JPH04271109A - 半導体ウエハの位置合わせ方法 - Google Patents
半導体ウエハの位置合わせ方法Info
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- JPH04271109A JPH04271109A JP3000898A JP89891A JPH04271109A JP H04271109 A JPH04271109 A JP H04271109A JP 3000898 A JP3000898 A JP 3000898A JP 89891 A JP89891 A JP 89891A JP H04271109 A JPH04271109 A JP H04271109A
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- wafer
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハのステッ
プアンドレピ−ト方式の露光装置等におけるウエハ等の
被露光物にマスク等の原画像を転写する方法に係り、と
くに半導体ウエハ用マスクの位置合わせ誤差を低減する
半導体ウエハの位置合わせ方法に関する。
プアンドレピ−ト方式の露光装置等におけるウエハ等の
被露光物にマスク等の原画像を転写する方法に係り、と
くに半導体ウエハ用マスクの位置合わせ誤差を低減する
半導体ウエハの位置合わせ方法に関する。
【０００１】
【従来の技術】従来の半導体ウエハの位置合わせ装置は
例えば図８のように構成されていた。ＸＹステ−ジ１上
に載置されたウエハ２の位置はＸ方向およびＹ方向のモ
−タ３および４により駆動され、レ−ザ測長系５により
位置検出されてフィ−ドバックされ０．０３μｍ程度の
精度で位置決めされていた。露光照明系６の光はコンデ
ンサレンズ７を介して原版設置台１０に設置されたパタ
−ン原版（レティクル）に照射され、その透過光による
パタ−ン像は縮小レンズ８を介してウエハ２上に焦点を
結ぶ。図２に示すように、ウエハ２上にはＸ軸マ−ク１
３ＸおよびＹ軸マ−ク１３Ｙ等がチップ２１毎に設けら
れている。
例えば図８のように構成されていた。ＸＹステ−ジ１上
に載置されたウエハ２の位置はＸ方向およびＹ方向のモ
−タ３および４により駆動され、レ−ザ測長系５により
位置検出されてフィ−ドバックされ０．０３μｍ程度の
精度で位置決めされていた。露光照明系６の光はコンデ
ンサレンズ７を介して原版設置台１０に設置されたパタ
−ン原版（レティクル）に照射され、その透過光による
パタ−ン像は縮小レンズ８を介してウエハ２上に焦点を
結ぶ。図２に示すように、ウエハ２上にはＸ軸マ−ク１
３ＸおよびＹ軸マ−ク１３Ｙ等がチップ２１毎に設けら
れている。
【０００２】ウエハ上のチップのＸ軸マ−ク１３Ｘおよ
びＹ軸マ−ク１３Ｙの座標値はマ−ク検出系１１および
１２により検出される。マ−ク検出系１１は、検出照明
系１１ａからの光を、ハ−フミラ−１１ｃ、ミラ−１１
ｄを介してレティクル９に設けられた穴を通して縮小レ
ンズ８によりウエハ２に照射し、チップ２１上のＸ軸マ
−ク１３Ｘの像をレティクル９上に結像しさせ、さらに
この像を拡大してミラ−１１ｄ、ハ−フミラ−１１ｃ、
コリメ−タレンズ１１ｅ等を介して検出器１１ｂに導い
て検出する。同様に、ウエハ２上のＹ軸マ−ク１３Ｙは
、マ−ク検出系１２の検出照明系１２ａ、ハ−フミラ−
１２ｃ、ミラ−１２ｄ、コリメ−タレンズ１２ｅ等によ
り検出される。上記各マ−クの位置とレティクル９の位
置から両者の相対的位置関係（ずれ）を求めてＸＹステ
−ジの位置を制御し、両者を重ねあわせてから露光する
ようにしていた。
びＹ軸マ−ク１３Ｙの座標値はマ−ク検出系１１および
１２により検出される。マ−ク検出系１１は、検出照明
系１１ａからの光を、ハ−フミラ−１１ｃ、ミラ−１１
ｄを介してレティクル９に設けられた穴を通して縮小レ
ンズ８によりウエハ２に照射し、チップ２１上のＸ軸マ
−ク１３Ｘの像をレティクル９上に結像しさせ、さらに
この像を拡大してミラ−１１ｄ、ハ−フミラ−１１ｃ、
