KR19990052162A - Reticle horizontal / vertical alignment method using capacitive sensor - Google Patents

Reticle horizontal / vertical alignment method using capacitive sensor Download PDF

Info

Publication number
KR19990052162A
KR19990052162A KR1019970071611A KR19970071611A KR19990052162A KR 19990052162 A KR19990052162 A KR 19990052162A KR 1019970071611 A KR1019970071611 A KR 1019970071611A KR 19970071611 A KR19970071611 A KR 19970071611A KR 19990052162 A KR19990052162 A KR 19990052162A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reticle
alignment
capacitive sensor
horizontal
vertical
Prior art date
Application number
KR1019970071611A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100249789B1 (en
Inventor
김도훈
정해빈
김보우
Original Assignee
정선종
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정선종, 한국전자통신연구원 filed Critical 정선종
Priority to KR1019970071611A priority Critical patent/KR100249789B1/en
Publication of KR19990052162A publication Critical patent/KR19990052162A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100249789B1 publication Critical patent/KR100249789B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7088Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제작의 핵심을 이루는 스텝퍼나 스캐너와 같은 노광장비에 있어서, 실제 노광 작업을 위해 반도체 회로 패턴을 담고있는 레티클을 카세트 혹은 카트릿지로 부터 레티클 척으로 반입하였을 때, 레티클이 웨이퍼나 광학계의 상대적인 적정 위치에 올 수 있도록 레티클을 수평방향으로 정렬할 뿐만 아니라 광축 방향으로 수직 정렬을 동시에 가능케 하는 레티클 정렬 장치에 관한 것으로, 이와같은 본 발명은 정전용량 센서를 사용하여 그 장치가 비교적 간단하면서도 높은 정밀도를 얻을 수 있다.According to the present invention, when a reticle containing a semiconductor circuit pattern is imported from a cassette or cartridge into a reticle chuck in an exposure apparatus such as a stepper or a scanner that forms the core of a semiconductor device, the reticle is a wafer or an optical system. The present invention relates to a reticle alignment device that not only horizontally aligns the reticle so that it can be positioned at a relatively proper position of the optical axis, but also vertical alignment in the optical axis direction. High precision can be obtained.

Description

정전용량 센서를 이용한 레티클 수평/수직 정렬방법Reticle horizontal / vertical alignment method using capacitive sensor

본 발명은 정전용량 센서를 이용한 레티클 수평/수직 정렬방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제작의 핵심을 이루는 스텝퍼나 스캐너와 같은 노광장비에 있어서, 실제 노광 작업을 위해 반도체 회로 패턴을 담고있는 레티클을 카세트 혹은 카트릿지로 부터 레티클 척으로 반입하였을 때, 레티클이 웨이퍼나 광학계의 상대적인 적정 위치에 올 수 있도록 레티클을 수평방향으로 정렬할 뿐만 아니라 광축 방향으로 수직 정렬을 동시에 가능하도록 하는 정전용량 센서를 이용한 레티클 수평/수직 정렬방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a horizontal / vertical alignment method using a capacitive sensor. In particular, in an exposure apparatus such as a stepper or a scanner that forms the core of semiconductor device manufacturing, a reticle containing a semiconductor circuit pattern is cassette for actual exposure operation. Or, when brought into the reticle chuck from the cartridge, the reticle horizontality using a capacitive sensor that not only aligns the reticle horizontally so that the reticle can be positioned at the relative position of the wafer or optical system, but also vertically aligned in the optical axis direction It is about vertical alignment.

레티클에 기록된 전자 회로를 포토레지스트가 발라진 웨이퍼 표면으로 전사하는데 사용되는 반도체 노광장비는 현재 반도체의 집적도가 증가함에 따라 최소선폭 해상도가 증가하여 g-line, i-line을 거쳐 현재 248nm의 KrF 엑시머 레이저광이 사용되고 있고, 앞으로 1GDRAM이상의 고기억밀도 집적회로의 사용될 파장 193nm의 ArF 엑시머 레이저 step & scan 노광장비가 곧 실용화될 전망이다.Semiconductor exposure equipment used to transfer electronic circuitry recorded on the reticle to the surface of the photoresist-coated wafer is now KrF excimer of 248nm through g-line and i-line with increasing minimum line resolution as semiconductor density increases. Laser light is being used, and ArF excimer laser step & scan exposure equipment with a wavelength of 193nm, which will be used for high density integrated circuits of more than 1GDRAM, will soon become practical.

반도체 노광장비의 주요 성능에는 해상도, 노광영역 및 정렬 정밀도 등이 있으며 특히 여러번의 패턴형성 과정이 필요한 반도체 공정에 있어서는 앞선 공정에서 만들어진 층과 이에 연속되어 만들어진 층에 형성되어 있는 해당 반도체 회로 패턴이 정확하게 중첩되어 형성되는 것이 매우 중요하다. 이와 관련된 노광장비의 성능이 회로 패턴의 중첩 정밀도(overlay accuracy)이며 일반적으로 노광장비에서는 반도체 회로에 형성되는 최소패턴의 1/4 이하의 중첩 정밀도가 요구되어진다.The main performances of semiconductor exposure equipment include resolution, exposure area, and alignment accuracy. Especially in the semiconductor process requiring multiple pattern formation processes, the semiconductor circuit pattern formed on the layer formed in the previous process and the layer formed successively is precisely It is very important that they form overlapping. The performance of the exposure apparatus in this regard is the overlay accuracy of the circuit pattern, and in general, the exposure apparatus requires an overlap accuracy of 1/4 or less of the minimum pattern formed in the semiconductor circuit.

이러한 웨이퍼 중첩 정밀도를 달성하기 위해서는 미세패턴이 전사되는 웨이퍼 정렬도 중요하지만 동시에 회로의 패턴이 담겨진 레티클의 정렬 또한 상대적으로 중요하다. 레티클 정렬계의 정렬 정밀도(alignment accuracy)는 반도체 소자 제작에 있어서 최종적인 중첩 정밀도를 달성하기 위해서 레티클 정렬 시스템이 가져야 할 정밀도로써 중첩 정밀도에 투영 광학계의 배율을 곱한 값으로 정의되며 계산상으로 투영 광학계의 배율이 X4 라고 할 때 256M DRAM 의 경우 약 0.24μm(3σ)의 레티클 정렬 정밀도가 요구된다.In order to achieve such wafer superposition accuracy, the wafer alignment to which the micropattern is transferred is important, but at the same time, the alignment of the reticle containing the circuit pattern is relatively important. The alignment accuracy of the reticle alignment system is the precision that the reticle alignment system must have in order to achieve the final overlap accuracy in the fabrication of semiconductor devices. It is defined as the overlap precision multiplied by the magnification of the projection optical system. If the magnification is X4, reticle alignment accuracy of about 0.24 μm (3σ) is required for 256M DRAM.

또한, 이러한 레티클의 수평방향 정렬에 부가하여 대부분의 노광 장비에서는 레티클의 수직 방향 정렬 작업도 수행하는데 이는 레티클과 웨이퍼의 광학계에 대한 상대 위치에 따른 배율오차나 여러대의 노광장비를 혼용할 때 발생하는 장비간 배율오차를 레티클의 수직방향 위치를 미세조정해서 이러한 배율오차를 보정해 주기 위함이다.In addition to the horizontal alignment of the reticle, most of the exposure equipment also performs vertical alignment of the reticle, which is caused by a combination of magnification error or multiple exposure equipment depending on the relative position of the reticle and the wafer relative to the optical system. This is to correct the magnification error by adjusting the vertical position of the reticle vertically.

레티클의 수평방향에 대한 정렬을 수행하기 위해 기존의 노광장비에서 사용하고 있는 레티클 정렬방법으로는 레티클 위에 미리 새겨진 정렬마크를 현미경 대물렌즈를 사용해서 확대하고 이를 TV 모니터를 통해서 수동적으로 정렬을 수행하거나, 혹은 회절격자 형태의 정렬마크에 의해서 회절된 정렬광의 간섭 혹은 회절효과를 이용하여 회절광의 강도(intensity)를 정렬 신호로 사용하는 방법을 들 수 있으며, 수직 방향의 정렬을 위해 레티클의 상대적 높낮이를 광, 혹은 LVDT 센서 등을 사용하여 측정하고 이를 PZT,모터 등의 액츄에니터를 동작시켜 위치를 보정해 주는 방법을 사용한다.The reticle alignment method used in existing exposure equipment to align the reticle in the horizontal direction is to enlarge the alignment mark pre-engraved on the reticle using a microscope objective lens and manually align it through a TV monitor. Or the intensity of the diffracted light as an alignment signal by using the interference or diffraction effect of the aligned light diffracted by the alignment mark in the form of a diffraction grating, and the relative height of the reticle for vertical alignment. It measures by using optical or LVDT sensor and operates the actuator such as PZT and motor to correct the position.

그러나, 기존의 이러한 방법들은 근본적으로 레티클의 수평/수직 방향의 정렬을 위한 센서가 각각 별도로 존재하여 두 방향에 대한 정렬을 하나의 센서로 동시에 수행 하는 것이 불가능 하기 때문에 레티클 정렬 장치는 당연히 매우 복잡해지고 부피가 커질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.However, these existing methods are fundamentally complicated because reticle alignment sensors are essentially separate for horizontal and vertical alignment of the reticle, and thus it is impossible to simultaneously perform alignment in two directions with one sensor. There was a problem that can not be bulky.

본 발명의 목적은 반도체 소자 제작의 핵심을 이루는 스텝퍼나 스캐너와 같은 노광장비에 있어서, 실제 노광 작업을 위해 반도체 회로 패턴을 담고있는 레티클을 카세트 혹은 카트릿지로 부터 레티클 척으로 반입하였을 때, 레티클이 웨이퍼나 광학계의 상대적인 적정 위치에 올 수 있도록 레티클을 수평방향으로 정렬할 뿐만 아니라 광축 방향으로 수직 정렬을 동시에 가능하도록 하는 정전용량 센서를 이용한 레티클 수평/수직 정렬방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to expose a reticle containing a semiconductor circuit pattern from a cassette or cartridge into a reticle chuck in an exposure apparatus such as a stepper or a scanner, which is the core of semiconductor device fabrication. In addition, the present invention provides a reticle horizontal / vertical alignment method using a capacitive sensor that not only aligns the reticle in a horizontal direction so as to come to a proper position of the optical system, but also enables vertical alignment in the optical axis direction at the same time.

이와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단은 정전용량 센서를 사용한 레티클 정렬 장치에 있어서, 정전용량 센서(305)를 레티클 정렬마크(306) 아래쪽에서 레티클(301)과 대향시키는 제1과정과, 레티클(301)과 정전용량 센서(305) 사이의 상대적 거리에 따른 전압차에 의해 수직 방향으로의 위치를 결정하는 제2 과정과, 수직 스테이지(203)을 통해 레티클(301)의 위치 오차를 보정하는 제3 과정을 포함하여 이루어진다.Means for achieving the object of the present invention is a reticle alignment device using a capacitive sensor, the first process of facing the reticle 301, the capacitive sensor 305 below the reticle alignment mark 306, The second process of determining the position in the vertical direction by the voltage difference according to the relative distance between the reticle 301 and the capacitive sensor 305, and corrects the position error of the reticle 301 through the vertical stage 203 A third process is performed.

도 1은 정전용량 센서의 원리를 설명하기 위한 원리도.1 is a principle diagram for explaining the principle of the capacitive sensor.

도 2는 도 1에서 사용되는 정전용량 센서의 전기신호를 처리하는 회로도.2 is a circuit diagram for processing an electrical signal of the capacitive sensor used in FIG.

도 3은 정전용량 센서를 사용한 레티클 평면/수직 동시 정렬장치의 개념을3 illustrates the concept of a reticle plane / vertical simultaneous alignment device using a capacitive sensor.

나타내는 개략도.Indicative schematic.

도 4는 도 3의 정렬장치에 있어서 정전용량 센서의 위치와 스캔 방향을 나타내는 개략도.4 is a schematic diagram showing the position and scanning direction of the capacitive sensor in the alignment device of FIG.

도 5는 도 3와 같은 레티클 정렬 장치에 있어서 레티클의 수직 방향 정렬이 이루어 진 상태에서 추출되는 전기신호의 예시도.5 is an exemplary diagram of an electrical signal extracted in a state in which the vertical alignment of the reticle is made in the reticle alignment device as shown in FIG. 3.

도 6은 도 3와 같은 레티클 정렬 장치에 있어서 레티클이 기울어져 있을 때 추출되는 전기신호의 예시도.6 is an exemplary diagram of an electrical signal extracted when the reticle is tilted in the reticle alignment device of FIG. 3.

