JPH0462452B2 - - Google Patents

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JPH0462452B2
JPH0462452B2 JP61293158A JP29315886A JPH0462452B2 JP H0462452 B2 JPH0462452 B2 JP H0462452B2 JP 61293158 A JP61293158 A JP 61293158A JP 29315886 A JP29315886 A JP 29315886A JP H0462452 B2 JPH0462452 B2 JP H0462452B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
alignment
pattern
data
reticle
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61293158A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62169329A (ja
Inventor
Masao Kosugi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP61293158A priority Critical patent/JPS62169329A/ja
Publication of JPS62169329A publication Critical patent/JPS62169329A/ja
Publication of JPH0462452B2 publication Critical patent/JPH0462452B2/ja
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステツプアンドリピートタイプの処理
装置のアライメント方法、特に集積回路素子の製
造工程で用いられるステツプアンドリピートタイ
プの投影露光装置(以下ステツパーという)のア
ライメント方法に関する。
例えば、ステツパーとは拡大された原板(以下
レチクルと略す)上の回路形成用のパターンを縮
小投影光学系(以下レンズと略す)を通して、半
導体基板(以下ウエハと略す)に繰り返し投影露
光し、焼付ける装置である。この装置では1回に
投影露光される面積は通常1集積回路素子部分
(以下チツプと略す)乃至数チツプに相当する小
さな面積である。このためレチクル上のパターン
をウエハ全面に焼付けるためには、ウエハをレン
ズの光軸に直交する面内でXY方向にステツプ状
にレチクルに対し相対移動させながら、露光を繰
り返すことになる。ここでその露光回数は数十乃
至数百に及ぶ。
このフオト工程はチツプの完成までにウエハに
対して通常数回乃至十数回行われるため、2工目
以後についてはレチクルパターンとウエハ上の各
チツプパターンとの相対位置合せ(以下アライメ
ントと略す)が必要となる。ここでアライメント
方法は大別して次の2種類に分類できる。
一つは、ウエハ内の2個以上のチツプを挟む所
定の2点間でレチクルとのアライメントを行い、
そのアライメントで得られた座標を原点としてレ
ーザ干渉計の様な測長スケールを頼りにウエハを
ステツプ送りしながら露光を繰り返す方法でグロ
ーバルアライメントといわれるものである。
もう一つは、各チツプの焼付位置において、投
影露光用のレンズを通して直接レチクルパターン
とウエハ上のチツプパターンをアライメントしな
がら露光する方法でダイバイダイアライメントと
いわれるものである。
ところでダイバイダイアライメントにおいて
は、各チツプにおいて直接ウエハチツプパターン
とレチクルパターンをアライメントするために、
露光に際しレチクルパターン像とウエハチツプパ
ターンとの間の位置ずれは無いがウエハの処理時
間が長くスループツトが低下するという欠点を有
する。一方、グローバルアライメントではスルー
プツトの点で良いが、レチクルパターン像とウエ
ハチツプパターンとの間の位置ずれが問題とな
る。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもの
で、その目的はステツプアンドリピートで基板上
の複数のパターン部分を処理する装置において、
各パターン部分を高精度に、且つ装置のスループ
ツトを低下させることなくアライメントすること
のできるアライメント方法を提供することにあ
る。
この目的を達成するため、本発明は、レチクル
に対してウエハをステツプ移動させることにより
ウエハ上の各シヨツト領域にレチクル上のパター
ンを順に転写するステツプアンドリピートタイプ
の露光装置のアライメント方法において、露光装
置にウエハを送り込む前に、露光装置と異なるア
ライメントデータ読み取り装置でウエハ上の少な
くとも一つのシヨツト領域のアライメントデータ
を検出し、露光装置にウエハを送り込んだ後に、
アライメント読み取り装置で読み取られたアライ
メントデータの少なくとも一部をウエハのグロー
バルアライメントのために利用している。
そして、これにより、本発明は、アライメント
データの読み取りとウエハ上の各シヨツト領域へ
のパターンの転写を平行動作的に行なうことを可
能にしている。本発明によれば、ウエハが露光装
置内に送り込まれた際に、高精度なグローバルア
ライメントのために必要なアライメントデータを
事前に得ておくことが可能となるので、高精度な
アライメントをスループツトを低下させることな
く行なうことが可能となる。
以下、本発明のアライメント方法をステツパー
を例にとつて説明する。
一般にウエハに配列されたチツプパターンは本
来XY軸に沿つて等間隔に配列されるべきもので
あるが、主として以下の2つの理由によりわずか
にその配列は乱れている。その理由の1つは1工
程目のパターン焼付時における露光装置(アライ
ナー)のくせ、あるいはウエハ、レチクル(マス
ク)の状況によるものであり、もう1つは拡散、
酸化等の加熱工程によるウエハ自身の歪に起因す
るものである。
第1図に示すようなウエハ1の複数個のチツプ
2について、例えばP,Q間でグローバルアライ
メントした時、ウエハ1が上述のパターンの配列
歪を持つている場合には、2つの測定点P,Q間
の距離と本来あるべき距離(正確にチツプ配列が
なされた時の距離)との間に差δxが生じる。こ
の差が生じた場合、第2図に示すようにウエハ1
の中心から放射状に直線的なパターンの配列歪が
あると仮定して、次の様な補正値を加味してステ
ツプ露光を行うことが考えられる。
即ち、Lを実測値、L0を本来あるべき寸法、 また、 K=L−L0/L0=δx/L0 ……(1) として、 X=(1+K)X0 ……(2) Y=(1+K)Y0 ……(3) となるようステツプ露光を行う。ここでX0,Y0
は本来のステツプ送り量である。しかし、ウエハ
1内のパターン配列の乱れは常に直線的なものと
は限らない。例えば、第2図に示すような非直線
的な配列特性カーブ(曲線4)を持つているとす
ると、各X点における直線3と曲線4の差分で示
されるアライメント誤差を持つてレチクルのパタ
ーンがウエハ1の各チツプパターンに重ねて焼付
けられる結果となる。また、ウエハ1のチツプパ
ターンの配列乱れが放射状でない場合にも同様に
アライメント誤差が生ずる。換言すれば、ウエハ
1のステツプ送りに際し、ステツプ送りの補正量
Kが常に一定では、アライメント精度は充分でな
いということである。
一方、ウエハのパターン配列に関する情報を求
めれば、グローバルアライメントに前記情報を用
いて正確な補正を与えることが可能となる。この
ための手段は、(A)ウエハ1上のチツプパター
ンの配列を読み取る手段、(B)読み取つた情報
を演算および/もしくは記憶する手段、(C)情
報とウエハ1を対応づけてグローバルアライメン
トに情報を利用することを可能にする手段に大別
され、その組合せに於いていくつかの有効なプロ
セス(手順)が考えられる。
まず個別の手段について述べる。
(A)のウエハ1のチツプパターンの配列を読
み取る手段については、(1)ステツパーの測定
手段そのものを利用する方法がある。1回のダイ
バイダイアライメントによりその個々のチツプの
アライメント位置を内蔵するレーザ干渉計又はそ
の他の測長機能により読み取れば、そのデータは
そのウエハ1の以後のグローバルアライメントの
ための補正値として利用できる。あるいは、(2)
アライメント機能のみをもつた独立の装置であつ
てもよい。それはステツパーから投影露光機能を
取り去つた様な装置であり、現在する座標測定機
の改良型とも考えられる。
つぎに(B)の情報を演算および/もしくは記
憶する手段については、まず(1)ウエハ1内の
特定チツプパターンを基準とした座標に対して、
すべての測定データを記憶装置に記憶する方法が
考えられる。しかし、これは工程の途中にあるす
べてのウエハ1に適用する場合には膨大な記憶容
量が必要となるという欠点がある。その場合には
(2)得られたデータを予め予想されるパターン
配列歪の数式の定数として記憶させる手段が有効
となる。ステツパー以外の現在するアライナーと
しては、コンタクト又はプロキシミテイータイプ
とミラープロジエクシヨンタイプのアライナーが
大半を占める。対象となるウエハ1が、どの種の
アライナーでフオトの1工程目を行つたかは既知
であり、これらのアライナーのパターンニング時
の特性は数式の形で表すことができる。例えばあ
る種のミラープロジエクシヨンタイプについて
は、 X=x+Δx=x+G(x,y)sθx+G(x,y)sθ
y−√ 2|y|α+G(x,y)lφx+kx……(4) Y=y+Δy=y−k(y)(θx+θy)+y(θx+θ
y)+2G(x,y)sθx +(√ 2K(y)±√ 2S)α+2G(x,y)
lφy+ky……(5) である。ここで、s,lは機械固有の定数、G
(x,y),K(y)はウエハ1の座標によつて決
まる値、θx,θy,φx,φy,αは光学系の角度誤
差、また、kx,kyはマスク、ウエハの温度によ
る放射方向のリニアな伸びを示している。得られ
たデータを式に代入することにより連立方程式が
立ち、未知数θz,θx,φx,φy,αを求めること
ができ、これらを記憶装置に記憶すればよい。こ
のデイストーシヨンの要因数に(1)のデータ数
よりはるかに少なく、より大量の一般データを記
憶することが可能になる。この方式の場合、()
方程式を解くに必要最小限のデータ量までデータ
取り込みを制限できるし、あるいは()すべて
の測定点のデータを用いれば、より変数の精度が
向上するし、()あるいは予測できぬデイスト
ーシヨンにそなえて、あるいは個別のアライナー
のくせを変数項として追加することもできる。
つぎに(C)の情報とウエハを対応づける手段
であるが、ウエハ1の管理は一般にロツト単位、
例えば1キヤリヤ25枚という単位で扱われてお
り、ロツト内のウエハはほゞ同じ条件で工程を過
しているため、その中の一枚のウエハを代表とみ
なして対応づける方法が考えられる。また、ウエ
ハの一部にコードマーク、数字、あるいは、記号
等を符して、ウエハ単位の管理をしても良い。
次に上記手段の組合せについて考える。
1 ウエハがロツト単位の工程管理がなされてい
る場合には、ロツトの一枚目のウエハについ
て、ステツパーでダイバイダイアライメントを
行い、同時にその情報を取りこんで2枚目以降
をグローバルアライメントする手段が有効にな
る。この場合は全データを記憶しても、ロツト
内のすべてのウエハが完了した時点で記憶した
データは不要になり、消してしまえば良い。
2 また、同じくロツト単位の管理の場合に、ア
ライメント専用装置をステツパーの前段に置い
て、すべてのチツプの位置をメモリーした上で
ステツパーに送り込むこともできる。この手順
はステツパーでダイバイダイアライメントのア
ライメントと露光の直列動作によるロス時間を
アライメント動作だけ外に出して平行動作にし
て時間をかせぐことに他ならない。この場合に
も全データをそのまま利用するのが有利であ
る。この方法によれば、露光の直前に測定する
ためすべての誤差成分を読み取ることができ
る。
3 ウエハ単位の管理がされている場合には前述
の数式の変数の形で記憶しておく手段が有効と
なる。この場合には繰り返されるフオト工程の
内の最初のステツパーによるダイバイダイアラ
イメントによつて情報を取り込むか、あるいは
最初のステツパーの前にアライメント専用機を
置いてデータを取り込み、その後のグローバル
アライメントに於いてこれらのデータが使用さ
れることになる。前記3つの組合せを基本とし
て他のいろいろな組合せが考えられるが、それ
らは最終的には実際のプロセスに於いて必要な
アライメント精度とスループツトとのかね合い
で行程管理者が考えることになる。
以上、本発明によれば、グローバルアライメン
トを用いた高精度なアライメント方法を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は複数のチツプパターンを有するウエハ
を示す図、第2図は第1図に示したウエハのチツ
プパターンの配列誤差曲線を示す図である。 1……ウエハ、2……チツプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 レチクルに対してウエハをステツプ移動させ
    ることにより前記ウエハ上の各シヨツト領域に前
    記レチクル上のパターンを順に転写するステツプ
    アンドリピートタイプの露光装置のアライメント
    方法において、前記露光装置に前記ウエハを送り
    込む前に、前記露光装置と異なるアライメントデ
    ータ読み取り装置で前記ウエハ上の少なくとも一
    つのシヨツト領域のアライメントデータを検出
    し、前記露光装置に前記ウエハを送り込んだ後
    に、前記アライメント読み取り装置で読み取られ
    た前記アライメントデータの少なくとも一部を前
    記ウエハのグローバルアライメントのために利用
    することを特徴とするアライメント方法。
JP61293158A 1986-12-09 1986-12-09 アライメント方法 Granted JPS62169329A (ja)

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JP61293158A JPS62169329A (ja) 1986-12-09 1986-12-09 アライメント方法

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JPS62169329A JPS62169329A (ja) 1987-07-25
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51111076A (en) * 1975-03-26 1976-10-01 Hitachi Ltd Exposure device
JPS5541739A (en) * 1978-09-20 1980-03-24 Hitachi Ltd Micro-projection type mask alignment device

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JPS62169329A (ja) 1987-07-25

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