JPS6212507B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、IC、LSI、磁気バブルメモリなど微
細パターンのホトマスクを焼き付け基板に位置合
わせして露光する時用いるホトマスクに関するも
のである。

IC、LSI、磁気バブルメモリなど微細なパター
ンを積層構造にしたものでは上、下の層のパター
ンの位置ずれが、パターン幅の約1/5〜1/10程度
でなければならず、パターン焼付工程でのアライ
メント精度の向上はパターンの微細化に不可欠で
ある。このため従来ホトマスクには製品パターン
の他にアライメント専用のターゲツトマークを設
けておき、これを用いて自動アライメントしてい
る。そしてこのターゲツトマークを(1)アライメン
ト専用の領域に設ける方式と(2)製品パターンの中
に設ける方式とがある。製品パターンの原板でホ
トマスクの十倍の寸法のレチクルパターンをステ
ツプ・アンド・リピートしてホトマスクを作る方
法では、ターゲツトマークをホトマスクに焼き込
むため、製品パターン用レチクルの他にターゲツ
トマーク専用のレチクルが必要となり、このレチ
クルをステツプ・アンドリピータに装着する時、
製品パターンとの位置ずれ誤差を生ずる。従つて
(1)の方式のターゲツトマークで自動アライメント
しても製品パターンの位置ずれが生じアライメン
ト精度を向上することが困難であつた。これを解
決するため、自動アライメント後製品パターンの
位置ずれを顕微鏡で読み取り、自動アライメント
の位置を補正する方法が採られているが、自動で
はなく目視で製品パターンの位置ずれを読むた
め、これによる補正値の精度は向上せず、結局ア
ライメント精度の向上が図れない欠点がある。ま
た製品ごとに補正しなければならず生産の自動化
の大きな障害となつていた。

(2)の製品パターンの領域の一部にターゲツトマ
ークを設ける方式では、レチクルを作成する時に
レチクル内にターゲツトマークを設けるため、こ
のターゲツトマークで位置合わせすると製品パタ
ーンでも位置が合つており(1)の持つターゲツトマ
ークと製品パターンの位置ずれ誤差は無視できる
程度となる。しかしターゲツトマークが占める面
積が大きいと製品パターンの実装密度が低下する
からターゲツトマークが占める面積をたかだか
（20〜30μｍ）×（20〜30μｍ）程度に限定しなけ
ればならない。

このようなターゲツトマークだけで自動アライ
メントするためには予め位置合わせ誤差を数10μ
ｍにしておく必要がある。この粗アライメントは
現在の技術ではウエハの外形寸法を利用した機械
的位置合わせ方式では実現できず、製品パターン
とは異なるターゲツトマークを光学的に検知して
位置合わせる方法に頼らなければならない。この
ため、アライメントを全て自動化するためには精
密アライメントターゲツトマークの他に、予備の
粗アライメント用マークが必要で、しかも精密ア
ライメントステージと粗アライメントステージの
２つのアライメントステージが必要であり、装置
は高価となるうえ、ウエハのハンドリング回数が
増し、信頼性が低い欠点があつた。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、IC、LSI、磁気バブルメモリなど微細なパタ
ーンを位置合わせする精度を高め、歩留りを向上
させ、アライメントの自動化を考慮したホトマス
クを提供するにある。

本発明は上記目的を達成するため、ホトマスク
の１部にアライメント専用のための領域を設け、
アライメントマークを設けるとともに、繰返し形
成されている回路パターン領域の１部あるいはそ
の周辺部に上記アライメントマークと同一の、あ
るいは近似したあるいは１部を用いた第２のアラ
イメントマークを設け、この両者のアライメント
マークで位置合わせできるようにした。

以下本発明の実施例を第１図乃至第６図に従つ
て説明する。

第１図は、IC、LSIを生産するためのホトマス
ク１を示したもので、製品の回路パターンをガラ
ス板表面に繰返し描画してある製品領域２と前工
程で焼付けたパターンとの位置合わせをするため
のターゲツトマーク領域３がある。このターゲツ
トマーク領域３の中に設けたターゲツトマークを
示したのが第２図で、ホトマスク１のパターンが
焼き付けられるウエハ上にはウエハ用ターゲツト
マーク５をまたホトマスクにはマスク用ターゲツ
トマーク４を形成してある。ウエハ用ターゲツト
マーク５を形成してあるウエハ６とマスク用ター
ゲツトマーク４を形成してあるホトマスク１を、
第３図に示すアライメント装置のウエハチヤツク
７、マスクホルダ８に装着し、ウエハ６とマスク
１のパターンを位置合わせする。位置合わせを自
動で行なうためターゲツトマークの位置ずれ量を
検出する左ターゲツトマーク検出系１０、右ター
ゲツトマーク検出系１１をホトマスク１の上方に
設けておき、これら２つの検出系の出力信号を処
理し、ウエハ６とホトマスク１の位置ずれ量を算
出する検出信号処理回路１２と結ぶ。検出信号処
理回路１２は更にｘ、ｙ、θステージ制御部１３
と繋ないであり、検出信号処理回路１２の位置ず
れ量を示す信号に基いて、ｘ、ｙ、θステージ９
を駆動し、ウエハ６をマスク１のパターンに正し
く位置合わせする。上記構成と機能を有するアラ
イメント装置は従来の技術をそのまま利用でき
る。