コリメ−タレンズ１１ｅ等を介して検出器１１ｂに導い
て検出する。同様に、ウエハ２上のＹ軸マ−ク１３Ｙは
、マ−ク検出系１２の検出照明系１２ａ、ハ−フミラ−
１２ｃ、ミラ−１２ｄ、コリメ−タレンズ１２ｅ等によ
り検出される。上記各マ−クの位置とレティクル９の位
置から両者の相対的位置関係（ずれ）を求めてＸＹステ
−ジの位置を制御し、両者を重ねあわせてから露光する
ようにしていた。
【０００３】上記従来の位置合わせに関しては、特開昭
５９−５４２２５号公報に記載のように、ウエハ上の複
数のチップのマ−クからチップの配列状態を求め、これ
を基準としてその後のマスクを位置合わせするようにし
ていた。また、特開昭６３−３１０１１６号公報に記載
のように、ウエハ上の複数チップの実測位置と理想座標
上の位置間のずれを統計処理して位置誤差を求めるよう
にしていた。また、特開平１−２４３４１９号公報に記
載のように、ウエハ上の位置合わせマ−クの実測位置を
基にして平均化処理を行い位置誤差を最小にするように
していた。
５９−５４２２５号公報に記載のように、ウエハ上の複
数のチップのマ−クからチップの配列状態を求め、これ
を基準としてその後のマスクを位置合わせするようにし
ていた。また、特開昭６３−３１０１１６号公報に記載
のように、ウエハ上の複数チップの実測位置と理想座標
上の位置間のずれを統計処理して位置誤差を求めるよう
にしていた。また、特開平１−２４３４１９号公報に記
載のように、ウエハ上の位置合わせマ−クの実測位置を
基にして平均化処理を行い位置誤差を最小にするように
していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置合わせ
方法においては、図２の１３Ｘ，１３Ｙ等で示したウエ
ハ２内各チップのＸ軸およびＹ軸検出用のパタ−ンの位
置がレジスト塗布、メタル材蒸着等のプロセスによりボ
ケたり、あるいは見掛けの上位置ずれを生じるので、そ
の正しい位置が検出できないという問題があった。図３
は図２のレジスト塗布後のウエハ２のＡ−Ａ断面図であ
る。スピンコ−ト法によりレジストを塗布すると、レジ
スト２２は塗布時の遠心力によりウエハの円周方向に押
されので、Ｘ軸マ−ク１３Ｘの外側に盛り上がるように
なる。上記遠心力はウエハの円周側ほど大きいので上記
レジストの盛り上がりも円周側が大きくなる。
方法においては、図２の１３Ｘ，１３Ｙ等で示したウエ
ハ２内各チップのＸ軸およびＹ軸検出用のパタ−ンの位
置がレジスト塗布、メタル材蒸着等のプロセスによりボ
ケたり、あるいは見掛けの上位置ずれを生じるので、そ
の正しい位置が検出できないという問題があった。図３
は図２のレジスト塗布後のウエハ２のＡ−Ａ断面図であ
る。スピンコ−ト法によりレジストを塗布すると、レジ
スト２２は塗布時の遠心力によりウエハの円周方向に押
されので、Ｘ軸マ−ク１３Ｘの外側に盛り上がるように
なる。上記遠心力はウエハの円周側ほど大きいので上記
レジストの盛り上がりも円周側が大きくなる。
【０００５】各マ−ク１３Ｘに照射される光は上記レジ
ストの盛り上がりにより屈折されて反射されるので、Ｘ
軸マ−ク１３Ｘの位置は真の位置より円周側にづれて見
え、これにより円周側のチップほど大きな位置づれ誤差
を発生するようになる。図４はメタル材の蒸着後のウエ
ハ２のＡ−Ａ断面図である。蒸着されたメタル膜２３は
各Ｘ軸マ−ク１３Ｘの部分で凹みを形成するが、蒸着の
不均一性によりこの凹みはウエハの円周側ほどＸ軸マ−
ク１３Ｘの内周側に偏って形成される傾向がある。この
ため、各マ−ク１３Ｘに照射される光は上記凹みの位置
ずれによりウエハの円周側程大きい位置誤差を発生する
ようになる。
ストの盛り上がりにより屈折されて反射されるので、Ｘ
軸マ−ク１３Ｘの位置は真の位置より円周側にづれて見
え、これにより円周側のチップほど大きな位置づれ誤差
を発生するようになる。図４はメタル材の蒸着後のウエ
ハ２のＡ−Ａ断面図である。蒸着されたメタル膜２３は
各Ｘ軸マ−ク１３Ｘの部分で凹みを形成するが、蒸着の
不均一性によりこの凹みはウエハの円周側ほどＸ軸マ−
ク１３Ｘの内周側に偏って形成される傾向がある。この
