JPH0743244B2 - アライメント装置 - Google Patents

アライメント装置

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JPH0743244B2
JPH0743244B2 JP61114899A JP11489986A JPH0743244B2 JP H0743244 B2 JPH0743244 B2 JP H0743244B2 JP 61114899 A JP61114899 A JP 61114899A JP 11489986 A JP11489986 A JP 11489986A JP H0743244 B2 JPH0743244 B2 JP H0743244B2
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JP
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alignment
mark
wafer
waveform
signal
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JP61114899A
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博貴 立野
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Nikon Corp
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (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】 (発明の技術分野) 本発明は、アライメント装置にかかるものであり、特
に、ステップアンドリピート方式の露光装置等に好適な
アライメント装置に関するものである。
(発明の背景) 集積回路などの製造においては、ウエハ基板に対して多
数回の処理が行われる。このような場合に、ウエハ基板
がある種の工程、例えばレジスト塗布、金属膜蒸着など
の工程を経てきた場合、その影響によって、アライメン
トマークが放射方向に歪んだり、あるいはシフトして観
察されるようなことがある。
第3図には、かかる場合のアライメントマークの一例が
示されている。この図は、金属膜蒸着やレジスト塗布な
どの工程を経てきたウエハ基板上のマークに対して、一
方向、例えばX方向の断面からみた図であり、マーク
(ML、MC、MR)の上に金属膜(あるいはレジスト)など
の被覆膜LMが形成されている。
図中のマークML、MC、MRは、ウエハ基板上の各チップ毎
に形成されたアライメントマークのうち、ウエハ上の左
端側、中央部分、右端側に位置するマークに対応してい
る。各々のマークの上に形成された被覆膜LMは、ウエハ
上における各々の位置に応じて積層状態が異なってい
る。
かかる各々のアライメントマークに対してアライメント
用の照明光を照射し、得られるアライメント信号の一例
が第4図(A)〜(C)に示されている。被覆膜LMを介
して得られる各々のアライメント信号は、被覆膜LMの表
面プロフィールを反映した波形上の特徴を備えている。
つまり、ウエハ上左端側マークMLでは、第3図(A)に
示すように被覆膜LMが左右非対称に積層されるため、ア
ライメント信号の波形は第4図(A)に示すように被覆
膜LMの表面プロフィールに応じて対称性が悪化する。同
様のことが、ウエハ上右端側マークMRについても、第3
図(B)と第4図(B)から言える。
一方、ウエハ中心部分マークMCでは、第3図(C)に示
すように被覆膜LMが左右ほぼ対称に積層されるため、ア
ライメント信号の波形は第4図(C)に示すようにほぼ
対称となる。
ここで、アライメント信号の波形の形状は、第4図に示
すようなものには限らず、アライメント自身の凹凸(プ
ロフィール)に応じて、第5図に示すような形状となる
こともあるが、波形上の特徴(対称性)は前述と同様に
被覆膜LMの表面プロフィールが反映されたものとなって
いる。
以上のようなウエハ上のマーク位置によって波形上の特
徴が異なるアライメント信号から、アライメントマーク
の中心位置を検出する方法として、例えば、第4図に示
されている波形の半値全幅(信号のピーク値の50%レベ
ルの幅)11、12、13の中心位置をアライメントマークの
中心とすると、ウエハ基板の左端及び右端では良好にマ
ーク中心を検出できないこととなる。
以上のような理由により、従来から行われているダイバ
イダイアライメントやゾーンアライメントではスケーリ
ング的なアライメントミスが生じ、その結果重ね合わせ
精度が悪化するおそれがあるという不都合がある。
(発明の目的) 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウエ
ハ基板とパターンとの重ね合わせ精度、すなわちアライ
メント精度の向上を図ることができるアライメント装置
を提供することを、その目的とするものである。
(発明の概要) 本発明によれば、被処理基板上の多数のアライメントマ
ークのうち、適当なものが複数選択され、処理工程(ア
