JP2829649B2 - アライメント装置 - Google Patents
アライメント装置Info
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- JP2829649B2 JP2829649B2 JP1290021A JP29002189A JP2829649B2 JP 2829649 B2 JP2829649 B2 JP 2829649B2 JP 1290021 A JP1290021 A JP 1290021A JP 29002189 A JP29002189 A JP 29002189A JP 2829649 B2 JP2829649 B2 JP 2829649B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- wafer
- alignment
- stage
- mark
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、露光装置内に用いられてマスク等の原版
と半導体ウエハ等の被露光基板との相対位置合わせを高
精度に行なうアライメント装置に関する。
と半導体ウエハ等の被露光基板との相対位置合わせを高
精度に行なうアライメント装置に関する。
［従来の技術］ 半導体集積回路を製造するための露光装置において
は、集積回路のパターンが形成されたマスクとこのパタ
ーンを転写しようとする半導体ウエハとを露光前に高精
度に重ね合わせする必要がある。例えば、256メガビッ
トDRAMクラスの集積回路の場合、パターンの線幅は0.25
ミクロン程度であり、重ね合わせ精度は誤差0.06ミクロ
ン以下が要求される。
は、集積回路のパターンが形成されたマスクとこのパタ
ーンを転写しようとする半導体ウエハとを露光前に高精
度に重ね合わせする必要がある。例えば、256メガビッ
トDRAMクラスの集積回路の場合、パターンの線幅は0.25
ミクロン程度であり、重ね合わせ精度は誤差0.06ミクロ
ン以下が要求される。
しかしながら、従来のアライメント装置を用いては、
このような高精度の位置合わせは困難であった。
このような高精度の位置合わせは困難であった。
［発明が解決しようとする課題］ この発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、より高精度の位置合せが可能なアライメ
ント装置を提供することを目的とする。
されたもので、より高精度の位置合せが可能なアライメ
ント装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためこの発明では、被露光基板と
原版との相対位置ずれ量を検出する計測手段と、前記相
対位置ずれを補正すべく前記基板および原版の少なくと
も一方を補正駆動する補正駆動手段と、前記相対位置ず
れ量が所定のトレランス内に入っているか否かを判定し
て前記補正駆動手段の動作を制御する制御手段と具備す
るアライメント装置において、前記相対位置ずれ量が前
記トレランス内に入っていても、少なくとも１回の前記
補正駆動を行なうようにしたことを特徴としている。
原版との相対位置ずれ量を検出する計測手段と、前記相
対位置ずれを補正すべく前記基板および原版の少なくと
も一方を補正駆動する補正駆動手段と、前記相対位置ず
れ量が所定のトレランス内に入っているか否かを判定し
て前記補正駆動手段の動作を制御する制御手段と具備す
るアライメント装置において、前記相対位置ずれ量が前
記トレランス内に入っていても、少なくとも１回の前記
補正駆動を行なうようにしたことを特徴としている。
この発明の一態様においては、前記相対位置ずれ量が
前記トレランス内に入ってから、最後に１回は前記補正
駆動を行なうようにしている。
前記トレランス内に入ってから、最後に１回は前記補正
駆動を行なうようにしている。
この動作は、例えば、先ず、前記計測手段で計測され
た相対位置ずれ量に基づいて前記補正駆動を行ない、そ
の後、直前の補正駆動で補正された相対位置ずれ量に対
して前記判定処理を実行することにより実現される。
た相対位置ずれ量に基づいて前記補正駆動を行ない、そ
の後、直前の補正駆動で補正された相対位置ずれ量に対
して前記判定処理を実行することにより実現される。
［作用］ 従来のアライメント装置においては、原版、例えばマ
スク上に形成されたアライメントマークと被露光基板、
例えば半導体ウエハ上に形成されたアライメントマーク
とのX,Y座標軸に平行な方向の直線ずれ量を計測し、複
数対のマスク上およびウエハ上マイクから得られる複数
の直線ずれ量データΔXm,ΔYnを基にマスクとウエハと
のショット全体での直線ずれ量（ΔX,ΔＹ）および回転
ずれ量（Δθ）を算出する。そして、これらのずれ量
（ΔX,ΔY,Δθ）が所定のトレランス内にあるか否かを
判定し、トレランス内にあればそこで位置合わせ処理を
終了し、トレランス外であれば前記算出結果に基づいて
マスクとウエハを相対的に補正駆動することによりマス
クとウエハとを位置合わせしている。
スク上に形成されたアライメントマークと被露光基板、
例えば半導体ウエハ上に形成されたアライメントマーク
とのX,Y座標軸に平行な方向の直線ずれ量を計測し、複
数対のマスク上およびウエハ上マイクから得られる複数
の直線ずれ量データΔXm,ΔYnを基にマスクとウエハと
のショット全体での直線ずれ量（ΔX,ΔＹ）および回転
ずれ量（Δθ）を算出する。そして、これらのずれ量
（ΔX,ΔY,Δθ）が所定のトレランス内にあるか否かを
判定し、トレランス内にあればそこで位置合わせ処理を
終了し、トレランス外であれば前記算出結果に基づいて
マスクとウエハを相対的に補正駆動することによりマス
クとウエハとを位置合わせしている。
ここで、第10図を用いて説明すると、前記トレランス
