JPS5854495B2 - Alignment method and optical device - Google Patents

Alignment method and optical device

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JPS5854495B2
JPS5854495B2 JP50090279A JP9027975A JPS5854495B2 JP S5854495 B2 JPS5854495 B2 JP S5854495B2 JP 50090279 A JP50090279 A JP 50090279A JP 9027975 A JP9027975 A JP 9027975A JP S5854495 B2 JPS5854495 B2 JP S5854495B2
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JP
Japan
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light
photomask
sample
semiconductor wafer
light source
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JP50090279A
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JPS5214369A (en
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弘 西塚
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明(iフォトマスク位置合わせ技術に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to i-photomask alignment technology.

半導体装置の製造において、半導体ウェー・・上に形成
された絶縁膜あるいは金属薄膜を選択的に除去する技術
は必須のものである。
In the manufacture of semiconductor devices, a technique for selectively removing an insulating film or metal thin film formed on a semiconductor wafer is essential.

この方法としては従来選択エツチング方法が行なわれて
おり、以下の工程を経てなされるものである。
As this method, a selective etching method has conventionally been used, and is performed through the following steps.

たとうば半導体ウェーハ上に形成された被エツチング膜
上に感光性樹脂であるフォトレジストの膜を形成する。
A film of photoresist, which is a photosensitive resin, is formed on a film to be etched formed on a semiconductor wafer.

そしてこのフォトレジスト膜上に所望のパターンが形成
されたフォトマスクを載置し、このフォトマスクを介し
て前記フォトレジスト膜に紫外線を照射する。
A photomask with a desired pattern formed thereon is placed on the photoresist film, and the photoresist film is irradiated with ultraviolet rays through the photomask.

その後前記フォトマスクを除き、フォトレジスト膜を現
像液に浸すことにより紫外線が照射された個所あるいは
紫外線が照射されなかった個所を融解させる。
Thereafter, the photomask is removed, and the photoresist film is immersed in a developer to melt the areas that were irradiated with ultraviolet rays or the areas that were not irradiated with ultraviolet rays.

次にこのように選択的に融解がなされたフォトレジスト
膜をマスクとしてこのマスクより露出している前記被エ
ツチング膜を適当なエツチング液で溶解させた後、フォ
トレジスト膜を全て除去して終了する。
Next, using the selectively melted photoresist film as a mask, the film to be etched exposed through the mask is dissolved with an appropriate etching solution, and then the entire photoresist film is removed. .

このようにして所望のパターン(フォトマスクと同バタ
ー/)通りに被エツチング膜をエツチングするのである
が、ここでフォトレジスト膜上にフォトマスクを載置す
るには正確な位置合わせが要求される。
In this way, the film to be etched is etched according to the desired pattern (the same pattern as the photomask), but accurate positioning is required to place the photomask on the photoresist film. .

そのために、この位置合わせは、フォトマスク面に光を
照射することにより明る〈シ、フォトレジスト膜面とフ
ォトマスク面を顕微鏡等で確認しながら行なわれる。
For this purpose, this positioning is performed by irradiating the photomask surface with light and checking the photoresist film surface and the photomask surface with a microscope or the like.

従来、前記光は光の強度が比較的大きく、かつフォトレ
ジスト露光の際に用いられる光と同一であるように等の
4由から水銀燈が用いられている。
Conventionally, mercury lamps have been used as the light for four reasons, including the fact that the light has a relatively high intensity and is the same as the light used in exposing the photoresist.

しかもこの水銀燈から発する光は紫外線が含されろこと
から、フォトレジスト膜を感光させないために色フィル
ターを介することによって紫外線以外の光を用いている
Moreover, since the light emitted from this mercury lamp contains ultraviolet rays, light other than ultraviolet rays is used by passing it through a color filter in order to prevent the photoresist film from being exposed.

つ捷り水銀燈による光は第1図に示すように波長の異な
る光かぎされており、そのうち紫外線でない部分(曲線
1で囲捷れる部分)のみを色フィルターを用いて取り出
し、この光をフォトマスクの位置合わせの際に用いてい
るのである。
As shown in Figure 1, the light from the mercury lamp is filtered out at different wavelengths, and only the non-ultraviolet portion (the portion surrounded by curve 1) is extracted using a color filter, and this light is passed through a photo mask. It is used for positioning.

しかしながら色フィルターを介して取り出した光は第1
図で示すように546.1mμ、577.0mμの波長
を有する2個の輝線がキ筐れているため、フォトマスク
を半導体ウェーバ面に近づける際に光の干渉が生じ、前
記顕微鏡等で確認する際数回の明暗を認めることができ
る。
However, the light extracted through the color filter is the first
As shown in the figure, since two bright lines with wavelengths of 546.1 mμ and 577.0 mμ are hidden, light interference occurs when the photomask is brought close to the semiconductor wafer surface, which can be confirmed using the microscope, etc. Several light and dark changes can be observed.

これは第2図で示すように色フィルターを介して照射さ
れた水銀燈の光2がフォトマスク3の裏面3aと半導体
ウェー・4の表面4aとで反射することにより位相のず
れが生じた二つの平行光線になる水銀燈O光2のうち5
46.1mμの輝線の波長が半波長ずれた場合この輝線
は暗くなる。
As shown in FIG. 2, this is because the light 2 of the mercury lamp irradiated through the color filter is reflected by the back surface 3a of the photomask 3 and the front surface 4a of the semiconductor wafer 4, resulting in a phase shift between the two. 5 of 2 mercury lights become parallel rays
When the wavelength of the 46.1 mμ emission line is shifted by half a wavelength, this emission line becomes dark.

また577.0mμの波長が半波長ずれた場合にもこの
輝線は暗くなる。
This bright line also becomes dark when the wavelength of 577.0 mμ is shifted by half a wavelength.

この場合二つの輝線の強度は非常に大きいので全体とし
て大きな明暗の変化となる。
In this case, the intensity of the two emission lines is very large, resulting in a large change in brightness as a whole.

この位相のずれは前記フォトマスク3と半導体ウェー・
4との隙間tの長さにより変るために、明暗が交互に生
ずるのである。
This phase shift occurs between the photomask 3 and the semiconductor wafer.
This changes depending on the length of the gap t with respect to 4, which causes alternating light and darkness.

したがってマスク位置合わせを顕微鏡で確認する際、上
述した明暗が生ずるために誤認を招くおそれがあった。
Therefore, when checking the mask positioning using a microscope, the above-mentioned brightness and darkness may cause misunderstandings.

これは作業者が目視で確認する場合はもちろん、フォト
センサを使用した場合も同様のことがいえる。
This is true not only when an operator visually checks but also when using a photosensor.

それ数本発明はこのような欠点を除いたもので、半導体
ウェーバ上にフォトマスクを位置合わせする際、光の干
渉による明暗を除去したフォトマスク位置合わせ技術を
提供するものである。
The present invention eliminates these drawbacks and provides a photomask alignment technique that eliminates brightness and darkness caused by light interference when aligning a photomask on a semiconductor wafer.

以下実施例を用いて説明する。This will be explained below using examples.

第3図は本発明によるフォトマスク位置合わせ方法に用
いる装置の一実施例を示す簡略構成図である。
FIG. 3 is a simplified configuration diagram showing one embodiment of an apparatus used in the photomask alignment method according to the present invention.

同図に卦いて水銀澄11があり、この前方には水銀燈1
1から発する水を平行光線にするために凸し/ズ12が
配置されている。
In the same figure, there is Suigintou 11, and in front of this is Suigintou 1.
A convex lens 12 is arranged to convert the water emitted from the lens into parallel light beams.

またこの凸レンズ12のさらに前方には凸レンズ12を
通過して得られた平行光線を下方へ方向変換させるため
の・・−フミン−1S装廼己置されている。
Furthermore, in front of the convex lens 12, a FUMIN-1S device is installed for downwardly changing the direction of the parallel rays obtained by passing through the convex lens 12.

そして前記・・−フミラー13の下方には凸レンズ14
が配置されても・す、前記・・−フミラー13により反
射された平行光線は凸し/ズ14により集光されるよう
になっている。
And below the above mirror 13 is a convex lens 14.
is arranged, the parallel light beams reflected by the mirror 13 are condensed by the convex mirror 14.

さらに前記凸レンズ14の下方にはフォトマスク15が
固定されており、またこの下方には半導体ウェー・・1
6が配置され、この半導体ウェーバ16は来示しない機
構で上下方向およびX軸Y軸方向ならびにθ軸方向へ移
動できるようになっている。
Further, a photomask 15 is fixed below the convex lens 14, and a semiconductor wafer 15 is fixed below this.
6 is arranged, and this semiconductor wafer 16 can be moved in the vertical direction, the X-axis, Y-axis directions, and the θ-axis direction by a mechanism not shown previously.

一方、前記ハーフミラ−13の上方には前記フォトマス
ク15および半導体ウェー・16から反射され・・−フ
ミラー13を通過した光を方向変換するために反射鏡1
7が配置され、捷たこの反射鏡17によって方向変換さ
れた光の進行方向には本発明の要旨であるバンドパスフ
ィルター18が配置されている。
On the other hand, above the half mirror 13 is a reflecting mirror 1 for changing the direction of the light reflected from the photomask 15 and the semiconductor wafer 16 and passing through the half mirror 13.
A bandpass filter 18, which is the gist of the present invention, is arranged in the traveling direction of the light whose direction has been changed by the deflected reflecting mirror 17.

そしてこのバンドパスフィルター18の後方には凸レン
ズ19およびフォトセンサ20か配置され、前記バンド
パスフィルター18を通過した光を凸レンズ19により
集光し、この集光した光を前記フオトセ/す20がとら
えるようにしている。
A convex lens 19 and a photo sensor 20 are arranged behind the band pass filter 18, and the light that has passed through the band pass filter 18 is condensed by the convex lens 19, and the condensed light is captured by the photo sensor 20. That's what I do.

さらにこのフオトセ/す20はコンピュータ21に接続
されてフォトセンサ20からの信号を基にして前記半導
体ウェー・・16をX軸Y@およびθ軸方向へ移動する
機構(図示しない)を操作するようになっている。
Furthermore, this photosensor 20 is connected to a computer 21 and operates a mechanism (not shown) for moving the semiconductor wafer 16 in the X-axis, Y@ and θ-axis directions based on the signal from the photosensor 20. It has become.

ここで本発明の要旨であるバンドパスフィルター18は
ガラス板内にこのガラスと屈折率の異なる材料からなる
薄い層が幾重にも重なって構成されており、これらの層
により水銀燈内にiすれている複数個の輝線を反射させ
、第4図のグラフで示すように曲線30で囲豊れた部分
の光のみを通過させるようになっている。
Here, the bandpass filter 18, which is the gist of the present invention, is composed of a glass plate and a number of thin layers made of a material having a different refractive index from that of the glass. A plurality of bright lines are reflected, and only the light in the area surrounded by the curve 30 is allowed to pass through, as shown in the graph of FIG.

このような構成にも・いて、1ず、固定されたフォトマ
スク15の下方に半導体ウェー・・16を配置し、水銀
燈11を点灯させる。
In this configuration, first, the semiconductor wafer 16 is placed below the fixed photomask 15, and the mercury lamp 11 is turned on.

水銀燈11の光は凸レンズ12を通過することにより平
行光線となりその後−・−フミラー13で方向変換され
凸し/ズ14により集光された状態で前記フォトマスク
15の表面および半導体ウェー・・160表面を照射す
る。
The light from the mercury lamp 11 becomes parallel light by passing through the convex lens 12.Then, the direction is changed by the mirror 13, and the light is condensed by the convex mirror 14.The light is then transferred to the surface of the photomask 15 and the surface of the semiconductor wafer 160. irradiate.

そして前記半導体ウェー・・16を若干上昇させてフォ
トマスク15に密着させる。
Then, the semiconductor wafer 16 is slightly raised and brought into close contact with the photomask 15.

このトキの状態は、フォトマスク15の表面ふ゛よび半
導体ウェー・・の表面16で反射された光を凸レンズ1
4、・・−フミラー13、反射鏡17、バンドパスフィ
ルター18.凸レンズ19を介してフオトセ/す20が
とらえ、このフオトセ/す20から発せられる信号がコ
ンピュータ21に送られることによって判断される。
In this state, the light reflected from the surface of the photomask 15 and the surface 16 of the semiconductor wafer is transferred to the convex lens 1.
4,... - mirror 13, reflector 17, bandpass filter 18. The photo sensor 20 captures the signal through the convex lens 19, and the signal emitted from the photo sensor 20 is sent to the computer 21 for determination.

その後やはり前記フォトセンサ20が受ける光によって
発する信号に基づいてコンピュータ21が前記半導体ウ
ェー・・16を若干下降させてフォトマスク15からは
なして図示しない機構によりX軸方向Y軸方向およびθ
軸方向に移動させて位置合わせな行なう。
Thereafter, based on the signal emitted by the light received by the photosensor 20, the computer 21 lowers the semiconductor wafer .
Perform positioning by moving in the axial direction.

次に前記半導体ウェー・・16を若干上昇させてフォト
マスク15に密着させ前回同様の方法でフォトセンサ2
0が受ける光による信号に基づいてコンピュータ21が
位置合せ精度を判断して合格の場合位置合せが完了する
Next, the semiconductor wafer 16 is slightly raised to bring it into close contact with the photomask 15, and the photosensor 2 is
The computer 21 determines the alignment accuracy based on the light signal received by 0, and if it passes, the alignment is completed.

従来、水銀燈から発する光から紫外線以外の光をとりだ
し、この光によってフォトマスクド半導体ウェーバの位
置合わせを行なっていた。
Conventionally, light other than ultraviolet rays was extracted from the light emitted from a mercury lamp, and this light was used to align the photomasked semiconductor wafer.

したがってこの光には波長546.1mμ、 577
.0mμの2つの輝線がキ壕れているため特に半導体つ
ニー・・をフォトマスクに密着させる段階で干渉作用が
生じその結果明暗がくり返し生じた。
Therefore, this light has a wavelength of 546.1 mμ, 577
.. Since the two emission lines of 0 mμ were trenched, interference occurred especially at the stage of bringing the semiconductor knee into close contact with the photomask, resulting in repeated brightness and darkness.

それ数本実施例のようにするとバンドパスフィルタ18
により前記輝線をとり除くことができるので、明暗の生
じない一定の強度を有する光が、フォトセンサに送られ
る。
If several of them are used as in this embodiment, the bandpass filter 18
Since the bright line can be removed, light having a constant intensity with no brightness or darkness is sent to the photosensor.

したがってフォトセンサからは正確な相号がコンピュー
タ21に送られるので、位置合せに誤認が生ずることは
なくなる。
Therefore, since an accurate phase signal is sent from the photosensor to the computer 21, misidentification in positioning will not occur.

本実施例では一枚のパンドパスフイルターを用い、これ
により紫外線でなくかつ輝線が3筐れない光をとり出し
ているが、第5図で示すように従来の色フィルタと、輝
線のみをとり除くか又は輝線のみの透過率を大巾に小さ
くするパ/ドカントフィルター(図中曲線40の下方の
光を通過させるフィルター)を組み合わせたものを用い
ても本発明の目的は達成される。
In this embodiment, a single pan-pass filter is used to extract light that is not ultraviolet light and has three bright lines, but as shown in Figure 5, only the conventional color filter and bright lines are removed. Alternatively, the object of the present invention can also be achieved by using a combination of a pass/docant filter (a filter that passes light below the curve 40 in the figure) that greatly reduces the transmittance of only the bright line.

捷た本実施例ではフオトセ/す、コンピュータを用いて
自動化した場合を述べているが、作業者が目視でマスク
位置合わせをする場合においても本発明を応用できるこ
とはいう筐でもない。
Although this embodiment describes a case in which photosetting is automated using a computer, the present invention is not necessarily applicable to cases in which mask positioning is performed visually by an operator.

さらに本友施例ではバンドパスフィルター18をフォト
センサの前方に配置しているが、水銀燈の前方を始め水
銀燈から発する光の光路部のいかなる個所に配置しても
よいことはもちろんである。
Furthermore, although the bandpass filter 18 is placed in front of the photosensor in this embodiment, it is of course possible to place it anywhere in the optical path of the light emitted from the mercury lamp, including in front of the mercury lamp.

以上述べたように本溌朋によるフォトマスク位置合わせ
方法によれば、半導体ウェー・・上にフォトマスクを位
置合わせする除光の干渉による明暗を除去できる。
As described above, according to the method of aligning a photomask according to the present invention, it is possible to eliminate brightness and darkness caused by interference in light removal for aligning a photomask on a semiconductor wafer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は水銀燈の光の輝線分布を示すグラフで、前記光
に色フィルターを介した場合を説明するグラフ、第2図
はフォトマスクと半導体ウェー・を重ね1合光の干渉作
用が生ずることを説明する断面図、第3図は本発明によ
るフォトマスク位置合わせ方法に用いる装置の一実施例
を示す簡略構成図、第4図および第5図は水銀燈の光の
輝線分布を示すグラフで、前記光に本発明の要旨である
フィルターを介した場合を説明するグラフである。 3.15・・・・・・フォトマスク、4,16・・・・
・イ導体ウェーバ、11・・−・・水銀燈、12,14
,19・・・・・・凸レンズ、13・・・・・・ハーフ
ミラ−17・・・・・・反射鏡、18・・・−・・バン
ドパスフィルター、20・・・・・・フォトセンサ、2
1・・・・・・コンピュータ。
Figure 1 is a graph showing the bright line distribution of light from a mercury lamp, and is a graph explaining the case where the light is passed through a color filter. Figure 2 is a graph showing the interference effect of combined light when a photomask and semiconductor wafer are stacked. 3 is a simplified configuration diagram showing an embodiment of the apparatus used in the photomask alignment method according to the present invention, and FIGS. 4 and 5 are graphs showing the bright line distribution of light from a mercury lamp. It is a graph explaining the case where the light passes through a filter, which is the gist of the present invention. 3.15...Photomask, 4,16...
・A conductor Weber, 11...Mercury lamp, 12, 14
, 19...Convex lens, 13...Half mirror 17...Reflector, 18...Band pass filter, 20...Photo sensor, 2
1... Computer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 輝線を有する光源により試料を照射し、前記試料に
より反射した光を受光することにより試料とフォトマス
クとを位置合せする方法であって、前記光源からの光の
うち、紫外線以外の光であってかつ前記輝線が大幅に減
少された光を用いて、前記試料と前記フォトマスクとの
位置合せをすることを特徴とする位置合わせ方法。 2 輝線を有する光源と、光学的レンズ系と、フォトマ
スクの固定手段と、前記フォトマスクに対し試料の位置
を移動できる機構を有する試料の配置手段と、前記試料
により反射された光を受光する受光手段とを有する装置
であって、前記輝線を有する光源と前記試料の配置手段
との間の光路部捷たは前記試料の配置手段と前記受光手
段との間の光路部に、紫外線以外の光を通過させかつ輝
線の透過率を大幅に小さくするフィルタが介在している
ことを特徴とする光学装置。
[Scope of Claims] 1. A method for aligning a sample and a photomask by irradiating a sample with a light source having bright lines and receiving light reflected by the sample, the method comprising: An alignment method characterized in that the sample and the photomask are aligned using light other than ultraviolet light in which the emission lines are significantly reduced. 2. A light source having an emission line, an optical lens system, a means for fixing a photomask, a means for arranging a sample having a mechanism capable of moving the position of the sample with respect to the photomask, and receiving light reflected by the sample. and a light receiving means, wherein the light path section between the light source having the bright line and the sample placement means or the optical path section between the sample placement means and the light receiving means is provided with a light source other than ultraviolet rays. An optical device characterized by interposing a filter that allows light to pass through and significantly reduces the transmittance of bright lines.
JP50090279A 1975-07-25 1975-07-25 Alignment method and optical device Expired JPS5854495B2 (en)

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JPS5214369A JPS5214369A (en) 1977-02-03
JPS5854495B2 true JPS5854495B2 (en) 1983-12-05

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JP (1) JPS5854495B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60115995U (en) * 1984-01-06 1985-08-06 三和機材株式会社 Auger screw in pipe burying equipment
JPH0332679B2 (en) * 1984-04-12 1991-05-14 Nippon Denshin Denwa Kk
JPH0649670Y2 (en) * 1988-02-29 1994-12-14 株式会社小松製作所 Screw shaft sliding device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5214369A (en) 1977-02-03

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