JP2637412B2 - 位置あわせ方法 - Google Patents
位置あわせ方法Info
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- JP2637412B2 JP2637412B2 JP62043506A JP4350687A JP2637412B2 JP 2637412 B2 JP2637412 B2 JP 2637412B2 JP 62043506 A JP62043506 A JP 62043506A JP 4350687 A JP4350687 A JP 4350687A JP 2637412 B2 JP2637412 B2 JP 2637412B2
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- Japan
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- alignment mark
- reticle
- wafer
- exposure
- alignment
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、半導体露光装置のレチクルとウエハのアラ
イメント、特に光源にエキシマレーザーを用いた半導体
露光装置において、レジストの塗布されたウエハを高精
度にレチクルにアライメントする方法におけるアライメ
ントマークの形成方法に関する。
イメント、特に光源にエキシマレーザーを用いた半導体
露光装置において、レジストの塗布されたウエハを高精
度にレチクルにアライメントする方法におけるアライメ
ントマークの形成方法に関する。
半導体素子の微細化が進むにつれ、半導体露光装置の
解像度もより微細な方向が求められてきており、これに
伴う投影光学系の焦点深度の低下の問題の解決や定在波
の除去の目的で、下層に露光波長を吸収するレジストを
配した多層レジスト技術が普及しつつある。
解像度もより微細な方向が求められてきており、これに
伴う投影光学系の焦点深度の低下の問題の解決や定在波
の除去の目的で、下層に露光波長を吸収するレジストを
配した多層レジスト技術が普及しつつある。
また、前述のようなパターンの微細化に伴って、アラ
イメント精度の高精度化の要求も高まっている。これに
対しては従来より高精度アライメントに好適な方法とし
て、露光波長で照明し投影レンズを介してレチクル−ウ
エハ位置ずれ検出を行ってアライメントする、いわゆる
「TTL焼波長アライメント」が提案されている。この方
法は実際の露光画面のデイストーシヨン、倍率変化、経
時変化等にアライメントが追従できるので良い訳である
が、前述の多層レジストでは露光波長がほとんど吸収さ
れるため、ウエハでのアライメント信号が戻って来ない
ので使えないという欠点があった。
イメント精度の高精度化の要求も高まっている。これに
対しては従来より高精度アライメントに好適な方法とし
て、露光波長で照明し投影レンズを介してレチクル−ウ
エハ位置ずれ検出を行ってアライメントする、いわゆる
「TTL焼波長アライメント」が提案されている。この方
法は実際の露光画面のデイストーシヨン、倍率変化、経
時変化等にアライメントが追従できるので良い訳である
が、前述の多層レジストでは露光波長がほとんど吸収さ
れるため、ウエハでのアライメント信号が戻って来ない
ので使えないという欠点があった。
本発明は前述従来例の欠点に鑑み、レジストの種類に
かかわらず、投影露光像のデイストーシヨン、倍率変
化、経時変化等が発生しても高精度なアライメントがで
きるようにする事を目的とする。
かかわらず、投影露光像のデイストーシヨン、倍率変
化、経時変化等が発生しても高精度なアライメントがで
きるようにする事を目的とする。
第１図は本発明の一実施例を示す図である。図中１は
エキシマレーザ光源、２はミラー、３は照明光学系、４
はレチクル（含むマスク）、4aはレチクル４を載置かつ
位置決めするレチクルチヤツク、５はレチクル４の像を
縮小投影する投影光学系、７はウエハ、８はウエハ７を
載置し、XYθ方向に移動可能なウエハステージ、8aはウ
エハステージをX,Y,θ方向に駆動するステージドライバ
ーである。又６はウエハ７上面観察用の顕微鏡で不図示
のTVカメラを内蔵しウエハ７の上面の像を電気信号に変
換する。6aは顕微鏡６の光学系を観察時にはウエハ７上
のアライメントマーク観察可能位置まで移動させ、露光
時にはレチクルパターン像投影の邪魔にならない位置へ
移動させる為の顕微鏡用ドライバーである。14はCPU
で、顕微鏡６のTVカメラからの電気信号を受けて画像処
理してレチクル４とウエハ７の相対位置関係を検知し、
又エキシマレーザ光源１、ドライバー6a、ステージドラ
イバー8aを制御する。又CPU14にはあらかじめウエハ７
上の複数の露光区域の各々の大体の位置情報が入力可能
である。９はレチクル上面に挿脱され、レーザビームの
１部を遮光する為のアパーチヤである。20はウエハステ
ージ８に設けられた測長用ミラー8bにレーザビームを照
射し、反射光を受けて、ステージ８のX,Y,θ方向それぞ
れの変位を検出するレーザ干渉計である。レーザ干渉計
20の出力は常にCPUに送られ、CPUはこの出力からステー
ジ８の現在位置を算出する。
エキシマレーザ光源、２はミラー、３は照明光学系、４
はレチクル（含むマスク）、4aはレチクル４を載置かつ
位置決めするレチクルチヤツク、５はレチクル４の像を
縮小投影する投影光学系、７はウエハ、８はウエハ７を
載置し、XYθ方向に移動可能なウエハステージ、8aはウ
エハステージをX,Y,θ方向に駆動するステージドライバ
ーである。又６はウエハ７上面観察用の顕微鏡で不図示
のTVカメラを内蔵しウエハ７の上面の像を電気信号に変
換する。6aは顕微鏡６の光学系を観察時にはウエハ７上
のアライメントマーク観察可能位置まで移動させ、露光
時にはレチクルパターン像投影の邪魔にならない位置へ
移動させる為の顕微鏡用ドライバーである。14はCPU
で、顕微鏡６のTVカメラからの電気信号を受けて画像処
理してレチクル４とウエハ７の相対位置関係を検知し、
又エキシマレーザ光源１、ドライバー6a、ステージドラ
イバー8aを制御する。又CPU14にはあらかじめウエハ７
上の複数の露光区域の各々の大体の位置情報が入力可能
である。９はレチクル上面に挿脱され、レーザビームの
１部を遮光する為のアパーチヤである。20はウエハステ
ージ８に設けられた測長用ミラー8bにレーザビームを照
射し、反射光を受けて、ステージ８のX,Y,θ方向それぞ
れの変位を検出するレーザ干渉計である。レーザ干渉計
20の出力は常にCPUに送られ、CPUはこの出力からステー
ジ８の現在位置を算出する。
第３図はアパーチヤ９の駆動系部を示す図である。9a
はアパーチヤ９上に開けられた孔でレチクル４上のアラ
イメントマーク12の位置に対応してアパーチヤ９上に位
置し、その大きさはこの孔内にアライメントマーク12が
充分入り、かつこの時にレチクル４上の他のパターン領
域が入らないように設定されている。13はアパーチヤ駆
動用のアクチユエータであり、アライメント時にはアパ
ーチヤ９をレチクル４上方で、かつ孔9aを通してアライ
メントマーク12だけが照明光学系３からのビームにより
照明される様な位置に位置決めし、露光時にはアパーチ
ヤ９全体を光路外まで移動させる。このアクチユエータ
13はCPU14により動作制御される。
はアパーチヤ９上に開けられた孔でレチクル４上のアラ
イメントマーク12の位置に対応してアパーチヤ９上に位
置し、その大きさはこの孔内にアライメントマーク12が
充分入り、かつこの時にレチクル４上の他のパターン領
域が入らないように設定されている。13はアパーチヤ駆
動用のアクチユエータであり、アライメント時にはアパ
ーチヤ９をレチクル４上方で、かつ孔9aを通してアライ
メントマーク12だけが照明光学系３からのビームにより
照明される様な位置に位置決めし、露光時にはアパーチ
ヤ９全体を光路外まで移動させる。このアクチユエータ
13はCPU14により動作制御される。
エキシマレーザ光源１を発したレーザビームはミラー
２によって折曲げられ、照明光学系３によって適度のNA
（角度の拡がり）をもった均一な光束となってレチクル
４を照射する。レチクル４のパターンは投影光学系５に
よって、ステージ８上に配置されたウエハ７上に転写さ
れる。これが本露光であるが、この前にアライメントを
行う。CPU14のアライメント及び露光時の制御のフロー
チヤート、即ち本実施例のアライメント及び本露光方法
を第４図に示す。実施例のアライメント方法を第４図に
従って説明する。まずウエハを搬入し、入力情報に基づ
き最初の露光区域を露光位置にセツトする。この後に、
アパーチヤ９がレチクル４の上方に近接して光路中に入
る。アクチユエータ13がアパーチヤ９を駆動し、第３図
に示す様にアライメントマーク12だけが照射される様に
した後、CPU14はエキシマレーザ光源１に本露光よりず
っと強度の大きいレーザビームを照射させる。例えばレ
チクルアライメントマークが光透過部で形成されている
場合エキシマレーザの強力な遠紫外光の光化学作用と熱
作用によって、ウエハ７に塗布されたレジストがレチク
ルアライメントマークの領域だけ膜減りし、さらにより
強い露光をかけるとその部分だけレジストが完全に除去
される。これにより第２図に示すようにレチクルアライ
メントマーク像がレジスト7a上に表面の凹凸として残さ
れる。
２によって折曲げられ、照明光学系３によって適度のNA
（角度の拡がり）をもった均一な光束となってレチクル
４を照射する。レチクル４のパターンは投影光学系５に
よって、ステージ８上に配置されたウエハ７上に転写さ
れる。これが本露光であるが、この前にアライメントを
行う。CPU14のアライメント及び露光時の制御のフロー
チヤート、即ち本実施例のアライメント及び本露光方法
を第４図に示す。実施例のアライメント方法を第４図に
従って説明する。まずウエハを搬入し、入力情報に基づ
き最初の露光区域を露光位置にセツトする。この後に、
アパーチヤ９がレチクル４の上方に近接して光路中に入
る。アクチユエータ13がアパーチヤ９を駆動し、第３図
に示す様にアライメントマーク12だけが照射される様に
した後、CPU14はエキシマレーザ光源１に本露光よりず
っと強度の大きいレーザビームを照射させる。例えばレ
チクルアライメントマークが光透過部で形成されている
場合エキシマレーザの強力な遠紫外光の光化学作用と熱
作用によって、ウエハ７に塗布されたレジストがレチク
ルアライメントマークの領域だけ膜減りし、さらにより
強い露光をかけるとその部分だけレジストが完全に除去
される。これにより第２図に示すようにレチクルアライ
メントマーク像がレジスト7a上に表面の凹凸として残さ
れる。
この後CPU14はドライバー6aに指令信号を発し、あら
かじめウエハアライメントマークとレチクルアライメン
トマーク像とが顕微鏡６によって同時観察できる範囲に
くるようにする。このようにしておいて、顕微鏡６が両
マークを不図示の内蔵照明手段により多層レジストの下
層にも吸収されないような非露光波長光で照明し、顕微
鏡に内蔵されたTVカメラによって像を電気信号に変換
し、CPU14で画像処理して両マーク間のズレを計測し、
ステージドライバー8aがその量をもとにステージ８の現
在位置から所定量駆動する事でレチクルとウエハ７のア
ライメントを行う。この後アパーチヤ９と顕微鏡６の光
学系を光路外に移動させ、本露光を行う。終了すれば入
力位置上方に基づき次の露光区域を露光位置にセツトす
る。これをウエハ７上の各シヨツト（１回の露光区域）
で順次繰り返し行って１枚のウエハの露光処理を完了す
る。
かじめウエハアライメントマークとレチクルアライメン
トマーク像とが顕微鏡６によって同時観察できる範囲に
くるようにする。このようにしておいて、顕微鏡６が両
マークを不図示の内蔵照明手段により多層レジストの下
層にも吸収されないような非露光波長光で照明し、顕微
鏡に内蔵されたTVカメラによって像を電気信号に変換
し、CPU14で画像処理して両マーク間のズレを計測し、
ステージドライバー8aがその量をもとにステージ８の現
在位置から所定量駆動する事でレチクルとウエハ７のア
ライメントを行う。この後アパーチヤ９と顕微鏡６の光
学系を光路外に移動させ、本露光を行う。終了すれば入
力位置上方に基づき次の露光区域を露光位置にセツトす
る。これをウエハ７上の各シヨツト（１回の露光区域）
で順次繰り返し行って１枚のウエハの露光処理を完了す
る。
上記のようにすれば、レチクルアライメントマークの
像は、ウエハに塗布されたレジスト上に段差状となって
形成されるので、周知の光電変換手段で容易に検出され
る。
像は、ウエハに塗布されたレジスト上に段差状となって
形成されるので、周知の光電変換手段で容易に検出され
る。
尚、レチクルアライメントマークが光を遮断する部材
で形成され、マーク周囲が光透過部で形成されている場
合も本願を用いて同様の効果が得られる。
で形成され、マーク周囲が光透過部で形成されている場
合も本願を用いて同様の効果が得られる。
本発明による方法は、レジスト上の段差を検出するこ
とになるので、検出用の顕微鏡６の観察光学系は暗視野
照明にすればより有効である。
とになるので、検出用の顕微鏡６の観察光学系は暗視野
照明にすればより有効である。
また第２図（上は平面図、下は断面図）にあるよう
に、ウエハアライメントのサイズに最大ずれ量を加えた
大きさよりも、レチクルアライメントマーク12のウエハ
に塗布されたレジスト上の像の方を大きくする。即ちウ
エハアライメントマーク10がレチクルアライメントマー
クの像11に包含されるようにし、かつレチクルアライメ
ントマーク12を光透過部で形成して、さらに、レチクル
アライメントマーク12の像の範囲内のレジストを完全に
除去する露光量をかければウエハアライメントマーク10
が露出するので、レジスト膜厚の不均一が原因で発生す
る計測誤差を排除することができる。
に、ウエハアライメントのサイズに最大ずれ量を加えた
大きさよりも、レチクルアライメントマーク12のウエハ
に塗布されたレジスト上の像の方を大きくする。即ちウ
エハアライメントマーク10がレチクルアライメントマー
クの像11に包含されるようにし、かつレチクルアライメ
ントマーク12を光透過部で形成して、さらに、レチクル
アライメントマーク12の像の範囲内のレジストを完全に
除去する露光量をかければウエハアライメントマーク10
が露出するので、レジスト膜厚の不均一が原因で発生す
る計測誤差を排除することができる。
さらに、レジストの種類等の関係で、本露光時とレチ
クルアライメントマーク像形成時との露光量差があまり
に大きく、その制御が難しい場合は、それぞれの用途専
用に別々のエキシマレーザを備えるのが好ましい。
クルアライメントマーク像形成時との露光量差があまり
に大きく、その制御が難しい場合は、それぞれの用途専
用に別々のエキシマレーザを備えるのが好ましい。
レジスト除去作業とズレ量計測を先に各シヨツトで行
い、同時にこの除去作業時の各シヨツトの現在位置をレ
ーザ干渉計20で検出し、ズレ量と現在位置から各シヨツ
トとレチクルとの整合位置を算出、記憶し、全シヨツト
の整合位置を算出し終った後、各記憶整合位置にステツ
プ移動させてすぐに各シヨツトの露光を行う様にしても
よい。
い、同時にこの除去作業時の各シヨツトの現在位置をレ
ーザ干渉計20で検出し、ズレ量と現在位置から各シヨツ
トとレチクルとの整合位置を算出、記憶し、全シヨツト
の整合位置を算出し終った後、各記憶整合位置にステツ
プ移動させてすぐに各シヨツトの露光を行う様にしても
よい。
又本実施例ではレジスト7aをエキシマレーザにより除
去してマークを形成したが、例えばレジストを用いな
い、エキシマレーザ等を用いたパターンエツチングなど
でシリコン基板や7aに対応する金属膜上にエキシマレー
ザ等でエツチングを行ってマークを形成する様にしても
よい。
去してマークを形成したが、例えばレジストを用いな
い、エキシマレーザ等を用いたパターンエツチングなど
でシリコン基板や7aに対応する金属膜上にエキシマレー
ザ等でエツチングを行ってマークを形成する様にしても
よい。
以上説明したように、本発明によれば投影状態の変
化、レジストの種類等にかかわらず常に容易に高精度な
アライメントが可能になった。
化、レジストの種類等にかかわらず常に容易に高精度な
アライメントが可能になった。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の一実施例におけるレジスト上のウエハアライメント
マークとレチクルアライメントマーク像との大小関係及
び位置関係を示す説明図、第３図はアパーチヤ駆動系説
明図、第４図はCPUの制御方法のフローチヤートであ
る。 図中 １……エキシマレーザ光源、 ４……レチクル、 ５……投影光学系、 ６……顕微鏡、 ７……ウエハ、 ９……アパーチヤ、 10……ウエハアライメントマーク、 11……レチクルアライメントマーク像、 14……CPUである。
明の一実施例におけるレジスト上のウエハアライメント
マークとレチクルアライメントマーク像との大小関係及
び位置関係を示す説明図、第３図はアパーチヤ駆動系説
明図、第４図はCPUの制御方法のフローチヤートであ
る。 図中 １……エキシマレーザ光源、 ４……レチクル、 ５……投影光学系、 ６……顕微鏡、 ７……ウエハ、 ９……アパーチヤ、 10……ウエハアライメントマーク、 11……レチクルアライメントマーク像、 14……CPUである。
Claims (1)
- 【請求項１】原板上のパターンを露光光で照明し、前記
パターンを投影光学系を介して基板上の感光層に露光転
写する露光装置で用いられる前記原板と基板との位置あ
わせ方法において、 前記原板上の原板側アライメントマークを露光光で照明
し、前記原板側アライメントマークからの光で前記基板
上の感光層を除去することによって、前記感光層に凹凸
を有する前記原板側アライメントマークの像を形成する
工程と； 前記原板側アライメントマークの像と前記基板に既に形
成されている基板側アライメントマークを非露光光で光
電検出することにより両者間の位置ずれを計測する工程
と； 前記計測された位置ずれを前記原板と前記基板の位置あ
わせのために利用する工程と を有することを特徴とする位置あわせ方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62043506A JP2637412B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 位置あわせ方法 |
| US07/795,258 US5231471A (en) | 1986-03-25 | 1991-11-19 | Alignment and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62043506A JP2637412B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 位置あわせ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63209125A JPS63209125A (ja) | 1988-08-30 |
| JP2637412B2 true JP2637412B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=12665614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62043506A Expired - Fee Related JP2637412B2 (ja) | 1986-03-25 | 1987-02-25 | 位置あわせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637412B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02102071A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-13 | Olympus Optical Co Ltd | イオン流記録ヘッドの製造方法 |
| JPH053143A (ja) * | 1991-04-19 | 1993-01-08 | Hitachi Ltd | 位置合せ方法および装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5340285A (en) * | 1976-09-25 | 1978-04-12 | Fujitsu Ltd | Detection method for position-matching error |
| JPS6173329A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-15 | Hitachi Ltd | 露光装置 |
-
1987
- 1987-02-25 JP JP62043506A patent/JP2637412B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63209125A (ja) | 1988-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |