JPH05206002A - Alignment method and reduction projection - Google Patents
Alignment method and reduction projectionInfo
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- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、LSI等の製造工程に
使われている露光装置を使用するマスクと半導体基板と
のアライメント方法と縮小投影露光装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for aligning a mask and a semiconductor substrate using an exposure apparatus used in the manufacturing process of LSI and the like, and a reduction projection exposure apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の半導体装置の製造で用いられてい
る縮小投影露光装置の構成を図3に示す。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows the construction of a conventional reduction projection exposure apparatus used in the manufacture of semiconductor devices.
【0003】縮小投影露光装置は、高圧水銀ランプを用
いた光源1と、コンデンサレンズ2、レティクル3、縮
小投影レンズ4、半導体基板5表面に作成されたアライ
メントマーク6の位置を検出するアライメント光学系7
とウェハーステージ8、さらにアライメントデータから
位置合せをするアライメント機構9とで構成されてい
る。The reduction projection exposure apparatus is an alignment optical system for detecting the positions of a light source 1 using a high pressure mercury lamp, a condenser lens 2, a reticle 3, a reduction projection lens 4, and an alignment mark 6 formed on the surface of a semiconductor substrate 5. 7
And a wafer stage 8, and an alignment mechanism 9 for performing alignment based on alignment data.
【0004】縮小投影露光装置で用いられる従来のアラ
イメント方法は、半導体基板5の表面に作成されたアラ
イメントマーク6に照明光を照射し、その明暗像を画像
処理によってアライメントマーク6の位置を検出する。In the conventional alignment method used in the reduction projection exposure apparatus, the alignment mark 6 formed on the surface of the semiconductor substrate 5 is irradiated with illumination light, and the position of the alignment mark 6 is detected by image processing of the bright and dark image thereof. .
【0005】あるいはアライメントマーク6に対し照明
光を走査し、マークエッジ部での反射光強度の変化によ
りアライメントマーク位置を検出するAlternatively, the alignment mark 6 is scanned with illumination light, and the position of the alignment mark is detected by the change in the reflected light intensity at the mark edge portion.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の縮小投
影露光装置(以下ステッパーと記す)では、半導体製造
工程が進んで半導体基板5上に各種の膜が形成される毎
に、アライメントマーク6のエッジが左右非対称になり
精度の高いアライメントが困難となる。In the above-mentioned conventional reduction projection exposure apparatus (hereinafter referred to as stepper), the alignment mark 6 is formed every time the semiconductor manufacturing process progresses and various films are formed on the semiconductor substrate 5. The edges are asymmetrical, which makes accurate alignment difficult.
【0007】また本来のアライメント位置とずれた位置
でアライメントされてしまう場合がある。このようにア
ライメント精度の点で問題があった。Further, there is a case where alignment is performed at a position deviated from the original alignment position. As described above, there is a problem in alignment accuracy.
【0008】また、露光時半導体基板5とステッパーの
ステージ8の熱膨張係数の違いのため、半導体基板の外
側付近を露光する場合には、スケーリングエラーが発生
する。このためアライメント精度が悪くなる点で問題が
あった。Further, due to the difference in the thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate 5 during exposure and the stage 8 of the stepper, a scaling error occurs when exposing the vicinity of the outside of the semiconductor substrate. Therefore, there is a problem in that the alignment accuracy is deteriorated.
【0009】また、半導体基板5表面にアライメントマ
ーク6を形成する場合、半導体基板5表面に製造される
半導体素子の性能に影響をおよぼすことのない位置や範
囲の限られた余白部分を選択するか、あるいは新たに余
白部分を設ける必要があった。When the alignment mark 6 is formed on the surface of the semiconductor substrate 5, it is necessary to select a position or a blank area having a limited range which does not affect the performance of the semiconductor device manufactured on the surface of the semiconductor substrate 5. Or, it was necessary to newly provide a blank part.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、レジストを塗
布した半導体基板とマスクとのアライメントを行って露
光を施す工程において、半導体基板の裏面に予めアライ
メントマークを作成する工程を具備し、そのマークに対
し照明光を照射しその反射光および散乱を受光し、その
明暗差等によりマスクと半導体基板とのアライメントを
行う工程を有することを特徴とするアライメント方法で
ある。The present invention comprises a step of forming an alignment mark in advance on the back surface of a semiconductor substrate in the step of exposing a semiconductor substrate coated with a resist by aligning the mask with the semiconductor substrate coated with a resist. An alignment method is characterized by including a step of irradiating a mark with illumination light, receiving reflected light and scattering of the light, and performing alignment between a mask and a semiconductor substrate by a difference in brightness and the like.
【0011】また、本発明の縮小投影露光装置は、半導
体基板裏面に予め作成されたアライメントマークに対し
照明光を照射する光源と、その反射光または散乱光を受
光する受光素子と、その明暗差等によりマスクと半導体
基板とのアライメントを行う機能を有する縮小投影露光
装置である。Further, the reduction projection exposure apparatus of the present invention includes a light source for irradiating an alignment mark formed in advance on the back surface of a semiconductor substrate with illumination light, a light receiving element for receiving the reflected light or scattered light, and a difference in brightness between the light and the light. It is a reduction projection exposure apparatus having a function of aligning a mask and a semiconductor substrate by means of the above.
【0012】[0012]
【作用】本発明のアライメント方法および縮小投影露光
装置を用いることにより、アライメントマークの非対称
および半導体基板とウェハーステージの熱膨張係数の違
いによるアライメントずれを低減できる。By using the alignment method and the reduced projection exposure apparatus of the present invention, it is possible to reduce the misalignment of the alignment mark and the misalignment due to the difference in the thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate and the wafer stage.
【0013】[0013]
【実施例】図1に、本発明の半導体装置の製造で用いら
れる縮小投影露光装置の構成を示す。1 shows the structure of a reduction projection exposure apparatus used in the manufacture of a semiconductor device of the present invention.
【0014】本発明の露光装置は、高圧水銀ランプを用
いた光源1、コンデンサレンズ2、レティクル3、縮小
投影レンズ4、ウェハーステージ8、アライメント光学
系7とその光学素子から検出された位置データから正確
なアライメントを行うためのアライメント機構9とで構
成されている。The exposure apparatus of the present invention uses the position data detected from the light source 1 using a high pressure mercury lamp, the condenser lens 2, the reticle 3, the reduction projection lens 4, the wafer stage 8, the alignment optical system 7 and its optical elements. It is composed of an alignment mechanism 9 for performing accurate alignment.
【0015】ここで、ウェハーステージ8は露光光学系
に対し固定され、そして半導体基板裏面のアライメント
マーク6の位置検出用のアライメント光学系7はウェハ
ーステージ8に対して固定されている。The wafer stage 8 is fixed to the exposure optical system, and the alignment optical system 7 for detecting the position of the alignment mark 6 on the back surface of the semiconductor substrate is fixed to the wafer stage 8.
【0016】またウェハーチャック10は、露光光学系
に対して水平方向に移動する機構および半導体基板5を
真空吸着する機構を有している。The wafer chuck 10 has a mechanism that moves horizontally with respect to the exposure optical system and a mechanism that vacuum-sucks the semiconductor substrate 5.
【0017】図2に、本発明の半導体基板の裏面を使用
してのアライメント方法の概念図を示す。FIG. 2 shows a conceptual diagram of an alignment method using the back surface of the semiconductor substrate of the present invention.
【0018】ウェハーチャック10は、半導体基板5の
裏面の外周部を真空吸着する。そして、半導体基板の裏
面に予め作成したアライメントマーク6を使用して、ア
ライメント光学系7よりレーザー光を照射し、アライメ
ントマーク6で反射、散乱した光を光学系7で受光し、
その出力によりアライメント機構9でアライメントを行
う。このときウェハーステージ8の真空吸着は行われ
ず、ウェハーチャック10で半導体基板5は固定されて
いる。ここでウェハーチャック10を移動させアライメ
ント光学系7でアライメントを行う。The wafer chuck 10 vacuum-sucks the outer peripheral portion of the back surface of the semiconductor substrate 5. Then, using the alignment mark 6 created in advance on the back surface of the semiconductor substrate, laser light is emitted from the alignment optical system 7 and the light reflected and scattered by the alignment mark 6 is received by the optical system 7.
The alignment mechanism 9 performs alignment based on the output. At this time, the vacuum suction of the wafer stage 8 is not performed, and the semiconductor substrate 5 is fixed by the wafer chuck 10. Here, the wafer chuck 10 is moved and the alignment optical system 7 performs alignment.
【0019】アライメントが終了し、半導体基板5が定
位置に位置決めされると、ウェハーステージ8はウェハ
ーチャック10を真空吸着することで固定する。After the alignment is completed and the semiconductor substrate 5 is positioned at the fixed position, the wafer stage 8 fixes the wafer chuck 10 by vacuum suction.
【0020】このアライメントの方法は、露光を行った
後ウェハーステージ8の真空を切り半導体基板5の吸着
を解除する。In this alignment method, after exposure, the wafer stage 8 is evacuated to release the suction of the semiconductor substrate 5.
【0021】ウェハーチャック10に吸着された半導体
基板5を次のステップまで送り、ここで同様にアライメ
ントを行い、半導体基板を吸着し露光を行う。The semiconductor substrate 5 adsorbed on the wafer chuck 10 is sent to the next step, where the alignment is similarly performed, and the semiconductor substrate is adsorbed and exposed.
【0022】この繰り返しを行って、半導体基板5全面
を露光する。半導体基板5裏面のアライメントマーク6
を使用するアライメント方法を用いることにより、半導
体製造工程を経た半導体基板5のアライメント精度は、
アライメントマークのエッジのただれや左右非対称によ
るアライメントエラーの発生が無くなる。By repeating this, the entire surface of the semiconductor substrate 5 is exposed. Alignment mark 6 on the back surface of the semiconductor substrate 5
The alignment accuracy of the semiconductor substrate 5 that has undergone the semiconductor manufacturing process is
The occurrence of alignment errors due to edge marks on the alignment marks and asymmetry on the left and right sides is eliminated.
【0023】また、各ショット毎にアライメントを行う
ため、半導体基板とウェハーステージの熱膨張係数の違
いによるスケーリングエラー量が1/2に低減した。Further, since the alignment is performed for each shot, the scaling error amount due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate and the wafer stage is reduced to 1/2.
【0024】また、上記記載の実施例においては、半導
体基板表面にアライメントマークを形成する場合、半導
体基板表面に製造される半導体素子の性能に影響をおよ
ぼすことのない位置あるいは範囲の限られた余白部分を
選別するか、又は余白部分を設定する必要があったが、
半導体基板裏面を利用することで、アライメントマーク
作成上の自由度が増加する。In addition, in the above-described embodiment, when the alignment mark is formed on the surface of the semiconductor substrate, a margin with a limited position or range that does not affect the performance of the semiconductor device manufactured on the surface of the semiconductor substrate. It was necessary to select the part or set the margin part,
By using the back surface of the semiconductor substrate, the degree of freedom in creating the alignment mark increases.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明の縮小投影露光装置と半導体裏面
に形成したアライメントマークを使用するアライメント
方法を用いると、半導体製造工程によって形成される薄
膜の影響でアライメントマークのエッジのただれや左右
非対称が無く、非常に精度良くアライメントができる。When the reduction projection exposure apparatus of the present invention and the alignment method using the alignment mark formed on the back surface of the semiconductor are used, the edge of the alignment mark and the left-right asymmetry are not affected by the thin film formed by the semiconductor manufacturing process. Without it, alignment can be done very accurately.
【図1】本発明の縮小投影露光装置のアライメント機構
を示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing an alignment mechanism of a reduction projection exposure apparatus of the present invention.
【図2】本発明のアライメント方法を示すフローチャー
トFIG. 2 is a flowchart showing an alignment method of the present invention.
【図3】従来の縮小投影露光装置のアライメント機構を
示す構成図FIG. 3 is a configuration diagram showing an alignment mechanism of a conventional reduction projection exposure apparatus.
1 光源(水銀ランプ) 2 コンデンサレンズ 3 レティクル 4 縮小投影レンズ 5 半導体基板 6 アライメントマーク 7 アライメント光学系 8 ウェハーステージ 9 アライメント機構 10 ウェハーチャック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source (mercury lamp) 2 Condenser lens 3 Reticle 4 Reduction projection lens 5 Semiconductor substrate 6 Alignment mark 7 Alignment optical system 8 Wafer stage 9 Alignment mechanism 10 Wafer chuck
Claims (2)
成されたアライメントマークとを備え、そのマークに対
し照明光を照射しその反射光および散乱を受光し、その
明暗差によりマスクと半導体基板とのアライメントを行
う工程を有することを特徴とするアライメント方法。1. A semiconductor substrate and an alignment mark formed on the back surface of the semiconductor substrate, irradiating the mark with illumination light and receiving reflected light and scattered light, and the mask and the semiconductor substrate due to the difference in brightness. An alignment method comprising the step of performing alignment with.
板と、前記半導体基板を露光するための光源と、前記光
源の光が通過するコンデンサレンズと、前記コンデンサ
レンズを通過した光が通過するレティクルと、前記レテ
ィクルを通過した光が縮小する縮小投影レンズと、前記
半導体基板を支えるウェハーステージと、前記アライメ
ントマークを検出するアライメント検出系と、前記アラ
イメント検出系のデータを基に作動するアライメント機
構を有することを特徴とする縮小投影露光装置。2. A semiconductor substrate having an alignment mark on its back surface, a light source for exposing the semiconductor substrate, a condenser lens through which light from the light source passes, and a reticle through which light passing through the condenser lens passes. A reduction projection lens that reduces the light passing through the reticle, a wafer stage that supports the semiconductor substrate, an alignment detection system that detects the alignment mark, and an alignment mechanism that operates based on the data of the alignment detection system. And a reduction projection exposure apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1467892A JPH05206002A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Alignment method and reduction projection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1467892A JPH05206002A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Alignment method and reduction projection |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206002A true JPH05206002A (en) | 1993-08-13 |
Family
ID=11867878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1467892A Pending JPH05206002A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Alignment method and reduction projection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05206002A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8142962B2 (en) | 2009-03-16 | 2012-03-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Reflective photomask and method of fabricating the same |
| CN102472987A (en) * | 2009-08-26 | 2012-05-23 | 株式会社尼康 | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP1467892A patent/JPH05206002A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8142962B2 (en) | 2009-03-16 | 2012-03-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Reflective photomask and method of fabricating the same |
| CN102472987A (en) * | 2009-08-26 | 2012-05-23 | 株式会社尼康 | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method |
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