ため、各マ−ク１３Ｘに照射される光は上記凹みの位置
ずれによりウエハの円周側程大きい位置誤差を発生する
ようになる。
【０００６】図５は上記位置誤差の大きさの分布をベク
トル的に矢印でウエハ２上に示した図である。このよう
に各チップの位置誤差はウエハ２の中央部から放射状に
増大するように発生する。上記図５の位置誤差量をウエ
ハ２の中心からの距離に対して図化すると図６のように
なる。なお、図６の縦軸に示した誤差検出量は、各チッ
プ上のマ−クの基準位置に対する位置ずれ量をレジスト
塗布前と塗布後について測定し、両者の差分よりレジス
ト塗布により発生する成分のみを求めたものである。本
発明の目的は上記レジスト塗布やメタル蒸着等のウエハ
処理プロセスに起因する誤差を補正して、複数枚のマス
クの重ね合わせ精度を向上することのできる半導体ウエ
ハの位置合わせ方法を提供することにある。
トル的に矢印でウエハ２上に示した図である。このよう
に各チップの位置誤差はウエハ２の中央部から放射状に
増大するように発生する。上記図５の位置誤差量をウエ
ハ２の中心からの距離に対して図化すると図６のように
なる。なお、図６の縦軸に示した誤差検出量は、各チッ
プ上のマ−クの基準位置に対する位置ずれ量をレジスト
塗布前と塗布後について測定し、両者の差分よりレジス
ト塗布により発生する成分のみを求めたものである。本
発明の目的は上記レジスト塗布やメタル蒸着等のウエハ
処理プロセスに起因する誤差を補正して、複数枚のマス
クの重ね合わせ精度を向上することのできる半導体ウエ
ハの位置合わせ方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、前段階に転写された各チップ内のマ−ク位置を、少
なくともウエハのｘ方向およびｙ方向について順次検出
し、最小自乗法等により上記検出値を統計的に処理して
ランダム誤差を除去する近似式を導き、上記近似式のウ
エハ中心部における値よりチップ間隔を求めて次のマス
ク合わせを行うようにする。同様に、上記前段階に転写
された各チップ内のマ−ク位置測定値よりその基準チッ
プ間隔からのずれ量を検出し、最小自乗法等により上記
ずれ量に含まれるランダム誤差を除去する近似式を導き
、上記近似式から求めたウエハ中心部における上記ずれ
量とその基準チップ間隔とよりチップ間隔を求めて次の
マスク合わせを行うようにする。
に、前段階に転写された各チップ内のマ−ク位置を、少
なくともウエハのｘ方向およびｙ方向について順次検出
し、最小自乗法等により上記検出値を統計的に処理して
ランダム誤差を除去する近似式を導き、上記近似式のウ
エハ中心部における値よりチップ間隔を求めて次のマス
ク合わせを行うようにする。同様に、上記前段階に転写
された各チップ内のマ−ク位置測定値よりその基準チッ
プ間隔からのずれ量を検出し、最小自乗法等により上記
ずれ量に含まれるランダム誤差を除去する近似式を導き
、上記近似式から求めたウエハ中心部における上記ずれ
量とその基準チップ間隔とよりチップ間隔を求めて次の
マスク合わせを行うようにする。
【０００８】また、上記ウエハ中心部における上記近似
式の上記チップ間隔または上記ずれ量を、上記ウエハ中
心部の互いに隣接する２ないし３個のチップ配列範囲内
より求めるようにする。さらに、上記近似式を上記ウエ
ハ中心からの距離を変数とする奇数次、例えば３次の代
数方程式とするようにする。
式の上記チップ間隔または上記ずれ量を、上記ウエハ中
心部の互いに隣接する２ないし３個のチップ配列範囲内
より求めるようにする。さらに、上記近似式を上記ウエ
ハ中心からの距離を変数とする奇数次、例えば３次の代
数方程式とするようにする。
【０００９】
【作用】上記近似式により各チップ位置のランダムな誤
差成分を除去し、さらに、そのウエハ中心部の互いに隣
接する２ないし３個のチップ配列範囲内より、レジスト
のスピンコ−ト、メタル蒸着等により発生する位置ずれ
誤差を含まない正しいチップ間隔を求めることができる
。また、上記レジストのスピンコ−ト、メタル蒸着等に
より発生する位置ずれ誤差をウエハ中心からの距離を変
数とする奇数次、例えば３次の代数方程式により精度良
く近似することができる。
差成分を除去し、さらに、そのウエハ中心部の互いに隣
接する２ないし３個のチップ配列範囲内より、レジスト
のスピンコ−ト、メタル蒸着等により発生する位置ずれ
誤差を含まない正しいチップ間隔を求めることができる
。また、上記レジストのスピンコ−ト、メタル蒸着等に
より発生する位置ずれ誤差をウエハ中心からの距離を変
数とする奇数次、例えば３次の代数方程式により精度良
く近似することができる。
【００１０】
【実施例】まず、上記位置合わせ誤差の原因とその性質
について説明する。測定されるウエハ上のｘ方向および
ｙ方向のチップ間隔Ｐｘ，Ｐｙは両方向方向の設計値Ｘ
，Ｙに種々の誤差が重畳された値である。この誤差は、
ステップアンド リピ−ト法により各チップのパタ−
ンを生成する過程において発生するスケ−ル誤差（伸縮
誤差，ｘ方向をα、ｙ方向をγ）と上記スピンコ−ト材
の塗布や金属膜の生成により各チップ上のマ−クの位置
が見掛け上ずれることにより発生する誤差やその他のラ
ンダム誤差を含む誤差（ｘ方向をβ、ｙ方向をδ）に大
別できるので，例えばＰｘは式（１）のように表される
。Ｐｙについても同様である。
について説明する。測定されるウエハ上のｘ方向および
ｙ方向のチップ間隔Ｐｘ，Ｐｙは両方向方向の設計値Ｘ
，Ｙに種々の誤差が重畳された値である。この誤差は、
ステップアンド リピ−ト法により各チップのパタ−
ンを生成する過程において発生するスケ−ル誤差（伸縮
誤差，ｘ方向をα、ｙ方向をγ）と上記スピンコ−ト材
の塗布や金属膜の生成により各チップ上のマ−クの位置
が見掛け上ずれることにより発生する誤差やその他のラ
ンダム誤差を含む誤差（ｘ方向をβ、ｙ方向をδ）に大
別できるので，例えばＰｘは式（１）のように表される
。Ｐｙについても同様である。
【００１１】
Ｐｘ＝Ｘ＋α＋β
（１）式（１）は、ウエハ上の実際
のチップ間ピッチが（Ｘ＋α）であり、これが見掛け上
βだけずれて検出されていることを意味している。した
がって、上記Ｐｘよりβを除去して（Ｘ＋α）を求め、
これを基準にして次のマスクのマ−クを合わせるように
する。例えば、ウエハ中央のチップのマ−クがウエハ中
央の原点に一致している場合には、この原点から数えて
ｎ番目のチップのｘ方向マ−ク位置をｎ（Ｘ＋α）とし
、この位置を基準として次のマスクのマ−ク位置を合わ
せるようにＸＹテ−ブルに位置を調整する。ｙ方向につ
いても同様である。
（１）式（１）は、ウエハ上の実際
のチップ間ピッチが（Ｘ＋α）であり、これが見掛け上
βだけずれて検出されていることを意味している。した
がって、上記Ｐｘよりβを除去して（Ｘ＋α）を求め、
これを基準にして次のマスクのマ−クを合わせるように
する。例えば、ウエハ中央のチップのマ−クがウエハ中
央の原点に一致している場合には、この原点から数えて
ｎ番目のチップのｘ方向マ−ク位置をｎ（Ｘ＋α）とし
、この位置を基準として次のマスクのマ−ク位置を合わ
せるようにＸＹテ−ブルに位置を調整する。ｙ方向につ
いても同様である。
【００１２】本発明は上記Ｐｘ，Ｐｙ等の中からβ、δ
等を精度良く除去する方法を提供する。以下、上記β、
δを精度良く分離することのできる本発明の方法につい
て説明する。ｘ方向とｙ方向は同様に考えることができ
るのでｘ方向についてのみ説明する。図７の実線はウエ
ハ中心からの距離ｘに対する位置ずれを示すものである
。チップ間ピッチ毎に誤差（α＋β）が累積するので位
置ずれは距離ｘと共に増大する。この中、βの値は例え
ばスピンコ−ト時にレジンに作用する遠心力に比例して
増加するのでウエハ中心部では略ゼロであり、距離ｘが
ある程度増加すると急激に増加する。
等を精度良く除去する方法を提供する。以下、上記β、
δを精度良く分離することのできる本発明の方法につい
て説明する。ｘ方向とｙ方向は同様に考えることができ
るのでｘ方向についてのみ説明する。図７の実線はウエ
ハ中心からの距離ｘに対する位置ずれを示すものである
。チップ間ピッチ毎に誤差（α＋β）が累積するので位
置ずれは距離ｘと共に増大する。この中、βの値は例え
ばスピンコ−ト時にレジンに作用する遠心力に比例して
増加するのでウエハ中心部では略ゼロであり、距離ｘが
ある程度増加すると急激に増加する。
【００１３】したがって、中心部の特性に対して引いた
接線（点線）はβ＝０、すなわち、αのみによる位置ず
れが累積したものと考えることができる。すなわち、距
離ｘ＝Ｘに対する点線の特性の位置ずれ量がαに相当す
ることになる。実際上は、上記点線を求める必要はなく
、原点付近の距離ｘ＝Ｘに対する位置ずれ量からαを求
めることができる。しかしながら、上記αの値は、例え
ばＸ＝１０ｍｍに対して０．１μｍ程度と極めて微小な
値なので、他の原因によるランダム誤差の影響を受けや
すい。このランダム誤差によって図７の原点付近の位置
ずれ測定値は×印に示すようにばらつくので、このよう
な測定値から上記αの値を正確に求めることができない
。そこで本発明では最小自乗法を適用して上記ランダム
誤差を除くようにする。
接線（点線）はβ＝０、すなわち、αのみによる位置ず
れが累積したものと考えることができる。すなわち、距
離ｘ＝Ｘに対する点線の特性の位置ずれ量がαに相当す
ることになる。実際上は、上記点線を求める必要はなく
、原点付近の距離ｘ＝Ｘに対する位置ずれ量からαを求
めることができる。しかしながら、上記αの値は、例え
ばＸ＝１０ｍｍに対して０．１μｍ程度と極めて微小な
値なので、他の原因によるランダム誤差の影響を受けや
すい。このランダム誤差によって図７の原点付近の位置
ずれ測定値は×印に示すようにばらつくので、このよう
な測定値から上記αの値を正確に求めることができない
。そこで本発明では最小自乗法を適用して上記ランダム
誤差を除くようにする。
【００１４】例えば、上記ランダム誤差を除いた位置ず
れ特性の関数形ｆ（ｘ）を式（２）のように仮定し、こ
の関数値と実測値間の距離の自乗平均値が最小になる係
数ａ，ｂ，ｃ，ｄ等を求め、関数形ｆ（ｘ）を設定する
。 ｆ（ｘ）＝ａｘ３＋ｂｘ２＋ｃｘ＋ｄ
（２）図７の実線の特性はこのようにして求め
た関数ｆ（ｘ）の形に該当する。このｆ（ｘ）は上記ラ
ンダム誤差の影響を殆ど含まないので、ｆ（ｘ）の原点
付近の距離ｘ＝Ｘに対する位置ずれ量からαを精度良く
求めることができる。
れ特性の関数形ｆ（ｘ）を式（２）のように仮定し、こ
の関数値と実測値間の距離の自乗平均値が最小になる係
数ａ，ｂ，ｃ，ｄ等を求め、関数形ｆ（ｘ）を設定する
。 ｆ（ｘ）＝ａｘ３＋ｂｘ２＋ｃｘ＋ｄ
（２）図７の実線の特性はこのようにして求め
た関数ｆ（ｘ）の形に該当する。このｆ（ｘ）は上記ラ
ンダム誤差の影響を殆ど含まないので、ｆ（ｘ）の原点
付近の距離ｘ＝Ｘに対する位置ずれ量からαを精度良く
求めることができる。
【００１５】また本発明においては、上記位置ずれ量の
替わりに（Ｘ＋α）、（Ｙ＋γ）等の位置量の近似関数
ｇ（ｘ）を求め、その原点付近の特性から正しいチップ
間隔を直接求めるようにすることもできる。本発明の実
施実績から判断すると、上記正しいチップ間隔が得られ
るウエハ原点部の範囲は、チップサイズを１０〜２０ｍ
ｍとした場合に隣接する２〜３チップの範囲である。関
数ｆ（ｘ）の形は例えばスピンコ−ト材の性質、スピン
条件、その他の条件により変わるのでそれらの条件に適
した他の関数形を用いることが望ましく、かならずしも
式（２）のような代数方程式である必要はない。
替わりに（Ｘ＋α）、（Ｙ＋γ）等の位置量の近似関数
ｇ（ｘ）を求め、その原点付近の特性から正しいチップ
間隔を直接求めるようにすることもできる。本発明の実
施実績から判断すると、上記正しいチップ間隔が得られ
るウエハ原点部の範囲は、チップサイズを１０〜２０ｍ
ｍとした場合に隣接する２〜３チップの範囲である。関
数ｆ（ｘ）の形は例えばスピンコ−ト材の性質、スピン
条件、その他の条件により変わるのでそれらの条件に適
した他の関数形を用いることが望ましく、かならずしも
式（２）のような代数方程式である必要はない。
【００１６】また、上記実測値から上記ｆ（ｘ）を導く
方法としては最小自乗法が一般的ということができるが
、本発明は必ずしもに最小自乗法に限定されるものでは
なく、他の統計的手段を用いても同様の効果を得ること
ができる。図１は上記本発明の方法に従う位置合わせ方
法の手順を説明するフロ−チャ−トである。まず、ステ
ップ１００において例えばスピンコ−ト済みのウエハを
ＸＹステ−ジ１上に取り付け、ステップ１０１にて、ウ
エハ２のｘ軸とｙ軸方向のマ−ク位置とレティクル９上
のマ−ク位置間の位置ずれを順次測定して記憶する。 次いでステップ１０２にて最小自乗法を用い、上記位置
ずれ測定値と関数ｆ（ｘ）間の距離の自乗平均値が最小
になるように各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ等を求めて関数形ｆ
（ｘ）を決定する。ｆ（ｙ）についても同様である。
方法としては最小自乗法が一般的ということができるが
、本発明は必ずしもに最小自乗法に限定されるものでは
なく、他の統計的手段を用いても同様の効果を得ること
ができる。図１は上記本発明の方法に従う位置合わせ方
法の手順を説明するフロ−チャ−トである。まず、ステ
ップ１００において例えばスピンコ−ト済みのウエハを
ＸＹステ−ジ１上に取り付け、ステップ１０１にて、ウ
エハ２のｘ軸とｙ軸方向のマ−ク位置とレティクル９上
のマ−ク位置間の位置ずれを順次測定して記憶する。 次いでステップ１０２にて最小自乗法を用い、上記位置
ずれ測定値と関数ｆ（ｘ）間の距離の自乗平均値が最小
になるように各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ等を求めて関数形ｆ
（ｘ）を決定する。ｆ（ｙ）についても同様である。
【００１７】ステップ１０３では上記ｆ（ｘ）とｆ（ｙ
）の原点付近の特性より伸縮誤差αとγを算出する。ス
テップ１０４では、上記αとγを用いて原点から離れた
チップのマ−ク位置を算定する。例えばウエハの中心に
あるチップのマ−クがウエハ原点に一致している場合に
は、ｘ軸上の原点からｎ番目のチップのマ−ク位置はｎ
（Ｘ＋α）、ｙ軸上の原点からｍ番目のチップのマ−ク
位置はｍ（Ｙ＋γ）となる。また、斜め方向に位置する
チップのマ−ク位置は、上記原点からの距離のｘ方向と
ｙ方向の距離成分に応じて重み付けしたαとγ成分を用
いるようにする。αとγの値が等しい場合には、斜め方
向の距離をＸまたはＹで除算した値をｓとするとそのチ
ップのマ−ク位置は上記斜め方向にｓα、またはｓγだ
けずれているいることになる。また、ウエハ原点とウエ
ハ中心部チップのマ−ク位置が一致しない場合には、両
者間の距離を上記各マ−ク位置に加えるようにする。
）の原点付近の特性より伸縮誤差αとγを算出する。ス
テップ１０４では、上記αとγを用いて原点から離れた
チップのマ−ク位置を算定する。例えばウエハの中心に
あるチップのマ−クがウエハ原点に一致している場合に
は、ｘ軸上の原点からｎ番目のチップのマ−ク位置はｎ
（Ｘ＋α）、ｙ軸上の原点からｍ番目のチップのマ−ク
位置はｍ（Ｙ＋γ）となる。また、斜め方向に位置する
チップのマ−ク位置は、上記原点からの距離のｘ方向と
ｙ方向の距離成分に応じて重み付けしたαとγ成分を用
いるようにする。αとγの値が等しい場合には、斜め方
向の距離をＸまたはＹで除算した値をｓとするとそのチ
ップのマ−ク位置は上記斜め方向にｓα、またはｓγだ
けずれているいることになる。また、ウエハ原点とウエ
ハ中心部チップのマ−ク位置が一致しない場合には、両
者間の距離を上記各マ−ク位置に加えるようにする。
【００１８】次のステップ１０５では、上記算定した各
マ−ク位置に次のマスク（レティクル）のマ−クを合わ
せるようにＸＹステ−ジを移動する。この操作は上記マ
−クとレティクル上のマ−ク間の距離信号を誤差信号と
してＸＹステ−ジ駆動用モ−タ３および４を駆動するこ
とにより行われる。上記位置合わせが完了後、ステップ
１０６にて露光が行われ、ステップ１０７にて次のチッ
プに移動し、ステップ１０８にてウエハ前面のステップ
アンドレピ−トが完了したことを検知すると、拡散
、イオン打ち込み、メタル蒸着等のウエハ加工後、再び
スピンコ−トが行われてステップ１００に戻り、次のマ
スク合わせを行う。
マ−ク位置に次のマスク（レティクル）のマ−クを合わ
せるようにＸＹステ−ジを移動する。この操作は上記マ
−クとレティクル上のマ−ク間の距離信号を誤差信号と
してＸＹステ−ジ駆動用モ−タ３および４を駆動するこ
とにより行われる。上記位置合わせが完了後、ステップ
１０６にて露光が行われ、ステップ１０７にて次のチッ
プに移動し、ステップ１０８にてウエハ前面のステップ
アンドレピ−トが完了したことを検知すると、拡散
、イオン打ち込み、メタル蒸着等のウエハ加工後、再び
スピンコ−トが行われてステップ１００に戻り、次のマ
スク合わせを行う。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、各チップのランダム位置
誤差と、レジストのスピンコ−ト、メタル蒸着等により
発生するシステマティックな位置ずれ誤差等を除去した
正しい各マ−ク座標値が得られるのでこれを基準として
次のマスクの位置合わせを精度良く行うことができる。 本発明の実施実績によれば、従来、平均０．１μｍの上
記位置合わせ誤差が本発明により０．０３μｍ以下に低
減されていることが判明している。
誤差と、レジストのスピンコ−ト、メタル蒸着等により
発生するシステマティックな位置ずれ誤差等を除去した
正しい各マ−ク座標値が得られるのでこれを基準として
次のマスクの位置合わせを精度良く行うことができる。 本発明の実施実績によれば、従来、平均０．１μｍの上
記位置合わせ誤差が本発明により０．０３μｍ以下に低
減されていることが判明している。
【図１】本発明によるマスク合わせ法の手順を示すフロ
−チャ−トである。
−チャ−トである。
【図２】従来のウエハ内各チップのマ−ク配列の一例を
示す図である。
示す図である。
【図３】レジストをコ−ティングしたウエハの断面図で
ある。
ある。
【図４】メタルを蒸着したウエハの断面図である。
【図５】ウエハ内各チップのマ−クの位置ずれを示す図
である。
である。
【図６】ウエハ内各チップの各マ−クの誤検出量を示す
特性図である。
特性図である。
【図７】ウエハ内各チップのマ−ク位置ずれの説明図で
ある。
ある。
【図８】従来のステップ アンド レピ−ト装置の
構成図である。
構成図である。
１ ＸＹステ−ジ
２ ウエハ
５ レ−ザ測長系
６ 露光照明系
８ 縮小レンズ
９ レティクル
１０ 原画載置台
１１ マ−ク検出系
１２ マ−ク検出系
Claims (5)
- 【請求項１】 ２次元的に移動可能なＸＹステ−ジ上
のウエハに原画像を所定のピッチ間隔で複数転写するに
あたり、予め転写された前段原画像内のマ−クの配列状
態を基準として次段原画像の位置を定めて露光するよう
にした投影露光方法において、上記予め転写された各前
段原画像内のマ−ク位置の検出値を統計的に処理して上
記各マ−ク位置のランダム誤差を除去する近似式を求め
、上記近似式より上記ウエハの中心部における上記ピッ
チ間隔を求めて上記次段原画像の各位置を定めるように
したことを特徴とする半導体ウエハの位置合わせ方法。 - 【請求項２】 ２次元的に移動可能なＸＹステ−ジ上
のウエハに原画像を所定のピッチ間隔で複数転写するに
あたり、予め転写された前段原画像内のマ−クの配列状
態を基準として次段原画像の位置を定めて露光するよう
にした投影露光方法において、上記予め転写された各前
段原画像内のマ−ク位置の検出値と上記各次段原画内の
マ−ク位置と比較して得られる各マ−クの位置誤差を統
計的に処理して上記位置誤差内のランダム誤差を除去す
る近似式を求め、上記所定のピッチ間隔と上記近似式よ
り求めた上記ウエハ中心部における上記位置誤差とより
上記ピッチ間隔を求めて上記次段原画像の各位置を定め
るようにしたことを特徴とする半導体ウエハの位置合わ
せ方法。 - 【請求項３】 請求項１および２において、上記ウエ
ハ中心部における上記近似式の上記ピッチ間隔または位
置誤差を、上記ウエハ中心部の互いに隣接する２ないし
３個の原画像の範囲内より求めるようにしたことを特徴
とする半導体ウエハの位置合わせ方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３において、上記近似
