JP2000323402A

JP2000323402A - 位置合わせ精度の確認方法

Info

Publication number: JP2000323402A
Application number: JP11134538A
Authority: JP
Inventors: Hirozo Takegawa; 博三武川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の位置合わせ精度の確認方法において
は、バーニアを構成する副尺の先端部が、バーニアを構
成する長方形状の主尺のどこで最もよく合っているのか
を一つづつ判定しないといけないので時間がかかり、ま
た、判断基準が１つしかなく、概略どれ位位置ずれして
いるかは即座に判断できなかった。【解決手段】副尺を三角形状とし、主尺を四角形状と
し、三角形状の副尺３のパターン３ａが位置合わせ精度
確認方向において四角形状の主尺２のパターン２ａに包
含されるとともに、前記副尺３のパターン３ａを構成す
る二頂点Ａ・Ｂが、主尺２のパターン２ａを構成する二
辺Ｃ・Ｄと一致する位置の、基準点からの距離より二対
象物の位置合わせの精度を確認することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密な位置合わせ
が必要な分野、より詳しくは、液晶や半導体分野等で
の、基板上にパターンを露光転写する工程における、二
対象物（基板とフォトマスク）の位置合わせ精度の確認
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶、半導体等の電子デバイス分野で
は、所望のパターンが形成されたフォトマスクを用い
て、基板（ウェハ）表面に形成されたフォトレジスト膜
を露光し、その後にこれを現像してフォトマスクのパタ
ーンを基板に転写するフォトリソグラフィー法を行い、
前記フォトリソグラフィー法を繰り返して基板上にパタ
ーンを形成する。その際、すでに基板上に転写されてい
るパターンに対し、転写しようとするパターンの位置合
わせを行う必要がある。この位置合わせは、レーザビー
ムをフォトマスク及び基板に形成された位置合わせマー
クに入射し、それぞれの位置信号を読むことによって自
動位置合わせが行われている。

【０００３】しかし、前記自動位置合わせにおいては、
温度や湿度等の変化によってフォトマスクの膨張率が変
動し、そのため、フォトマスクと基板の位置にずれが生
じる。また、地震等による振動、基板のひずみ等によっ
ても、フォトマスクと基板の位置にずれが生じるのであ
る。そのため、定期的に基板とフォトマスクの位置合わ
せ精度の確認を行い、その位置のずれを補正する必要が
ある。

【０００４】図１０、図１１は、従来の位置合わせ精度
を確認する方法を示す概略図である。自動位置合わせ機
構を有する装置は、駆動装置２４、ステージ２３、位置
合わせ用光源２０等よりなり、前記駆動装置２４に接続
されたステージ２３上に、基板（ウェハ）１１が載置さ
れている。前記基板１１上の左右両側には、６μｍの等
間隔で形成された長方形状のパターン１２ａ…からなる
主尺１２がＸ方向、Ｙ方向にパターニングされている。
また、基板１１の上方位置には、基板１１と略平行とな
るようにフォトマスク１３が配置され、前記フォトマス
ク１３は真空吸着によって固定されている。また、前記
フォトマスク１３上の左右両側には、６．１μｍの等間
隔で形成された櫛形形状のパターン１４ａ…からなる副
尺１４が同じくＸ方向、Ｙ方向にパターニングされてい
る。そして、前記主尺１２および前記副尺１４よりバー
ニアを構成し、主尺１２と副尺１４とを相対的に位置ず
れさせて基板１１とフォトマスク１３の位置ずれを読み
とるようにしている。

【０００５】図１２は主尺１２と副尺１４の重なりを示
す概略平面図であり、基板１１上の主尺１２とフォトマ
スク１３上の副尺１４の重なりより、どの位置で最もよ
く合っているかを目視で判断し、位置合わせ精度を確認
する。ここでどの位置で最もよく合っているかは、副尺
１４のパターン１４ａ…の先端部１４ｂ…が、主尺１２
の長方形状のパターン１２ａ…をどこで最もよく等分し
ているかで判断していた。

【０００６】即ち、基板１１とフォトマスク１３の位置
にずれはない場合には、図１２（ａ）に示すように、原
点（基準点）０において、副尺１４の先端部１４ｂが、
主尺１２の長方形状のパターン１２ａを等分（平面視
で、長方形状のパターン１２ａの中央に位置）してい
る。また、図１２（ｂ）の状態では、原点０から数えて
プラス方向に４番目の副尺１４の先端部１４ｂが主尺１
２の長方形状のパターン１２ａを等分しているので、基
板１１とフォトマスク１３の位置ずれは、プラス方向に
０．３μｍずれていることを確認できる。