第２図に示したターゲツトマーク４，５を用い
て位置合わせする方法を以下に説明する。第４図
は位置合わせの途中のマスク１とウエハ６の位置
関係をターゲツトマーク部で示したものである。
第４図の状態を第３図に示したターゲツトマーク
検出系１０と１１が検出するが、この時位置合わ
せ状態を知るためターゲツト検出系１０と１１は
ｘ、ｙ方向の位置ずれを知るため、ｘ、ｙ方向を
或る所定の範囲ａの長さで走査検出するようにし
てある。これは、ターゲツトマークのａの範囲で
平均的なずれ量を検知することにより、部分的な
位置ずれ量に左右されず正しく位置合わせを行な
うことを可能にする。またターゲツトマーク付近
に点在する異物の影響を少なくするため有効であ
る。

このように走査して得た検出波形例を左ターゲ
ツトマークについて示したものが検出信号１４で
ある。ウエハ信号１６とマスク信号１５の区別を
してウエハ位置をマスクの位置を基準にして検知
し、左及び右のターゲツトマークの位置ずれ量を
算出して自動位置合わせが行なわれる。

左のターゲツトについてのｘ方向、ｙ方向の位
置ずれ量△xL、△yLは第４図の記号を用いて △xL＝ｘ１Ｌ−ｘ２Ｌ／２ (1) △yL＝ｙ１Ｌ−ｙ２Ｌ／２ (2) で表わされる。同様に右のターゲツトについての
ｘ方向、ｙ方向の位置ずれ量△xR、△yRは △xR＝ｘ１Ｒ−ｘ２Ｒ／２ (3) △yR＝ｙ１Ｒ−ｙ２Ｒ／２ (4) となる。ウエハチヤツク７を載置したｘ、ｙ、θ
ステージ９の移動量△ｘ、△ｙ、△θは(1)、(2)、
(3)、(4)式と左右のターゲツトマークの距離Ｌを用
いて △ｘ＝−（△ｘＲ＋△ｘＬ／２） (5) △ｙ＝−（△ｙＲ＋△ｙＬ／２） (6) △θ＝−（△ｙＲ−△ｙＬ／Ｌ） (7) と表わされる。ここまでは従来技術で実現でき
る。以下これをターゲツトアライメントと呼ぶこ
とにする。

本発明では第１図に示したホトマスク１の製品
領域２のパターン内に以下に述べる第２のアライ
メントマークを設け、これによつて製品パターン
の位置ずれ量を自動的に検知するようにした。

すなわち、第１工程のパターン焼付用ホトマス
クを作製する時に用いる第１工程用レチクル１７
に下記のターゲツトマークを設ける。すなわち第
２図に示したマスクおよびウエハのターゲツトマ
ーク４，５のｘ方向位置ずれ量検知のみおよびｙ
方向位置ずれ量検知のみに関与する縦ライン、お
よび横ラインを抽出し、第５図ａ，ｂに示す第２
のターゲツトマークを設ける。第５図ａは第１工
程のパターン焼付けに用いるマスク用の第１工程
用レチクル１７で回路パターン領域１８の外側に
第１工程ｘ方向ウエハターゲツト１９、第１工程
ｙ方向ウエハターゲツト２０を設け、ステツプ・
アンドリピートで回路パターンと同時に第１工程
ｘ方向ウエハターゲツト１９と第１工程ｙ方向ウ
エハターゲツトマーク２０を第１工程用マスクに
焼付ける。この第１工程用マスクのパターンは第
１工程のウエハに転写される。

次に第２工程のパターン焼付けに用いるマスク
用の第２工程用レチクル２１を第５図ｂに示す。
第１工程と第２工程のパターンを位置合わせする
ため、第２工程ｘ方向マスクターゲツトマーク２
２、第２工程ｙ方向マスクターゲツトマーク２３
を設けてあり、第２工程ウエハと第３工程マスク
のパターンを位置合わせするため、ウエハ用の第
２工程ｘ方向ウエハターゲツトマーク２４第２工
程ｙ方向ウエハターゲツトマーク２５を設けてお
く、これらの各工程用のターゲツトマークが重な
らないように位置をずらせておくことは勿論であ
る。

第５図ａ，ｂに示したレチクルのパターンをホ
トマスクにステツプ・アンド・リピートで繰返し
焼き付ける時のレチクルパターンの焼付範囲は
mx×myで、ｘ方向ピツチをpx、ｙ方向ピツチを
pyとしておく。

さて、上記の方法でパターンを作成したマスク
を用い、第１工程のパターンが形成されたウエハ
上に第２工程のパターンを転写する方法を次に述
べる。

第６図は第２図で示したターゲツトマークを用
いてターゲツトアライメントした後のホトマスク
とウエハの状態を示したものである。第２図に示
したターゲツトマークをホトマスクに焼き付ける
時、ステツプ・アンド・リピート焼付装置に装着
した製品パターン用レチクルをターゲツトマーク
用レチクルに交換する。この時、ターゲツトマー
ク用レチクルと製品パターン用レチクルの相対位
置は常に一定とはならず必ずばらつき誤差をも
つ。このため前述したようにターゲツトアライメ
ントする時のアライメント精度が良くても製品パ
ターンの位置合わせ誤差が生ずる。本発明ではこ
の誤差は製品パターンを作成（レチクルパターン
をパターンジエネレータで描画）する時に同時に
パターンを作成しておいた第２のターゲツトマー
クの位置ずれとして知ることができる。すなわ
ち、第３図に示すターゲツトマーク検出系１０，
１１をターゲツトマーク上から第６図に示す第２
のターゲツトマーク上に連動で移動し（移動手段
は図示していない）、上記検出系１０，１１を用
いて前述と同じ方法を用いx1、x2、y1、y2を検
知し、ｘ方向ずれ△xp、ｙ方向ずれ△ypを △xp＝ｘ１−ｘ２／２ (8) △yp＝ｙ１−ｙ２／２ (9) の式で求める。左ターゲツトマーク検出系１０で
検知したｘ方向ずれを△xpL、ｙ方向ずれ△ypL
とし、右ターゲツトマーク検出系１１で検知した
ｘ方向ずれを△xpR、ｙ方向ずれを△ypRとすれ
ば製品パターンのずれのｘ、ｙ、θ成分△xp、
△yp、△θｐは △xp＝△ｘｐＲ＋△ｘｐＬ／２ (10) △yp＝△ｙｐＲ＋△ｙｐＬ／２ (11) △θｐ＝△ｙｐＲ−△ｙｐＬ／Ｌ (12) となる。

製品パターンのずれ△xp、△yp、△θｐを補
正するにはｘ、ｙ、θステージ９を−△xp、−△
yp、−△θｐ移動し、第２のアライメントマーク
で精密なアライメントができる。ウエハを多数枚
生産する工程では、１枚のマスクで何度もウエハ
にパターンを転写する。しかも−△xp、−△yp、
−△θｐはマスクに個有な値であるから、１度−
△xp、−△yp、−△θｐを求めたならばこれを記
憶しておき、ターゲツトアライメント後、自動で
−△xp、−△yp、−△θｐの量だけｘ、ｙ、θス
テージ９を移動すればよいので、第６図に示す
x1、x2、y1、y2を検出動作は不要となり、従来
と同じスピードでウエハにパターンを焼き付ける
ことが可能である。

以上述べたように、本発明は従来用いられてい
る自動位置合わせ専用の第１のターゲツトマーク
の他に製品パターンとの相対位置誤差が極めて小
さい第２のターゲツトマークを設け、第１のター
ゲツトマークの位置ずれ量を検知する手段と同じ
手段を用いて、第２のターゲツトマークの位置ず
れ量を自動検出できるようにした。

これによつて、縮小投影レンズを用いてレチク
ルをマスタマスクに焼付ける縮小投影式焼付装置
においてステツプ・アンド・リピータでパターン
を作成したホトマスクを使う場合、従来の第１の
ターゲツトマークだけで自動位置合わせしていた
場合に比らべ、自動アライメント精度を0.5〜1.0
μｍ向上させることができ、ウエハの歩留りを大
幅に向上できた。また従来より微細なパターンで
高精度の位置合わせが必要な製品のパターン焼付
けが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ターゲツトマークと製品パターン領
域のあるホトマスクを示す図、第２図は、ホトマ
スクに設けられているウエハ用及びホトマスク用
ターゲツトマークを示す図、第３図はマスクとウ
エハの位置合わせを自動で行なう装置を示す図、
第４図は第１のアライメント専用のターゲツトマ
ークで位置を合わせる方法を示す図、第５図は本
発明によるマスクを作るためのレチクルとその中
に設けた第２のアライメントマークを示す図、第
６図は本発明によるマスクを用いてウエハと精密
位置合わせする方法を説明する図である。 符号の説明、１７……第１工程用レチクル、１
８……回路パターン領域、１９……第１工程ｘ方
向ウエハターゲツト、２０……第１工程ｙ方向ウ
エハターゲツト、２１……第２工程用レチクル、
２２……第２工程ｘ方向マスクターゲツト、２３
……第２工程ｙ方向マスクターゲツト、２４……
第２工程ｘ方向ウエハターゲツト、２５……第２
工程ｙ方向マスクターゲツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一パターンを複数、同時焼き付けするため
   のホトマスクにおいて、アライメント専用のため
   の領域を設け、アライメントマークを設けるとと
   もに、繰返し形成されている焼付パターン領域の
   １部に上記アライメントマークと同じあるいは近
   似したあるいは１部を用いた第２のアライメント
   マークを形成することを特徴とするホトマスク。