JP2598702B2

JP2598702B2 - Positioning method for substrate exposure equipment

Info

Publication number: JP2598702B2
Application number: JP1172785A
Authority: JP
Inventors: 弘吉竹
Original assignee: 日立電子エンジニアリング株式会社
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH0338023A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は半導体製品の露光装置において、マスク基
板に対する被露光基板の位置合わせの方式に関するもの
である。The present invention relates to a method for aligning a substrate to be exposed with respect to a mask substrate in an exposure apparatus for semiconductor products.

［従来の技術］半導体ICの製造においては、回路パターンを描いたマ
スクを原盤として、これを光学式によりシリコンウエハ
などの被露光基板に投影して複写される。この場合、マ
スク板と被露光基板は正確に位置合わせすることが必要
である。2. Description of the Related Art In the manufacture of a semiconductor IC, a mask on which a circuit pattern is drawn is used as a master and this is projected onto an exposed substrate such as a silicon wafer by an optical method and copied. In this case, the mask plate and the substrate to be exposed need to be accurately aligned.

第３図（ａ）〜（ｄ）により位置合わせの方法を説明
する。図（ａ）において、マスク基板１には予め適当な
２箇所に＃形のマークを付け、これに対して被露光板２
には＋形のマークが付けられている。これらを図（ｂ）
のように重ね合わせ、上方より光源３より照射光Ｌを照
射し、リニアイメージセンサ４−1,4−２により＃マー
クと＋マークの映像を捉え、図（ｃ）に示すように各マ
ークの中心点O,O′が一致するように一方を移動して位
置合わせされる。位置合わせの詳細を述べると、図
（ｄ）はリニアイメージセンサ４の受光波形を示すもの
で、図（ｃ）に示す＃マークの平行する２線M₁，M₂に対
応して波形pm₁，pm₂が、またM₁，M₂に平行する＋マーク
の線C₁に対応して波形pc₁が受光されている。いま、図
（ｃ）の点線で示す位置に線C₁あるときは、図（ｄ）の
波形pc₁の位置は（イ）のようにpm₁とpm₂の中心より離
れており、マスク板１または基板２を矢印Ａの方向に移
動してpc₁は（ロ）の状態となる。同様に線M₃，M₄に対
してC₂に対しても行われて、中心点O,O′が位置合わせ
される。このような位置合わせが２箇所のマークに対し
て行われてマスク板１と基板２が位置合わせが完了する
ものである。The method of positioning will be described with reference to FIGS. In FIG. 1 (a), a mask substrate 1 is previously marked with # -shaped marks at two appropriate places, and
Is marked with a + symbol. These are shown in FIG.
And irradiate irradiation light L from the light source 3 from above, capture the images of the # mark and the + mark by the linear image sensors 4-1 and 4-2, and as shown in FIG. Positioning is performed by moving one of them so that the center points O and O 'coincide. To explain the details of the alignment, FIG. 9D shows the light reception waveform of the linear image sensor 4 and the waveform pm ₁ corresponding to the _two parallel lines M ₁ and M ₂ of the # mark shown in FIG. , Pm ₂ and the waveform pc ₁ corresponding to the line C ₁ of the + mark parallel to M ₁ , M ₂ . Now, when in line C ₁ in the position indicated by the dotted line in FIG. (C), the position of the waveform pc ₁ in FIG. (D), are separated from the center of pm ₁ and pm ₂ as shown in (b), a mask plate 1 or the substrate 2 is moved in the direction of arrow A, and pc ₁ is in the state (b). Similarly also made to C ₂ with respect to the line M _3, M _4, the center point O, O 'are aligned. Such alignment is performed for two marks, and the alignment between the mask plate 1 and the substrate 2 is completed.

［解決しようとする課題］さて、位置合わせのための照射光は光源３よりマスク
板１の全面に照射され、この照射光はマスク板１を透過
して基板２を照射する。マスク板１は透明ではあるが若
干は減衰して基板２に対する照射強度が低くなり、さら
にその反射光はマスク板１により減衰し、＋マークに対
するイメージセンサ４の受光量は＃マークによるものよ
りかなり低レベルとなる。第４図はイメージセンサ４の
感度を同一とした場合の受光波形を示すもので、pmはpc
より非常に大きいばかりでなく、pcを必要なレベルとす
るためにpmが飽和して先端が平坦である。このような飽
和した波形では精度のよい位置検出ができず、従って正
確な位置合わせは不可能である。これに対して、光源の
発光パワーを制御して両者の反射光、またはイメージセ
ンサの受光強度を同レベルとすることが考えられるが、
発光パワーの制御は大まかで精密でなく採用できない。[Problem to be Solved] Irradiation light for alignment is irradiated from the light source 3 onto the entire surface of the mask plate 1, and this irradiation light passes through the mask plate 1 and irradiates the substrate 2. The mask plate 1 is transparent but slightly attenuated and the irradiation intensity on the substrate 2 is reduced, the reflected light is attenuated by the mask plate 1 and the amount of light received by the image sensor 4 for the + mark is considerably larger than that for the # mark. Low level. FIG. 4 shows the received light waveform when the sensitivity of the image sensor 4 is the same, and pm is pc
Not only is it much larger, but pm is saturated and the tip is flat to bring pc to the required level. Accurate position detection cannot be performed with such a saturated waveform, and accurate positioning is impossible. On the other hand, it is considered that the light emission power of the light source is controlled to make the reflected light of both light sources or the light receiving intensity of the image sensor the same level.
The control of the light emission power cannot be adopted without being rough and precise.

この発明は、以上の問題を解決するためになされたも
ので、イメージセンサに受光される＃マークまたは＋マ
ークの波形が飽和することなく、＋マークとレベルを可
及的に同一として、マスク板と基板の正確な位置合わせ
を可能とする方式を提供することを目的とするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the level of the + mark and the level of the + mark received by the image sensor are made as identical as possible without saturating the waveform. It is an object of the present invention to provide a method that enables accurate alignment between the substrate and the substrate.

［課題を解決するための手段］この発明は、マスク板と被露光基板のそれぞれの２箇
所に設けられた＃マークおよび＋マークの位置をリニア
イメージセンサにより検出し、移動機構により上記被露
光基板を移動し、対応する上記＃マークと＋マークのそ
れぞれの中心点を一致させて上記マスク板と被露光基板
の位置合わせを行う基板露光装置における位置合わせ方
式である。光源よりのマスク板または基板に対する照射
光の光路に、減光率が段階的に変化する複数の減光フィ
ルタを設ける。上記＃マークまたは＋マークに対して、
適切な強度の位置信号がえられる減光率の減光フィルタ
を選択して照射光をそれぞれ照射し、上記リニアイメー
ジセンサに検出される位置データをメモリに記憶し、該
記憶された位置データを読み出して上記の位置合わせを
行う。この場合、＃マークの検出と＋マークの検出とを
それぞれ別個に行い、リニアイメージセンサの受光レベ
ルを示す強度信号により減光フィルタを選択するもので
ある。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a linear image sensor detects the positions of a # mark and a + mark provided at two locations on a mask plate and a substrate to be exposed, respectively, and the moving mechanism detects the position of the substrate. Is moved, and the respective center points of the corresponding # mark and + mark are made to coincide with each other, thereby aligning the mask plate and the substrate to be exposed. A plurality of dimming filters whose dimming rates change stepwise are provided in an optical path of irradiation light from a light source to a mask plate or a substrate. For the above # mark or + mark,
Select a dimming filter of a dimming rate at which a position signal with an appropriate intensity is obtained, irradiate irradiation light, store position data detected by the linear image sensor in a memory, and store the stored position data. The position is read out and the above-described positioning is performed. In this case, the detection of the # mark and the detection of the + mark are separately performed, and the neutral density filter is selected based on the intensity signal indicating the light receiving level of the linear image sensor.