ライメントシーケンス)に応じたアライメント信号が検
出される。そして、該アライメント信号の波形上の特徴
が検出され、これらの特徴に基いてアライメント結果に
対する補正が行われる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳細
に説明する。
第1図には、本発明の一実施例を露光装置に適用した場
合の例が示されている。この図において、被処理基板で
あるウエハ10は、X−Yステージ12上に載置されてい
る。X−Yステージ12は、そのX,Y方向の位置が干渉計1
4によって検出されており、その移動は、モータ16によ
って行われるようになっている。
ウエハ10の上方には、投影レンズ18が配置されており、
更にその上方にはレチクル20が配置されている。露光用
光源22の照明光は、レチクル20及び投影レンズ18を介し
てウエハ10に照射されるようになっている。
次に、アライメント用の照明光は、レーザ走光系24から
出力されるようになっている。このレーザ走光系24から
出力された照明光は、ビームスプリッタ26、ミラー28、
30及び投影レンズ18を介してウエハ10に入射しウエハ10
上に帯状のスポット光が形成されるように構成されてい
る。
また、アライメント用の照明光のウエハ10による反射光
(アライメントマークからの散乱光,回折光、又は正反
射光)は、投影レンズ18、ミラー30、28を介してビーム
スプリッタ26に入射し、ここで反射されて回折光のみが
空間フィルター31を介して光電素子32に入射して電気信
号に変換されるようになっている。
次に、本発明の実施例にかかるアライメント装置につい
て説明する。前述した光電素子32は、マーク検出手段34
に接続されており、このマーク検出手段34は、その出力
側が位置決定手段36及び補正手段38に各々接続されてい
る。補正手段38の出力側は、位置決定手段36に接続され
ており、位置決定手段36の出力側は、ショット配列予測
手段40に接続されている。
更に、ショット配列予測手段40の出力側は、モータ16に
接続されており、上述した干渉計14は、マーク検出手段
34及びショット配列予測手段40に接続されている。
以上のマーク検出手段34、位置決定手段36、補正手段3
8、及びショット配列予測手段40によってアライメント
装置の主制御装置が構成されている。
なお、以上の各部のうち、マーク検出手段34は、干渉計
14からの位置パルスに応答してマーク検出信号(アライ
メント信号)をサンプリングし、この信号の波形をディ
ジタル的に記憶するものである。また、ショット配列予
測手段40は、ステップアンドリピート時のウエハ10上の
ショット座標設計値を予め有しており、位置決定手段36
によってシフト量を除かれたマーク位置の実測値に基い
て、ショット座標設計値(全ショット分)に対する実際
のショット位置(X−Yステージによるステッピング位
置)を予測演算する機能を有するものである。
次に、上記実施例の全体的動作について第2図のフロー
チャートを参照しながら説明する。
まず、ウエハ10がX−Yステージ12上にローディングさ
れ(第2図ステップSA参照)、レーザ送光系24から出力
された照明光によってアライメントマークの照明が行わ
れる。ウエハ10上には、複数のチップ、すなわち複数の
露光のショット領領域があり、これら各チップ毎に形成
されているアライメントマークのうち、適当な位置にあ
る複数のものが、XYステージ12によるX方向、またはY
方向のスキャンによって選択される。選択されたアライ
メントマークに対して、被覆膜を介して照明が行なわ
れ、マーク検出手段34によって被覆膜の表面プロフィー
ルに応じたアライメント信号が検出(波形検出)される
(ステップSB、SC参照)。
得られたアライメント信号の波形は、マークのウエハ上
の位置に応じた特徴を備えており、その波形上の特徴の
比較が補正手段38により行なわれる。このとき、ウエハ
上の中央付近に位置するマークでは、マーク両腕での被
覆膜の対称性が比較的良いため、この中央付近のマーク
を基準として考えるのが合理的である。
例えば、アライメント信号が第4図のような場合には、
ウエハ上中央付近の信号波形(B)を基準にして、ウエ
ハ上両端の信号波形(A)及び(C)の左右の傾斜が比
較される。
第5図のような場合には、上記傾斜比較のほか、各信号
のピーク値の比較が行われる。
これらの特徴比較によって得られたデータから、各マー
クの検出時のシフトの有無やその方向が判断される(ス
テップSD参照)。
このとき、検出時のシフトがあるならば、次の手順でシ
フト率が求められる。例えば、第4図の場合には、まず
アライメント信号の半値全幅(ピーク値の50%レベルで
信号のスライスを行なって得られる幅)l1、l2、l3を求
め、これらの値から次式(1)と(2)に示されるシフ
ト率AA、ABが求められる。
AA=(12−11)/1 ‥‥‥(1) AB=(13−11)/1 ‥‥‥(2) なお、1はウエハ10の中心から各マークまでの距離又は
その間に含まれるチップ数である。
また、第5図の場合には、次式で示すピーク比の差から
もシフト率が求められる。
{(A1/B1)−(A2/B2)}/1 ‥‥(3) {(A3/B3)−(A2/B2)}/1 ‥‥(4) ただし、A>Bとする。これらのシフト率は、必要
