JPH05326374A - 半導体露光装置のアライメントマーク位置検出方法 - Google Patents
半導体露光装置のアライメントマーク位置検出方法Info
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- JPH05326374A JPH05326374A JP4124795A JP12479592A JPH05326374A JP H05326374 A JPH05326374 A JP H05326374A JP 4124795 A JP4124795 A JP 4124795A JP 12479592 A JP12479592 A JP 12479592A JP H05326374 A JPH05326374 A JP H05326374A
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- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体ウェーハの露光位置決め用アライメント
マークの位置検出方法において、マーク形状、積層膜の
状態によるアライメントマーク位置検出精度低下を防止
する。 【構成】共焦点顕微鏡光学系にて構成された光学系の共
焦点顕微鏡の可干渉範囲を利用することにより、アライ
メントマークの高さ位置が検出し、ウェーハステージＺ
軸を固定し、その状態で横方向スキャンを行う。 【効果】アライメントマーク形成層の表面部分が干渉に
より高レベルとなる信号が得られるため、アライメント
マークの段差により、エッジ位置が検出可能となり、マ
ークの側壁形状や積層膜の影響を受けずに位置検出を行
うことができる。
マークの位置検出方法において、マーク形状、積層膜の
状態によるアライメントマーク位置検出精度低下を防止
する。 【構成】共焦点顕微鏡光学系にて構成された光学系の共
焦点顕微鏡の可干渉範囲を利用することにより、アライ
メントマークの高さ位置が検出し、ウェーハステージＺ
軸を固定し、その状態で横方向スキャンを行う。 【効果】アライメントマーク形成層の表面部分が干渉に
より高レベルとなる信号が得られるため、アライメント
マークの段差により、エッジ位置が検出可能となり、マ
ークの側壁形状や積層膜の影響を受けずに位置検出を行
うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体露光装置のアライ
メントマーク位置検出方法に係わり、特に縮少投影型露
光装置の半導体ウェーハ（以下ウェーハと称す）の露光
工程におけるウエーハアライメントマーク位置検出方法
に関する。
メントマーク位置検出方法に係わり、特に縮少投影型露
光装置の半導体ウェーハ（以下ウェーハと称す）の露光
工程におけるウエーハアライメントマーク位置検出方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のアライメントマーク位置検出方法
を、レーザー回析光検出型の位置検出光学系を用いるア
ライメント方法の場合について、図面を参照して説明す
る。
を、レーザー回析光検出型の位置検出光学系を用いるア
ライメント方法の場合について、図面を参照して説明す
る。
【０００３】図９は、縮小投影型露光装置に、レーザー
回折光検出型の位置検出光学系を搭載した従来のシステ
ムの構成図である。
回折光検出型の位置検出光学系を搭載した従来のシステ
ムの構成図である。
【０００４】ウェーハ２は、機械的に粗なプリアライメ
ントが行われた状態でウェーハステージ１に真空チャッ
クにて固定されており、ウェーハ２の表面には、位置検
出用のアライメントマーク３が形成されている。
ントが行われた状態でウェーハステージ１に真空チャッ
クにて固定されており、ウェーハ２の表面には、位置検
出用のアライメントマーク３が形成されている。
【０００５】符号２０〜２４、７は、アライメントマー
ク位置検出光学系を示しており、レーザー発生機２０が
発生する、フォトレジストを感光させない波長領域のレ
ーザー光が反射ミラー２１によりウェーハ露光用の縮小
投影レンズ２３を透過して、ウェーハ２上に照射され
る。
ク位置検出光学系を示しており、レーザー発生機２０が
発生する、フォトレジストを感光させない波長領域のレ
