JPS5998525A - 分割焼付け装置のアライメント方法 - Google Patents

分割焼付け装置のアライメント方法

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JPS5998525A
JPS5998525A JP57207207A JP20720782A JPS5998525A JP S5998525 A JPS5998525 A JP S5998525A JP 57207207 A JP57207207 A JP 57207207A JP 20720782 A JP20720782 A JP 20720782A JP S5998525 A JPS5998525 A JP S5998525A
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    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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】 本発明は分割焼付けｇ＆を特に各ショット毎のアライメ
ントから霧光迄の動作時間を短縮した分割焼付は装置に
関する。
一般に半導体焼付は装置は、原版たるマスク又はレチク
ル（以下、マスクと略称する）に設けられるパターンを
ウェハに焼付けるものであるが、近年、分割焼付は装置
（ステッパー）が注目されるに至っている。
ここでステッパーとは、結像倍率が１よυ小さい投影光
学系を用いてマスクのパターンを縮小投影してウェハに
焼付け、ショット毎に露光域が重ならないようマスクと
ウェハを相対移動させて複数回のショットによυウェハ
有効部の全域にパターン・を焼付けるものである。
この縮小投影露光による分割焼付けを行なえばマスクに
設けられるパターンは結像系の結像倍率の逆数倍だけウ
ェハに焼付けられるべきパターンよシ拡大することとな
り一スク製造上の困難性が緩和されて、より微細なパタ
ーン焼付けが可能となる。
ところでステッパーはアライメント方式の遠いにより大
きく次の２方式に分類される。すなわち（１）ＯＦＦ’
　　ＡＸＩＳ　　アライメント方式ステッパー（２）’
Ｉ’ＴＩ、　　ＯＮ　　ＡＸＩＳ　　アライメント方式
ステッパーである。
ＯＦＦ　　ＡＸＩＳ　　アライメント方式は投影光学系
を介さずに、投影光学系の外部に固定されたアライメン
ト光学系に対して、ウェハパターンをアライメントした
後、ウニノ・〜を正確に投影光学系の下に移動させるこ
とで間接的にフォトマスクパターンとウェハパターンと
を７ライメントする方式である。
一方、Ｔ’ｌ’Ｌ　　ＯＮ　　ＡＸＩＳ　　アライメン
ト方式は投影光学系を介してフォトマスクパターンとウ
ェハパターンを同時に観察し、直接、両者をアライメン
トする方式である。ステッパーには０．１〜０．２μｍ
程度の７２イメント精度が必要とされるがＯＦＦ　　Ａ
＼ＩＳ　アライメント方式は、間接的にウェハパターン
とフォトマスクパターンをアライメントすることに起因
する誤差要因が多く、ウェハのインプレーンディストー
ションにも対処できない為、アライメント精度向上の目
的で直接アライメントするＴＴＬ　　ＯＮ　　ＡＸＩＳ
　　アライメント方式ステッパーの開発が強（要望され
ている。
しかしながら従来のＴＴＩ、　　ＯＮ　　ＡＸＩＳ　　
アライメント方式ステッパーには次のような間碩点があ
る。すなわち、従来（１）露光光路内に位置する双眼の
顕微鏡でマスクとウェハのアライメントずれ量を計測す
る（例えば、特開昭５３−９０８７２号公報に知られる
如く、レーザビームでマスクとウェハの「ハの字」状の
７２イメント用マ一ク部を走査し、光電的にアライメン
トずれ量を自動計測する）、（２）マスクステージある
いはウェハステージを移動させて（１）で計測したアラ
イメントずれ量を計測する、 （３）補正が正しく行なわれたか否か露光光路内に位置
する双眼の顕微鏡で確認する、（４）露光光路内に位置
する双眼の顕微鏡を露光光路外に退避させる、という手
順を採っていたが、各ショット毎のアライメントから露
光までの動作時間が長いとい５問題点である。
更に各ショットでで双眼の顕微鏡で観察すべき２つのア
ライメントマークが露光を必要とする全工程において、
使用可能な状態を保持していなければカらない。またウ
ェハ外局部でアライメントが不能となる。
本発明は上記間頓点を解決したＴＴＬ、　　ＯＮ　　Ａ
ＸＩＳ　　アライメント方式の分割焼付は装置を提供す
ることを目的とする。
この目的を達成するため本発明においては、従来アライ
メントに用いていた双眼の顕微鏡のうち、一方を露光光
路内に、他方を露光光路外に設け、一方の顕微鏡でマス
クとウェハとの位置ずれを検出し、検出結果に基づき相
対位置ずれを補正するようマスクとウェハを相対的に移
動させるとともに該顕微鏡を露光光路外に退避させ、こ
れと同時に露光光路外の顕微鏡でマスクの絶対位置変化
を確認することを特徴とする。
以下、本発明の実施例を謂明する。
Ｗ、１図において１．１′はアライメント顕微鏡の対物
レンズ、２．２’は反射ミラーあるいは反射プリズム、
３は縮小投影光学系、４はウニノー、５はマスクである
。
縮小投影光学系３によってマスク５とウニ／％４は光学
的に共役関係にされる。６，６′はマスクの絶対位置を
検出するためのマスク基準マーク、７゜７′はマスク基
準マーク６．６′に対するマスクの相対位置を検出する
ためのマスク側アライメントマーク、ｓ　、　８’はマ
スクとウニ／Ｓのアライメントのためのマスク側アライ
メントマーク％９，９′はウェハ側アツイメントマーク
、１０はウニノ１をＹ方向に移動するためのＹステージ
、１１はＹステージに取付けられた高精度スケール、１
２はウニＩ・をＸ方向に移動するためのＸステージ、１
３はＸステージに取付けられた高精度スケールである。
ステージ１０．１２はウニＩ・１０のステップ送りに用
いられる。
ここでアライメント顕微鏡の対物レンズ１で観察される
マスク側アライメントマーク８及びウニノ１側アライメ
ントマーク９′は露光光路内に設けられる一方、アライ
メント顕微鏡の対物レンズ１′で観察されるマスク基準
マーク６′、マスク側アライメントマーク７′はｊ！Ｊ
ｊｔ、光路外に設けられる。
対物レンズ１．１′で観察される視野を各々哨２図。
第３図に示す。
ｆｆｆ、２図でマスク側アライメントマーク８は、２本
の平行なハの字マーク８３〜８ｄで構成され、ウェハ側
アテイメントマーク９′はハの字マーク９　ｍ。
９ｂで構成され各々レーザ走査ビームＬｌ、　Ｌｓにて
走査され充電的にアライメントずれが検出される。
すなわち、マスクとウェハが相対的にアライメントずれ
を起こしているとマーク８ａと９ｍの間隔、マーク９ａ
と８ｂの間隔が非等間隔とカシ、同様にマーク８Ｃと９
ｂの間隔、マーク９ｂと８ｄの間隔が非等間隔とまり、
これよ６ｘ方向、Ｙ方向のマスクとウニへの相対位置ず
れが検出される。
アライメント顕微鏡の対物レンズ１でマスクとウェハの
相対的なアライメントずれ量Δが検出されると、マスク
ステージをこのずれ景Δを補正する上うＸ方向、Ｙ方向
に微動させる。このとき、露光光路外のアライメント顕
微鏑の対物レンズ１′でマスクとウェハの相対的ま位置
変化が確認される。
マスクステージがマスクとウェハとのアライメントずれ
量Δを補償するよう一Δ微動されたかは第３図に示され
るように、マーク７１ｍと６１　ａの間隔、マーク／、
Ｉｎと７′ｂの間隔更にはマーク７　／　ｃと６′ｂの
間隔、マーク６′ｂと７’ｄの間隔が一Δに見合う間隔
に合致するか否かにより確認される。
ここでマスクステージが微動されると同時に、アライメ
ント顕微値の対物レンズ１９反射プリズム２が露光光路
外に退避される。
すなわちアライメント顕微鏡の対物レンズ１′でマスク
とウニノ１の相対位置ずれ補正が確認されたときには、
既に露光光路内に顕微鏡が無（、すぐに露光状態に移行
でき、従来のよ５に待ち時間が無く、各ショット毎の７
２イメントから露光までの時間が短縮され、これによっ
てスループットの向上が図られる。
なお、アライメントの顕微鏡の対物レンズ１′は固定状
態でも用いることができるが、以下に述べるように露光
光路内の顕微鏡として用いることもあυ、可動とすると
良い。
すなわち、第１図では左側の顕微鏡を露光光路内に、右
側の顕微鏡を露光光路外に設けているが、これを逆にし
て右側の顕微鏡を露光光路内に設けることができるよう
顕微鏡はＸ方向、Ｙ方向に可動とすることが望ましい。
また可動とすることによって第１チツプ目の露光は、ｆ
／ｘ元元路内に２つの顕微鏡を挿入してアライメントを
行ない、第２チツプ以降、顕微鏡を１′位置に移動して
本発明に係わるアライメントを行なうようにしても良い
。
なおマスク基準マーク６．６′はマスク５に近接して設
けられるが、投影光学系５との相対的位置ずれをなくす
ように投影光学系６と一体的に、例えば投影光学系３の
鏡筒上端に設けられても良い。
またマスク基準ｉ−り６，６′とこれに対するマスク側
アライメントマーク７．７′の位置は第１図に示される
位置に限定されるものではなく、任意である。
また以上のアライメントマークも図示されたものに限定
されず、Ｘ方向、Ｙ方向の位置検出ができるものであれ
ば、如何なるマークでも良い。
ところで前記実施例では、単眼でマスクとウニへの７フ
イメントずれ量を計測し、他の１眼でマスクとマスク基
準マークの位置関係をモニターしながらマスクステージ
を用いてマスクを微小移動してアライメントする場合を
説明したが、ステップ送りするウェハステージを用いて
ウェハを微小移動させても良い。
なおウェハステージが高精度スケールを有するものであ
れば、顕微鏡で位置ずれ補正を確認することなく、ｊ！
元先光路内顕微鏡（単眼あるいは双眼）でマスクとウェ
ハの相対位置ずれを計測した後、高精度スケールを頼シ
にウェハステージを移動し、相対位置ずれを補正すると
同時に露光光路内の顕微鏡をｇ元光路外に退避させ、露
光することも考えられる。
またウェハステージは高精度スサールの替わりに高精度
のレーザ干渉計をもつもりでも良い。更に高精度スケー
ルを有するウニＩ・ステージと組合わせた場合、各ショ
ット毎にＴＴＬ方式でアライメントする替わりに、数シ
ョットに一度の割合で本発明に係わるアライメント補正
を行ない、アライメントを行なわないショットはスケー
ルを頼りにウェハステージを送り露光することも可能で
ある。
この他、双眼のアライメント顕微債の位置を自由に設定
できることから、特に露光光路外に退避する位置が適宜
定めることができることから、第４図に示すように、次
のショットでのウェハとマスクとの相対位置ずれを、一
つ前のショット中に計測し露光終了と同時に補正量を考
慮してウェハをステップ送りするということも考えられ
る。
なお上述した２つの顕微鏡を可動とすることによシ、成
る場合には従来通り、露光光路内で双眼の７２イメント
を行がい、また成る場合には本発明を用いて、露光光路
内で単眼の７ツイメントを行なうことができることは明
らかである。
以上、要約するに％（１）露光光路内に位置する単眼−
のアライメント顕微鏡でマスクとウェハのアライメント
ずれ量を計測すると同時にＮ党光路外の単眼のアライメ
ント顕微鏡でマスクの現在位置を計測する、（２）アラ
イメントずれ量に応じてマスクステージを移動するとと
もに露光光路外に設けられた単眼の７ライメント顕微鏡
でアライメントずれ補正を確認すると同時にＲ先光路内
に位置していたアライメント顕微鏡を露光光路外に退避
させ、然る後、露光するという手順で行なうためアライ
メントから露光までの動作時間を短縮できる。
また従来、各ショット毎に最低２組のアライメントマー
クを使用し、何らかの原因でウェハ上のアライメントマ
ークが１組しか有効に存在しない場合には、そのショッ
トはアライメント不能となっていたが、本発明によれば
、最低１組のアライメントマークが存在すればアライメ
ントが可能となる。更に１シヨツトで複数のチップを描
画する場合に特に有効となる点であるがウニ／・外周部
Ｋかかつてマスク及びウニノーのアライメント１−りが
イメントの利点を生かした高精度アライメントという本
来の目的の他に、単眼で各ショク）　Ｔ　’ｒ　Ｌアラ
イメントを行ない、同時に次の動作を複合して行なうこ
とによって、高い精度のアライメントを生かしたまま、
生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
９１図は本発明の実施例の図、 第２図は露光光路内の顕微鏡の視野図、第３図は露光光
路外の顕微鏡の視野図、ｆ４４図は第１図に示す実施例
の豐形例の図、図中 １と１′は対物レンズ ２と２′は反射プリズム ６は縮小投影光学系 ４はウエハ ５はマスク ６と６′はマスク基準マーク ７と７′はマスグア２イメントマーク ８と８′はマスクとウェハの位置合わせのためのマスク
側アフィメントマーク ９と９′はマスクとウェハの位置合わせのためのウェハ
側アライメントマーり １０はＹステージ １１はＹ側スケール １２はＸステージ １３はＸ側スケール　　である。 出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ウェハにマスクのパターンを焼付ける分割φ付は装置に
    おいて、 露光光路内に設けられマスクとウェハの相対位置ずれを
    検出する第１の顕微鏡と、露光光路外に設けられマスク
    の絶対位置を検出する第２の顕微鏡と、マスクとウェハ
    を相対的に微小移動させるステージを有し、前記第１の
    顕微鏡で検出された相対位置ずれを補正するよう前記ス
    テージを移動するとき、前記第２の顕微鏡で補正量を確
    認すると同時に前記第１の顕微鋼を露光光路外へ退避さ
    せることを特徴とする分割焼付は装置。 ２前記第１．第２の顕微鏡が可動である特許請求の範囲
    第１項記載の分割焼付は装置。 ３、前記ステージはマスクを微小移動させるマスクステ
    ージである特許請求の範囲ｆ４１項記載の分割焼付は装
    置。 ヰ、前記ステージはウニノーをステップ送りするウェハ
    ステージである特許請求の範囲第１項記載の分割焼付は
    釦も ５、マスクには露光光路内のアライメントマークと、’
    ｌＫ’ｊＦ−光路外の７ライメントｉ−りが設けられ、
    ウェハには露光光路内のアライメントマークが設けられ
    更に前記マスクの露光光路外のアライメントマークに近
    接して、マスクの絶対位置を検出する基準となるマスク
    基準マークが設けられる特許請求の範囲第１項記載の分
    割焼付は装置。 ６、前記マスク基準マークが投影光学系と一体的に設け
    られる特許請求の範囲ｆ４１４１項記載割焼付は装置。 ７、露光光路外へ退避された前記第１の顕微鏡で、次の
    ショットにおけるウニノ１とマスクとの相対位置ずれを
    前のショット中に検出する特許請求の範囲第１項記載の
    分割焼付は装置。
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