【０００７】そして、前述のように、基板１１とフォト
マスク１３の位置がずれていれば、図１０に示す、ＣＰ
Ｕ２５に前記位置ずれ（０．３μｍのずれ）を入力し、
前記ＣＰＵ２５は駆動装置２４にコマンドを送り、ステ
ージ２３がマイナス方向に０．３μｍ移動して、基板１
１とフォトマスク１３の精密な位置合わせが行われるの
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記位置合わ
せ精度の確認方法においては、副尺１４の先端部１４ｂ
…が、主尺１２の長方形状のパターン１２ａ…のどこで
最もよく合っているのかを一つづつ作業者が目視によっ
て判定しないといけないので時間がかかり、概略どれ位
位置ずれしているかは即座に判断できなかった。また、
前記副尺１４の先端部１４ｂが主尺１２のパターン１２
ａ…のどこで最もよく合っているかを判定しにくく、位
置合わせ精度の確認がはなはだ不確実になるという課題
があった。即ち、前記先端部１４ｂが前記パターン１２
ａを等分（平面視で、先端部１４ｂが前記パターン１２
ａの中央に位置）しているかどうかという判定基準が一
つしかなく、最もよく合っている箇所とその前後数カ所
では差は小さく、判定が難しく、作業者ごとに異なる見
方をしてしまうのであった。

【０００９】そこで本発明は上記課題を解決するための
もので、基板とフォトマスクの位置ずれが簡易に確認で
きるとともに、精度よく確認できる方法を提供すること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
自動位置合わせ機構を有する装置を用いて二対象物の自
動位置合わせを行った後、一方の対象物に形成された主
尺と他方の対象物に形成された副尺からなるバーニアに
より二対象物の位置合わせの精度を確認する位置合わせ
精度の確認方法であって、あらかじめ、一方の対象物
に、位置合わせ精度確認方向に略平行な一辺を含む形状
の副尺を形成し、他方の対象物には、位置合わせ精度確
認方向に対して略垂直な、相対向する二辺を含む形状の
主尺を形成し、前記副尺が位置合わせ精度確認方向にお
いて主尺に包含されるとともに、副尺を構成する、位置
合わせ精度確認方向に沿って最も離れた二点が、少なく
とも、前記主尺を構成する二辺と一致する位置の、基準
点からの距離により前記二対象物の位置合わせの精度を
確認することを特徴としている。

【００１１】前記方法とすることにより、二対象物のそ
れぞれに形成された主尺と副尺の重なりのずれを目視す
ることによって、二対象物の位置のずれを即座に判断す
ることができ、短時間で位置合わせ精度を確認すること
が可能となる。即ち、従来は判定基準が一つしかなく、
最もよく合っている箇所とその前後数カ所では差は小さ
く、判定が難しく、作業者ごとに異なった見方をしてし
まうのであった。しかし、本発明によると、少なくとも
二点の重なりより判断するので、判断基準が二つ以上で
あり、目視による判定が容易となる。また、作業者ごと
に異なる見方をするようなことがなくなり、精度よく確
実に確認できる。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の位
置合わせ精度の確認方法であって、前記副尺を三角形状
とし、前記主尺を四角形状とし、三角形状の副尺が位置
合わせ精度確認方向において四角形状の主尺に包含され
るとともに、前記副尺を構成する二頂点が、主尺を構成
する二辺と一致する位置の、基準点からの距離より前記
二対象物の位置合わせの精度を確認することを特徴とし
ている。

【００１３】前記方法とすることにより、主尺と副尺の
重なりを見ることによって、二対象物の位置のずれを即
座に判断することができ、短時間で位置合わせ精度を確
認することが可能となる。また、従来は、判定基準が一
つしかなく、最もよく合っている箇所の前後数カ所では
最もよく合っているかどうかの差は小さく、判定が難し
かった。しかし、本発明によると、三角形状の副尺の二
頂点と四角形状の主尺の二辺の重なりより判断すること
となり、判断基準が二つとなり、従って、目視による判
定が容易となる。また、作業者ごとに異なる見方をする
ようなことがなくなり、精度よく確実に確認できる。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の位
置合わせ精度の確認方法であって、前記二対象物のそれ
ぞれに形成した主尺と副尺を、同一形状としたことを特
徴としている。

【００１５】前記方法によっては、判断基準が二つ以上
であり、さらに、目視による判断が容易となり、作業者
ごとに異なる見方をするようなことはない。

【００１６】請求項４記載の発明は、位置合わせすべき
二対象物のうちの一対象物は直交する二軸からなる座標
平面を有し、他の一対象物には基準点を有し、前記二対
象物を位置合わせした際に、前記基準点の座標平面の位
置より位置合わせの精度を確認することを特徴としてい
る。

