JPH055368B2 - - Google Patents

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JPH055368B2
JPH055368B2 JP62260224A JP26022487A JPH055368B2 JP H055368 B2 JPH055368 B2 JP H055368B2 JP 62260224 A JP62260224 A JP 62260224A JP 26022487 A JP26022487 A JP 26022487A JP H055368 B2 JPH055368 B2 JP H055368B2
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JP
Japan
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mask
stage
wafer
alignment
chuck
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62260224A
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English (en)
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JPH01101629A (ja
Inventor
Ryoji Tanaka
Hidekazu Kono
Joji Iwata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP62260224A priority Critical patent/JPH01101629A/ja
Publication of JPH01101629A publication Critical patent/JPH01101629A/ja
Publication of JPH055368B2 publication Critical patent/JPH055368B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

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)

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エハのプリアライメント方
法、特に、X線露光装置に適用しうるマスクとウ
エハのプリアライメント方法に関する。
〔技術環境〕
近年の半導体はDRAMに代表されるように高
集積化が進む傾向にあり、超LSIのパターンの最
小線幅もミクロンからサブミクロンの領域へ突入
しようとしている。このような状況において、従
来の紫外線のg線、i線を用いた光学式の半導体
露光装置では、光の波長による解像度の限界が
0.5μm程度と言われており、0.5μm以下のパター
ンに対応できる次世代の露光装置が強く望まれて
いる。この次世代の露光装置として、現在、X線
露光装置が有望視されており、研究・開発が進め
られている。
〔共通的技術〕
一般に、X線露光装置では発散X線が用いら
れ、投影レンズなどの光学系を構成することがで
きないため、露光方式はブロキシミテイ露光であ
る。マスクとウエハのブロキシミテイギヤツプは
半影ぼけを小さくするために10〜50μmと小さ
く、ランナウト誤差を小さくするためにギヤツプ
設定を厳しく制御する必要がある。したがつて、
X線露光装置におけるアライメントは、マスクと
ウエハの横方向の位置合わせに加え、ギヤツプと
あおりを正確に設定しなければならず、そのため
のアライメント方法が各種提案されている。
〔従来の技術〕
従来の技術としては、例えば、日経マイクロデ
バイス1986年4月号等に紹介されている米マイク
ロニクス社のX線ステツパ「MX−1600」があ
る。「MX−1600」におけるマスクとウエハのア
ライメントは、マスク用マークとしてリニア・フ
レネル・ゾーン・プレート(LFZP)と呼ばれる
光の回折を利用した集光レンズを用い、ウエハ用
マークとして線状回折格子を用いて行う。このア
ライメント方法についてはB.Fayらにより
Journal of Vacuum Science Technology
Vol.16(6)pp.1954−1958.Nov/Dec.1979の
“Optical Alignment System for Submicron
X−ray Lithography”に報告されている。ここ
でその原理について図面を参照して説明する。
第3図はLFZPを用いたアライメント方法を示