도 7은 정렬할 레티클에 형성될 정렬용 마크의 위치 및 방향을 나타내는 예시도.7 is an exemplary view showing the position and direction of alignment marks to be formed on the reticle to be aligned.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

101 : 정전용량 센서 102 : 측정대상물(혹은 레티클)101: capacitive sensor 102: measuring object (or reticle)

201,202, 203,204 : 다이오드 209 : 오실레이터201,202, 203,204: Diode 209: Oscillator

301 : 레티클 302 : 수평이동 스테이지301: reticle 302: horizontal movement stage

303 : 수직이동 스테이지 304 : 크롬 도포면303: vertical movement stage 304: chrome coated surface

305 : 정전용량 센서 306 : 레티클 정렬마크305: capacitive sensor 306: reticle alignment mark

307 : 크롬이 없는 투명영역307: transparent area without chrome

401 : 레티클 정렬마크에 있어서 크롬이 도포된 불투명 영역401: Chrome-coated opaque area in the reticle alignment mark

402 : 정렬마크 투명영역 403 : 레티클의 스캔방향402: transparent area of the alignment mark 403: scan direction of the reticle

404,405,406,407,408,409,410 : 레티클이 스캔에 따른 정전용량 센서의 상대 위치404,405,406,407,408,409,410: Relative position of the capacitive sensor as the reticle scans

501 : 출력신호 전압 502 : 스테이지 스캔 시작위치501: output signal voltage 502: stage scan start position

503 : 정렬마크 왼쪽경계위치 504 : 정렬마크 오른쪽 경계위치503: alignment mark left boundary position 504: alignment mark right boundary position

505 : 스테이지 스캔 종료위치 506 정렬위치505: Stage scan end position 506 Align position

601 : 출력신호 전압 602 : 스테이지 스캔 시작위치601: output signal voltage 602: stage scan start position

603 : 정렬마크 왼쪽 경계위치 604 : 정렬마크 오른쪽 경계위치603: alignment mark left boundary position 604: alignment mark right boundary position

605 : 스테이지 스캔 종료위치 606 : 정렬위치605: end stage scan position 606: alignment position

701 : 레티클 702 : 전자회로 영역701: reticle 702: electronic circuit area

703 : 레티클 X 방향 정렬마크 704 : 레티클 Y 방향 정렬마크703: alignment mark in the reticle X direction 704: alignment mark in the reticle Y direction

도 1은 정전용량 센서의 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the principle of the capacitive sensor.

평행하게 마주보는 두 전극(101)(102) 사이에 전압을 가하면 전극 사이에는 전하 Q가 축적된다. 이때 전하를 Q, 전압을 V, 정전용량을 C라고 하면, 이들 사이의 관계식은 C=Q/V 로 표현할 수 있으며, 두 전극(101)(102)사이 공간의 유전율을 ε, 비유전율εs라고 할 때 정전용량 C를 전극의 면적 S와 두 전극 사이의 거리 D로 표현하면 C=εεsS/D 로 나타낼 수 있다.When a voltage is applied between two electrodes 101 and 102 facing in parallel, charge Q is accumulated between the electrodes. If the charge is Q, the voltage is V, and the capacitance is C, the relation between them can be expressed as C = Q / V, and the dielectric constant of the space between the two electrodes 101 and 102 is ε and the relative dielectric constant ε s. When the capacitance C is expressed as the area S of the electrode and the distance D between the two electrodes, it can be expressed as C = εε s S / D.

또, 비유전율 εs과 면적 S가 일정하면 전극 사이의 거리 D는 정전용량 C에 반비례하므로 직선적인 관계를 가진 정전용량-전압 변환회로에 의해 전전용량 C에 비례한 출력전압 e는 e=K.C 로 나타낼 수 있으며, 여기서 K는 정전용량-전압 변환회로의 변환감도이다.Also, if the relative dielectric constant ε s and the area S are constant, the distance D between the electrodes is inversely proportional to the capacitance C, so that the output voltage e proportional to the electric capacitance C is linear by the capacitance-voltage conversion circuit having a linear relationship, e = KC. Where K is the conversion sensitivity of the capacitance-to-voltage conversion circuit.

앞의 식들에서 살펴보면 실제 시스템에서는 유전율 ε, 비유전율 εs, 회로의 변환감도 K, 면적 S가 일정하므로, 상수 K'으로 두면 D = (K εεsS ) / e = K'/ e 식으로 나타낼 수 있다. 이러한 식들에서 결국 센서와 측정물 사이의 거리는 회로의 출력전압 e에 비례하게 된다는 것을 알 수 있다.In the previous equations, in the actual system, the dielectric constant ε, relative dielectric constant ε s , the conversion sensitivity K and the area S of the circuit are constant, so if the constant K 'is set, D = (K εε s S) / e = K' / e Can be represented. In these equations, we can see that the distance between the sensor and the workpiece is proportional to the output voltage e of the circuit.

도 2는 정전용량을 전압으로 변환하는 회로의 원리를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining the principle of a circuit for converting capacitance into voltage.

도 2에서 C1은 전극과 측정 대상물과의 사이에 형성되는 정전 용량이며 도 1에 나타낸 거리 D에 따라서 정전용량 변화분 ΔC1이 발생한다. C2는 C1+ ΔC1에 대응하여 회로의 평형을 이루기 위한 정전용량이며 정상상태에서 출력 전압이 0이 되도록 설정한다.In FIG. 2, C1 is the capacitance formed between the electrode and the measurement object, and the capacitance change ΔC1 occurs according to the distance D shown in FIG. 1. C2 is a capacitance for balancing the circuit corresponding to C1 + ΔC1, and is set so that the output voltage becomes 0 in a steady state.

다이오드(201)(202)(203)(204)의 특성이 같고 C3=C4이면, C1=C2(ΔC1 =0)일 때 회로의 출력전압은 0이 된다. 도 2와 같은 회로에서 다이오드(201)(202)(203)(204)의 순방향 저항이 매우 작고 무시할 수 있다면 C1=C2, C3=C4로 하여 ΔC1에 대응하는 출력전압 e는 다음의 수학식(1)으로 나타낼 수 있다.If the diodes 201, 202, 203 and 204 have the same characteristics and C3 = C4, the output voltage of the circuit becomes zero when C1 = C2 (ΔC1 = 0). In the circuit as shown in FIG. 2, if the forward resistance of the diodes 201, 202, 203 and 204 is very small and can be ignored, the output voltage e corresponding to ΔC1 is given by the following equation (C1 = C2, C3 = C4). It can be represented by 1).

e = (-ΔC1/C1) E sinωt / (C1/C3) (1+ (ΔC1/C1) + (C3/C1)e = (-ΔC1 / C1) E sinωt / (C1 / C3) (1+ (ΔC1 / C1) + (C3 / C1)

이와같이 도 1 및 도 2에서 설명한 정전용량 센서의 원리를 이용한 레티클의 수평/수직 정렬을 위해, 본 발명에서는 도 3와 같은 장치를 사용한다. 레티클의 x 와 y 축 위치 및 회전오차를 알아내기 위하여서는 독립된 2개의 정전 용량 센서가 필요한데, 우선 도 3에서는 하나의 축에 대한 위치검출 방법에 대하여 설명한다.As described above, the apparatus of FIG. 3 is used in the present invention for horizontal / vertical alignment of the reticle using the principle of the capacitive sensor described in FIGS. 1 and 2. Two independent capacitive sensors are needed to determine the x and y axis positions and the rotational error of the reticle. First, a position detection method for one axis will be described in FIG. 3.

레티클(301)은 각각의 X,Y,Z 방향으로의 미세조정을 위해 수평방향 스테이지(302)와 수직 방향으로의 이동을 위해 PZT 등의 액추에이터로 구성되는 수직방향 스테이지(303)에 장착된다. 스텝퍼와 같은 노광 장치에서 반도체 회로 패턴이 새겨지는 레티클(301)의 크롬면(304)은 노광작업이 이루어질 때 웨이퍼 면쪽을 향하므로 정전용량 센서(305)를 레티클 정렬마크(306) 아래쪽에서 레티클(301)과 대향시킨다.The reticle 301 is mounted to a vertical stage 303 composed of an actuator such as PZT for movement in the vertical direction and a horizontal stage 302 for fine adjustment in the respective X, Y and Z directions. In an exposure apparatus such as a stepper, the chromium surface 304 of the reticle 301 in which the semiconductor circuit pattern is engraved faces toward the wafer surface when the exposure operation is performed, so the capacitive sensor 305 is placed under the reticle alignment mark 306. 301).

정전용량 센서는 일종의 모듈 형태로 상용화되어 있다. 이때 정전용량 센서(305)는 기구물 등을 통해 고정되어 있으며, 수평 방향으로의 위치 검출을 위해서 레티클 스테이지(302)(303)를 X,Y 방향으로 스캐닝하면 레티클 정렬마크(306)의 크롬면(306)과 크롬이 없는 영역(307)이 정전용량 센서(305)를 통과하게 된다.Capacitive sensors are commercially available as a kind of module. At this time, the capacitive sensor 305 is fixed through a mechanism or the like, and when the reticle stages 302 and 303 are scanned in the X and Y directions to detect the position in the horizontal direction, the chrome surface of the reticle alignment mark 306 ( 306 and the chromium-free region 307 pass through the capacitive sensor 305.

이때, 정전용량 센서 회로를 통해 출력 되는 펄스 형태의 전압변화를 검출하면 레티클(301)의 수평 방향으로의 정렬위치를 검출할 수 있다. 물론 레티클(301)의 이송을 위한 스테이지(302)(303)는 폐 루프(close-loop) 형태로 엔코더나 간섭계 등을 사용하여 현재의 위치를 정확히 알 수 있어야 한다.In this case, when the voltage change of the pulse type output through the capacitive sensor circuit is detected, the alignment position of the reticle 301 in the horizontal direction may be detected. Of course, the stages 302 and 303 for the transfer of the reticle 301 should be able to accurately know the current position using an encoder or interferometer in the form of a closed loop.

다음으로, 레티클(301)의 수직방향(Z-축)에 대한 위치 결정 방법으로는 스테이지가 스캐닝 중이든 혹은 정지한 상태이든지 레티클(301)과 정전용량 센서(305) 사이의 상대적 거리에 따른 전압차에 의해 수직 방향으로의 위치(높낮이)를 알아낼 수 있다.Next, the positioning method in the vertical direction (Z-axis) of the reticle 301 is a voltage according to the relative distance between the reticle 301 and the capacitive sensor 305, whether the stage is scanning or stopped. We can find position (height) in the vertical direction by car.

따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명을 통해서 제시하고자 하는 정전용량 센서(305)를 이용한 레티클 정렬 장치에서는 레티클(301)의 수직,/수평 방향에 대한 정렬을 동시에 수행할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 3, in the reticle alignment device using the capacitive sensor 305 to be presented through the present invention, alignment of the reticle 301 with respect to the vertical and horizontal directions may be simultaneously performed.

도 4는 도 3와 같은 정렬장치를 이용하여 레티클의 수평방향 위치를 검출할 때 레티클에서의 정렬마크 모양과 스테이지가 스캐닝할 때 정전용량 센서의 위치에 관한 것이다.FIG. 4 relates to the shape of the alignment marks in the reticle when the horizontal position of the reticle is detected using the alignment device of FIG. 3 and the position of the capacitive sensor when the stage is scanning.

401은 레티클 정렬 마크에서의 크롬 영역을 나타내며, 402는 크롬이 없는 투명 영역을 나타낸다. 레티클이 그림과 같은 방향(403)으로 스캐닝 하면 고정되어 있는 정전용량 센서의 상대적 위치는 (404) 에서 (410)으로 연속 이동하며, 각 위치(404)(405(406)(407)(408)(409)(410)에서의 출력 전압을 검출하여 이를 스테이지의 위치와 비교해서 레티클의 정렬위치를 검출하는데 사용된다.401 represents a chrome region in the reticle alignment mark and 402 represents a transparent region without chromium. When the reticle is scanned in the direction 403 as shown in the figure, the relative position of the fixed capacitive sensor is continuously moved from 404 to 410, with each position 404 (405 (406) 407 (408) The output voltage at 409 and 410 is detected and used to detect the alignment of the reticle by comparing it with the position of the stage.

도 5는 도 3와 같은 정렬장치를 사용하여 레티클을 스캐닝 하였을 때 레티클의 기울기가 없고 또한 수직방향 정렬이 이루어진 상태에서의 스캔 위치에 따른 정전용량 센서 회로의 출력신호(501) 전압 변화의 예를 나타내는 도면이다.FIG. 5 illustrates an example of a change in voltage of the output signal 501 of the capacitive sensor circuit according to the scanning position when the reticle is not inclined and the vertical alignment is performed when the reticle is scanned using the alignment device of FIG. 3. It is a figure which shows.

스테이지가 정지상태에서 스캐닝을 시작하면 도 4의 정렬마크의 에지 부분(405)(409)에서 출력신호(501)는 펄스 형태로 나타나며, 이때 스테이지의 출발점(502)과, 종료점(505), 그리고 펄스가 발생하는 지점(503)(504)의 위치를 대응시켜 정렬지점(506)을 찾는다.When the stage starts scanning in the stationary state, the output signal 501 appears in pulse form at the edge portions 405 and 409 of the alignment mark of FIG. 4, where the starting point 502, the ending point 505, and The alignment points 506 are found by matching the positions of the points 503 and 504 where the pulses occur.

도 5에서 도시된 바와같이, 레티클의 수직방향 정렬이 이루어진 상태에서는 스테이지의 스캐닝에 따른 출력전압 신호(501)의 기울기가 없을 것이다. 그러나, 도 6에서 보이는 것처럼 레티클이 기울어져 있을 때에는 스캐닝 하였을 때 출력전압 신호(601)의 기울기가 나타난다. 이러한 경우 역시 이때 스테이지의 출발점(602)과, 종료점(605), 그리고 펄스가 발생하는 지점의 위치(603)(604)를 대응시켜 정렬지점(605)을 찾으면 된다.As shown in FIG. 5, in the vertical alignment of the reticle, there will be no slope of the output voltage signal 501 according to the scanning of the stage. However, as shown in FIG. 6, when the reticle is tilted, the slope of the output voltage signal 601 appears when scanning. In this case, the alignment point 605 may be found by matching the start point 602 of the stage with the end point 605 and the positions 603 and 604 of the point where the pulse is generated.

도 7은 도 3의 정렬 장치를 이용하여 레티클의 수직/수평 위치검출을 하는데 필요한 정렬마크의 모양과 레티클(701)에서의 각 위치에 대한 도면이다.FIG. 7 is a view of the shape of the alignment mark and each position in the reticle 701 required for vertical / horizontal position detection of the reticle using the alignment apparatus of FIG. 3.

레티클 정렬마크(703)(704)는 전자회로 영역(702) 바깥쪽에 위치하며 각각 X축 방향의 정렬마크(703)와 Y축 방향의 정렬마크(704)로 구성되어진다. 각 정렬마크는 레티클 스테이지의 스캐닝을 통해 각각 X 방향의 위치, Y축 방향의 위치를 검출하는데 사용된다.The reticle alignment marks 703 and 704 are located outside the electronic circuit region 702 and are composed of alignment marks 703 in the X-axis direction and alignment marks 704 in the Y-axis direction, respectively. Each alignment mark is used to detect a position in the X direction and a position in the Y axis direction through scanning of the reticle stage.

본 발명은 첫째, 기존의 레티클 정렬 장치에서 사용하는 방법으로는 현미경, 정렬용 조명광원, 모니터 등 매우 복잡한 정렬 시스템과 기구물 등이 필수적이었으나 본 발명에서 제시하는 새로운 레티클 정렬장치는 상용화 되어있는 정전용량 센서를 사용함으로써 비교적 간단하게 장치를 구성할 수 있으며, 또한 기존의 레티클 정렬 장치에 있어서 수평/수직 방향의 정렬을 위한 독립적인 센서를 각각 사용하는 방법과는 달리 정전용량 센서(capacitance sensor)를 사용하여 레티클의 수평/수직 방향으로의 정렬을 동시에 수행하게 되므로 레티클 정렬 장치를 위한 공간을 줄일 수 있다.In the present invention, first, as a method used in the conventional reticle alignment device, a very complicated alignment system such as a microscope, an illumination source for alignment, a monitor, and the like were essential, but the new reticle alignment device proposed in the present invention is commercially available. By using the sensor, the device can be configured relatively simply, and in the conventional reticle alignment device, unlike the method of using independent sensors for horizontal and vertical alignment, respectively, a capacitive sensor is used. Therefore, the reticle is aligned in the horizontal and vertical directions at the same time, thereby reducing the space for the reticle alignment device.

둘째로 레티클의 정렬 정밀도 측면에서도 현재 상용화 되어있는 정전용량 센서의 분해능은 보통 0.1μm 이하 이므로 기존의 방법에 비해서 더욱 정밀한 위치 정밀도를 얻을 수 있으며 레티클 상에 2개의 정렬마크를 측정함으로써 레티클의 위치 정보 뿐만 아니라 레티클의 회전량까지 동시에 추출할 수 있다.Secondly, in terms of alignment accuracy of reticle, the resolution of currently available capacitive sensor is usually 0.1μm or less, so more accurate positioning accuracy can be obtained than the conventional method, and the position information of the reticle is measured by measuring two alignment marks on the reticle. In addition, the amount of rotation of the reticle can be extracted simultaneously.

Claims (3)

정전용량 센서를 사용한 레티클 정렬 장치에 있어서, 정전용량 센서(305)를 레티클 정렬마크(306) 아래쪽에서 레티클(301)과 대향시키는 제1과정과;A reticle alignment apparatus using a capacitive sensor, comprising: a first process of facing a reticle (301) with a capacitive sensor (305) below a reticle alignment mark (306); 레티클(301)과 정전용량 센서(305) 사이의 상대적 거리에 따른 전압차에 의해 수직 방향으로의 위치를 결정하는 제2 과정과;A second process of determining a position in the vertical direction by a voltage difference according to a relative distance between the reticle 301 and the capacitance sensor 305; 수직 스테이지(203)을 통해 레티클(301)의 위치 오차를 보정하는 제3 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서를 이용한 레티클 수평/수직 정렬방법.And a third process of correcting a position error of the reticle 301 through the vertical stage 203. Reticle horizontal / vertical alignment method using a capacitive sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 과정이후에 레티클 수평 스테이지(302)를 평면 방향으로 스캐닝 하여 레티클 정렬마크(306)의 크롬면(306)과 크롬이 없는 영역(307)이 정전용량 센서(305)를 통과하게 될 때, 정전용량 센서 출력회로를 통해 출력 되는 펄스형태의 전압변화를 검출하여 이를 수평 스테이지(303)의 위치와 대응시켜 레티클(301)의 수평방향 정렬위치를 검출하는 과정을 더 포함하여 이루어 지는것을 특징으로 하는 정전용량 센서를 이용한 레티클 수평/수직정렬방법.When the reticle horizontal stage 302 is scanned in the planar direction after the first process, the chrome surface 306 and the chromium-free region 307 of the reticle alignment mark 306 pass through the capacitive sensor 305. And detecting a voltage change in a pulse form output through the capacitive sensor output circuit and matching the position of the reticle 301 with the position of the horizontal stage 303 to detect the horizontal alignment position of the reticle 301. Horizontal / vertical alignment method using capacitive sensor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 레티클 수평/수직 방향의 정렬을 위한 독립적인 센서를 각각 사용하지 않고 하나의 정전용량 센서(305)를 사용하여 레티클의 수평/수직 방향으로의 정렬을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 정전용량 센서를 이용한 레티클 수평/수직정렬방법.Using a capacitive sensor characterized in that the alignment of the reticle in the horizontal / vertical direction using a single capacitive sensor 305 without using each of the independent sensors for the alignment in the reticle horizontal / vertical direction Reticle horizontal / vertical alignment method.
KR1019970071611A 1997-12-22 1997-12-22 Reticle alignment method using capacitance sensor KR100249789B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970071611A KR100249789B1 (en) 1997-12-22 1997-12-22 Reticle alignment method using capacitance sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970071611A KR100249789B1 (en) 1997-12-22 1997-12-22 Reticle alignment method using capacitance sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990052162A true KR19990052162A (en) 1999-07-05
KR100249789B1 KR100249789B1 (en) 2000-03-15

Family

ID=19528073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970071611A KR100249789B1 (en) 1997-12-22 1997-12-22 Reticle alignment method using capacitance sensor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100249789B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101015192B1 (en) * 2007-11-05 2011-02-17 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Jig for detecting position

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9245786B2 (en) * 2011-06-02 2016-01-26 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for positioning a substrate using capacitive sensors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101015192B1 (en) * 2007-11-05 2011-02-17 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Jig for detecting position

Also Published As

Publication number Publication date
KR100249789B1 (en) 2000-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6462818B1 (en) Overlay alignment mark design
US5751404A (en) Exposure apparatus and method wherein alignment is carried out by comparing marks which are incident on both reticle stage and wafer stage reference plates
US6057908A (en) Exposure condition measurement method
US5659384A (en) Position detection apparatus and method
US5798195A (en) Stepping accuracy measuring method
KR100825453B1 (en) Method of measuring the magnification of a projection system, device manufacturing method and computer program product
KR100254024B1 (en) Method of position detection and method and apparatus of printing patterns by use of the position detection method
US5493402A (en) EGA alignment method using a plurality of weighting coefficients
US6975384B2 (en) Exposure apparatus and method
KR20060014063A (en) Position information measuring method and device, and exposure method and system
CN112639623B (en) Apparatus and method for measuring position of alignment mark
JP4392914B2 (en) Surface position detection apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US4425537A (en) X-Y Addressable workpiece positioner and mask aligner using same
KR100249789B1 (en) Reticle alignment method using capacitance sensor
JPH0258766B2 (en)
US4380395A (en) Reduction projection aligner system
US5671057A (en) Alignment method
US7106419B2 (en) Exposure method and apparatus
EP0019941B1 (en) Reduction projection aligner system
JP3733171B2 (en) Position detection system performance evaluation method
EP0094041B1 (en) Reduction projection aligner system
JP3019489B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0992591A (en) Aligning method
JPH0774082A (en) Aligner and manufacture of semiconductor chip using the same
KR100258175B1 (en) Apparatus for aligning a reticle using position sensitive detector and method of aligning a reticle

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20071115

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee