JPH09246157A - フォトマスクのアライメント方法および露光装置 - Google Patents
フォトマスクのアライメント方法および露光装置Info
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- JPH09246157A JPH09246157A JP8051467A JP5146796A JPH09246157A JP H09246157 A JPH09246157 A JP H09246157A JP 8051467 A JP8051467 A JP 8051467A JP 5146796 A JP5146796 A JP 5146796A JP H09246157 A JPH09246157 A JP H09246157A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ウェハにおける回路パターンの多層間
位置合わせにおけるずれ不良を防止できる露光装置を提
供する。 【解決手段】 半導体ウェハに既に転写された回路パタ
ーンに対応する第１および第２のアライメントマークＭ
1 ，Ｍ2 とフォトマスクに形成されたアライメントマー
クＭa とを検出するマーク検出部と、マーク検出部によ
り検出されたそれぞれのアライメントマークＭ1 ，
Ｍ2 ，Ｍa の中心位置ｃ1 ，ｃ2 ，ｃa を算出する位置
算出部と、位置算出部からのデータを受け取って、半導
体ウェハに形成された第１および第２のアライメントマ
ークＭ1 ，Ｍ2 に対応する第１および第２の中心位置ｃ
1 ，ｃ2 の中心位置Ｃがフォトマスクのアライメントマ
ークＭaの中心位置ｃa に合うように半導体ウェハの搭
載されたステージ移動部を駆動した後に露光を実行する
制御部とを設けた。
位置合わせにおけるずれ不良を防止できる露光装置を提
供する。 【解決手段】 半導体ウェハに既に転写された回路パタ
ーンに対応する第１および第２のアライメントマークＭ
1 ，Ｍ2 とフォトマスクに形成されたアライメントマー
クＭa とを検出するマーク検出部と、マーク検出部によ
り検出されたそれぞれのアライメントマークＭ1 ，
Ｍ2 ，Ｍa の中心位置ｃ1 ，ｃ2 ，ｃa を算出する位置
算出部と、位置算出部からのデータを受け取って、半導
体ウェハに形成された第１および第２のアライメントマ
ークＭ1 ，Ｍ2 に対応する第１および第２の中心位置ｃ
1 ，ｃ2 の中心位置Ｃがフォトマスクのアライメントマ
ークＭaの中心位置ｃa に合うように半導体ウェハの搭
載されたステージ移動部を駆動した後に露光を実行する
制御部とを設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスクのア
ライメント技術に関し、特に、プレート状ワークに形成
された複数の回路パターンと次に転写する回路パターン
との位置合わせに適用して有効な技術に関する。
ライメント技術に関し、特に、プレート状ワークに形成
された複数の回路パターンと次に転写する回路パターン
との位置合わせに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステッパなどの露光装置を用いて複数種
のレチクル（フォトマスク）に形成された所定の回路パ
ターンを半導体ウェハ（プレート状ワーク）に転写する
フォトリソグラフィ工程においては、集積回路の微細化
が進んでアライメントずれ量の許容範囲が年々厳しくな
ってきている今日、転写された回路パターン相互間のず
れを防止してアライメント精度を向上させることが重要
なテーマの一つとなっている。
のレチクル（フォトマスク）に形成された所定の回路パ
ターンを半導体ウェハ（プレート状ワーク）に転写する
フォトリソグラフィ工程においては、集積回路の微細化
が進んでアライメントずれ量の許容範囲が年々厳しくな
ってきている今日、転写された回路パターン相互間のず
れを防止してアライメント精度を向上させることが重要
なテーマの一つとなっている。
【０００３】このような半導体ウェハとレチクルとのア
ライメント技術としては、たとえば、株式会社工業調査
会発行、「最新ＬＳＩプロセス技術」（1983年 7月25日
発行）、P251〜P254、P575に記載されているように、レ
チクルにアライメントマークを形成しておき、半導体ウ
ェハ上に形成された前工程の１層の回路パターンに対応
するアライメントマークを光学的手法により位置計測
し、これに対して次工程の回路パターンが形成されたレ
チクルの最適位置を決めるものが知られている。
ライメント技術としては、たとえば、株式会社工業調査
会発行、「最新ＬＳＩプロセス技術」（1983年 7月25日
発行）、P251〜P254、P575に記載されているように、レ
チクルにアライメントマークを形成しておき、半導体ウ
ェハ上に形成された前工程の１層の回路パターンに対応
するアライメントマークを光学的手法により位置計測
し、これに対して次工程の回路パターンが形成されたレ
チクルの最適位置を決めるものが知られている。
【０００４】このような位置合わせ技術では、たとえば
Ｂ工程のアライメントマークをＡ工程で作成したアライ
メントマークに合わせ、Ｃ工程およびＤ工程のアライメ
ントマークをＢ工程で作成したアライメントマークに合
わせてそれぞれ露光する図８に示すようなアライメント
手順が考えられる。このような手順では、Ａ工程とＢ工
程、Ｂ工程とＣ工程、Ｂ工程とＤ工程は相互に直接に位
置合わせされるが、Ｃ工程とＤ工程とはＢ工程を介して
間接的に位置合わせされることになる。
Ｂ工程のアライメントマークをＡ工程で作成したアライ
メントマークに合わせ、Ｃ工程およびＤ工程のアライメ
ントマークをＢ工程で作成したアライメントマークに合
わせてそれぞれ露光する図８に示すようなアライメント
手順が考えられる。このような手順では、Ａ工程とＢ工
程、Ｂ工程とＣ工程、Ｂ工程とＤ工程は相互に直接に位
置合わせされるが、Ｃ工程とＤ工程とはＢ工程を介して
間接的に位置合わせされることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、フォトリソグ
ラフィ工程においては様々の回路パターンが幾層にもわ
たって転写されるので、特定の工程のアライメントマー
クに対してのみ位置合わせを行なうと、直接位置合わせ
された回路パターン間では良好な合わせ精度が得られる
が、間接位置合わせされた回路パターン間では精度の良
否が保証されずにずれ量が大きくなる可能性がある。
ラフィ工程においては様々の回路パターンが幾層にもわ
たって転写されるので、特定の工程のアライメントマー
クに対してのみ位置合わせを行なうと、直接位置合わせ
された回路パターン間では良好な合わせ精度が得られる
が、間接位置合わせされた回路パターン間では精度の良
否が保証されずにずれ量が大きくなる可能性がある。
【０００６】前述した手順で露光したときに考えられる
回路パターンのずれ不良を図９に示す。図示する場合に
は、Ｂ，Ｃ，Ｄ工程で露光された回路パターンが表され
ていおり、たとえば、Ｂ工程で最下層に位置する所定の
半導体領域ＰB が、Ｃ工程でその上層の配線層ＰC が、
Ｄ工程で最上層のスルーホールＰD がそれぞれ形成され
ている。図９（ａ），（ｂ）において二点鎖線が回路パ
ターンの正規位置であり、ずれの方向を示す矢印で分か
るように、Ｃ工程の配線層ＰC とＤ工程のスルーホール
ＰD とはＢ工程の半導体領域ＰB に対してともにＹ方向
にずれている。しかし、図９（ａ）では、Ｃ工程の配線
層ＰC とＤ工程のスルーホールＰD とは同一方向にずれ
ているために両者のずれ量は小さいが、図９（ｂ）では
相互に逆方向にずれているためにずれ量が大きくなり、
穿孔されたＤ工程のスルーホールＰD はＣ工程の配線層
ＰC からはみ出している。
回路パターンのずれ不良を図９に示す。図示する場合に
は、Ｂ，Ｃ，Ｄ工程で露光された回路パターンが表され
ていおり、たとえば、Ｂ工程で最下層に位置する所定の
半導体領域ＰB が、Ｃ工程でその上層の配線層ＰC が、
Ｄ工程で最上層のスルーホールＰD がそれぞれ形成され
ている。図９（ａ），（ｂ）において二点鎖線が回路パ
ターンの正規位置であり、ずれの方向を示す矢印で分か
るように、Ｃ工程の配線層ＰC とＤ工程のスルーホール
ＰD とはＢ工程の半導体領域ＰB に対してともにＹ方向
にずれている。しかし、図９（ａ）では、Ｃ工程の配線
層ＰC とＤ工程のスルーホールＰD とは同一方向にずれ
ているために両者のずれ量は小さいが、図９（ｂ）では
相互に逆方向にずれているためにずれ量が大きくなり、
穿孔されたＤ工程のスルーホールＰD はＣ工程の配線層
ＰC からはみ出している。
【０００７】このように、多層間の位置合わせを間接的
に行った場合、そのずれ方向によってはずれ不良が発生
するおそれがあり、スループット低下の一要因となって
いる。
に行った場合、そのずれ方向によってはずれ不良が発生
するおそれがあり、スループット低下の一要因となって
いる。
【０００８】そして、このような問題は半導体ウェハへ
の回路パターン転写時にとどまらず、たとえば液晶ディ
スプレイにおけるガラスプレート（プレート状ワーク）
にトランジスタなどの微細な回路素子を形成する際にお
いても発生する。
の回路パターン転写時にとどまらず、たとえば液晶ディ
スプレイにおけるガラスプレート（プレート状ワーク）
にトランジスタなどの微細な回路素子を形成する際にお
いても発生する。
【０００９】そこで、本発明の目的は、半導体ウェハや
ガラスプレートなどのプレート状ワークにおける回路パ
ターンの多層間位置合わせにおけるずれ不良を防止する
ことのできる技術を提供することにある。
ガラスプレートなどのプレート状ワークにおける回路パ
ターンの多層間位置合わせにおけるずれ不良を防止する
ことのできる技術を提供することにある。
【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【００１２】すなわち、本発明によるフォトマスクのア
ライメント方法は、露光に先立ち、プレート状ワークに
形成された回路パターンに対して次工程の回路パターン
が形成されたフォトマスクを位置合わせする際のもので
あり、プレート状ワークに形成された第１の層の回路パ
ターンに対応する第１のアライメントマークの第１の中
心位置および第２の層の回路パターンに対応する第２の
アライメントマークの第２の中心位置を算出する工程
と、これらの中心位置からさらに両者の中心位置を算出
する工程と、フォトマスクに形成されたアライメントマ
ークの中心位置を算出する工程と、第１の中心位置およ
び第２の中心位置の中心位置とフォトマスクのアライメ
ントマークの中心位置とを合わせる工程とを有するもの
である。
ライメント方法は、露光に先立ち、プレート状ワークに
形成された回路パターンに対して次工程の回路パターン
が形成されたフォトマスクを位置合わせする際のもので
あり、プレート状ワークに形成された第１の層の回路パ
ターンに対応する第１のアライメントマークの第１の中
心位置および第２の層の回路パターンに対応する第２の
アライメントマークの第２の中心位置を算出する工程
と、これらの中心位置からさらに両者の中心位置を算出
する工程と、フォトマスクに形成されたアライメントマ
ークの中心位置を算出する工程と、第１の中心位置およ
び第２の中心位置の中心位置とフォトマスクのアライメ
ントマークの中心位置とを合わせる工程とを有するもの
である。
【００１３】また、プレート状ワークに形成された３層
以上のアライメントマークの中心位置をそれぞれ算出す
る工程と、得られた中心位置から両端に位置する第１お
よび第２の中心位置を求める工程と、第１および第２の
中心位置からさらに両者の中心位置を算出する工程と、
フォトマスクに形成されたアライメントマークの中心位
置を算出する工程と、第１の中心位置および第２の中心
位置の中心位置とフォトマスクのアライメントマークの
中心位置とを合わせる工程とを有するものである。
以上のアライメントマークの中心位置をそれぞれ算出す
る工程と、得られた中心位置から両端に位置する第１お
よび第２の中心位置を求める工程と、第１および第２の
中心位置からさらに両者の中心位置を算出する工程と、
フォトマスクに形成されたアライメントマークの中心位
置を算出する工程と、第１の中心位置および第２の中心
位置の中心位置とフォトマスクのアライメントマークの
中心位置とを合わせる工程とを有するものである。
【００１４】本発明による露光装置は、プレート状ワー
クを支持するステージと、このステージを微動してプレ
ート状ワークを露光位置に位置決めするステージ移動手
段と、プレート状ワークに既に転写された回路パターン
に対応するアライメントマークとフォトマスクに形成さ
れたアライメントマークとを検出するマーク検出手段
と、マーク検出手段により検出されたそれぞれのアライ
メントマークの中心位置を算出する位置算出手段と、位
置算出手段からのデータを受け取って、プレート状ワー
クに形成された第１および第２のアライメントマークに
対応する第１および第２の中心位置の中心位置がフォト
マスクのアライメントマークの中心位置に合うようにス
テージ移動手段を駆動した後に露光を実行する制御手段
とを有するものである。
クを支持するステージと、このステージを微動してプレ
ート状ワークを露光位置に位置決めするステージ移動手
段と、プレート状ワークに既に転写された回路パターン
に対応するアライメントマークとフォトマスクに形成さ
れたアライメントマークとを検出するマーク検出手段
と、マーク検出手段により検出されたそれぞれのアライ
メントマークの中心位置を算出する位置算出手段と、位
置算出手段からのデータを受け取って、プレート状ワー
クに形成された第１および第２のアライメントマークに
対応する第１および第２の中心位置の中心位置がフォト
マスクのアライメントマークの中心位置に合うようにス
テージ移動手段を駆動した後に露光を実行する制御手段
とを有するものである。
【００１５】また、プレート状ワークを支持するステー
ジと、このステージを微動してプレート状ワークを露光
位置に位置決めするステージ移動手段と、プレート状ワ
ークに既に転写された回路パターンに対応するアライメ
ントマークとフォトマスクに形成されたアライメントマ
ークとを検出するマーク検出手段と、マーク検出手段に
より検出されたそれぞれのアライメントマークの中心位
置を算出する位置算出手段と、位置算出手段からのデー
タを受け取って、プレート状ワークに形成された３層以
上のアライメントマークの各中心位置のうち両端に位置
する第１および第２の中心位置の中心位置がフォトマス
クのアライメントマークの中心位置に合うようにステー
ジ移動手段を駆動した後に露光を実行する制御手段とを
有するものである。
ジと、このステージを微動してプレート状ワークを露光
位置に位置決めするステージ移動手段と、プレート状ワ
ークに既に転写された回路パターンに対応するアライメ
ントマークとフォトマスクに形成されたアライメントマ
ークとを検出するマーク検出手段と、マーク検出手段に
より検出されたそれぞれのアライメントマークの中心位
置を算出する位置算出手段と、位置算出手段からのデー
タを受け取って、プレート状ワークに形成された３層以
上のアライメントマークの各中心位置のうち両端に位置
する第１および第２の中心位置の中心位置がフォトマス
クのアライメントマークの中心位置に合うようにステー
ジ移動手段を駆動した後に露光を実行する制御手段とを
有するものである。
【００１６】上記した手段によれば、フォトマスクの回
路パターンは前に露光した複数層の回路パターンのずれ
量を勘案した最適位置に位置合わせされ、多層間アライ
メントにおけるずれ不良を未然に防止することが可能に
なる。
路パターンは前に露光した複数層の回路パターンのずれ
量を勘案した最適位置に位置合わせされ、多層間アライ
メントにおけるずれ不良を未然に防止することが可能に
なる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【００１８】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態である露光装置を示す概略図、図２はアライメント
マークおよびその波形を示す説明図、図３は図１の露光
装置において位置合わせされたアライメントマークおよ
びその波形を概念的に示す平面図、図４は図３の位置合
わせの実行手順を示すフローチャート、図５は図４のフ
ローチャートに従って実行された位置合わせの概念図で
ある。
形態である露光装置を示す概略図、図２はアライメント
マークおよびその波形を示す説明図、図３は図１の露光
装置において位置合わせされたアライメントマークおよ
びその波形を概念的に示す平面図、図４は図３の位置合
わせの実行手順を示すフローチャート、図５は図４のフ
ローチャートに従って実行された位置合わせの概念図で
ある。
【００１９】図１に示す露光装置は、たとえば半導体ウ
ェハ（プレート状ワーク）１の主平面をステップしなが
ら露光処理を行って所定の回路素子を形成するステップ
式投影露光装置すなわちステッパであり、露光光源とし
てのＨｇランプ２が図面の上方に位置している。Ｈｇラ
ンプ２からステージ３に支持された半導体ウェハ１に至
る光路上には、楕円ミラー４、リフレクタ５、インテグ
レータ６、リフレクタ７、コンデンサレンズ８、レチク
ル（フォトマスク）９、縮小レンズ１０が順次配列され
ている。そして、Ｈｇランプ２からの露光光Ｌは楕円ミ
ラー４により収束されてリフレクタ５で屈折され、イン
テグレータ６で所定の面域の照度が均一化されてからリ
フレクタ７を経てコンデンサレンズ８で凝縮される。そ
の後、レチクル９に形成された回路パターンを取り込
み、縮小レンズ１０によって縮小されて半導体ウェハ１
に到達する。これによって、レチクル９の回路パターン
が半導体ウェハ１上に転写される。
ェハ（プレート状ワーク）１の主平面をステップしなが
ら露光処理を行って所定の回路素子を形成するステップ
式投影露光装置すなわちステッパであり、露光光源とし
てのＨｇランプ２が図面の上方に位置している。Ｈｇラ
ンプ２からステージ３に支持された半導体ウェハ１に至
る光路上には、楕円ミラー４、リフレクタ５、インテグ
レータ６、リフレクタ７、コンデンサレンズ８、レチク
ル（フォトマスク）９、縮小レンズ１０が順次配列され
ている。そして、Ｈｇランプ２からの露光光Ｌは楕円ミ
ラー４により収束されてリフレクタ５で屈折され、イン
テグレータ６で所定の面域の照度が均一化されてからリ
フレクタ７を経てコンデンサレンズ８で凝縮される。そ
の後、レチクル９に形成された回路パターンを取り込
み、縮小レンズ１０によって縮小されて半導体ウェハ１
に到達する。これによって、レチクル９の回路パターン
が半導体ウェハ１上に転写される。
【００２０】ステージ３は、半導体ウェハ１を含む面域
の方向つまりＸ−Ｙ方向、ならびに半導体ウェハ１と垂
直の方向つまりＺ方向にこのステージ３を微動するたと
えばＤＣリニアモータからなるステージ移動部（ステー
ジ移動手段）１１に駆動されており、これにより支持さ
れた半導体ウェハ１は所定の露光位置に位置決めされ
る。但し、ステージ移動部１１には前記した以外の種々
の制御用モータを用いることができる。
の方向つまりＸ−Ｙ方向、ならびに半導体ウェハ１と垂
直の方向つまりＺ方向にこのステージ３を微動するたと
えばＤＣリニアモータからなるステージ移動部（ステー
ジ移動手段）１１に駆動されており、これにより支持さ
れた半導体ウェハ１は所定の露光位置に位置決めされ
る。但し、ステージ移動部１１には前記した以外の種々
の制御用モータを用いることができる。
【００２１】図示するように、本実施の形態の露光装置
では、半導体ウェハ１上のアライメントマークＭ1 ，Ｍ
2 ，Ｍa （図３（ａ））を光学的手法により検出するマ
ーク検出部（マーク検出手段）１２、このマーク検出部
１２に検出されたアライメントマークＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍa
の中心位置を算出する位置算出部（位置算出手段）１
３、および位置算出部１３の算出データに基づいて前記
したステージ移動部１１の動作を制御する制御部（制御
手段）１４がそれぞれ電気的に接続されて設けられてい
る。これにより、半導体ウェハ１上に既に転写された回
路パターンに対応するアライメントマークＭ1 ，Ｍ2 お
よびレチクルに形成されて半導体ウェハ１上に投影され
ているアライメントマークＭa とがマーク検出部１２に
検出され、検出像の各アライメント波形Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ
a （図３（ｂ））から位置算出部１３においてそれぞれ
の中心位置ｃ1 ，ｃ2 ，ｃa ，Ｃが算出され、これらが
所定の位置関係になるように制御部１４に動作制御され
たステージ移動部１１でステージ３が位置決めされる。
なお、アライメントマークＭおよびその波形Ｗをそれぞ
れ図２（ａ），（ｂ）にてモデル的に示す。
では、半導体ウェハ１上のアライメントマークＭ1 ，Ｍ
2 ，Ｍa （図３（ａ））を光学的手法により検出するマ
ーク検出部（マーク検出手段）１２、このマーク検出部
１２に検出されたアライメントマークＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍa
の中心位置を算出する位置算出部（位置算出手段）１
３、および位置算出部１３の算出データに基づいて前記
したステージ移動部１１の動作を制御する制御部（制御
手段）１４がそれぞれ電気的に接続されて設けられてい
る。これにより、半導体ウェハ１上に既に転写された回
路パターンに対応するアライメントマークＭ1 ，Ｍ2 お
よびレチクルに形成されて半導体ウェハ１上に投影され
ているアライメントマークＭa とがマーク検出部１２に
検出され、検出像の各アライメント波形Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ
a （図３（ｂ））から位置算出部１３においてそれぞれ
の中心位置ｃ1 ，ｃ2 ，ｃa ，Ｃが算出され、これらが
所定の位置関係になるように制御部１４に動作制御され
たステージ移動部１１でステージ３が位置決めされる。
なお、アライメントマークＭおよびその波形Ｗをそれぞ
れ図２（ａ），（ｂ）にてモデル的に示す。
【００２２】このような構造を有する露光装置により、
露光に先立ってのレチクル９のアライメントは図４に示
す順序で実行される。ここでは、半導体ウェハ１には第
１の層の回路パターン、およびその上層で且つ直前の工
程による第２の層の回路パターンが転写されており、そ
の結果、図３に示すように、それぞれに対応する第１の
アライメントマークＭ1 と第２のアライメントマークＭ
2 とが形成されている。そして、本来重なっている筈の
２種類のアライメントマークＭ1 ，Ｍ2 は、同図に示さ
れているように僅かな位置ずれを起こしている。転写さ
れた各回路パターンはそれぞれ図８に示すＢ工程および
Ｃ工程でのパターン、そして露光する回路パターンはＤ
工程でのパターンと考えることができる。
露光に先立ってのレチクル９のアライメントは図４に示
す順序で実行される。ここでは、半導体ウェハ１には第
１の層の回路パターン、およびその上層で且つ直前の工
程による第２の層の回路パターンが転写されており、そ
の結果、図３に示すように、それぞれに対応する第１の
アライメントマークＭ1 と第２のアライメントマークＭ
2 とが形成されている。そして、本来重なっている筈の
２種類のアライメントマークＭ1 ，Ｍ2 は、同図に示さ
れているように僅かな位置ずれを起こしている。転写さ
れた各回路パターンはそれぞれ図８に示すＢ工程および
Ｃ工程でのパターン、そして露光する回路パターンはＤ
工程でのパターンと考えることができる。
【００２３】先ず、マーク検出部１２にて検出された第
１のアライメントマークＭ1 （図３（ａ））のアライメ
ント波形Ｗ1 （図３（ｂ））から位置算出部１３におい
て第１のアライメントマークＭ1 の中心位置（第１の中
心位置）ｃ1 を算出する（Ｓ1 ）。同様にして第２のア
ライメントマークＭ2 のアライメント波形Ｗ2 よりその
中心位置（第２の中心位置）ｃ2 を算出する（Ｓ2 ）。
このようにして求められた２つの中心位置ｃ1 ，ｃ2 の
距離は両者のずれ量に相当するが、これらが求められた
ならば、さらに両者の中心位置Ｃを算出する（Ｓ3 ）。
すると、中心位置ｃ1 と中心位置ｃ2 とは中心位置Ｃか
ら見ると相互に反対方向に等距離だけ位置ずれしている
ことになる。なお、中心位置ｃ1 ，ｃ2 の算出はどちら
を先に行ってもよく、必ずしも第１のアライメントマー
クＭ1 から先に行う必要はない。
１のアライメントマークＭ1 （図３（ａ））のアライメ
ント波形Ｗ1 （図３（ｂ））から位置算出部１３におい
て第１のアライメントマークＭ1 の中心位置（第１の中
心位置）ｃ1 を算出する（Ｓ1 ）。同様にして第２のア
ライメントマークＭ2 のアライメント波形Ｗ2 よりその
中心位置（第２の中心位置）ｃ2 を算出する（Ｓ2 ）。
このようにして求められた２つの中心位置ｃ1 ，ｃ2 の
距離は両者のずれ量に相当するが、これらが求められた
ならば、さらに両者の中心位置Ｃを算出する（Ｓ3 ）。
すると、中心位置ｃ1 と中心位置ｃ2 とは中心位置Ｃか
ら見ると相互に反対方向に等距離だけ位置ずれしている
ことになる。なお、中心位置ｃ1 ，ｃ2 の算出はどちら
を先に行ってもよく、必ずしも第１のアライメントマー
クＭ1 から先に行う必要はない。
【００２４】次に、それぞれ図３（ａ），（ｂ）におい
て二点鎖線で示す露光するレチクルのアライメントマー
クＭa のアライメント波形Ｗa からその中心位置ｃa を
算出する（Ｓ4 ）。
て二点鎖線で示す露光するレチクルのアライメントマー
クＭa のアライメント波形Ｗa からその中心位置ｃa を
算出する（Ｓ4 ）。
【００２５】そして、位置算出部１３において算出され
たこれらの中心位置データから、制御部１４において既
に転写されたアライメントマークＭ1 ，Ｍ2 の中心位置
ｃ1，ｃ2 の中心位置Ｃをこれから露光するレチクルの
アライメントマークＭa の中心位置ｃa に合わせる（Ｓ
5 ）。つまり、中心位置ｃa が中心位置Ｃに合うように
ステージ移動部１１を駆動して半導体ウェハ１が搭載さ
れているステージ３をＸ−Ｙ方向に移動させる。中心位
置Ｃは位置ずれした第１の層の回路パターンに対応する
第１のアライメントマークＭ1 と第２の層の回路パター
ンに対応する第２のアライメントマークＭ2 のそれぞれ
の中心位置ｃ1 ，ｃ2 の中間位置であるので、中心位置
Ｃと中心位置ｃa とが一致すると、図３に示すように、
レチクルのアライメントマークＭa は第１のアライメン
トマークＭ1 と第２のアライメントマークＭ2 とのどち
ら側にも振れることのない位置、つまり最適感光位置に
位置決めされることになる（図５参照）。なお、アライ
メントマークＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍa を検出する前には、ステ
ージ３をＺ方向に調整移動してフォーカスを合わせてお
く。
たこれらの中心位置データから、制御部１４において既
に転写されたアライメントマークＭ1 ，Ｍ2 の中心位置
ｃ1，ｃ2 の中心位置Ｃをこれから露光するレチクルの
アライメントマークＭa の中心位置ｃa に合わせる（Ｓ
5 ）。つまり、中心位置ｃa が中心位置Ｃに合うように
ステージ移動部１１を駆動して半導体ウェハ１が搭載さ
れているステージ３をＸ−Ｙ方向に移動させる。中心位
置Ｃは位置ずれした第１の層の回路パターンに対応する
第１のアライメントマークＭ1 と第２の層の回路パター
ンに対応する第２のアライメントマークＭ2 のそれぞれ
の中心位置ｃ1 ，ｃ2 の中間位置であるので、中心位置
Ｃと中心位置ｃa とが一致すると、図３に示すように、
レチクルのアライメントマークＭa は第１のアライメン
トマークＭ1 と第２のアライメントマークＭ2 とのどち
ら側にも振れることのない位置、つまり最適感光位置に
位置決めされることになる（図５参照）。なお、アライ
メントマークＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍa を検出する前には、ステ
ージ３をＺ方向に調整移動してフォーカスを合わせてお
く。
【００２６】以上の一連のアライメントプロセスが終了
したならば露光を実行し（Ｓ6 ）、レチクル９に形成さ
れた回路パターンを半導体ウェハ１上に転写する。
したならば露光を実行し（Ｓ6 ）、レチクル９に形成さ
れた回路パターンを半導体ウェハ１上に転写する。
【００２７】このように、本実施の形態のアライメント
技術によれば、第１および第２のアライメントマークＭ
1 ，Ｍ2 の中心位置ｃ1 ，ｃ2 のさらにその中心位置Ｃ
を求め、この中心位置Ｃを露光対象のレチクル９のアラ
イメントマークＭa の中心位置ｃa に合わせているの
で、レチクル９の回路パターンは前に露光された２層の
回路パターンのずれ量を勘案した最適位置に位置合わせ
されることになる。
技術によれば、第１および第２のアライメントマークＭ
1 ，Ｍ2 の中心位置ｃ1 ，ｃ2 のさらにその中心位置Ｃ
を求め、この中心位置Ｃを露光対象のレチクル９のアラ
イメントマークＭa の中心位置ｃa に合わせているの
で、レチクル９の回路パターンは前に露光された２層の
回路パターンのずれ量を勘案した最適位置に位置合わせ
されることになる。
【００２８】これにより、多層間アライメントにおける
ずれ不良を未然に防止することが可能になって回路パタ
ーンの転写ずれによる不良が防止され、露光工程におけ
る歩留まりの向上を図ることが可能になる。
ずれ不良を未然に防止することが可能になって回路パタ
ーンの転写ずれによる不良が防止され、露光工程におけ
る歩留まりの向上を図ることが可能になる。
【００２９】さらに、このようなアライメントが作業者
の手によることなく自動的に行われるので、アライメン
ト時間が短縮されてスループットの向上をも図ることが
できる。
の手によることなく自動的に行われるので、アライメン
ト時間が短縮されてスループットの向上をも図ることが
できる。
【００３０】（実施の形態２）図６は本発明の他の実施
の形態である露光装置により実行されるアライメントの
手順を示すフローチャート、図７は図６のフローチャー
トに従って実行された位置合わせの概念図である。
の形態である露光装置により実行されるアライメントの
手順を示すフローチャート、図７は図６のフローチャー
トに従って実行された位置合わせの概念図である。
【００３１】本実施の形態では、半導体ウェハに形成さ
れた３層以上のアライメントマークに対して露光するレ
チクルのアライメントマークを位置合わせする場合が示
されており、このようなケースでのアライメントは図６
に示す手順により行われる。ここで、以下の説明におい
ては一例として３層での位置合わせが説明されており、
半導体ウェハ上には第１の層、第２の層および第３の層
の各回路パターンに対応する第１、第２および第３のア
ライメントマークが形成されている。そして、４層以上
においても同一の要領で行われる。なお、本実施の形態
における露光装置の構成自体は実施の形態１におけるも
のと同一であるので、その説明は省略されている。
れた３層以上のアライメントマークに対して露光するレ
チクルのアライメントマークを位置合わせする場合が示
されており、このようなケースでのアライメントは図６
に示す手順により行われる。ここで、以下の説明におい
ては一例として３層での位置合わせが説明されており、
半導体ウェハ上には第１の層、第２の層および第３の層
の各回路パターンに対応する第１、第２および第３のア
ライメントマークが形成されている。そして、４層以上
においても同一の要領で行われる。なお、本実施の形態
における露光装置の構成自体は実施の形態１におけるも
のと同一であるので、その説明は省略されている。
【００３２】先ず、各層の回路パターンに対応した第１
のアライメントマークの中心位置（第１の中心位置）ｃ
1 、第２のアライメントマークの中心位置（第２の中心
位置）ｃ2 、および第３のアライメントマークの中心位
置（第３の中心位置）ｃ3 をそれぞれ算出する（Ｓ11〜
Ｓ13）。求められた３つの中心位置ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3が
図７に示すような位置関係、つまり中心位置が符号
ｃ1 ，ｃ3 ，ｃ2 の順番に並ぶ位置関係で得られたとす
ると、次に、両端に位置する中心位置ｃ1 および中心位
置ｃ2 を求め（Ｓ14）、さらに両者の中心位置Ｃを算出
する（Ｓ15）。このようにして得られた中心位置Ｃは相
互のずれ量が最大である第１のアライメントマークの中
心位置ｃ1 と第２のアライメントマークの中心位置ｃ2
との中間位置に位置していることになる。なお、実施の
形態１の場合と同様、中心位置ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3 の算出
は何れを先に行ってもよい。
のアライメントマークの中心位置（第１の中心位置）ｃ
1 、第２のアライメントマークの中心位置（第２の中心
位置）ｃ2 、および第３のアライメントマークの中心位
置（第３の中心位置）ｃ3 をそれぞれ算出する（Ｓ11〜
Ｓ13）。求められた３つの中心位置ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3が
図７に示すような位置関係、つまり中心位置が符号
ｃ1 ，ｃ3 ，ｃ2 の順番に並ぶ位置関係で得られたとす
ると、次に、両端に位置する中心位置ｃ1 および中心位
置ｃ2 を求め（Ｓ14）、さらに両者の中心位置Ｃを算出
する（Ｓ15）。このようにして得られた中心位置Ｃは相
互のずれ量が最大である第１のアライメントマークの中
心位置ｃ1 と第２のアライメントマークの中心位置ｃ2
との中間位置に位置していることになる。なお、実施の
形態１の場合と同様、中心位置ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3 の算出
は何れを先に行ってもよい。
【００３３】中心位置Ｃが求められたならば露光するレ
チクルのアライメントマークの中心位置ｃa を算出し
（Ｓ16）、図１に示すステージ移動部１１を駆動して半
導体ウェハ１が搭載されているステージ３をＸ−Ｙ方向
に移動させ、中心位置ｃa に先程の中心位置Ｃを合わせ
る（Ｓ17）。ここで、中心位置Ｃは相互に最大に位置ず
れしている第１のアライメントマークの中心位置ｃ1 と
第２のアライメントマークの中心位置ｃ2 の中間位置で
あるので、中心位置Ｃと露光対象であるレチクルのアラ
イメントマークの中心位置ｃa とを合わせることにより
レチクルはそのずれ量を緩和する最適感光位置に自動的
に位置決めされる。
チクルのアライメントマークの中心位置ｃa を算出し
（Ｓ16）、図１に示すステージ移動部１１を駆動して半
導体ウェハ１が搭載されているステージ３をＸ−Ｙ方向
に移動させ、中心位置ｃa に先程の中心位置Ｃを合わせ
る（Ｓ17）。ここで、中心位置Ｃは相互に最大に位置ず
れしている第１のアライメントマークの中心位置ｃ1 と
第２のアライメントマークの中心位置ｃ2 の中間位置で
あるので、中心位置Ｃと露光対象であるレチクルのアラ
イメントマークの中心位置ｃa とを合わせることにより
レチクルはそのずれ量を緩和する最適感光位置に自動的
に位置決めされる。
【００３４】そして、このようなアライメントプロセス
が終了したならば露光を実行し（Ｓ18）、レチクルの回
路パターンを半導体ウェハ上に転写する。
が終了したならば露光を実行し（Ｓ18）、レチクルの回
路パターンを半導体ウェハ上に転写する。
【００３５】このように、３層以上のアライメントマー
クに対してレチクルのアライメントマークを位置合わせ
する場合には、各アライメントマーク中心位置ｃ1 ，ｃ
2 ，ｃ3 から両端に位置する第１および第２の中心位置
を特定してその中心位置Ｃを求め、この中心位置Ｃをレ
チクルのアライメントマークの中心位置ｃa に合わせる
ようにすれば、レチクルの回路パターンは複数層の回路
パターンのずれ量を勘案した最適位置に位置合わせされ
ることになる。
クに対してレチクルのアライメントマークを位置合わせ
する場合には、各アライメントマーク中心位置ｃ1 ，ｃ
2 ，ｃ3 から両端に位置する第１および第２の中心位置
を特定してその中心位置Ｃを求め、この中心位置Ｃをレ
チクルのアライメントマークの中心位置ｃa に合わせる
ようにすれば、レチクルの回路パターンは複数層の回路
パターンのずれ量を勘案した最適位置に位置合わせされ
ることになる。
【００３６】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもな
い。
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもな
い。
【００３７】たとえば、本実施の形態におけるアライメ
ントは制御部１４により自動的に実行されるようになっ
ているが、作業者により手動で実行するようにしてもよ
い。
ントは制御部１４により自動的に実行されるようになっ
ているが、作業者により手動で実行するようにしてもよ
い。
【００３８】また、本実施の形態では、半導体ウェハ１
を移動することによってアライメントが行われている
が、レチクル９側を移動して行うようにしてもよい。
を移動することによってアライメントが行われている
が、レチクル９側を移動して行うようにしてもよい。
【００３９】さらに、以上の説明では、主として本発明
者によってなされた発明をその背景となって利用分野で
ある露光装置に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、たとえば液晶表示パネルの
製造のように微細な回路パターン形成におけるアライメ
ントに適用することが可能である。したがって、プレー
ト状ワークとしては本実施の形態のように集積回路を形
成する半導体ウェハ１以外にも、液晶ディスプレイのガ
ラスプレートなどを用いることができる。
者によってなされた発明をその背景となって利用分野で
ある露光装置に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、たとえば液晶表示パネルの
製造のように微細な回路パターン形成におけるアライメ
ントに適用することが可能である。したがって、プレー
ト状ワークとしては本実施の形態のように集積回路を形
成する半導体ウェハ１以外にも、液晶ディスプレイのガ
ラスプレートなどを用いることができる。
【００４０】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
【００４１】(1).すなわち、本発明のアライメント技術
によれば、２層の場合には両者のアライメントマークの
中心位置からさらにその中心位置を求め、３層以上の場
合には両端のアライメントマークの中心位置からさらに
その中心位置を求め、この中心位置と露光対象のフォト
マスクのアライメントマークの中心位置に合わせること
により、フォトマスクの回路パターンは前に露光した複
数層の回路パターンのずれ量を勘案した最適位置に位置
合わせされる。これにより、多層間アライメントにおけ
るずれ不良を未然に防止することが可能になる。
によれば、２層の場合には両者のアライメントマークの
中心位置からさらにその中心位置を求め、３層以上の場
合には両端のアライメントマークの中心位置からさらに
その中心位置を求め、この中心位置と露光対象のフォト
マスクのアライメントマークの中心位置に合わせること
により、フォトマスクの回路パターンは前に露光した複
数層の回路パターンのずれ量を勘案した最適位置に位置
合わせされる。これにより、多層間アライメントにおけ
るずれ不良を未然に防止することが可能になる。
【００４２】(2).これにより、回路パターンの転写ずれ
による不良が防止され、露光工程における歩留まりの向
上を図ることが可能になる。
による不良が防止され、露光工程における歩留まりの向
上を図ることが可能になる。
【００４３】(3).このようなアライメントを行う自動的
に行うようにすれば、アライメント時間が短縮されてス
ループットの向上を図ることができる。
に行うようにすれば、アライメント時間が短縮されてス
ループットの向上を図ることができる。
【図１】本発明の実施の形態１による露光装置を示す概
略図である。
略図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はアライメントマークおよびそ
の波形をそれぞれ示す説明図である。
の波形をそれぞれ示す説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図１の露光装置において位置
合わせされたアライメントマークおよびその波形を概念
的に示す平面図である。
合わせされたアライメントマークおよびその波形を概念
的に示す平面図である。
【図４】図３の位置合わせの実行手順を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図５】図４のフローチャートに従って実行された位置
合わせの概念図である。
合わせの概念図である。
【図６】本発明の実施の形態２による露光装置により実
行されるアライメントの手順を示すフローチャートであ
る。
行されるアライメントの手順を示すフローチャートであ
る。
【図７】図６のフローチャートに従って実行された位置
合わせの概念図である。
合わせの概念図である。
【図８】本発明者により検討された位置合わせ手順を示
す説明図である。
す説明図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は図８の手順により位置合わせ
された回路パターンを示す説明図である。
された回路パターンを示す説明図である。
１ 半導体ウェハ（プレート状ワーク） ２ Ｈｇランプ ３ ステージ ４ 楕円ミラー ５ リフレクタ ６ インテグレータ ７ リフレクタ ８ コンデンサレンズ ９ レチクル（フォトマスク） １０ 縮小レンズ １１ ステージ移動部（ステージ移動手段） １２ マーク検出部（マーク検出手段） １３ 位置算出部（位置算出手段） １４ 制御部（制御手段） ｃ1 中心位置（第１の中心位置） ｃ2 中心位置（第２の中心位置） ｃa 中心位置 Ｃ 中心位置 Ｌ 露光光 Ｍ アライメントマーク Ｍ1 第１のアライメントマーク Ｍ2 第２のアライメントマーク Ｍa アライメントマーク ＰB 半導体領域 ＰC 配線層 ＰD スルーホール Ｗ 波形 Ｗ1 アライメント波形 Ｗ2 アライメント波形 Ｗa アライメント波形
Claims (5)
- 【請求項１】 露光に先立ち、プレート状ワークに形成
された回路パターンに対して次工程の回路パターンが形
成されたフォトマスクを位置合わせするフォトマスクの
アライメント方法であって、 前記プレート状ワークに形成された第１の層の回路パタ
ーンに対応する第１のアライメントマークの第１の中心
位置を算出する工程と、 前記プレート状ワークに形成された第２の層の回路パタ
ーンに対応する第２のアライメントマークの第２の中心
位置を算出する工程と、 得られた前記第１および第２の中心位置からさらに両者
の中心位置を算出する工程と、 前記フォトマスクに形成されたアライメントマークの中
心位置を算出する工程と、 前記第１の中心位置および第２の中心位置の中心位置と
前記フォトマスクのアライメントマークの中心位置とを
合わせる工程とを有することを特徴とするフォトマスク
のアライメント方法。 - 【請求項２】 露光に先立ち、プレート状ワークに形成
された回路パターンに対して次工程の回路パターンが形
成されたフォトマスクを位置合わせするフォトマスクの
アライメント方法であって、 前記プレート状ワークに形成された３層以上のアライメ
ントマークの中心位置をそれぞれ算出する工程と、 得られた前記中心位置から両端に位置する第１および第
２の中心位置を求める工程と、 前記第１および第２の中心位置からさらに両者の中心位
置を算出する工程と、 前記フォトマスクに形成されたアライメントマークの中
心位置を算出する工程と、 前記第１の中心位置および第２の中心位置の中心位置と
前記フォトマスクのアライメントマークの中心位置とを
合わせる工程とを有することを特徴とするフォトマスク
のアライメント方法。 - 【請求項３】 フォトマスクに形成された回路パターン
をプレート状ワークに順次転写する露光装置であって、 前記プレート状ワークを支持するステージと、 前記ステージを微動して前記プレート状ワークを露光位
置に位置決めするステージ移動手段と、 前記プレート状ワークに既に転写された回路パターンに
対応するアライメントマークと前記フォトマスクに形成
されたアライメントマークとを検出するマーク検出手段
と、 前記マーク検出手段により検出されたそれぞれの前記ア
ライメントマークの中心位置を算出する位置算出手段
と、 前記位置算出手段からのデータを受け取って、前記プレ
ート状ワークに形成された第１および第２のアライメン
トマークに対応する第１および第２の中心位置の中心位
置が前記フォトマスクのアライメントマークの中心位置
に合うように前記ステージ移動手段を駆動した後に露光
を実行する制御手段とを有することを特徴とする露光装
置。 - 【請求項４】 フォトマスクに形成された回路パターン
をプレート状ワークに順次転写する露光装置であって、 前記プレート状ワークを支持するステージと、 前記ステージを微動して前記プレート状ワークを露光位
置に位置決めするステージ移動手段と、 前記プレート状ワークに既に転写された回路パターンに
対応するアライメントマークと前記フォトマスクに形成
されたアライメントマークとを検出するマーク検出手段
と、 前記マーク検出手段により検出されたそれぞれの前記ア
ライメントマークの中心位置を算出する位置算出手段
と、 前記位置算出手段からのデータを受け取って、前記プレ
ート状ワークに形成された３層以上のアライメントマー
クの各中心位置のうち両端に位置する第１および第２の
中心位置の中心位置が前記フォトマスクのアライメント
マークの中心位置に合うように前記ステージ移動手段を
駆動した後に露光を実行する制御手段とを有することを
特徴とする露光装置。 - 【請求項５】 請求項３または４記載の露光装置におい
て、前記プレート状ワークは集積回路を形成する半導体
ウェハまたは液晶ディスプレイのガラスプレートである
ことを特徴とする露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8051467A JPH09246157A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | フォトマスクのアライメント方法および露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8051467A JPH09246157A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | フォトマスクのアライメント方法および露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246157A true JPH09246157A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12887751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8051467A Pending JPH09246157A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | フォトマスクのアライメント方法および露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246157A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010021289A (ko) * | 1999-08-13 | 2001-03-15 | 가네꼬 히사시 | 전자빔노광방법 및 반도체장치 제조방법 |
| KR100577568B1 (ko) * | 2004-10-07 | 2006-05-08 | 삼성전자주식회사 | 오버레이 측정방법 및 그에 사용되는 오버레이 마크 |
-
1996
- 1996-03-08 JP JP8051467A patent/JPH09246157A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010021289A (ko) * | 1999-08-13 | 2001-03-15 | 가네꼬 히사시 | 전자빔노광방법 및 반도체장치 제조방법 |
| KR100577568B1 (ko) * | 2004-10-07 | 2006-05-08 | 삼성전자주식회사 | 오버레이 측정방법 및 그에 사용되는 오버레이 마크 |
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