JPS60187020A - 半導体回路製造用素子及びその位置決め装置 - Google Patents

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】 く技術分野〉 本発明はフォトマスクまたはウェハー等の半導体回路製
造用素子及びその位置決め装置、特には上記フォトマス
クまたはウェハー上であって、実素子パターンと実素子
パターンとの間の細帯状の領域（以下、「スクライブ線
」と称する。）に」二記フォトマスクまたはウェハーの
位置決め用パターンを形成した半導体回路製造用素子及
びその位置決め装置に関する。

〈従来技術〉 一般に、半導体素子を製造する場合、複数の工程に於て
、ウェハー上のパターンとフォトマスクパターンとを正
確に合わせ（以下、マスク合わせと称する。）、所定の
パターンを焼付ける必要がある。マスク合わせの手段と
して、従来は人間がウェハー上のパターンとフォトマス
クパターンとを顕微鏡で観察してマスク合わせを行なう
、手動マスク合わせが行なわれていたが、近年、光電検
出により自動的にマスク合わせを行なう、自動マスク合
わせが各秤取り入れられる様になって来た。

自動マスク合わせは、整合用のウェハーパターンとフォ
トマスクパターンとを光電検出器で検出し、その光電検
出信号により自動マスク合わせを行なうものである。な
お、自動マスク合わせ用の上記パターンとしては、自動
マスク合わせ用の特殊マーク（以下、Ａ−Ａマークと称
する。）をウェハー又はマスク上に形成するのが一般的
である。

ところが、上記の自動マスク合わせは微小な観察視野の
範囲内での精密位置合わせである。そのため、該自動マ
スク合わせな行う以前に、予めウェハー又はマスクの位
置をある基準に対して粗調整（以下、位置決めと称する
。）しておき、その後に上記観察視野上でのマスク合わ
せな行う必要がある。ウェハーをある基準に対して位置
決めする手段としては大きくわけて２つの手段がある。

ひとつは機構的な位置決め手段であり、もうひとつは電
気的な位置決め手段である。

機構的な位置決め手段としては、クエへ−の側縁を駆動
ローラーで駆動し、ウェハーを回転させ、ウェハーのオ
リエンテーションカットが一定位置に来た時に、駆動ロ
ーラーとの保合を解除し、ウェハーの位置決めを行なう
ものがある。また前述の駆動ローラーの他に異方向に回
転する駆動ローラーをもうけ、ウェハーのオリエンテー
ションカットが２つの駆動ローラーに同時に当った時、
２つの駆動ローラーのウェハーに対する回転力が均等し
位置決めされるものもある。

又電気的な位置決め手段としては、ウェハーの周辺を光
量バランスで検知することによりウェハーの位置を検知
し、ウェハーの位置決めを行なうものがある。

しかし上記の位置決め手段の場合、ウェハーの周辺を用
いて位置を決めるので、ウェハーの周辺に欠けた箇所が
あったり、レジストが回り込んでいたり、ローラーの接
触部にレジストが耐着されたりする場合が多い。そのた
め、ウニ゛バーを高精度に位置決めすることは不可能で
あり、実績としてはφ１００μｍの中に位置決めするの
が限度であって、φ５０μｍ以内に位置決めすることは
不可能に近かった。このように、従来の位置決め手段で
位置決め精度を高めることは困難であったため、以下の
ような理由により、自動マスク合わせの精度を高めるこ
とも不可能であるという問題があった。

すなわち１．自動マスク合わせを行う際に必要な、上述
したＡ−Ａマークの大きさは、ウェハーの位置決め精度
の関数として表わされ、該位置決め精度の劣化に伴いＡ
−Ａマークを大きく形成する必要が生じる。従って、上
述したような位置決め手段を使用した場合は、その位置
決め精度が悪いため、比較的大きなＡ−Ａマークを使用
せざるを得なかった。そのため、ウェハー上にＡ−Ａマ
ークを形成する場合は、ウェハー上の実素子をつぶして
埋め込まれなければならなかった。またマスクをリピー
タ−で作成し、該マスク上にＡ−Ａマークを形成する場
合にも、マスク上の実素子をつぶさなければならず、こ
の場合にはレチクルをＡ・Ａマーク用のものと交換する
必要が生じる。しかしこのようなレチクル交換を行えば
、マスク上に形成された実素子パターンとＡ−Ａマーク
との位置関係に２誤差が生じ易い。従って、このような
誤差が自動マスク合わせに大きな誤差を生じさせる直接
のｊ車内となった。このように、位置決め精度の悪さは
自動マスク合わせ精度の劣化を招来するという大きな問
題につながるのである。

〈目的〉 本発明は、上記問題を解消して、高精度な位置決めを可
能とし、更には自動マスク合わせの精度をも向上させる
ことの可能な、ウェハー又はマスク等の半導体回路製造
用素子及びその位置決め装置を提供することを目的とす
る。

上記目的を達成するために、本発明の半導体回路製造用
素子は、該素子上の実素子パターンと該パターンと隣接
する他の実素子パターンとの間の細帯状の領域（いわゆ
る、スクライブ線）内に、該スクライブ線に平行でかつ
所定の間隔を持った複数個の位置決め用のパターンを形
成したものである。また本発明の位置決め装置は、半導
体回路製造用素子上に形成されたに記の位置決め用のパ
ターンを位置検出手段で検知することにより前記素子の
位置を検出し、この検出イ菖号に裁いて位置決め手段が
前記素子の位置決めを行なうようにしたものである。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図に本発明の一実施例であるウェハーのパターン面
を示す。ウェハー１上には通常の実素子パターン２が互
いに一定の間隔を持って形成しである。スクライブ線６
が、各実素子パターン２の間を縫って基盤の目状に縦横
に走っている。更に本発明の特徴として、スクライブ線
６上に例えば微細な凹凸を配列した位置決め用のパター
ン（以下、位置決めパターンと称する９）４を形成した
ものである。５ａ及び６ａは、後述するような位置決め
時に使用する、第２図に示す左及び右の観察視野５及び
６に対応する領域である。位置決めパターン４は、スク
ライブ線６上であって、領域５ａ及び６ａ内の、スクラ
イブ線６が互いに直交した部分に、スクライブ線６の走
り方向に平行にかつスクライブ線６の幅に対して所定の
間隔を持たせて形成しである。

・次に、上述した位置決めパターン４を使用して゛ウェ
ハー１の位置決めを行なう、本発明の位置決め装置につ
いて説明する。本発明の位置決め装置の一実施例を第２
図に示す。但し便宜上、左右の位置決めパターンの一方
を検出する系のみを描いている。

先ず、ウェハー１の位置検出手段にっし・て説明する。

１ノ−ザー光源１０がレーザー光ｌを発し、該レーザー
光がコンデンサレンズ１１、ポリゴンミラー１２、ｆ・
θ特性レンズ１６、八−フミラー１４、対物レンズ１５
、マスク１６、マスクステージ１７、投影光学系１８を
介して、ウェハーステージ１９上に載置されたウェハー
１に照射される。ポリゴンミラー１２の回転に伴い、レ
ーザー光ｌがウェハー１上を走査する。該走査は、第６
図に示すような左右の観察視野５，６の中央を通過する
ように行なわれる。該走査の軌跡を同図において、１本
の走査線７として表わしである。レーザー光ｌはウェハ
ー１上で反射される。該反射光は、投影光学系１８、ハ
ーフミラ−１４、コンデンサレンズ２０等を介して、光
電変換素子２１に導かれる。ただしこの場合、光電変換
素子２１はウェハー１上からの反射光のうち散乱光のみ
を検知するようにしである。第６図で、走査線７上に位
置決めパターン４が来た場合にその散乱光が検知される
。光電変換素子２１は、検知した散乱光を光電変換して
出力し、該出力信号は演算処理回路２２に導かれる。演
算処理回路２２は、詳しくは後述するが、光電変換素子
２１の出力信号により、ウェハー１の位置を検出する。

次に、ウェハー１の位置決め手段について説明する。上
述したようにして演算処理回路２２がウェハー１の位置
を検出し、詳しくは後述するように、ウェハ−１の走査
線３に対する偏移量を演算する。そして、その偏移量だ
け、ウェハーステージ駆動装置２３を介してウェハース
テージ１９を移動させて、ウェハー１を適正位置に位置
決めする。

上述したような位置検出手段及び位置決め手段によりウ
ェハーの位置決めを行うわけであるが、その位置決めの
ための処理、操作について、第４〜６図に基いて、以下
に更に具体的に説明する。

第４図（ａ）〜（Ｃ）には、左の観察視野５における、
走査線７に対する位置決めパターン４の位置関係を示し
である（なお、右の観察視野乙についても同様な処理、
操作がなされるので、ここでは省略する）。第５図（ａ
）〜（Ｃ）には、第４図（ａ）　〜（Ｃ）の各位置関係
に対応した、第２図の光電変換素子２１の出力信号の波
形を示しである。第４図（ａ）又は（Ｃ）に示すように
走査線７がスクライブ線６内の下側又は上側の位置決め
パターン４上にある場合は、第５図（ａ）又は（Ｃ）に
示す様に、位置決めパターン４毎に信号が発生ずるが、
縦方向のスクライブ線の幅ａに対しては信号が発生しな
い。また、第４図（ｂ）に示すように走査線７がスクラ
イブ線６の中央にあって、位置決めパターン４上にない
場合は、第５図（ｂ）に示すように出力信号は発生しな
い。このような第４図及び第５図の関係に基いて、第１
図に示したＸ方向、Ｙ方向及びθ方向について位置決め
を行なう。′ まずＹ方向及びθ方向の位置決めに゛、ついて説明する
。　ｉ）ウェハーステージ１９を駆動して、つエバー１
′をθ方向又はＹ方向に一定の速度で移動させる。する
と、走査線７と位置決めパターン４とは、第４図（ａ）
から（Ｃ）までに示した一連の位置関係を経て、相対的
に移動する。この場合の光電変換素子２１の出力信号も
第５図（ａ）から同図（Ｃ）までのように変化する。　
ｉｉ）　ｉ）において、第５図（ａ）。

（ｂｌ及び（Ｃ１等の各時点での出力信号を走査線７に
沿って積分した積分出力信号とθ方向又はＹ方向への移
動距離との関係（第６図に示す。）を、演算処理回路２
２が演算により認識する。第６図の関係より、所定の幅
すだけ出力信号が存在しない部分があることから、この
幅すの位置にスクライブ線６の中央部があることを確認
できる。　１１１）従って、演算処理回路２２がウェハ
ーステージ１９を駆動して、上記の幅すの中央位置に走
査線７が来るように、ウェハー１をθ方向又はＹ方向に
移動させる。右側の観察視野６に対しても上記　１）〜
１１１）と同様に行なうことにより、θ方向及びＹ方向
の位置決めを完了する。

次にＸ方向の位置決めについて説明する。　１）ウェハ
ーステージ１９を駆動して、ウェハー１をＹ方向に多少
移動させ、第４図（ａｌ又は（Ｃ）の位置に設定する。

　１１）演算処理回路２２は、第５図（ａ）又は（Ｃ）
に示したような光電変換素子２１の出力信号を認識する
。すると、所定の幅ａだけ出力信号の存在しない部分が
あることから、この幅ａの位置に縦方向のスクライブ線
３の中央部があることを確認できる。　１１１）演算処
理回路２２がウェハーステージ１９を駆動して、上記の
幅ａが゛観察視野５゜６の中央位置に来るように、ウェ
ハー１をＸ方向に移動させる。このようにして、Ｘ方向
の位置決めを完了する。

最終的に、Ｘ方向の位置決めに際し移動したＹ方向の位
置を、もとの位置に戻すことにより、Ｘ方向、Ｙ方向及
びθ方向のすべての位置決めを完了する。

上述した実施例では、ウェハーの位置決めについて説明
したが、第２図に示すようなマスク１６の位置決めも、
マスク１６上に同様な位置決めパターンを形成すること
により、上記と同様に行なうことができる。この場合は
、演算処理回路２２が、マスクステージ駆動装置２４を
介して、マスクステージ１７をＸ方向、Ｙ方向及びθ方
向に移動させることにより行なう。ウェハー１及びマス
ク１６の位置決めを行なった後に、スクライブ線６上に
形成されたＡ−Ａマーク（不図示）に基づいて、ｍ密な
自動マスク合わせを行なうことになる。

く効果〉 以上説明した様に、本発明のウェハー等はそのスクライ
ブ線上に所定の間隔の位置決めパターンを形成したもの
であり、また本発明の位置決め装置は該位置決めパター
ンを光電検出素子で検知して、位置決めを行なうように
したものである。そのためウェハーの周辺を利用して位
置決めを行なうような従来の手段と比して、非常に高い
位置決め精度を確保することができる。すなわち本発明
においては、観察視野の走査線がスクライブ線の中央位
置に確実に納まるように位置決めされるところに特徴が
ある。このように位置決め精度が高いので、自動マスク
合わせ時に使用するＡ−Ａマークを小さくして、該Ａ−
Ａマークをスクライプ線上に形成することができるよう
になった。たとえば、ヌクライブ線の幅は８０〜１００
μｍであるが、その中に５０μｍ程度の小さなＡ−Ａマ
ークを形成して、該Ａ−Ａマークを走査線から５０μｍ
の範囲内に位置決めすることができる。従って、Ａ−Ａ
マークを小さくできたことにより、実素子パターンをつ
ぶすことがなく、ウェハー又はマスクに対する実素子の
収率な向上させることができる。また、フォトマスクを
リピータ−で作成する場合において、は、レチクルの交
換が不要となり、自動マスク合わせの精度を大幅に向上
させることができる。更には、本発明は予め実素子パタ
ーンとの位置関係を持ち、間隔の定まった２本のパター
ンを検知する為、間隔の定まった信号を検知することと
なり、実素子パターンとの識別を容易にできる点、また
周波数を測定するようなものと異なり信号レベルを測定
するだけなので処理時間が短い点に大きな特長がある。

このように本発明は、位置決め精度上においても、また
操作上においても非常に優れた効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるウェハーのパターン面
を示す模式図、第２図は本発明の一実施例である位置決
め装置の概略構成図、第６図は観察視野を示す拡大図、
第４図（ａ）〜（Ｃ）は本発明による位置決めパターン
と走査線との関係を示す図、第５図は第４図（ａ）〜（
Ｃ）に対応する光電変換素子の出力信号の波形図、第６
図はウェハーを移動した際のウェハー位置と積分出力信
号との関係を示す波形図である。 １・・・ウェハー、　２・・・実素子パターン、６・・
・スクライプ線、４・・・位置決めパターン、５・・・
左の観察視野、６・・・右の観察視野、７・・・走査線
、　１０・・・レーザー光源、１２・・・ポリゴンミラ
ー、　１４・・・ハーフミラ−１１６・・・マスク、　
１７・・・マスクステージ、１９・・・ウェハーステー
ジ、 ２１・・・光電変換素子、２２・・・演算処理回路、２
６・・・ウェハーステージ駆動装置、２４・・・マスク
ステージ駆動装置。 特許出願人　キャノン株式会社 第１図 第２図 第３図 （ａ）　（ｂ） （Ｃ） 第４図 （ａ） 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　スクライブ線上に、該スクライブ線に平行で、
   かつ所定の間隔を持った位置決め用のパターンを設けた
   ことを特徴とする半導体回路製造用素子。
2. （２）半導体回路製造用素子を所定の位置関係に整合さ
   せる装置に於て、前記半導体回路製造用素子のスクライ
   ブ線上に設けられた、該スクライブ線に平行でかつ所定
   の間隔を持ったパターンを検知することにより前記半導
   体回路製造用素子の位置を検出する位置検出手段と、該
   位置検出手段の出力信号に基づいて前記半導体回路製造
   用素子の位置決めを行う位置決め手段とを具備したこと
   とを特徴とする位置決め装置。