JPS6154622A - パタ−ン転写方法および装置並びにそれらに適用するプリアライナおよびマスクホルダ - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はパターン転写方法および装置ならびにこれに適
用するプリアライナおよびマスクホルダに係わり、特に
ウェハ内に位置合わせのためのウェハアライメントマー
クを必要としないで微細な位置合わせを行うことに関す
る。

〔発明の背景〕

パターン転写装置の一種である電子線描画装置ｗｒｉｔ
ｉｎｇ　ｏｆ　ｎ−ＭＯＳ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ　ｏｖｅｒｌａｙ　ａｎｄ　ｌｉ
ｎｅｗｉｄｔｈ　ａｃｃｕｒａｃｉｅｓ’に記載されて
いるので、それを第１図を用いて説明する。ウェハ１の
周辺部分にはウェハアライメントマーク２，３．４およ
び５が設けられ、またつｊ＼ エナ内の各チップにはその周辺部分にチップマーク７．
８．９および１０が設けられている。ウェハはウェハホ
ルダに固定され、ウェハホルダは電子線描画装置にセッ
トされるが電子線描画装置においては、まず上記のマー
クが検出され、それにもとづいて位置合わせが行われ、
その後パターンが描画される。この方法には次のような
問題がおる。第２図に示すようにウェハ１を保持したウ
ェハホルダ１１は移動試料台１２に装着されるが、この
装着の再現性は装置の機械的精度で決まシ、一般には数
１０μｍのずれがある。またウェハをウェハホルダに装
着する時のずれもあるのでずれはさらに大きくなる。そ
の大きなずれを電子線で検出し得るためにはマークの寸
法が５００μｍ〜１日でなければならない。このような
大きなマークをチップに付すことが累子の集積度を妨げ
ることは云うまでもない。ウェハアライメントマークを
付したチップは製品にならないので収率は低下する。

また一枚のウェハにパターン転写を行う場合に２種以上
のパターン転写装置をそれぞれの特徴を活かして用いる
場合がある。たとえば電子線描画装置と光学式露光装置
を用いる場合がある。光学式露光装置として縮小投影露
光装置が用いられる場合には１つのレティクルで各チッ
プに露光するのでパターン用レティクルの他にウェハア
ライメントマークを露光するためのレティクルが必要と
な如、かつその交換のために工程が複雑となシ、位置合
わせ精度も低下する。

〔発明の目的〕

本発明の目的はウェハアライメントマークを必要としな
いパターン転写方法および装置羞びにそれらに適用する
プリアライナおよびマスクホルダを提供することにある
。

アライメントとの相対位置を予め測定した後、ウェハホ
ルダをパターン転写装置に設置する方法を検討した。ま
たウェハホルダのマークとチップアライメントマークの
相対位置の測定値がある許容範囲を越えている時は、ウ
ェハを移動して、許容範囲内に入るようにする調整手段
および装置が有用であることも見出した。これをプリア
ライナと称する。許容範囲に入るように調整したあと、
再度相対位置を測定することもある。

このようにしてウェハホルダとウェハの相対位置が知ら
れた状態でウェハホルダをパターン転写装置に設置し、
またその相対位置に関するデータをパターン転写装置の
制御系に入力する。その結果パターン転写装置は容易か
つ正確にマーク検出をすることができ、まだマークの大
きさは約５０μｍでも充分なことがわかった。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

第４図は本発明の電子線描画装置のうち、プリアライナ
の粥造を示す概略図である。位置合わせマーク１４．１
５を刻まれたウェハホルダ１３は移動試料台１８の上に
装着される。ウェハ１は１９のように回転調整可能であ
る。ウェハホルダ上のマーク１４．１５およびウェハ上
の特定チップ内のチップアライメントマーク７．８は双
眼の顕微鏡２０とテレビカメラ２１を通してモニタテレ
ビ２２に左右独立に映される。まずウェハの回転調整は
モニタテレビ上の合せマークによシマーク７゜８を結ぶ
線がマーク１４．１５を結ぶ線と平行となるように行う
。次にマーク１４を基準としてウェハ上のマーク７と８
までの距離を測定する。これにはマイクロメータヘッド
２３．２４によシ移動試料台１８を移動して行う。試料
台１８の移動量はマイクロメータヘッドに内蔵されたエ
ンコーダによシ移動量表示装置２５に表示される。次に
ウェハホルダ１３を第５図に示すように電子線描画装置
の移動試料台１２上に装着する。この移動試料台１２は
レーザ干渉測長計２６．２７により位置座標が監視され
ている。電子銃２８よシ放出された電子は電子レンズ２
９により集束、偏向され位置合わせマーク１４．１５に
照射され、反射電子が検出器３０によシ検出される。電
子線により検出されたウェハホルダ上のマーク１４．１
５の位置座標と、第４図に示した粗位置合わせ機により
予め測定されたマーク１４と特定チップ上のマーク１６
．１７までの距離によシ、最初に描画すべきチップ上の
チップマーク？、８，９．１０の位置は直ちに計算され
得る。電子線によシチップマーク７，８，９．１０の正
確な座標が測定され、第１番目のチップが正確な位置に
描画される。第２チツプ以降はチップマークのみの位置
検出で位置合わせ描画が可能である。この場合のチップ
マークは粗位置合わせ機によっておよその位置が定まっ
ているため、約５０μｍの大きさがあれば充分検出が可
能であった。

〔発明の効果〕

本発明によればウェハアライメントマークを必要としな
いため半導体装置の収率が向上し、生産工程も簡単にな
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のパターン転写方法および装置におい
て位置合わせ描画を行う場合の位置合わせマークの配置
を示す図、第２図は従来技術のウェハホルダを電子線描
画装置の移動試料台に装置した状態を示す図、第３図は
本発明の電子線描画装置による位置合わせ描画を示す図
、第４図は本発明の実施例のプリアライナの構成を示す
図、第１・・・ウェハ、２，３，４．５・・・ウェハア
ライメントマーク、６・・・チップ、７，８，９．１０
・・・チップアライメントマーク、１１・・・ウェハホ
ルダ、１２・・・移動試料台、１３・・・ウェハホルダ
、１４゜１５・・・ウェハホルダ上のマーク、１８・・
・移動試料台、１９・・・ウェハの回転方向、２０・・
・顕微鏡、２１・・・テレビカメラ、２２・・・モニタ
テレビ、２３゜２４・・・マイクロメータヘッドとエン
コーダ、２５聞　１　図 第　２　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、関連性がある２以上のパターンを位置合わせを行つ
   てウェハに転写するパターン転写方法において、前記ウ
   ェハに設けた位置合わせマークと前記ウェハを保持する
   ウェハホルダに設けた位置合わせマークを読み取る行程
   、前記位置合わせマーク間の相対位置を測定する行程、
   前記ウェハと前記ウェハホルダの相対位置のずれがある
   許容範囲を超す時は、該相対位置のずれが前記許容範囲
   内になるよう前記ウェハを移動する調整行程、前記相対
   位置のずれの値をもとに前記マークを検出し、前記マー
   クと前記パターンに付した位置合わせマークを合わせる
   行程および前記パターンを前記ウェハに転写する行程を
   含むことを特徴とするパターン転写方法。 ２、関連性がある２以上のパターンを位置合わせを行つ
   てウェハに転写するパターン転写装置において、前記ウ
   ェハに設けた位置合わせマークと前記ウェハを保持する
   ウェハホルダに設けた位置合わせマークの相対位置のず
   れの値をもとに前記マークを検出し、前記マークと前記
   パターンに付した位置合わせマークを合わせる機能およ
   び前記パターンを前記ウェハに転写する機能を有するこ
   とを特徴とするパターン転写装置。 ３、上記相対位置のずれの値を入力する端子および該ず
   れの値をもとに上記マークの検出を容易にするための演
   算回路を有することを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のパターン転写装置。 ４、上記パターンを転写する手段が電子線描画方法であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のパター
   ン転写装置。 ５、上記ウェハが半導体装置製造用ウェハであることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のパターン転写装
   置。 ６、関連性がある２以上のパターンを位置合わせを行つ
   てウェハに転写するパターン転写方法および装置に適用
   する位置合わせマークの寸法を小さくし、かつ位置合わ
   せを容易に行うために、前記ウェハに設けた位置合わせ
   マークと前記ウェハを保持するウェハホルダに設けた位
   置合わせマークの相対位置のずれを検出、測定すること
   を特徴とするプリアライナ。 ７、上記相対位置のずれを検出、測定した後、その結果
   をパターン転写装置に伝送するための電気的接続を行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のプリアラ
   イナ。 ８、関連性がある２以上のパターンを位置合わせを行つ
   てウェハに転写するパターン転写方法またはパターン転
   写装置にて行う位置合わせにおいて、上記ウェハに設け
   られた位置合わせマークと上記ウェハを保持するウェハ
   ホルダに設けた位置合わせマークを読み取ることにより
   上記ウェハと上記ウェハホルダとの相対位置のずれがあ
   る許容範囲になるように上記ウェハを移動して調整する
   ことを特徴とするプリアライナ。 ９、上記相対位置のずれに関する値をパターン転写装置
   に伝送するための電気的接続を行うことを特徴とする特
   許請求の範囲第８項記載のプリアライナ。 １０、関連性がある２以上のパターンを位置合わせを行
   つてウェハに転写するパターン転写方法またはパターン
   転写装置にて用いる上記ウェハを保持するウェハホルダ
   において、該マスクホルダと上記ウェハとの相対位置を
   検出するためのマークを有することを特徴とするマスク
   ホルダ。 １１、関連性がある２以上のパターンを位置合わせを行
   つてウェハに転写するパターン転写装置において、前記
   ウェハに設けた位置合わせマークと前記ウェハを保持す
   るウェハホルダに設けた位置合わせを読みとることによ
   り前記ウェハと前記ウェハホルダの相対位置がある許容
   範囲内になるように前記ウェハを移動する調整機能、前
   記マークを検出して位置合わせを行う機能およびパター
   ン転写を行う機能を有することを特徴とするパターン転
   写装置。