JPS62190726A - 位置合わせ装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体の焼き付は装置におけるウェハー上の繰
返しパターンとマスク上の繰返しパターンの位置合わせ
方式に関する。

（従来の技術） 従来から半導体等の焼付は装置において、ウェハとマス
クの位置合せを行う方式として、ウェハ上の繰返しパタ
ーンとマスク上の繰返しパターン間の位置合わせを行う
方式が知られている。

このような従来公知の位置合わせ方式としては、特開昭
５６−１２２１２８号公報に記載された方式が知られい
る。

特開昭５６−１２２１２８号公報に記載された位置合わ
せ方式は、ウェハ上とマスク上に形成された位置合わせ
用の繰返しパターンのうち一方の繰返しパターンをあら
かじめ定められたピッチとし、他方の繰返しパターンを
同一のピッチで繰り返される約半数の第１の繰返しパタ
ーン群と、この第１の繰返しパターンのピッチと１７２
ピッチだけ位相をずらし、かつピッチ間隔を第１の繰返
しパターンと同一とした第２の繰返しパターン群とから
構成することにより、“０″電位による位置合わせを可
能にしたものである。

この方式を第４図ないし第６図を参照して説明する。

第４図において、１１はパターン投影用のレンズ、１２
はマスク、１３はウェハ、１４．１５．１６はパターン
焼き付は用の光の方向を示す。また１７はレーザ光源で
あり、１８は発射されたレーザ光の軌跡、１９はこのレ
ーザ光の正反射した軌跡、２０はウェハ上の繰返しパタ
ーンで乱反射した光の軌跡、２１はウェハ上の繰返しパ
ターンがレンズ１１を通してマスク１２に投影する光の
軌跡である。

この構成において、ウェハ１３上の位置合わせ用の繰返
しパターンはレーザ光源１７からのレーザ光で照射され
検出器２２Ａおよび２２Ｂで光の強さが検出される。第
４図では検出器は１個しか示していないが、実際には繰
返しパターンに沿って２個配置されている。

第５図はマスクとウェハ上に形成された位置合わせ用の
繰返しパターンの一例を示すもので、２３がマスク上の
繰返しパターン、２４がウェハ上の繰返しパターンであ
ってこれらの繰返しパターンの間隔は同一とされている
。なおマスク上の繰返しパターン２３とウェハ上の繰返
しパターン２４とはその形成される対象が逆であっても
差支えない。図中２５は反射部分、２６は非反射部分で
ある。マスク上の繰返しパターン２３の部分には２７．
２８で示す多数の光を通過させる矩形の窓２８と非透過
部分２３とが同一間隔で、かつＡｌＢの部分で１／２ピ
ッチ位相をずらせて形成されている。そして、ウェハ１
３上の繰返しパターン２４の反射部分２５から発した光
は、マスク１２上の矩形の窓２７または２Ｂを通り、窓
２７を通つた光は検出器２２Ａに、窓２Ｂを通った光は
検出器２２Ｂに検出されるようになっている。

第５図の状態では、マスク１２上の繰返しパターンとウ
ェハ１３上の繰返しパターンとがＡの範囲においては完
全に合致し、Ｂの部分では完全にずれているため、検出
器２２Ａの出力は最大となり、検出器２２Ｂの出力は最
低となっている。

次にウェハを矢印Ｘの方向に動かしていくと、Ａの範囲
では窓２７と反射部分２５の重なりが徐々に減少してい
くため、検出器２２Ａの出力は徐々に減少していき、Ｂ
の範囲では窓２８と反射部分２５の重なりが徐々に増加
していくため、検出器２２Ｂの出力は徐々に増加してい
く。そしてウェハが矢印Ｘ方向に１７２ピッチだけ動い
たときに、検出器２２Ａ、２２Ｂの出力は完全に逆転し
、１ピッチ動くと上記の関係は元に戻ることになる。

第６図（ａ）は上記の検出器２２Ａ、２２Ｂ（７）出力
電圧と矢印Ｘ方向へのウェハの移動量の関係を示したも
のであり、横軸がマスク１２とウェハ１３の相対移動量
を示し、縦軸は検出器の出力型圧を示す。図中Ｗ１が検
出器２２Ａの出力電圧を示し、Ｗ２が検出器２２Ｂの出
力電圧を示している。同図において、ａおよびｂで示す
点は、マスク１２とウェハ１３が第５図の位置関係にあ
るときのもので、ウェハが第５図の矢印Ｘ方向へ移動す
るにつれて、検出器の出力電圧は第６図（ａ）の矢印Ｘ
で示す方向に変っていく。Ｃの点は、ウェハが１／２ピ
ッチだけ動いたときの各検出器の出力電圧であり、検出
器２２Ａの出力電圧と検出器２２Ｂの出力電圧とが等し
くなっている。

次に第６図（ｂ）のＷ３で示すカーブは、検出器２２Ａ
の出力電圧と検出器２２Ｂの出力電圧を減粋器で減篩処
理したカーブである。同図から明らかなように、このカ
ーブは゛′Ｏ″電位を中心として正負に振れるものとな
る。ここでｎで示す点は第６図（′ａ）の０点に対応す
るもので検出器２２Ａと２２Ｂの出力電圧が等しいとき
、すなわちウェハがＸ方向に１７２ピッチだけ動いたと
きのものである。

