JPS5854495B2 - 位置合わせ方法および光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明（ｉフォトマスク位置合わせ技術に関する。

半導体装置の製造において、半導体ウェー・・上に形成
された絶縁膜あるいは金属薄膜を選択的に除去する技術
は必須のものである。

この方法としては従来選択エツチング方法が行なわれて
おり、以下の工程を経てなされるものである。

たとうば半導体ウェーハ上に形成された被エツチング膜
上に感光性樹脂であるフォトレジストの膜を形成する。

そしてこのフォトレジスト膜上に所望のパターンが形成
されたフォトマスクを載置し、このフォトマスクを介し
て前記フォトレジスト膜に紫外線を照射する。

その後前記フォトマスクを除き、フォトレジスト膜を現
像液に浸すことにより紫外線が照射された個所あるいは
紫外線が照射されなかった個所を融解させる。

次にこのように選択的に融解がなされたフォトレジスト
膜をマスクとしてこのマスクより露出している前記被エ
ツチング膜を適当なエツチング液で溶解させた後、フォ
トレジスト膜を全て除去して終了する。

このようにして所望のパターン（フォトマスクと同バタ
ー／）通りに被エツチング膜をエツチングするのである
が、ここでフォトレジスト膜上にフォトマスクを載置す
るには正確な位置合わせが要求される。

そのために、この位置合わせは、フォトマスク面に光を
照射することにより明る〈シ、フォトレジスト膜面とフ
ォトマスク面を顕微鏡等で確認しながら行なわれる。

従来、前記光は光の強度が比較的大きく、かつフォトレ
ジスト露光の際に用いられる光と同一であるように等の
４由から水銀燈が用いられている。

しかもこの水銀燈から発する光は紫外線が含されろこと
から、フォトレジスト膜を感光させないために色フィル
ターを介することによって紫外線以外の光を用いている
。

つ捷り水銀燈による光は第１図に示すように波長の異な
る光かぎされており、そのうち紫外線でない部分（曲線
１で囲捷れる部分）のみを色フィルターを用いて取り出
し、この光をフォトマスクの位置合わせの際に用いてい
るのである。

しかしながら色フィルターを介して取り出した光は第１
図で示すように５４６．１ｍμ、５７７．０ｍμの波長
を有する２個の輝線がキ筐れているため、フォトマスク
を半導体ウェーバ面に近づける際に光の干渉が生じ、前
記顕微鏡等で確認する際数回の明暗を認めることができ
る。

これは第２図で示すように色フィルターを介して照射さ
れた水銀燈の光２がフォトマスク３の裏面３ａと半導体
ウェー・４の表面４ａとで反射することにより位相のず
れが生じた二つの平行光線になる水銀燈Ｏ光２のうち５
４６．１ｍμの輝線の波長が半波長ずれた場合この輝線
は暗くなる。

また５７７．０ｍμの波長が半波長ずれた場合にもこの
輝線は暗くなる。

この場合二つの輝線の強度は非常に大きいので全体とし
て大きな明暗の変化となる。

この位相のずれは前記フォトマスク３と半導体ウェー・
４との隙間ｔの長さにより変るために、明暗が交互に生
ずるのである。

したがってマスク位置合わせを顕微鏡で確認する際、上
述した明暗が生ずるために誤認を招くおそれがあった。

これは作業者が目視で確認する場合はもちろん、フォト
センサを使用した場合も同様のことがいえる。

それ数本発明はこのような欠点を除いたもので、半導体
ウェーバ上にフォトマスクを位置合わせする際、光の干
渉による明暗を除去したフォトマスク位置合わせ技術を
提供するものである。

以下実施例を用いて説明する。

第３図は本発明によるフォトマスク位置合わせ方法に用
いる装置の一実施例を示す簡略構成図である。

同図に卦いて水銀澄１１があり、この前方には水銀燈１
１から発する水を平行光線にするために凸し／ズ１２が
配置されている。

またこの凸レンズ１２のさらに前方には凸レンズ１２を
通過して得られた平行光線を下方へ方向変換させるため
の・・−フミン−１Ｓ装廼己置されている。

そして前記・・−フミラー１３の下方には凸レンズ１４
が配置されても・す、前記・・−フミラー１３により反
射された平行光線は凸し／ズ１４により集光されるよう
になっている。

さらに前記凸レンズ１４の下方にはフォトマスク１５が
固定されており、またこの下方には半導体ウェー・・１
６が配置され、この半導体ウェーバ１６は来示しない機
構で上下方向およびＸ軸Ｙ軸方向ならびにθ軸方向へ移
動できるようになっている。

一方、前記ハーフミラ−１３の上方には前記フォトマス
ク１５および半導体ウェー・１６から反射され・・−フ
ミラー１３を通過した光を方向変換するために反射鏡１
７が配置され、捷たこの反射鏡１７によって方向変換さ
れた光の進行方向には本発明の要旨であるバンドパスフ
ィルター１８が配置されている。

そしてこのバンドパスフィルター１８の後方には凸レン
ズ１９およびフォトセンサ２０か配置され、前記バンド
パスフィルター１８を通過した光を凸レンズ１９により
集光し、この集光した光を前記フオトセ／す２０がとら
えるようにしている。

さらにこのフオトセ／す２０はコンピュータ２１に接続
されてフォトセンサ２０からの信号を基にして前記半導
体ウェー・・１６をＸ軸Ｙ＠およびθ軸方向へ移動する
機構（図示しない）を操作するようになっている。

ここで本発明の要旨であるバンドパスフィルター１８は
ガラス板内にこのガラスと屈折率の異なる材料からなる
薄い層が幾重にも重なって構成されており、これらの層
により水銀燈内にｉすれている複数個の輝線を反射させ
、第４図のグラフで示すように曲線３０で囲豊れた部分
の光のみを通過させるようになっている。

このような構成にも・いて、１ず、固定されたフォトマ
スク１５の下方に半導体ウェー・・１６を配置し、水銀
燈１１を点灯させる。

水銀燈１１の光は凸レンズ１２を通過することにより平
行光線となりその後−・−フミラー１３で方向変換され
凸し／ズ１４により集光された状態で前記フォトマスク
１５の表面および半導体ウェー・・１６０表面を照射す
る。

そして前記半導体ウェー・・１６を若干上昇させてフォ
トマスク１５に密着させる。

このトキの状態は、フォトマスク１５の表面ふ゛よび半
導体ウェー・・の表面１６で反射された光を凸レンズ１
４、・・−フミラー１３、反射鏡１７、バンドパスフィ
ルター１８．凸レンズ１９を介してフオトセ／す２０が
とらえ、このフオトセ／す２０から発せられる信号がコ
ンピュータ２１に送られることによって判断される。

その後やはり前記フォトセンサ２０が受ける光によって
発する信号に基づいてコンピュータ２１が前記半導体ウ
ェー・・１６を若干下降させてフォトマスク１５からは
なして図示しない機構によりＸ軸方向Ｙ軸方向およびθ
軸方向に移動させて位置合わせな行なう。

次に前記半導体ウェー・・１６を若干上昇させてフォト
マスク１５に密着させ前回同様の方法でフォトセンサ２
０が受ける光による信号に基づいてコンピュータ２１が
位置合せ精度を判断して合格の場合位置合せが完了する
。

従来、水銀燈から発する光から紫外線以外の光をとりだ
し、この光によってフォトマスクド半導体ウェーバの位
置合わせを行なっていた。

したがってこの光には波長５４６．１ｍμ、 ５７７
．０ｍμの２つの輝線がキ壕れているため特に半導体つ
ニー・・をフォトマスクに密着させる段階で干渉作用が
生じその結果明暗がくり返し生じた。

それ数本実施例のようにするとバンドパスフィルタ１８
により前記輝線をとり除くことができるので、明暗の生
じない一定の強度を有する光が、フォトセンサに送られ
る。

したがってフォトセンサからは正確な相号がコンピュー
タ２１に送られるので、位置合せに誤認が生ずることは
なくなる。

本実施例では一枚のパンドパスフイルターを用い、これ
により紫外線でなくかつ輝線が３筐れない光をとり出し
ているが、第５図で示すように従来の色フィルタと、輝
線のみをとり除くか又は輝線のみの透過率を大巾に小さ
くするパ／ドカントフィルター（図中曲線４０の下方の
光を通過させるフィルター）を組み合わせたものを用い
ても本発明の目的は達成される。

捷た本実施例ではフオトセ／す、コンピュータを用いて
自動化した場合を述べているが、作業者が目視でマスク
位置合わせをする場合においても本発明を応用できるこ
とはいう筐でもない。

さらに本友施例ではバンドパスフィルター１８をフォト
センサの前方に配置しているが、水銀燈の前方を始め水
銀燈から発する光の光路部のいかなる個所に配置しても
よいことはもちろんである。

以上述べたように本溌朋によるフォトマスク位置合わせ
方法によれば、半導体ウェー・・上にフォトマスクを位
置合わせする除光の干渉による明暗を除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水銀燈の光の輝線分布を示すグラフで、前記光
に色フィルターを介した場合を説明するグラフ、第２図
はフォトマスクと半導体ウェー・を重ね１合光の干渉作
用が生ずることを説明する断面図、第３図は本発明によ
るフォトマスク位置合わせ方法に用いる装置の一実施例
を示す簡略構成図、第４図および第５図は水銀燈の光の
輝線分布を示すグラフで、前記光に本発明の要旨である
フィルターを介した場合を説明するグラフである。 ３．１５・・・・・・フォトマスク、４，１６・・・・
・イ導体ウェーバ、１１・・−・・水銀燈、１２，１４
，１９・・・・・・凸レンズ、１３・・・・・・ハーフ
ミラ−１７・・・・・・反射鏡、１８・・・−・・バン
ドパスフィルター、２０・・・・・・フォトセンサ、２
１・・・・・・コンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 輝線を有する光源により試料を照射し、前記試料に
   より反射した光を受光することにより試料とフォトマス
   クとを位置合せする方法であって、前記光源からの光の
   うち、紫外線以外の光であってかつ前記輝線が大幅に減
   少された光を用いて、前記試料と前記フォトマスクとの
   位置合せをすることを特徴とする位置合わせ方法。 ２ 輝線を有する光源と、光学的レンズ系と、フォトマ
   スクの固定手段と、前記フォトマスクに対し試料の位置
   を移動できる機構を有する試料の配置手段と、前記試料
   により反射された光を受光する受光手段とを有する装置
   であって、前記輝線を有する光源と前記試料の配置手段
   との間の光路部捷たは前記試料の配置手段と前記受光手
   段との間の光路部に、紫外線以外の光を通過させかつ輝
   線の透過率を大幅に小さくするフィルタが介在している
   ことを特徴とする光学装置。