JPS6236820A - アライメント装置 - Google Patents

アライメント装置

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JPS6236820A
JPS6236820A JP60175715A JP17571585A JPS6236820A JP S6236820 A JPS6236820 A JP S6236820A JP 60175715 A JP60175715 A JP 60175715A JP 17571585 A JP17571585 A JP 17571585A JP S6236820 A JPS6236820 A JP S6236820A
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Masahiko Okunuki
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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] 3一 本発明は、プロキシミテイ露光転写方式によるマスクア
ライナにおけるマスクとウェハとのアライメン1へ装置
及び方法およびそれに使用するマスクに関する。 [従来の技術] ICから1−81、そして超LSIへと半導体装置の微
細化に伴ない、マスクアライナ等の露光装置も露光用光
源光の短波良化が検討され、X線露光技術に関する多く
の提案がなされている。X線露光技術においては0.5
μl以下の線幅の実現に見合った0、15μm以下のア
ライメント精度が要求されるとされている。一般に露光
装置におけるアライメント方法としては、従来より光学
的手法が用いられてきたが、X線露光法がマスクとウェ
ハのプロキシミテイ露光であるため、光学的手法による
アライメント方式では光の干渉が原因となってアラクメ
ン1〜マークから安定した検出信号を得ることが封しく
、アライメント精度の向上が困難であった。 一方、光学的手法によらないアライメント方法として電
子線を用いる方式もあるが、数10 kVに加速した電
子線でも数μm厚のマスク基板を容易に通過できないた
め、ウェハ上のアライメントマークをマスクを通して検
出することが不可能であり、マスクとつJ−ハとの重ね
合せのアライメントには光学的方式のようには適用でき
ず、アライメント精度向上の面でも問題が生じていた。 [発明が解決すべき問題点] 本発明は、前述の従来技術の欠点を除去して、マスクと
ウェハのプロキシミテイ露光に適用しても高精度の高速
アライメンし・を達成することのできるアライメント方
法を提供することを目的とするものである。 本発明のもうひとつの目的は、前記アライメント方法に
使用するマスクを提供することである。 本発明のさらにもうひとつの目的は、前記アライメント
方法を実施するためのアライメント装置を提供すること
である。 [問題点の解決手段] 本発明のアライメント方法によれば、ウェハ等の対象物
の十に微小間隙を介しで重ね合わされるマスクを、前記
対象物上に形成されたフライメン1−マークに基づいて
対象物と相対位置合わせするに際し、前記アライメン1
へン−りの線幅より細く集束した荷電ビームがアライメ
ントマークの走査用に用いられ、前記マスクの所定個所
に形成された荷電ビーl\透過用の限定領域を通して前
記荷電ビームにより前記対象物上のアライメントマーク
が走査検出される。 本発明で用いられる荷電ビームは電子線に限定されず、
集束イオンビームを用いても同様に実施可能である。 本発明ではマスクど対象物とが重ね合わされた状態でマ
スクを通して対象物上のアライメントマークを集束荷電
ビームで走査検出するが、マスクの位置情報は荷電ビー
ムにより前記限定領域の境界または限定領域近傍のマス
ク面上に形成した別のマークを走査検出すればよく、こ
れにより対象物上のアライメン1へマークの位置をマス
ク位置との相対的な位置情報として検出できる。 また本発明によれば、前記アライメント方法に用いるマ
スクとして、荷電ビーム不透過性のマスク基板に転写パ
ターンが描画され、更に転写パターンに対して予しめ定
められた位置関係で基板の所定個所に荷電ビーム透過性
の限定領域が設けられたマスクが提供される。 前記限定領域は、具体的にはマスク基板に穿たれた貫通
孔であり、場合によってはこの貫通孔を荷電ビーム透過
性の膜で塞いでもよい。 前記限定領域の形成位置は、好ましくは転写パターンの
スクライブライン上であり、別の例ではスクライブライ
ンの延長線上位置で転写パターン外の位置である。 X線露光用のマスクとしては、マスク基板は波長1nm
付近のX線に対して良好な透過性をもつ材質で構成され
、スクライブラインを含めて描画パターンは前記X線に
対して不透過性の材料で形成される。 さらに本発明によれば、ウェハ等の対象物上に微小間隙
を介して重ね合わされるマスクを、前記−7= 対象物上に形成されたアライメントマークに基づいて対
象物と相対位置合わせするためのアライメント装置が提
供され、該アライメントマークは、前記アライメントマ
ークの線幅より細く集束した荷電ビームを生じる集束ビ
ーム発生手段と、前記マスクの所定個所に形成した荷電
ビーム透過性の限定領域を通して前記集束荷電ビームに
より前記アライメントマークを走査する走査手段と、集
束荷電ビームによる走査によって前記アライメントマー
クのマスクに対する相対的な位置を検出する位置検出手
段と、検出した位置情報に従ってマスクと対象物とを位
置合わぜのために相対変位させる変位手段とを備えてい
る。 前記集束ビーム発生手段は、例えば電子銃のような電子
線発生源またはイオンビーム発生源とそれらの集束用レ
ンズ手段とを含む。 前記位置検出手段は、マスクの限定領域の境界または限
定領域近傍のマスク上のマークを荷電ビームの走査によ
って検出してマスクの位置情報を得るものであり、これ
により対象物上のアライメントマークの走査検出結果を
マスクに対する相対的な位置情報として変位手段に渡す
ものである。 [作 用] 本発明においては、対象物上のアライメントマークの線
幅より細く集束した荷電ビームを用い、マスクの特定個
所にマスク側アライメントマークとしても機能できる荷
電ビーム透過性の限定領域を設
【ノておいて、この限定
領域を通して荷電ビームにより対象物上のアライメント
マークを走査検出するものであり、従って荷電ビームの
使用により光の干渉によるアライメント精度の制限がな
く、実質的に0.15μm以下のアライメント精度の達
成が可能となり、またマスク自体も荷電ビーム透過性の
限定領域、例えば貫通孔を所定個所に設けるだけで既存
のマスクを利用でき、さらにプロキシミティ露光方式に
対して光学的アライメント精度方式なく容易に適用可能
な装置構成が採用できるものである。 本発明の一層の理解のために本弁明の実施例を示せば以
下の通りである。 [実施例] 第1図においてマスク 1はXYステージ9十に保持さ
れたウェハ3に対して微小間隙を介して重ね合わされて
いる。例えばX線露光装置の場合、マスク 1は波長l
nm程度のX線に対して透過性の良い材質からなるマス
ク基板2の十に、X線不透過性の材料で転写パターンP
およびそれを仕切るスクライブラインSを描画してなる
もので(第2a、2b図参照)、マスク 1とつ■ハ3
との間隙は数μ輪〜数十μmの微小間隙に設定され、し
かもマスクとウェハの二平面を高精度で位置合わUした
のち露光が行なわれる。第2a図に示すように、実施例
ではマスク 1のスクライブラインS上に荷電ビーム透
過性の限定領域としての微小な貫通孔Hが設けである。 この貫通孔日は、第2b図に示づようにスクライブライ
ンSの延長線上のパターンP以外の部分に設けてもよい
。第2a図では貫通孔[1を誇張しで画いであるが、こ
れは第3a図のようにスクライブラインSの線幅より小
さい貫通孔1」である。尚、第3a図でト1′ はマス
ク基板部分の貫通孔部分であり、このように孔H′より
孔Hを小口径とするのは例えば八〇や]−aなどの荷電
ビーム不透過性材料であるスクライブライン形成膜によ
って貫通孔の[]縁を集束開型ビームに対してシV−プ
エッジにするためである。 また第3a図で貫通孔Hの中に見える丸はウェハ3土に
形成されているアライメントマークであり、この部分の
縦断面が第4図に示されている。第4図では集束荷電ビ
ームとしての電子線5が走査のために振られている様子
も示され、またウェハ3の表面にフォトレジスト層15
が形成されていることも示されている。 アライメントマーク14と貫通孔1]の絹合せは第3a
図の例に限定されるものではなく、例えば第3b図に示
すようにウェハ上のマーク14aに対応した形状の四つ
の矩形の貫通孔Haを形成してもよい。 いずれにせよマスク 1にはウェハ3のアライメントマ
ーク14又は14aの線幅より細く集束した電子m5が
容易に通過できる大きさの貫通孔11またはHaが1ヶ
所以ト設けられている。 第1図に戻って、電子銃4から発生した電子線はレンズ
6を通って細い集束電子線5となり、偏向器7を通って
XYh向に走査のために偏向される。レンズ6の条イ1
を制御することにより電子線5は輿通孔近傍のマスク面
上にも或いはウェハ3の表面トにも集束でき、従ってマ
スク面上の貫通孔ト1の口縁またはその近辺のマスク面
上に設けたマークと、ウェハ3上のアライメントマーク
14との双方を点状に集束した電子線5で走査可能であ
る。偏向器7による電子線5の走査により、それぞれマ
クス1の貫通孔口縁(又はマーク)とウェハ3のアライ
メントマーク14から発生する二次電子や反射電子を検
出器8で検出4る。偏向器7は、制御部10から偏向ア
ンプ11を介して走査信号を受けて前記の走査を行ない
、検出器8は検出信号を検出アンプ12を介して制御部
項に与え、制御部10ではこれら走査信号と検出信号と
からマスク1とウェハ3とのマーク位置のずれ闇を正確
に求め、このずれ開がステージ9の変位量となるように
ステージ駆動部13を制御することでマスク 1とウニ
1ハ3とのアライメントを行なう。 本実施例ではマスク1の数十μm幅のスクライブライン
S−[にアライメントマーク位置を設定しているので、
広いウェハ面上を正確にアライメントしながらマスクパ
ターンの露光領域をステップ移動することができる。尚
、この場合、第2b図のようにパターン外に貫通孔ト1
を配置するならばHの位置はスクライブラインの延長線
−Fでしかも最も近いスクライブラインとの間隔をスク
ライブラインピッチと等しくした位置とすれば同様のス
テップ露光毎のアライメントが実現できる。 本発明において、マスク側のアライメントマークとして
は貫通孔H又はHaの口縁、すなわち前記限定領域の境
界を利用すればよく、その位置および形状精度が充分で
ない場合には、荷電ビーlいの走査範囲内で貫通孔近傍
に描画した別のマークを用いてもよい。尚、第3a 、
3b図に示l)たようにスクライブラインSの描画パタ
ーン膜に貫通孔H又はHaを形成すれば、それ自体がマ
スクのアライメントマークどなり得ることは容易に理解
できよう。 また集束電子線によるマスクとウェハのアライメントマ
ーク検出において、マスクどウェハのギャップの大きさ
に応じてレンズ6の集束条イ1を変えることができるが
、集束電子線は焦点深度が深いため、レンズ条f1を一
定にしたまま両者の走査を行なってもよい。 前述の実施例ではマーク検出を検出器8により二次電子
や反11電子を捕えて行なう場合を示したが、マスクや
ウェハに入射する電子線の吸収電流をマーク検出器Hに
用いでもよい。 またアライメントマーク位置はスクライブライン上また
はその延長線上に限るものではなく、例えば一括転写霞
光方式の場合は、アライメントマーク位置、従って限定
領域の位置を任意に選ぶことができる。 本発明は荷電ビームとして電子線やイオンビームを利用
て゛きさえずればX線露光装置に限らず、光、電子、イ
オンなどによるマスクを用いたプロキシミティ露光シス
テムのアライメントに広く利用可能である。 また前記限定領域としての貫通孔を、荷電ビームが充分
通過できる厚さの有機または無機物質製の膜で覆って塞
いでもよく、さらにマスク側アライメントマークとして
の貫通孔を第4図のようにウェハ側でなくビーム入射側
に配置して、マスクのアライメントマークの検出が容易
になるようにしてもよい。 [発明の効果1 以上に述べたように、本発明では、細く集束した荷電ビ
ームと、このビームが容易に通過できる限定領域を設け
たマスクと、限定領域の境界または近傍に設けたマーク
とを用いて、マスクの限定領域を通してウェハ上のアラ
イメントマークを集束荷電ビームで観測できるため、高
速で高精度なアライメントが実施でき、アライメントマ
ーク位置をスクライブライン上とすることによってステ
ッパ方式のプ[]キシミティ露光装置にも適用できるよ
うになり、マスク側のアライメントークークとして限定
領域自体を利用できると共に特に限定領域を高精市のパ
ターニングによる描画パターンを利用して形成】ること
ができるのでアライメント精度の向−Lが可能であり、
光を利用したアライメント法での干渉による影響などの
欠点が一切除去されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するだめのアライメント装置の一
実施例を示1概念図、第2a図は本発明に使用するマス
クの一実施例を示す概略平面図、第2b図はマスクの別
の実施例を示す概略平面図、第3a図はマスクの貫通孔
部分の拡大図、第3b図は別の実施例に係るマスク貫通
孔部分の拡大図、第4図は第3a図のIV−IV線矢視
断面図である。 1:マスク、2:マスク基板、3:ウェハ、4:電子銃
、5;電子線、6:レンズ、7:偏向器、8:検出器、
9:ステージ、10:制御部、13:ステージ駆動部、
14:つ」−へのアライメントマーク、Sニスクライブ
ライン、]1:貫通孔、P:描画パターン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ウェハ等の対象物の上に微小間隙を介して配置され
    るマスクを、前記対象物上に形成されたアライメントマ
    ークに基づいて対象物と相対位置合わせするに際し、前
    記アライメントマークの線幅より細く集束した荷電ビー
    ムをアライメントマークの走査用に用い、前記マスクの
    所定個所に形成した荷電ビーム透過性の限定領域を通し
    て前記荷電ビームにより前記対象物上のアライメントマ
    ークを走査検出することを特徴とするマスクアライナに
    おけるアライメント方法。 2、荷電ビームとして電子線を用いる特許請求の範囲第
    1項に記載のアライメント方法。 3、荷電ビームとしてイオンビームを用いる特許請求の
    範囲第1項に記載のアライメント方法。 4、前記限定領域の境界を荷電ビームで走査してマスク
    の位置情報を得ることにより対象物上のアライメントマ
    ークの相対位置を検出する特許請求の範囲第1項に記載
    のアライメント方法。 5、前記限定領域の近傍にてマスクに設けたマークを荷
    電ビームで走査してマスクの位置情報を得ることにより
    対象物上のアライメントマークの相対位置を検出する特
    許請求の範囲第1項に記載のアライメント方法。 6、荷電ビーム不透過性のマスク基板上に転写パターン
    が描画されたマスクアライナ用マスクであつて、転写パ
    ターンに対して予じめ定められた位置に荷電ビーム透過
    性の限定領域を有することを特徴とするマスク。 7、限定領域が貫通孔である特許請求の範囲第6項に記
    載のマスク。 8、貫通孔が荷電ビームを通すことのできる膜で塞がれ
    ている特許請求の範囲第7項に記載のマスク。 9、限定領域が転写パターンのスクライブライン上に設
    けられている特許請求の範囲第6項に記載のマスク。 10、限定領域が転写パターンのスクライブラインの延
    長線上位置で転写パターン外に設けられている特許請求
    の範囲第6項に記載のマスク。 11、マスク基板が波長1nm付近のX線に対して良好
    な透過性をもつ材質からなる特許請求の範囲第6項に記
    載のマスク。 12、ウェハ等の対象物の上に微小間隙を介して配置さ
    れるマスクを、前記対象物上に形成されたアライメント
    マークに基づいて対象物と相対位置合わせするマスクア
    ライナ用アライメント装置において、前記アライメント
    マークの線幅より細く集束した荷電ビームを生じる集束
    ビーム発生手段と、前記マスクの所定個所に形成した荷
    電ビーム透過性の限定領域を通して前記集束荷電ビーム
    により前記アライメントマークを走査する走査手段と、
    集束荷電ビームによる走査によって前記アライメントマ
    ークのマスクに対する相対的な位置を検出する位置検出
    手段と、検出した位置情報に従ってマスクと対象物とを
    位置合わせのために相対変位させる変位手段とを備えた
    ことを特徴とするアライメント装置。 13、集束ビーム発生手段が電子線集束ビームを発生す
    るものである特許請求の範囲第12項に記載のアライメ
    ント装置。 14、集束ビーム発生手段が集束イオンビームを発生す
    るものである特許請求の範囲第12項に記載のアライメ
    ント装置。 15、位置検出手段が荷電ビームによる走査によってマ
    スクの前記限定領域の境界を検出してマスクの位置情報
    を得るものである特許請求の範囲第12項に記載のアラ
    イメント装置。 16、位置検出手段が荷電ビームによる走査によってマ
    スク上の前記限定領域の近傍に形成されたマークを検出
    してマスクの位置情報を得るものである特許請求の範囲
    第12項に記載のアライメント装置。
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