ーザー光が反射ミラー２１によりウェーハ露光用の縮小
投影レンズ２３を透過して、ウェーハ２上に照射され
る。
【０００６】アライメントマーク３は、反射型回折格子
を形成しており、レーザー光は、このマーク部分に照射
されると散乱されて回折光を生ずる。回折光の発生の様
子を図１０に示す。図１０の場合、アライメントマーク
形成層１５が、シリコンウェーハ１９上に凸状に形成さ
れており、その上に薄膜層１６、フォトレジスト１７が
積層されている。レーザー入射光２５は、アライメント
マーク形成層１５のエッジ部により散乱され、干渉作用
によってアライメントマークのピッチに応じた回折角
で、レーザー回折光２６が発生する。
を形成しており、レーザー光は、このマーク部分に照射
されると散乱されて回折光を生ずる。回折光の発生の様
子を図１０に示す。図１０の場合、アライメントマーク
形成層１５が、シリコンウェーハ１９上に凸状に形成さ
れており、その上に薄膜層１６、フォトレジスト１７が
積層されている。レーザー入射光２５は、アライメント
マーク形成層１５のエッジ部により散乱され、干渉作用
によってアライメントマークのピッチに応じた回折角
で、レーザー回折光２６が発生する。
【０００７】図９において、回折光は、再び縮小投影レ
ンズ２３を通過して、ビームスプリッター７により反射
され、空間フィルター２２により不要な次数の回折光が
遮光されて散乱光検知機２４に入射する。回折光は、散
乱光検知機２４で光電変換され、光電流は信号処理部１
３にて信号処理されてアライメントマーク位置が算出さ
れる。
ンズ２３を通過して、ビームスプリッター７により反射
され、空間フィルター２２により不要な次数の回折光が
遮光されて散乱光検知機２４に入射する。回折光は、散
乱光検知機２４で光電変換され、光電流は信号処理部１
３にて信号処理されてアライメントマーク位置が算出さ
れる。
【０００８】レーザー照射位置は、ステージ制御部１４
によりウェーハステージ１を移動することで変化させ
る。ウェーハステージの移動によるウェーハ上のレーザ
ー光スキャン位置の変化と、アライメントマークによる
回折光信号強度の変化の様子を図１１に示す。図１１
は、ウェーハを上面から見た図であり、レーザー入射光
２５は、スリット状に入射されている。回折光信号強度
波形は、アライメントマーク形成層１５の中心位置にて
最大ピークを示し、図９の信号処理部１３では、この信
号波形の左右傾斜部の中心位置を求める等の計算処理に
よって、マーク中心位置を算出している。
によりウェーハステージ１を移動することで変化させ
る。ウェーハステージの移動によるウェーハ上のレーザ
ー光スキャン位置の変化と、アライメントマークによる
回折光信号強度の変化の様子を図１１に示す。図１１
は、ウェーハを上面から見た図であり、レーザー入射光
２５は、スリット状に入射されている。回折光信号強度
波形は、アライメントマーク形成層１５の中心位置にて
最大ピークを示し、図９の信号処理部１３では、この信
号波形の左右傾斜部の中心位置を求める等の計算処理に
よって、マーク中心位置を算出している。
【０００９】図１２に、以上説明した従来技術のアライ
メントマーク位置検出のフローチャートを示し、Ａ〜Ｅ
に各工程を説明してある。
メントマーク位置検出のフローチャートを示し、Ａ〜Ｅ
に各工程を説明してある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この従来のアライメン
トマーク位置検出方法では、アライメントマーク部のウ
ェーハの断面形状が左右対称の場合は正確な位置検出が
可能であるが、散乱光検出型の光学系であるために、マ
ーク形状が非対称の場合や、積層膜のステップカバレッ
ジが非対称の場合、また膜質が粗い場合等に、回折光位
置ずれや、ノイズ信号が発生し、位置検出精度が低下す
るという問題点があった。
トマーク位置検出方法では、アライメントマーク部のウ
ェーハの断面形状が左右対称の場合は正確な位置検出が
可能であるが、散乱光検出型の光学系であるために、マ
ーク形状が非対称の場合や、積層膜のステップカバレッ
ジが非対称の場合、また膜質が粗い場合等に、回折光位
置ずれや、ノイズ信号が発生し、位置検出精度が低下す
