KR960013684B1 - X-레이 석판 인쇄 정렬 시스템 - Google Patents

X-레이 석판 인쇄 정렬 시스템 Download PDF

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햄프샤이어 인스트루먼트 인코퍼레이디트
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Abstract

내용 없음.

Description

X-레이 석판 인쇄 정렬 시스템
제1도는 본 발명의 정렬 시스템이 사용될 수 있는 X-선 석판 인쇄기의 한타입.
제2도는 웨이퍼부분과 마스크가 정렬된 상태도.
제3도는 본 발명의 정렬 시스템에서 사용도리 수 있는 정렬 마크의 한타입.
제4도는 본 발명에 따른 정렬 시스템에 대한 광학적 시스템(선도).
제5도는 제3도의 정렬 마크의 모서리로부터 광선이 반사되는 상태도.
제6도는 본 발명의 정렬 시스템에 사용되는 비데오 디텍터(Video detector)상의 패턴.
제7도는 본 발명의 정렬 시스템에 사용되는 비데오 디텍터를 주사함으로서 얻어낸 전기신호.
제8도는 본 발명에 따른 정렬 시스템의 일실시예의 측면도.
제9도는 본 발명에 따른 정렬 시스템의 일실시예의 평면도.
제10도는 본 발명에 따른 정렬 시스템의 광선 방향 조절수단의 일부와 대물렌즈의 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.
16 : 스텝퍼 어셈블리 37 : 박막
38 : 마스크(mask) 40 : 웨이퍼(wafer)
86 : 정렬 수단 98 : 마스크마크
104 : 웨이퍼마크 108,126,128,130,132 : 광원
110 : 렌즈 112 : 대전 결합된 장치(CCD)
114,116,118,120,190 : 거울 122 : 대전 결합된 장치 주사 수단
124,125 : 웨이퍼 마크 모서리 134,136,138,140 : 정렬 마크 모서리
170,172,174,176 : 광원 디플렉터 178,180,182,184 : 광섬유소자
210,212,214,216 : 광원(레이져 다이오드)
본 발명은 포토레지스트로 덮인 반도체 웨이퍼를 노출시키는데 사용하는 석판인쇄 시스템용의 정렬 시스템에 관한 것이며 특히 마스크 및 노출되는 웨이퍼 위에 정렬 마크를 대단히 정밀하게 정렬하기 위한 X-선 석판 인쇄 시스템에 사용하기 위한 광학적 정렬 시스템에 관한 것이다.
과거에는 광학 또는 X-선식 석판 인쇄 시스템은 반도체 칩을 조립하는 공정중의 한 단계로서 포토레지스트로 덮여 있는 반도체 웨이퍼를 노출시키는 것이었다. 일례로 1989년 9월 26일 특허를 받은후 양도된 로버트 D. 프랑켈(Robert D. Frankel) 등의 미합중국 특허 제4,870,668호 석판 인쇄기용 전극 감지/조정용장치 및 방법에 X-선 석판 인쇄 시스템이 기술되어 있고, 1984년 4월 24일 특허를 받는 마틴 E. 리(Martin E. Lee)의 미합중국 특허 제4,444,492호 반도체 웨이퍼 금형(Dies)상에 일련의 영상을 영사하는장치에 이와같은 광학 석판 인쇄 시스템이 기술되어 있다.
반도체 칩 (chip)을 조립하는 공정중에서, 그위에 칩이 조립되는 웨이퍼는 최종 제품이 될때까지 층별로 조립한다. 최근의 칩은 수많은 다른 층들이 있을 수 있으며 각충을 조립하는 동안 기존의 층들과 제대로 정렬되지 않으면 안된다. 그렇지 않으면 최종 칩은 작동하지 않는다. 최근의 X-선 석판 인쇄 시스템의 도입으로 칩의 특성(feature)은 반 마이크론 인하로 설계하게 되었다.
이와같이 작은 특성 크기는 앞선층과 매층을 정렬하는 정렬 시스템을 약 10분의 1마이크론 이하의 정밀도를 요구하게 되었다. 일례로 새로운 층에 특정의 특성을 만들때 두가지 특성이 연결되는 기존층의 대응하는 특성위에 그 특성을 정밀히 놓도록 하지 않으면 안될지도 모른다. 예를들어 그 두가지 특성이 반 마이크로 이하의 폭을 갖는 회로를 갖고 있다면 악간의 층간의 불일치로 접촉이 불완전해 지거나 전혀 안될 수도 있다.
과거에는 층간의 정렬은 마스크와 웨이퍼면에 인출 마크를 하고 그 두개의 정렬 마크를 사용해서 마스크와 웨이퍼를 정렬했다. 전형적인 정렬 마크는 십자 즉 더하기 부호(+)였고, 광학적 수단을 사용하여 두 마크가 수직으로 정렬되었는가를 알아 내었다. 이 마크의 각 획은 2-3마이크론 정도의 비교적 큰 폭을 가질 수 있다.
어떤 경우에는 마스크나 웨이퍼중의 하나에 정렬 마크로서 십자 중심이 없는 마크를 사용하기도 한다. 또다른 경우에는 다크 필드 스캐터(Dark field scatter) 기법이 사용된다. 일례로 후자의 기법은 앞에서 언급한 리(Lee)의 특허 제4,444,492호에 이용되고 있다. 그러나 다크 필드 스캐터 기법이 제대로 작동하도록 하기 위해서는 마스크 마크 및 웨이퍼 마크 둘다를 조명해 줘야 하며 이것은 광선이 마스크를 통과하여 웨이퍼에 다다를 수 있어야 한다는 것을 의미한다. 앞에서 언급한 리의 특허 제4,444,492호에서 보이는 바와같은 광학적 석판 인쇄 시스템에서는 마스크가 투명 유리에 있는 검은색 마크로 되어 있는 것이기 때문에 광선이 마스크를 통과하도록 하는 것이 문제가 아니었다.
그러나 앞서 언급한 프랑켈 등의 특허 제4,870,668호에서 예시된 바와같은 X-선 석판 인쇄기에는 X-선 마스크는 일반적으로 광선에 불투명한 재질로 조립된다. 예를들면 보론(Boron) 피막이 입혀진 실리콘 박막위에 금으로된 패턴일 수 있다. 마스크를 통하여 웨이퍼 마크를 볼 수 없다는 종래 기술상의 제한을 피하기 위한 시도로는 프린트 영역(printing field)밖에 마크를 하는것과 마스크 박막에 구멍을 내 놓는 것이있다. 이 두가지 종래 기법은 그 자체가 가지고 있는 제한이 있다. 마스크 및 프린트 영역밖에 마크를 하는것은 마스크 부분에 진입시킬때 넓다란 보이지 않는 단계가 필수적이어서 피할 수 없는 착오가 생기게 하거나 또는 상대적인 정렬이 필요한데 그것은 웨이퍼상 막대한 량의 재산상의 손실을 초래한다. 마스크 박막예에 구멍을 뚫는 것은 그렇지 않아도 어려운 마스크 조립 공정을 복잡하게 하고 얇은 박막(전형적으로 1마이크론)을 손상시킬 수 있다.
X-선 석판 인쇄기에서 마스크와 웨이퍼를 정렬시키는 다른 기법으로는 피터 티셔(Petere Tischer)의 미합중국 특허 제4,238,685호 전자 반도체 부품 생산을 위한 배치법과 저스틴 엘 크로이처(Justin L. Kreutzer) 등의 미합중국 특허 제4,335,313호 집적 회로 웨이퍼와 불투명 마스크를 정렬시키는 방법 및 장치와 테오도어 에프 젠퍼니허(Theodore F. Zehnpfenning) 등의 미합중국 특허 제4,385,434호 정렬 시스템과 더블유 데렉 벅클리(W. Derek Buckley)의 미합중국 특허 제4,472,824호 X-선 석판 인쇄용 마스크와 웨이퍼에 대한 정렬 및 간격 제어 장치와 하랄드 볼렌(Harald Bohlen) 등의 미합중국 특허 제4,513,203호 광선노출 시스템에 있어서 목표물을 상호 정렬시키기 위한 마스크와 시스템과 더블유 토마스 노박(W. Thomas Novak)의 미합중국 특허 제4,514,858호와 제4,516,223호의 똑같은 제목의 석판 인쇄 시스템과 카를로 라 피안드라(Carlo La Fiandra)의 미합중국 특허 제4,539,695호의 X-석 석판 인쇄 시스템과 재뉴츠 에스 월친스키(Janusz S. Wilczynski)의 미합중국 특허 제4,595,295호의 석판 인쇄 근접프린팅과 그래함 제이 시달(Graham J. Siddal) 등의 미합중국 특허 제4,613,981호의 석판 인쇄 회전 및 반복공정용 방법 및 장치와 하인즈 베네킹(Heinz Beneking)의 미합중국 특허 제4,641,921호의 광학적 조정공정과 로니 노드롭(Ronnie Northrup) 등의 미합중국 특허 제4,698,834호의 X-선 마스크 박막 굴곡 보정장치 및 방법과 아키라 이나가케(Akira Inagake) 등의 미합중국 특허 제4,777,641호의 정렬 방법 및 장치와 칼-하인츠 뮤엘러(Karl-Heinz Mueller) 등의 미합중국 특허 제4,856,037호의 석판 인쇄장비에 있어서 싱크로트론 방사능을 이용한 반도체 웨이퍼를 노출시키기 위한 배치가 있다.
앞서 말한 어떤 종래 기술도 현대적인 X-선 석판 인쇄기에 이용할 만한 정렬 시스템에 필요한 모든 문제를 해결하지는 못하였다. 필요한 것은 X-선 석판 인쇄기의 좁은 적합하며, 마크 사이의 큰 종방향 변위없이 마스크와 웨이퍼 두가지에 있는 기준 마크를 정렬할 수 있으며 그 정확성이 10분의 1마이크론 이하까지인 정렬 시스템이다.
본 발명의 목적은 마스크와 마스크와 떨어져 있는 웨이퍼와 마스크에 대하여 웨이퍼를 움직일 수 있는 수단이 있는 석판 인쇄 시스템을 제공하는데 있다. 마스크와 웨이퍼는 각각 자체에 정렬 마크가 되어 있고 본 발명의 석판 인쇄 시스템은 또한 마스크 마크와 웨이퍼 마크가 서로 상대방에 대하여 제대로 위치 했을때를 알아내는 정렬 수단이 더 있다. 정렬 수단은 광선을 비스듬한 방향에서 다수의 신중한 경로를 거쳐 마크쪽으로 향하게 하여 각개 경로로 오는 광선이 마스크와 웨이퍼 각각의 정렬 마크중의 단 하나의 정렬 마크의 모서리만 조명하는 수단을 특징으로 하고 있다. 이 시스템은 또한 조명된 마스크 마크 모서리와 조명된 웨이퍼 마크 모서리를 영상화시키고, 마스크 마크와 웨이퍼 마크 사이의 상대적인 정렬을 마스크 마크와 웨이퍼 마크 모서리의 영상에 따라 결정하는 수단에 특징이 있다.
제1도에서, X-선 석판 인쇄기(10)를 전반적으로 보여주고 있으며 석판 인쇄기(10)의 주요 부분으로서 높은 최고 출력과 높은 반복율 펄스를 내는 레이저(12)와 X-선원(14)와 웨이퍼 조작기구(16)를 포함하고 있다. 레이저(12)는 레이저빔(18)을 발생시켜 거울(20)(22)에 의해 방향 조절을 하여 렌즈(24)로 집중시키고 거울(26)로 최종적으로 X-선원(14)으로 향하게 된다. 레이저(12)에서 발생한 레이저 빔(18)은 타켓(28)과 같은 금속 타켓에 집중됐을때 X-선을 방출시키는 프라즈마가 형성되기에 충분하도록 강렬해야 한다.
X-선원(14)은 저압 헬리움실(30)내에 있는 카세트 타켓(28)을 갖고 있다. 레이저 빔(18)은 저압 헬리움실(30)의 일부인 레이저빔 구멍(32)을 지나 타켓(28)의 초점에 렌즈(24)에 의해 집중되게 한다. 레이저빔(18)의 강도는 타켓(28)의 초점에서 X-선을 방출시키는 프라즈마를 발생시키기에 충분하여서 프라즈마는 노출공간(36)으로 X-선을 발생시키게 된다. 노출공간(36)의 넓은 개념이 필립 제이 말로찌 등의 미합중국 특허 제4,484,339호에 기술되어 있다.
노출공간(36)의 바닥에 놓여 있는 X-선 마스크(38)는 일정한 X-선(34)은 통과 못하게 하고 나머지 X-선은 통과시켜 노출공간(36)으로부터 소정의 X-선 패턴을 얻도록 하는 타입이다.
마스크(38)은 어빙 플롯트닉크가 출원인에게 양도한 유럽 특허 출원 제244,246호로 공보된 X-선 마스크와 구조에 기술된 타입일 수 있다. 간단히 말해서 마스크(38)는 서포트링(39)과 박막(37)을 포함하며 금이나 텅스텐제 패턴이 박막(37) 위에 놓여 칩위에 제작할 영상을 형성한다.
웨이퍼 조작 기구(16)는 반도체 웨이퍼(40)를 척크(42)로 잡고 다단계로 집어 넣어 한번에 웨이퍼의 한 노출 부분이 노출공간(36)의 밑에 위치하도록 하여 X-선(34) 패턴에 노출히도록 한다. 반도체 칩을 조립함에 있어서, 웨이퍼의 각 노출부에 대한 다수의 다양한 작업이 행해진다. 이 작업중의 많은 부분은 마스크(38)의 박막(37)상에 각 노출부분에 형성된 패턴을 노출시킨 후 소정의 방식대로 그 노출된 패턴을 더 가공하는 것이다. 제 일차 충을 제외하고는, 각 패턴은 먼저 노출되고 가공된 웨이퍼(40)의 층 위에 노출된다.
완성된 칩이 제대로 작동하도록 하기위하여 각각의 새로운 노출 부분은 앞선층의 대응 노출 부분의 위치에 대하여 제대로 정렬되도록 하는 것이 대단히 중요하다.
웨이퍼(40)의 각 부분의 이동과 정렬을 제대로 수행하기 위하여, 웨이퍼 조작 기구(16)는 웨이퍼를 6의 자유도로 움직일 수 있어야 한다.
이 6의 자유도는 3가지의 직선 방향, 즉 X방향과 Y방향과 Z방향 및 3가지의 각도 방향을 칭한다. 제1도에서 X방향은 오른쪽에서 왼쪽으로, Y방향은 지면에 수직으로, Z방향은 위에서 아래로 일수 있다. 기구(16)은 평평한 화강암 기초(44) 위에서 이동하며 Y단(stage)(46)과 X단(48)이 있다. X단(48) 위에 부착되어 있는것이 부속단(substage)(50)이며 그위에 Z방향과 회전운동을 제어하는 기구가 있다. 부속단(50)은 X단(48)에 부착되어서 X와 Y방향으로 그 위에서 움직인다.
Y단(46)은 화강암 기초(44)에 부착된 가이드(guide)(52)에 의해 정해진 방향으로 화강암 기초(44) 위를 이동한다. 가이드(52)가 Y방향을 정하면 Y단(46)은 그 정해진 방향에서 가이드(52)를 따라 전후진한다. Y단(46)에는 Y단에 부착된 가이드(54)가 있어서 X방향을 정하며 X단은 공기 베어링(55) 위에서 가이드(54)를 따라 이동한다. 부속단(50)은 3개의 받침(56-1)(56-2)(56-3)에 의해 X단(48) 위에 위치하는데 각 받침에는 스텝퍼 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)와 센서(60-1)(60-2)(60-3)가 설치되어 있다. 이 세개의 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)의 축은 굴곡 피봇트(flexure pivot) (표시안됨)로 정밀하게 안내된다. 세개의 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)를 함께 작동시키므로서 Z방향의 미소이동이 가능하다. 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)중의 하나나 두개를 개별적으로 작동시키므로서 먼저 언급한 각도 변화에 대한 자유도를 얻을 수 있다.
전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)는 X단(48)에 수직 방향으로 경직적으로 부착되어 있다. 이것은 부속단(50)의 각도 변화중 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)의 고정된 구동축에 대한 부속단(50)의 종방향의 근소한 이동이 생기게 한다.
이 종방향 이동을 허용하도록, 부속단(50)에 전동기, 어셈블리(58-1)를 연결하는 축은 어떠한 종방향 이동도 방지할 수 있도록 설계된 볼과 소켓(ball and socket) 카플링(62)이 있다. 그러나 부속단(50)에 전동기 어셈블리(58-2)를 연결하는 축의 카플링은 볼과 V홈 카플링(64)이며 X나 Y방향중 한방향으로만 종방향 이동을 허용하도록 설계되어 있으며, 부속단(50)에 전동기 어셈블리(58-3)를 연결하는 축의 카플링은 볼과 평면 카플링(66)(제3도에 표시됨)으로서 X나 Y방향에 있어서의 종방향 이동을 허용하도록 설계되어 있다.
Y단(46)은 통상적인 구동 수단(표시안됨)에 의해 신충한 여러 단계로 Y가이드(52)를 따라 이동하고 X단(48)은 유사한 통상적인 구동 수단(표시안됨)에 의해 가이드(54)를 따라 이동한다. X단(48)은 X단의 4모서리로부터 아래로 연장되어 있는 4개의 공기 베어링(55)에 의해 Y단(46) 위에 받쳐져 있다.
공기 베어링(55)은 가이드(54)가 정의한 방향으로 화강암 기초(44)를 따라 미끄러진다. 4개의 공기 베어링(55)의 거리를 가능한한 멀리 떨어지게 함으로서, 화강암 기초(44)의 평면상의 근소한 변화가 척크(42)가 잡고 있는 웨이퍼(40)의 비교적 작고 반복 가능한 경사상의 변화만 유발시키게 한다. 웨이퍼(40)의 경사위치에 대한 조정은 이하에서 기술하는 장치와 기법에 의해 할 수 있다.
척크(42)는 웨이퍼(40)을 잡기위한 척크플레이트(chuck plate)(68)를 갖고 있으며 척크플레이트(68) 밑에는 웨이퍼 인양기구(70)가 있는데 제3도에 두가지에 대한 상세히 표시했다. Z방향 이동은 전동기 어셈블리(58-1)(58-2) (58-3)에 의해 제어되며 0.02마이크론 단위의 단으로 되어 있고 최대 범위 400마이크론까지로 되어 있다.
마스크(38)에 대한 웨이퍼의 위치를 제대로 잡기 위하여, 척크 센서(74)와 X-선실 센서(76)가 있는데 이들 각각은 척크(42)와 노출공간(36)에 각각의 브라켓(78)(80)에 의해 결합되어 있다. 센서(74)(76)의 상세한 구조와 작동은 앞서 언급한 프랑켈 등의 미합중국 특허 제4,870,668호에 기숱되어 있다.
웨이퍼 조작기구(16)의 정밀한 X와 Y위치는 간섭계 장치에 의해 결정될 수 있다.
그러한 장치는 종래 기술에서 잘 알려져 있으며 광선 전송장치(표시안됨), Y-거울(82)이나 Z-거울(84)중의 하나와 광선 입사장치 (표시안됨)를 포함한다. 간섭계 장치는 전송 및 입사된 광선의 누적 도플러 천이를 측정하여 대단히 정밀한 변위를 알아낸다. 일례로 간섭계 장치는 석판인쇄 시스템(10)에서 X와 Y의 상대적인 거리를 0.12마이크론 단위로 측정할 수 있다. 두개의 간섭계 장치와 연합된 Y-거울(82)과 X-거울(84)이 웨이퍼(40)와 같은 높이에 대단히 근접하여서 부속단 판(50)에 설치된다. 거울(82)(84)을 이 위치에 설치함으로서 정밀한 Z전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)에 의한 경사조정으로 인한 웨이퍼(40) 노출평면의 어떠한 대응 X와 Y방향 이동도 간섭계로 알아낼 수 있다.
추가하여, 회전 자유도 운동을 하기위한 척크플레이트(68)를 회전시키는 수단(표시안됨)이 척크판(68)과 결합되어 있다. 이러한 수단은 종래 기술에서 잘 알려져 있는 것이며 마틴 E 리(Martin E. Lee)의 미합중국 특허 제4,444,492호에 기술되어 있다.
최종적으로 제1도에서, 정렬 시스템(86)은 노출공간(16)내로 출입할 수 있어서 웨이퍼(40)의 각 부분을 마스크(38) 대하여 정렬할 수 있게한다. 이러한 정렬은 대단히 정밀하여 인쇄되는 최소 획의 폭의 몇분의 일이 되는 것이 바람직하다. 다시말해, 새로운 특성이 석판 인쇄기(110)를 사용해서 웨이퍼(40)의 특정 부분에 만들어지는 위치는 웨이퍼(40)에 조립된 앞서 만들어진 층들의 설계 규정 한계의 5분의 1내에서 정렬되어야 한다. 이와같이 만약 앞선층이 반 마이크론의 획의 폭을 갖는다면 정렬은 10분의 1마이크론 내의 정밀성을 필요로 할것이며 선폭이 더 작으면 10분의 1이하 마이크론 대의 정렬 정밀성을 필요로 할것이다. 정련 시스템(86)을 사용한 정렬 절차를 마친후에는, 정렬 시스템(86)을 X-선(34)의 노출공간 경로에서 제거해야 한다. 이것은 브라켓(88)에 부착되어 홈이 있는 안내 브라켓(90)에 의해 상방향 및 바깥 방향으로 안내되는 안내 핀(92)에 의해 브라켓(88)을 상방향 및 바깥방향으로 움직이도록 브라켓을 화살표 방향으로 움직임으로서 달성된다. 정렬 시스템(96)은 사용하지 않을때 노출공간(36)에 부착된 터널(tunnel)(94)에 저장해 둘수 있다.
이제 제2도에서 웨이퍼(40)가 마스크(38)에 대하여 이동함에 따른 웨이퍼 (40)와 마스크(38)의 박막(37)의 상대적인 위치를 표시한다. 제2도에서 표시한바와 같이 박막(37)은 전형적으로 원형이고 대략 직경 25mm이다. 박막(37)의 패턴화된 부분(96)은 일반적으로 정사각형 또는 직사각헝이고 지정된 크기 내에서 어떤 원하는 패턴도 될 수 있다. 실제로 패턴화된 부분(96) 바로 근접하여 마스크 정렬 마크(98)가 있다. 마크(98)는 패턴부(96)의 모서리 상부나 하부에 따라 어느 위치에든 할 수 있으며 마스크(38)와 먼저 노출되어 가공된 웨이퍼(40) 층을 정렬하는 두가지 목적으로 사용되며 추가하여 다음 번에 노출될 웨이퍼(40)의 수준에 새로운 정렬 마크를 노출시키는 목적으로 쓰인다.
이 새로운 마크는 다음 수준을 정렬 하는데 쓰인다. 추가 마크(표시안됨)는 또 설치하는 동안 마스크를 정렬하기 위하여 패턴부분(96)의 수직 측면을 따라 할 수도 있다.
웨이퍼(40)는 그 사이에 조그만 공간(102)이 있는 각종 부분(100)으로 나뉜다. 그 각 부분(100)은 마스크(38)의 패턴화된 부분(96)의 크기와 같으며 각 공간(102)은 하나 이상의 웨이퍼 정렬 마크(104)를 내기에 충분할 정도로 넓다. 각 웨이퍼 정렬 마크(104)는 앞선층의 마스크에 있는 마스크 정렬 마크가 있으므로 앞선 노출에 의해 만들어진다. 각층에 대한 최선의 웨이퍼 정렬 마크(104)를 유지하기 위하여 마크는 각층에 대한 각기 다른 마스크(38) 패턴에 대하여 패턴화된 부분의 끝을 따라 종방향으로 위치한다. 제2도에서 앞선층의 웨이퍼 정렬 마크(104)는 점선 표시마크(104')에 의해 표시된다.
표시된바와 같이 웨이퍼 정렬 마크(104)(104')는 각 부분(100)을 따라 종방향으로 위치하고 후속하는 각 상향층의 마크는 웨이퍼(40)의 이동방향에 있다. 웨이퍼(40)가 마스크(38)에 대하여 이동하면 마스크 정렬마크(98)와 가장 최신층의 웨이퍼 정렬 마크(104)는 서로 정렬하게 된다. 이러한 정렬은 수직 정렬이기 보다는 약간 거리가 떨어져 있는 또는 편이되어 있는 상대적인 정렬이다. 이것은 웨이퍼(40) 위에 노출된 다음층 정렬 마크(104)를 위한 공간을 내는 것이다. 이것은 또한 이 이후에 기술하는 바와 같은 거리가 떨어져 있는 두 마크(98)(104)로부터 오는 신호를 나란히 놓고 비교할 수 있게 한다. 매 후속 마크(104)(104') 사이의 편이량은 대단히 작고 단지 각 정렬 마크(98)(104)의 크기보다 약간 클뿐이다.
이제 제3도에서, 두 정렬 마크(98)(104)의 각각은 일반적으로 덧셈표(+)형상되고 마크(98)(104)의 각폭은 대략 폭이 2-3마이크론이고 길이가 60마이크론 정도이다. 마스크(38)와 웨이퍼(40)의 각 부분(100)을 정렬할때 정렬 마크(98)(104)중의 하나의 각 획(106)의 중심과 다른 정렬 마크(98)(104)의 중심과 정렬시키는 것이 바람직스럽다. 과거에는 정렬은 한개의 마크로 보일때까지 마크를 수직선 상에 정렬하므로서 행해왔다.
그러나 어떤 약간의 공정상의 차이도 마크의 차이를 초래하며 그것은 마크상의 오차를 내게하는데 10분의 1마이크론 이하에 층간 정렬을 유지하는 것이 설계 목표인 시점에서는 그러한 약간의 오차도 허용할 수가 없다.
이제 제4도에서 마크(98)(104)를 정렬하는데 사용하는 광학적 시스템을 선도로서 보인다. 이미 언급했듯이 마스크 정렬 마크(98)는 마스크(38)에 있고 웨이퍼 정렬 마크(104)는 웨이퍼(40)에 있다.
본 발명에서 정렬은 두 마크(98)(104)의 중심이 소정의 량만큼 서로간에 편이 되었을때 완료된다. 마스크(38)과 웨이퍼(40)는 대략 20마이크론 정도 수직적으로 떨어져 있다는 것을 또한 기억할 필요가 있다. 두개의 마크(98)(104)는 각각 조명 수단(108)에 의해 제4도에서 전등으로 표시한 바와 같이 조명되며 제19도에서 이 이후에 상세히 기술한다.
지금은 조명 수단(108)은 마스크(38)의 박막(37)을 통과하여 충분한 광선을 비춰 마크(98)(104)를 조명하고 거기에서 흐트러진 광선은 다시 박막(37)을 가로지르게 된다는 것만을 언급하는 것으로 충분하다. 대물렌즈(110)는 두 정렬 마크(98)(104) 바로 위에 위치해서 대전 연결장치(charge coupled device, CCD)(112)와 같은 비데오 픽업(Video Pickup) 장치쪽으로 긴 촛점거리를 가진 영상으로 투사한다.
CCD(112)는 평면으로 되어 있으므로 두개의 정렬 마스크(98)(104)중의 단 한개 영상만 마스크(38)와 웨이퍼(40) 사이의 거리로 인해서 CCD(112)의 평면에 촛점을 맺을 수 있다.
그러나 두 마크를 비교할 수 있도록 CCD(112) 위에 두마크(98)(104)의 영상을 맺게하는 것이 필요하다.
이 목적을 달성하기 위하여 거울(114)(116)(118)(120)을 준비하여 마스크 정렬마크(98)의 더 면 영상에 대하여 필요한 연장된 촛점거리를 보상하기 위하여 제공된다. 거울(114)은 마스크 정렬 마크(98)의 영상에 대응하는 렌즈(110)로부터 오는 영상과 교차하도록 위치한다. 그 영상은 거울(116)쪽으로 반사되어 거울(118)쪽으로 반사되고 최종적으로 거울(120)에 의해 CCD(112)로 반사된다. 거울(114)(116)(118)(120) 사이의 거리는 마스크 정렬 마크(98)를 위한 영상 촛점 거리의 차이를 보상하도록 선택되었다. 또는 거울(114)은 부분 통과가 되는 장치로 대체하여 전체 영상의 일부를 비켜가 버리게 하고 마스크 정렬 마크(98)의 영상에 대응하는 부분만 CCD(112)로 향하게 할 수 있다. 이 장치의 통과/반사율을 조정하므로서, 마스크와 웨이퍼 정렬 마크(98)(104) 사이의 산란효율차를 보상할 수 있다.
스캐너 및 디텍터 회로(scanner and detector circuitry)(122)가 CCD(112)에 연결되어서 CCD(112)면의 각 수평/수직선을 주사(走査)한다. 장치(122)는 또한 이러한 주사에 의해 얻어진 신호를 검출 및 가공한다. 이러한 신호와 가공결과에 응하여 회로(122)는 웨이퍼 조직 수단(16)에 의해 웨이퍼(40)의 운동을 제어하는 신호를 제공한다.
검출된 신호와 회로(122)에 의해 검출된 신호를 가공하는 방식이 제6도 및 제7도에서 이 이후에 기술된다.
이제 제5도에서, 조명 수단(108)은 정렬 마크(98)(104)의 획(106)의 하나에 수직으로 윗쪽에 설치되어 있다. 또한 조명 수단은 밑에도 설치되어 있거나 최소한 렌즈(110)의 측면에 설치되어서 그로부터 오는 광선이 직접 렌즈(110)를 통과하지 않게한다. 이렇게 위치를 잡음으로서 조명 수단(110)으로부터 오는 광선은 수평에 대하여 대략 30。 각도로 획(106)에 입사한다. 이와같이 해서, 획의 평평한 수평 상부에 입사하는 조명수단(108)으로부터 오는 광선 부분은 반사되어 렌즈(110)로부터 멀리가 버린다. 유사하게 대략적으로 수직인 획(106)의 측면에 입사하는 광선도 반사되어 렌즈(110)로부터 또한 멀리가 버린다. 바꿔말하면 렌즈(110)쪽으로 반사되는 단 하나의 광선은 획(106)의 모서리(124)에 입사된 결과로 산란하는 광선이다. 제5도에서와 같이 렌즈(110)의 다른 쪽에 조명수단(108)과 유사한 조명 수단을 설치하므로서 다른쪽 모서리(125)로부터 반사되는 광선도 렌즈(110)를 통하여 볼 수 있을 것이다. 두 모서리(124)(125)의 위치를 알므로서 획(106)의 중심을 쉽사리 결정할 수 있다.
다시 제3도에서, 4개의 직각으로 위치한 조명 수단(126)(128)(130)(132)을 표시한다. 각 조명수단(126)(128)(130)(132)은 두개의 획(106)과 대체적으로 상방향에 수직이 되도록 마크(98)(104)와 정렬된다. 이러한 방식으로 길이 방향 모서리(134)는 조명수단(126)에 의해 조명되고, 길이방향 모서리(136)은 조명수단(128)에 의해 조명되고, 길이방향 모서리(138)은 조명수단(130)에 의해 조명되고, 길이방향 모서리(140)는 조명수단(132)에 의해 조명된다. 비록 렌즈로 산란되는 광선의 양은 대단히 작을지라도, 획(106)의 끝 모서리(142)도 또한 조명수단(126)(128)(130)(132)에 의해 조명된다는 것에 주목해야 된다.
한번에 하나씩 각 조명수단(126)(128)(130)(132)을 점등하므로서 각각의 별개의 모서리(134)(136)(138)(140)를 따로 따로 보고 검출할 수 있다. 비록 간섭 현상 및 의사 신호가 있을 수 있으나 정렬은 또한 각조명 수단(126) (128)(130)(132)을 함께 점등시키므로서 할수도 있다. 또한 4개의 조명수단을 한번에 하나씩 점등시키므로서 정렬 시스템에 의해 발생되는 열량을 줄일 수 있어서 시스템의 열적 안정성에 부정적인 효과를 덜주게 된다.
실제에 있어서는 조명 수단(126)(128)(130)(132) 각각은 대략 800나노미터 파장의 근 적외선을 방출하는 레이저 다이오드(diode)일 수 있다. 일례로 고체 갈리움 비소타입의 레이저 다이오드가 사용될 수 있다. 또한 레이저 다이오드는 일반적으로 렌즈(110)로부터 충분히 멀리 위치하며, 제3도 및 제5도에서 선도로서 보인바와 같이, 근 적외선은 보통의 광섬유와 거울이나 렌즈와 같은 다른 광선조사(照射) 장치에 의해 렌즈(110) 주위의 위치까지 전송한다. 렌즈(110) 주위에 레이저 다이오드 광선을 조사하기 위한 구조의 상세는 제8도, 제9도 및 제10도와 연관하여 이 이후에 기술한다. 대략 800나노미타 파장의 근 적외선을 사용하는 이유는 이 파장에서의 광선이 박막(37)의 보론 피막된 실리콘 재질의 흡수성과 공간상의 분해능의 적절한 절충이기 때문이다. 또한 광선의 산란된 신호 부분은 렌즈(110)로 적절히 집중시키기 위하여 박막(37)을 또다시 통과해야만 된다.
제4도, 제6도 및 제7도에 있어서, 각 정렬 마크의 중심을 탐지하는 방법을 이제 기술한다. 앞에서 주목했던 대로 제4도에 보인 구조는 대물렌즈(110)에 의해 모여진 광선의 영상을 CCD(112)의 면에 나타나도록 한다. 제6도는 4개의 조명수단(126)(128)(130)(132) 모두가 작동된 후에 이 영상이 어떻게 보이는가를 표시한다. 만약 4개의 조명수단(126)(128)(130)(132)을 한번에 하나씩 작동시키면, 각 조명수단(126)(128)(130)(132)에 의해 반사되는 영상은 각 특정의 조명 수단(126)(128)(130)(l12)에 대한 작동이 끝난후에 영상의 재생을 계속하기 위하여 CCD(112)와 연합된 메모리에 저장해야만 한다.
제6도에 보인 바와 같이 CCD(112)로 향한 두개의 영상(144)(146)은 두개의 정렬마크(98)(104)의 모서리(128)(130)(132)(134)를 가르킨다. 정렬 시스템 (10)을 사용함에 있어서, 마스크(38)와 웨이퍼(40)의 각부분(100) 사이의 정렬은 두 마크가 같은 Y선상에 있을 때 또는 Y방향으로 일정거리 떨어져 있을때 또는 X방향으로 일정거리 떨어져 있을 때 한다. 이와같이 CCD(12) 위에 나타난 두개의 영상(144)(146)을 정렬함에 있어서 영상을 제6도에서와 같이 수직적으로는 동일하거나 유사한 수준에서 수평적으로는 떨어져서 나타난다. 정렬은 스캐닝 및 디텍터 회로(122)를 사용하여 CCD(112)면을 가로 질러서 제6도의 주사선(148)(150)과 같은 일련의 주사선을 비교 하므로서 검출할 수 있다.
실제에서는 주사선(148)(150)과 유사한 모든 일련의 주사선을 얻어서 스캐닝 및 디텍팅 회로(122)에 주어 가공하도록 한다. 추가하여 또한 수직 주사선을 이용할 수도 있다.
주사선(148)(150)으로부터 도출된 전기신호(152)(154)를 제7도에 표시한다. 매 신호(144)(146)에 있는 영상 광선의 존재에 대응하는 4개의 펄스(156) (158)(160)(162)를 갖는다. 또한 각 쌍의 펄스(156)(158)(16)(162)는 신호(152)(154)에 있는 기준 신호치(164)(166)의 약간의 시차에 의해 분리되어 있다.
회로(122)는 신호(152)(154)와 같은 전기 신호에 의해 표시되는(148)(150)과 같은 모든 주사선을 비교한다. 이렇게 하므로서 회로(122)에 의한 결정이 첫째 각 주사선이 두개의 펄스쌍(156)(158)(160)(162)을 포함하는 것을 확인함으로서 Y방향으로 신호가 정렬되었을 때와 두번째 두개의 펄스쌍(156)(158)(160)(162)이 적절한 거리로 떨어져 있는 것을 확인함으로서 내려진다.
적절한 거리는 주사선의 기준치(164)(166) 사이의 시간이나 거리를 검출하고 측정하므로서 결정된다. 또한 기준치(164)(166)는 정렬 마크(98)(104)가 적절히 자리 잡았는지를 확인하기 위하여 주사선끼리 비교해 볼수도 있다.
또는 다른 통상의 파장비교 기법이 정렬의 확인을 위하여 쓰일 수도 있다. 어떤 정렬 시스템에서도 정렬 공정중 가장 중요한 부분은 하나의 정렬 마크를 다른 정렬 마크에 대하여 제대로 위치시키는 것이다. 퉁상적인 기법에서는 하나의 전체 마크를 다른 전체 마크위에 또는 다른 전체 마크에 대하여 설치하는 것으로서 이 일을 해왔다. 두 마크는 비교적 넓기(예를 들어 2-3마이크론) 때문에 10분의 1마이크론 이하의 극도의 정밀성은 통상적인 기법으로서는 가능하지 않다. 그러나 단지 여기서 기술한 정렬 마크(98)(104)의 모서리를 검출함으로서만 각 정렬 마크(98)(104)의 정확한 중심을 찾아낼 수 있다. 그 중심을 기준치 점(164)(166)의 중심이다. 이점 (164)(166)은 제7도에서와 같이 대단히 정밀하게 확인할 수 있기 때문에 1마이크론의 10분의 1보다 더 정밀성도 가능하게 되었다. 이제 해야할 것은 점 (164)(166)이 일정 시간동안 분리된 때를 검출해 내는 것이다.
또한 점 (164)(166) 사이의 기간이 원하는 기간보다 긴지 짧은지에 주목함으로서 제어신호가 웨이퍼조작기구(16)에 제공되어 시스템(10)이 정렬되도록 한다.
이제 제8도와 제9도에서, 위에서 언급된 더 일반화된 정렬 시스템의 개념을 넣어 본 발명의 특수한 정렬 시스템을 기술 하고자 한다.
위에서 언급된 더 일반화된 기술에 대한 특수한 구체화로서 제8도와 제9도에서 적당한 곳에서는 동일부품에 대하여는 동일번호를 붙였다. 제8도 및 제9도에서 보인 정렬 시스템(168)은 대물렌즈(110)와 4개의 광선 디플렉터(deflector)(170)(172)(1 74)(176)가 있는데 이광선 디플렉터는 제10도에 상세히 표시됐다. 광선 디플렉터(170)(172)(174)(176) 각각은 거기에 결합된 각각의 광섬유 소자(178)(180)(182)(184)로부터 800나노미터의 광선을 받는다. 광선 디플렉터(170)(172)(174)(176)는 대물렌즈(110)에 설치되어서 파장 800나노미터의 광선이 마스크 박막(37)의 정렬 마크(98) 지역으로 직각으로 향하게 한다.
이 광선은 박막(37)을 통과하여 일반적으로 마크(98) 밑을 이동하는 웨이퍼(40)에 있는 웨이퍼 정렬 마크(104)를 포함해서 웨이퍼(40) 표면도 또한 조명한다. 선에 주목한대로 두개의 정렬 마크(98)(104)는 적절히 정렬이 맞춰 졌을때 서로간에 약간 편이 한다. 그러나 그러한 편이는 제8-10도에 표시하기에는 너무작다.
이제 제10도에서, 4개의 광선디플렉터(170)(172)(174)(176) 각각은 대물렌즈 시스템(110)의 케이싱(casing)의 4개 직각 방향에 설치된다. 대물렌즈 시스템(100)은 25배율의 어떤 구입가능한 대물렌즈 시스템일 수 있으며 한개 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.
노출공간(36)에는 공간이 제한되어 있으므로 대물렌즈 시스템(110)도 또한 가능한한 작아야 한다. 대물렌즈 시스템(110)을 포함하는 케이스는 4개의 광신 디플렉터(170)(172)(174)(176)를 격납시키기 위한 4개의 직각방향 홈이 있다. 광선 디플렉터(170)와 광섬유 요소(178)에 관하여 보인대로 각 광선 디플렉터(170)(172)(174)(176)는 거기에 부착된 4개의 고아섬유 요소 (178)(180)(182)(184)중의 하나를 격납한다. 광선 디플렉터(170)에서 보인대로 광섬유(178)로부터 광선을 받아서 구멍(188)을 통하여 거울(80)로 향하게 하기 위한 렌즈 시스템(186)이 있다. 거울(190)로부터 광선은 마스크 정렬 마크(98)로 반사되며 또 박막(37)을 통하여 웨이퍼(40)로 향한다. 각각의 다른 광선 디플렉터(172)(174)(176)도 디플렉터(170)와 똑같다.
다시 제8도 및 제9도에서, 4개의 광섬유 요소(178)(180)(182)(184)는 4개의 레이저 다이오드(diode)장치(210)(212)(214)(216)에 연결되어 있다. 각각의 레이저 다이오드 장치(210)(212)(214)(216)는 800나노미터의 레이저 광선을 요소(178)(180)(182)(184)중의 하나에 제공하도록 선택되었다. 또한 각각의 레이저 다이오드 장치(210)(212)(214)(216)는 한번에 단 하나씩만 그러한 광선을 제공하기 위하여 가동되도록 제어한다. 광섬유 요소(178)(180)(182)(184)는 한묶음이 되어 각각의 광 디플렉터(170)(172)(174)(176)에 제공된다. 정렬 마크(98)(104)로부터 대물렌즈 시스템(110)쪽으로 산란된 광선은 25배로 확대된다.
대물렌즈 시스템(110)으로부터 오는 영상은 거울(192)(194)(196)에 의해 반사되어 확대렌즈(198)에 의해 4배로 더 확대된다. 이러한 방식으로 한번에 단 하나의 정렬 마크(98)(104)의 모서리(134)(136)(138)(140)만이 조명 된다.
정렬 시스템(168)은 일반적으로 2단으로 건조된다. 상단은 판(200) 위에 있고 하단은 브라켓(88) 및 정렬시스템(168)을 사용안할때 마스크 박막(37)으로부터 브라켓(88)을 상향 외축으로 이동시키기 위한 연관기구에 의해 고정된다. 대물렌즈 시스템과 거기에 부착된 부품들은 X-선(34)을 막지 않도록 X선 노출 구역으로부터 멀리 이동시켜 놔야 한다. 이 이동은 기구(202)를 브라켓(90)(90')의 홈 내에서 미끄러지는 핀(92)(92')에 의해 결정되는 방식대로 단순히 브라켓(88)을 종방향(제8도에서 왼쪽으로)으로 이동시키므로서 달성된다.
핀(92)(92')은 브라켓(88)의 일부이며 브라켓(90)(90')는 핀(200)에 부착되어 있다. 기계적으로 거울(192)은 렌즈 시스템(110) 바로 위 대물렌즈(110)에 부착되어 있고 거울(194)은 거울(192)과 같은 높이 판(200)의 하부에 연결되어 있다. 광선은 판(200)에 있는 구멍(203)을 통하여 반사된다.
대물렌즈 시스템(110)과 확대렌즈(198)에 의한 총 100배의 확대 때문에, 마스크 박막(37)과 웨이퍼(40)의 상부면 사이의 대략 20마이크론의 간극으로 인하여 마스크 정렬 마크(98)과 웨이퍼 정렬 마크(104)의 영상을 동일한 영상 평면 맺기 하는 것은 불가능하다. 이 문제를 해결하기 위하여, 렌즈(198)로부터 오는 영상의 일부는 제9도에 보인바와 같이 판(200) 위에 설치된 반사경(114)(116)(118)(120)으로 방향을 바꾸도록 한다. 반사경(114)은 입사한 광선의 70퍼센트는 반사시키고 30퍼센트는 통과시키는 실제로는 프리즘이다. 반사경(120)은 거울이며 프리즘 반사경(114)을 통하여 입사한 영상의 반은 잘라 버리도록 위치한다. 부분적으로 반사시키는 프리즘으로 거울(114)을 만들므로서 웨이퍼 정렬마크(104)로부터 반사되어 오는 광선을 영상 맺게할때, 박막(37)이 있음으로 인한 보상을 하게 한다.
거울(116)(118)은 판(200)의 홈에 조정할 수 있게 설치되어 있는 브라켓(204)에 설치되어 있다. 어떤 경우에 간극의 크기가 달라질 수 있으므로, 브라켓(204)은 박막(37)과 웨이퍼(40) 사이의 간극의 변화를 보상하기 위하여 조정할 수도 있다.
비록 표시는 안되었지만, 자동수단이 간극이 변화에 따른 마크의 적절한 촛점을 맞추기 위하여 포함될 수도 있다. 렌즈(208)가 CCD(112)에 맺힌 두개의 영상이 같은 크기인 것을 확실히 하도록 거울(114)(116)사이에 설치 된다.
제8,9,10도에 보인 부품들로 제6도 CCD(112)에 맺힌 영상을 표시했다. 이 영상은 그 이후 앞서 기술한대로 검출되고 가공될 수 있어서 마스크(38)와 웨이퍼(40)의 적절한 부분(100)과의 적절한 정렬을 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 마스크와 상기 마스크로부터 거리가 떨어져 있는 웨이퍼와 상기 마스크에 대하여 상기 웨이퍼를 이동시킬 수 있는 수단과 정렬 마크가 각각 상기 마스크와 웨이퍼 위에 있는 석판 인쇄 시스템에 있어서, 상기 마스크 마크와 상기 웨이퍼 마크가 상호간에 제대로 위치한 때를 검출하기 위한 정렬 수단의 개선은 상기 마스크 마크위에 위치하여 광선을 제공하는 수단으로부터 광선을 받는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈에 제공되는 광선을 비스듬한 방향에서 신중히 선택된 다수의 경로를 따라 상기 마스크 마크와 상기 웨이퍼를 조명시키는 위치로 방향을 잡는 방향 조절수단과, 상기 조명된 마스크 마크와 상기 조명된 웨이퍼 마크를 영상 처리하는 제2촛점 영상화 수단을 포함하는 영상화 수단과, 상기 마스크 마크와 상기 웨이퍼 마크의 상대적인 정렬을 결정하는 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 석판 인쇄 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2촛점 영상화 수단은 상기 마스크와 상기 웨이퍼 사이의 거리를 보상할 수 있는 수단을 포함하여 상기 영상화된 마스크 마크와 상기 영상화된 웨이퍼 마크가 동일 평면상에 영상화하도록 하는 것을 특징으로 하는 석판 인쇄 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 영상화된 마크의 경로와 떨어져 있는 경로를 따라 가는중에 상기 대물렌즈에의해 영상화된 광선의 50퍼센트 이상을 반사하기 위한 부분적으로 통과하는 반사수단을 포함하는 2촛점 영상화 수단을 특징으로 하는 석판 인쇄 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 광원을 제공하기 위한 수단이 다수의 개별적 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 석판 인쇄 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광원의 방향 조절 수단은 직각 방향으로부터 상기 광선의 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 석판 인쇄 시스템.
  6. 각각 그 위에 정렬 마크가 있는 마스크 및 웨이퍼와 상기 웨이퍼 정렬 마크와 상기 마스크 정렬 마크가 정렬되 있는 위치로 X-선이 조사되기 전에 상기 웨이퍼를 이동시키기 위한 이동수단에 설치되는 상기 웨이퍼를 구비하여 상기 마스크 정렬 마크의 영상을 만들기 위하여 위치하는 렌즈와, 상기 마스크 정렬 마크 주위 구역에 광선을 향하도록 위치하고, 상기 마스크 밑에 있는 상기 웨이퍼의 일부분을 또 조명하도록 충분한 강도이고 파장이 선택되며 광선이 상기 마크의 모서리부터 반사되며 상기 렌즈에 의해 영상이 맺어지도록 위치하는 다수의 광선 제공수단과, 상기 웨이퍼 정렬 마크가 상기 마스크 정렬 마크와 정렬하도록 상기 웨이퍼를 위치시키는 운동을 유발시키기 위한 상기 운동수단에 전기 신호를 제공하고 그곳에 제공된 영상을 가공하기 위한 수단과, 영상을 상기 렌즈로부터 상기 검출 및 신호 가공 수단으로 향하게 하는 수단을 특징으로 하는 X-선을 패턴화된 마스크를 통과시킨 후 상기 마스크로부터 떨어져 있는 웨이퍼로 향하게 하는 타입의 X-선 석판 인쇄기용 정렬 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 마크는 최소한 2쌍의 평행 모서리가 있고 상기 다수의 광선 제공수단은 각각 상기 모서리중의 하나에 직각으로 위치한 것을 특징으로 하는 X-선 석판 인쇄기용 정렬 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 방향 조절 수단은 상기 마스크와 상기 웨이퍼 사이의 떨어진 거리를 보상하기 위하여 더먼 경로를 따르도록 상기 영상의 일부를 방향 조절하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 X-선 석판 인쇄기용 정렬 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 마스크를 통과한 상기 광선의 일부를 잃어버리며 방향 조절하는 상기 수단은 광선이 상기 마스크를 통과함으로서 생기는 광선의 손실로 인한 상기 영상의 광선 손실을 보상하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 X-선 석판 인쇄기용 정렬 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 가공하기 위한 상기 수단은 평면 배열의 대전 결합 장치와 상기 장치를 주사하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 X-선 석판 인쇄기용 정렬 시스템.
KR1019920702922A 1990-05-21 1991-05-21 X-레이 석판 인쇄 정렬 시스템 KR960013684B1 (ko)

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JPS6327016A (ja) * 1986-07-18 1988-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 露光装置

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