す説明図である。ウエハ21には回折格子22が
刻印されており、ウエハ21の上には所定のギヤ
ツプだけ離れてマスク23が対向している。マス
ク23には焦点距離がマスクとウエハのギヤツプ
量に等しいLFZP24が描かれている。第4図は
マスク用マークのLFZPの構造を示す説明図であ
る。LFZPはいろいろな幅や間隔の縞はマークの
中心からの距離をrnとするとr2n=nfλ2+nλ2/4で 表わされる。ここで、fは焦点距離、λはアライ
メントに用いるレーザの波長である。また、第5
図はウエハ用マークの回折格子を示す説明図であ
る。回折格子は大きさの等しい長方形が等間隔に
並んだ構造になつており、回折格子のピツチdに
よつて回折角度が決まる。
第3図においてマスク23の上方から入射され
た平行レーザビーム25はLFZP24により集光
され、ウエハ21面上で焦点を結びスリツト状の
像をつくる。この結像したスリツトとウエハ21
面上の回折格子22が一直線上に重なると、レー
ザビームは回折し再びLFZP24を通り平行光と
なつて位置決め信号として検出される。
前述のX線ステツパ「MX1600」では、閉ルー
プ自動位置合わせを行うために、マスク用マーク
のLFZP24へのレーザビーム25の横方向の入
射角を変化させる。これによつて、結像したスリ
ツトは直線状の回折格子22を走査し、アライメ
ントマークのずれ量を電気的に検出することがで
きる。このとき、ウエハ21面上でのスリツトの
走査範囲は約2μmなので、アライメントマーク
のずれ量の検出範囲も約2μmである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のアライメント方法は、位置ずれ
の検出範囲が約2μmと狭いため、マスクとウエ
ハをステージに装着する際には、ある程度の重ね
合わせ精度をもつようにプリアライメントを行う
必要がある。従来のマスクとウエハのプリアライ
メントは、それぞれの外形を基準に機械的に突き
当てて位置決めすることによつて行つているの
で、プリアライメントの重ね合わせ精度はマスク
とウエハの外形とパターンの位置精度に大きく左
右される。そのため、マスクの製作にあたり、マ
スクのパターンを外形に対して位置精度を良くし
なければならないので、マスクの製作が困難にな
るという欠点があつた。
したがつて、プリアライメントの重ね合わせ精
度が2μm以上になる場合には、位置ずれ信号は
検出できず、位置ずれ信号の検出範囲内にマスク
とウエハを重ね合わせるようにステージを動か
し、位置ずれ信号を探し出す工程が必要になりア
ライメントに長い時間がかかるという欠点があつ
た。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のマスクとウエハのプリアライメント方
法は、xyステージ上のZθステージに搭載された
マスク移替えチヤツクにプリアライメントマーク
を有するマスクを真空吸着する第1の吸着工程
と、前記xyステージを駆動してマスクのプリア
ライメントマークをテレビカメラの前に移動する
第1の移動工程と、テレビカメラでマスクのプリ
アライメントマークを観察してxyθ方向のずれを
合わせ込む第1の合わせ込み工程と、Z1Z2Z3ステ
ージとマスクチヤツクからなるマスクステージの
前にマスクを第2の移動する工程と、前記Zθス
テージのZステージを移動し同時にマスク移替え
チヤツクとマスクチヤツクの真空状態を切換えて
マスクをマスク移替えチヤツクからマスクチヤツ
クに移替える移替え工程と、前記xyステージ上
のθステージに搭載されたウエハチヤツクにプリ
アライメントマークを有するウエハを真空吸着す
る第2の吸着工程と、xyステージを駆動してウ
エハのプリアライメントマークをテレビカメラの
前に移動する第3の移動工程と、テレビカメラで
ウエハプリアライメントマークを観察してxyθ方
向のずれを合わせ込む第2の合わせ込み工程と、
マスクステージの前にウエハを移動する第3の移
動工程とを含んで構成される。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について、図面を参照し
て詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図であ
る。
第1図に示すX線露光装置は、ベース1と、ベ
ース1に搭載されX軸方向に移動できるXステー
ジ2と、Xステージ2に搭載されY軸方向に移動
できるYステージ3と、Yステージ3に搭載され
Z軸方向の移動とZ軸を中心とした回転ができる
Zθステージ4と、Zθステージ4に搭載されたマ
スク移替えチヤツク5と、マスク移替えチヤツク
5に真空吸着されたマスク6と、Yステージ3に