るという問題点があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のウェーハアライ
メントマーク位置検出方法は、アライメントマークの高
さ信号を検出し、その後に、所定の高さ領域のアライメ
ントマーク信号だけを検出するための共焦点顕微鏡で構
成されたアライメントマーク位置検出光学系を備えて、
所定の高さ位置におけるアライメントマークの横方向位
置信号を検出してマーク位置を求めることを特徴とす
る。
メントマーク位置検出方法は、アライメントマークの高
さ信号を検出し、その後に、所定の高さ領域のアライメ
ントマーク信号だけを検出するための共焦点顕微鏡で構
成されたアライメントマーク位置検出光学系を備えて、
所定の高さ位置におけるアライメントマークの横方向位
置信号を検出してマーク位置を求めることを特徴とす
る。
【００１２】
【実施例】次に、本発明のウェーハアライメントマーク
位置検出方法を、図面を参照して説明する。
位置検出方法を、図面を参照して説明する。
【００１３】図１は、本発明の一実施例の構成図であ
り、縮小投影型露光装置のウェーハステージ１に真空吸
着されたウェーハ２の表面に形成されているアライメン
ト３の位置検出を行うシステム構成を示している。ウェ
ーハ２は、機械的にラフなプリアライメントが行われた
状態で固定されている。
り、縮小投影型露光装置のウェーハステージ１に真空吸
着されたウェーハ２の表面に形成されているアライメン
ト３の位置検出を行うシステム構成を示している。ウェ
ーハ２は、機械的にラフなプリアライメントが行われた
状態で固定されている。
【００１４】ステージ駆動制御部１４は、アライメント
マーク３の設計上の位置データに基づき、位置検出光学
系の対物レンズ４の下部にアライメントマーク３をステ
ージ駆動により移動させる。図１の符号４〜１２からな
る位置検出光学系は、ウェーハ２上のフォトレジストを
感光させない波長領域を使用した所定の高さ領域のアラ
イメントマーク信号だけを検出する共焦点顕微鏡を構成
している。従って、対物レンズ４の焦点面に反射面が結
像すると、その反射光は、参照ミラー５からの反射光
と、ビームスプリッター７の上方で干渉を起こし、集光
レンズ１１上の反射光検知機１２に、強い光信号を与え
ることが可能である。本実施例では、焦点面の移動をウ
ェーハステージ１の上下動で行うことにより制御し、マ
ークの高さ信号を検出する。
マーク３の設計上の位置データに基づき、位置検出光学
系の対物レンズ４の下部にアライメントマーク３をステ
ージ駆動により移動させる。図１の符号４〜１２からな
る位置検出光学系は、ウェーハ２上のフォトレジストを
感光させない波長領域を使用した所定の高さ領域のアラ
イメントマーク信号だけを検出する共焦点顕微鏡を構成
している。従って、対物レンズ４の焦点面に反射面が結
像すると、その反射光は、参照ミラー５からの反射光
と、ビームスプリッター７の上方で干渉を起こし、集光
レンズ１１上の反射光検知機１２に、強い光信号を与え
ることが可能である。本実施例では、焦点面の移動をウ
ェーハステージ１の上下動で行うことにより制御し、マ
ークの高さ信号を検出する。
【００１５】図２〜図７に、アライメントマークの検出
例を処理順に従って示す。
例を処理順に従って示す。
【００１６】図２におけるウェーハ断面図においてアラ
イメントマークは、シリコンウェーハ１９上のアライメ
ントマーク形成層１５に凹状に形成されている。マーク
上にパターンニングする導電体の薄膜層１６が形成さ
れ、その上に露光処理を行うフォトレジスト層１７が形
成されている。位置検出されるべきアライメントマーク
位置をａとする。また、反射光が先の干渉光を発生する
焦点面の範囲をΔＦとする。
イメントマークは、シリコンウェーハ１９上のアライメ
ントマーク形成層１５に凹状に形成されている。マーク
上にパターンニングする導電体の薄膜層１６が形成さ
れ、その上に露光処理を行うフォトレジスト層１７が形
成されている。位置検出されるべきアライメントマーク
位置をａとする。また、反射光が先の干渉光を発生する
焦点面の範囲をΔＦとする。
【００１７】図２では、まず入射光１８（理想結像点を
ｂとする）の光軸が、マーク凹部のエッジから外側近傍
の位置へ来る様にウェーハのステージ移動が行われる。
ｂとする）の光軸が、マーク凹部のエッジから外側近傍
