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JPS6333702B2 - - Google Patents
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JPS6333702B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6333702B2
JPS6333702B2 JP4880284A JP4880284A JPS6333702B2 JP S6333702 B2 JPS6333702 B2 JP S6333702B2 JP 4880284 A JP4880284 A JP 4880284A JP 4880284 A JP4880284 A JP 4880284A JP S6333702 B2 JPS6333702 B2 JP S6333702B2
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JP
Japan
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coordinates
pattern
chip
stage
exposure
Prior art date
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Expired
Application number
JP4880284A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS60192945A (en
Inventor
Satoshi Araihara
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置等の製造に使用されるフオ
ト・マスクのプリント方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a method for printing photo masks used in manufacturing semiconductor devices and the like.

(b) 技術の背景 集積回路の製造に用いられるマスクは、集積回
路の1品種当たり10数層よりなり、各層間の重ね
合わせが重要な問題である。
(b) Background of the Technology Masks used in the manufacture of integrated circuits consist of more than ten layers for each type of integrated circuit, and overlapping between each layer is an important issue.

1つの回路は何層もの回路パターンの重ね合わ
せにより形成され、理想的には回路設計上決めら
れた位置で正確に重ね合わせてプリントしなけれ
ばならない。しかし各層の露光は、露光系が必ず
しも理想的な状態で露光されているとは限らず、
光学系の各種の歪や、露光環境に影響される。そ
のため回路設計上では、重ね合わせ許容誤差を設
定している。これはプリントされた回路パターン
がチツプの中で最悪どの程度までの重ね合わせ誤
差が許容できるかという限界であり、回路パター
ンの最小線幅の1/3以下の値が必要である。
One circuit is formed by overlapping many layers of circuit patterns, and ideally they must be printed by overlapping each other accurately at positions determined in the circuit design. However, when exposing each layer, the exposure system is not necessarily exposed under ideal conditions.
It is affected by various distortions in the optical system and the exposure environment. Therefore, in circuit design, an overlay tolerance is set. This is the limit on the worst overlay error that a printed circuit pattern can tolerate within a chip, and the value must be 1/3 or less of the minimum line width of the circuit pattern.

半導体基板に直接、チツプ・パターンをステツ
プ(チツプの配列ピツチ)毎に、順次送つて露光
を行う所謂ステツプ・アンド・レピート露光を行
う場合は、半導体基板上の各チツプにアラインメ
ント用ターゲツト・パターンを有しているので、
チツプ毎に局所アラインメントが可能である。ま
たは半導体基板上に設けられた2点のアラインメ
ント用ターゲツト・パターン間で一括アラインメ
ントができるため、各層毎に高精度合わせが実現
できる。
When performing so-called step-and-repeat exposure, in which a chip pattern is sequentially sent and exposed step by step (chip array pitch) directly onto a semiconductor substrate, an alignment target pattern is placed on each chip on the semiconductor substrate. Since we have
Local alignment is possible for each chip. Alternatively, since simultaneous alignment can be performed between two alignment target patterns provided on the semiconductor substrate, highly accurate alignment can be achieved for each layer.

アラインメント用ターゲツト・パターンはどの
ような形状であつてもよいが、以前のリソグラフ
イ工程で形成され、露光装置のアラインメント機
構により認識され、これを基準にパターンをアラ
インメントする。
The alignment target pattern may have any shape, but it is formed in a previous lithography process, is recognized by the alignment mechanism of the exposure device, and the pattern is aligned based on this.

これに対して、マスクの場合は乾板に上述のア
ラインメント用ターゲツト・パターンはなく、レ
ーザ干渉計により乾板を載せたステージのXY座
標を読み、ステツプ・サイズ毎にステージを送り
ステツプ・アンド・レピート露光を行つている。
このような方法では、各層間の重ね合わせ誤差が
大きくなり、ひどい場合は1μm以上にもなる。
レーザ干渉計の精度、ステージの位置決め精度に
限界があるため、露光装置の系全体を考えて、何
等かの改善対策が望まれている。
On the other hand, in the case of a mask, the dry plate does not have the above-mentioned alignment target pattern, and a laser interferometer reads the XY coordinates of the stage on which the dry plate is placed, and the stage is moved for each step size for step-and-repeat exposure. is going on.
In such a method, the overlay error between each layer becomes large, and in severe cases reaches 1 μm or more.
Since there are limits to the accuracy of the laser interferometer and the positioning accuracy of the stage, some kind of improvement measure is desired by considering the entire system of the exposure apparatus.

(c) 従来技術と問題点 乾板をステツプ・アンド・レピート露光により
プリントする場合は、前記のようにアラインメン
ト用ターゲツト・パターンがないため、各チツプ
毎のアラインメントは行われず、専らレーザ干渉
計の精度、ステージの位置決め精度に頼つて、乾
板の位置を決め露光が行われる。所謂盲打ちと呼
ばれる露光である。この場合、各層の露光が比較
的短時間に行われるときは装置が安定している
が、長時間に及ぶと装置は温度、気圧の影響を受
けて、レーザ干渉計の不調、ステージの蛇行、ま
た乾板のステージへの装置誤差等により、各層間
の重ね合わせがズレてくる。このズレは突発的な
場合もあり、連続的な場合もある。
(c) Prior art and problems When printing a dry plate by step-and-repeat exposure, as mentioned above, there is no target pattern for alignment, so alignment of each chip is not performed, and the precision of the laser interferometer is , the position of the dry plate is determined and exposure is performed depending on the positioning accuracy of the stage. This is an exposure known as blind exposure. In this case, the apparatus is stable when each layer is exposed for a relatively short time, but when exposed for a long time, the apparatus is affected by temperature and atmospheric pressure, causing problems such as malfunction of the laser interferometer, meandering of the stage, etc. Furthermore, due to equipment errors in the stage of the dry plate, the overlapping of each layer may be misaligned. This deviation may be sudden or continuous.

第1図に後者のズレの例を示す。図で実線は各
ステツプ毎の第1層目のパターン、点線は第2層
目のそれを表す。
FIG. 1 shows an example of the latter deviation. In the figure, solid lines represent the first layer pattern for each step, and dotted lines represent the second layer pattern.

測長系は常にレーザで原点からの座標を測定し
ているが上記の原因不詳のズレを生ずる。またこ
のズレは、例えばステージの直交XY座標上で、
1号機はX方向はよいが、Y方向がズレるという
ような装置別の癖があるため、再現性よく高精度
のパターン合わせを期待することはできない。
The length measurement system always measures the coordinates from the origin using a laser, but the above-mentioned deviation occurs for unknown reasons. Also, this deviation is, for example, on the orthogonal XY coordinates of the stage,
Although the No. 1 machine is good in the X direction, it has some peculiarities in each device, such as misalignment in the Y direction, so we cannot expect highly accurate pattern matching with good reproducibility.

(d) 発明の目的 本発明の目的は従来技術の有する上記の欠点を
除去し、アラインメント用ターゲツト・パターン
がない乾板に対しても、高精度に重ね合わせがで
きるステツプ・アンド・レピート露光によるマス
ク・プリント方法を提供することにある。
(d) Object of the Invention The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide a mask using step-and-repeat exposure that can be overlaid with high precision even on a dry plate that does not have a target pattern for alignment.・Providing a printing method.

(e) 発明の構成 上記の目的は本発明によれば、多層パターンを
形成するための複数枚のフオト・マスクを製造す
るにあたつて、第1層目フオト・マスク基板に集
積回路チツプのパターンを縮小投影露光法で繰り
返し露光する際に、各チツプのパターンの露光領
域の座標を読み取り、基準座標として記憶し、第
2層目以降のフオト・マスク基板を露光する際に
は、各チツプの配列ピツチでステツプ送りされて
決まる露光領域の座標と該基準座標とを比較し、
該基準座標に基づいて各ステツプのアラインメン
トを行うことを特徴とするマスク・プリント方法
を提供することによつて達成される。
(e) Structure of the Invention According to the present invention, when manufacturing a plurality of photo masks for forming a multilayer pattern, an integrated circuit chip is placed on a first layer photo mask substrate. When repeatedly exposing a pattern using the reduction projection exposure method, the coordinates of the exposed area of the pattern on each chip are read and stored as reference coordinates. Compare the coordinates of the exposure area determined by step feeding with the array pitch of and the reference coordinates,
This is achieved by providing a mask printing method characterized in that each step is aligned based on the reference coordinates.

本発明は、乾板上にチツプ・パターンをステツ
プ毎に配列してプリントする場合、各チツプの位
置を、測長系による絶対値に依存しないで、第1
層目マスクをプリントするときに、各チツプの基
準点の座標を読み取り記憶し、これを基準にし
て、露光しようとする乾板上の各チツプの位置を
決めることにより、各層間の重ね合わせ誤差を低
減させるものである。各層間の重ね合わせ精度
は、絶対値基準よりも、本発明のように基準マス
クに準拠した相対的な補正により各チツプ毎にア
ラインメントを行う方がよい。これは後者の方は
チツプ毎の局所アラインメントができ、測長系の
環境的、時間的なランダム誤差や、乾板のステー
ジへの装着誤差等が除かれるからである。
In the present invention, when a chip pattern is arranged and printed step by step on a dry plate, the position of each chip is determined by the first
When printing a layer mask, the coordinates of the reference point of each chip are read and memorized, and the position of each chip on the dry plate to be exposed is determined based on this, thereby reducing overlay errors between each layer. It is intended to reduce Regarding the overlay accuracy between each layer, it is better to perform alignment for each chip by relative correction based on a reference mask as in the present invention, rather than by using an absolute value standard. This is because the latter allows local alignment for each chip, and eliminates environmental and temporal random errors in the length measurement system, errors in mounting the dry plate on the stage, etc.

(f) 発明の実施例 本発明は、従来の等倍一括露光にも利用できる
が、この場合は前記の盲打ちの精度で十分であ
る。集積回路の高集積化、高密度化に伴い、回路
パターンは微細化され、2μm程度の微細パター
ンのプリントには縮小投影露光装置が用いられて
いる。この装置に本発明を適用することにより重
ね合わせ誤差0.2μm程度が得られる。
(f) Embodiments of the Invention The present invention can also be used for conventional same-magnification batch exposure, but in this case, the accuracy of the blind exposure described above is sufficient. As integrated circuits become more highly integrated and densely packed, circuit patterns become finer, and reduction projection exposure equipment is used to print fine patterns of about 2 μm. By applying the present invention to this device, an overlay error of about 0.2 μm can be obtained.

第2図は本発明の一実施例を示す説明図で、図
において、1はXYステージ、2はこれから露光
しようとする乾板、3はレテイクル、4は縮小投
影光学系を示す。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an XY stage, 2 is a dry plate to be exposed, 3 is a reticle, and 4 is a reduction projection optical system.

XYステージ1はレーザ測長系5により互いに
直交するX、Y方向に測長されている。XYステ
ージ1の上に、乾板2を装着する。乾板2は縮小
投影光学系5の下に配置し、レテイクル4に拡大
してプリントされたチツプ・パターンをステツ
プ・サイズ毎に送り、順次乾板上に縮小投影して
露光照明系6により露光してゆく。
The length of the XY stage 1 is measured by a laser length measuring system 5 in X and Y directions orthogonal to each other. Mount the dry plate 2 on top of the XY stage 1. The dry plate 2 is placed under the reduction projection optical system 5, and the enlarged and printed chip pattern is sent to the reticle 4 for each step size, and is sequentially reduced and projected onto the dry plate and exposed by the exposure illumination system 6. go.

第1層目のマスクは、盲打ちによりステツプ・
サイズ毎にチツプ・パターンを乾板上にプリント
されて作られる。このときモニタリング・レーザ
測長系5Aにより、各ステツプ毎の座標はコンピ
ユータ7に記憶される。基準マスクにこの第1層
目のマスクを用い、第2層目以下のマスクの露光
はこのマスクを基準にしてステツプ毎に局所アラ
インメントを行う。
The first layer of mask is made by blind stamping.
Each size is made by printing a chip pattern on a dry plate. At this time, the coordinates of each step are stored in the computer 7 by the monitoring laser length measurement system 5A. This first layer mask is used as a reference mask, and in the exposure of the second layer and subsequent masks, local alignment is performed for each step using this mask as a reference.

第2層目以降のマスクに対し、各ステツプ毎の
アラインメントはつぎのように行う。
For the second and subsequent layers of masks, alignment for each step is performed as follows.

XYステージ1上の乾板2は、レーザ測長系に
連動しているので、検出されたパターンのXY座
標(X2、Y2)が求められ、この値がコンピユー
タ7に送られる。コンピユータ7において既に記
憶された基準マスクの対応ステツプのXY座標
(X1、Y1)と比較され、ステージ位置が相対的に
どの程度ズレているかが計算される。この値にも
とずき、ステージはステージ制御系8により、所
定の位置まで自動的に移動され、基準マスクの座
標に従つてアラインメントされる。
Since the dry plate 2 on the XY stage 1 is linked to the laser length measurement system, the XY coordinates (X 2 , Y 2 ) of the detected pattern are determined and these values are sent to the computer 7 . The computer 7 compares it with the XY coordinates (X 1 , Y 1 ) of the corresponding step of the reference mask already stored, and calculates how much the stage position is relatively shifted. Based on this value, the stage is automatically moved to a predetermined position by the stage control system 8 and aligned according to the coordinates of the reference mask.

本発明の実施例はステージの移動で補正する方
法を用いたが、レテイクルを移動して補正する方
法を用いても発明の要旨は変わらない。この場合
は図の破線で示されるように、コンピユータ7の
指示に従い、レテイクル制御系9によりレテイク
ルの位置を補正する。XYステージの位置決め誤
差は通常0.5μm程度であるが、この誤差に相当す
る量をレテイクルの移動で補正すると、位置決め
誤差は上記誤差を縮小投影光学系の倍率で除した
値になる。通常前記倍率は10倍が多用されている
ので位置決め誤差は約1桁小さくなる。このよう
にレテイクルの移動で補正する方法は、ステージ
を移動して補正する方法より、粗い精度ですむた
め、装置の設計が容易になり、高速移動も可能と
なる。
Although the embodiment of the present invention uses a method of making correction by moving the stage, the gist of the invention does not change even if a method of making correction by moving the reticle is used. In this case, the reticle control system 9 corrects the reticle position according to instructions from the computer 7, as shown by the broken line in the figure. The positioning error of the XY stage is normally about 0.5 μm, but if the amount equivalent to this error is corrected by moving the reticle, the positioning error becomes the value obtained by dividing the above error by the magnification of the reduction projection optical system. Since the magnification is usually 10 times, the positioning error is reduced by about one order of magnitude. This method of correcting by moving the reticle requires less precision than the method of correcting by moving the stage, which simplifies the design of the device and enables high-speed movement.

(g) 発明の効果 以上詳細に説明したように本発明によれば、ア
ラインメント用ターゲツト・パターンがない乾板
に対しても、高精度に重ね合わせができるステツ
プ・アンド・レピート露光によるマスク・プリン
ト方法を提供することができる。
(g) Effects of the Invention As explained in detail above, according to the present invention, there is provided a mask printing method using step-and-repeat exposure that allows highly accurate overlay even on a dry plate that does not have a target pattern for alignment. can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例によるパターンのズレを示す説
明図、第2図は本発明の一実施例を示す説明図で
ある。 図において、1はXYステージ、2はこれから
露光しようとする乾板、3はレテイクル、4は縮
小投影光学系を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing pattern deviation according to a conventional example, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an XY stage, 2 is a dry plate to be exposed, 3 is a reticle, and 4 is a reduction projection optical system.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 多層パターンを形成するための複数枚のフオ
ト・マスクを製造するにあたつて、第1層目フオ
ト・マスク基板に集積回路チツプのパターンを縮
小投影露光法で繰り返し露光する際に、各チツプ
のパターンの露光領域の座標を読み取り、基準座
標として記憶し、第2層目以降のフオト・マスク
基板を露光する際には、各チツプの配列ピツチで
ステツプ送りされて決まる露光領域の座標と該基
準座標とを比較し、該基準座標に基づいて各ステ
ツプのアラインメントを行うことを特徴とするマ
スク・プリント方法。
1. When manufacturing multiple photo masks for forming a multilayer pattern, each chip is The coordinates of the exposure area of the pattern are read and stored as reference coordinates, and when exposing the second layer and subsequent photo mask substrates, the coordinates of the exposure area determined by step feeding at the arrangement pitch of each chip and the corresponding A mask printing method characterized by comparing the coordinates with reference coordinates and aligning each step based on the reference coordinates.
JP59048802A 1984-03-14 1984-03-14 Method of mask print Granted JPS60192945A (en)

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JPS60192945A JPS60192945A (en) 1985-10-01
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US4784182A (en) * 1987-10-05 1988-11-15 Nobuyuki Sugimura Bladder type accumulator associated with a sensor

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JPS60192945A (en) 1985-10-01

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