JPH0645218A - 露光装置の位置合わせ精度測定方法及び位置測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】露光装置の位置合わせ精度測定方法に関し、測
定を繰り返して行う場合に、同一のウエハを繰り返して
使用することができると共に、１回目の露光による測定
用パターンをあらためて形成する必要がないようにし、
しかも、測定を高速に行うことができるようにする。 【構成】ウエハ面にウエハ自体による回折格子２６と、
レジストによる回折格子２８とを形成し、ウエハ自体に
よる回折格子２６の−１次の回折光と、レジストによる
回折格子２８の−１次の回折光を検出し、これら回折光
を検出したウエハの移動位置から露光装置の位置合わせ
精度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、露光装置の位置合わせ
精度測定方法、及び、露光装置の位置合わせ精度測定方
法などに利用される位置測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、露光装置の位置合わせ精度測定方
法として、バーニヤ（vernier）法、ボックス・イ
ン・ボックス（Box in Box）法、抵抗測定法などが知
られている。以下、まず、これらについて、項を分けて
説明する。

【０００３】バーニヤ法・・図７、図８ バーニヤ法は、バーニヤパターンを利用するものであ
り、これを実行する場合には、例えば、図７に示すよう
に、Ｘ軸、Ｙ軸に対して、ピッチＰ₁のバーニヤパター
ン１と、ピッチＰ₂（＜Ｐ₁）のバーニヤパターン２とを
形成したレチクル（又はマスク）を用意する。

【０００４】なお、バーニヤパターン１と、バーニヤパ
ターン２とは、バーニヤパターン１の左端の歯部１Ａの
中央部とバーニヤパターン２の左端の歯部２Ａの中央部
間が距離Ｌだけ離れるように配置させる。

【０００５】そして、位置合わせ精度を測定すべき露光
装置を使用して１回目の露光を行い、ウエハ自体にバー
ニヤパターン１、２に対応するバーニヤパターンを形成
した後、ウエハの位置を１回目の露光の場合より右側に
距離Ｌだけずらして位置合わせを行って、２回目の露光
を行い、バーニヤパターン１、２に対応するバーニヤパ
ターンをレジストにより形成する。

【０００６】このようにする場合には、例えば、図８に
示すように、バーニヤパターン１に対応させてウエハ自
体に形成したバーニヤパターン３に対して、バーニヤパ
ターン２に対応させてレジストにより形成したバーニヤ
パターン４を重ね合わすことができる。

【０００７】このように、バーニヤパターン３と、バー
ニヤパターン４とを得る場合には、ノギスと同様の原理
により、露光装置のＸ軸方向の位置合わせ精度を測定す
ることができる。

【０００８】ボックス・イン・ボックス法・・図９、
図１０ ボックス・イン・ボックス法は、ボックスパターンを利
用するものであり、これを実行する場合には、例えば、
図９に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸に対して、内辺の一辺の
長さをＱ₁とする正方形のボックスパターン５と、中心
間を距離Ｌだけ離した一辺の長さをＱ₂（＜Ｑ₁）とする
正方形のボックスパターン６とを形成したレチクル（又
はマスク）を用意する。

【０００９】そして、位置合わせ精度を測定すべき露光
装置を使用して１回目の露光を行い、ウエハ自体にボッ
クスパターン５、６に対応するボックスパターンを形成
した後、ウエハの位置を１回目の露光の場合より右側に
距離Ｌだけずらして位置合わせを行い、ボックスパター
ン５、６に対応するボックスパターンをレジストにより
形成する。

【００１０】このようにする場合には、例えば、図１０
に示すように、ボックスパターン５に対応させてウエハ
自体に形成したボックスパターン７の中にボックスパタ
ーン６に対応させてレジストにより形成したボックスパ
ターン８を配置させることができる。

【００１１】ここに、ボックスパターン８のボックスパ
ターン７に対する位置を画像処理を行うことによって決
定することにより、露光装置のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位
置合わせ精度を測定することができる。

【００１２】抵抗測定法・・図１１〜図１３ 抵抗測定法は、抵抗体を利用するものであり、これを実
行する場合には、例えば、図１１に示すように、抵抗体
形成用パターン９を形成したレチクル（又はマスク）
と、図１２に示すようなライン状パターン１０を形成し
たレチクル（又はマスク）とを用意する。なお、抵抗体
形成用パターン９の中心軸１１の位置と、ライン状パタ
ーン１０の中心軸１２の位置とは一致するように形成す
る。

【００１３】そして、抵抗体形成用パターン９を形成し
たレチクルを使用して１回目の露光を行い、ウエハ上に
抵抗体形成用パターン９に対応した抵抗体パターンを形
成した後、ライン状パターン１０を形成したレチクルを
使用して２回目の露光を行い、図１３に示すように、抵
抗体形成用パターン９に対応して形成された抵抗体を抵
抗体１４、１５に分割する。

【００１４】そして、抵抗体１４、１５の正方形部１６
Ａ〜１６Ｄ、１７Ａ〜１７Ｄを電極として使用し、抵抗
体１４、１５の抵抗値をそれぞれ測定する。ここに、抵
抗体１４、１５の抵抗値により、抵抗体１４、１５の帯
状部１８、１９の幅Ｗ₁、Ｗ₂を知ることができ、これに
よって、露光装置のＸ軸方向の位置合わせ精度、ΔＷ＝
（Ｗ₁−Ｗ₂）／２を測定することができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ここに、バーニヤ法
は、手軽であるが、自動化が困難であり、高速な測定を
行うことができないという問題点を有していた。また、
ボックス・イン・ボックス法は、多量の画像データを処
理しなければならず、高速な測定を行うことができない
という問題点を有していた。

【００１６】また、抵抗測定法は、測定過程が複雑であ
り、しかも、測定を繰り返す場合、バーニヤ法や、ボッ
クス・イン・ボックス法などの場合のように１回目の露
光で形成したパターンをそのまま利用することができ
ず、パターン形成工程がバーニヤ法や、ボックス・イン
・ボックス法よりも多くなってしまうという問題点を有
していた。

【００１７】本発明は、かかる点に鑑み、測定を繰り返
して行う場合、同一のウエハを繰り返して使用すること
ができると共に、１回目の露光による測定用パターンを
あらためて形成する必要がなく、その分、測定用パター
ン形成工程を少なくでき、しかも、高速に位置合わせ精
度を測定することができるようにした露光装置の位置合
わせ精度測定方法、及び、この露光装置の位置合わせ精
度測定方法などに利用される位置測定方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置の
位置合わせ精度測定方法は、位置合わせ精度を測定すべ
き露光装置を使用して１回目の露光を行い、ウエハ面に
ウエハ自体による回折格子を形成した後、前記露光装置
を使用して２回目の露光を行い、前記ウエハ自体に形成
された回折格子と回折光の角度を同一とするレジストに
よる回折格子を前記ウエハ自体に形成された回折格子と
格子方向が同一となるように、かつ、前記ウエハ自体に
形成された回折格子と重なり合わないように前記ウエハ
面に形成し、前記ウエハ面に投射光を当てると共に、該
投射光が前記ウエハ面を走査するように前記ウエハを移
動させながら、所定の位置に配置させた光検出手段によ
り、前記ウエハ自体に形成された回折格子による０次以
外の所定次の回折光と、前記レジストにより形成された
回折格子による前記所定次の回折光とを検出し、前記ウ
エハ自体に形成された回折格子による前記所定次の回折
光を検出した前記ウエハの移動位置と、前記レジストに
より形成された回折格子による前記所定次の回折光を検
出した前記ウエハの移動位置との関係から前記露光装置
の位置合わせ精度を測定する、というものである。

【００１９】

【作用】本発明による露光装置の位置合わせ精度測定方
法は、ウエハにレジストによる回折格子を形成し、ウエ
ハに投射光を当てると共に、この投射光がウエハ面を走
査するようにウエハを移動させながら、所定の位置に配
置させた光検出手段によって、レジストにより形成され
た回折格子による０次以外の所定次の回折光を検出する
ことにより、レジストにより形成された回折格子の位置
を測定するという、従来にない位置測定方法を利用して
いることに一つの特徴がある。

【００２０】ここに、本発明による露光装置の位置合わ
せ精度測定方法によれば、測定を繰り返して行う場合、
レジストにより形成された回折格子を除去することによ
って同一のウエハを繰り返して使用することができる。

【００２１】しかも、この場合、ウエハ自体に形成され
た回折格子を１回目の露光により形成した回折格子とし
て繰り返して使用することができるので、１回目の露光
による回折格子をあらためて形成する必要がなく、その
分、測定用パターン形成工程を少なくすることができ
る。

【００２２】また、本発明による露光装置の位置合わせ
精度測定方法によれば、光検出手段によって回折格子に
よる回折光を検出するようにしているが、回折光の強度
信号は画像信号に比較してデータ量が非常に少ないの
で、測定の高速化を図ることができる。

【００２３】

【実施例】以下、図１〜図６を参照して、本発明による
露光装置の位置合わせ精度測定方法について、本発明に
よる位置測定方法を含めて説明する。

【００２４】本実施例においては、図１に示すように、
回折格子形成用パターン２０を形成してなるレチクル
と、図２に示すように、回折格子形成用パターン２１を
形成してなるレチクルとを用意する。

【００２５】なお、回折格子形成用パターン２０、２１
において、２２、２３は回折格子の矩形部を形成するた
めの矩形部形成用パターンであり、これら回折格子形成
用パターン２０、２１は、矩形部形成用パターンの配列
方向を同一とすると共に、矩形部形成用パターンの配列
方向の中心軸２４、２５が一致し、かつ、重なり合わな
いように配置されている。

【００２６】また、これら回折格子形成用パターン２
０、２１は同一形状とされている。即ち、矩形部形成用
パターン２２、２３は同一形状とされ、矩形部形成用パ
ターン２２の間隔と矩形部形成用パターン２３の間隔は
同一とされている。

【００２７】換言すれば、回折格子形成用パターン２０
により形成される回折格子に投射光を当てた場合に得ら
れる回折光の投射光に対する角度と、回折格子形成用パ
ターン２１により形成される回折格子に同一角度の投射
光を当てた場合に得られる回折光の投射光に対する角度
とが同一となるように回折格子形成用パターン２０、２
１は形成されている。

【００２８】ここに、本実施例においては、回折格子形
成用パターン２０が形成されたレチクルを使用して１回
目の露光を行い、図３に示すように、回折格子形成用パ
ターン２０に対応する回折格子２６をウエハ自体に形成
する。なお、２７は矩形部である。

【００２９】次に、回折格子形成用パターン２１が形成
されたレチクルを使用して２回目の露光を行い、同じく
図３に示すように、回折格子形成用パターン２１に対応
する回折格子２８をレジストにより形成する。

【００３０】なお、２９は矩形部であり、この例では、
回折格子２６と回折格子２８はその矩形部２９の配列方
向の中心軸３０、３１が距離ΔＤだけずれて形成されて
いる場合を示している。

【００３１】次に、図４にその要部を示すような装置を
用意する。図中、３３は上下左右前後に移動可能とされ
たウエハステージ、３４は回折格子形成用パターン２
６、２８が形成されたウエハである。

【００３２】また、３５はレーザ光を射出するレーザチ
ューブ、３６はレーザチューブ３５から射出されたレー
ザ光、３７はレーザ光３６を集束する集束レンズ、３８
はミラー、３９はリニヤフレネルゾーンプレート（ＬＦ
ＺＰ：linear fresnel zoneplate）、４０はフォトダイ
オード、４１はフォトダイオード４０から出力される信
号を増幅するアンプである。

【００３３】ここに、リニヤフレネルゾーンプレート３
９は、図５に示すように、その中心軸４２の延在方向と
ウエハ３４のＹ軸の延在方向とが一致するように配置さ
れている。

【００３４】また、フォトダイオード４０は、レーザ光
３６が回折格子２６、２８に投射された場合に回折格子
２６、２８から放射される回折光のうち、−１次光のみ
を検出できる位置に配置されている。

【００３５】そこで、本実施例においては、レーザ光３
６を発生させ、レーザ光３６が回折格子２６を含めてウ
エハ３４面上をＸ軸方向に走査するように、ウエハステ
ージ３３を介してウエハ３４をＸ軸方向に動かす。

【００３６】このようにすると、アンプ４１を介して、
例えば、図６に示すような信号４３を検出することがで
きる。ここに、信号４３のうち、凸状の部分４４が回折
格子２６の−１次光による信号であり、その頂点４５に
対応する座標４６を−１次光を検出した座標として把握
することができる。

【００３７】そこで、次に、レーザ光３６がレジストに
よる回折格子２８を含めてウエハ３４面上をＸ軸方向に
走査するように、ウエハステージ３３を介してウエハ３
４をＸ軸方向に動かす。

【００３８】このようにすると、アンプ４１を介して、
例えば、図６に示すような信号４７を検出することがで
きる。ここに、信号４７のうち、凸状の部分４８が回折
格子２８の−１次光による信号であり、その頂点４９に
対応する座標５０を−１次光を検出した座標として把握
することができる。

【００３９】この場合、座標４６と座標５０との間の距
離ΔＤから、図３に示すように、回折格子２６と回折格
子２８との間隔ΔＤとを知ることができ、露光装置の位
置合わせ精度を測定することができる。

【００４０】かかる本実施例によれば、測定を繰り返し
て行う場合、レジストにより形成された回折格子２８を
除去することによって同一のウエハ３４を繰り返し何度
でも使用することができる。

【００４１】また、この場合、ウエハ３４自体に形成さ
れた回折格子２６を１回目の露光により形成した回折格
子として引き続き使用することができるので、１回目の
露光による回折格子をあらためて形成する必要がなく、
その分、パターン形成工程を少なくすることができる。

【００４２】また、本実施例によれば、フォトダイオー
ド４０によって回折格子２６、２８による回折光の強度
信号を得るようにしているが、回折光の強度信号は画像
信号に比較してデータ量が非常に少ないので、測定の高
速化を図ることができる。

【００４３】なお、上述の実施例においては、回折格子
形成用パターン２６、２８を２個のレチクルに形成した
場合につき説明したが、これら回折格子形成用パターン
２６、２８を１個のレチクルに形成するようにしても良
い。

【００４４】

【発明の効果】本発明による露光装置の位置合わせ精度
測定方法によれば、測定を繰り返して行う場合、同一の
ウエハを繰り返して使用することができると共に、１回
目の露光による回折格子をあらためて形成する必要がな
く、その分、測定用パターン形成工程を少なくでき、し
かも、高速に位置合わせ精度を測定することができる。

【００４５】本発明による位置測定方法によれば、これ
を、本発明による露光装置の位置合わせ精度測定方法な
ど、位置測定を必要とする方法に使用する場合には、位
置測定を簡単、かつ、迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レチクルに形成された回折格子形成用パターン
を示す図である。

【図２】レチクルに形成された回折格子形成用パターン
を示す図である。

【図３】ウエハに形成されたウエハ自体に形成した回折
格子及びレジストにより形成した回折格子を示す図であ
る。

【図４】本発明による露光装置の位置合わせ精度測定方
法の一実施例を実施するための装置を示す図である。

【図５】リニヤフレネルゾーンプレートとウエハとの位
置関係を説明するための図である。

【図６】アンプの出力信号を示す図である。

【図７】レチクル（又はマスク）に形成されたバーニヤ
パターンを示す図である。

【図８】ウエハに形成されたバーニヤパターンを示す図
である。

【図９】レチクル（又はマスク）に形成されたボックス
パターンを示す図である。

【図１０】ウエハに形成されたボックスパターンを示す
図である。

【図１１】レチクル（又はマスク）に形成された抵抗体
形成用パターンを示す図である。

【図１２】レチクル（又はマスク）に形成されたライン
状パターンを示す図である。

【図１３】ウエハに形成された抵抗体を示す図である。

【符号の説明】

２０、２１ 回折格子形成用パターン ２６ ウエハ自体に形成した回折格子 ２８ レジストにより形成した回折格子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位置合わせ精度を測定すべき露光装置を使
   用して１回目の露光を行い、ウエハ面にウエハ自体によ
   る回折格子を形成した後、前記露光装置を使用して２回
   目の露光を行い、前記ウエハ自体に形成された回折格子
   と回折光の角度を同一とするレジストによる回折格子を
   前記ウエハ自体に形成された回折格子と格子方向が同一
   となるように、かつ、前記ウエハ自体に形成された回折
   格子と重なり合わないように前記ウエハ面に形成し、前
   記ウエハ面に投射光を当てると共に、該投射光が前記ウ
   エハ面を走査するように前記ウエハを移動させながら、
   所定の位置に配置させた光検出手段により、前記ウエハ
   自体に形成された回折格子による０次以外の所定次の回
   折光と、前記レジストにより形成された回折格子による
   前記所定次の回折光とを検出し、前記ウエハ自体に形成
   された回折格子による前記所定次の回折光を検出した前
   記ウエハの移動位置と、前記レジストにより形成された
   回折格子による前記所定次の回折光を検出した前記ウエ
   ハの移動位置との関係から前記露光装置の位置合わせ精
   度を測定することを特徴とする露光装置の位置合わせ精
   度測定方法。
2. 【請求項２】ウエハにレジストによる回折格子を形成
   し、前記ウエハに投射光を当てると共に、該投射光が前
   記ウエハ面を走査するように前記ウエハを移動させなが
   ら、所定の位置に配置させた光検出手段によって、前記
   回折格子による０次以外の所定次の回折光を検出するこ
   とにより、前記回折格子の位置を測定することを特徴と
   する位置測定方法。