JPH0114697B2 - - Google Patents

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JPH0114697B2
JPH0114697B2 JP57207207A JP20720782A JPH0114697B2 JP H0114697 B2 JPH0114697 B2 JP H0114697B2 JP 57207207 A JP57207207 A JP 57207207A JP 20720782 A JP20720782 A JP 20720782A JP H0114697 B2 JPH0114697 B2 JP H0114697B2
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wafer
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alignment
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Hiroshi Sato
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分割焼付け装置特に各シヨツト毎のア
ライメントから露光迄の動作時間を短縮した分割
焼付け装置のアライメント方法に関する。
一般に半導体焼付け装置は、原版たるマスク又
はレチクル（以下、マスクと略称する）に設けら
れるパターンをウエハに焼付けるものであるが、
近年、分割焼付け装置（ステツパー）が注目され
るに至つている。
ここでステツパーとは、結像倍率が例えば１よ
り小さい投影光学系を用いてマスクのパターンを
縮小投影してウエハを焼付け、シヨツト毎に露光
域が重ならないようマスクとウエハを相対移動さ
せて複数回のシヨツトによりウエハ有効部の全域
にパターンを焼付けるものである。
この縮小投影露光による分割焼付けを行なえば
マスクに設けられるパターンは結像系の結像倍率
の逆数倍だけウエハに焼付けられるべきパターン
より拡大することとなり、マスク製造上の困難性
が緩和されて、より微細なパターン焼付けが可能
となる。
ところでステツパーはアライメント方式の違い
により大きく次の２方式に分類される。すなわち
(1)OFF AXIS アライメント方式ステツパー(2)
TTL ON AXIS アライメント方式ステツパー
である。
OFF AXIS アライメント方式は投影光学系
を介さずに、投影光学系の外部に固定されたアラ
イメント光学系に対して、ウエハパターンをアラ
イメントした後、ウエハを正確に投影光学系の下
に移動させることで間接的にフオトマスクパター
ンとウエハパターンとをアライメントする方式で
ある。
一方、TTL ON AXIS アライメント方式は
投影光学系を介してフオトマスクパターンとウエ
ハパターンを同時に観察し、直接、両者をアライ
メントする方式である。ステツパーには0.1〜
0.2μｍ程度のアライメント精度が必要とされるが
OFF AXIS アライメント方式は、間接的にウ
エハパターンとフオトマスクパターンをアライメ
ントすることに起因する誤差要因が多く、ウエハ
のインプレーンデイストーシヨンにも対処できな
い為、アライメント精度向上の目的で直接アライ
メントするTTL ON AXIS アライメント方式
ステツパーの開発が強く要望されている。
しかしながら従来のTTL ON AXIS アライ
メント方式ステツパーには次のような問題点があ
る。すなわち、従来(1)露光光路内に位置する双眼
の顕微鏡でマスクとウエハのアライメントずれ量
を計測する（例えば、特開昭53−90872号公報に
知られる如く、レーザビームでマスクとウエハの
「ハの字」状のアライメント用マーク部を走査し、
光電的にアライメントずれ量を自動計測する）、
(2)マスクステージあるいはウエハステージを移動
させて(1)で計測したアライメントずれ量を補正す
る、 (3)補正が正しく行なわれたか否か露光光路内に
位置する双眼の顕微鏡で確認する、(4)露光光路内
に位置する双眼の顕微鏡を露光光路外に退避させ
る、という手順を採つているため、各シヨツト毎
にアライメントから露光までの動作時間が長いと
いう問題点である。
更に各シヨツトでで双眼の顕微鏡で観察すべき
２つのアライメントマークが露光を必要とする全
工程において、使用可能な状態を保持していなけ
ればならない。またウエハ外周部でアライメント
マークの一部が無い場合、更には片方の顕微鏡が
使用不能となつたときにもアライメントが不能と
なる。
本発明は上記問題点を解決したTTL ON
AXIS アライメント方式の分割焼付け装置を提
供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明においては、露
光光路内に位置する第１検出系（双眼のアライメ
ント顕微鏡の一方）と、露光光路外に位置する第
２検出系（双眼のアライメント顕微鏡の他方、も
しくはウエハステージの位置を計測する高精度ス
ケールまたはレーザ干渉計）と、マスクとウエハ
を相対的に移動するステージを有し、前記第１検
出系を介して検出されたマスク、ウエハ間の位置
ずれを補正するために前記ステージによる移動を
行なう際、前記第２検出系を介してその移動を確
認すると共に、前記第１検出系を露光光路外に退
避させることを特徴としている。
以下、本発明の実施例を説明する。
第１図において、１，１′は第１及び第２検出
系となるアライメント顕微鏡の対物レンズ、２，
２′は反射ミラーあるいは反射プリズム、３は縮
小投影光学系、４はウエハ、５はマスクである。
縮小投影光学系３によつてマスク５とウエハ４
は光学的に共役関係にされる。６，６′はマスク
の絶対位置を検出するためのマスク基準マーク、
７，７′はマスク基準マーク６，６′に対するマス
クの相対位置を検出するためのマスク側アライメ
ントマーク、８，８′はマスクとウエハのアライ
メントのためのマスク側アライメントマーク、
９，９′はウエハ側アライメントマーク、１０は
ウエハをＹ方向に移動するためのＹステージ、１
１はＹステージに取付けられた高精度スケール、
１２はウエハをＸ方向に移動するためのＸステー
ジ、１３はＸステージに取付けられた高精度スケ
ールである。
ステージ１０，１２はウエハ１０のステツプ送
りに用いられる。
ここでアライメント顕微鏡の対物レンズ１で観
察されるマスク側アライメントマーク８及びウエ
ハ側アライメントマーク９′は露光光路内に設け
られる一方、アライメント顕微鏡の対物レンズ
１′で観察されるマスク基準マーク６′、マスク側
アライメントマーク７′は露光光路外に設けられ
る。
対物レンズ１，１′で観察される視野を各々第
２図、第３図に示す。
第２図でマスク側アライメントマーク８は、２
本の平行なハの字マーク８ａ〜８ｄで構成され、
ウエハ側アライメントマーク９′はハの字マーク
９ａ，９ｂで構成され各々レーザ走査ビームL1，
L2にて走査され光電的にアライメントずれが検
出される。
すなわち、マスクとウエハが相対的にアライメ
ントずれを起こしているとマーク８ａと９ａの間
隔、マーク９ａと８ｂの間隔が非等間隔となり、
同様にマーク８ｃと９ｂの間隔、マーク９ｂと８
ｄの間隔が非等間隔となり、これによりＸ方向、
Ｙ方向のマスクとウエハの相対位置ずれが検出さ
れる。アライメント顕微鏡の対物レンズ１でマス
クとウエハの相対的なアライメントずれ量Δが検
出されると、マスクステージをこのずれ量Δを補
正するようＸ方向、Ｙに微動させる。このとき、
露光光路外のアライメント顕微鏡の対物レンズ
１′でマスクとウエハの相対的な位置変化が確認
される。マスクステージがマスクとウエハとのア
ライメントずれ量Δを補償するよう−Δ微動され
たかは第３図に示されるように、マーク７′ａと
６′ａの間隔、マーク６′ａと７′ｂの間隔更には
マーク７′ｃと６′ｂの間隔、マーク６′ｂと７′ｄ
の間隔が−Δに見合う間隔に合致するか否かによ
り確認される。
ここでマスクステージが微動されると同時に、
アライメント顕微鏡の対物レンズ１、反射プリズ
ム２が露光光路外に退避される。
すなわちアライメント顕微鏡の対物レンズ１′
でマスクとウエハの相対位置ずれ補正が確認され
たときには、既に露光光路内に顕微鏡が無く、す
ぐに露光状態に移行でき、従来のように待ち時間
が無く、各シヨツト毎のアライメントから露光ま
での時間が短縮され、これによつスループツトの
向上が図られる。
なお、アライメントの顕微鏡の対物レンズ１′
は固定状態でも用いることができるが、以下に述
べるように露光光路内の顕微鏡として用いること
もあり、可動とすると良い。
すなわち、第１図では左側の顕微鏡を露光光路
内に、右側の顕微鏡を露光光路外に設けている
が、これを逆にして右側の顕微鏡を露光光路内に
設けることができるよう顕微鏡はＸ方向、Ｙ方向
に可動とすることが望ましい。
また可動とすることによつて第１チツプ目の露
光は、露光光路内に２つの顕微鏡を挿入してアラ
イメントを行ない、第２チツプ以降、顕微鏡１′
を図示位置に移動して本発明に係わるアライメン
トを行なうようにしても良い。
なおマスク基準マーク６，６′はマスク５に近
接して設けられるが、投影光学系３との相対的位
置ずれをなくすように投影光学系３と一体的に、
例えば投影光学系３の鏡筒上端に設けられても良
い。またマスク基準マーク６，６′とこれに対す
るマスク側アライメントマーク７，７′の位置は
第１図に示される位置に限定されるものではな
く、任意である。
また以上のアライメントマークも図示されたも
のに限定されず、Ｘ方向、Ｙ方向の位置検出がで
きるものであれば、如何なるマークでも良い。
ところで前記実施例では、単眼でマスクとウエ
ハのアライメントずれ量を計測し、他の１眼でマ
スクとマスク基準マークの位置関係をモニターし
ながらマスクステージを用いてマスクを微小移動
してアライメントする場合を説明したが、ステツ
プ送りするウエハステージを用いてウエハを微小
移動させても良い。
なおウエハステージが高精度スケールを有する
ものであれば、顕微鏡で位置ずれ補正を確認する
ことなく、露光光路内の第１検出系となる顕微鏡
（単眼あるいは双眼）でマスクとウエハの相対位
置ずれを計測した後、第２検出系として高精度ス
ケールを採用し、これを頼りにウエハステージを
移動し、相対位置ずれを補正すると同時に露光光
路内の顕微鏡を露光光路外に退避させ、露光する
ことも考えらる。
またこの場合、第２検出系は高精度スケールの
代わりに高精度のレーザ干渉計でも良い。更に高
精度スケールを有するウエハステージと組合わせ
た場合、各シヨツト毎にTTL方式でアライメン
トする替わりに、数シヨツトに一度の割合で本発
明に係わるアライメント補正を行ない、アライメ
ントを行なわないシヨツトはスケールを頼りにウ
エハステージを送り露光することも可能である。
この他、双眼のアライメント顕微鏡の位置を自由
に設定できることから、特に露光光路外に退避す
る位置が適宜定めることができることから、第４
図に示すように、次のシヨツトでのウエハとマス
クとの相対位置ずれを一つ前のシヨツト中に計測
し露光終了と同時に補正量を考慮してウエハをス
テツプ送りするということも考えられる。
なお上述した２つの顕微鏡を可動とすることに
より、或る場合には従来通り、露光光路内で双眼
のアライメントを行ない、また或る場合には本発
明を用いて、露光光路内で単眼のアライメントを
行なうことができることは明らかである。
以上、要約するに、(1)露光光路内に位置する単
眼のアライメント顕微鏡でマスクとウエハのアラ
イメントずれ量を計測すると同時に露光光路外の
単眼のアライメント顕微鏡でマスクの現在位置を
計測する、(2)アライメントずれ量に応じてマスク
ステージを移動するとともに露光光路外に設けら
れた単眼のアライメント顕微鏡でアライメントず
れ補正を確認すると同時に露光光路内に位置して
いたアライメント顕微鏡を露光光路外に退避さ
せ、然る後、露光するという手順で行なうためア
ライメントから露光までの動作時間を短縮でき
る。
また従来、各シヨツト毎に最低２組のアライメ
ントマークを使用し、何らかの原因でウエハ上の
アライメントマークが１組しか有効に存在しない
場合には、そのシヨツトはアライメント不能とな
つていたが、本発明によれば、最低１組のアライ
メントマークが存在すればアライメントが可能と
なる。更に１シヨツトで複数のチツプを描画する
場合に特に有効となる点であるが、ウエハ外周部
にかかつてマスク及びウエハのアライメントマー
クが１組しか無い場合でもアライメントができ
る。以上、本発明によれば複眼の各シヨツト
TTLアライメントの利点を生かした高精度アラ
イメントという本来の目的の他に、単眼で各シヨ
ツトTTLアライメントを行ない、同時に次の動
作を複合して行なうことによつて、高い精度のア
ライメントを生かしたまま、生産性を向上させる
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の図、第２図は露光光
路内の顕微鏡の視野図、第３図は露光光路外の顕
微鏡の視野図、第４図は第１図に示す実施例の変
形例の図、 図中、１と１′は対物レンズ、２と２′は反射プ
リズム、３は縮小投影光学系、４はウエハ、５は
マスク、６と６′はマスク基準マーク、７と７′は
マスクアライメントマーク、８と８′はマスクと
ウエハの位置合わせのためのマスク側アライメン
トマーク、９と９′はマスクとウエハの位置合わ
せのためのウエハ側アライメントマーク、１０は
Ｙステージ、１１はＹ側スケール、１２はＸステ
ージ、１３はＸ側スケールである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ウエハをステツプ移動することにより、マス
    クのパターンをウエハに複数焼付ける分割焼付け
    装置のアライメント方法において、露光光路内に
    位置する第１検出系を介して検出されたマスクと
    ウエハの位置ずれを補正するために、ステージに
    よつてマスクとウエハを相対的に移動する際、露
    光光路外に位置する第２検出系を介してその移動
    を確認すると共に、前記第１検出系を露光光路外
    に退避させることを特徴とする分割焼付け装置の
    アライメント方法。 ２ 前記第１及び第２検出系のそれぞれは可動の
    顕微鏡を有することを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の分割焼付け装置のアライメント方
    法。 ３ 前記第１及び第２検出系のそれぞれは顕微鏡
    を有し、前記ステージはマスクを移動することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の分割焼付
    け装置のアライメント方法。 ４ 前記第１検出系は顕微鏡を有し、前記第２検
    出系はスケールもしくはレーザ干渉系を有し、前
    記ステージはウエハを移動することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の分割焼付け装置のア
    ライメント方法。 ５ マスクには露光光路内に位置する第１マスク
    マークと露光光路外に位置する第２マスクマーク
    が設けられ、ウエハには露光光路内に位置するウ
    エハマークが設けられ、前記第１検出系は第１マ
    スクマークとウエハマークの検出に利用され、前
    記第２検出系は第２マスクマークとマスク基準マ
    ークの検出に利用されることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の分割焼付け装置のアライメ
    ント方法。 ６ 前記マスク基準マークはマスクのパターンを
    ウエハに焼付けるために利用される投影光学系の
    鏡筒と一体的に設けられていることを特徴とする
    特許請求の範囲第５項記載の分割焼付け装置のア
    ライメント方法。 ７ ウエハをステツプ移動することにより、マス
    クのパターンをウエハに複数焼付ける分割焼付け
    装置のアライメント方法において、露光光路内に
    位置する第１検出系を介して検出されたマスクと
    ウエハの位置ずれを補正するためにマスクとウエ
    ハを相対的に移動する際、露光光路外に位置する
    第２検出系を介してその移動を確認すると共に、
    前記第１検出系を露光光路外に退避させ、前記第
    １検出系でウエハの次のシヨツトにおけるマスク
    とウエハの位置ずれを前のシヨツトの露光中に検
    出することを特徴とする分割焼付け装置のアライ
    メント方法。
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