JPS587824A - アライメント方法およびその装置 - Google Patents

アライメント方法およびその装置

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JPS587824A
JPS587824A JP56104454A JP10445481A JPS587824A JP S587824 A JPS587824 A JP S587824A JP 56104454 A JP56104454 A JP 56104454A JP 10445481 A JP10445481 A JP 10445481A JP S587824 A JPS587824 A JP S587824A
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JP
Japan
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optical system
target
wafer
projection optical
mask
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Pending
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JP56104454A
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English (en)
Inventor
Susumu Komoriya
進 小森谷
Hiroshi Maejima
前島 央
Nobuyuki Irikita
信行 入来
Hiroto Nagatomo
長友 宏人
Keizo Nomura
敬三 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS587824A publication Critical patent/JPS587824A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • 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】 本発明は投影式アライナにおいてレチクル(マスク)と
ウェーハとの相対位置合せ7行なうアライメント方法お
よびその装置忙関するものである。
従来のこの糧のアライメント方法は、マスクに形成した
ターゲットとウエーノ・に形成したターゲッl’夫々検
出し1両ターゲットがウエーノ・面上虻おいて一致する
ようにして両者の位置合せ7行なっている。この場合、
マスク上のターゲットは他のマスクパターンと同様和し
て光の透過、不透過パターンとして形成できるためその
検出は春易であるが、ウェーハ上のターゲットはウェー
ハ表面の凹凸によって形成しているためその検出か困−
であるという問題がある。%に、ウェーへのターゲット
もマスクのターゲットと同様忙パターン露出用の投影光
学系を通して行なっているが、光学系の開口数(NA)
の増大が投影特性上から制限さnているため解像fK隈
界があり、しかもウェーへのターゲットは810.や8
4の僅かな段差(200〜10000λ)、若しくはプ
ロセスによりてはこれよりも小さな段差で形成さnてい
るため充分な光反射の差が得られず、場合によってはウ
ェーハターゲットヶ全く検出することができないことも
ある。また、通常では検出[gilY使用しているので
干渉縞ができ易く信号形状が複雑になり、あるいはター
ゲットはデバイスパターンを避けて1スクの周辺位置と
なるため光学系の光軸中心を便用できず、検出光の傾き
によるゴースト偉ができて検出信号が偏り、絶対精度が
悪化する。更に、検出光によってウェーハ上のホトレジ
ストが感光するおそnもあり、広範囲な検出がで1!な
いという問題もある。
したがって本発明の目的は、投影光学系とは別個に高開
口数の第2の光学系馨並設し、ウエーノ・のターゲット
馨こり第2の光学系にて検出てる一方で基準ターゲット
V用いて投影光学系に対する第2の光学系の相対位置を
検出し、これら雨検出結果に基づいて投影光学系に対す
るウェーハ位置ン求め、こnにより高精匿の位置決め1
行なうことができるアライメント方法および装置を提供
することにある。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明装置の全体構成図であり、1は中央部に
15r*のパターンを形成し周辺部にターゲット1av
形成したマスク(レチクル)、2はこのマスクパターン
が投影露光されるウェーハであり、その周辺部にはター
ゲッl’2a、2a4形成している。前記ヤスク1は所
足位置[4定しており、その上方に設けた水銀ランプ3
と下方に設けた結像レンズ4とY有する投影光学系5に
て前記ウェーハ2の表面と同一平面上に結像される。前
記ウェーハ2 G2 X Yテーブル6上に載置してい
るが、このウェー・・2の隣りKはターゲット7ay肩
する基準ターゲット74載置しており、XYテーブル6
の移動によって前記ウェー/%2や基準ターゲツト7ン
前配投影光学系50光軸上位置やその隣接する位置に移
動できるようにしている。前記基準ターゲ1ット7は光
透過部材からなり、その下側のXYテーブル6に形成し
た凹部内にはミラー8.コンデンサレンズ9を固定し、
水平方向忙配置したランプ10とフィルタ11とで基準
ターゲット7Y下万から照明するようにしている。この
場合、フィルタ11はgllのみを通過させるため使用
している。そして、このように照明された基準ターゲッ
ト7とマスクターゲット1Mは、前記投影光学系5のマ
スク上方に配置したミラー12゜円筒レンズ13.  