の値Ｔは、一般に、直線ずれ量計測系の誤差（AA計測誤
差）ａ、温度やプロセス等に起因するマスク上アライメ
ントマークとウエハ上アライメントマークの位置誤差
（Ｍ−Ｗ誤差）ｂ、ならびにマスクおよびウエハを所望
位置に位置決めするためのサーボによるステージの微小
振動やステージ位置検出系（例えばレーザ干渉計）の計
測誤差等に起因する位置誤差（ステージ安定性）ｃの総
和（ａ＋ｂ＋ｃ）に多少の余裕を持たせた値が設定され
る。このトレランス値Ｔが露光装置における重ね合わせ
（位置合わせ）精度を充分に満たす範囲のものでなけれ
ばならないことは勿論であり、各計測系、アライメント
マーク、およびステージ安定性等は極めて高精度である
ことが前提となる。
の値Ｔは、一般に、直線ずれ量計測系の誤差（AA計測誤
差）ａ、温度やプロセス等に起因するマスク上アライメ
ントマークとウエハ上アライメントマークの位置誤差
（Ｍ−Ｗ誤差）ｂ、ならびにマスクおよびウエハを所望
位置に位置決めするためのサーボによるステージの微小
振動やステージ位置検出系（例えばレーザ干渉計）の計
測誤差等に起因する位置誤差（ステージ安定性）ｃの総
和（ａ＋ｂ＋ｃ）に多少の余裕を持たせた値が設定され
る。このトレランス値Ｔが露光装置における重ね合わせ
（位置合わせ）精度を充分に満たす範囲のものでなけれ
ばならないことは勿論であり、各計測系、アライメント
マーク、およびステージ安定性等は極めて高精度である
ことが前提となる。
このようなアライメント装置においては、例えばウエ
ハをアライメント位置に送り込んだ際に計測および算出
されたずれ量（ΔX,ΔY,Δθ）が偶々前記トレランスＴ
内に入っているとそのままの状態で位置合わせ処理を終
了する。しかしながら、この算出ずれ量（ΔX,ΔY,Δ
θ）は、前記各誤差a,b,cを含んでいるので、算出ずれ
量がトレランスＴ内であっても真のずれ量は目標値０に
対して±（Ｔ＋ａ＋ｂ＋ｃ）の範囲にあることになる。
つまり、従来のアライメント装置では、トレランス値を
Ｔとすると、実際の位置合わせ誤差は、±（Ｔ＋ａ＋ｂ
＋ｃ）となり、前記各誤差の総和（ａ＋ｂ＋ｃ）の２倍
以上となる。
ハをアライメント位置に送り込んだ際に計測および算出
されたずれ量（ΔX,ΔY,Δθ）が偶々前記トレランスＴ
内に入っているとそのままの状態で位置合わせ処理を終
了する。しかしながら、この算出ずれ量（ΔX,ΔY,Δ
θ）は、前記各誤差a,b,cを含んでいるので、算出ずれ
量がトレランスＴ内であっても真のずれ量は目標値０に
対して±（Ｔ＋ａ＋ｂ＋ｃ）の範囲にあることになる。
つまり、従来のアライメント装置では、トレランス値を
Ｔとすると、実際の位置合わせ誤差は、±（Ｔ＋ａ＋ｂ
＋ｃ）となり、前記各誤差の総和（ａ＋ｂ＋ｃ）の２倍
以上となる。
なお、前記トレランス値Ｔを前記総和（ａ＋ｂ＋ｃ）
より小さくすることは、このトレランス内に位置合わせ
されることを偶発的な要素に負うこととなり、位置合わ
せに長時間を要したり、位置合わせが困難になるので得
策ではない。
より小さくすることは、このトレランス内に位置合わせ
されることを偶発的な要素に負うこととなり、位置合わ
せに長時間を要したり、位置合わせが困難になるので得
策ではない。
一方、この発明では、前記算出ずれ量がトレランス内
に入っているか否かにかかわらず必ず１回は補正駆動を
実行する。この場合、真のずれ量がＡである点の算出ず
れ量はＡ±（ａ＋ｂ＋ｃ）となるから、少なくとも１回
補正駆動した後の真のずれ量はＡ−｛Ａ±（ａ＋ｂ＋
ｃ）｝＝±（ａ＋ｂ＋ｃ）となる。トレランス値Ｔは前
述のように各誤差の総和（ａ＋ｂ＋ｃ）より大きく設定
されるため、この最低１回の補正駆動によって、位置合
わせ誤差は必ずトレランス内に入る。したがって、この
発明によれば、位置合わせ誤差は、必ずトレランス値Ｔ
よりも小さくなり、計測系やステージ系等の精度が同等
の従来装置より精度を向上させることができる。
に入っているか否かにかかわらず必ず１回は補正駆動を
実行する。この場合、真のずれ量がＡである点の算出ず
れ量はＡ±（ａ＋ｂ＋ｃ）となるから、少なくとも１回
補正駆動した後の真のずれ量はＡ−｛Ａ±（ａ＋ｂ＋
ｃ）｝＝±（ａ＋ｂ＋ｃ）となる。トレランス値Ｔは前
述のように各誤差の総和（ａ＋ｂ＋ｃ）より大きく設定
されるため、この最低１回の補正駆動によって、位置合
わせ誤差は必ずトレランス内に入る。したがって、この
発明によれば、位置合わせ誤差は、必ずトレランス値Ｔ
よりも小さくなり、計測系やステージ系等の精度が同等
の従来装置より精度を向上させることができる。
［効果］ 以上のように、この発明によれば、アライメント精度
を向上させることができる。
を向上させることができる。
［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例に係るステップアンド
リピート露光装置（ステッパ）のマスクウエハアライメ
ントおよび露光ステージ部分の構成を示す。同図におい
て、１は露光光、例えばSORから放射されるＸ線であ
る。２は転写すべきパターンを形成されたマスクであ
る。３はマスクのパターンを転写されるウエハ、４はマ
スク２をその面内で回転させるためのマスクθステー
ジ、５はウエハ３をその面内で回転させるためのθ粗動
ステージ、６はウエハ３をマスク２と所定のプロキシミ
テイギャップを介して対向させる際ウエハ３をＺ（露光
光へ向かう方向に移動），ωＸ（Ｘ軸回りに回転），ω
Ｙ（Ｙ軸回りに回転）駆動するためのＺチルトステー
ジ、７はウエハ３をその面内で微小回転させるためのθ
微動ステージ、８はウエハをＸ方向に微小駆動するため
のＸ微動ステージ、９はウエハをＹ方向に微小駆動する
ためのＹ微動ステージ、10はＸ粗動ステージ、11はＹ粗
動ステージである。θ粗動ステージ５、Ｚチルトステー
