JPS60205453A - フオトマイクロリソグラフイ装置 - 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】 本発明は、フォトマイクロリソグラフィ装置Ｋ関し、詳
言すれば、とくに集積回路を製造するのに使用される、
局部アラインメント装置を備えたフォトマイクロリング
ラフィ装置（オプチカル・マイクロリングラフィ装置ｆ
ｔ）Ｋ関するものである。

集積回路が層の蒸着および該層のエツチングの連続によ
って製造されることは公知である。エツチング圧よりパ
ターンまたはモチーフを製造するために１集積回路は感
光性樹脂層で被覆されそしてこの樹脂は高エネルギビー
ムＬ０照射され、該ビームは集積回路に製造されるべき
パターンの像を再生する。照射された樹脂は次いで除去
され、その結果エツチングされるべき集積回路の区域が
露出されて残る。

はぼ少なくとも６μｍの最小の大きさのパターン（金ａ
導体の幅、＞Ａｏ　８　）ランジスタチャンネルの長さ
等）をもつ回路の場合において、量も広く使用される方
法は尺度１マスクを製造することである。１：１投影と
呼ばれるこの方法は高生産率を許容するその低コストの
ため興味がある。

この簡単な方法は、その代表的なパターン寸法が約１μ
ｍである集積回路を製造するのに使用されることができ
ない。このような回路Ｖｉ２つの異なる方法、すなわち
光学的マイクロリングラフィ装置および電子ビームマイ
クロリングラフィによって主として製造される。

本発明による装置は第１の寸法に基礎を置いている。詳
言すれば、それはマスクおよび集積回路のそれぞれの寸
法の比が約１０：１であるダイレクト・ステップ・オン
・ウェハ法を利用し、その結果光還元レンズはそれらの
間に會かれる。ウェハを照射するためにマスクの右方に
対してウェハの各集積回路を連続的に位置決めするため
に、装置はウェハ移動手段からなる。集積回路はウェハ
上に規則的に配置され、そして前記手段は２つの照射間
の一定距離によりウエノ・の移動を引き起す。

移動の長さは、例えばレーザビームの干渉を利用する方
法によって制御される。

装置の光軸内にウェハの集積回路を整合するために２つ
の公知の方法が使用され、そしてこれら２つの方法を第
１図および第２図を参照して説明する。これらの方法は
それぞれ全体アラインメント方法および局部アラインメ
ント方法である。

第１ａ図、第１ｂ図お工び鋪１ｃ図はグレートの全体ア
ラ・ｒンメント方法を示す。第１ａ［ｌＮｌ’ｉウニ・
・上に規則的に位置決めされた複数の長方形領域４を有
するウェハ２の平面図である。連続層が前記領域上に蒸
着されかつ次いで、集積回路を製造するようにエツチン
グされる。本明細書では以下、これらの領域をチップと
称する。

これらのチップから離れて、ウェハ２はまたウェハを整
合（アライン）するのに使用される位置見出しマーク６
を有する。これらのマークは、図示のごとく、単線で形
成されることができるか、または二次元、例えばクロス
の形にすることができる。第１の場合においては、少な
くとも２つのマークがウェハを並進および回転において
位置決めするのに必要であり、一方第２の場合において
は単一マークで十分である。

ウェハは第１ｂ図によって略本される光学系によって整
合されることができる。図示光学系は２つのコーナーミ
ラー８、プリズム１Ｄお工びアラインメント顕微鏡１２
からなる。この光学系は位置見出しマークが基準位置を
占めるようにウニ／・支持体の移動を制御する手段に接
続される。

ウェハは次いでマイクロリングラフィ装置の光学コラム
の下に位置決めされるように並進運動される。この光学
系は単色光源Ｓ、収束レンズ１４、その下面にマスク２
０が蒸着によりかつ次いで金属シートのエツチングによ
り形成されるガラス板１８Ｖｃよシ構成されるレチクル
１６、および光還元レンズ２２からなる。ウエノ１２の
各チップ４Ｖｉ連続的に照射される。

各チップ４のアラインメントの正しい予備照射はチェッ
クされない。これは時間を節約しかつ結果として高生産
率に至るが、またチップを形成する種々の層のアライン
メン）Ｋおけるかなりの許容誤差に通じる。公知の機械
の場合において、このアラインメントの欠点は約０．７
μｍであり、そしてアラインメント装置から光マイクロ
リングラフィ装置へのウェハの移動によシ大きく、前記
移動は約１００朋の長さである。

チップのアラインメントにおけるこの０．７μｍの許容
誤差は２μｍ以下の大きさをもつパターンの製造を不能
圧する。繊細なかつより詳細なりソグラフイに関しては
、局部アラインメント装置、すなわち照射前にウェハの
各チップの再整合を可能にする装置を備えた装置を使用
することを要する。このような装置は第２ａ図および第
２ｂ図に略本される。

第２ａ図は複数のチップ４を有するウェハ２を平面図で
示す。位置見出しマーク２４ｆ′ｉ各チツプと並んで置
かれる。これらのマークは７オトマイクロリングラフイ
装置の下に各チップを個々に整合することを可能圧する
。これらのマークは１υ（元、例えば線、または２次元
、例えばクロスを治することができる。

第２ａ図のフォトマイクロリングラフィ装ｆｉｎ第１Ｃ
図のものと同一要素、すなわち、単色光源８、収束レン
ズ１４、ガラス板１８によって構成されるレチクル１６
およびマスク２０ならびに光還元レンズ２２を有する。

基準マーク２６がマスク２０と並んでガラス板１８に付
加されている。このマークはウエノ・２上に光還元レン
ズ２２によって投影される。ウエノ・のチップの正確な
アラインメン）Ｈ光還元レンズの下に位置決めされたチ
ップの位置見出しマーク２４と一致するマーク２６の投
影を行なうことにより引き起される。ウェハ２上のマー
ク２６の像および囲繞区域は分析のためレチクル１６と
光還元レンズ２２との間に位置決めされたビームスプリ
ッタ２８によって反射される。次いで移動手段は被照射
チップ４を正確に整合するように、（ｇ号２９の関数と
して、ウェハの運動を制御する。

局部アラインメントはチップの種々の層の重畳において
良好な精度を許容する。この場合にアラインメント精度
は約０１μｍであり、それは全体アラインメント装置を
（＜１えた装置における精度より非常に良好である。し
たがってそのパターンの最小の大きさが約１μｍである
集積回路の製造が可能である。

各チップのアラインメントが全体アラインメントｔこ比
して集積回路の生産率に不利であることは明らかである
。この生産率を制限し過ぎないグｃめに、リアラインメ
ントｎ　ｎチップごとにのみかつチップごとにではなく
行なわれ、ｎの値は装置の特性のＩＡ数として選択され
ている。

Ｍ　２　ｂ図に示された装置の局部アラインメント装置
に完全ではない。この装置の第１の制限は光還元レンズ
２２が単色光源Ｓの波長である特別な波長だけ補正され
るということから生じる。したがって、正しいアライン
メントは前記光源により得られることができない。これ
は、位置見出しマーり２４が光還元レンズ２２の領域内
に針かれかつその結果として光源Ｓからの照射の作用を
受けるため、不利である。

加えて、技術レベルに従って、位置見出しマーク２４Ｖ
ｉ関連のチップボードのアラインメントを無難しくする
非常に良好なコントラストを有しない０ 本発明による装置の局部アラインメント装置は広いスペ
クトルの光ビームによるか、またはその大きな数の間で
選択されることができる単色光ビームの選択によってマ
ーク２４を照明することによｐ上記問題を未然に防いで
いる。

したがって、利用し得る光源のうち、チップを被覆する
樹脂が反応しない波長を使用することが好都合に可能で
ある。

単一波長に関して収差がない光還元レンズは本発明によ
る光源に矛盾がある。さらに、１つの波長の範囲に関し
て収差のない光還元レンズは現在の技術水準により実質
的に製造することができない。

それゆえ、フォトマイクロリングラフィ装置の手段を利
用することなく、ウェハを照明するために光還元レンズ
とウェハとの間にビームスグリツタを配置することが提
案される。

また、このビームスプリッタは被照射チップの位置見出
しマークを囲繞する区域の像を反射する作用を有し、前
記像は、次いで、被照射チップの７ラインメントを引き
起すためにウェハの移動を制御する手段によって処理さ
れる。

詳言すれば、本発明は、各々少なくとも１つの位置見出
しマークを備えている被照射チップがそれＫわたって分
布されるウェハを受容する支持体、照射源と収束レンズ
とレチクルとウェハのチップ上にレチクルの像を表示す
るための光還元レンズとからなる光学系お工びウェハの
局部アラインメント用装置からなり、この局部アライン
メント装置が光還元レンズとウェハとの間のビームスプ
リッタ、該ビームスグリツタによってウェハを照明する
ための光源、ビームスプリッタにより位置見出しマーク
のまわりに照明された区域の像を集めるための手段、ア
ラインメントパターン、および位置見出しマークの像を
アラインメントパターン上に整合するためウェハ支持体
の移動を制御するための手段からなるフォトマイクロリ
ングラフィ装置に関する。

光還元レンズはアラインメント装置により使用されない
。照明光源からの光はビームスプリッタにより単に伝達
かつ偏向されそして前記光の反射後染められたチップの
像はビームスグリツタによって、４ｉ、　Ｉｃ　伝達か
つ偏向される。

本発明によれば、照明光源は広いスペクトル型かまたは
単色光型にすることができる。単色光源はとくに広いス
ペクトルビームの通路上にフィルタを挿入することによ
り得られることができる。

本発明の他の特徴によれば、アラインメント装置は２つ
のアラインメントパターンおよびチップと関連する２つ
の位置見出しマークの像を集めるための２つの手段から
なり、移動手段はアラインメントパターンと各位置見出
しマークを整合するためにウェハを移動する。

本発明の他の特徴によれば、位置見出しマークの像を集
めるための各手段はその焦平面内にアラインメントパタ
ーンを有する照準レンズである。

以下、本発明を添付図面に示した非限定的実施例に基づ
き詳細に説明する。

第５図に示した装置のフォトマイクロリングラフィ装置
１ｔは従来の種類のものからなシ、そしてこの装置は単
色光源Ｓ１収束レンズ１４、その下面でマスク２０がエ
ツチングされるガラス板１８によって形成されたレチク
ル１６、お工び光還元レンズ２２からなる。図示してな
い移動手段がウェハ２の各チップ４を照射するためにフ
ォトマイクロリングラフィ装置の軸線内にそれらを連続
的に位置決めする。

本発明によれば、フォトマイクロリングラフィ装置の局
部アラインメント装置は光還元レンズ２２とウェハ２と
の間に光学装置の軸線内に首かれたビー・ムスプリツタ
３０、ウェハの区域の像を集めかつ照射されるべきチッ
プ４と関連する位置見出しマーク２４上に中心が置かれ
る照準レンズ３２、照明源ｓ’、第２ビームスプリツタ
３４お工びアラインメントパターン３６からなる。

ビームスプリッタ３０Ｖｉとくにキュービックビームス
プリッタまたは二色性ミラーにするこ七ができる。ビー
ムスグリツタ３０ｉｔ、光還元レンズ２２とともに、光
学的かつ機械的に分割不能な統一体を形成する。

これは、照射が前記ビームスプリッタによって、アライ
ンメント装置による２つの調贅照準間で、前記ビームス
グリツタの何如なる機械的変位もなく、継続することが
できるという利点を有する。

これはチップ照射範囲を増大する。

また、ビームスグリツタ６０は引込み式ミラーからなる
こともできる。この場合に、照射させるためニミラーを
移動する必要があるかも知れない。

したがって、チップ照射率は低くなる。

レンズ１４、光還元レンズ２２およびビームスプリッタ
６０は装置の光軸と光合されそしてそれに関連して固定
される。レチクルはそれ自体公知の方法において前記レ
チクル上の位置見出しマ−りと図示してないレチクルホ
ルダ上の位置見出しマークとの一致を引き起すことによ
り整合される。

被照射チップ４を位置決めするために、ウェハ２は局部
アラインメント装置の光源ＳＩＣよって照明され、該光
源Ｓのビーム＃−を隠されている。照準レンズ３２Ｖｉ
マイクロリングラフイ光学装鴬の軸線に対して垂直な平
面内で並進運動において２つの自由度を有する。照準レ
ンズ３２はそれ自体公知の方法で、チップ４と関連する
位置見出しマーク２４がその視［Ｋ入るように、手動で
かつまたは自動で移動される。アラインメントパターン
３６は、前記照準レンズ６２の焦平面３５内圧維持され
るように、照準レンズの移動に追随する。前記パターン
は、例えば前記照準レンズきフレーム６３を介して一体
になっている。補助的に、図示してない光学手段は、光
源Ｓ′からのビームが、レンズ３２０位置がどうでも、
ビームスプリッタ５４およびレンズ３２を経由してウェ
ハ２を照明することを可能にする。

チップ４はアラインメントパターン３６の位置および照
準レンズ６２の焦平面内の位置見出しマーク２４の像を
比較することにエリ整合される。

前記２つのマークの一致を引き起すために１つの手段が
ウェハの変位を制御する。アラインメントパターンの位
置および位置見出しマークの像の比較は公知の方法によ
って実施されることができる。

これはとくに、位置見出しマークおよびアラインメント
パターンがそれぞれ雄クロスおよび雌クロスであるなら
ば測光方法にすることができるかまたは位ひ見出しマー
クおよびアラインメントパターンが各場合に格子を構成
するならば相関方法が使用されることができる。

本発明によれば、照明源Ｓ′は単色光にするかまたは広
いスペクトル型からなることができるｏしたがって、照
明源は、常に高ココントラストの位置見出しマーク２４
を持つ工うに、技術レベルにしたがって選択されること
ができる。この多価照明源Ｓ′の簡単な実施例は、例え
ば３００および８００ナノメータの間の波長を持つ広い
スペクトル源Ｓ′、ならびに光源Ｓ′からのビームを遮
ぎる取外し可能なフィルタからなる装置を使用してなる
。

例えば、前記フィルタは、その回転が光源Ｓ′の前方で
のフィルタの位置決めを可能くする円板の局部にわたっ
て分布されることができる。

単色でなくかつ一定波長からなるこのような光＃Ｓ′の
使用は、照準レンズ３２が比較的簡単な光学系であるた
め、該照準レンズ３２が容易に引き起されることができ
るすべての波長について収差補正される場合にのみ可能
である。

第３図に示した装置の局部アラインメント装置は並進運
動においてウェハ２の整合を可能にし、回転におけるア
ラインメン）Ｈ照射の始めに１度だけ行なわれる。幾つ
かの場合において、例えばマスクが非常圧複雑であると
き、照射の前に回転において各チップウェハを再整合で
きることが興味があることかも知れない。これは各チッ
プの２端部に＆かれた２つの位置見出しにより実施され
ることができる。

また、回転および位置におけるアラインメントは２つの
位置見出しマークがウェハ２の各チップ４と関連するな
らばそして局部アラインメント装置が各々のマークの像
をアラインメントパターンに投影するため２つの照準レ
ンズを有するならば引き起されることができる〇 第４図はこのようなアラインメント装置を略本している
。第４因は光還元レンズ２２およびビームスプリッタ３
０からなるフォトマイクロリングラフィ装置の下方部分
を示す。

ウェハ２の各チップ４は２つの位置見出しマーク２４ａ
、２４ｂを備えている。２つの位置見出しレンズ３２ａ
、３２ｂによって、図示してない照明源が位置見出しマ
ーク２４ａ、２４ｂのまわりに位置決めされた区域を照
明し、２つのアラインメントパターン３６ａ、５６ｂが
記される照準レンズ３２ａおよび３２ｂの焦平面内に置
かれた平面６８上に上記区域の像を反射する。

本発明に↓る装置の２つの実施例において、アラインメ
ントは各チップごとにまたはｎが１に等しいかまたは１
以上の整数であるｎチップごとにのみ行なわれることが
できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図および第１Ｃ図は従来の全体アライ
ンメント装置を備えたフォトマイクロリングラフィ装揄
を示す概略図、 第２ａ図および第２ｂ図は従来の局部アラインメント装
置を備えたフォトマイクロリングラフィ装置を示す概略
図、 第６図は本発明による局部アラインメント装置ｔｉｔた
フォトマイクロリングラフィ装置會示す概略図、 第４図は本発明によるフォトマイクロリングラフィ装置
の局部アラインメント装置の他の実施例を示す眠略図で
ある。 図中、符号２Ｖｉウエハ、４はチップ、１４は収束レン
ズ、１６はレチクル、２０けマスク、２２は光還元レン
ズ、２４ａ、２４ｂは位置見出しマーク、５０Ｆｉビー
ムスプリツタ、ｓＶｉ光源、６２は照準レンズ、６６は
アラインメントパターンである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）各々少なくとも１つの位置見出しマークを備えて
   いる被照射チップがそれにわたって分布されるウェハを
   受容する支持体、照射源と収束レンズとレチクルとウェ
   ハのチップ上にレチクルの像を表示するための光還元レ
   ンズとからなる光学系およびウェハの局部アラインメン
   ト用装置とからなるフォトマイクロリングラフィ装置に
   おいて、前記局部アラインメント装置が前記光還元レン
   ズと前記ウェハとの闇のビームスプリッタ、該ビームス
   プリッタによって前記ウェハを照射するための光源、前
   記ビームスプリッタにより位置見出しマークのまわ、９
   に照射された区域の像を集めるための手段、アラインメ
   ントパターン、および前記位置見出しマークの像を前記
   アラインメントパターン上に整合するため前記ウェハ支
   持体の移動を制御するための手段からなることを特徴と
   するフォトマイクロリングラフィ装置。 （２）前記照明源は単色ビームを供給することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のフォトマイクロリン
   グラフィ装置。 （８）前記照明源は広いスペクトルビームを供給するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項例記載のフォトマ
   イクロリングラフィ装置。 （４）少なくとも１つの取外し可能なフィルタからなり
   、このフィルタが前記照明源からのビームを遮ぎること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項に記載のフォトマイ
   クロリングラフィ装置。 （５）ウェハの各チップは少なくとも２つの位置見出し
   マークを有し、第２アラインメントパターンおよび前記
   ビームスグリツタにより第２位置見出しマークのまわり
   に照明された区域の像を集めるための第２手段からなり
   、そして移動手段が各位置見出しマークをアラインメン
   トパターンヲ整合するために、前記ウェハ支持体の移動
   を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のフォトマイクロリングラフィ装置。 （６）位置見出しマークのまわり忙照明された区域の像
   を集めるための各手段は照準レンズであり、アラインメ
   ント顕微鏡ンは前記各照準レンズの焦平面内に置かれて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のフ
   ォトマイクロリソグラフィ装置。