リニアイメージセンサ14からなる検出部15.15に
おいて受光されて検出さnるようにしている。
一方、前記した隣接位置の上方には第2の光学系16を
配置し、隣接位置に移動さnてきたウェーハ2のターゲ
ット2aや基準ターゲット71’jf検出できるように
している。即ち、このWJ2の光学116t”!、ラン
プ17.コンデンサレンズ18゜フィルタ19.ハーフ
ミラ−204@する照明部21と、ミラー221円筒レ
ンズ23.リニアイメージセンサ24を有する検出部2
5とケ有し、照明部21の光ン対物レンズ26にてウェ
ーハ表面に集束し、その反射光ケ検出部25にて受光し
て各ターゲット2a、7aン検出することができる。こ
の場合、対物レンズ26には高開口数(NA)のレンズ
を使用し、ランプ17には白色光源ン使用している。
前記XYテーブル6の側方に、はレーザ測長機27ン設
けてXYテーブル6の移動量ン測足する一方、前記各リ
ニアイメージセンサ14,24とともに制御部28に接
続して測定値?制御部28に、入力するようにしている
。なお、マスク1,1ウエー八2、基準ターゲット7の
各ターゲット1a、2a。
7aYgz図(A)、(B)、(C)[示j。
次に以上の構成の本発明装置の作用とともに本発明方法
を説明する。先ず、マスク1のターゲット1aを投影光
学系5の検出部15.15にて検出し、マスクlt所足
の基準位置にセットしこれン固足する。しかる後に、X
Yテーブル6v移動して第1図および累3図(A)集線
で示すように基準ターゲット7t/投影光学系5の軸位
置にセットし、ランプ10により下方から照明するとと
もに検出部15.15によりターゲット7m5検出し、
ターゲラ?7aが投影光学系50光軸に一致させるよう
rCXYテーブル6を作動する。そして、このときのX
Yテーブル位置を測長機27にて測定しておく。次いで
、XYテーブル6v図の右方へ移動し、第3図(A)仮
想線で示すように基準ターゲット7t/第2の光学系1
6位置に移動させる。そして、ここでは照明部21から
の光を基準ターゲラ)7にて反射させて検出部25忙て
受光することにより基準ターゲットl’検出しターゲッ
ト7av*zの光学系160光軸位置に一致させる。そ
して、このときのXYテーブル60位置を測長機27[
で測定てる。この結果、前述の測定値との差から投影光
学系5と第2の光学系16との相対的な位置差!、つ1
り投影光学系5ン基準としたときの第2の光学系16の
相対位置を求めることかできる。
次に、ウェー・・2Y:第3図(B)のように第2の光
学系16位置に移動させ、wpJ2の光学系16の照明
部21と検出部25とでウェー・・2の二点以上のター
ゲツト2aw横田し、XYテーブル位置を測長機27に
て検出する。そして、この検出値7制御部28に入力し
、前述の投影光学系5と第2の光学系16との相対位置
差−eに基づいて計算1行なうことにより、投影光学系
5のマスクlK対するウェーハ2の相対位置を算出でき
、この結果に基づいて現位置からXYテーブル6を移動
させnばウェー・・2を投影光学系5の最適位置に設定
することかできるのである。
したがって、このアライメントでは解健力の高い高開口
数の対物レンズ26ケ用いた第2の光学系16によりウ
ェーハ2のターゲット2av検出し【いるので、ウェー
・・ターゲットを*爽に高精度に検出できる。またこの
とき検出には白色光を使用しているので干渉縞は生じ−
難く信号形状がシンプル和なって信号処理が容易になる
。更に基準ターゲットの投影光学系における検出では、
光軸位置で検出を行なうために光の傾きは殆んど零であ
りかつ基準ターゲツト2a万の照WA光を透過させて検
出部15に送出しているのでゴーストが生じること+S
なく検出信号の偏りや絶対精度の悪化が防止できる。因
みK、本発明者がill!したところKよnば検出精f
V従来の±0.15μmから±0.08μWLK向上で
き絶対精りn±1.0μ藁から±0,15μII!に向
上できた。
以上の説明によれば本発明のアライメント方法およびそ
の装置!によれば、投影光学系とは別個に高開口数のレ
ンズを有する[2の光学系を並設し、ウェー・〜をこの
第2の光学系にて検出する一方で基準ターゲットを用い
て投影光学系忙対する@2の光学系の相対位置を検出し
、こnら両検出結果に基づいて投影光学系に対するウェ
ーバ位置を求め、これにより高精度の位置決めを行なう
ことができるので、ウエーノ1のターゲットyitll
実に検出することができるとともに、干渉縞、ゴースト
儂の発生を防止して高精度のアライメンl’行なうこと
ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の構成図、WJ2図(A)〜(C)
はターゲットの平面図、第3図(A)。 (B)は検出作用状態を示す図である。 1・・・マスク、1a・・・ターゲット、2・・・ウェ
ー7S。 2a・・・ターゲット、5・・・投影光学系、6・・・
XYテーブル、7・・・基準ターゲット、7a・・・タ
ーゲット、15・・・検出部、16・・・Wc2の光学
系、21・・照明部、25・・・検出部、26・・・対
物レンズ、27・・・測長機、28・・・制御部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ターゲットの検出可能なマスクパターンの投影光
    学系とは別個に設けたレンズを有する第2の光学系によ
    りウェーハのターゲットを検出する一方、前記投影光学
    系と第2の光学系の夫々で基準ターゲットY検出するこ
    と罠より投影光学系虻対する第2の光学系の相対位置を
    検出し、こnにより前記投影光学系に対するウェーハ位
    置を求めてウェーハのアライメントを行なうことl特徴
    とするアライメント方法。 2、第2の光学系では検出用の光に白色光を使用してな
    る特許請求の範囲第1項記載のアライメント方法。 3、マスクパターン1投影する投影光学系と、レンズ1
    肩しかつ前記投影光学系に隣設した@2の光学系と、そ
    の上部にウェーハと基準ターゲットV並設し、こnらウ
    ェーハと基準ターゲットとを前記投影光学系とj42の
    光学系との間で移動させ得るXYテーブルと、このXY
    テーブルの移動量を検出する測長機とt備え、前記投影
    光学系は基準ターゲットとマスクターゲットV検出し、
    前記iR2の光学系は基準ターゲットとウエーノ・のタ
    ーゲッl’検出できるように夫々構成し、かつこれらの
    検出結果に基づいて前記XYテーブルを制御できるよう
    に構成したことl特徴とするアライメント装置。 4、第2の光学系は白色光源を有してなる特許請求の範
    囲第3項記載のアライメント装置。
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