したがってこの状態を位置合わせのできた状態としてお
けば、第６図（ｂ）の゛′Ｏパ電位を参照してマスク１
２とウェハ１３の位置合わせを行うことができる。

ところで一般にウェハ上の反射部分２５は位置によって
反射率に若干の差があり、また繰返しパターンの配列方
向と直角の方向へのずれも考えられ、さらにレーザ光源
１７も時間とともに光量が変化することが考えられるが
、この方式ではＡの部分とＢの部分とは互いの変化分が
相殺されるのでＳ／Ｎ比が良く、物体および入射光の変
化の影響を受けないという利点がある。またこの方法は
反射光のみを利用するのでマスクとウェハ間のギャップ
の影響を受けないという利点もある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、特開昭５６−１２２１２８＠公報に記載
された位置合わせ方式は、マスクとウェハとが相対移動
する際、窓が矩形であるため移動距離と光量の変化がほ
ぼ比例し、“０１１電位付近とｄ（０＄１電位から離れ
た位置とで移＠量に対する電斤変化が等しいため、“０
″電位付近における微妙な位わせが困難であるという問
題があった。

本発明はかかる従来の難点を解消すべくなされたもので
、４１０９１電位付近における移動量に対する光量変化
を大きくして、“ＯＩ＋電位付近における微妙な位置合
わせを容易にすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明はかかる目的を達成するため、マスク上に設けた
繰返しパターンと、ウェハ上に設けたこれと同一ピッチ
の繰返しパターンを一定のギャップをおいて重ね、これ
ら各繰返しパターンに光を入射し前記各組の繰返しパタ
ーンによって生じた反射光の強度の変化によってマスク
とウェハの相対変位を検出して位置合わせを行う位置合
わせ方式において、マスクまたはウェハの少なくとも一
方の繰返しパターンを、第１と第２の繰返しパターン群
に区分し、この第１の繰返しパターン群と他方の繰返し
パターンの組の対応関係と、第２の繰返しパターン群と
他方の繰返しパターンの組の対応関係とを、互いにほぼ
１／２ピッチずれた位置関係とするとともに、それぞれ
の組のいずれか一方の繰返しパターンを構成する繰返し
単位の形状を、その配列方向の中央部が最も幅広で両端
に向けて順次幅狭となる形状としたことを特徴としてい
る。

（作用） 本発明によれば、繰返しパターンを構成する繰返し単位
の形状を、その配列方向の中央部か最も幅広で両端に向
けて順次幅狭となる形状としたので、繰返しパターンの
開口比率が中央付近で最も大きくなり、位置合わせ付近
における移動距離に対する光量変化が最も大きくなって
、迅速で高精度の位置合わせを行なうことが可能となる
。

（実施例） 以下本発明の一実施例について説明する。

なお、一本発明は繰返しパターンを構成する繰返し単位
の形状が異なる点を除いて、第４図で説明した従来の方
式と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説
明し重複する図示を省略する。

第１図は、本発明の位置合わせ方式に用いられるウェハ
およびマスク上に形成された位置合わせ用の繰返しパタ
ーンの一例を示すもので、１がマスク上の繰返しパター
ン、２がウェハ上の繰返しパターンであってこれらの繰
返しパターンの間隔は同一とされている。なおマスク上
の繰返しパターン１とウェハ上の繰返しパターン２とは
逆であっても差支えない。図中３は反射部分、４は非反
射部分である。マスク上の繰返しパターン２の部分には
５．６で示される多数の光を通過させる菱形の窓と非透
過部分とが同一間隔で、かつＡ、Ｂの部分で１／２ピッ
チ位相をずらせて形成されている。そして、ウェハ上の
繰返しパターン２の反射部分３から発した光は、マスク
上の菱形の窓５．６を通って、窓５を通った光は検出器
２２Ａに、窓６を通った光は検出器２２Ｂに検出される
ようになっている。

第１図の状態では、マスク１２上の繰返しパターン１と
ウェハ１３上の繰返しパターン２とがＡの範囲において
は完全に合致し、Ｂの部分では完全にずれているため、
検出器２２Ａの出力は最大となり、検出器２２Ｂの出力
は最低となる。次につ■ハを矢印Ｘの方向に動かしてい
くと、Ａの範囲では窓５と反射部分３の重なりが徐々に
減少していくため、検出器２２Ａの出力は徐々に減少し
ていき、Ｂの範囲では窓６と反射部分３の重なりが徐々
に増加していくため、検出器２２Ｂの出力は徐々に増加
していく。そしてウェハが矢印Ｘ方向に１７２ピッチだ
け動いたときに、検出器２２Ａ１２２Ｂの出力は完全に
逆転し、１ピッチ動くと上記の関係は元に戻る。

第２図（ａ）ＧＪ：上記の検出器２２Ａ、２２Ｂの出力
電圧と矢印Ｘ方向へのつ■ハの移動量の関係を示したも
のであり、横軸がウェハの移動量を示し、縦軸は検出器
の出力電圧を示す。図中Ｗ１が検出器２２Ａの出力電圧
を示し、Ｗ２が検出器２２Ｂの出力電圧を示している。

同図において、ａおよびｂで示す点は、ウェハとマスク
が第１図の位置関係にあるときのもので、ウェハが第１
図の矢印Ｘ方向へ移動するにつれて、検出器の出力電圧
は第２図（ａ）の矢印Ｘで示す方向に変っていく。Ｃの
点は、ウェハが１／２ピツヂだけ動いたときの各検出器
２２Ａ、２２Ｂの出力電圧である。

このとき第３図に示すように、マスクの菱形の窓５．６
からウェハ上の反射部分３と非反射部分４を見ると、そ
の境界が菱形の窓５．６をそれぞれ配列方向と直行して
区切る直線となってあられれる。

次に第２図（ｂ）のＷ３で示すカーブは、検出器２２Ａ
の出力電圧と検出器２２Ｂの出力電圧を減算器で減算処
理したカーブである。同図から明らかなように、このカ
ーブは“Ｏ”電位を中心として正負に撮れるものとなる
。ここでｎで示す点は検出器２２Ａと２２Ｂの出力電圧
が等しいとき（第２図（ａ）の０点）、すなわちウェハ
がＸ方向に１７２ピッチだけ動いたときのものである。

したがってこの状態を位置合わせのできた状態としてお
けば、第２図（ｂ）のｎ点を参照してマスクとウェハの
位置合わせを行うことができる。

そして従来の矩形の窓の場合には検出器２２Ａ１２２Ｂ
が受ける光量がＷ１’　、Ｗ２’　、Ｗ３’で示される
ように直線的に変化していたのに対し、本発明の第１図
に示す菱形窓の場合には、検出器２２Ａ、２２Ｂが受け
る光量はＷＬＷ２、Ｗ３で示されるようにほぼＳＩＮカ
ーブ（立上がり、立下がり部が非直線）として得られる
。したがって“Ｏ″電位点付近で最も光量の変化醋が大
きいカーブが得られ、“０″電位点を位置合わせの行わ
れた点とする位置合わせ方式においては、高精度で位置
合わせが可能となる。

なお以上の実施例では、繰返し単位の形状を図示の縦長
の菱形としたものについて説明したが、水弁ｉはかかる
実施例に限定されるものではなく、４辺の角度を変えた
り、直線でなくて曲線としたり、中央付近で開口率の大
きい任意の形状を採用することができる。

またこのような繰返し単位からなる繰返しパターンを形
成する対象もマスクに限らずウェハとしてもよく、場合
によってはマスクとウェハの両方に一部ずつ形成するよ
うにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、１（０９１電位
付近におけるマスクとウェハの相対移動量に対して電位
の変化が大きくなるので、迅速で高精度の位置合わせを
行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における繰返しパターンの一
例を示す図、第２図（ａ）はこの実施例における検出器
の出力波形を示す図、第２図（ｂ）はこの実施例におけ
る減算器の出力波形を示す図、第３図は本発明における
位置合わせ状態の繰返しパターンを示す図、第４図は本
発明にも適用されるマスクとウェハの位置合わせ方式の
構成図、第５図は従来の繰返しパターンの一例を示す図
、第６図（ａ）、（ｂ）は第４図に示した実施例の各検
出器で検出される波形を示した波形図である。 １．２・・・・・・・・・繰返しパターン３・・・・・
・・・・・・・反射部分 ４・・・・・・・・・・・・非反射部分５．６・・・・
・・・・・菱形の窓 ２２Ａ、２２ｂ・・・・・・・・・検出器１２・・・・
・・・・・・・・マスク １３・・・・・・・・・・・・ウェハ ２７・・・・・・・・・窓 ＷＬＷ２、Ｗ３・・・・・・出力波形 第１図 第４図 （ａ） 第６図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク上に設けた繰返しパターンと、ウェハ上に
   設けたこれと同一ピッチの繰返しパターンを一定のギャ
   ップをおいて重ね、これら各繰返しパターンに光を入射
   し前記各組の繰返しパターンによって生じた反射光の強
   度の変化によつてマスクとウェハの相対変位を検出して
   位置合わせを行なう位置合わせ方式において、前記マス
   クまたはウェハの少なくとも一方の繰返しパターンを、
   第１と第２の繰返しパターン群に区分し、この第１の繰
   返しパターン群と他方の繰返しパターンの組の対応関係
   と、第２の繰返しパターン群と他方の繰返しパターンの
   組の対応関係とを、互いにほぼ１／２ピッチずれた位置
   関係とするとともに、それぞれの組のいずれか一方の繰
   返しパターンを構成する繰返し単位の形状を、その配列
   方向の中央部が最も幅広で両端に向けて順次幅狭となる
   形状としたことを特徴とする位置合わせ方式。
2. （２）繰返しパターンを構成する繰返し単位の形状が菱
   形である特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ方式。