ジ６、θ微動ステージ７、Ｘ微動ステージ８、Ｙ微動ス
テージ９、Ｘ粗動ステージ10、およびＹ粗動ステージ11
はウエハステージ24を構成している。
リピート露光装置（ステッパ）のマスクウエハアライメ
ントおよび露光ステージ部分の構成を示す。同図におい
て、１は露光光、例えばSORから放射されるＸ線であ
る。２は転写すべきパターンを形成されたマスクであ
る。３はマスクのパターンを転写されるウエハ、４はマ
スク２をその面内で回転させるためのマスクθステー
ジ、５はウエハ３をその面内で回転させるためのθ粗動
ステージ、６はウエハ３をマスク２と所定のプロキシミ
テイギャップを介して対向させる際ウエハ３をＺ（露光
光へ向かう方向に移動），ωＸ（Ｘ軸回りに回転），ω
Ｙ（Ｙ軸回りに回転）駆動するためのＺチルトステー
ジ、７はウエハ３をその面内で微小回転させるためのθ
微動ステージ、８はウエハをＸ方向に微小駆動するため
のＸ微動ステージ、９はウエハをＹ方向に微小駆動する
ためのＹ微動ステージ、10はＸ粗動ステージ、11はＹ粗
動ステージである。θ粗動ステージ５、Ｚチルトステー
ジ６、θ微動ステージ７、Ｘ微動ステージ８、Ｙ微動ス
テージ９、Ｘ粗動ステージ10、およびＹ粗動ステージ11
はウエハステージ24を構成している。
12はマスク２上およびウエハ３上に形成されているア
ライメントマークに光を照射し、これらのマークからの
散乱光を検出するピックアップである。この実施例にお
いて、アライメントマークはウエハ３上の各ショットの
スクライブライン上にそのショットの各辺の近傍に優先
マーク１個と予備マークを１個ずつ計８個が形成されて
いる。１個のアライメントマークとしては、第２図に示
すように、そのマークが配置されている辺に平行な方向
のマスク−ウエハ重ね合わせ誤差を検出するためのAAマ
ーク201およびマスク２とウエハ３の間隔を検出するた
めのAFマーク202となる回折格子が先行プロセスにおい
て半導体回路パターンとともに形成されている。マスク
２上にもこれらのウエハ３上アライメントマークと対と
なる８個のアライメントマーク203,204が転写しようと
する半導体回路パターンとともに金等で形成されてい
る。
ライメントマークに光を照射し、これらのマークからの
散乱光を検出するピックアップである。この実施例にお
いて、アライメントマークはウエハ３上の各ショットの
スクライブライン上にそのショットの各辺の近傍に優先
マーク１個と予備マークを１個ずつ計８個が形成されて
いる。１個のアライメントマークとしては、第２図に示
すように、そのマークが配置されている辺に平行な方向
のマスク−ウエハ重ね合わせ誤差を検出するためのAAマ
ーク201およびマスク２とウエハ３の間隔を検出するた
めのAFマーク202となる回折格子が先行プロセスにおい
て半導体回路パターンとともに形成されている。マスク
２上にもこれらのウエハ３上アライメントマークと対と
なる８個のアライメントマーク203,204が転写しようと
する半導体回路パターンとともに金等で形成されてい
る。
第２図において、205は発光素子である半導体レー
ザ、206は半導体レーザ205から出力される光束を平行光
にするコリメータレンズ、207は半導体例レーザ205から
出力されコリメータレンズ206で平行光とされた投光ビ
ーム、208はウエハ上AAマーク201とマスク上AAマーク20
3により構成される光学系によって位置ずれ情報（AA情
報）を与えられたAA受光ビーム、209はウエハ上AFマー
ク202とマスク上AFマーク204により構成される光学系に
よってギャップ情報（AF情報）を与えられたAF受光ビー
ム、210はAA受光ビーム208により形成されるAA受光スポ
ット211の位置をAA情報として電気信号に変換する例え
ばCCD等のラインセンサであるAAセンサ、212はAF受光ビ
ーム209により形成されるAF受光スポット213の位置をAF
情報として電気信号に変換する例えばCCD等のラインセ
ンサであるAFセンサである。
ザ、206は半導体レーザ205から出力される光束を平行光
にするコリメータレンズ、207は半導体例レーザ205から
出力されコリメータレンズ206で平行光とされた投光ビ
ーム、208はウエハ上AAマーク201とマスク上AAマーク20
3により構成される光学系によって位置ずれ情報（AA情
報）を与えられたAA受光ビーム、209はウエハ上AFマー
ク202とマスク上AFマーク204により構成される光学系に
よってギャップ情報（AF情報）を与えられたAF受光ビー
ム、210はAA受光ビーム208により形成されるAA受光スポ
ット211の位置をAA情報として電気信号に変換する例え
ばCCD等のラインセンサであるAAセンサ、212はAF受光ビ
ーム209により形成されるAF受光スポット213の位置をAF
情報として電気信号に変換する例えばCCD等のラインセ
ンサであるAFセンサである。
第３図は、第１図の露光装置の制御系の構成を示す。
第１図の装置は、SORから水平方向のシートビーム状に
放射されるＸ線を鉛直方向に拡大して面状ビーム化する
ミラーユニット、マスクとウエハをアライメントするア
ライメントユニットとアライメントされたマスクとウエ
ハに前記面状Ｘ線で露光する露光ユニットとを含む本体
ユニット、ミラーユニットおよび本体ユニットの姿勢を
それぞれ制御する姿勢制御ユニット、ならびにミラーユ
ニットおよび本体ユニットの雰囲気を制御するためのチ
ャンバーおよび空調ユニット等を備えている。
第１図の装置は、SORから水平方向のシートビーム状に
放射されるＸ線を鉛直方向に拡大して面状ビーム化する
ミラーユニット、マスクとウエハをアライメントするア
ライメントユニットとアライメントされたマスクとウエ
ハに前記面状Ｘ線で露光する露光ユニットとを含む本体
ユニット、ミラーユニットおよび本体ユニットの姿勢を
それぞれ制御する姿勢制御ユニット、ならびにミラーユ
ニットおよび本体ユニットの雰囲気を制御するためのチ
ャンバーおよび空調ユニット等を備えている。
第３図において、301はこの装置全体の動作を制御す
るためのメインプロセッサユニット、302はメインプロ
セッサユニット301と本体ユニットとを接続する通信回
線、303は本体側通信インターフェイス、304は本体コン
トロールユニット、305はピックアップステージ制御
部、307および306,308は本体ユニット内で本体コントロ
ールユニット304とファインアライメント用のθ,X,Y微
動ステージおよびマスクθステージを駆動するためのフ
ァインAA/AF制御部309a,309b,309c,309dとを接続する通
信回線および通信インターフェイス、311および310,312
は本体ユニット内で本体コントロールユニット304とウ
エハのプリアライメントおよびステップ移動を制御する
ためのステージ制御部313とを接続する通信回線および
通信インターフェイスである。
るためのメインプロセッサユニット、302はメインプロ
セッサユニット301と本体ユニットとを接続する通信回
線、303は本体側通信インターフェイス、304は本体コン
トロールユニット、305はピックアップステージ制御
部、307および306,308は本体ユニット内で本体コントロ
ールユニット304とファインアライメント用のθ,X,Y微
動ステージおよびマスクθステージを駆動するためのフ
ァインAA/AF制御部309a,309b,309c,309dとを接続する通
信回線および通信インターフェイス、311および310,312
は本体ユニット内で本体コントロールユニット304とウ
エハのプリアライメントおよびステップ移動を制御する
ためのステージ制御部313とを接続する通信回線および
通信インターフェイスである。
第４図は、ステップアンドリピートの露光方式を示し
た図である。説明を簡潔にするために、第１図に対し、
マスク２の駆動手段であるマスクθステージ４、ウエハ
３の駆動手段であるウエハステージ24、ピックアップ12
の駆動手段であるピックアップステージ13は省略してい
る。
た図である。説明を簡潔にするために、第１図に対し、
マスク２の駆動手段であるマスクθステージ４、ウエハ
３の駆動手段であるウエハステージ24、ピックアップ12
の駆動手段であるピックアップステージ13は省略してい
る。
同図において、12（12a〜12d）はマスク２とウエハ３
のアライメント用のピックアップ、418はマスク上に描
かれている転写パターン、419は先行プロセスによって
ウエハ上に形成されている転写済パターン、420はマス
クをウエハステージに対して合わせるためのマスクアラ
イメント用マーク、421転写パターン418と転写済パター
ン419を合わせるためのマスク上アライメントマーク、4
22は同目的のウエハ上アライメントマーク、423は同目
的でピックアップ12から投射される投光ビーム、401は
ショット間のスクライブラインであり、このスクライブ
ライン上にマスク上アライメントマーク421およびウエ
ハ上アライメントマーク422が描かれている。
のアライメント用のピックアップ、418はマスク上に描
かれている転写パターン、419は先行プロセスによって
ウエハ上に形成されている転写済パターン、420はマス
クをウエハステージに対して合わせるためのマスクアラ
イメント用マーク、421転写パターン418と転写済パター
ン419を合わせるためのマスク上アライメントマーク、4
22は同目的のウエハ上アライメントマーク、423は同目
的でピックアップ12から投射される投光ビーム、401は
ショット間のスクライブラインであり、このスクライブ
ライン上にマスク上アライメントマーク421およびウエ
ハ上アライメントマーク422が描かれている。
マスク２とウエハ３とを位置合わせするには、先ず、
マスク２とウエハ３が対向して支持された状態で、ピッ
クアップ12a〜12dから投光ビーム423を投射して各々対
応するマスク上アライメントマーク421とウエハ上アラ
イメントマーク422を通してマスクとウエハ間のギャッ
プを測定する。４つのピックアップから得られた情報を
もとに、ギャップ補正駆動量を計算し、ウエハステージ
24（不図示）を駆動することによってマスクとウエハ間
のギャップを露光ギャップに設定する。
マスク２とウエハ３が対向して支持された状態で、ピッ
クアップ12a〜12dから投光ビーム423を投射して各々対
応するマスク上アライメントマーク421とウエハ上アラ
イメントマーク422を通してマスクとウエハ間のギャッ
プを測定する。４つのピックアップから得られた情報を
もとに、ギャップ補正駆動量を計算し、ウエハステージ
24（不図示）を駆動することによってマスクとウエハ間
のギャップを露光ギャップに設定する。
次に、ピックアップ12a〜12dから投光ビーム423を投
射して、各々対応するマスク上アライメントマーク421
とウエハ上アライメントマーク422とのマスクおよびウ
エハの平面方向のずれ量を計測する。４つのピックアッ
プから得られた情報をもとに、ショット全体の補正駆動
量を計算し、マスクθステージ４（不図示）およびウエ
ハステージ24（不図示）を駆動することによってマスク
上に描かれている転写パターン418とウエハ上の転写済
パターン419とのアライメントをとる。アライメントが
とれたら、露光して転写パターン418をウエハ３の上に
転写する。そしてウエハステージ24（不図示）を駆動し
て次の露光ショットがマスクの下に来るようにする。同
様にしてアライメントおよび露光を繰り返して、全ての
ショットを露光する。
射して、各々対応するマスク上アライメントマーク421
とウエハ上アライメントマーク422とのマスクおよびウ
エハの平面方向のずれ量を計測する。４つのピックアッ
プから得られた情報をもとに、ショット全体の補正駆動
量を計算し、マスクθステージ４（不図示）およびウエ
ハステージ24（不図示）を駆動することによってマスク
上に描かれている転写パターン418とウエハ上の転写済
パターン419とのアライメントをとる。アライメントが
とれたら、露光して転写パターン418をウエハ３の上に
転写する。そしてウエハステージ24（不図示）を駆動し
て次の露光ショットがマスクの下に来るようにする。同
様にしてアライメントおよび露光を繰り返して、全ての
ショットを露光する。
第５図は、ステップアンドリピート露光シーケンスの
１バッチ分のフローチャートである。１バッチとは１ウ
エハにマスクを途中で交換しないで焼き付けられる単位
である。開始状態では、マスク２およびウエハ３はそれ
ぞれマスクθステージ４およびウエハステージ24にチャ
ッキングされ、ピックアップ12はAF（オートフォーカ
ス）/AA（オートアライメント）計測のために投光ビー
ム423をマスク上アライメントマーク421のそれぞれに照
射している。
１バッチ分のフローチャートである。１バッチとは１ウ
エハにマスクを途中で交換しないで焼き付けられる単位
である。開始状態では、マスク２およびウエハ３はそれ
ぞれマスクθステージ４およびウエハステージ24にチャ
ッキングされ、ピックアップ12はAF（オートフォーカ
ス）/AA（オートアライメント）計測のために投光ビー
ム423をマスク上アライメントマーク421のそれぞれに照
射している。
まず、ステップ501では、マスクの交換の要否を判断
する。現在チャッキングされているマスクで露光する場
合はステップ504に、マスクを交換して露光する場合は
ステップ502に進む。ステップ502では、現在チャッキン
グされているマスクをマスクトラバーサ（不図示）を用
いてマスクステージ４からはずしてマスクカセット（不
図示）に収納し、露光に用いるマスクをマスクトラバー
サを用いてマスクカセットから取りだしてマスクステー
ジ４にチャッキングする。そして、ステップ503でピッ
クアップ12を用いて、マスク２に描かれているマスクア
ライメント用マーク420とウエハステージ上に設けられ
ている基準マーク（不図示）とのアライメントをとる。
する。現在チャッキングされているマスクで露光する場
合はステップ504に、マスクを交換して露光する場合は
ステップ502に進む。ステップ502では、現在チャッキン
グされているマスクをマスクトラバーサ（不図示）を用
いてマスクステージ４からはずしてマスクカセット（不
図示）に収納し、露光に用いるマスクをマスクトラバー
サを用いてマスクカセットから取りだしてマスクステー
ジ４にチャッキングする。そして、ステップ503でピッ
クアップ12を用いて、マスク２に描かれているマスクア
ライメント用マーク420とウエハステージ上に設けられ
ている基準マーク（不図示）とのアライメントをとる。
次にステップ504で、ウエハステージ24を駆動して、
今露光しようとするウエハ上の位置（ショット位置、す
なわち転写済パターン419）と、マスク上の転写パター
ン418とを対向させる。そして、ステップ505で、マスク
上アライメントマーク421およびウエハ上アライメント
マーク422とを用いてマスクとウエハ間のギャップを計
測してｚ方向とチルトの補正駆動を行なう。AFが終了す
ると、ステップ506で、マスク上アライメトマーク421お
よびウエハアライメントマーク422とを用いてマスクと
ウエハ間のX,Y方向のずれを計測して補正駆動を行な
い、AAを行なう。AA（ステップ506）の詳細な処理内容
は後述する。
今露光しようとするウエハ上の位置（ショット位置、す
なわち転写済パターン419）と、マスク上の転写パター
ン418とを対向させる。そして、ステップ505で、マスク
上アライメントマーク421およびウエハ上アライメント
マーク422とを用いてマスクとウエハ間のギャップを計
測してｚ方向とチルトの補正駆動を行なう。AFが終了す
ると、ステップ506で、マスク上アライメトマーク421お
よびウエハアライメントマーク422とを用いてマスクと
ウエハ間のX,Y方向のずれを計測して補正駆動を行な
い、AAを行なう。AA（ステップ506）の詳細な処理内容
は後述する。
AAが終了すると、ステップ507で１ショット露光を行
ない、ステップ508で次の露光ショットの有無を判断
し、あればステップ504に戻り、なければ終了する。
ない、ステップ508で次の露光ショットの有無を判断
し、あればステップ504に戻り、なければ終了する。
第６図は、第５図ステップ506のAA処理の内容を記し
たフローチャートである。１ショットについてのAA計
測、X,Y,θのずれ量計算、補正駆動を表わしている。
たフローチャートである。１ショットについてのAA計
測、X,Y,θのずれ量計算、補正駆動を表わしている。
まず、ステップ601で今露光するショット（現ショッ
ト）のウエハ上におけるレイアウトチェックを行う。１
ウエハのショット・レイアウトの一例を第７図に示す。
S1〜S3はショットである。１ショットのアライメントマ
ーク配置を第８図に示す。ａ〜ｄはマスクとウエハのず
れを計測するための優先マーク、ａ′〜ｄ′は予備マー
クであり、マスクとウエハの双方に設けられている。そ
れぞれのマークはその位置でのＸまたはＹ方向どちらか
一方のずれを検出することができ、a,a′,b,b′ではＸ
方向、c,c′,d,d′ではＹ方向のずれを検出できる。従
って、１ショットのX,Y,θずれを知るためには、最低３
つの辺上にあるマークの計測が必要である。
ト）のウエハ上におけるレイアウトチェックを行う。１
ウエハのショット・レイアウトの一例を第７図に示す。
S1〜S3はショットである。１ショットのアライメントマ
ーク配置を第８図に示す。ａ〜ｄはマスクとウエハのず
れを計測するための優先マーク、ａ′〜ｄ′は予備マー
クであり、マスクとウエハの双方に設けられている。そ
れぞれのマークはその位置でのＸまたはＹ方向どちらか
一方のずれを検出することができ、a,a′,b,b′ではＸ
方向、c,c′,d,d′ではＹ方向のずれを検出できる。従
って、１ショットのX,Y,θずれを知るためには、最低３
つの辺上にあるマークの計測が必要である。
今、ショットS1を露光しようとする場合には、ショッ
ト全体がウエハ上にあるので、全マークａ〜ｄが計測可
能である。故に、ステップ602に進んで各ピックアップ1
2からAA用の投光ビーム423を投射することにより、４点
での計測を行ない、ステップ603で計測結果のチェック
を行なう。ここでは、マークの欠損やつぶれによる計測
不能やマスク２とウエハ３とのずれが大きいために発生
する計測エラーをはじく。
ト全体がウエハ上にあるので、全マークａ〜ｄが計測可
能である。故に、ステップ602に進んで各ピックアップ1
2からAA用の投光ビーム423を投射することにより、４点
での計測を行ない、ステップ603で計測結果のチェック
を行なう。ここでは、マークの欠損やつぶれによる計測
不能やマスク２とウエハ３とのずれが大きいために発生
する計測エラーをはじく。
ウエハとマスクとのX,Y方向のずれ量に対するピック
アップ12からの出力信号の特性を示すグラフを第９図に
示す。同図のずれ量対出力特性が線形な領域（ゾーン
Ｉ）と非線形であるが線形領域に引き続き単調変化を示
す領域（ゾーンII）がAA計測レンジであり、ゾーンIII
が計測エラーとなってステップ603ではじかれる領域で
ある。４マークとも計測できた時には４点OKとしてステ
ップ604でX,Y,θずれ量計算を行なった後、ステップ605
へ進む。ステップ603で３マークのみ計測できた場合は
３点OKとして、上述した４点計測のシーケンス（ステッ
プ602〜604）からステップ601で分岐した３点計測のシ
ーケンス（ステップ607〜609）のステップ609に合流す
る。また、２マーク以下しか計測できなかった場合に
は、NGとして２点以下の計測のシーケンス（ステップ61
0〜613）のステップ612に進んでNGだったマークに対応
する予備マークの計測を行なう。
アップ12からの出力信号の特性を示すグラフを第９図に
示す。同図のずれ量対出力特性が線形な領域（ゾーン
Ｉ）と非線形であるが線形領域に引き続き単調変化を示
す領域（ゾーンII）がAA計測レンジであり、ゾーンIII
が計測エラーとなってステップ603ではじかれる領域で
ある。４マークとも計測できた時には４点OKとしてステ
ップ604でX,Y,θずれ量計算を行なった後、ステップ605
へ進む。ステップ603で３マークのみ計測できた場合は
３点OKとして、上述した４点計測のシーケンス（ステッ
プ602〜604）からステップ601で分岐した３点計測のシ
ーケンス（ステップ607〜609）のステップ609に合流す
る。また、２マーク以下しか計測できなかった場合に
は、NGとして２点以下の計測のシーケンス（ステップ61
0〜613）のステップ612に進んでNGだったマークに対応
する予備マークの計測を行なう。
第７図におけるショットS2を露光しようとした時、第
８図のａのマークはウエハからはずれてしまうので、３
点の計測となり、ステップ601から分岐してステップ607
でマークａを除く３点のAA計測を行なう。そしてステッ
プ608でステップ603と同様に計測結果チェックを行な
い、３点OKならばステップ609に進み、NGならば前記ス
テップ612に合流する。ステップ609では、４点計測シー
ケンスのステップ603で分岐してきたものも含め、３点
データによるX,Y,θ補正量計算を行なう。今、ａが計測
不能で、b,c,dからそれぞれマスクとウエハのずれ量計
測データΔXD,ΔYL,ΔYRが得られたとすると、ショット
全体のずれ量ΔX,ΔY,Δθ，は ΔＸ＝ΔXD＋Δθ・LX/2 ΔＹ＝（ΔYL＋ΔYR）/2 Δθ＝（ΔYL−ΔYR）/LY で求められる。それぞれのずれ量の符号を反転させたも
のが補正量となる。LXおよびLYは、それぞれ同方向のず
れを検出するマーク間の距離であり、後述するステップ
1006で得られる値または設計値が用いられる。ａ以外の
マークが計測不能であった時も計測不能マーク以外の３
点の計測データから３つの未知数ΔX,ΔY,Δθを求める
ことができる。そして、ステップ605でX,Y,θの補正駆
動を行なう。
８図のａのマークはウエハからはずれてしまうので、３
点の計測となり、ステップ601から分岐してステップ607
でマークａを除く３点のAA計測を行なう。そしてステッ
プ608でステップ603と同様に計測結果チェックを行な
い、３点OKならばステップ609に進み、NGならば前記ス
テップ612に合流する。ステップ609では、４点計測シー
ケンスのステップ603で分岐してきたものも含め、３点
データによるX,Y,θ補正量計算を行なう。今、ａが計測
不能で、b,c,dからそれぞれマスクとウエハのずれ量計
測データΔXD,ΔYL,ΔYRが得られたとすると、ショット
全体のずれ量ΔX,ΔY,Δθ，は ΔＸ＝ΔXD＋Δθ・LX/2 ΔＹ＝（ΔYL＋ΔYR）/2 Δθ＝（ΔYL−ΔYR）/LY で求められる。それぞれのずれ量の符号を反転させたも
のが補正量となる。LXおよびLYは、それぞれ同方向のず
れを検出するマーク間の距離であり、後述するステップ
1006で得られる値または設計値が用いられる。ａ以外の
マークが計測不能であった時も計測不能マーク以外の３
点の計測データから３つの未知数ΔX,ΔY,Δθを求める
ことができる。そして、ステップ605でX,Y,θの補正駆
動を行なう。
