JPS62183118A - アライメント装置及び方法 - 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、マスク及びウニへのアライメント装置に関し
、更に詳細には、マスク及びウニへの特定位置に形成さ
れた導電または半導電材料製のアライメントマークを電
子線による照射て検出する装置及び方法に関する。

［従来の技術］ ＬＳＩなどの半導体装置の製造において、そのリソグラ
フィ工程で用いられる露光装置では、マスクと被露光体
であるウェハとのアライメントマークの検出をレーザの
照射による反射光を検出信号としてとらえることで高精
度のアライメントを達成している。

ところで例えばＸ線露光用の装置では、上記レーザによ
ってもアライメント精度は不十分である。

［発明の目的と概要コ 本発明は、前述の問題点を解決した高感度の検出及び超
高精度のアライメントが可能なアライメント装置及び方
法を提供しようとするものである。

すなわち、本発明では、電子線照射によって導電または
半導電材料製のアライメントマークに吸収された電子線
量を例えば電流として直接的に検出するものであり、こ
れにより１量れたＳ／Ｎでの光感度検出及び超高精度の
アライメントが可能となるものである。

また本発明においてはマークからのいわゆる反射電子や
二次電子を検出するものではなく、照射された電子線の
マークへの吸収量を直接的に取り出して検出するので、
マークが電子線照射面側でもその反対面側でも基本的に
は差しつかえない。

しかし照射面側の方がマスク基材内の電子線散乱がない
ので検出信号の劣化が少なく好ましい。

［実施例］ 第１図は本発明のマスク側の第１実施例を示す構成図で
、Ｘ線露光用マスク１の下面に形成されたパターンのう
ち、アライメントマーク３Ｌを検出する例を示している
。

マスク１を保持するマスクホルダ５Ｌには、マスク１を
保持した状態においてそのアライメントマーク３Ｌと電
気的に接触する接触子４Ｌが設けられている。これは例
えばマスク面上での露光パターン２の各チップ間のスク
ライブライン上などを利用して設けられたアライメント
マーク３Ｌと導通したリードパターンをマスク１の周辺
にまで延在せしめ、これと接触子４とを電気的に接触さ
せ、またホルダ５Ｌを導電材として検出信号を取出せる
ようにする。

接触子４Ｌには検出抵抗８が接地端との間に接続され、
電子銃７からの走査電子線６がアライメントマーク３Ｌ
上を走査したとぎにアライメントマーク３Ｌに吸収され
た電子線による電流（吸収電子流）が接触子４Ｌから検
出抵抗８を通って接地端へ流れるようになっている。検
出抵抗８には電圧検出器１０が接続されており、前記吸
収電流により抵抗８に生じる電圧値を検出し、そのピー
ク値を示す電子線走査位置情報からアライメントマーク
３Ｌの位置を認識するようになっている。

この場合、走査電子線６は反射電子や二次電子と違って
吸収電子流を検出するため検出感度は十分であり、Ｓ／
Ｎも高い。

第２図は木・発明のマスク側の第２実施例を示しており
、この例においてはマスク１に設けたアライメントマー
ク３Ｌに直流電源９によって正電荷を与え、接地端より
も正電位になるようにして、マスク基板中にある電位分
布を形成させている。

この電位分布は当然のことながら電子線６の照射でアラ
イメントマーク３Ｌから生じる二次電子や反射電子に対
して減速電界として作用し、アライメントマーク３Ｌに
二次電子や反射電子も流入するようになる。従って検出
抵抗８に流れる信号電流としては吸収電子のみならず、
それに二次電子や反射電子も加わるため、前記第１実施
例に比べて高感度のＳ／Ｎの良い検出信号が得られるも
のである。

第３図は第１．２図とは異なりマスク１の表面上（電子
線照射側）に作成したアライメントマーク３の構成例で
あり、図の如くスクライブ・ライン１２上に３Ｒ，３Ｌ
として一対設けである。

このマーク３Ｒ，３Ｌは前例同様に良導体（金。

タンタル等）でできており、マスク１の金属性フレーム
１１と電気的に接触しており、このフレーム１１より検
出信号を取り出させる構造になっている。

このアライメント用のマーク３Ｒ，３Ｌは中抜は矩形状
をしており、この中抜は部分に対応して約２０ｔ１ｍ程
度の穴ＩＡが第４Ａ図の如くマスク基板１に開けられて
おり、この人ＩＡより、電子線６をクエへ表面上に設け
たアライメント・マークに照射される。

もし第１．第２図のようにマスク１の下面にマーク３が
ある場合、マスク１の材質内でビーム６が散乱した後に
マーク３を照射するので効率が少し低下するが、第４Ａ
、４Ｂ図例の場合、ビーム６が散乱前にマーク３Ｌを照
射するので効率が向上し、好ましい。

