JPS6238853B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、集積回路等の所望パターンの原画に
あたる乾板を縮小投影して、ホトマスクあるいは
ウエハー等の感光剤を塗布した基板上へ繰返し露
光を行なう露光装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an exposure apparatus that reduces and projects a dry plate, which is an original image of a desired pattern of an integrated circuit, etc., and repeatedly exposes it onto a substrate coated with a photosensitive agent, such as a photomask or a wafer.
従来技術について、この種の露光装置の中でも
ホトマスクを製作するホトリピータを一例にあげ
て説明する。 The conventional technology will be explained using a photorepeater for manufacturing a photomask as an example of this type of exposure apparatus.
ホトリピータは、レテイクル（所望パターンの
原画にあたる乾板を、以下、この様に称する。）
上の回路パターンを光学的に縮小投影し、感光板
を固定したXY移動台（ＸおよびＹ方向に二次元
的に移動する台）を定寸送りするたびに、パター
ンの露光を繰返しながらホトマスクを製作する精
密光学機械である。最終的に集積回路等を得るた
めには、多くの順次のマスキング工程を必要と
し、従つてそれぞれ順次のホトマスクのパターン
はその前のマスキング操作によりウエハー上に形
成したパターンと位置を精密に合致させることが
要求される。そのため、ホトリピータにおいて
は、一般にレテイクルアライメントと呼ばれるレ
テイクルのホトリピータ本体上への位置決めを精
度よく行なうことが極めて重要となる。 A photorepeater is a reticle (hereinafter referred to as a dry plate that is the original image of a desired pattern).
The circuit pattern above is optically reduced and projected, and each time an XY moving table (table that moves two-dimensionally in the X and Y directions) with a fixed photosensitive plate is moved a fixed distance, the photomask is exposed while repeating the exposure of the pattern. This is a precision optical machine that we manufacture. To finally obtain an integrated circuit, etc., many sequential masking steps are required, so that each sequential photomask pattern closely matches the pattern formed on the wafer by the previous masking operation. This is required. Therefore, in a photorepeater, it is extremely important to accurately position the reticle on the photorepeater main body, which is generally called reticle alignment.
従来、多くのホトリピータにおいて、パターン
の原画にあたるレテイクルを、ホトリピータの所
定の位置にアライメントする方法には、大別して
次の示す２つの方式がある。すなわち、第１の方
法は、ホトリピータ本体とは独立したアライメン
ト装置上で、あらかじめ装着用治具（例えば、フ
レームと呼ばれる金属性の枠）の定められた位置
にレテイクルを位置合せして固定し、そのフレー
ムごとホトリピータ上の定められた位置に装着す
るものであり、第２の方法は、ホトリピータ上に
固定された基準点にレテイクルを直接アライメン
トするものである。 Conventionally, in many photorepeaters, methods for aligning a reticle, which is an original image of a pattern, to a predetermined position on the photorepeater can be broadly classified into the following two methods. That is, the first method is to position and fix the reticle in advance at a predetermined position on a mounting jig (for example, a metal frame called a frame) on an alignment device independent of the photorepeater main body. The entire frame is mounted at a predetermined position on the photorepeater.The second method is to directly align the reticle with a reference point fixed on the photorepeater.
これらは、何れの場合も、レテイクルの位置決
めは目視によつて行なわれていた。すなわち、レ
テイクルの位置ぎめ用パターンを光学顕微鏡で拡
大し、顕微鏡視野内のヘアーラインと一致させる
ようにレテイクルを手動で移動していた。そのた
め、位置ぎめに長時間を要し、かつ位置決め精度
が悪いという欠点があつた。また、第１の方法
は、装着用治具を仲介させるため、十分なアライ
メント精度を得るのが困難である。また、装着用
治具が高価となり、レテイクルを装着用治具に固
定するのに長時間を要すなどの欠点がある。ま
た、第２の方法では、レテイクルアライメントの
ために、ホトリピータを長時間停止する必要があ
り、ホトリピータの有効活用ができない。さら
に、アライメントに際し、ホトリピータ周辺の温
度変化を招き、ホトマスクのチツプの配列精度悪
化の原因となる。そして、人手による作業のた
め、ゴミなどによる不良が生じやすいなど、種々
の欠点がある。 In any of these cases, the positioning of the reticle was performed visually. That is, the positioning pattern of the reticle was magnified using an optical microscope, and the reticle was manually moved so as to match the hairline within the field of view of the microscope. Therefore, there were disadvantages in that positioning took a long time and positioning accuracy was poor. Further, in the first method, since a mounting jig is used as an intermediary, it is difficult to obtain sufficient alignment accuracy. In addition, the mounting jig is expensive and it takes a long time to fix the reticle to the mounting jig. Furthermore, in the second method, it is necessary to stop the photorepeater for a long time for reticle alignment, and the photorepeater cannot be used effectively. Furthermore, during alignment, temperature changes around the photorepeater are caused, which causes a deterioration in the alignment accuracy of the photomask chips. Furthermore, because the work is done manually, there are various drawbacks, such as the tendency for defects to occur due to dust and the like.