式を上記ウエハ中心からの距離を変数とする奇数次の代
数方程式としたことを特徴とする半導体ウエハの位置合
わせ方法。 - 【請求項５】 請求項４において、上記近似式を上記
ウエハ中心からの距離を変数とする３次の代数方程式と
したことを特徴とする半導体ウエハの位置合わせ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP89891A JP2698217B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 半導体ウエハの位置合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP89891A JP2698217B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 半導体ウエハの位置合わせ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04271109A true JPH04271109A (ja) | 1992-09-28 |
| JP2698217B2 JP2698217B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=11486507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP89891A Expired - Fee Related JP2698217B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 半導体ウエハの位置合わせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698217B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228356A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-08-15 | Canon Inc | 位置検出方法、位置合わせ方法及び露光装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6144429A (ja) * | 1984-08-09 | 1986-03-04 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 位置合わせ方法、及び位置合せ装置 |
| JPS63310116A (ja) * | 1987-06-12 | 1988-12-19 | Hitachi Ltd | 半導体チツプパタンの基準位置合せ方法 |
-
1991
- 1991-01-09 JP JP89891A patent/JP2698217B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6144429A (ja) * | 1984-08-09 | 1986-03-04 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 位置合わせ方法、及び位置合せ装置 |
| JPS63310116A (ja) * | 1987-06-12 | 1988-12-19 | Hitachi Ltd | 半導体チツプパタンの基準位置合せ方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228356A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-08-15 | Canon Inc | 位置検出方法、位置合わせ方法及び露光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2698217B2 (ja) | 1998-01-19 |
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