【００１７】前記方法により、前記基準点の座標平面の
位置により、二対象物の大きな位置のずれを容易にかつ
迅速に確認することが可能となり、どの方向にずれてい
るのかを容易に判断することができ、概ねの位置のずれ
を容易に確認することができるようになる。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４記載の発明であって、前記二対象物を、基板及びフ
ォトマスクとしたことを特徴としている。

【００１９】精密な位置合わせが必要な分野、より詳し
くは、液晶や半導体分野等での、基板上にパターンを露
光転写する工程における、基板とフォトマスクの位置合
わせ精度の確認を容易に行うことが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態にかかる
位置合わせ精度の確認方法について図１乃至図９を用い
て説明する。

【００２１】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１の、フォトマスクと基板の位置合わせ精度を確認
するための概略を示す斜視図である。

【００２２】図１に示すように、位置合わせすべき二対
象物、即ち、フォトマスク１と基板４は対向するように
配置され、前記基板４は図示せぬステージに載置され、
フォトマスク１は真空吸着されて固定されている。ま
た、フォトマスク１の上方位置には位置合わせ用光源５
が配置されており、前記位置合わせ用光源５よりフォト
マスク１及び基板４にそれぞれ形成された位置合わせマ
ーク（図示せぬ）にレーザービームを入射し、それぞれ
の位置合わせマークの位置信号を読むことによって自動
位置合わせを行うようにしている。

【００２３】前記基板４上の左右両側には、クロム等よ
りなる長方形状の主尺２のパターン２ａ…が、位置合わ
せ精度確認方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に所定間隔（６μｍ
ピッチ）で形成されており、また、前記フォトマスク１
の左右両側には、クロム等よりなる３角形状の副尺３の
パターン３ａ…が、位置合わせ精度確認方向（Ｘ方向、
Ｙ方向）に所定間隔（６．１μｍピッチ）で形成されて
いる。そして、前記主尺２および前記副尺３よりバーニ
アを構成し、主尺２と副尺３とを相対的に位置ずれさせ
て基板４とフォトマスク１の位置ずれを読みとるように
している。

【００２４】次に、前記主尺２と副尺３よりなるバーニ
アを目視して、二対象物の位置合わせ精度を確認する方
法について説明する。なお、Ｘ方向とＹ方向とのバーニ
アは同様なので、以後Ｘ方向（位置合わせ精度確認方向
がＸ方向）のものを用いて説明する。図２（ａ）は、フ
ォトマスク１と基板４の位置がずれていない際の、主尺
２と副尺３の重なりを示す概略平面図であり、図２
（ｂ）は、フォトマスク１と基板４の位置がずれている
際の、主尺２と副尺３の重なりを示す概略平面図であ
る。

【００２５】前記主尺２と前記副尺３の重なりを目視
し、図２（ａ）に示すように、原点（基準点）０におい
て、副尺３のパターン３ａが、位置合わせ確認方向（Ｘ
方向）において、主尺２のパターン２ａに包含されると
ともに、前記パターン３ａを構成する２つの頂点（Ａ，
Ｂ）が、パターン２ａの二辺（Ｃ，Ｄ）上に位置してい
れば、フォトマスク１と基板４の位置が一致しているこ
とを精密に確認できる。

【００２６】また、図２（ｂ）に示すように、原点０よ
り１つ上の位置（目盛りが０．１の位置）で副尺３のパ
ターン３ａが、位置合わせ確認方向（Ｘ方向）におい
て、主尺２のパターン２ａに包含されるとともに、前記
パターン３ａを構成する２つの頂点（Ａ，Ｂ）が、パタ
ーン２ａの二辺（Ｃ，Ｄ）上に位置していれば、フォト
マスク１に対して基板４の位置がプラス方向（図２にお
ける紙面上、上方）に０．１μｍずれていることを精密
に確認できる。

【００２７】そして、前記位置合わせ精度の確認後、従
来技術で示した方法により、自動位置合わせ機構を有す
る装置に位置ずれ（０．１μｍのずれ）を入力して、基
板４とフォトマスク１の位置のずれを補正するのであ
る。

【００２８】なお、副尺３および主尺２の形状は、特に
限定されるものではなく、前記副尺３のパターンが位置
合わせ精度確認方向において主尺２のパターンに包含さ
れるとともに、副尺３のパターンを構成する、位置合わ
せ精度確認方向に沿って最も離れた二点（本実施の形態
１で示したＡ，Ｂ）が、少なくとも、前記主尺２のパタ
ーンを構成する二辺（本実施の形態１で示したＣ，Ｄ）
と一致するような形状であればよい。また、基板４に副
尺３を形成し、フォトマスク１に主尺２を形成すること
も可能である。

【００２９】このような構成とすることによって、三角
形状の副尺３のパターン３ａの二頂点と長方形状の主尺
２のパターン２ａの辺との重なり具合から、どの位置で
最も主尺２と副尺３が一致しているか判断できる。即
ち、従来は判定基準が一つしかなく、最もよく合ってい
る箇所とその前後数カ所では差は小さく、判定が難し
く、作業者ごとに異なった見方をしてしまうのであっ
た。しかし、本実施の形態１によると、二点の重なりよ
り判断するので、判断基準が二つであり、目視による判
定が容易となる。また、作業者ごとに異なる見方をする
ようなことがなくなり、精度よく確実に確認できる。

【００３０】（実施の形態２）実施の形態１では、異な
る形状の主尺２と副尺３の重なりによって、位置合わせ
精度の確認を行ったが、実施の形態２においては、図３
（ａ）に示すように、基板４とフォトマスク１に同じ形
状の主尺６および副尺６（本実施の形態２においては長
方形状のバーニア）を形成し、それぞれの主尺６と副尺
６のパターン６ａ・６ａの重なりによって位置合わせ精
度の確認を行うことができる。この場合には、図３
（ｂ）に示すように、主尺６および副尺６のパターン６
ａ・６ａは２点以上の一致点（詳しくは、パターン６ａ
の各４つの頂点や各４つの辺）があり、従って、目視に
よる判断が容易となる。

【００３１】（実施の形態３）以下に、本発明の実施の
形態３にかかる位置合わせ精度の確認方法について図４
乃至図６を用いて説明する。図４は、座標平面３０を形
成した基板４と基準点３１を形成したフォトマスク１を
示す斜視図であり、基板４上の対角の位置に、座標平面
３０・３０が形成され、フォトマスク１の対角の位置に
は、基準点３１・３１が形成されている。

【００３２】図５は、基板４上に形成した座標平面３０
を示す概略平面図であり、斜線部３０ａはクロムが蒸着
された部分で、それ以外はクロムの非蒸着部である。ク
ロムの蒸着、非蒸着部は逆でもよい。ここで十字線はＸ
−Ｙの座標軸を示すもので、線幅１μｍである。また、
Ｘ−Ｙ座標軸それぞれの±５μｍから±１０μｍの帯状
のクロム蒸着部３０ａを設け、目視する際、作業者が見
やすいようにしている。この際、±１μｍ幅の座標軸、
±５μｍから±１０μｍの帯状部は必ずしも寸法通りと
する必要はない。

【００３３】図６は、基準点３１を形成したフォトマス
ク１と座標平面３０を形成した基板４を重ね合わせた際
の概略平面図であり、精度のよい位置合わせが行われた
ときはほぼ座標原点の（０、０）に基準点３１が位置す
る。図６の場合であると、基準点３１は座標のほぼ
（３、−２）にあるからＸ方向に３μｍ、Ｙ方向に−２
μｍ程度ずれていることになる。このように図６によっ
て、二対象物の大きな位置のずれを容易にかつ迅速に確
認することが可能となり、どの方向にずれているのかを
容易に判断することができ、概ねの位置のずれを容易に
確認することができるようになる。

【００３４】なお、フォトマスク１に対して基板４の位
置が大きくずれ、実施の形態１で説明したバーニアを構
成する主尺と副尺が重ならないような場合には、バーニ
アによる位置合わせ精度を確認することができない。し
かし、本実施の形態３で示す座標平面３０と基準点３１
によって、概略の基板４とフォトマスク１の位置のずれ
を確認し、概略の位置合わせを自動位置合わせ機構を有
する装置によって行って、フォトマスク１と基板４の位
置ずれを小さく（バーニアを構成する主尺と副尺が重な
るように）すれば、実施の形態１に示す方法によって、
位置合わせ精度を確認することができる。

【００３５】このように、本実施の形態３によっては、
サブミクロン（１μｍ未満）のオーダーでの位置ずれを
確認することはできないが、実施の形態１で述べたバー
ニアによってサブミクロンのオーダーでの位置のずれを
確認することができるので、実施の形態１と実施の形態
３を併用することによって、位置合わせ精度を確認する
ことができる。