の位置へ来る様にウェーハのステージ移動が行われる。
【００１８】続いて、図１に示すウェーハステージ１の
Ｚ軸を、理想結像点ｂがシリコンウェーハ１９の下方に
なるまで移動させる（図３）。
Ｚ軸を、理想結像点ｂがシリコンウェーハ１９の下方に
なるまで移動させる（図３）。
【００１９】この状態から、図１のウェーハステージ１
のＺ軸を下方向に移動させると、シリコン表面がΔＦに
入った領域にて、第１の信号ピークが得られる（図
４）。
のＺ軸を下方向に移動させると、シリコン表面がΔＦに
入った領域にて、第１の信号ピークが得られる（図
４）。
【００２０】さらに図１のウェーハステージ１のＺ軸を
下方向に移動させると、次はマーク形成層１５の表面が
ΔＦに入った領域にて、第２の信号ピークが得られる
（図５）。
下方向に移動させると、次はマーク形成層１５の表面が
ΔＦに入った領域にて、第２の信号ピークが得られる
（図５）。
【００２１】図３〜図５における反射交信号強度をステ
ージＺ軸位置に対してプロットした図を図６に示す。
ージＺ軸位置に対してプロットした図を図６に示す。
【００２２】図１の信号処理部１３は、図５における信
号検出位置をアライメントマーク形成層の高さと認識
し、ステージ制御部１４により、ウェーハステージ１の
Ｚ軸の最適位置がこの時点で固定される。
号検出位置をアライメントマーク形成層の高さと認識
し、ステージ制御部１４により、ウェーハステージ１の
Ｚ軸の最適位置がこの時点で固定される。
【００２３】続いて、図５の位置を始点として、今後は
図１のウェーハステージ１が横方向（ｘ方向とする）の
移動を開始する。この時のアライメントマーク位置と理
想結像点ｂの位置関係変化（図７（ａ））における信号
強度をプロットしとのが（図７（ｂ））である。
図１のウェーハステージ１が横方向（ｘ方向とする）の
移動を開始する。この時のアライメントマーク位置と理
想結像点ｂの位置関係変化（図７（ａ））における信号
強度をプロットしとのが（図７（ｂ））である。
【００２４】アライメントマーク開口端Ａ、Ｃの外側で
は干渉光による強い信号強度が得られるが、マーク凹部
Ｂでは、低レベルの信号しか検出されない。
は干渉光による強い信号強度が得られるが、マーク凹部
Ｂでは、低レベルの信号しか検出されない。
【００２５】図１信号処理部１３では、図７（ｂ）のア
ライメントマーク端ＡＣの中心位置をアライメントマー
ク位置と認識するため、アライメントマークの側壁形
状、積層された薄膜、フォトレジスト膜の影響を受ける
ことなく、図７（ａ）のａ点に極めて近似した位置座標
検出が可能である。
ライメントマーク端ＡＣの中心位置をアライメントマー
ク位置と認識するため、アライメントマークの側壁形
状、積層された薄膜、フォトレジスト膜の影響を受ける
ことなく、図７（ａ）のａ点に極めて近似した位置座標
検出が可能である。
【００２６】図８に、以上説明した本実施例のアライメ
ントマーク位置検出のフローチャートを示し、Ａ〜Ｇに
各工程を説明してある。
ントマーク位置検出のフローチャートを示し、Ａ〜Ｇに
各工程を説明してある。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ウェー
ハアライメントマーク位置の検出方法において、アライ
メントマークの高さ信号を検出して、所定の高さ領域に
おけるアライメントマークの位置信号を検出することが
可能なため、アライメント形状、並びに積層された薄膜
やフォトレジストの形状等の影響を受けずに正確なアラ
イメントマーク位置の検出が可能であるという効果を有
する。
ハアライメントマーク位置の検出方法において、アライ
メントマークの高さ信号を検出して、所定の高さ領域に
おけるアライメントマークの位置信号を検出することが
可能なため、アライメント形状、並びに積層された薄膜
やフォトレジストの形状等の影響を受けずに正確なアラ
イメントマーク位置の検出が可能であるという効果を有
する。
【図１】本発明の一実施例の構成図。
【図２】本発明の一実施例のアライメントマーク高さ検
出の説明図。
出の説明図。
【図３】本発明の一実施例のアライメントマーク高さ検
出の説明図。
出の説明図。
【図４】本発明の一実施例のアライメントマーク高さ検
出の説明図。
出の説明図。
【図５】本発明の一実施例のアライメントマーク高さ検
出の説明図。
出の説明図。
【図６】図３〜図５の高さ位置における信号波形図。
【図７】本発明の一実施例のアライメントマーク位置検
出の説明図。
出の説明図。
【図８】本発明の一実施例のフローチャート図。
【図９】従来技術の構成図。
【図１０】従来技術のアライメントマークによる回折光
発生の様子を表した説明図。
発生の様子を表した説明図。
【図１１】従来技術のアライメントマーク位置検出信号
の説明図。
の説明図。
【図１２】従来技術のフローチャート図。
１ ウェーハステージ ２ ウェーハ ３ アライメントマーク ４ 対物レンズ（ウェーハ側） ５ 参照ミラー ６ 対物レンズ（参照ミラー側） ７ ビームスプリッター ８ バンドパスフィルター ９ 平行光変換レンズ １０ 照明光源 １１ 反射光集光レンズ １２ 反射光検知機 １３ 信号処理部 １４ ステージ制御部 １５ アライメントマーク形成層 １６ 薄膜層 １７ フォトレジスト層 １８ 入射光 １９ シリコンウェーハ ２０ レーザー発生機 ２１ 反射ミラー ２２ 空間フィルター ２３ 縮小投影レンズ ２４ 散乱光検知機 ２５ レーザー入射光 ２６ レーザー回折光
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体ウェーハの露光処理にて行う半導
体ウェーハ上の露光位置合せ用アライメントマークの位
置検出方法において、アライメントマークの高さ信号の
検出を行い、所定の高さ位置におけるアライメントマー
クの横方向位置信号を検出してマーク位置を求めること
を特徴とする半導体露光装置のアライメントマーク位置
検出方法。 - 【請求項２】 共焦点顕微鏡を用いて前記所定の高さの
位置におけるアライメントマークの横方向位置信号の検
出を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体露光
装置のアライメントマーク位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124795A JPH05326374A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 半導体露光装置のアライメントマーク位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124795A JPH05326374A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 半導体露光装置のアライメントマーク位置検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326374A true JPH05326374A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=14894314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124795A Withdrawn JPH05326374A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 半導体露光装置のアライメントマーク位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05326374A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101552219B (zh) | 2008-04-03 | 2012-12-05 | Asm日本公司 | 具有晶片对准装置的晶片处理设备 |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP4124795A patent/JPH05326374A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101552219B (zh) | 2008-04-03 | 2012-12-05 | Asm日本公司 | 具有晶片对准装置的晶片处理设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |