KR100427097B1 - 이면에얼라이먼트·마크가형성된작업편의투영노광방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 작업편 이면의 얼라인먼트·마크를 이용하여 마스크와 작업편의 위치맞춤을 할 수 있는 투영노광방법 및 장치에 관한 것으로써, 작업편을 설치하지 않고, 노광 광조사장치(1)로부터 노광 광을 조사하고, 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)상을 얼라인먼트·유닛(70)의 이미지센서(8)상에 결상시키고, 화상처리부(9)에 의해 그 위치를 검출한다. 다음에, 작업편(W)을 작업편 스테이지(5)에 재치하고, 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 광을 조사하여 작업편(W)의 얼라인먼트·마크(WA)의 위치를 검출한다. 그리고, 마스크(M)와 작업편(W)의 얼라인먼트·마크(MA),(WA)가 중첩되도록 스테이지 구동장치(51)에 의해 작업편 스테이지(5)를 이동시켜서 마스크(M)와 작업편(W)의 위치맞춤을 행한다. 다음에, 작업편(W)의 노광면과 마스크(M)의 결상위치를 일치시키고, 노광 광조사장치(1)로부터 노광 광을 조사하여 작업편(W)을 노광한다.

Description

이면에 얼라인먼트·마크가 형성된 작업편의 투영노광방법 및 장치
본 발명은 예를들면 반도체장치나 프리트기판, LCD의 생산 등에 사용되는 투영노광장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 작업편 이면에 형성된 얼라인먼트·마크와 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치맞춤을 행하고 마스크 패턴을 작업편상에 투영노광하는 노광방법 및 장치에 관한 것이다.
파워 트랜지스터, 마이크로 머신 혹은 프린트기판 등의 제조시에는 마스크의 패턴을 정확하게 실리콘웨이퍼, 에폭시수지 등 작업편의 소정 위치에 노광하는 것이 중요하다. 상기 위치맞춤은 통상 마스크 및 작업편의 얼라인먼트·마크를 서로 중첩시켜서 행하고 있다.
특히, 어떤 제조공정에서는 작업편의 양면에 패턴을 시이징하는 경우가 있어서, 이면의 패턴에 대한 이면 패턴의 위치를 정확하게 맞추는 것이 중요하다.
즉, 표면에 패턴형성된 작업편을 뒤집어서 뒷쪽면에 노광하며 패턴을 만들 때, 상기 패턴형성이 끝난 면(뒤집음으로써 노광면에 대해 이면이 된다)에 기록된 얼라인먼트·마크와 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치맞춤을 행하고, 이면과 표면의 패턴 위치맞춤을 할 필요가 있다(이하, 이와 같은 얼라인먼트를 이면 얼라인먼트라 한다). 상기 위치편차의 정밀 또는 예를들면 마이크로 머신의 제조공정에서는 1㎛ 내지 수㎛이 요구된다.
종래, 상기한 이면 얼라인먼트는 마스크와 작업편을 접근시켜서 노광하는 플록시미티 노광방식밖에 채용되어 있지 않으며, 투영렌즈를 통해 마스크 패턴을 작업편상에 투영하며 노광하는 투영노광방식은 채용되지 않았다.
투영노광방식은 통상 스테퍼와 같은 웨이퍼 표면상의 칩 형성과 같은 미세가공에 이용되고 있다. 한편, 최근 마이크로 머신 등의 제조공정과 같이 작업편 양면으로의 노광이 행해지게 되어, 예를들면 작업편의 한쪽면에 스테퍼에 의한 노광 등으로 미세가공을 행하고, 그 후 작업편을 뒤집어서 이면에 온 얼라인먼트·마크를 이용하여 다른쪽 면의 얼라인먼트를 행하여 노광하는 양면 노광방식이 채용되고 있다.
종래, 이면 얼라인먼트를 행하여 양면 노광을 하는 노광방식으로는 상기한 바와 같이 플록시미티 노광방식이 일반적이었다.
그러나, 플록시미티 노광방식은 마스크와 작업편을 접근시켜서 노광하는 방식때문에, 작업편과 마스크에 발생하는 먼지 등에 의해 결함이 생긴다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 제1목적은 작업편 이면의 얼라인먼트·마크와 마스크의 얼라인먼트·마크를 이용하여 마스크와 작업편의 위치맞춤을 행하고, 작업편상에 마스크 패턴을 투영노광하는 것이 가능한 노광방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 작업편 이면의 얼라인먼트·마크와 마스크의 얼라인먼트·마크의 자동위치맞춤을 행하고, 작업편상에 마스크 패턴을 투영노광하는 것이 가능한 투영노광방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 노광 광을 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크와, 투영렌즈와, 얼라인먼트·마크가 노광면의 이면에 기록된 작업편과, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출하여 양자의 위치맞춤을 행하는 얼라인먼트 검출 시스템을 구비한 투영노광장치에 있어서, 다음의 (1)∼(5)와 같이 하여 마스크와 작업편의 위치맞춤을 행하고, 마스크패턴을 작업편의 노광면에 투영노광한다.
또, 투영노광장치를 다음의 (6)~(7)과 같이 구성하고, 이면 얼라인먼트를 행하며 마스크 패턴을 작업편의 노광면에 투영노광한다.
(1) 청구항1의 투영노광방법
(a)작업편을 설치하지 않고 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상(結像)위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시킨 상태에서 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출한다.
(b) 작업편을 설치하고, 작업편의 얼라인먼트·마크와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시킨 상태에서 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출한다.
(c) 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치맞춤을 행한다.
(d) 작업편의 노광면과 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치를 일치시키고, 노광 광조사장치로부터 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광한다.
(2) 청구항2의 투영노광방법
(a) 작업편을 설치하지 않고, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키고, 상기 결상위치에 있는 마스크의 얼라인먼트·마크의 투영상을 수상·화상처리하여 마스크의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 기억한다.
(b) 작업편을 설치하고, 작업편을 그 노광면에 대해 수직방향으로 이동시켜서 작업편의 얼라인먼트·마크와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키며 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 얼라인먼트·마크상을 표시한다.
(c) 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편을 이동시킨다.
(d) 작업편의 노광면과 마스크의 결상위치를 일치시키고, 노광 광조사장치로부터 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광한다.
(3) 청구항3의 투영노광방법
(a) 작업편을 설치하지 않고, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키고, 마스크의 얼라인먼트·마크의 투영상을 수상·화상처리하여 마스크의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 기억한다.
(b) 작업편을 설치하고, 얼라인먼트 검출 시스템을 작업편의 노광면에 대해 수직방향으로 이동시켜서 작업편의 얼라인먼트·마크가 기록된 면과 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키고, 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치를 수상·화상처리하여 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 얼라인먼트·마크상을 표시한다.
(c) 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편을 이동시킨다.
(d) 작업편의 노광면과 마스크의 결상위치를 일치시키고, 노광광조사장치로부터 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광한다.
(4) 청구항4의 투영노광방법
(a) 작업편이 없는 상태에서 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치와 작업편 스테이지의 작업편을 재치하는 면을 일치시키고, 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상을 수상·화상처리하여 마스크의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 기억한다.
(b) 작업편을 작업편 스테이지에 재치하고, 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 수상·화상처리하여 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 얼라인먼트·마크상을 표시한다.
(c) 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편을 이동시킨다.
(d) 마스크 및/또는 투영렌즈를 작업편 노광면에 대해 수직방향으로 이동시켜서 작업편의 노광면과 작업편의 결상위치를 일치시키고, 노광 광조사장치로부터 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광한다.
(5) 청구항5의 투영노광방법
(a) 작업편의 노광면과 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치를 일치시키고, 작업편의 얼라인먼트·마크가 기록된 면과 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키고, 작업편이 없는 상태에서 투영렌즈와 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 투영상 결상위치 사이의 광로중에 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 본래의 결상위치로부터 노광하는 작업편 두께에 상당하는 길이 만큼 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치를 이동시키는 위치보정판을 삽입하고, 마스크의 얼라인먼트·마크의 투영상을 수상·화상처리하여 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출 및/또는 기억한다.
(b) 작업편을 설치하고, 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치를 수상·화상처리하여 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 얼라인먼트·마크상을 표시한다.
(c) 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편을 이동시킨다.
(d) 노광 광조사장치로부터 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광한다.
(6) 청구항6의 투영노광장치
노광 광을 마스크상에 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크를 재치하는 마스크 스테이지와, 상기 마스크에 기록된 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크상을 투영하는 투영렌즈와, 작업편을 재치하는 작업편 스테이지를 구비한 투영노광장치에 있어서, 작업편 스테이지에 작업편의 마스크 패턴 투영면 이면에 기록된 얼라인먼트·마크를 관찰하기 위한 관찰용 윈도우부를 형성함과 동시에, 상기 관찰용 윈도우부에 대향시켜서 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크를 관찰하는 얼라인먼트 검출 시스템을 배설한다. 그리고, 상기 얼라인먼트 검출시스템에 의해 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출하여 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치맞춤을 행한다.
(7) 청구항7의 투영노광장치
노광 광을 마스크상에 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크를 재치하는 마스크 스테이지와, 상기 마스크에 기록된 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크상을 투영하는 투영렌즈와, 작업편이 재치되고, 재치된 작업편 이면에 기록된 얼라인먼트·마크를 관찰하기 위한 관찰용 윈도우부가 형성된 작업편 스테이지와, 관찰용 윈도우부를 통해 수상된 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크를 화상처리하여 양자의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출/기억하는 화상처리수단과 제어수단을 설치한다.
그리고, 화상처리수단에 의해 작업편이 작업편 스테이지상에 재치되지 않은 상태에서 검출되는 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상의 위치를 검출·기억함과 동시에, 작업편이 작업편 스테이지상에 재치된 상태에서 검출되는 작업편 이면쪽에 기록된 얼라인먼트·마크의 위치를 검출하고, 상기 제어수단에 의해 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편 스테이지를 작업편 노광면으로 평행하게 이동시켜서 작업편상에 마스크 패턴을 투영노광한다.
본 발명의 청구항1~5의 발명에 있어서는, 상기 (1)~(5)와 같이 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치맞춤을 행하고, 작업편상에 마스크 패턴을 투영노광하도록 했으므로, 작업편 이면의 얼라인먼트·마크와 마스크의 얼라인먼트·마크를 이용하여 마스크와 작업편의 위치맞춤을 정밀하게 할 수 있다.
또한, 상기 (3)(5)와 같이 얼라인먼트 검출 시스템을 작업편의 노광면에 대해 수직방향으로 이동시키며 작업편의 얼라인먼트·마크가 기록된 면과 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키도록 하거나, 혹은 위치보정판을 삽입하여 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치를 이동시키도록 하면 작업편 등을 이동시키지 않고, 이면 얼라인먼트를 할 수 있다.
본 발명의 청구상 6~7의 발명에 있어서는, 투영노광장치를 상기 (6)(7)과 같이 구성했으므로, 작업편 스테이지에 형성된 관찰용 윈도우부를 통해 작업편 이면쪽 얼라인먼트·마크를 관찰할 수 있어서, 간단한 기구의 장치로 정밀하게 이면 얼라인먼트를 할 수 있다.
또한, 상기 (7)과 같이, 화상처리수단과 제어수단을 설치하고, 화상처리수단에 의해 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상의 위치를 검출·기억함과 동시에, 작업편 이면에 기록된 얼라인먼트·마크의 위치를 검출하고, 제어수단에 의해 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편 스테이지를 이동시키도록 구성함으로써, 이면 얼라인먼트를 자동으로 할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 및 제2실시예를 도시한 도면이며, 동 도면은 본 발명의 마스크와 작업편의 위치맞춤방법이 적용된 노광장치의 구성을 나타내고 있다.
동 도면에 있어서, 1은 노광 광조사장치로서 마스크(M) 표면에서의 조도가 균일해지도록 노광 광, 예를들면 i선, h선, g선(i선:파장 365nm, h선:파장 405nm, g선:파장 436nm)을 패턴과 얼라인먼트·마크(MA)가 새겨진 마스크(M)에 조사한다.
노광 광조사장치(1)는 예를들면 도2에 도시한 바와 같이 내부에 광원으로서의 고압수은램프(1a)를 구비하고 있으며, 고압수은램프(1a)의 광을 타원집광경(1b)으로 집광하여, 평면반사경(1c) → 인터그레이터렌즈(1d) → 평면반사경(1e) → 콘덴서렌즈(1f)를 통해 마스크(M)에 조사한다.
도1로 돌아가서 2는 마스크 구동장치로서 마스크(M)의 위치를 Z방향(도1에서는 상하방향)으로 이동시킨다. 또한, 예를들면 마스크(M)의 프리셋시 등에 있어서 마스크(M)의 위치를 노광 광축에 평행한 직선을 축으로 하여 회전시키거나(이하 이 회전을 θ방향으로 이동시킨다고 한다), X, Y방향(노광 광축의 방향과 직교하는 평면상의 2방향)으로 이동시킨다. 구체적으로는, 마스크 구동장치(2)는 마스크(M)를 지지하는 마스크 스테이지(도시생략)를 상기와 같이 이동시키는 것으로, 마이크로미터 헤드를 이용한 수동제어이든 서보모터 등을 이용한 자동구동이든 상관없다.
3은 투영렌즈이며, 마스크(M)상의 패턴이나 얼라인먼트·마크(MA)를 마스크 패턴 투영면(4)에 투영한다.
31은 투영렌즈 구동장치이며, 투영렌즈 구동장치(31)는 투영렌즈를 지지하는 스테이지(도시생략)를 Z방향으로 이동시키는 것으로, 마이크로미터 헤드를 이용한 수동제어이든 서보모터 등을 이용한 자동제어이든 상관없다.
5는 작업편 스테이지인데, 예를들면 웨이퍼(작업편)(W)를 진공흡착기구(도시생략)에 의해 흡착하여 지지한다. 또, 작업편 스테이지(5)는 웨이퍼(W)의 이면에 새겨진 얼라인먼트·마크(WA)를 관찰하기 위한 관찰구멍(52)을 가지고 있다.
51은 스테이지 구동장치이며, 스테이지 구동장치(51)는 X방향, Y방향, θ방향 및 Z방향으로 작업편 스테이지(5)를 이동시키는 기능을 가지고 있으며, 마이크로미터 헤드를 이용한 수동제어이든 서보모터 등을 이용한 자동제어이든 상관없다.
6은 얼라인먼트 광조사장치로서 얼라인먼트 광조사장치(6)는 콘덴서렌즈(61), 하프밀러(62), 대물렌즈(7)를 통해, 관찰구멍(52)을 통해 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 광조사한다.
도3은 상기 얼라인먼트 광조사장치(6) 구성의 일예를 도시한 도면이며, 얼라인먼트 광조사장치(6)는 내부에 할로겐램프 등으로 구성된 램프(6a)와 램프(6a)의 전원(6b)을 구비하고 있으며, 램프(6a)의 광은 적외선 커트필터(6c), 광파이버 라이트 가이드(6d)를 통해 상기 콘덴서렌즈(61)에 인가된다.
또, 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 방사되는 광은 파장을 특별히 한정할 필요는 없으나, 웨이퍼(W) 이면에도 마스크 패턴을 노광하는 경우에는 예를들면 노광파장인 i선, h선, g선을 함유하지 않은 비노광 광을 방사시키는 편이 바람직하다.
도1로 돌아가서, 8은 이미지 센서로서 작업편 스테이지(5)상에 웨이퍼(W)가 존재하지 않을 때에는 마스크(M)의 얼라인먼트·마크의 투영상을 대물렌즈(7), 하프밀러(62)를 통해 수상한다. 한편, 작업편 스테이지상에 웨이퍼(W)가 존재하는 경우에는 얼라인먼트 광조사장치(6)에 의한 웨이퍼의 얼라인먼트·마크 투영상을 대물렌즈(7), 하프밀러(62)를 통해 수상한다.
상기 대물렌즈(7)와, 그것에 부수된 광학부품, 예를들면 얼라인먼트 광조사장치(6), 콘덴서렌즈(61), 하프밀러(62), 이미지 센서(8) 등으로 얼라인먼트·유닛(70)을 구성하고 있으며, 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)는 얼라인먼트·유닛(70)을 Z방향으로 이동시키는 기능을 가지고 있다.
즉, 대물렌즈(7)만을 이동시키면 상기 부수된 광학부품이 대물렌즈(7)의 결상광로로부터 떨어지기 때문에, 대물렌즈(7)에 의한 투영상을 모니터링할 수 없게 된다. 이 때문에, 상기와 같이 대물렌즈(7)와, 그것에 부수된 광학부품을 유닛화하여 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)에 의해 이동시킨다.
또, 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)는 마스크 구동장치(2)와 같이 수동제어이든 자동제어이든 상관없다.
9는 화상처리부로서 이미지 센서(8)에 의해 수상된 얼라인먼트·유닛상을 화상처리한다.
도4는 제1, 제2실시예에 있어서 위치/노광처리를 자동제어하는 경우의 제어시스템 구성을 도시한 도면이며, 동 도면에 있어서 70은 얼라인먼트·유닛, 9는 화상처리부, 10은 모니터, 11은 제어부, 2는 마스크(M)를 Z방향, X방향, Y방향, θ방향으로 구동하는 마스크 구동장치, 31은 투영렌즈(3)를 Z방향으로 구동하는 투영렌즈 구동장치, 51은 웨이퍼(W)를 재치한 작업편 스테이지를 X, Y, Z, θ방향으로 구동하는 스테이지 구동장치, 71은 얼라인먼트·유닛(70)을 구동하는 얼라인먼트·유닛 구동장치이다.
다음에는, 도1에 의해 본 발명의 제1실시예인 얼라인먼트 순서에 대해 설명한다.
(1) 마스크(M)를 소정 위치에 설치한다.
(2) 웨이퍼(W)가 작업편 스테이지(5)상에 없는 상태에서 노광 광조사장치(1)로부터 마스크(M)에 노광 광을 조사한다. 마스크(M)의 패턴 및 얼라인먼트·마크(MA)는 투영렌즈(3)에 의해 마스크 패턴 투영면(4)에 결상한다.
여기서, 마스크(M) 및 투영렌즈(3)는 마스크 패턴 투영면(4)과 웨이퍼(W)의 표면이 일치하도록 미리 마스크 구동장치(2) 및 투영렌즈 구동장치(31)에 의해 조정되어 있다.
(3) 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)를 이용해서 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상이 이미지 센서(8)의 시야에 들어오도록 대물렌즈(7)를 X방향 또는 Y방향으로 조정하고, 계속해서 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상이 이미지 센서(8)상에 결상하도록 대물렌즈(7)를 Z방향으로 조정한다. 이 조정은 한번만 하면 상기 마스크(M)가 설치되어 있는 한 할 필요는 없다.
이미지 센서(8)에 의해 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상이 수상되면 화상처리부(9)에서 얼라인먼트·마크(MA)의 위치를 검출하고, 그 위치를 기억한다. 이 검출에는 미리 등록되어 있는 패턴정보에 의한 패턴서치나 특징추출 등 화상처리 수법이 이용되는 경우가 많다.
또, 자동처리가 아니라 오퍼레이터가 수동에 의해 위치맞춤을 하는 경우에는 화상일시기억유닛(프리즈·유닛)을 사용하고, 수상한 얼라인먼트·마크(MA)상을 일시보존하거나(나중에 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)상을 수상했을 때 상기 보존되어 있는 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)상에 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)상을 중첩하여 표시한다), 혹은 기준선 발생 유닛을 이용하여 모니터(10)에 기준선을 발생시키고, 얼라인먼트·유닛 구동장치(70)에 의해 대물렌즈(7)를 이동시켜서 얼라인먼트·마크(MA)상을 상기 기준선에 일치시키는(나중에 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)상을 수상했을 때 웨이퍼(W)를 이동시켜서 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)상을 상기 기준선에 일치시킨다) 등의 수법이 이용된다. 또한, 상기 프리즈 화면의 지정은 오퍼레이터가 수동으로 할 수도 있으며, 또 소정의 시퀀스를 따라 자동으로 처리할 수도 있다.
(4) 노광 광조사장치(1)로부터 마스크(M)에 대한 노광 광의 조사를 정지한다.
(5) 웨이퍼(W)를 작업편 스테이지(5)에 세트한다. 웨이퍼(W)의 이면 혹은 화면에는 얼라인먼트·마크(WA)가 미리 새겨져 있다. 또, 여기서 말하는 이면이란 마스크(M)와 대면하지 않는 면을 말한다.
웨이퍼(W)는 작업편 스테이지(5)에 형성된 예를들면 위치결정핀 등의 위치맞춤수단에 닿게 설치함으로써 프리세트된다. 이 때문에, 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)는 관찰구멍(52) 근방에 위치한다.
(6) 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 광을 방사한다. 광은 작업편 스테이지(5)의 관찰구멍(52)을 통해 웨이퍼(W) 이면에 조사된다. 또, 그때 웨이퍼(W) 이면에 감광제가 도포되어 있을 경우에는 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 예를들면 노광파장인 i선, g선, h선을 함유하지 않은 비노광 광을 방사시키는 편이 바람직하다.
(7) 마스크 패턴 투영면(4)과 이미지 센서(8)는 대물렌즈(7)에 의해 결상관계로 되어 있으므로, 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)의 상이 이미지 센서(8)상에 결상하도록 스테이지 구동장치(51)에 의해 작업편 스테이지(5)를 Z방향으로 이동시킨다.
또, 이 때 작업편 스테이지(5)를 Z방향으로 이동시키는 대신 얼라인먼트·유닛(70)을 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)에 의해 구동하고, 대물렌즈(7)를 Z방향으로 이동시켜서 웨이퍼(W) 이면과 이미지 센서(8)가 결상관계가 되도록 할 수도 있다.
상기 조정은 도4에 도시한 제어부(11)에 의해 작업편 스테이지 구동장치(51) 혹은 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)를 제어하여 자동적으로 할 수도 있다. 또, 모니터(10)를 관찰하면서 수동으로 하는 것도 가능하다.
(8) 다음에, 이미지 센서(8)에 의해 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 수상하여 화상처리부(9)에서 얼라인먼트·마크(WA)를 검출하고, 처음에 검출·기억해 둔 마스크의 얼라인먼트·마크(MA)와 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)가 중첩되도록 스테이지 구동장치(51)에 의해 작업편 스테이지(5)를 X방향 또는 Y방향 또는 θ방향으로 이동시킨다.
이 위치맞춤은 상기한 바와 같이, 화상처리부(9)에 의해 검출·기억한 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 위치와, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)의 위치가 일치하도록, 제어부(11)에 의해 제어되는 작업편 스테이지 구동장치(51)가 작업편 스테이지(5)를 X, Y, θ방향으로 이동시키며 자동적으로 행해진다.
또, 상기한 바와 같이 화상일시기억유닛에 의해 마스크의 얼라인먼트·마크(MA) 화상을 보존해 두고, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 모니터(10)상에 표시하고, 상기 보존되어 있는 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상을 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA) 화상에 중첩하여(표서) 표시하여 수동으로 위치맞춤을 하거나, 혹은 기준선 발생유닛에 의해 발생한 기준선을 미리 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA) 위치에 일치시켜 두고, 이 기준선에 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 일치시킴으로써 수동으로 위치맞춤을 할 수도 있다.
(9) 상기한 (7)에 있어서 작업편 스테이지(5)를 Z방향으로 이동시켰을 경우에는 마스크 패턴 투영면(4)과 웨이퍼(W) 이면이 일치하고 있다. 이 때문에, 작업편 스테이지(5)를 스테이지 구동장치를 이용하여 (7)에서 이동시킨 양과 같은 양만큼 반대방향으로 이동시켜서 웨이퍼(W) 이면과 마스크 패턴 투영면(4)을 일치시킨다.
이상의 순서에 의해 마스크(M)와 웨이퍼(W)의 위치맞춤 및 노광준비가 완료된다.
(10) 노광 광조사장치(1)로부터 노광 광을 마스크(1)상에 조사하고, 마스크 패턴을 웨이퍼(W)상에 투영하여 웨이퍼(W)를 노광한다.
상기와 같은 위치맞춤을 행하고 노광이 종료된 후 다음 웨이퍼(W)를 설치하여 위치맞춤을 할 경우에는, 이후 마스크(M) 및 투영렌즈(3) 위치의 조정이나 대물렌즈(7)의 위치 조정은 필요없으므로, 위치맞춤의 순서는 상기 (5), (6), (7), (8), (9), (10)을 행하면 된다.
단, 분위기 온도 변화에 따라 마스크(M) 및 투영렌즈(3)의 위치가 변화할 경우에는 마스크 패턴 투영면(4)의 위치나 얼라인먼트·마크(MA)의 위가 변화하므로, 다시 상기 순서 (2), (3), (4)를 할 필요가 있다.
또, 본 실시예의 순서 (3), (7)에서는 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상이 이미지 센서(8)상에 결상하도록 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)를 사용하여 대물렌즈(7)의 위치를 조정하고 있으나, 이미지 센서(8)를 구동하는 이미지 센서 구동장치를 배설하고, 대물렌즈(7)는 고정한 채로 이미지 센서(8)의 위치를 조정하여 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상을 이미지 센서(8)상에 결상시켜도 된다.
이상과 같이, 본 실시예에 있어서는 작업편 스테이지(5)에 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)를 관찰하기 위한 관찰구멍(52)을 형성함과 동시에, 웨이퍼(W) 이면측에 얼라인먼트·유닛(70)을 형성하고, 상기 얼라인먼트·유닛(70)에 의해 상기 관찰구멍(52)을 통해 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 투영상과 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)를 수상하여, 양자의 위치맞춤을 행하도록 했으므로, 투영노광에 있어서 이면 얼라인먼트를 정밀하게 할 수 있다.
또, 상기 (7)에서 웨이퍼(W)를 Z방향으로 이동시키는 대신에 얼라인먼트·유닛(70)을 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)에 의해 구동하고, 대물렌즈(7)를 Z방향으로 이동시켜서 웨이퍼(W) 이면과 이미지 센서(8)가 결상관계가 되도록 하면 웨이퍼(W)를 Z방향으로 이동시키는 기구를 배설할 필요가 없어진다.
다음에, 도1에 의해 본 발명의 제2실시예인 얼라인먼트 순서에 대해 설명한다. 본 실시예는 마스크 구동장치(2) 및 투영렌즈 구동장치(31)를 사용하여 마스크 패턴 투영면(4)과 웨이퍼(W) 이면을 일치시키는 실시예로서, 그밖의 부분은 기본적으로는 제1실시예와 같다.
(1) 마스크(M)를 소정 위치에 설치한다.
(2) 웨이퍼(W)가 작업편 스테이지(5)상에 없는 상태에서 노광 광조사장치(1)로부터 마스크(M)에 노광 광을 조사한다. 마스크(M)의 패턴 및 얼라인먼트·마크(MA)는 투영렌즈(3)에 의해 마스크 패턴 투영면(4)에 결상된다.
(3) 마스크 구동장치(2) 및 투영렌즈 구동장치(31)를 사용하여 마스크(M) 및 투영렌즈(3)를 Z방향으로 이동시키고, 마스크 패턴 투영면(4)과 웨이퍼(W) 이면을 일치시킨다.
(4) 대물렌즈(7)를 X방향 또는 Y방향으로 조정하고, 계속해서 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상이 이미지센서(8)상에 결상하도록 대물렌즈(7)를 Z방향으로 조정한다. 이 조정은 한번 행하면 상기 마스크(M)가 설치되어 있는 한 다시 할 필요가 없다.
이미지 센서(8)에 의해 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)상이 수상되면 화상처리부(9)에서 얼라인먼트·마크(MA)의 위치를 검출하고, 그 위치를 기억한다. 이 검출에는 미리 등록되어 있는 패턴정보에 의한 패턴서치나 특징추출 등 화상처리의 수법이 이용되는 경우가 많다.
또, 자동처리가 아니라 오퍼레이터가 수동으로 위치맞춤을 하는 경우에는 상기한 바와 같이 화상일시기억유닛(프리즈·유닛)을 사용하거나 혹은 기준선 발생유닛을 사용하여 할 수 있다.
(5) 노광 광조사장치(1)로부터 마스크(M)에 대한 노광 광의 조사를 정지한다.
(6) 웨이퍼(W)를 작업편 스테이지(5)에 세트한다. 웨이퍼(W)의 이면 혹은 양면에는 얼라인먼트·마크(WA)가 미리 새겨져 있다. 또, 여기서 말하는 이면이란, 마스크(M)와 대면하지 않는 면을 말한다.
웨이퍼(W)는 작업편 스테이지(5)에 배설된 예를들면 위치결정핀 등의 위치맞춤수단에 닿게 설치함으로써 프리세트된다. 이 때문에, 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)는 관찰구멍(52) 근방에 위치한다.
(7) 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 광을 방사한다. 광은 작업편 스테이지(5)의 관통구멍(52)을 통해서 웨이퍼(W) 이면에 조사된다. 또, 그때 웨이퍼(W) 이면에 감광제가 도포되어 있는 경우에는 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 예를들면 노광파장인 i선, g선, h선을 함유하지 않은 비노광 광을 방사시키는 편이 바람직하다.
(8) 이미지센서(8)는 마스크 패턴 투영면(4) 즉 웨이퍼(W) 이면과 대물렌즈(7)에 의해 결상관계로 되어 있다.
그래서, 이미지 센서(8)에 의해 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 수상하여 화상처리부(9)에서 얼라인먼트·마크(WA)를 검출하고, 처음에 검CNF·기억해 둔 마스크의 얼라인먼트·마크(MA)와 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)가 중첩되도록 스테이지 구동장치(51)에 의해 작업편 스테이지(5)를 X방향 또는 Y방향 또는 θ방향으로 이동시킨다.
이 위치맞춤은 상기한 바와 같이 제어부(11)에 의해 제어되는 작업편 스테이지 구동장치(51)가 작업편 스테이지(5)를 X, Y, θ 방향으로 이동시키며 자동으로 행해진다.
또, 상기한 바와 같이 화상일시기억유닛이나 기준선 발생유닛에 의해 수동으로 위치맞춤을 할 수도 있다.
(9) 마스크 패턴 투영면(4)과 웨이퍼(W) 이면이 일치하고 있기 때문에, 마스크(M) 또는 투영렌즈(3)를 마스크 구동장치(2) 또는 투영렌즈 구동장치(31)를 사용해서 웨이퍼(W)의 두께와 같은 양 만큼 상기 (3)에서 이동시킨 방향과 반대방향으로 이동시켜서 마스크 패턴 투영면(4)과 웨이퍼(W) 표면을 일치시킨다.
이상의 순서에 의해 마스크(M)와 웨이퍼(W)의 위치맞춤 및 노광준비가 완료된다.
(10) 노광 광조사장치(1)로부터 노광 광을 마스크(1)상에 조사하고, 마스크 패턴을 웨이퍼(W)상에 투영하며 웨이퍼(W)를 노광한다.
상기한 바와 같은 위치맞춤을 행하여 본 노광이 종료된 후, 다음 웨이퍼(W)를 설치하여 위치맞춤을 할 경우, 이후 대물렌즈(7) 위치의 조정은 필요없으므로, 위치맞춤의 순서는 상기 (6), (7), (8), (10)을 하면 된다. 단, 상기한 바와 같이, 분위기 온도의 변화에 의해 마스크(M) 및 투영렌즈(3)의 위치가 변할 경우에는 다시 상기 순서 (2), (3), (4), (5), (9)를 행할 필요가 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 있어서는 마스크(M) 및 투영렌즈(3)를 Z방향으로 이동시켜서 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 가진 면과, 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 결상면을 미리 일치시켜 두고, 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)를 기억해 두며, 다음에 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)가 상기 기억한 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 위치와 중첩되도록 웨이퍼(W)를 이동시키도록 했으므로, 제1실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 웨이퍼(W)를 Z방향으로 이동시키는 기구를 새로 설치할 필요는 없다.
도5는 본 발명의 제3실시예를 도시한 도면으로, 동 도면은 제1실시예와 같이 본 발명의 마스크와 작업편의 위치맞춤방법이 적용되는 노광장치의 구성을 나타내고 있으며, 본 실시예는 광학부재를 이용하여 작업편의 얼라인먼트·마크를 가진 면과 마스크의 얼라인먼트·마크의 투영면을 일치시키는 실시예를 나타내고 있다.
동 도면에 의해 본 발명의 제3실시예에 대해 설명한다.
동 도면에 의해 도1에 도시한 것과 동등한 기능을 갖춘 것에는 동일한 부호를 붙이고 있는데, 1은 노광 광조사장치, 2는 마스크 구동장치, 3은 투영렌즈, 4는 마스크 패턴 투영면, 5는 작업편 스테이지, 52는 관찰구멍이다.
6은 얼라인먼트 광조사장치, 61은 콘덴서 렌즈, 62는 하프밀러, 7은 대물렌즈이며, 대물렌즈(7)와 그것에 부수된 광학부품, 예를들면 얼라인먼트 광조사장치(6), 콘덴서렌즈(61), 하프밀러(62), 이미지센서(8) 등으로 얼라인먼트·유닛(70)을 구성하고 있으며, 얼라인먼트·유닛(70)은 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)에 의해 구동된다. (8)은 이미지 센서, 9는 화상처리부이며, 이미지 센서(8)에 의해 수상된 얼라인먼트·마크상을 화상처리한다.
또, 본 실시예에 있어서 스테이지 구동장치(51)는 작업편 스테이지(5)의 위치를 X방향, Y방향으로 직선 이동시키거나, 회전이동시키지만, 제1실시예와 같이 작업편 스테이지(5)를 Z방향으로 이동시키는 기능을 구비할 필요가 없다.
L은 평행평판 형상의 광학부재로서, 광학부재(L)는 동 도면에 도시한 바와 같이 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)가 투영렌즈(3)에 의해 마스크 패턴 투영면(4)에 결상되는 광로 도중에 삽입·이탈되며, 그 삽입위치는 투영렌즈(3)와 마스크 패턴 투영면(4) 사이이다.
그리고, 광학부재(L)는 그 삽입시 도6의 점선으로 나타낸 도시한 바와 같이, 마스크 패턴 투영면(4)에 있어서의 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA) 투영상 결상위치를 Z방향으로 이동시킨다.
상기와 같이, 광학부재(L)에는 노광 광조사장치(1)로부터 방사되는 노광 광이 통과하기 때문에, 그 재료로는 노광파장(예를들면, i선, h선, g선)의 노광 광투과율이 높고, 그 투과율의 경시변화가 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는 석영유리, 청판유리, 백판유리 등이 재료로서 선택된다.
광학부재(L)의 두께(d)는 사용하는 재료의 굴절율(n)과 웨이퍼(작업편)의 두께(dw)에 의해 이하의 식으로 정해진다.
d = dw/{1-(1/n)} = {n/(n-1)} dw
광학부재 위치제어장치(L1)는 광학부재(L)를 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)가 투영렌즈(3)에 의해 마스크 패턴 투영면(4)에 결상되는 광로 도중에 삽입·이탈시키는 것이며, 삽입시 광학부재(L)를 X방향, Y방향, Z방향으로 직선이동시키거나 회전이동시킨다.
즉, 광학부재 위치제어장치(L1)는 광학부재(L)의 삽입·이탈기능과 삽입위치 조정기능을 함께 가지며, 양자의 기능은 독립되어 있다. 그리고, 일단 삽입위치가 조정되면 광학부재(L)의 삽입·이탈을 반복하더라도 그 삽입위치는 변화하지 않는다.
광학부재 위치제어장치(L1)는 구체적으로 예를들면, 광학부재(L)를 지지하는 스테이지(도시생략)를 상기한 바와 같이 이동시키는 것으로, 마이크로미터 헤드 등을 사용한 수동제어이든, 서보모터 등을 사용한 자동제어이든 상관없다.
본 실시예에 있어서 위치맞춤/노광처리를 자동제어하는 경우에는 상기 도4에 도시한 제어시스템을 사용할 수 있으며, 본 실시예의 경우에는 도4에서 제어부(11)가 투영렌즈 구동장치(31) 대신에 광학부재 위치제어장치(L1)를 제어하도록 구성하면 된다.
다음에, 본 발명의 제3실시예의 노광장치에 있어서 얼라인먼트 순서에 대해 설명한다.
(1) 이면에 얼라인먼트·마크(WA)가 새겨진 웨이퍼(W) 또는 기준이 되는 작업편을 작업편 스테이지(5)에 세트하고, 얼라인먼트 광조사장치(6)에 의해 광을 방사한다. 웨이퍼(W) 또는 기준이 되는 작업편DMS 작업편 스테이지(5)에 형성된 예를 들면 위치결정핀 등의 위치맞춤수단에 닿게 설치함으로써 프리세트된다. 이 때문에 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)는 관찰구멍(52) 근방에 위치한다.
광은 작업편 스테이지(5)의 관찰구멍(52)을 통해서 웨이퍼(W) 또는 기준이 되는 작업편 이면에 조사된다. 또, 그 때 웨이퍼(W) 이면에 감광제가 도포되어 있을 경우에는 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 예를들면 노광파장인 i선, g선, h선을 함유하지 않은 비노광 광을 방사시키는 편이 바람직하다,
(2) 웨이퍼(W) 또는 기준이 되는 작업편 이면의 얼라인먼트·마크(WA)의 상이 이미지 센서(8)상에 결상하도록 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)를 사용하여 얼라인먼트·마크(WA)의 상이 이미지 센서(8)의 시야에 들어오도록 대물렌즈(7)를 X방향 또는 Y방향으로 조정하고, 계속해서 얼라인먼트·마크(MA) 상의 이미지 센서(8)상에 결상하도록 대물렌즈(7)를 Z방향으로 조정한다.
이상의 조작에 의해 대물렌즈(71)의 위치가 세트된다. 이 조정은 한번만하면 된다.
또, 상기 설명에서는 대물렌즈(7)의 위치를 조정하기 위해 얼라인먼트·마크(WA)를 DL용했으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 관찰구멍(52)을 통해 관찰할 수 있는 그 밖의 적당한 패턴을 사용해도 된다.
(3) 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터의 광 방사를 정지시키고, 웨이퍼(W) 또는 기준이 되는 작업편을 작업편 스테이지(5)로부터 제거한다.
(4) 노광 광조사장치(1)에 의해 노광 광의 마스크(M)에 대한 조사를 개시한다.
(5) 광학부재 위치제어장치(L1)에 의해 광학부재(L)를 투영렌즈(3)와 마스크 패턴 투영면(4) 사이의 공간에 삽입한다. 광학부재(L)는 도6에 도시한 바와 같이, 그 삽입시 마스크 패턴 투영면(4)에 있어서의 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 결상위치를 Z방향으로 이동시킨다.
(6) 광학부재 위치제어장치(L1)에 의해 광학부재(L)의 삽입위치를 조정하고, 광학부재(L) 삽입시에는 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 투영상 광로에 광학부재(L)가 반드시 삽입되도록 한다.
또, 이 조정은 이후 얼라인먼트·마크(MA)의 위치가 바뀌지 않는한 할 필요는 없다.
마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상은 광학부재(L)의 삽입에 의해 상기 (2)에서의 웨이퍼(W) 또는 기준이 되는 작업편 이면의 얼라인먼트·마크(WA)가 있던 위치 근방에 투영되므로, 대물렌즈(7), 하프밀러(62)를 통해 이미지 센서(8)상에 결상한다.
(7) 이미지 센서(8)에 의해 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상이 수상되면 화상처리부(9)에서 얼라인먼트·마크(MA)의 위치를 검출하고, 그 위치를 기억한다. 이 검출에는 미리 등록되어 있는 패턴 정보에 의한 패턴서치나 특징 추출 등 화상처리의 수법이 이용되는 경우가 많다.
또, 자동처리가 아니라 오퍼레이터가 수동에 의해 위치맞춤을 하는 경우에는, 상기한 바와 같이 화상일시기억유닛(프리즈·유닛)을 사용하거나, 혹은 기준선 발생유닛을 사용하여 행할 수 있다.
(8) 노광 광조사장치(1)로부터 마스크(M)에 대한 광 조사를 정지한다.
(9) 광학부재(L)를 광학부재 위치제어장치(L1)에 의해 투영렌즈(2)의 마스크 패턴 투영면(4)의 공간으로부터 이탈시킨다. 또, 광학부재(L)가 마스크 패턴의 투영상의 광로를 차단하지 않은 경우에는 상기 공간으로부터 이탈시킬 필요는 없다.
(10) 노광처리할 작업편인 웨이퍼(W)를 작업편 스테이지(5)의 소정 위치에 세트한다. 웨이퍼(W)는 작업편 스테이지(5)에 배설된 예를들면 위치결정핀 등의 위치맞춤수단에 닿게 설치함으로써 프리세트된다. 이 때문에, 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)는 관찰구멍(52) 근방에 위치한다.
(11) 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 광을 방사한다. 광은 작업편 스테이지(5)의 관찰구멍(52)을 통해 웨이퍼(W) 이면에 조사된다. 또, 그때 웨이퍼(W) 이면에 감광제가 도포되어 있을 경우에는 얼라인먼트 광조사장치(6)로부터 예를들면 노광파장인 i선, h선, g선을 함유하지 않은 비노광 광을 방사시키는 편이 바람직하다.
(12) 이미지 센서(8)에 의해 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 수상하여 화상처리부(9)에서 얼라인먼트·마크(WA)를 검출하고, 처음에 검출·기억해 둔 마스크의 얼라인먼트·마크(MA)와 웨이퍼(W) 이면의 얼라인먼트·마크(WA)가 중첩되도록 스테이지 구동장치(51)에 의해 작업편 스테이지(5)를 X방향 또는 Y방향 또는 θ방향으로 이동시킨다.
이 위치맞춤은 상기한 바와 같이 제어부(11)에 의해 제어되는 작업편 스테이션 구동장치(51)가 작업편 스테이지(5)를 X, Y, θ방향으로 이동시ZLAU 자동적으로 행해진다.
또, 상기한 바와 같이 화상일시기억유닛DL나 기준선 발생유닛에 의해 수동으로 위치맞춤을 할 수도 있다.
이상의 순서에 의해 마스크(M)와 웨이퍼(W)의 위치맞춤 및 노광준비는 완료된다.
(13) 노광 광조사장치(1)로부터 노광 광을 마스크(1)상에 조사하고, 마스크 패턴을 웨이퍼(W)상에 투영하며 웨이퍼(W)를 노광한다.
상기한 바와 같은 위치맞춤을 행하여 본 노광이 종료된 후, 다음 웨이퍼(W)를 설치하여 위치맞춤을 할 경우에는, 이후 대물렌즈(7) 위치의 조정이 광학부재(L) 삽입위치의 조정을 할 필요가 없으므로, 위치맞춤의 순서는 상기 (10), (11), (12)를 하면 된다. 단, 상기한 바와 같이, 분위기 온도의 변화에 의해 마스크(M) 및 투영렌즈(3)의 위치가 변할 경우에는 다시 상기 순서 (4), (5), (6), (7), (8), (9)를 행할 필요가 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 있어서는 제1, 제2실시예와 같은 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 광학부재(L)를 삽입·이탈하여 마스크의 얼라인먼트·마크(MA)의 결상위치를 이동시켜서 웨이퍼(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 가진 면과 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 투영면(4)을 일치시키고 있으므로, 스테이지 구동장치(51)에 작업편 스테이지(5)를 Z방향으로 이동시키는 기능을 형성할 필요가 없으며, 또 간단한 조작으로 작업편(W)의 얼라인먼트·마크(WA)를 가진 면과 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 투영면(4)을 일치시킬 수 있다.
그러나, 상기 제3실시예에서는 광학부재(L)를 투영렌즈(3)와 마스크 패턴 투영면(4) 사이의 공간에 삽입하여 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 결상위치를 Z방향으로 이동시키고 있으나, 제1실시예에서 광학부재(L)를 웨이퍼(11)와 대물렌즈(7) 사이에 삽입·이탈하여 광학부재(L)에 의해 대물렌즈(7)의 관찰면을 Z방향으로 이동시킴으로써 웨이퍼(W) 이면과 이미지 센서(8)를 결상관계로 할 수도 있다.
즉, 상기한 제1실시예에 있어서, 순서의 (3)에서 광학부재(L)를 삽입하여 마스크(M)의 얼라인먼트·마크(MA)의 상이 이미지 센서(8)상에 결상하도록 얼라인먼트·유닛 구동장치(71)를 사용하여 대물렌즈(7)를 X방향 또는 Y방향 또는 Z방향으로 이동시킨다.
그리고, (4)∼(7)의 순서를 거친 뒤, (8)에서 상기 광학부재(L)를 이탈한다. 이에 따라, 대물렌즈(7)를 Z방향으로 이동시키지 않고, 웨이퍼(W) 이면과 이미지 센서(8)가 결상관계가 되도록 할 수 있다.
상기와 같이 하면 작업편 스테이지(5)를 Z방향으로 이동시키거나, 대물렌즈(7)를 이동시킬 필요가 없으므로, 장치의 구성을 간단하게 할 수 있음과 동시에, 조작을 용이하게 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 작업편을 설치하지 않고, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시킨 상태에서 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출하고, 다음에 작업편을 설치하여 작업편의 얼라인먼트·마크와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시킨 상태에서 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출하고, 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치맞춤을 행한 뒤, 작업편의 노광면과 마스크의 결상위치를 일치시켜서 노광 광조사장치로부터 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하여 작업편을 노광하도록 했으므로, 작업편 이면의 얼라인먼트·마크와 마스크의 얼라인먼트·마크를 이용하여 마스크와 작업편의 위치맞춤을 정밀하게 할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 얼라인먼트 검출 시스템을 노광면에 대해 수직방향으로 이동시켜서 작업편의 얼라인먼트·마크가 기록된 면과 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키게 하거나, 혹은 위치보정판을 삽입·이탈시켜서 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치를 이동시키도록 함으로써, 작업편 등을 이동시키지 않고 이면 얼라인먼트를 할 수 있다.
(3) 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크를 재치하는 마스크 스테이지와, 투영렌즈와, 마스크 패턴 투영면 이면쪽에 얼라인먼트·마크가 기록된 작업편을 재치하는 작업편 스테이지를 구비한 투영노광장치에 있어서, 작업편 스테이지에 작업편의 얼라인먼트·마크를 관찰하는 관찰용 윈도우부를 형성함과 동시에, 상기 관찰용 윈도우부에 대향시켜서 마스크 작업편의 얼라인먼트·마크를 관찰하는 얼라이먼틀 검출 시스템을 배설하고, 작업편 스테이지에 형성한 관찰용 윈도우부를 통해 작업편 이면쪽 얼라인먼트·마크를 관찰하도록 구성함으로써, 간단한 기구의 장치로 정밀하게 이면 얼라인먼트를 할 수 있다.
(4) 상기 (3)의 투영노광장치에 있어서, 화상처리수단과 제어부 수단을 배설하고, 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상의 결상위치를 검출·기억함과 동시에, 작업편 이면측에 기록된 얼라인먼트·마크의 위치를 검출하고, 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편 스테이지를 이동시키도록 구성함으로써 이면에 얼라인먼트·마크가 기록된 작업편의 자동적 얼라인먼트를 할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1, 제2실시예를 도시한 도면이다.
도2는 노광 광조사장치의 구성의 일예를 도시한 도면이다.
도3은 얼라인먼트 광조사장치의 구성을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명에 있어서의 제어시스템 구성을 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 제3실시예를 도시한 도면이다.
도6은 광학부재를 삽입·이탈했을 때의 광로를 설명하기 위한 도면이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1:노광 광조사장치 2:마스크 구동장치
3:투영렌즈 31:투영렌즈 구동장치
4:마스크 패턴 투영도 5:작업편 스테이지
51:스테이지 구동장치 52:관찰구멍
6:얼라인먼트 광조사장치 61:콘덴서렌즈
62:하프밀러 7:대물렌즈
70:얼라인먼트·유닛 71:얼라인먼트·유닛 구동장치
8:이미지센서 9:화상처리부
10:모니터 11:제어부
M:마스크 W:웨이퍼(작업편)
MA:마스크상의 얼라인먼트·마크
WA:웨이퍼(작업편)상의 얼라인먼트·마크
L:광학부재 L1:광학부재 위치제어장치

Claims (7)

  1. 노광 광을 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크와, 투영렌즈와, 얼라인먼트·마크가 노광면 이면에 기록된 작업편과, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출하여 양자의 위치맞춤을 행하는 얼라인먼트 검출 시스템을 구비하고, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와, 작업편의 얼라인먼트·마크를 위치맞춤한 후, 노광 광조사장치로부터 조사되는 노광 광에 의해 마스크 패턴을 투영렌즈를 통해 작업편 상에 투영하여 마스크 패턴을 작업편의 노광면에 노광하는 투영노광방법에 있어서, 작업편을 설치하지 않고, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시킨 상태에서, 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하여 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출하고, 다음에 작업편을 설치하여, 작업편의 얼라인먼트·마크와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시킨상태에서 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출하고, 검출된 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크 위치에 의거해서 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치맞춤을 행하며, 다음에 작업편의 노광면과 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치를 일치시켜서 노광 광조사장치로부터, 노광광을 조사하여 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광하는 것을 특징으로 하는 투영노광방법.
  2. 노광 광을 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크와, 투영렌즈와, 얼라인먼트·마크가 노광면 이면에 기록된 작업편과, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출하여 양자의 위치맞춤을 행하는 얼라인먼트 검출 시스템을 구비하고, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와, 작업편의 얼라인먼트·마크를 위치맞춤한 후, 노광 광조사장치로부터 조사되는 노광 광에 의해 마스크 패턴을 투영렌즈를 통해 작업편상에 투영하여 마스크 패턴을 작업편의 노광면에 노광하는 투영노광방법에 있어서, 작업편을 설치하지 않고, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키고, 노광광조사장치로부터 노광광을 조사하여 상기 결상위치에 있는 마스크의 얼라인먼트·마크의 투영상을 수상·화상처리하여 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출 및/또는 기억하고, 다음에 작업편을 설치하여, 작업편을 그 노광면에 대해 수직방향으로 이동시켜서 작업편의 얼라인먼트·마크와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시켜서 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출 및/또는 얼라인먼트·마크상을 표시하고, 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편을 이동시키고, 작업편의 노광면과 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치를 일치시켜서 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하여 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광하는 것을 특징으로 하는 투영노광방법.
  3. 노광 광을 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크와, 투영렌즈와, 얼라인먼트·마크가 노광면의 이면에 기록된 작업편과, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출하여 양자의 위치맞춤을 행하는 얼라인먼트 검출 시스템을 구비하고, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와, 작업편의 얼라인먼트·마크를 위치맞춤한 후, 노광 광조사장치로부터 조사되는 노광 광에 의해 마스크 패턴을 투영렌즈를 통해 작업편 상에 투영하여 마스크 패턴을 작업편의 노광면에 노광하는 투영노광방법에 있어서, 작업편을 설치하지 않고, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키고, 노광 광조사 장치로부터 노광광을 조사하고 상기 결상위치에 있는 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상을 수상·화상처리하여 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출 및/또는 기억하고, 다음에 작업편을 설치하고, 얼라인먼트 검출 시스템을 작업편의 노광면에 대해 수직방향으로 이동시켜서 작업편의 얼라인먼트·마크가 기록된 면과 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키고, 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 수상·화상처리하여 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 얼라인먼트·마크상을 표시하고, 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편을 이동시켜서 작업편의 노광면과 마스크의 결상위치를 일치시키고, 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하여 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광하는 것을 특징으로 하는 투영노광방법.
  4. 노광 광을 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크와, 투영렌즈와, 얼라인먼트·마크가 노광면의 이면에 기록된 작업편과, 상기 작업편을 재치하는 작업편 스테이지와, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출하여 양자의 위치맞춤을 행하는 얼라인먼트 검출 시스템을 구비하고, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와, 작업편의 얼라인먼트·마크를 위치맞춤한 후, 노광 광조사장치로부터 조사되는 노광 광에 의해 마스크 패턴을 투영렌즈를 통해 작업편상에 투영하며 마스크 패턴을 작업편의 노광면에 노광하는 투영노광방법에 있어서, 작업편이 없는 상태에서 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치와 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치와 작업편 스테이지의 작업편을 재치하는 면을 일치시키고, 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하여 마스크의 얼라인먼트·마크의 투영상을 수상·화상처리하여 마스크의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 기억하며, 다음에 작업편을 작업편 스테이지에 재치하고, 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 수상·화상처리하여 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 얼라인먼트·마크상을 표시하며, 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편을 이동시키고, 마스크 및/또는 투영렌즈를 작업편 노광면에 대해 수직방향으로 이동시켜서 작업편의 노광면과 마스크의 결상위치를 일치시키고, 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하여 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광하는 것을 특징으로 하는 투영노광방법.
  5. 노광 광을 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크와, 투영렌즈와, 얼라인먼트·마크가 노광면 이면에 기록된 작업편과, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출하여 양자의 위치맞춤을 행하는 얼라인먼트 검출 시스템을 구비하고, 상기 마스크의 얼라인먼트·마크와, 작업편의 얼라인먼트·마크를 위치맞춤한 후, 노광 광조사장치로부터 조사되는 노광 광에 의해 마스크 패턴을 투영렌즈를 통해 작업편 상에 투영하여 마스크 패턴을 작업편의 노광면에 노광하는 투영노광방법에 있어서, 작업편의 노광면과 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크의 결상위치를 일치시키고, 작업편의 얼라인먼트·마크가 기록된 면과 얼라인먼트 검출 시스템의 초점위치를 일치시키며, 작업편이 없는 상태에서 투영렌즈와 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상의 결상위치 사이의 광로중에 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상의 본래의 결상위치로부터 노광하는 작업편 두께에 상당하는 길이 만큼 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상의 결상위치를 이동시키는 위치보정판을 삽입하고, 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하여 마스크의 얼라인먼트·마크의 투영상을 수상·화상처리하여 마스크의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출 및/또는 기억하고, 다음에 작업편을 설치하고, 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 수상·화상처리하여 작업편의 얼라인먼트·마크 위치를 검출 및/또는 얼라인먼트·마크상을 표시하고, 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편을 이동시키고, 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하여 마스크와 투영렌즈를 통해 작업편상에 마스크 패턴을 투영하며 작업편을 노광하는 것을 특징으로 하는 투영노광방법.
  6. 노광 광을 마스크상에 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크를 재치하는 마스크 스테이지와, 상기 마스크에 기록된 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크상을 투영하는 투영렌즈와, 작업편을 재치하는 작업편 스테이지를 구비한 투영노광장치에 있어서, 작업편 스테이지에 작업편의 마스크 패턴 투영면의 이면에 기록된 얼라인먼트·마크를 관찰하기 위한 관찰용 윈도우부를 형성함과 동시에, 상기 관찰용 윈도우부에 대향시켜서 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크를 관찰하는 얼라인먼트 검출 시스템을 배설하고, 작업편이 작업편 스테이지상에 재치되지 않는 상태에서 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하고, 마스크의 얼라인먼트 마크의 위치를 얼라인먼트 검출시스템에 의해 검출 후, 작업편이 작업편스테이지상에 재치된 상태에서, 작업편의 얼라인먼트 마크의 위치를 얼라인먼트 검출시스템에 의해 검출하여, 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크의 위치맞춤을 행하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  7. 노광 광을 마스크상에 조사하는 노광 광조사장치와, 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크가 기록된 마스크를 재치하는 마스크 스테이지와 상기 마스크에 기록된 마스크 패턴과 얼라인먼트·마크상을 투영하는 투영렌즈와, 작업편이 재치되고, 재치된 작업편 이면에 기록된 얼라인먼트·마크를 관찰하기 위한 관찰용 윈도우부가 형성된 작업편 스테이지와, 관찰용 윈도우부를 통해 수상되는 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크를 화상처리하여 양자의 얼라인먼트·마크의 위치를 검출/기억하는 화상처리수단과, 제어수단을 배설하고, 상기 화상처리수단은 작업편이 작업편 스테이지상에 재치되지 않은 상태에서 노광 광조사장치로부터 노광광을 조사하여 검출되는 마스크의 얼라인먼트·마크 투영상의 결상위치를 검출·기억함과 동시에, 작업편이 작업편 스테이지상에 재치된 상태에서 검출되는 작업편 이면에 기록된 얼라인먼트·마크의 위치를 검출하며, 상기 제어수단은 상기 화상처리수단에 의해 검출된 마스크와 작업편의 얼라인먼트·마크가 중첩되도록 작업편 스테이지를 작업편 노광면에 평행하게 이동시켜서 작업편상에 마스크 패턴을 투영노광하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
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