第1シヨツ
    ト領域に関して最初に計測された位置ずれ量で補
    正することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体焼付方法。
JP59029511A 1984-02-20 1984-02-21 半導体焼付方法 Granted JPS60175051A (ja)

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JPS60175051A JPS60175051A (ja) 1985-09-09
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55135831A (en) * 1979-04-03 1980-10-23 Optimetrix Corp Improved stepprepetion projectionnmatching exposer
JPS5780724A (en) * 1980-11-07 1982-05-20 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Positioning device

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JPS60175051A (ja) 1985-09-09

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