搭載されたθステージ7と、θステージ7上のウ
エハチヤツク8と、ウエハチヤツク8に真空チヤ
ツクされたウエハ9とX線源10の下方に取り付
けられX線源10からのX線を導くヘリウムチヤ
ンバ11と、ヘリウムチヤンバ11の下方に取り
付けられあおりと高さを調整できるZ1Z2Z3ステー
ジ12と、Z1Z2Z3ステージ12に取り付けられた
マスクチヤツク13と、ヘリウムチヤンバ11の
側面に取り付けられ最終的なフアインアライメン
トを行うためのアライメント光学系14とマスク
チヤツク13の近傍にありマスク移替えチヤツク
5に装着されたマスク6およびウエハチヤツク8
に装着されたウエハ9のプリアライメントマーク
を観察できる2個のテレビカメラ15と、Yステ
ージ3に搭載された直角ミラー16と、Yステー
ジ3の位置を計測するレーザ測長器17とを含ん
で構成される。
第2図a〜hは第1図に示すX線露光装置にお
けるマスクとウエハのプリアライメントの工程を
示す説明図である。
第2図aは、マスク6をマスク移替えチヤツク
5に真空吸着し、テレビカメラ12で2個のプリ
アライメントマーク18a,19bを観察してプ
リアライメントを行う位置にXステージ2とYス
テージ3を移動したところ示している。2個のテ
レビカメラ15の間隔は、プリアライメントマー
ク18a,18bの間隔Dに等しい。
第2図bは、プリアライメントマーク18a,
19bをテレビカメラ15で観察したときのテレ
ビモニタの状態を示している。観察されたプリア
ライメントマーク18aとモニタ上の基準マーク
19aとのX方向のずれ量をΔxa、Y方向のずれ
量をΔyaとし、プリアライメントマーク18bと
基準マーク18bとのX方向のずれ量をΔxb、Y
方向のずれ量をΔybとすると、マスク6のXYθ
方向のずれ量Δxm、Δym、ΔθmはΔx=(Δxa+
Δxb)/2、Δy=(Δya+Δyb)/2、Δθ=
(Δya−Δyb)/Dで表わされる。ただし、Dは
プリアライメントマーク16a,16bの間隔で
ある。このΔx、Δy、Δθをもとに、Xステージ
2、Yステージ3、Zθステージ4を動かし、モ
ニタ上でプリアライメントマーク18a,18b
と基準マーク19a,19bを重ね合わせてマス
クのプリアライメントを行う。
第2図cは、マスクのプリアライメント完了
後、Xステージ2とYステージ3をマスクチヤツ
ク13の下方に移動させたときの状態を示してい
る。ステージの位置の計測は、プリアライメント
完了した位置を原点とし、その位置からの変異を
レーザ測長器17で計測することによつて行う。
第2図dは、マスク6をマスク移替えチヤツク
5からマスクチヤツク13に移し替えるときの状
態を示している。Zθステージ4がマスク6を装
着したマスク移替えチヤツク5をZ方向に押し上
げマスク6をマスクチヤツク13に密着させる
と、マスクチヤツク13はマスク6を真空吸着す
る。マスク6がマスクチヤツク13真空吸着され
たのち、マスク移替えチヤツク5の真空を切り、
マスク6の移し替えを行う。
第2図eは、マスク6の移し替えが完了し、
Zθステージ4が通常の位置にもどつたときの状
態を示している。このとき、マスク6はテレビカ
メラ15対して正確に位置決めされた状態でマス
クチヤツク13に真空吸着されている。
第2図fは、ウエハ9をθステージ7上のウエ
ハチヤツク8に真空吸着し、テレビカメラ15で
2個のプリアライメントマーク20a,20bを
観察してプリアライメントを行う位置にXステー
ジ2とYステージ3を移動したところを示してい
る。ウエハ9上のプリアライメントマーク20
a,20bの間隔もマスク6上のプリアライメン
トマーク18a,19bの間隔に等しくしてお
く。
第2図gは、プリアライメントマーク20a,
20bをテレビカメラ15で観察したときのテレ
ビモニタを状態を示している。前述のマスクの場
合と同様に、ウエハ9のXYθ方向のずれ量Δxw、
Δyw、Δθwを求め、Xステージ2、Yステージ
3、ZΔステージ4を動かし、モニタ上でプリア
ライメントマーク20a,20bと基準マーク1
9a,19bを重ね合わせプリアライメントを行
う。
第2図hは、ウエハ9のプリアライメント完了
後、Xステージ2とYステージ3を最初の露光位
置に移動させたときの状態を示している。テレビ
カメラ12に対するウエハ9の位置は、マスク6
の場合と同様に、レーザ測長器で正確に計測する
ことができる。マスク6はすでにテレビカメラ1
5に対して正確に位置決めされているので、マス
ク6とウエハ9を高い重ね合わせ精度でプリアラ
イメントすることが可能となる。
マスクとウエハのプリアライメントが完了した
ら、アライメント光学系14により最終的なフア
インアライメントを行い露光を開始する。
〔発明の効果〕
本発明のマスクとウエハのプリアライメント方
法は、真空吸着したマスクをマスクステージに移
し替えることのできるウエハステージを設けるこ
とにより、マスクとウエハをウエハステージ上で
プリアライメントできるため、重ね合わせ精度の
良いプリアライメントができるという効果があ
る。その結果、最終的なフアインアライメントの
負担が軽くなるという効果がある。
また、マスクの外形を基準としてプリアライメ
ントを行うかわりに、マスクをウエハステージに
装着しウエハステージを動かして合わせ込みを行
うため、マスクの外形とマスクパターンの位置精
度を出す必要がなく、マスクの製作が比較的容易
になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2
図a〜hは本発明のマスクとウエハのプリアライ
メントの工程を示す説明図、第3図は従来のアラ
イメント方法を示す説明図、第4図は第3図に示
すアライメント方法におけるマスク用マークであ
るリニア・フレネル・ゾーン・プレートを示す平
面図、第5図は第3図に示すアライメント方法に
おけるウエハ用マークである回折格子を示す平面
図。 1……ベース、2……Xステージ、3……Yス
テージ、4……Zθステージ、5……マスク移替
えチヤツク、6……マスク、7……θステージ、
8……ウエハチヤツク、9……ウエハ、10……
X線源、11……へリウムチヤンバ、12……
Z1Z2Z3ステージ、13……マスクチヤツク、14
……アライメント光学系、15……テレビカメ
ラ、16……直角ミラー、17……レーザ測長
器、18a,18b……マスクのプリアライメン
トマーク、19a,19b……基準マーク、20
a,20b……ウエハのプリアライメントマー
ク、21……ウエハ、22……回折格子、23…
…マスク、24……リニア・フレネル・ゾーン・
プレート、25……レーザビーム、Δxa,Δxb…
…プリアライメントマークと基準マークのX方向
のずれ量、Δya,Δya……プリアライメントマー
クと基準マークのY方向のずれ量、d……回折格
子のピツチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 xyステージ上のZθステージに搭載されたマ
    スク移替えチヤツクにプリアライメントマークを
    有するマスクを真空吸着する第1の吸着工程と、
    前記xyステージを駆動してマスクのプリアライ
    メントマークをテレビカメラの前に移動する第1
    の移動工程と、テレビカメラでマスクのプリアラ
    イメントマークを観察してxyθ方向のずれを合わ
    せ込む第1の合わせ込み工程と、Z1Z2Z3ステージ
    とマスクチヤツクからなるマスクステージの前に
    マスクを第2の移動する工程と、前記Zθステー
    ジのZステージを移動し同時にマスク移替えチヤ
    ツクとマスクチヤツクの真空状態を切換えてマス
    クをマスク移替えチヤツクからマスクチヤツクに
    移替える移替え工程と、前記xyステージ上のθ
    ステージに搭載されたウエハチヤツクにプリアラ
    イメントマークを有するウエハを真空吸着する第
    2の吸着工程と、xyステージを駆動してウエハ
    のプリアライメントマークをテレビカメラの前に
    移動する第3の移動工程と、テレビカメラでウエ
    ハプリアライメントマークを観察してxyθ方向の
    ずれを合わせ込む第2の合わせ込み工程と、マス
    クステージの前にウエハを移動する第3の移動工
    程とを含むことを特徴とするマスクとウエハのプ
    リアライメント方法。
JP62260224A 1987-10-14 1987-10-14 マスクとウェハのプリアライメント方法 Granted JPH01101629A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0683276U (ja) * 1993-05-12 1994-11-29 株式会社日立ビルシステムサービス プリント板取外し治具

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098103A (ja) * 1995-06-19 1997-01-10 Nikon Corp 投影露光装置及び投影露光方法
JP2005340315A (ja) * 2004-05-25 2005-12-08 Nikon Corp 位置合わせ装置、露光装置、位置合わせ方法及び露光方法、並びにデバイス製造方法及び較正用(工具)レチクル

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