JPH0562812B2 - - Google Patents

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等の位置合わせ方法及
び装置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
（以下ステツパと呼ぶ）等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わせつにつ
いては従来よりさまざまな方式は提案されてい
る。その中で代表的なタイプはレチクルとウエハ
にマークを付け、両者を光学系と通して合致させ
るように操作して位置合わせを行なうものであ
る。

従来のこの方法は位置合わせマーク用照明光源
をレチクルに対し、投影光学系及びウエハの反対
側に置き、ウエハマーク上にレチクルマークを投
影し、この投影部からの反射光を再び投影光学系
及びレチクルを通して検出部に光信号として入射
させる構成をとつていた。光源を発した光はレチ
クルと投影光学系を２度通る事になり、検出部に
入る光信号はそれだけ弱められる。又ウエハ上に
投影されたレチクルマーク像は回折やウエハ表面
状態等により非常に不安定で、この像からの光信
号を検知する場合はノイズの影響が大きい。従つ
て鮮明なレチクルマーク像信号を検知するにはレ
チクルマークから直接反射された光を別に検知す
る事が必要で、２つの光信号を分離する為に光学
系に偏光板を入れる等の特別な構成にしなければ
ならなかつた。この為光学系が複雑になり、偏光
板、偏光ビームスプリツタ等の光学パーツも特性
の厳しいものが必要とされた。

［発明の目的］ 本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、露光装置の構成を複雑にする
ことなく、原板に対して被露光体のシヨツト領域
を高速且つ高精度にアライメントすることが可能
な位置合わせ方法及び装置を提供することにあ
る。

［目的を達成するための手段］ この目的を達成するため、本発明の位置合わせ
方法は、被露光体（ウエハ）をチヤツクに吸着保
持させるステツプと、アライメント光学系が配置
されているアライメントステーシヨンで前記被露
光体のアライメントマークと前記チヤツクのチヤ
ツクマークの位置関係を第１位置情報として検出
するステツプと、原板（レチクル）が配置されて
いる露光ステーシヨンで前記チヤツクマークを前
記被露光体側から前記原板側に向けて照射される
光で照明することにより前記原板に対する前記チ
ヤツクマークの位置誤差を第２位置情報として検
出するステツプと、前記第１及び第２位置情報を
利用して前記原板に対する前記被露光体のシヨツ
ト領域のアライメントを実行するステツプを有す
ることを特徴としている。更には、前記露光ステ
ーシヨンが前記アライメントステーシヨンに対し
て複数設けられていることを特徴としている。

また、本発明における位置合わせ装置は、被露
光体（ウエハ）を吸着保持するチヤツクと、アラ
イメントステーシヨンで前記被露光体のアライメ
ントマークと前記チヤツクのチヤツクマークの位
置関係を第１位置情報として検出するために利用
される第１アライメント光学系と、原板（レチク
ル）が配置されている露光ステーシヨンで前記チ
ヤツクマークに前記被露光体側から前記原板側に
向けて照明光を照射する照明光学系と、前記露光
ステーシヨンでの前記原板に対する前記チヤツク
マークの位置誤差を第２位置情報として検出する
ために利用される第２アライメント光学系と、前
記第１及び第２位置情報を利用して前記原板に対
する前記被露光体のシヨツト領域のアライメント
を実行する手段を有することを特徴としている。
更には、前記チヤツクマークは前記チヤツクに固
定された透明部材上に設けられていることを特徴
としている。

［実施例］ 第１図〜第３図で本発明の一実施例を説明す
る。

第１図は本実施例のステツパの概略構成を示す
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へ縮小投影する縮小投
影光学系、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ウエハ供給装置２１および
２２を介し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はウエハ２
上のシヨツト領域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、この構
成の動作を説明する。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は、まず、チヤツクマーク３１に対してウ
エハ２の各シヨツト位置（チツプ位置）をオフア
キシスなアライメント光学系１を使用して検出す
る。チヤツクマーク３１は、露光の際ウエハをレ
チクルと位置合わ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ークと
同様な機能を果す。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フライン用の
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
憶しておけば、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。

第３図にステツパ１１におけるレチクル６とチ
ヤツクマーク３１を位置合わせする為の位置検出
装置の部分の具体図を示す。３３はウエハチヤツ
クの外周部に設けられた透明部材でチヤツクマー
ク３１は透明部材３３の上に設置されている。３
４は透明部材３３とチヤツク本体の境界に設けら
れたミラー、３５はビーム光源を含む走査光学系
である。

図に示すように、走査光学系３５はチヤツク
３′の横からビームを走査する。走査ビームはま
ずチヤツク３′の透明部材３３に入射し、ミラー
３４で反射して、透明部材３３上のチヤツクマー
ク３１に裏から照射される。ここでチヤツクマー
ク信号を得た走査ビームはこの後投影光学系５を
介してレチクル６のレチクルマーク６ａ付近を走
査し、レチクル６を透過してTTLアライメント
光学系７に入射する事になる。

位置検出用ビームは縮小投影光学系とレチクル
を１度しか通らず、従来の様な光学系とレチクル
を２度通るタイプに比べ強い信号出力を得る事が
できる。又レチクルマーク６ａに入射したビーム
の透過光をそのままTTLアライメント光学系７
で検出する構成をとつているのでレチクルマーク
信号は従来のウエハ上のレチクルマーク投影像か
らの光信号より鮮明でノイズが少なく安定したも
のになる。この為レチクル６からの直接光信号を
分離して検出する必要がなく、偏光板等の光学パ
ーツも不要になるので光学系が簡単である。又位
置検出時にウエハに光をあてる必要がないので照
明光の波長は露光用のものと同じでも問題がな
い。

第４図に本発明の他の実施例の位置検出装置の
部分の具体図を示す。３６は照明光学系３７は撮
像素子である。照明光学系３６とチヤツクの透明
部材３３の真下に配置し、ミラー３４を通らず直
接下からチヤツクマーク３１を照明する構成をと
つている。１番目の実施例でも走査光学系３５を
この様に配置する事は可能で、逆もできる。照明
光学系３６によつて照明されたチヤツクマーク３
１と投影光学系５を介して照明されるレチクルマ
ーク６ａの像は撮像素子に導かれ、画像処理され
る。この方法であればチヤツク３′とレチクル６
のずれ方が実際に目で見てわかるという利点があ
る。

チヤツクマークの高さは位置検出用照明光と露
光照明光の波長が同じならウエハ表面の高さと同
じにできる。両者が異なる波長ならば投影光学系
５の色収差を補正する分だけ投影光学系５の光軸
方向にオフセツトを持つた位置にチヤツクマーク
を持つてくる様にすればよい。又、走査光学系３
５、照明光学系３６はチヤツクマーク１つ１つに
配置してもよいし、１つであつてもチヤツクマー
クがそれぞれ投影光学系の下に来た時に必ず照明
される様な配置にしておけば問題ない。

実施例ではステツパについてのみ説明したが、
ミラースキヤン露光方式や投影光学系のないコン
タクト露光方式、Ｘ線露光方式においても本発明
が実施でき、本発明により安定したマスク信号が
検出できる。特にＸ線露光においては１回の露光
面積が少ない為ステツパ同様１枚のウエハを数回
に分けて露光することが考えられる。そこで本実
施例の様な構成にすればステツパの時と同様の効
果が得られる。

［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明によれば、チヤ
ツクに吸着保持された被露光体のアライメントマ
ークとチヤツクマークの位置関係をアライメント
ステーシヨンで事前に検出することにより、露光
ステーシヨンでは原板に対するチヤツクマークの
位置誤差を検出するだけで、原板に対する被露光
体のシヨツト領域をアライメントすることが可能
になるので、高速且つ高精度に被露光体のシヨツ
トをアライメントすることができる。また、本願
発明は、露光ステーシヨンでチヤツクマークを被
露光体側から原板側に向けて照射される光で照明
することにより原板に対するチヤツクマークの位
置誤差を検出するようにしているので、露光装置
の構成を複雑にすることなく、原板に対する被露
光体のシヨツト領域を高速且つ高精度にアライメ
ントすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をステツパに適用した一実施例
に於けるステツパ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時の
上面図、第３図は前記ステツパの位置検出装置付
近の概略図、第４図は本発明の別の実施例の位置
検出装置付近の概略図である。 図中、１……オフアキシスアライメント光学
系、２，２′……ウエハ、３，３′……チヤツク、
４，４′……ウエハステージ、５……投影露光用
光学系、６……レチクル、６ａ……レチクルマー
ク、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……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、３３……チヤツク付属透明部材、３４
……ミラー、３５……走査光学系、３６……照明
光学系、３７……撮像素子、３８……ミラー、で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被露光体をチヤツクに吸着保持させるステツ
   プと、アライメント光学系が配置されているアラ
   イメントステーシヨンで前記被露光体のアライメ
   ントマークと前記チヤツクのチヤツクマークの位
   置関係を第１位置情報として検出するステツプ
   と、原板が配置されている露光ステーシヨンで前
   記チヤツクマークを前記被露光体側から前記原板
   側に向けて照射される光で照明することにより前
   記原板に対する前記チヤツクマークの位置誤差を
   第２位置情報として検出するステツプと、前記第
   １及び第２位置情報を利用して前記原板に対する
   前記被露光体のシヨツト領域のアライメントを実
   行するステツプを有することを特徴とする位置合
   わせ方法。 ２ 前記露光ステーシヨンは前記アライメントス
   テーシヨンに対して複数設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ
   方法。 ３ 被露光体を吸着保持するチヤツクと、アライ
   メントステーシヨンで前記被露光体のアライメン
   トマークと前記チヤツクのチヤツクマークの位置
   関係を第１位置情報として検出するために利用さ
   れる第１アライメント光学系と、原板が配置され
   ている露光ステーシヨンで前記チヤツクマークに
   前記被露光体側から前記原板側に向けて照明光を
   照射する照明光学系と、前記露光ステーシヨンで
   の前記原板に対する前記チヤツクマークの位置誤
   差を第２位置情報として検出するために利用され
   る第２アライメント光学系と、前記第１及び第２
   位置情報を利用して前記原板に対する前記被露光
   体のシヨツト領域のアライメントを実行する手段
   を有することを特徴とする位置合わせ装置。 ４ 前記チヤツクマークは前記チヤツクに固定さ
   れた透明部材上に設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の位置合わせ装置。