本発明は、上記の点に着目してなされたもので
あり、上述のような欠点のない、高速かつ高精度
なレテイクルの自動位置決め機構を具備した露光
装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made with the above-mentioned points in mind, and it is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that is free from the above-mentioned drawbacks and is equipped with a high-speed and highly accurate reticle automatic positioning mechanism. be.
上記の目的を達成するために、本発明では、レ
テイクル上に設けられた位置ぎめ用マークの位置
を、人為的に誤差がなく検出精度の高い光電顕微
鏡を用いてレテイクルの下側、すなわちレテイク
ルに対して感光板側から検出し、それから得られ
る電気的出力をレテイクル駆動系に帰還してレテ
イクルをxyθ方向に微動せしめ、露光装置本体
に固定されている光電顕微鏡の光学基準とレテイ
クルの位置決め用マークの中心とを自動的に一致
させるように構成したものである。 In order to achieve the above object, in the present invention, the position of the positioning mark provided on the reticle is measured on the lower side of the reticle, that is, using a photoelectric microscope with high detection accuracy and no artificial error. Detection is made from the photosensitive plate side, and the resulting electrical output is fed back to the reticle drive system to slightly move the reticle in the x, y, and θ directions, and marks for positioning the reticle and the optical reference of the photoelectron microscope fixed to the exposure equipment body. It is configured to automatically align the center of the
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明す
る。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
本発明の露光装置におけるレテイクルの自動位
置決め装置は、主としてレテイクルの位置検出手
段とレテイクルの位置決め手段とにより構成され
る。レテイクルの位置検出手段として、例えば光
電顕微鏡（例えば、昭和48年５月20日発行
Nikon Technical Journal No.２ p24〜32参
照）がある。この光電顕微鏡を用いて、レテイク
ル上に設けられた位置決め用パターンの位置を検
出する。 The automatic reticle positioning device in the exposure apparatus of the present invention is mainly composed of reticle position detection means and reticle positioning means. As a means of detecting the position of the reticle, for example, a photoelectric microscope (for example,
(See Nikon Technical Journal No. 2, p. 24-32). Using this photoelectric microscope, the position of the positioning pattern provided on the reticle is detected.
すなわち、レテイクル上の位置決め用パターン
を光学的に拡大投影して結像させ、その結像面を
スリツトで走査して、スリツトの移動量に応じ
て、スリツト通過光の明暗の光電変換を行なうこ
とによりレテイクルの位置決め用パターンの位置
を検出する。光電顕微鏡としては、例えば、目盛
線を正弦的に走査し同期整流して出力を得るいわ
ゆる振動スリツト型光電顕微鏡が一般的である。
レテイクルの位置検出手段として振動スリツト型
光電顕微鏡を使用して、レテイクル上の位置ぎめ
用パターンを位置検出したとき得られる出力電圧
は、光電顕微鏡のアンプを通じて第１図に示され
る。出力電圧は、パターン中心とスリツトの振動
中心との距離Ｘに応じて変化し、パターン中心と
スリツトの振動中心とが一致したとき、感度すな
わち距離Ｘの変化に対する出力電圧の変化が最大
となり、OVとなる。そこで、本装置におけるレ
テイクルの位置ぎめ手段では、光電顕微鏡の出力
電圧が所定の位置ぎめ精度に相当した電圧以下と
なるようにレテイクルを移動する回路となつてい
る。 That is, the positioning pattern on the reticle is optically enlarged and projected to form an image, the image forming surface is scanned by a slit, and the light passing through the slit is photoelectrically converted into brightness depending on the amount of movement of the slit. Detects the position of the reticle positioning pattern. As a photoelectron microscope, for example, a so-called vibrating slit photoelectron microscope is generally used, which sinusoidally scans a scale line and obtains an output through synchronous rectification.
The output voltage obtained when the position of the positioning pattern on the reticle is detected using a vibrating slit photoelectron microscope as the reticle position detection means is shown in FIG. 1 through the amplifier of the photoelectron microscope. The output voltage changes according to the distance X between the pattern center and the slit vibration center, and when the pattern center and the slit vibration center coincide, the sensitivity, that is, the change in the output voltage with respect to the change in distance X becomes maximum, and the OV becomes. Therefore, the reticle positioning means in this apparatus is a circuit that moves the reticle so that the output voltage of the photoelectron microscope becomes equal to or less than a voltage corresponding to a predetermined positioning accuracy.
第２図は、本発明の露光装置におけるレテイク
ルの自動位置決め装置の基本的構成を示すブロツ
ク図である。 FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of the automatic reticle positioning device in the exposure apparatus of the present invention.
前述の位置ぎめ精度に相当する設定電圧幅２が
与えられ、そのときの光電顕微鏡１の出力電圧３
と設定電圧幅２とが比回路４において比較され
る。出力電圧３が設定電圧範囲内に入るよう、増
幅回路５、モータ駆動回路６を通じて、移動台７
を移動する。 Given the set voltage width 2 corresponding to the above-mentioned positioning accuracy, the output voltage 3 of the photoelectron microscope 1 at that time is
and the set voltage width 2 are compared in the ratio circuit 4. The movable base 7 is connected through the amplifier circuit 5 and the motor drive circuit 6 so that the output voltage 3 is within the set voltage range.
move.
比較回路４の詳細を第４図に示す。レテイクル
の所定の位置決め精度に相当する設定電圧幅２
は、正の位置決め誤差に相当する電圧ＶR、負の
位置決め誤差に相当する電圧−ＶRにわけられ
る。光電顕微鏡の出力電圧３が、上記の設定電圧
ＶR以上あるいは−ＶR以下のときに、比較器４
１，４１′により所定の直流電圧が出力される。
比較器の出力は判定回路４２に入力され、所定の
直流電圧が出力されたかどうかの判定がなされ
る。判定回路４２に所定の直流電圧が入力される
と、さらに方向弁別回路４３に入力され、レテイ
クルの位置決め誤差が低減するような方向にレテ
イクルを微動するための所定の電圧ＶOが出力さ
れ、増幅回路５に入力される。 Details of the comparator circuit 4 are shown in FIG. Set voltage width 2 corresponding to the predetermined positioning accuracy of the reticle
is divided into a voltage V R corresponding to a positive positioning error and a voltage −V R corresponding to a negative positioning error. When the output voltage 3 of the photoelectron microscope is above the set voltage V R or below -V R , the comparator 4
1, 41' output a predetermined DC voltage.
The output of the comparator is input to the determination circuit 42, and it is determined whether a predetermined DC voltage has been output. When a predetermined DC voltage is input to the determination circuit 42, it is further input to the direction discrimination circuit 43, and a predetermined voltage V O for slightly moving the reticle in a direction that reduces the positioning error of the reticle is output and amplified. It is input to circuit 5.
なお、レテイクルの位置検出手段としての光電
顕微鏡の検出範囲は一般には数10μｍ程度と小さ
いため、本発明の露光装置を使用する前にあらか
じめレテイクルの位置が上記検出範囲内にあるよ
うに粗位置合せをしておくとよい。 Note that the detection range of a photoelectron microscope as a reticle position detection means is generally as small as several tens of micrometers, so before using the exposure apparatus of the present invention, rough positioning is necessary so that the reticle position is within the above detection range. It is a good idea to do this.
第３図は、本発明の露光装置におけるレテイク
ルアライメント装置の一具体例を説明する図であ
る。 FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of the reticle alignment device in the exposure apparatus of the present invention.
レテイクル８は移動台７の上に真空吸着固定さ
れている。レテイクル８は露光装置上の一平面上
に水平方向位置、回転を定められたように固定さ
れる必要がある。そこで、本装置では２台の光電
顕微鏡１′，１″を使用し、１台の顕微鏡１′でレ
テイクル８上の位置ぎめ十字パターン９を検出し
てレテイクル８のｘおよびｙ方向をそれぞれ位置
決めし、残りの１台の顕微鏡１″で位置ぎめ用一
字パターン１０の位置検出を行なう結果としてレ
テイクル８の回転量θの位置制御を行なうことが
でき、レテイクル８のxyθ、３方向の位置決め
を行うことができる。すなわち、前述の位置ぎめ
回路手段を３組用意しxyθ各方向ごとに独立に
位置ぎめを行なう。ところで、上述の光電顕微鏡
１′，１″はいずれもレテイクル８の下側に組込ま
れているが、この構成はパターン投影のための光
学系との干渉を防ぐ上で効果的である。なお、図
において、L1，L2はそれぞれ位置ぎめ用マーク
９，１０を投影する照明光を示す。 The reticle 8 is fixed on the movable table 7 by vacuum suction. The reticle 8 needs to be fixed on one plane on the exposure apparatus so that its horizontal position and rotation are determined. Therefore, in this device, two photoelectron microscopes 1' and 1'' are used, and one microscope 1' detects the positioning cross pattern 9 on the reticle 8 and positions the reticle 8 in the x and y directions, respectively. As a result of detecting the position of the positioning single-character pattern 10 using the remaining microscope 1'', the rotation amount θ of the reticle 8 can be controlled, and the reticle 8 can be positioned in x, y, and 3 directions. be able to. That is, three sets of the above-mentioned positioning circuit means are prepared and positioning is performed independently in each direction of xyθ. By the way, both of the photoelectron microscopes 1' and 1'' described above are incorporated below the reticle 8, and this configuration is effective in preventing interference with the optical system for pattern projection. In the figure, L 1 and L 2 indicate illumination lights that project the positioning marks 9 and 10, respectively.
また、移動台７は、前述したようにxy移動台
とθ回転台とで構成されており、レテイクル８は
この移動台７上の真空吸着台１２の上に装着され
る。xy移動台はｘ方向およびｙ方向にそれぞれ
微動可能なレテイクル移動機構１１およびモータ
からなり、θ回転台はθ方向に回転可能なレテイ
クル回転駆動機構からなる。また、真空吸着台１
２は、レテイクル８をｘ，ｙおよびθ方向に移動
および回転できるように適当に吸着操作される。 Further, as described above, the moving table 7 is composed of an xy moving table and a θ rotating table, and the reticle 8 is mounted on the vacuum suction table 12 on the moving table 7. The xy moving table is made up of a reticle moving mechanism 11 and a motor that can be slightly moved in the x direction and the y direction, and the θ rotating table is made up of a reticle rotation drive mechanism that can be rotated in the θ direction. In addition, vacuum suction table 1
2 is suitably operated by suction so that the reticle 8 can be moved and rotated in the x, y, and θ directions.
以上説明したごとく本発明によれば、従来のホ
トリピータなどにおけるレテイクル位置決め装置
に比べて、高速かつ高精度な位置ぎめが可能とな
る。ちなみに、従来の目視によるレテイクル位置
ぎめ精度が±10μｍ程度であつたものが、本発明
における自動位置ぎめを採用することにより±
0.5μｍ程度まで精度を向上できることが実験的
に明らかになつた。また、作業の自動化により位
置ぎめ精度の個人差がなくなつた。 As described above, according to the present invention, it is possible to perform high-speed and highly accurate positioning compared to conventional reticle positioning devices such as photorepeaters. By the way, the conventional visual reticle positioning accuracy was approximately ±10 μm, but by adopting the automatic positioning of the present invention, it has been improved to ±10 μm.
Experiments have revealed that the accuracy can be improved to about 0.5 μm. Furthermore, the automation of work has eliminated individual differences in positioning accuracy.
以上のように、本発明の露光装置によれば、所
望パターンの原画にあたるレテイクルを所定の位
置に高速かつ高精度に位置決めが可能であるので
ホトマスクあるいはウエーハ等の感光板上へ精度
よく所望パターンを縮小投影し露光し得るもので
あり、特に集積回路等の半導体製造に供して、そ
の効果は著るしい。 As described above, according to the exposure apparatus of the present invention, it is possible to position the reticle, which is the original image of a desired pattern, at a predetermined position at high speed and with high precision, so that the desired pattern can be accurately placed on a photosensitive plate such as a photomask or a wafer. It can be projected and exposed in a reduced size, and its effects are remarkable, especially when used in the manufacture of semiconductors such as integrated circuits.
第１図は、本発明で使用された光電顕微鏡の出
力特性を示す特性線図、第２繊は、本発明におけ
るレテイクルの自動位置決め装置の基本的構成に
示すブロツク線図、第３図は、本発明におけるレ
テイクルの自動位置決め装置の一具体例を説明す
る図、および第４図は、第２図に示す比較回路の
具体例を示す図である。
図において、１，１′，１″……光電顕微鏡、２
……設定電圧幅、３……出力電圧、４……比較回
路、５……増幅回路、６……モータ駆動回路、７
……移動台、８……レテイクル、９……位置ぎめ
用十字パターン、１０……位置ぎめ用一字パター
ン、１１……レテイクル移動機構、１２……真空
吸着台。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the output characteristics of the photoelectron microscope used in the present invention, the second line is a block diagram showing the basic configuration of the automatic reticle positioning device in the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of the automatic reticle positioning device of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the comparison circuit shown in FIG. 2. In the figure, 1, 1', 1''... photoelectron microscope, 2
...Setting voltage width, 3...Output voltage, 4...Comparison circuit, 5...Amplification circuit, 6...Motor drive circuit, 7
...Moving table, 8...Reticle, 9...Cross pattern for positioning, 10...Single character pattern for positioning, 11...Reticle moving mechanism, 12...Vacuum suction table.
Claims (1)
を光学的に縮小投影して、感光板上へ順次繰返し
撮影するようにした露光装置において、上記レテ
イクル上の少なくとも２個の位置決め用マークの
位置を上記レテイクルに対して上記感光板の側か
ら光電顕微鏡によつて位置検出する位置検出手段
と、上記位置検出手段から得られる出力電圧と上
記位置決め用マークの位置が所定位置範囲内にあ
る時に上記位置検出手段から得られる出力電圧に
相当する設定電圧とを比較し、上記出力電圧が上
記設定電圧以内となるように上記レテイクルを装
着した移動台に設置されたxyθ方向のそれぞれ
の微動機構を駆動し制御する位置決め手段とを具
備してなることを特徴とする露光装置。1. In an exposure device that optically reduces and projects a reticle in which a desired pattern is optically produced and sequentially and repeatedly photographs the reticle onto a photosensitive plate, the positions of at least two positioning marks on the reticle are adjusted according to the reticle. a position detection means for detecting the position from the side of the photosensitive plate using a photoelectron microscope; and a position detection means for detecting the position when the output voltage obtained from the position detection means and the position of the positioning mark are within a predetermined position range. Compare the output voltage obtained from the output voltage with a set voltage corresponding to the set voltage, and drive and control each fine movement mechanism in the xyθ directions installed on the moving platform equipped with the reticle so that the output voltage is within the set voltage. An exposure apparatus comprising: positioning means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP279878A JPS5496374A (en) | 1978-01-17 | 1978-01-17 | Automatic positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP279878A JPS5496374A (en) | 1978-01-17 | 1978-01-17 | Automatic positioning device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5496374A JPS5496374A (en) | 1979-07-30 |
| JPS6238853B2 true JPS6238853B2 (en) | 1987-08-20 |
Family
ID=11539385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP279878A Granted JPS5496374A (en) | 1978-01-17 | 1978-01-17 | Automatic positioning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS5496374A (en) |
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| JPH0612751B2 (en) * | 1983-03-17 | 1994-02-16 | 日本精工株式会社 | Positioning device in exposure equipment |
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-
1978
- 1978-01-17 JP JP279878A patent/JPS5496374A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5496374A (en) | 1979-07-30 |
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