【００３６】なお、座標平面は図５に示すもの以外に、
例えば、図７に示すように、同心円状のクロム蒸着部３
２ａ…を設けた座標平面３２としたり、図８に示すよう
に、モザイク状のクロム蒸着部３３ａ…を設けた座標平
面３３としたり、さらには、図９に示すように、菱形形
状としたクロム蒸着部３４ａ…を設けた座標平面３４と
することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上から明かなように本発明によれば、
二対象物のそれぞれに形成されたの主尺と副尺のパター
ンの重なりのずれを目視することによって、二対象物の
位置のずれを即座に判断することができ、短時間で位置
合わせ精度を確認することが可能となる。即ち、少なく
とも二点の重なりより判断するので、判断基準が二つ以
上であり、目視による判定が容易となる。また、作業者
ごとに異なる見方をするようなことがなくなり、精度よ
く確実に確認できる。

【００３８】また、位置合わせすべき二対象物のうちの
一平板は直交する二軸からなる座標平面を有し、他の一
平板には基準点を有し、前記二対象物を位置合わせした
際に、前記基準点の座標平面の位置より位置のずれを確
認するよう構成することによって、二対象物の大きな位
置のずれを容易にかつ迅速に確認することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の、フォトマスクと基板
の位置合わせ精度を確認するための概略を示す斜視図で
ある。

【図２】バーニアを構成する主尺と副尺のパターンの重
なりを示す概略平面図である。

【図３】バーニアを構成する主尺と副尺のパターンを同
じ形状とした際の、基板とフォトマスクの概略斜視図、
および概略平面図である。

【図４】座標平面を形成した基板と基準点を形成したフ
ォトマスクを示す斜視図である。

【図５】基板上に形成した概略の位置ずれを調べる座標
平面を示す平面図である。

【図６】基準点を形成したフォトマスクと座標平面を形
成した基板を重ね合わせた際の平面図である。

【図７】他の座標平面を示す平面図である。

【図８】他の座標平面を示す平面図である。

【図９】他の座標平面を示す平面図である。

【図１０】従来の、位置合わせ精度を確認する方法を示
す概略側面図である。

【図１１】従来の、位置合わせ精度を確認する方法を示
す概略斜視図である。

【図１２】従来の、バーニアを構成する主尺と副尺の重
なりを示す概略平面図である。

【符号の説明】

１フォトマスク２主尺２ａパターン３副尺３ａパターン４基板５位置合わせ用光源６主尺・副尺６ａパターン１１基板１２主尺１２ａパターン１３フォトマスク１４副尺１４ａパターン１４ｂ先端部２０位置合わせ用用光源２３ステージ２４駆動装置２５ＣＰＵ３０座標平面３１基準点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動位置合わせ機構を有する装置を用い
て二対象物の自動位置合わせを行った後、一方の対象物
に形成された主尺と他方の対象物に形成された副尺から
なるバーニアにより二対象物の位置合わせの精度を確認
する位置合わせ精度の確認方法であって、あらかじめ、一方の対象物に、位置合わせ精度確認方向
に略平行な一辺を含む形状の副尺を形成し、他方の対象
物には、位置合わせ精度確認方向に対して略垂直な、相
対向する二辺を含む形状の主尺を形成し、前記副尺が位置合わせ精度確認方向において主尺に包含
されるとともに、副尺を構成する、位置合わせ精度確認
方向に沿って最も離れた二点が、少なくとも、前記主尺
を構成する二辺と一致する位置の、基準点からの距離に
より前記二対象物の位置合わせの精度を確認することを
特徴とする位置合わせ精度の確認方法。
【請求項２】前記副尺を三角形状とし、前記主尺を四
角形状とし、三角形状の副尺が位置合わせ精度確認方向
において四角形状の主尺に包含されるとともに、前記副
尺を構成する二頂点が、主尺を構成する二辺と一致する
位置の、基準点からの距離より前記二対象物の位置合わ
せの精度を確認することを特徴とする請求項１記載の位
置合わせ精度の確認方法。
【請求項３】前記二対象物のそれぞれに形成した主尺
と副尺を、同一形状としたことを特徴とする請求項１記
載の位置合わせ精度の確認方法。
【請求項４】位置合わせすべき二対象物のうちの一対
象物は直交する二軸からなる座標平面を有し、他の一対
象物には基準点を有し、前記二対象物を位置合わせした
際に、前記基準点の座標平面の位置より位置合わせの精
度を確認することを特徴とする請求項１乃至請求項３記
載の位置合わせ精度の確認方法。
【請求項５】前記二対象物を、基板及びフォトマスク
としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の位
置合わせ精度の確認方法。