第７図におけるショットS3を露光しようとした時に
は、第８図のｂとｃしか計測できない。ｄ′の計測は可
能であるが、ピックアップの形状とマーク配置によって
ピックアップ同士が干渉するので本実施例では、ｄ′の
計測は後で行なう。
は、第８図のｂとｃしか計測できない。ｄ′の計測は可
能であるが、ピックアップの形状とマーク配置によって
ピックアップ同士が干渉するので本実施例では、ｄ′の
計測は後で行なう。
まず、ステップ601からステップ610に分岐し、ｂとｃ
の２マークのAA計測を行なう。そしてステップ611で計
測結果チェックを行ない、ステップ612で不足分データ
を補足する。このステップ612に４点計測や３点計測か
らエラー分岐してきたものが合流する。ショットS3のよ
うに２点以下の計測しかできていない場合には前述のよ
うにｄ′が計測可能なのでｄに対応するピックアップ12
dをピックアップステージ13dを用いて駆動して予備マー
クｄ′の上に移動させ、ｄ′計測を行なう。４点計測や
３点計測からNGで合流してきた場合には、NGだったマー
クに対応する予備マークの計測を行なう。ここでピック
アップ12を移動したら、計測終了後、次のショットの計
測のためにピックアップ位置を元に戻しておく必要があ
る。そしてステップ613で有効データ数の総数を調べ、
４点ならばステップ604に、３点ならばステップ609に進
んでX,Y,θずれ量計算を行なう。それでも２点以下しか
得られなかった場合には、エラー終了となり、マニュア
ルアライメントを行なうか、そのショットを飛ばして次
のショットに移る。あるいは、周囲のショットの情報か
ら推定してアライメントを行ない、露光することもでき
る。
の２マークのAA計測を行なう。そしてステップ611で計
測結果チェックを行ない、ステップ612で不足分データ
を補足する。このステップ612に４点計測や３点計測か
らエラー分岐してきたものが合流する。ショットS3のよ
うに２点以下の計測しかできていない場合には前述のよ
うにｄ′が計測可能なのでｄに対応するピックアップ12
dをピックアップステージ13dを用いて駆動して予備マー
クｄ′の上に移動させ、ｄ′計測を行なう。４点計測や
３点計測からNGで合流してきた場合には、NGだったマー
クに対応する予備マークの計測を行なう。ここでピック
アップ12を移動したら、計測終了後、次のショットの計
測のためにピックアップ位置を元に戻しておく必要があ
る。そしてステップ613で有効データ数の総数を調べ、
４点ならばステップ604に、３点ならばステップ609に進
んでX,Y,θずれ量計算を行なう。それでも２点以下しか
得られなかった場合には、エラー終了となり、マニュア
ルアライメントを行なうか、そのショットを飛ばして次
のショットに移る。あるいは、周囲のショットの情報か
ら推定してアライメントを行ない、露光することもでき
る。
前記のステップ604または609の処理を終了すると、ス
テップ605へ進む。
テップ605へ進む。
ステップ605ではステップ604または609で算出された
ずれ量計算値X,Y,θに基づく補正駆動を行なう。そし
て、ステップ606で補正駆動量のチェックを行なう。こ
の補正量、すなわちステップ604または609におけるずれ
量計算値がトレランス内ならばこのAA処理を終了し、ト
レランス外ならばステップ601に戻る。
ずれ量計算値X,Y,θに基づく補正駆動を行なう。そし
て、ステップ606で補正駆動量のチェックを行なう。こ
の補正量、すなわちステップ604または609におけるずれ
量計算値がトレランス内ならばこのAA処理を終了し、ト
レランス外ならばステップ601に戻る。
なお、本実施例では、ステップ602で４点計測をして
ステップ603で３点OKとなった場合には、その３点のデ
ータからショットのずれ量を求めたが、その場合にもス
テップ609ではなくステップ612に進んでNGマークに対応
する予備マークの計測を行なうようにしてもよい。３点
よりも４点の方が計測誤差の影響を小さくできるが、３
点でアライメント可能なものをピックアップ移動しても
う１点の計測データを得ていることになり、スループッ
トが落ちるので、いずれを選択するかは時間と精度との
兼ね合いとなる。
ステップ603で３点OKとなった場合には、その３点のデ
ータからショットのずれ量を求めたが、その場合にもス
テップ609ではなくステップ612に進んでNGマークに対応
する予備マークの計測を行なうようにしてもよい。３点
よりも４点の方が計測誤差の影響を小さくできるが、３
点でアライメント可能なものをピックアップ移動しても
う１点の計測データを得ていることになり、スループッ
トが落ちるので、いずれを選択するかは時間と精度との
兼ね合いとなる。
第１図は、この発明の一実施例に係るステップアンドリ
ピート露光装置の要部構成図、 第２図は、ウエハとマスクの平面方向および垂直方向の
ずれを検出するファインAA/AF方式の説明概略図、 第３図は、第１図の露光装置の制御系のハードウエア構
成図、 第４図は、ステップアンドリピート露光方式の説明図、 第５図は、ステップアンドリピート露光シーケンスの１
パッチ分のフローチャート、 第６図は、第５図ステップ506のAA処理の内容を記した
フローチャート、 第７図は、１ウエハのショット・レイアウトを示す説明
図、 第８図は、１つのショットのアライメントマーク配置
図、 第９図は、ウエハとマスクとのX,Y方向のずれ量に対す
るピックアップからの出力信号の特性を示すグラフ、そ
して 第10図は、従来例とこの発明の位置合わせ精度を比較す
