JPS60173550A - 半導体焼付装置 - Google Patents

半導体焼付装置

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JPS60173550A
JPS60173550A JP59028794A JP2879484A JPS60173550A JP S60173550 A JPS60173550 A JP S60173550A JP 59028794 A JP59028794 A JP 59028794A JP 2879484 A JP2879484 A JP 2879484A JP S60173550 A JPS60173550 A JP S60173550A
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JP
Japan
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mask
wafer
stage
amount
reducing
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JP59028794A
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JPH0544816B2 (ja
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Koji Uda
宇田 幸二
Kazuyuki Oda
和幸 小田
Naoki Ayada
綾田 直樹
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Canon Inc
Original Assignee
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Publication date
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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
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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】 〔技術分野〕 本発明は、半導体焼付装置に関し、特に縮小投影方式の
半導体焼付装置に関する。
〔従来技術〕
一般に縮小投影方式の半導体焼付装置すなわち所謂ステ
ッパは、拡大された回路パターンを有するレチクルを、
縮小投影光学系を通してウェハ上に繰返し縮小投影し、
露光焼付けする装置である。
ここで、1回のショットでウェハ上に投影されるレチク
ルのパターンの面積は、通常lチップあるいは数チップ
に相当する小さな面積であり、従ってレチクルのパター
ンをウェハ全面に焼付けるためには、ウェハをレチクル
に対し、縮小投影光学系光軸に直交する面内でXY方向
にステップ状に相対移動させながら露光をくり返す。1
回の焼付工程では多いもので十数口のショットが行なわ
れるため、2回目以降の焼付工程については、レチクル
パターンとウェハの各チップパターンとの相対的な位置
合わせ(以下アライメントという。)が各ショットごと
に必要となる。このアライメントの方式の1つとしては
、投影レンズを介して各ショット毎にマスク又はレチク
ル(以下、マスクと総称する)とウニへのアライメント
を行なうTTL(Through The Lens 
) ダイ・パイ ・ダイアライメント方式があり、各シ
ョット毎の高精度の位置合せが可能である。
従来この種の装置は第1図のフローチャートで示すよう
に、ずれ量の補償移動はウニ/Sステージを動かすかあ
るいはマスクステージを動かすかのいずれかの方法によ
り行なわれている(ステップ105)が、ずれ量がウェ
ハステージあるいはマスクステージの最小駆動量にくら
べて小さい場合には、ずれ量を許容範囲内に収束させる
ループ107を回る回数が多くなり、アライメント時間
が長くなる。逆に各ステージの最小駆動量を小さくする
と、ずれ量が大きな場合にはステージの駆動量が大きく
なり、駆動時間を要して結局アライメント時間が長くな
り、装置のスループットが低くなるという欠点があった
。他方、ある程度ステージを移動させた後、目標位置に
停止させる方が、微小移動の後停止させるより容易なこ
とが多く、換言すればずれ量が大きい方が位置整合が容
易とも言える。
〔目 的〕
本発明の目的は、上記従来例の欠点に鑑み、アライメン
トの時間を短縮した半導体焼付装置を提供することにあ
る。
本発明は、マスクのパターンを縮小してウエノ1上に焼
付ける半導体焼付装置においては、マスク側で位置決め
をする場合ウェハ側で位置決めをするのに比べ、仮に同
程度の最終誤差が残ったとしても縮小倍率を乗じた分だ
けウェハ上のマスク像の位置誤差は縮小されることに鑑
み、位置ずれ量が所定の値よりも大きい場合にはウェハ
ーステージを駆動し、他方率さい場合にはマスクステー
ジを駆動することにより、アライメント時間を最小にし
得ることを特徴とする。
〔実施例〕
以下、図面に従って本発明の詳細な説明するものとし、
第2図(A)はアライメントマーク検出系を具えたステ
ッパーの主要構成図を示して℃・る。
図中、■は集積回路パターン及びアライメント・マーク
20,2σを具えたマスクであり、マスク・ステージ2
4に吸着されている。後述するウェハステージが重いウ
ェハチャックを載置したり、ステップ機能を持たせるた
めに重くなるのに比ベマスクステージは軽量で慣性が小
さいから、高精度の位置決めが容易に行なえる。
8は縮小投影レンズ、4は感光層を具えるウェハーでア
ライメント・マーク21 、21’を具えている。5は
ウェハーステージであり、ウエノX4を吸着するもので
ある。マスク・ステージ24及びウェハ・ステージ5は
、平面内(X方向、Y方向)並びに回転方向(θ方向)
に移動可能であり、それぞれマスクステージ駆動装置6
1.ウエノ1ステージ駆動装置62により駆動される。
またzOと20’はマスクlのアライメントマーク、2
1と21’はウェハ4のアライメントマークである。図
ではウェハ4のアライメントマークを便宜上、1粗描い
ているが、実際には露光されるショツト数と同じ数の組
が配されている。
なお、マスクl上のアライメントマークとウェハ上のア
ライメントマークは、マスク1のアライメントマークの
寸法でウェハ4のアライメントマークの寸法を除算する
と縮小倍率になる様に設定する。
28は回転軸29を中心として回転する回転多面鏡(ポ
リゴン・ミラー)である。レーザ光源22から射出した
レーザ光線30はレンズ28により回転多面鏡28上の
面の一点81へ収束する。
レン、<sz、ss、a+は光線中継用のレンズ、85
は三角柱プリズムであって、三角柱プリズム35の頂点
は光軸上に一致するからレーザー光線の一回の走査はそ
の前半と後半で左右に分けられる。89は、図面内X方
向のレーザー光走査をY方向の走査に変換するためのプ
リズムブロックで、例えば第2図(B)の様な形状に構
成する。42は光電検出系(48,44,45,46)
を形成するハーフミラ−で、43はミラー、44はレン
ズ、45は空間フィルタであり、46はコンデンサ・レ
ンズ、47は光検出器である。48.49.50゜51
は全反射ミラー、52はプリズム、53はf−θ対物レ
ンズである。光検出器47の出力は、後述する演算を行
なう演算装置60に接続されている。この演算装置60
には、投影レンズ8の縮小倍率もステージ5及び24自
体の固有の癖を考慮して、アライメント時間を最小にす
るための閾値Tを入力することができる。
また57はコンデンサーレンズ、58は同期信号検出用
の光検出器で、半透鏡42へ入射したレーザー光の一部
はコンデンサーレンズ57で集光されて光検出器58へ
入射する。従って光検出器58はレーザー光の走査始点
と終点を検出するのに役立つ。
尚、図かられかる様に、信号検出系は全く対称な左右の
系から成っており、オペレータ側を紙面の手前側とする
とダッシュで示した系は右、ダッシュなしの系は左の信
号検出系と呼ぶことにし、同じ部材には同一番号にダッ
シュを付けている。
中継レンズ82.88.84は回転多面鏡28からの振
れ原点を対物レンズ58の絞り位置55の中の瞳56に
形成する。従ってシート状又はスポット状のレーザー光
は回転多面鏡28の回転によりマスク及びウェハ上を走
査する。
また対物レンズ系において、対物レンズ58゜絞り55
.ミラー51及びプリズム52はXY方向に図示しない
移動手段により移動可能であり、マスク1及びウェハ4
の測定位置は任意に変えることができる。例えば、X方
向の移動はミラー51が図中矢印Aで示した方向に移動
すると対物レンズ58及び絞り55も同時にA方向に移
動すると共に光路長を常に一定に保つためプリズム52
もA方向にミラー51の移動量のシの量移動する。
一方、Y方向の移動は位置検出用の光学系全体がY方向
に移動する。
そして対物レンズ系の移動が可能であることから、マス
クによってアライメントマークの位置が異なる場合ある
いはアライメントマークとは別にマスクセツティングマ
ークを設けた場合のマーク検出に対処できる。
以下演算装置60の動作を第3図のフローチャートを参
照して説明する。
始めにウェハステージ5を駆動してウェハ4を縮少投影
レンズ80投影野の所定の位置に配置し、更にウェハ4
の最初の露光位置にステージ5を配置する。これで以下
のオートアライメント(AA)の準備が完了する(ステ
ップ801)。
次いで第8図(A)の動作で説明したように、マスク位
置に於いてマスク■とウェハ4の位置ずれ量を光検出器
47 、47’で検出する。この位置ずれ量の検出は、
オートアライメント(AA)信号として用いられる(ス
テップ302)が、いずれかの公知の方法で検出するこ
とができる。すなわち、マスクlとウェハ4のX方向、
Y方向、θ方向の位置ずれ量は、それぞれ ΔF(△XL+△xR)/2 ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・ +1)△Y=(ΔYL+△YR)
/2 ・・・・・・・・・・・・・・・°°・・・・ 
(2)△θ=(△YR−△YL )/(XR−XL )
 ・・・・・・・・・・・・ (3)で表わすことがで
きる(ステップ808)。ここでXL、XRはマスクの
中心からの左マークおよび右マークの位置であり(XR
−XL)は左右側マーク間の間隔である。
次にこのズレ量△X、△Yが予め設定された許容範囲内
にあるか否かをステップ804にて判別し、範囲外であ
ればステップ805へ分岐した後、更にステップ805
においてずれ量へ3が予め設定された許容範囲内にある
かどうか判別される。ずれ量Δθがこの範囲外にあると
きは、マスクステージ駆動装置61又はウェハステージ
駆動装置62により、それぞれマスクステージ24又は
ウェハステージ5を駆動し、ステップ307に至る。ず
れ量△θが上記の範囲内にあるときは、ステップ307
を経ないで直接ステップ807に至る。
次いでステップ807で、演算装置60に予め入力され
た閾値Tと、ずれ量△X、ΔYが比較されるが、この閾
値Tは、前述したように縮小投影レンズ3.更にマスク
ステージ24及びウェハステージ5自体の固有の運動病
(ステージの動特性や静止の特性、駆動系の特性送りの
分解能)を考慮して、アライメント時間が最小になるよ
うに設定される。縮小投影型の焼付装置では、マスクの
パターンはウェハ上に縮小倍率骨だけXY方向に縮小し
て投影されるから、マスクステージを駆動すると、ウェ
ハステージの駆動より縮小等倍分だけ微調整が可能であ
る。またマスク位置でずれ量を検出した場合、ウェハス
テージで補償すれば駆動量は縮小される。尚、ずれ量Δ
θは縮小倍率に関係しないのでマスクステージ24.ウ
ェハステージ5のいずれを駆動しても同じである(ステ
ップ305)。
従ってステップ307においては、ずれ量△X及び△Y
のいずれが閾値Tより大きい場合には、ステップ808
へ分岐して、ウェハステージ駆動装置62(第2図囚)
によりウェハステージ5を駆動し、マスクlとウェハ4
の粗調整を行なう。他方ずれ量△X及び△Yの双方が閾
値Tより小さい場合には、ステップ809へ分岐して、
マスクステージ駆動装置61(第2図(A))によりマ
スクステージ24を駆動し、マスク1とウェハ4の微調
整を行なう。
上記の如くいずれのステージを駆動する場合にも、ルー
プ811を経由して、マスク1とウェハ4の位置ずれ量
を検出するステップ802及び808へ戻り、位置ずれ
量が許容範囲内に入るまでステップ802→809のル
ープallを繰り返す。位置ずれ量が許容範囲内に入る
と、ステップ804で分岐し、アライメントが終丁する
(ステップ8■0)。
前記実施例では、位置ずれを補正するためにマスクステ
ージとウェハステージをいずれか選択しているが、両ス
テージを閾値に入るまで同時にあるいはウェハステージ
を駆動し、微調整範囲(閾値)内に入った後マスクステ
ージのみを駆動するようにしてもよい。この場合アライ
メント時間は更に短縮することが可能となる。
〔効 果〕
以上説明したように、本発明によれば、マスクステージ
とウェハステージを選択して駆動することにより、ステ
ージの最小移動量を小さくしなくても高精度は維持され
、アライメント時間が短縮されてスループットの増大に
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のアライメントの動作を説明するフロー
チャート、第2図は本発明の一実施例の 11− 半導体焼付露光装置の主要構成図、第8図は第2図のア
ライメントを説明するフローチャートである。 ■・・・マスク、 8・・・縮小投影レンズ。 4・・・ウェハ、 5・・・ウェハステージ。 24・・・マスクステージ、60・・・演算装置。 61・・・マスクステージ駆動装置。 62・・・ウェハステージ駆動装置。 12−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 マスクのパターンを縮少してウェハ上に焼き付ける半導
    体焼付装置において、 マスクを移動する手段と、 ウェハを移動する手段と、 マスクとウェハの相対的な位置ずれ量を検知する手段と
    、 前記検知手段により検知された位置ずれ量が所定の値よ
    り大きい場合には、前記ウェハ移動手段をあるいはウェ
    ハ移動手段と前記マスク移動手段の双方を駆動し、位置
    ずれ量が上記の所定の値より小さい場合には、マスク移
    動手段を駆動する手段を有することを特徴とする半導体
    焼付装置。
JP59028794A 1984-02-20 1984-02-20 半導体焼付装置 Granted JPS60173550A (ja)

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JP59028794A JPS60173550A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 半導体焼付装置
US06/701,623 US4669867A (en) 1984-02-20 1985-02-14 Alignment and exposure apparatus

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JPS60173550A true JPS60173550A (ja) 1985-09-06
JPH0544816B2 JPH0544816B2 (ja) 1993-07-07

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6266631A (ja) * 1985-09-19 1987-03-26 Nippon Kogaku Kk <Nikon> ステツプ・アンド・リピ−ト露光装置
JPS6345819A (ja) * 1986-08-13 1988-02-26 Hitachi Ltd 投影露光装置におけるステ−ジ誤差測定装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50159677A (ja) * 1974-05-10 1975-12-24

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JPH0529130B2 (ja) * 1986-08-13 1993-04-28 Hitachi Ltd

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JPH0544816B2 (ja) 1993-07-07

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