JPH0149007B2 - - Google Patents

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JPH0149007B2
JPH0149007B2 JP60102727A JP10272785A JPH0149007B2 JP H0149007 B2 JPH0149007 B2 JP H0149007B2 JP 60102727 A JP60102727 A JP 60102727A JP 10272785 A JP10272785 A JP 10272785A JP H0149007 B2 JPH0149007 B2 JP H0149007B2
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の属する分野] 本発明は、被露光体を原板に対してXY方向に
ステツプ移動することにより、前記原板を介して
前記被露光体上の複数のシヨツト領域を順に露光
するステツプアンドリピート露光方法、特には、
レチクルのパターンを投影光学系を介してウエハ
上に順次縮小投影して露光するステツプアンドリ
ピート方式の半導体製造用投影露光装置における
ステツプアンドリピート露光方法に関するもので
ある。
[従来技術] ステツプアンドリピート方式の投影露光装置
(以下、ステツパという)におけるレチクル等の
原板とウエハ等の被露光体との位置合せについて
は従来よりさまざまな方式が提案されている。そ
の中で代表的なものは、オフアキシスグローバル
アライメント(以下、オフアキシスアライメント
という)とTTL(Through The Lens)ダイバイ
ダイアライメント(以下、TTLアライメントと
いう)である。
[発明が解決しようとする問題点] オフアキシスアライメントは、1枚のウエハ上
の1つか2つのアライメントマークの位置を投影
光学系とは別の光学系により検出し、そのマーク
を基準とし「所定の間隔」ずつずらすことにより
各チツプを露光する。「所定の間隔」とはウエハ
のアライメントマークを基準としたウエハ上の各
チツプの相対位置であり、焼付けるパターンによ
り予め定めておく。通常、ウエハのアライメント
マークに対する第1シヨツトの相対位置、第1シ
ヨツト位置に対する第2シヨツトの相対位置、第
2シヨツト位置に対する第3シヨツトの相対位
置、…というように順次ステツプする相対位置間
隔が定められており、そのステツプする間隔が
「所定の間隔」ということになる。オフアキシス
アライメントでは、1枚のウエハに対しアライメ
ントが1回または2回で済む為アライメント時間
が短く、ウエハの露光処理は高速である。しかし
ながら、半導体製造のプロセス中はウエハに対し
高温処理等が行なわれる為、ウエハのアライメン
トマークと各シヨツトとの間隔や各シヨツト間の
間隔がサブミクロンのオーダで変化してくること
がある。この場合、オフアキシスアライメントで
はその誤差を補正することができないという欠点
があつた。
一方、TTLアライメントは各シヨツト毎に投
影光学系を使用してレチクルとウエハのアライメ
ントを行なう。TTLアライメントによれば、前
記オフアキシスアライメントの欠点を補うことが
でき、高精度なアライメントが可能となる。しか
しながら、TTLアライメントでは各シヨツト毎
にアライメントを行なう為アライメント時間が多
くかかり、露光装置としてのスループツトが悪化
するという欠点があつた。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、ステツパ等の半導体製造用投影
露光装置に適用した際には、ウエハ上の各シヨツ
トとレチクルを高速かつ高精度にアライメントし
て露光することを可能にするステツプアンドリピ
ート露光方法を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] この目的を達成するため、本発明は、被露光体
(ウエハ)を原板(レチクル)に対してXY方向
にステツプ移動することにより、前記原板を介し
て前記被露光体上の複数のシヨツト領域を順に露
光するステツプアンドリピート露光方法におい
て、前記被露光体をチヤツクに吸着保持させた
後、アライメントステーシヨン(ウエハ供給装
置)で、前記チヤツクに配置されるチヤツクマー
クと前記シヨツト領域ごとに前記被露光体に設け
られるアライメントマークを用いて、前記チヤツ
クマークに対する前記シヨツト領域の位置に関連
する位置情報を検出し、前記位置情報から前記シ
ヨツト領域の配列に関連する配列情報を求め、露
光ステーシヨン(ステツパ)で、前記チヤツクマ
ークを用いて前記チヤツクと前記原板を所定の位
置関係にアライメントした後、レーザー干渉計を
有するステージ装置(ウエハステージ)によつ
て、前記配列情報に基づいて前記チヤツクをXY
方向にステツプ移動することにより、前記シヨツ
ト領域を前記原板を介して順に露光している。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
第1図は、本発明のステツプアンドリピート露
光方法をステツパに適用した場合の概略構成を示
すブロツク図である。同図において、1はオフア
キシスなアライメント光学系、2はウエハ、3は
ウエハを載せる保持治具としてのチヤツク、4は
レーザ干渉計を有するウエハステージである。5
はレチクル6の像をウエハ2へ投影する投影露光
系、7はTTLアライメント光学系、8は照明光
学系である。9および15は中央処理装置
(CPU)である。11,12および13はそれぞ
れCPU9を介し、ウエハ供給装置21および2
2とオンライン接続されているステツパである。
これらのステツパには順次ウエハが自動的に供給
され、フルオートで露光処理が行なわれている。
14はオフラインのステツパであり、CPU9の
下でオンライン接続されている機器とのデータの
やりとりは、フロツピーデイスク装置10および
16によりフロツピーデイスクを介して行なわれ
る。21および22はステツパ11〜14にウエ
ハを供給するウエハ供給装置(以下、アライメン
トステーシヨンという)である。
第2図は、ウエハチヤツクにウエハを吸着した
ときの上面図である。第1図と共通または対応す
る部分については同一の符号で表わす。31はウ
エハを支持するチヤツクに予め配置されるマーク
(以下、チヤツクマークという)、32はシヨツト
の位置検出用のアライメントマークである。
第2図において、ウエハ2はバキユームあるい
は静電方式等によりチヤツク3に吸着される。こ
れにより、チヤツクにウエハを載せた状態で、す
なわちチヤツクに対してウエハを動かすことな
く、チヤツクを動かすことが可能となる。バキユ
ームによる支持の場合は空気を引いているホース
をつけたままで移動可能であるようにしておく。
次に、第1図および第2図を参照して、本実施
例の動作を説明する。ここでは、アライメントス
テーシヨン21からステツパ11にウエハ2を供
給する場合を説明する。アライメントステーシヨ
ン21では、先ず、チヤツクマーク31に対する
ウエハ2の各シヨツト位置を、オフアキシスなア
ライメント光学系1でチヤツクマーク31とアラ
イメントマーク32を観察して検出する。チヤツ
クマーク31は、露光の際ウエハをレチクルと位
置合せするための基準マークとなるものであるか
ら、従来のオフアキシスアライメントにおけるウ
エハ上のアライメントマークと同様な機能を果た
す。すなわち、アライメントステーシヨンにおけ
る各シヨツト位置の検出により、従来のオフアキ
シスアライメントによる露光の際予め定めておき
使用していた「所定の間隔」の値を実際に測定す
ることとなる。この測定により、「所定の間隔」
からのずれ量、すなわちウエハを取巻く環境の変
化等による「所定の間隔」からの誤差量がわか
る。その各シヨツト毎のずれ量はアライメントス
テーシヨン21で計測しCPU9に備えてある不
図示の記憶装置またはオンライン用のフロツピー
デイスク10に記憶される。
次に、このウエハ2が載つたチヤツク3をアラ
イメントステーシヨン21からステツパ11の露
光ステージ4′へ移動する。CPU9は前記のアラ
イメントステーシヨン21における測定により取
得し記憶しておいた各シヨツトの「所定の間隔」
からのずれ量を取り出し、ステツパ11にそのデ
ータを送る。ステツパ11では、TTL等のウエ
ハやチツプの位置を検出する手段によりレチクル
6とチヤツクマーク31とを合わせ、この合わせ
た位置から、「所定の間隔」+「ずれ量」を各シヨ
ツト毎に駆動し露光を行なう。
以上のようにアライメントステーシヨンを使用
し予め多数枚のチヤツクを用意しておき、各チヤ
ツク上のウエハに対し各シヨツト位置を検出し記
録しておけば、露光ステージ上でアライメントす
る時間は、実質上、TTLでチヤツクマークを検
出する時間だけとなる。従つて、露光ステージ上
においては高速でかつ高精度なアライメントが可
能となる。
アライメントステーシヨンにおいて各チツプの
位置を検出し記憶する処理の時間は、ステツパで
1つのチツプを露光する処理と比べると非常に小
さい。従つて、アライメントステーシヨンからの
ウエハの搬入が遅れた為にスループツトを落とす
ことがなく、1台のアライメントステーシヨンで
多数のステツパに対しフルオートでウエハを供給
することもできる。
第3図、1台のアライメントステーシヨンから
複数台のステツパに対しウエハを供給する場合の
概略構成図を示す。第1図および第2図と共通ま
たは対応する部分については同一の符号で表わ
す。同図において、アライメントステーシヨン2
1と各ステツパ11,12および13はオンライ
ン接続されており、アライメントステーシヨン2
1で得た各シヨツトの位置情報はステツパ11〜
13に伝達される。ウエハ2は、アライメントス
テーシヨン21からステツパ11,12および1
3に供給されフルオートで露光処理が行なわれて
いく。
また、人間が介在して、各シヨツトの位置をフ
ロツピーデイスク等に記憶しておき、ウエハと共
にオンラインでないステツパにオフラインで供給
して使うことも可能である。第1図および第3図
のステツパ14はオフラインのステツパである。
アライメントステーシヨンにおいては、各チツ
プの位置を検出する時に使用するオフアキシスの
顕微鏡に多数の波長の光源を使うことにより、位
置合せの為のマーク(チヤツクマーク31とアラ
イメントマーク32)の検出率を向上させ、より
高精度のアライメントをすることができる。
また、アライメントする時に、位置検出の再現
性を高くする為にはより多く信号の取り込みをし
て平均化する必要がある。しかし、信号取り込み
の回数が多くなればなるほど時間がかかる。本実
施例においては、チヤツクマークを基準としたウ
エハの各シヨツトの位置をオフアキシスで計測す
る処理と、レチクルのパターンを転写する為に露
光を行なう処理とは同時に行なうことができる。
従つて、露光を開始する前に予め多数のウエハに
ついてオフアキシスで各シヨツト位置を測定して
おいたり、1つの露光系に対して多数のアライメ
ントステーシヨンを設けておくことにより、露光
系ではチヤツクマークとレチクルとをTTLでア
ライメントした後、ただちに露光を行なうことが
できる。すなわち、アライメントステーシヨンに
おける測定の為にウエハが搬入されるのが遅れ、
その為に露光処理のスループツトを下げてしまう
ということがない。従つて、精度を上げる為に多
数回データ取りをすることによるスループツトの
低下を解消することができる。これは、スループ
ツトだけでなく検出率についても同様であり、多
数回データ取りをすることにより、より高精度の
アライメントをすることができる。
なお、顕微鏡を有するオフアキシス光学系1
と、レチクルとチヤツクをアライメントするため
のTTL光学系については、ウエハ上の各マーク
を観察するために設けられる、例えば特開昭59−
76425号公報で示されるようなものが適用可能で
ある。
[発明の効果] 以上、説明したように、本発明によれば、チヤ
ツクマークを用いてウエハ上のシヨツトの配列情
報を事前に求め、レチクルとチヤツクをアライメ
ントした後は、事前に求めた配列情報に基づいて
チヤツクのステツプ移動を制御するので、高速か
つ高精度に各シヨツトをアライメントしながら、
各シヨツトに順にレチクルのパターンを焼き付け
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のステツプアンドリピート露
光方法をステツパに適用した場合の概略構成を示
すブロツク図、第2図は、ウエハチヤツクにウエ
ハを吸着したときの上面図、第3図は、フルオー
トでウエハをステツパに供給する場合の概略構成
図である。 1:オフアキシスアライメント光学系、2:ウ
エハ、3:チヤツク、4:ウエハステージ、5:
レチクル、7:TTLアライメント光学系、9,
15:CPU、10,16:フロツピーデイスク
装置、11,12,13,14:ステツパ、2
1,22,23,24,25:アライメントステ
ーシヨン、31:チヤツクマーク、32:チツプ
のアライメントマーク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被露光体を原板に対してXY方向にステツプ
    移動することにより、前記原板を介して前記被露
    光体上の複数のシヨツト領域を順に露光するステ
    ツプアンドリピート露光方法において、前記被露
    光体をチヤツクに吸着保持させた後、アライメン
    トステーシヨンで、前記チヤツクに配置されるチ
    ヤツクマークと前記シヨツト領域ごとに前記被露
    光体に設けられるアライメントマークを用いて、
    前記チヤツクマークに対する前記シヨツト領域の
    位置に関連する位置情報を検出し、前記位置情報
    から前記シヨツト領域の配列に関連する配列情報
    を求め、露光ステーシヨンで、前記チヤツクマー
    クを用いて前記チヤツクと前記原板を所定の位置
    関係にアライメントした後、レーザー干渉計を有
    するステージ装置によつて、前記配列情報に基づ
    いて前記チヤツクをXY方向にステツプ移動する
    ことにより、前記シヨツト領域を前記原板を介し
    て順に露光することを特徴とするステツプアンド
    リピート露光方法。 2 前記シヨツト領域を露光するための前記露光
    ステーシヨンは、前記シヨツト領域に関連する位
    置情報を検出するための前記アライメントステー
    シヨンに対して複数設けられることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のステツプアンドリピ
    ート露光方法。
JP60102727A 1985-05-16 1985-05-16 ステップアンドリピート露光方法 Granted JPS61263123A (ja)

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