電子線６をマスク１のアライメント・マーク３Ｌ上を第
４Ｃ図の如く一軸方向（Ｘ軸）に走査して行くと前述の
如くアライメント・マーク３Ｒ。

３Ｌは良導体でできているため、吸収電子流が流れ、そ
のマーク３と電気的に接触したマスク・フレーム１１を
経由して第１．２図の検出器１０によりマーク□信号が
検出される。

ウェハマークの検出原理も前述マスクマークと同様とす
る。即ち半導体ウェハの表面上に電子線を照射すると、
表面に凹凸があると、その形状効果により前述の如く二
次電子・反射電子が発生ずる量の差が生じる。今、電子
線の一次電子流をＩｅとし、二次電子流をＩｓ、反射電
子流をＩｂとすると、電子線照射時にウェハからアース
へ流れる吸収電子流ｒｓｐは次式で表わされる。

ｌ５ｐ＝Ｉｅ−Ｉｓ　−Ｉｂ 従って、吸収電子流の波形は反射電子及び二次電子の和
の反転信号波であり、ウェハの凹凸の情報を示すもので
ある。

ここで二次電子・反射電子を検出しようとすると二次電
子倍増管又はマイクロ・チャンネル・プレート等の検出
器が必要となり、又その駆動電源も必要となる。それに
比べ本発明の場合は上述の検出器が不用である利点があ
る。

第５図は上述のウェハマーク検出のための一例を示す図
である。ウェハＷＦの下面に試料電流検出のための導電
材Ｃ３、ウェハ保持用静電チャックＣＨが配首される。

ウェハマーク１５Ｌ。

１５Ｒは左右に一対形成される。形状は例えば第４Ｃ図
の如く十字型に形成される。

ウェハＷＦは静電吸引用電極ＴＭのリード線Ｑ℃に通電
することにより保持される。静電吸着原理Ｈ真空室内で
も有効に作用する。電極ＴＭはその周囲を絶縁物ＩＬで
囲まれる。

また吸収電子流検出のためのリード線℃が糊着される。

導電材Ｃ３には穴ＨＬが設けられ、中にスプリングＳＬ
、導電性接触ピンＰＬが挿入される。導電性接触ピンＰ
Ｌと導電材ＣＳの穴ＨＬの底面とはスプリングＳＬを介
して電気的に接触している。接触ピンＰＬの上部とウェ
ハ下面は静電吸引力によって強力に圧接し、ウェハ裏面
の絶縁皮膜を突き破って照射されるとウェハＷＦ＝接触
ビンＰＬ→スプリングＳＬ→導電材Ｃ３→リード線Ａと
吸収電子流が流れる。

第６図はアライメントマーク検出回路の一例、第７．８
図はそのタイミングチャートである。

図において制御部ＣＣより発生したのこぎり波を偏向マ
イルＣＬに供給し、電子線６をマスク１のアライメント
マーク３Ｌや３Ｒ上を一軸方向（Ｘ＠）に走査する。ア
ライメントマーク３Ｌに電子線６が照射されると、その
アライメントマーク３Ｌは前述の如く良導体でできてい
るため、吸収電子流Ｍが流れ、そのマーク３Ｌと電気的
に接触したマスク・フレーム１１及びホルダ５Ｌを経由
して、波形整形回路ＡＭに流入する。この波形整形回路
ＡＭは電流・電圧変換型の増巾器やコンパレータを含み
、その出力信号波形を第７図のＳｇＭとして示す。一方
、ウェハＷＦのアライメントマーク１５Ｌの検出は前述
のマスク１に設けた穴ＩＡを電子線６が通過して、ウニ
八表面上に照射されることにより行なわれる。その際に
本発明のアライメントの前段階で光学式プリアライメン
トにてマスク１に設けた穴ＩＡの中にウェハＷＦのアラ
イメントマーク１５Ｌ（第４Ｃ図参照）が現われる様に
粗アライメントが終了しである。従って穴ＩＡを通過し
た電子線６は必ずウェハＷＦのアライメントマーク１５
Ｌに照射される。その結果、ウェハＷＦのアライメント
マーク１５Ｌの検出信号Ｗ（吸収電子）は、波形整形回
路ＡＭに入力される。その時の波形整形回路ＡＭの出力
波形を第７図のＳｇＷとして示す。

この二つの出力信号ＳｇＭ、ＳｇＷにより第７図の信号
ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３を得る。この時、もしクエへとマスク
の位置合せができている時は（Ｔ１＋７２）／２＝Ｔ３
／２すなわちＴ１＋７２＝Ｔ３の関係式を満す。位置合
せがずれている場合Ｔ１＋Ｔ２＞Ｔ３又はＴ’ｌ＋Ｔ２
＜Ｔ３となり、この不等号の方向がずれの方向となる。

そこで、ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３の時間を計算するために、ウ
ェハマーク検出信号ＳｇＷ、ＳｇＷをＤ型フリップフロ
ップ回路Ｆｌ、Ｆ２１．Ｆ２２に人力しマスクマーク検
出信号ＳｇＭをカウンタに３に入力し、各フリップフロ
ップ回路の出力信号をカウンタＫｌ、に２に人力してイ
ネーブルとしてその区間のクロック信号発生回路Ｏ８Ｃ
からのクロック信号を計数することにより時間ＴＩ、Ｔ
２．Ｔ３に対応する２進データを各ラッチＬｌ、Ｌ２．
Ｌ３に記憶させる。その後ラッチＬｌ、Ｌ２の出力値を
加算器ＡＤＤに人力し、Ｔ１＋Ｔ２に対応した２進値を
出力する。

一方、Ｔ３に対応した２進値を出力するラッチ回路Ｌ３
の出力値と前述の加算器ＡＤ、Ｄの出力値を減算器ＳＵ
Ｂに人力し、この減算器ＳＵＢで△Ｔ＝”ｒ　１　＋Ｔ
２−Ｔ３に対応した２進値を出力する。この値６丁がマ
スクとウェハの位置ずれ量を示す。制御部ＣＣで、この
位置ずれ検出値へＴが零になる様にマスクまたはウェハ
ステージＳＴを駆動し位置合せを行う。

この検出を前述の如くマスク及びウェハの最低２点にア
ライメントマークを設は電子線の走査方向をＸ、Ｙ軸に
ついて行うことによりウェハとマスクの回転方向も含め
たアライメントを行うことがてきる。また電子ビームは
偏向させないでマスクやウェハを移動させてもアライメ
ントが可能なことは明白である。

また第６図に示す如く導電材Ｃ８は一体に形成したため
ウェハマーク１５Ｒ，１５Ｌは順次に検出される。その
ため一対の電子銃７Ｒ，７Ｌは順次作動するようにビー
ムブランキング電極１６Ｒ１１６Ｌにブランキング信号
ＢＬ、ＢＲを順次印加して交代的に使用する。１７　Ｒ
（Ｌ）は対物電子レンズ、１８Ｒ（Ｌ）は絞り、１９Ｒ
（Ｌ）は偏向コイルである。なお導電材Ｃ３を一体に形
成せず、２分割して互いに絶縁して形成すれば、電子銃
７Ｒ，７Ｌを同時に作動させて一対のウェハマーク１５
Ｒ，１５Ｌを同時に検出することもできる。

一対のウェハマークを順次に検出する場合、まずブラン
キング信号ＢＬをＯＦＦ　（ハイレベル）、ＢＲをＯＮ
（ローレベル）とすると電子銃７ＬはＯＦＦ、７ＲはＯ
Ｎとなり右側のマスクマーク３Ｒ及びウェハマーク１５
Ｒの検出モードとなる。右側の電子銃７Ｒの電子ビーム
６はまず第４Ｃ図の如くＸ方向に走査し、マスクマーク
３Ｒ及びウェハマーク１５ＲのＸ方向ずれ量△ＸＲをマ
スクマーク検出信号Ｍ及びウェハマーク検出信号Ｗによ
り求める。次いで電子ビーム６をＹ方向に走査し、同様
にＹ方向ずれ量ΔＹＲを求める。

これを第７図の如く２回行ない平均値を算出する。これ
で右側のマーク検出は終了し、左側のマーク検出を行な
うためブランキング信号ＢＬをＯＮ、ＢＲをＯＦＦとし
て左側の電子銃７Ｌを作動させる。以下同様に△ＸＬ、
ΔＹＬが求められ、また周知の如く回転方向ずれ量θも
求められる。

［効　　果］ 以上の如く本発明は電子線によるマーク吸収電子流を検
出する構成としたため極めて超高精度のアライメントが
可能になり、特にＸ線露光装置に好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマスク側の第１実施例図、第２図は同
第２実施例図、第３図はマスク上面の実施例図、第４Ａ
図、第４Ｂ辺、第４Ｃ図はマスク上面及び側面の一部拡
大図、′ｊ３５図は本発明のウェハ側の実施例図、第６
図は本発明の全体ブロック図、第７図、第８図はその作
動説明用波形図である。 ３Ｒ，３Ｌ、１５Ｊ　　１５Ｌ−−−アライメントマー
ク ６−−−電子線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク及びウェハに形成されたアライメントマー
   クに電子線を照射する手段と前記マークに吸収された電
   子線量を検出する検出手段と前記検出手段の出力に応答
   してマスク及びウェハのアライメントを行う制御手段と
   を有するアライメント装置。
2. （２）マスクの上面及びウェハの上面に設けられたアラ
   イメントマークに電子線を照射し、前記マークに吸収さ
   れた電子線量を検出することによりマスク及びウェハの
   アライメントを行なうアライメント方法。