JPS6097623A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は露光技術に関し、特に複数個のパターンを繰返
して配列露光するホトリピータに適用して好適な露光技
術に関するものである。

〔背景技術〕

半導体装置の製造工程の一つにホトリソグラフィ工程が
あり、ホトマスクパターンを写真技術によってウェーハ
表面に転写し℃素子パターンを形成している。近年この
ホトリソグラフィ工程における露光装置として１：１プ
ロジエクシヨンアライナやコンタクトアライナが利用さ
れているが、このホトマスクには複数個のチップパター
ンな桝目状に配列形成した構成のものが使用される。こ
のホトマスクは所謂ホトリピータと称する露光装置によ
り形成されるもので、チップパターンを縮小してホトマ
スク基板上に順次露光転写することにより形成される。

（例えば特開昭５１−１４０４８７号公報参照） ところで、半導体装置の製造では多数枚のホトマスクを
使用し、これにより形成される素子パターン位置次重ね
合せているが、これらの各素子パターンは正しい重ね合
せ位置関係におかれることが必要であり、したがって各
ホトマスクにおける各チップパターンの配列位置も正し
い相対位置関係となるように形成されることが必要であ
る。このため、ホトリピータによるチップパターンの露
光−際しては、レーザ測長機等を用いてホトマスクのＸ
、Ｙ位置を確認しながら各チップパターンを順次配列露
光する方法が必要である。しかしこの方法では、レーザ
測長機の精度誤差、ホトマスク基板を直接移動し、て位
置設定を行なうＸＹテーブルの作動誤差等により装置間
或いは１台の装置でも日時の相違によりて各ホトマスク
間でチッ、プパターンの配列に誤差が生じることがあり
、高い精度でのチップパターン配列の一致を得ることは
困難である。因みに、前述した方法ではホトマスク間で
±０．４〜０．５μｍ程度のチップ配列誤差が生じるこ
とになり、微細製品に適用する場合の障害になることが
本発明者により明らかにされた。

〔発明の目的〕

本発明の目的はマスク基板上に露光するパターンの配列
位置を複数のホトマスクにわたって高精度に一致させる
ことができ、これにより多数枚のホトマスクを使用する
ホトリソグラフィ技術におけるパターン重ね合せ精度を
向上して高集積度の半導体装置の製造を可能にする露光
技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、安価で高精度なホトマスクを提供
することである。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、被露光ホトマスク基板と既にパターン形成さ
れた基準マスクとを一体的に支持するアライメントステ
ージと、この基準マスクのパターン位置とアライメント
ステ−ジ位置とを検出してパターンの正しい位置をめる
認識手段と、この認識手段に制御されてパターン露光を
行なう露光手段とを備えることにより、基準マスクに対
して１：１で対応するパターンをホトマスク基板上に露
光でき、こ′れにより多数枚のホトマスクの全てにパタ
ーンを同一配列して良好なホトリソグラフィ工程を可能
にするものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である露光装置の斜視図、第
２図は本発明の一実施例である露光装置の側面一部所面
図を示しており、装置の略中夫にはＸＹテーブル１を載
置し、このＸＹテーブル１上にアライメントステージ３
を一体に設けている。

前記ＸＹテーブル１はＸＹ駆動部２と共に例えばレーザ
測長器４を備え、Ｘ、Ｙテーブル１、つまりアライメン
トステージ３のＸ、Ｙ座標を検出できる。アライメント
ステージ３は枠状に形成され、その上段にはこれからホ
トマスクを形成する被露光体であるホトマスク基板５を
、また下段ＩＣは既にパターンが形成されている基準マ
スク６を夫々水平に支持することができる。図中、７，
８はレーザ測長に用いるミラーやプリズムである。

前記アライメントステージ３の上方位置には露光手段９
が配置される。この露光手段９は例えばレチクルパター
ンを１＝１０に縮小露光するホトリピータとして構成さ
れており、鏡筒１０上のレチクル微動台１１上に設置し
たレチクル１２の照明部１３と結像部１４とを有してい
る。照明部１３は楕円面鏡１５を有する水銀ランプ１６
を光源とし、第１．第２の平面鏡１７．１８とコンデン
サレンズ１９を備えてレチクル１２を照明する。照明光
路の途中にはシャッタ２０．アパーチャ２１゜ショート
カットフィルタ２２が配設される。また、結像部１４は
前記鏡筒１０内に縮小レンズ２３を有し、レチクル１２
の１／１０のパターン像を前記ホトマスク基板５上に結
像できる。

一方、前記鏡筒１０内にはハーフミラ−２４を配設して
レチ゛クル１２パターン結像光の一部をスリーブ２５を
通して側方に取り出している。また、前記アライメント
ステージ３のホトマスク基板５と基準マスク６との間に
は、前記結像部１４の略直下位置に基準１スク６のパタ
ーンを検出する検出レンズ２６を内装した検出筒２７を
側方から進入位置させ、検出レンズ２６直上に設けたミ
ラー２８によってパターン検出光を検出筒２７の基端側
に取り出すことができる。この検出筒２７はその基端に
おいて装置固定部ないし前記露光手段９に一体的に支持
されており、前記縮小レンズ２３と検出レンズ２６とは
常に同一光軸位置に保たれる。

そして、前記スリーブ２５側近に設けたレンズ２９を通
して検出されるレチクルパターン結像光と、検出レンズ
２６．ミ・ラー２８により検出筒２７を通して検出され
る基準マスク６のパターン検出光とはミラー３０とハー
フミラ−３１によって重ねられ、ＣＣＤ等のアライメン
トセンサ３２上にレンズ３３によって結像される。アラ
イメントセンサ３２にはパターン認識機能を有する制御
部あが接続され、前記レチクル１２および基準マスク６
の各パターンの認識が行なわれる。またこの制御部３４
には、前記レーザ測長器４、ＸＹ駆動部２、レチクル微
動台駆動部１１が接続されている。

また、制御部３４は前記シャッタ２０を作動し得るよう
にな９ている。

次に以上の露光装置によ、る露光方法を説明する。

先ず、アライメントステージ３の上段に表面にホトレジ
ストを塗布したホトマスク基板５をセットし、下段には
既にパターンの形成された基準マスク６をセットする。

一方、レチクル微動台１１上にはレチクル１２をセット
し、これを図外のアライメント照明ランプで照明する。

そして％ＸＹテーブル１を作動してアライメントステー
ジ３を初期位置に設定すると、検出筒２７内の検出レン
ズ２６はアライメントセンサ３２と協働して第３図に示
す基準マスク６の各チップに設けたアライメントマーク
八〇を検出する。

一方、前述した基準マスク６のアライメントマークＡ、
の検出と同時にスリーブ２５を通してレチクル１２のア
ライメントマークＡ２をアライメントセンサ３２により
検出する。そして、このアライメントマークＡ、と基準
マスク６のアライメントマークＡ、とが第３図のような
所定の合致関係となるようにレチクル微動台１１を移動
させる。

これにより、レチクル１２の結像パターンと基準マスク
６のパターン検出を行なう光学系とは完全な対応関係に
セットされる。

したがって、以後制御部３４は基準マスク６のチップパ
ターンのアライメントに基づいてレーザ測長器４のフィ
ードバック信号を受けなからＸＹ駆動部２を制御すれば
、ＸＹテーブル１およびアライメントステージ３は各チ
ップパターンに対応する位置において夫々停止設定され
、その都度シャッタ２０を開くことによりレチクル１２
パターンの露光を行なうことができる。これにより、ホ
トマスク基板５上に露光されるパターンは基準マスク６
のパターンと正対する関係とされる。このため、例えば
基準マスク６を前工程マスクとじて次工程マスクをこの
ホトマスク基板５にて形成すれば、前工程と次工程では
マスクずれが全く生ずることのない一連のホトマスクを
得ることができる。換言すれば、第４図のように基準マ
スク６におけるチップパターン６ａが不規則な配列の場
合でもホトマスク基板５により形成されるチップパター
ン５ａもこれに合致した不規則のものとすることができ
る。ここで、レチクル１２のパターン検出系は、第２図
に仮想線で示すようＫ、縮小レンズ２３の下側にハーフ
ミラ−３６を設けてここから更にミラー３７により結像
光を取り出すようにしてもよく、これによればレンズ２
９に相当するものを省略することができる。

また、制御部３４にメモリ部を設けておき、マスクを描
画する直前に基準マスクをアライメントステージにセッ
トして、レーザ測長機でそのチップ配列位置をメモリし
ておく。その後基準マスクの変わりに描画するホトマス
ク基板をセットし、メモリした基準マスクのチップ配列
データに対してレチクル像をアライメントしていくよう
にしても良いっ〔効果〕 （１）ホトマスク基板と基準マスクとを一体的に支持す
るアライメントステージと、この基準マスクのパターン
位置とアライメントステージ位置とを検出してパターン
位置をめる認識手段と、この認識手段により制御されて
パターン露光を行なう露光手段とを備えているので、基
準マスクのパターンに１：ｌに正対するパターン露光を
可能にし、形成される多数枚のホトマスクにおけるパタ
ーンずれを防止して高精度なホトリソグラフィ技術を可
能にする。

（２）アライメントステージに一体的に基準マスクとホ
トマスク基板とを支持しているので、基準マスクとホト
マスク基板のＸ、Ｙ座標を常に一定の関係に保持するこ
とができ、基準マスクのパターンに対するホトマスク基
板の位置設定を極めて容易に行なうことができる。

＋３１　７ｇ準マスクのパターンとレチクルのパターン
とを直接比較して基準マスクのパターン検出光学系とレ
チクルの露光光学系とを所定の位置関係に設定している
ので、露光位置は基準マスクのパターン検出光学系の出
力信号のみで正確に設定でき、制御を容易なものにでき
る。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、基準マスク
のパターン検出光学系やレチクルパターンの検出光学系
は前記以外の構成であってもよく、特に基準マスクのパ
ターン検出光学系は微小空間内に設置することから光フ
ァイバを利用する構成としてもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置のホ）Ｉ
Ｊソゲラフイエ程用の露光装置に適用した場合について
説明したがそれに限定されるものではなく、感光部材に
パターン露光を行なう所謂写真技術を利用するものであ
れば種々のものに適用できる。また、ホトマスクをウェ
ーハに置きかえでウェーハに直接露光するようにしても
良１ｖ１゜

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体斜視図、第２図は模式
的な断面図、 第３図はアライメントマークによる位置合せを示す図、 第４図は基準マスクとホトマスク基板におけるチップパ
ターンの部分平面図である。 １・・・ＸＹテーブル、３・・・アライメントステージ
、４・・・レーザ測長器、５・・・ホトマスク基板、６
・・・基準マスク、９・・・露光手段、１２・・・レチ
クル、１３・・・照明部、１４・・・結像部、２５・・
・スリーブ、２６・・・検出レンズ、２７・・・検出筒
、３２・・・アライメントセンサ、３４・・・制御部。 第　２　図 第　３　図 ｚ 第　４　図 ρ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パターンが露光されるホトマスク基板と既にパター
   ン形成された基準ホトマスクとを一体的に支持するアラ
   イメントステージと、前記基準ホトマスクのパターン位
   置とアライメントステージの文Ｙ座標位置を検出してこ
   れを認識手段と、前記認識手段により制御されて前記ア
   ライメントステージの移動に伴なって前記ホトマスク基
   板上にパターン露光を行なう露光手段とを備えることを
   特徴とする露光装置。 ２、認識手段はメモリ部を有し、認識したパターン装置
   とアライメントステージのＸＹ座標位置を一旦記憶して
   なる特許請求の範囲第１項記載の露光装置。 ３、露光手段は同一チップパターンを縮小露光するグロ
   ジェクシ田ン覆の露光手段である特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の露光装置。 ４、露光手段はチップパターンを形成したレチクルを平
   面方向に微小移動可能とし、認識手段による基準マスク
   上のチップパターンとの相対位置合せを可能にしてなる
   特許請求の範囲第３項記載の露光装置。