［作用］上記の位置合わせ方式においては、マスク板と基板の
それぞれに対して、リニアイメージセンサの受光レベル
の強度信号により適切な減光率のフィルタが選択され、
これにより減光された照射光が照射されるので、受光さ
れた＃マークの波形が飽和することなく、＋マークとと
もに検出信号はそれぞれ精度が良好である。ただし、両
マークに対する減光率が異なるので、両者の位置検出を
別個に行い、検出された位置データはそれぞれメモリに
記憶され、プロセッサにより読み出されて位置合わせが
行われる。[Operation] In the above-described alignment method, a filter having an appropriate dimming rate is selected for each of the mask plate and the substrate based on the intensity signal of the light receiving level of the linear image sensor.
As a result, since the reduced irradiation light is emitted, the waveform of the received # mark does not saturate, and the accuracy of the detection signal together with the + mark is good. However, since the dimming rates for the two marks are different, the positions of the two marks are separately detected, and the detected position data are stored in the respective memories and read out by the processor to perform the alignment.

［実施例］第１図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はこの発明に
よる基板露光装置の位置合わせ方式の実施例を示すもの
である。図（ａ）は光源系３を示し、光源3aよりの照射
光Ｌに対して減光フィルタ3bを設けて減光する。減光フ
ィルタ3bは図（ｂ）に示すように回転板3cに段階的に減
光率が異なる複数個を配列し、モータ3dにより回転して
必要な減光率とする。図（ｂ）は減光率が20％から90％
まで10％刻みの８段階とする例であるが、必要により段
階と個数は適宜に選定する。減光フィルタ3bにより減光
された照射光は、適当なミラー3eによりマスク板１を照
射するとともにマスク板１を透過して基板２を照射す
る。図（ｃ）は、減光フィルタ3bを選択するための制御
回路で、リニアイメージセンサ４−１（または４−２）
による＃マークまたは＋マークの波形信号は、信号処理
部５により波高値または幅が検出されてプロセッサ６に
入力し、これらに対応した信号が制御回路７に対して与
えられ、制御回路７によりモータ3dが回転して相当する
減光フィルタ3bが選択される。図（ｄ）は、上記により
イメージセンサにえられた＃マークと＋マークに対する
波形pm,pcを示すもので、両者は適切なレベルで、飽和
していないので先端が鋭くて精密な位置が検出できる。[Embodiment] FIGS. 1A, 1B, 1C and 1D show an embodiment of a positioning method for a substrate exposure apparatus according to the present invention. FIG. 1A shows a light source system 3, which is provided with a dimming filter 3b for dimming light L emitted from a light source 3a. As shown in FIG. 3B, a plurality of light reduction filters 3b are arranged on the rotating plate 3c in a stepwise manner with different light reduction rates, and rotated by a motor 3d to obtain a required light reduction rate. Figure (b) shows the dimming rate from 20% to 90%.
In this example, the number of steps is 10%, and the number of steps is 8 if necessary. The irradiation light, which has been dimmed by the neutral density filter 3b, irradiates the mask plate 1 with an appropriate mirror 3e and transmits the mask plate 1 to irradiate the substrate 2. FIG. 3C shows a control circuit for selecting the neutral density filter 3b, which is a linear image sensor 4-1 (or 4-2).
The peak value or width of the waveform signal of the # mark or the + mark is detected by the signal processing unit 5 and input to the processor 6, and a signal corresponding thereto is given to the control circuit 7. Rotation of 3d selects the corresponding neutral density filter 3b. FIG. 6D shows the waveforms pm and pc for the # mark and the + mark obtained on the image sensor as described above. Since both are at an appropriate level and are not saturated, a sharp and precise position is detected. it can.

第２図はこの発明による基板露光装置の位置合わせ方
法に実施例における手順を示すフローチャートで第１図
（ｃ）を併用して説明する。まず、照射光がマスク板１
に照射され、＃マークの反射光がイメージセンサ４に受
光され、信号処理部５によりそのレベルが検出される
。これにより適当な減光フィルタ3bが選択され、減
光された照射光により＃マークの位置が検出されてプロ
セッサ６によりメモリ6aに記憶される。次に、＋マー
クについて同様に受光レベルの検出と、減光フィルタ
の選択がなされ、その位置が検出されてメモリに記憶
される、メモリの記憶データはプロセッサ６により読
み出されて位置合わせが行われる。このような位置合
わせが２箇所のマークに対して終了すると、マスク板
１と基板２の位置合わせが完了する。FIG. 2 is a flowchart showing a procedure in an embodiment of the method for aligning a substrate exposure apparatus according to the present invention, which will be described with reference to FIG. 1 (c). First, the irradiation light is applied to the mask plate 1.
, And the reflected light of the # mark is received by the image sensor 4, and its level is detected by the signal processing unit 5. As a result, an appropriate neutral density filter 3b is selected, the position of the # mark is detected by the reduced illumination light, and stored in the memory 6a by the processor 6. Next, similarly for the + mark, the detection of the light receiving level and the selection of the neutral density filter are performed, and the position is detected and stored in the memory. The data stored in the memory is read out by the processor 6 to perform the alignment. Will be When such alignment is completed for the two marks, the alignment between the mask plate 1 and the substrate 2 is completed.

［発明の効果］以上の説明により明らかなように、この発明による位
置合わせ方式においては、マスク板１と被露光基板２に
対して、減光フィルタが選択されてそれぞれ適切な強度
の照射光が照射され、＃マークと＋マークがイメージセ
ンサに明瞭に受光されて、マスク板と基板の正確な位置
合わせができるもので、高密度の半導体ICの露光装置に
寄与するところには大きいものがある。[Effects of the Invention] As is apparent from the above description, in the alignment method according to the present invention, a neutral density filter is selected for the mask plate 1 and the substrate 2 to be exposed, and irradiation light of appropriate intensity is respectively applied. Irradiated, the # mark and the + mark are clearly received by the image sensor, enabling accurate alignment between the mask plate and the substrate. There is a large one that contributes to a high-density semiconductor IC exposure apparatus. .

[Brief description of the drawings]

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、この発
明による基板露光装置の位置合わせ方式の実施例の説明
図、第２図はこの発明による基板露光装置の位置合わせ
方式の実施例における手順のフローチャート、第３図
（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、基板露光装置
の従来の位置合わせ方式の説明図、第４図は従来の位置
合わせ方法における受光パルスの問題点の説明図であ
る。１…マスク板、２…被露光基板、３…光源（系）、3a…
光源、3b…減光フィルタ、3c…回転板、3d…モータ、3e
…ミラー、４…リニアイメージセンサ、５…信号処理
部、６…プロセッサ、6a…メモリ、７…制御回路、〜
…フローチャート番号。1 (a), 1 (b), 1 (c) and 1 (d) are explanatory views of an embodiment of a positioning method of a substrate exposure apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a positioning method of the substrate exposure apparatus according to the present invention. 3 (a), 3 (b), 3 (c) and 3 (d) are explanatory views of a conventional positioning method for a substrate exposure apparatus, and FIG. 4 is a conventional positioning method. FIG. 4 is an explanatory diagram of a problem of a light receiving pulse in the method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mask board, 2 ... Substrate to be exposed, 3 ... Light source (system), 3a ...
Light source, 3b ... neutral density filter, 3c ... rotating plate, 3d ... motor, 3e
... mirror, 4 ... linear image sensor, 5 ... signal processing unit, 6 ... processor, 6a ... memory, 7 ... control circuit, ...
... Flowchart number.

Claims

(57) [Claims]

A linear image sensor detects the positions of a # mark and a + mark provided at two locations on a mask plate and a substrate to be exposed, and moves the substrate by a moving mechanism. In a substrate exposure apparatus for aligning the mask plate and the substrate to be exposed by aligning the respective center points of the mark and the + mark, the extinction ratio is stepwise in the optical path of light emitted from the light source to the mask plate or the substrate. And a plurality of dimming filters having different dimming rates are selected, and a dimming filter having the dimming rate, which can obtain a position signal having an appropriate intensity, is selected for irradiation with reflected light having different intensities from the # mark and the + mark. Each light is irradiated, the position data detected by the linear image sensor is stored in a memory, and the stored position data is read out to perform the above-described positioning. A method of positioning a substrate exposure apparatus, wherein detection of a # mark and detection of a + mark are separately performed, and the neutral density filter is selected based on an intensity signal indicating a light receiving level of the linear image sensor. .