るための説明図である。 1:X線（露光光） 2:マスク（原版） 3:ウエハ（被露光基板） 4:マスクθステージ 12,12a〜12d:ピックアップ 13:ピックアップステージ 24:ウエハステージ 304:本体コントロールユニット 305:ピックアップステージ制御部 309a,309b,309c,309d:ファインAA/AF制御部 421:ウエハ上アライメントマーク 422:マスク上アライメントマーク 423:投光ビーム ΔXU,ΔXD,ΔYL,ΔYR:アライメントマークのずれ量計測
値
ピート露光装置の要部構成図、 第２図は、ウエハとマスクの平面方向および垂直方向の
ずれを検出するファインAA/AF方式の説明概略図、 第３図は、第１図の露光装置の制御系のハードウエア構
成図、 第４図は、ステップアンドリピート露光方式の説明図、 第５図は、ステップアンドリピート露光シーケンスの１
パッチ分のフローチャート、 第６図は、第５図ステップ506のAA処理の内容を記した
フローチャート、 第７図は、１ウエハのショット・レイアウトを示す説明
図、 第８図は、１つのショットのアライメントマーク配置
図、 第９図は、ウエハとマスクとのX,Y方向のずれ量に対す
るピックアップからの出力信号の特性を示すグラフ、そ
して 第10図は、従来例とこの発明の位置合わせ精度を比較す
るための説明図である。 1:X線（露光光） 2:マスク（原版） 3:ウエハ（被露光基板） 4:マスクθステージ 12,12a〜12d:ピックアップ 13:ピックアップステージ 24:ウエハステージ 304:本体コントロールユニット 305:ピックアップステージ制御部 309a,309b,309c,309d:ファインAA/AF制御部 421:ウエハ上アライメントマーク 422:マスク上アライメントマーク 423:投光ビーム ΔXU,ΔXD,ΔYL,ΔYR:アライメントマークのずれ量計測
値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜澤 俊一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 野瀬 哲志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−71125（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−271830（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−87330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−176934（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (3)
- 【請求項１】被露光基板と原版との相対位置ずれ量を検
出する計測手段と、 前記相対位置ずれを補正すべく前記基板および原版の少
なくとも一方を補正駆動する補正駆動手段と、 前記相対位置ずれ量が所定のトレランス内に入っている
か否かを判定し、入っていれば少なくとも１回の前記補
正駆動が行なわれていることを条件として位置合わせの
完了を判定し前記補正駆動を終了させる制御手段と を具備することを特徴とするアライメント装置。 - 【請求項２】前記制御手段は、前記相対位置ずれ量が所
定のトレランス内に入った後に前記少なくとも１回の補
正駆動が行なわれたことを条件として前記位置合わせの
完了を判定する前記請求項１記載のアライメント装置。 - 【請求項３】前記制御手段は、前記補正駆動手段が前記
補正駆動を少なくとも１回行なった後、直前の補正駆動
により補正された前記相対位置ずれ量に対して前記の判
定処理を実行する前記請求項２記載のアライメント装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290021A JP2829649B2 (ja) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | アライメント装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290021A JP2829649B2 (ja) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | アライメント装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03151625A JPH03151625A (ja) | 1991-06-27 |
| JP2829649B2 true JP2829649B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17750765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1290021A Expired - Fee Related JP2829649B2 (ja) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | アライメント装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2829649B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6138189B2 (ja) * | 2015-04-08 | 2017-05-31 | キヤノン株式会社 | インプリント装置および物品の製造方法 |
-
1989
- 1989-11-09 JP JP1290021A patent/JP2829649B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03151625A (ja) | 1991-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |