JP2986627B2 - プロキシミティ露光装置におけるマスクとワークの位置合わせ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プロキシミティ方式
の露光装置におけるマスクとワークの位置合わせ方法に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来、ＬＳＩやＩＣの製造においては、マ
スクとワークを密着させる露光方法があるが、以下の様
な問題を生じる。 マスクとレジストが擦れ、レジストの剥がれやパター
ンの欠落を生じる。 レジスト上のゴミがマスクに付着して、以後同じマス
クを使うと露光ミスとなる。 このため、マスクとワークの間に数ミクロンないしは数
十ミクロンのギャップを設けている。この方法をプロキ
シミティ露光という。

【０００３】図１は、プロキシミティ方式露光装置の一
実施例を示す概略図である。光源１からの放射光は楕円
集光鏡２によってインテグレータレンズ３に入射され
る。インテグレータレンズ３からの出力光は、コリメー
タレンズ４を経て、ＩＣパター等を有するマスク６を通
過してワーク７を照射する。このような露光装置を説明
したものに、例えば、特公昭５９─２８９８２号があ
る。ワークとしては、ウエハーや液晶などがある。

【０００４】マスクに描かれたＩＣパターンを、ワーク
上の正しい位置に転写するためには、露光前に、マスク
とワークを正確にアライメントする必要がある。図２
は、マスク６とワーク７をアライメントする様子を説明
するための図である。ワーク７には、位置合わせ用のマ
ーク９があり、これに対応して、マスクにも位置合わせ
用のマーク１０がある。そして、これらを両方のマーク
を観察できるように顕微鏡８がある。顕微鏡８には、図
示略であるが、対物レンズ及び接眼レンズを持つ。作業
者は、この顕微鏡８を観察しながら、マスク６に設けら
れたマーク１０と、ワーク７に設けられたマーク９を重
ね合わせるように調整することができる。

【０００５】しかし、マスク６とウエハー７は、前述の
ようにその間にギャップを有するので、両方のマーク
を、いずれもピントがあった状態で観察することは難し
い。図３を使って具体的に説明する。ウエハー７に設け
られたマーク９の位置Ａは、対物レンズ３０を介して、
位置Ａ’にピントのあった状態で投影される。マスク６
に設けられたマーク１０の位置Ｂは、対物レンズ３０を
介して、位置Ｂ’にピントがあった状態で投影される。
このように、位置Ａと位置Ｂにギャップがある以上、対
物レンズ３０を介した投影像の位置も必ずずれることに
なる。このため、顕微鏡８の接眼レンズを、位置Ａ’に
設定すると、ウエハー７に設けられたマーク９は、ピン
トのあった状態で観察できるが、マスク６に設けられた
マーク１０はピントがあってないため、結局、この両者
の位置を重ね合わせることができなくなる。このこと
は、接眼レンズを、位置Ｂ’あるいは、それ以外の位置
に設定しても同様のこととなる。一方、対物レンズの焦
点深度内であれば、位置Ａ’と位置Ｂ’に差があっても
両方のマークを両方ともピントがあった状態で観察する
とことができる。しかし、厚膜のレジストを使った場合
や、ワーク周辺部のレジストが盛り上がったり、あるい
は１枚にワークの中で厚みのバラツキがあるなどで、マ
スクとワクのギャップを余裕を以て設定している場合な
どは、焦点深度を越える場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明が解
決しようとする課題は、マスクとワークにある程度ギャ
ップを設けたプロキシミティ露光装置において、マスク
に設けられた位置合わせ用のマークと、ワークに設けら
れた位置合わせ用のマークの両方を、その間のギャップ
が焦点深度を越えた場合であっても、両方ともピントが
あった状態で顕微鏡等の光学系で観察することができ
る、マスクとワークの位置合わせ方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】課題を解決するためにこ
の発明のプロキシミティ露光装置におけるマスクとワク
の位置合わせ方法は、マスクとワークを数ミクロン乃至
数十ミクロンのギャップを設けて配置させ、それぞれに
設けられた位置合わせ用マークの投影像を、対物レンズ
と接眼レンズを有する顕微鏡等の光学系を介して検出し
て、その後、それぞれの位置合わせ用マークが一致する
ように調整するプロキシミティ露光装置におけるマスク
とワークの位置合わせ方法において、前記位置合わせ用
マークの投影像の検出は、対物レンズを通過した、位置
合わせ用マークの投影像の光を、複数のハーフミラーに
よって反射させて、マスクに設けられた位置合わせ用マ
ークの投影像と、ワークに設けられた位置合わせ用マー
クの投影像を同一場所に、両方ともピントが合った状態
で結像させ、この結像位置に、接眼レンズの焦点を配置
させて、各々の位置合わせ用マークの投影像を検出する
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】このような構成によって、ハーフミラーを使っ
てマスクに設けられた位置合わせ用マーク及び／又はワ
ークに設けられた位置合わせ用マークの投影像を、反射
させて、両者のマークの投影像を同一場所に結像させる
ことができる。この結像位置に、投影像を観察する光学
系の接眼レンズの焦点を位置させれば両方の投影像を、
両方ともピントがあった状態で観察することができる。

【０００９】

【実施例】以下、実施例を使ってこの発明を具体的に説
明する。図４は、この発明の第１の実施例を示すもの
で、その原理を説明するための図である。図１、図２、
図３と同一番号は、同一の部分を示す。対物レンズ３０
と、ウエハー７に設けられたマーク９の投影像の位置
Ａ’の間に、２枚にハーフミラーＭ１、Ｍ２を有する。
このハーフミラーＭ１、Ｍ２は、例えば、ペリクルに多
層膜蒸着をしたのが使われる。このハーフミラーＭ１、
Ｍ２は、収差を発生させない程度に薄いため、透過光は
完全に直進、反射光は完全に正反射すると考えてよい。
２枚のハーフミラーを入れることによって、各々のハー
フミラーによって反射してできたマーク１０の投影像が
位置Ｃにでき、また、マーク９の投影像が、位置Ｃより
対物レンズ３０よりにできる。

【００１０】この構成から、ハーフミラー間の距離Ｌ１
を、マーク９の投影像の位置Ａ’とマーク１０の投影像
の位置Ｂ’の間の距離Ｌ２の１／２倍とする。距離Ｌ２
は、（ギャップ、すなわちウエハーとマスクの距離）×
（対物レンズの倍率の２乗）になるので、この式よりハ
ーフミラー間の距離Ｌ１は定まる。作業者は、距離Ｌ１
を作業前に設定うることができる。このように設定する
と、マーク９の投影像の位置Ａ’と、マーク１０が２枚
のハーフミラーによって反射してできた投影像の位置Ｃ
は、同じ場所となる。 この位置に顕微鏡の接眼レンズ
の焦点を合わせれば、両方の投影像を、両方ともピント
があった状態で観察することができる。この場合、マー
ク１０がハーフミラーを直進してできた投影像や、マー
ク９がハーフミラーで反射されてできた投影像は、ピン
トが合わない状態で観察されるので影響はない。次に、
マーク９とマーク１０が一致するように位置合わせを行
い、その後、露光作業をすることができる。これは、人
間が顕微鏡で観察しながら、マスクまたはウエハを動か
す。このように、ハーフミラーを使って１つのマークの
投影像を複数個作り、そのうちの１つを、別のマークの
投影像と同じ位置に結像させる。

【００１１】図５は、この発明の第２の実施例を示すも
ので、その原理を説明するための図である。図１、図
２、図３、図４と同一番号は、同一の部分を示す。Ａに
位置するマーク９は、ハーフミラーＭ１及びハーフミラ
ーＭ３で反射して、位置Ｄに、投影像をピントがあった
状態で結像する。Ｂに位置するマーク１０は、ハーフミ
ラーＭ２及びハーフミラーＭ４で反射して、位置Ｄに、
投影像をピントがあった状態で結像する。この場合、ハ
ーフミラーＭ１とハーフミラーＭ２の間、あるいは、ハ
ーフミラーＭ３とハーフミラーＭ４間の距離Ｌ１は、位
置Ａ’と位置Ｂ’間の距離Ｌ２の１／２倍とする。位置
Ａ’は、Ａに位置するマーク９の投影像が、ハーフミラ
ーＭ１及びハーフミラーＭ２を直進して、投影像をピン
トがあった状態で結像する位置を示す。位置Ｂ’は、Ｂ
に位置するマーク１０の投影像が、ハーフミラーＭ１及
びハーフミラーＭ２を直進して、投影像をピントがあっ
た状態で結像する。そして、位置Ｄに顕微鏡の接眼レン
ズの焦点と位置させれば、マーク９およびマーク１０の
両方のマークを、両方ともピントがあった状態で観察す
ることができる。

【００１２】図６は、この発明の第３の実施例を示すも
ので、その原理を説明するための図である。図１、図
２、図３、図４、図５と同一番号は、同一の部分を示
す。Ａに位置するマーク９は、ハーフミラーＭ１によっ
て反射して、位置Ｄに、投影像をピントがあった状態で
結像する。Ｂに位置するマーク１０は、ハーフミラーＭ
２及びハーフミラーＭ４によって反射して、位置Ｄに、
投影像をピントがあった状態で結像する。ハーフミラー
Ｍ１とハーフミラーＭ２間の距離Ｌ１は、位置Ａ’と位
置Ｂ’間の距離Ｌ２の１／２倍とする。そして、位置Ｄ
に顕微鏡の接眼レンズの焦点と位置させれば、マーク９
およびマーク１０の両方のマークを、両方ともピントが
あった状態で観察することができる。

【００１３】図７は、この発明の第４の実施例を示すも
ので、その原理を説明するための図である。図１、図
２、図３、図４、図５、図６と同一番号は、同一の部分
を示す。Ｂに位置するマーク１０は、ハーフミラーＭ
１、ハーフミラーＭ３、ハーフミラーＭ４、ハーフミラ
ーＭ２によって順次に反射して、位置Ｄに、投影像をピ
ントがあった状態で結像する。Ａに位置するマーク９
は、ハーフミラーＭ１とハーフミラーＭ２を直進して、
位置Ａ’に投影像をピントがあった状態で結像する。ハ
ーフミラーＭ１とハーフミラーＭ２の間の距離と、ハー
フミラーＭ３とハーフミラーＭ４間の距離をそれぞれＬ
１とした場合、距離Ｌ１が、位置Ａ’と位置Ｂ’間の距
離Ｌ２の１／２倍とすれば、位置Ａ’と位置Ｄは同一と
なる。そして、位置Ｄに顕微鏡の接眼レンズの焦点と位
置させれば、マーク９およびマーク１０の両方のマーク
を、両方ともピントがあった状態で観察することができ
る。

【００１４】以上、説明した実施例では、人間が顕微鏡
を使って観察する方法である。しかし、この方法に限る
ものではなく、ＣＣＤ素子を使って画像処理を行い、さ
らにウエハーとマスクを自動的に位置合わせする方法も
考えられる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のプロキ
シミティ方式の露光装置では、ハーフミラーを使うこと
によって、マスクに設けられた位置合わせ用のマーク
と、ウエハーに設けられた位置合わせ用のマークの両方
をピントがあった状態で顕微鏡で観察することができる
ので、簡単にマスクとウエハーの位置合わせをすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プロキシミティ方式露光装置の一実施例を示す
概略図である。

【図２】マスクをウエハーをアライメントする様子を説
明するための図である。

【図３】ウエハーとマスクにギャップを有するため、そ
れぞれに設けられたマークの投影像も位置がずれる状態
を示した図である。

【図４】この発明の第１の実施例を示すもので、その原
理を説明するための図である。

【図５】この発明の第２の実施例を示すもので、その原
理を説明するための図である。

【図６】この発明の第３の実施例を示すもので、その原
理を説明するための図である。

【図７】この発明の第４の実施例を示すもので、その原
理を説明するための図である。

【符号の説明】 ６ マスク ７ ウエハー ８ 顕微鏡 ９ ウエハーに設けられたマーク １０ マスクに設けられたマーク ３０ 対物レンズ Ｍ１ ハーフミラー Ｍ２ ハーフミラー Ｍ３ ハーフミラー Ｍ４ ハーフミラー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マスクとワークを数ミクロン乃至数十ミク
   ロンのギャップを設けて配置させ、それぞれに設けられ
   た位置合わせ用マークの投影像を、対物レンズと接眼レ
   ンズを有する顕微鏡等の光学系を介して検出して、その
   後、それぞれの位置合わせ用マークが一致するように調
   整するプロキシミティ露光装置におけるマスクとワーク
   の位置合わせ方法において、 前記位置合わせ用マークの投影像の検出は、 対物レンズを通過した、位置合わせ用マークの投影像の
   光を、複数のハーフミラーによって反射させて、 マスクに設けられた位置合わせ用マークの投影像と、ワ
   ークに設けられた位置合わせ用マークの投影像を同一場
   所に、両方ともピントが合った状態で結像させ、 この結像位置に、接眼レンズの焦点を配置させて、各々
   の位置合わせ用マークの投影像を検出することを特徴と
   するプロキシミティ露光装置におけるマスクとワークの
   位置合わせ方法。