JPS5831526A - 焼付装置のアライメント装置 - Google Patents

焼付装置のアライメント装置

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JPS5831526A
JPS5831526A JP56129627A JP12962781A JPS5831526A JP S5831526 A JPS5831526 A JP S5831526A JP 56129627 A JP56129627 A JP 56129627A JP 12962781 A JP12962781 A JP 12962781A JP S5831526 A JPS5831526 A JP S5831526A
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wafer
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JP56129627A
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Nobuya Shinoyama
篠山 伸彌
Junji Hazama
間 潤治
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Nikon Corp
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Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • 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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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の製造プロセスにおいてフォトマ
スクとウェハを近接して露光する焼付装置の自動アライ
メント装置に関する。
ICのような半導体装置を製造するにあたっては、回路
パターンを有するマスク像を投影光学系でウェハ上に投
影して露光する方法と、回路パターンを有するフォトマ
スクをウェハに接触或は極めて僅かの間隙をもって近接
させて直接によるパターン焼付装置紅おいて、その露光
の前にフォトマスクとウェハとの相対的位置を決メルタ
メノ7ライメント装置に関するものであるも従来このよ
うなアライメント装置は結lレンズによって、フォトマ
スク及びウェハ上のアライメント用基準マークをスリッ
ト上に結像させ、そのスリットを通過する光束な光電素
子でを合致させるように構成されていた。しかし乍ら、
この従来の装置においてはウェハの基準マークをスリッ
トに合致させる際は、フォトマスクの基準マークな光電
素子の検出範囲外に置き、ウェハの位置決定後にフォト
マスクの位置決めを行なわねばならないので7ライメン
トに多大の時間を要する欠点があった。この欠点を解決
するため、第1図の如くフォトマスクとウェハの基準マ
ークを同時にスリットで走査するようにしたアライメン
ト装置が知られている。この公知の7ライメント装置を
第1図によって説明すると、フォトマスク1とウェハ2
には夫々7ライメント用基準マーク5.5’、4.が設
けられ、対物レンズ5により光束走査装置6を介してス
リット7の上に基準マーク5.5”、4が投影される。
このスリット7を通過した光束は光電索子8で受光され
、電気信号に変換されて信号処理装置9に送られる。ア
ライメント用基準マークは何れも第2図(,1)の如く
矩形状に形成されフォトマスク上の2個の基準マーク3
.5′の間にウェハ上の基準マーク4が位置するように
ウェハ2を載せたステージ10が移動する。対物レンズ
5r−関してスリツ)7と共役なフォトマスク及びウェ
ハ近傍の共役像7aは光束走査装置6で第2図(1)の
矢印方向に走査され、それによって光電索子8から得ら
れる信号は第2図(b)のように基準マークの位置に対
応してピークを形成する。このピーク間隔を例えば時間
で測定し、基準マーク4と左右の基準マーク5%3′の
間を共役像7aが通過する時間1.%t3が等しくなる
ようなウェハ上の基準マークの位置、換言すればウェハ
を載せたステージ10の位置を調整す′ることにより7
ツイメントが完了する。ただし、実際にはウニ八面内の
直交す◆2方向11s Y及び回転方向σに対応して5
個の7ライメソト用基準マークに対してアライメントを
する必要があるが、第1!Q及び第2図では一方向のみ
について示しである。この従来公知の装置でけ、光学系
内に光束走査装置6のような走査手段な必要とし、アラ
イメント用基準マークの信号の間隔を時間で測定して位
置を求めることになるので、走査手段の安定性が直接測
定精度に影響してしまう欠点がある。
本発明は、上記のような欠点を解消し、光学系内部に特
別な走査手段を必要としない、簡単な構成の7ライメン
ト装置を提供することを目的とする。
上記の目的達成のため、本発明においては近接した7オ
トマスク上の基準マークとウニノー上の基準マークの相
対的変位をもって前述のスリット走査に代え、両基準マ
ークの相対的位置の変化を直接信号としてとらえ、この
信号に基づいてフォトマスクとクエ・・の相対位置を決
めるようにしたことを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明す
る。
第5図において、フォトマスク101とウニ/−102
は極めて僅かの間隙をおいて対峙し、夫々アライメント
用基準マーク10S及C1104を有する。この例では
ウェハ上の基準マーク104は第4B図の如く矩形の無
反射マーク(黒色マーク)、フォトマスクIQI上の基
準ff−1103)’!114A図の如くスリット1o
51をもって形成されている。同基準マーク103.1
04は集光レンX105を通してランプ106で照明さ
れ、また同基準マークからの反射光は、集光レンズ10
5、半透過鏡の如き光線分割鏡107な経て光電素子1
09aで受光される。
この場合基準マーク103はスリット状開口部105a
を残して他はランプ106の光を透過しないようr−形
成されているので、ウェハ上の基準マーク104はこの
開口部103mを通してのみ照明され、その基準マーク
104は反射しないがそのマークを区画する周囲からの
反射光が前記の開口部10j aを通して、光電素子1
09aに向つ。この基準マーク1041F)lidを基
準マーク1o、3のスリット幅dlに等しく形成すると
、ウェハto2をステージ112上に載せて、一定速度
で移動させれば、基準マーク103の開口部103aの
直下を基準マーク104が通過するとき、第5図(、)
の如く、開孔103aはマーク104によって遮蔽され
、第5図(b)の如く光電素子109aの出力は最低の
ピークを示し、検出手段109bによって第5図(e)
のように・通過パルス信号を作り出し、このパルス信号
を制御回路手段110で受けて、その瞬間の基準マーク
104の位置、即ちステージ112の位置をリニアエン
モーニダや光波干渉測長機等の移動位置読取装置115
で読み取り、その読取り値を記憶したのちにモーター1
11を逆転させて、前記パルス信号の発生位置、即ち記
憶された位置までステージ112を戻して停止させる。
第6図は本発明の電気系統図であって、前記の光電素子
109aと検知手段109bをもって光電検出手段を構
成し、検知手段109bによって得られたパルス信号は
制御手段1100ホ一ルド回路Glに入れ、このホール
ド回路G1において、移動位置読取装置113によって
読み取られたステージ1120位置信号を、前記パルス
信号を受信した瞬間に記憶する。
このホールド回路に記憶された基準マークの合致時のス
テージの位置信号と、ステージの現在位置を示す位置信
号との差と、予め設定された7ライメント用基準マーク
の相対的位置間隔を示す電気信号いわゆるアライメント
の許容量に関する信号とを比較回路G黛によって比較し
、その差信号をモーター駆動回路Gsに送り、モーター
111を制御する。前記の許容量に関する信号をほばゼ
ーr−設定すれば、モーターは逆転して、移動位置読取
装置113の読取り値が前記ホールド回路に記憶された
記憶値になるまで、atすればフォトマスクの基準マー
ク103の開口105mをウニ11の基準マーク104
で遮蔽する位置まで戻され、その位置でモーター111
が停止しアライメン)が完成する。以上の作動はフォト
マスクとウェハとの回転方向の位置ずれを修正した後に
行われる。また上述のアライメントは平面上の一方向の
みについて行われたがこれに直交する他の方向について
も同様にアライメントを行うことは言うまでもない。
上記の実施例では通過パルス信号の出た瞬間の位置を読
取り、後でステージをその位置へ戻してアライメントを
行ったが、この方法によるとステージを戻すためにステ
ージは一旦停止することになるので、アライメントに時
間の無駄を生ずる。予め一定量だけずらした位置に7ラ
イメントマークを設けておけば、ステージを逆戻しする
ことなく、一定量だけ行き過ぎた点に位置決めすればよ
いことは言うまでもない。第9図はその基準マークを示
しているものであるが詳しくは後で述べる。
第7図及び第8図は基準マークに回折格子な用いた実施
例を示すものである。フォトマスク201上の7ライメ
ント用基準マーク203は第8A図の如く開口部205
mを有し、ウエノ・202上の7ライメント用基準マー
ク204は第8B図の如くウエノ5202上の回路パタ
ーンのエツジ方向を考慮して斜めに傾いた格子縞に形成
され、レーザー光源206のレーザ光で基準マーク20
4の格子は照射され、この格子の方向に直交する面内に
強い回折光を発する。格子で反射された正反射光は孔開
きミラー207の開口207′を通って光源206の方
へ逆戻りし、回折光のみが開口2071の外周のミラー
によって光電素子209mの方に転向し、受光される。
従って、フォトマスク及びウニ凸表面からの正反射光の
影響が除かれ基準マーク205の開口203mを通過す
る基準マーク2040回折光のみが受光されるので良好
なコントラストの信号が得られ、高精度の7ライメント
が実現でき、る。なお集光レンズ2o5、光電索子20
9a及び検出手段209bを含む光電検出手段208、
制一手段21o、モーター211、ステージ212、移
動位置読取装置2150作用は第5図乃至第6図のそれ
と同様であるから説明を省略する。
191ffiは、本発明なステップアンドレピート法に
より近接焼付けする場合に適用した例を示すもので、ウ
ェハ302は光波干渉を利用した移動位置読取装置+1
515A、515Bで位置の読取りが行われるステージ
512上に設置され、予め主アライメント用マーク50
2^、505Bで回転方向の位置合せが行われる。ウェ
ハ302には図の如く多数のチップ502aが焼付けら
れることになるが、露光に際しては% x+y方向につ
いてのみ毎回アライメントされる。
この場合フォトマスクは@10A図の301の如く、パ
ターンな有する正方形部分の2辺の外側にスリット状開
口505a及び5ashがそれぞれX方向及びy方向の
7ライメント用基準マークとして設けられ、ウェハ50
2上の各チ?ブ5028にはX方向基準マーク304a
y方向基準マーク504bが、例えば第1回目の露光焼
き付は時にチップの2辺の外周に第10B図の如く設け
られている。前記のフォトマスク用基準マーク503m
とウェハ上の基準マーク504ak図の如く予めXだけ
ずらせて−くと、前に第5図の実施例において述べた如
く七−ターな逆戻しすることなく7ライメントを完了す
ることができる。フォトマスクの基準マーク503bと
ウェハの基準マーク504bについても予めYだけずら
せてシけば、同様にアライメントを完了できる。このよ
うにしてx1y方向共に7ライメントが完了した後に上
方から、紫外線、X線等のエネルギービームを照射し、
−光が終ると次のチップ位置ヘウエハが移動し、前記の
動作を繰り返えして焼付けが行われる。
以上のように本発明によれば光学系内部に走査**を必
要としないので簡単な構造で7ライメントな行うことが
でき、更にフォトマスクとウェハの7ライメント用基準
マークが合致する瞬間を直接検知することができるので
合致検出誤差が極めて少く、高精度の7ライメントを比
較的短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及びJI2図は従来装置の説明図、’J s図は
本発明の実施例を示す配置図、第4A図及び第48図は
そのアライメント用基準マーク図、第5図は本発明の光
電検出手段の説明図、第6図は本発明の電気系統を示す
プμツク図、第7図は本発明の別の実施例を示す配置図
、第8A図、第8B図はアライメント用基準マークの別
の実施例な示す説明図、第9図は本発明を適用したウニ
凸部の説明図、第10A図及び第10B図は第9図の7
ライメント装置に適用されるアライメント用基準マーク
の説明図である。 101.201.301・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・フォトマスク102、202.5
02・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ウェハ105.205.3058.503b、 10
4.204.304a%51]4b・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・アライメント用
基準マーク106.206・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・照明
手段111.112.211.212.312・・・移
動手段113.213、!515Aj13B町山・・移
動位置読取装置108.208・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
光電検出手段110.210・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・曲・・・・・曲制御手段出願人
 日本光学工業株式会社 代理人 渡 辺 隆 男

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  アライメント用のマークを夫々有するフォト
    マスクとウェハとを近接させて配置し、フォトマスクの
    パターンをウェハに焼き付ける装置において、マークを
    照明する手段と二両マークが互いにすれちがう如くフォ
    トマスクとウェハを相対的に動かす移動手段と:両マー
    クのうち該移動手段によって動かされる一方のマークの
    位置に関する情報を発生する位置読取装置と:前記照明
    手段によって照明されるマークからの光情報を受光して
    両マークが所定の位置関係になったときに検出信号を発
    する光電検出手段と:該検出信号が発生したときの前記
    位置読取装置の位置情報に基づいて、両マークを所定の
    位置に合せる如く前記移動手段を制御する手段とを備え
    ることな特徴とする7ライメント装置。 (2)  特許請求の範囲第1項記載の7ライメント装
    置において、前記マークtt 、フォトマスク(101
    ,201,501)上にスリット状開口(105m、2
    0!!暑、305 m、  305b)を有する基準マ
    ークと、ウニ、−(102,202,302)上に設ゆ
    られ矩形状基準マーク(104,204,3048,5
    04b)とから成り、前記ウニ/曳上゛の基準マークか
    らの光は、前記フォトマスク上のスリット状開口を通し
    て、前記光電検出手段(108、。 208)の光電素子(109m、209a)に受光され
    ることを特徴とする焼付装置の7ライメント装置。 (5)特許請求の範囲第2項記載の7ライメント装置に
    おいて、前記ウニノー(202)上の基準マーク(20
    4)は回折格子であって、レーザー光源(206)の照
    明光路上に開口(207’)を持つ光線分割鏡(207
    )を介して前記光電素子209aに回折格子からの回折
    光が受光されるように構成されていることを特徴とする
    焼付装置の7ライメント装置。
JP56129627A 1981-08-19 1981-08-19 焼付装置のアライメント装置 Granted JPS5831526A (ja)

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