に応じて複数ショットで平均される。
次に、以上のようにして求められたシフト率AA、ABを用
いてダイバイダイアライメントを行う場合について説明
する。
この場合には、まず通常のダイバイダイアライメントが
行われ(ステップSE参照)、このアライメント結果に対
し、AxBxCLの補正が補正手段38により行われる(ステッ
プSF参照)。Aは上述したシフト率、Bはアライメント
信号のスライス位置やピーク比等によって異る係数、CL
はウエハセンタからそのアライメントマークでの距離で
ある。以上のアライメント補正の後、ショット配列予測
手段40により次のショット位置に対するアドレッシング
が行われ、該位置にXYステージ12がセットされてダイバ
イダイアライメントの露光が行われる(ステップSG参
照)。
次に、エンハンスメント・グローバル・アライメント
(以下、「EGA」と略称する)を行う場合について説明
する。
このEGAは、通常のウエハ・グローバル・アライメント
(WGA)よりも、ウエハ上に形成されたショットパター
ンの配列の特定能力を向上させた方式であり、詳しくは
特開昭61−44429号公報に開示されている。
この場合には、まずウエハ10上の数〜10ショット分のパ
ターンに附随したマークを予備的にアライメントして、
各マークの位置を求める。このマーク位置を特定する際
に、先の実施例と同様にシフト量の補正が行なわれる。
次に、該マーク位置実測値(シフト補正後の値)とマー
ク位置設計値とに基いて四つのパラメータが求められ
る。
これらのパラメータは、ウエハ10の線形伸縮、ウエハ10
上のショット配列の直交度、ウエハ10上のショット配列
のX−Yステージ12座標系に対する回転誤差、およびウ
エハ10上のショット配列のX−Yステージ12座標系に対
する平行ずれである。
以上のパラメータが、ショット配列に関する関係式を解
くことによって特定される(ステップSH参照)。
次に、以上のようにして決定されたパラメータに基き、
ショット設計位置との関係式から、ステップアンドリピ
ートの露光位置が算出され、これに基いて所定パターン
の露光が行われる(ステップSI参照)。
以上説明したように、本実施例では、露光を行なう前
に、アライメント信号の波形上の特徴比較を行なうこと
によってアライメントマーク検出時における放射状方向
の位置シフトを補正するので、ランナウト(run out)
的なミスアライメントが低減され、アライメント精度が
向上するという効果がある。
なお、上記実施例において、シフト率は、ウエハ上の離
れた位置にあるマークを用いて求めた方がより効果的で
ある。また、本発明は何ら上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、通常の露光装置の他に、X線露光装
置や検査装置などにも適用可能である。またウエハ上の
マークを検出するアライメントセンサーはどのような形
式のものでもよいが、マークからの光情報から、マーク
の上に形成された被覆膜の表面プロフィールを抽出でき
るものが望ましい。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、ウエハ基板とパ
ターンとの重ね合わせ精度、すなわちアライメントマー
クの検出精度の向上を図ることができるという効果があ
る。
また、本発明をEGAに組合せて使用すれば、スループッ
トの向上を図ることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を露光装置に適用した例を示
す構成図、第2図は上記実施例の動作を示すフローチャ
ート、第3図はアライメントマーク上に形成された被覆
膜の表面プロフィールの例を示す説明図、第4図及び第
5図はアライメント信号の例を示す線図である。 (主要部分の符号の説明) 10……ウエハ、12……X−Yステージ、14……干渉計、
18……投影レンズ、20……レチクル、22……露光用光
源、24……レーザ走光系、32……光電素子、34……マー
ク検出手段、36……位置決定手段、38……補正手段、40
……ショット配列予測手段、ML,MC,MR……アライメント
マーク、LM……金属膜(あるいはレジスト)などの被覆
膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理基板上に予め定められた配置で形成
    された複数のアライメントマークを該アライメントマー
    クの上に形成された被覆膜の上から検出して、被処理基
    板を所定の基準点に対してアライメントするアライメン
    ト装置において、 前記被処理基板上に形成された複数のアライメントマー
    クの前記被覆膜の表面プロフィールに応じたアライメン
    ト信号を各々得るアライメント信号検出手段と、 該アライメント信号に基づいて前記基準点に対するアラ
    イメントマークの位置を決定する位置決定手段と、 前記アライメント信号検出手段によって検出されたアラ
    イメント信号の波形上の特徴を検出し、前記位置決定手
    段によって決定されるべきマーク位置の各々を該特徴に
    応じて補正する補正手段とを備えたことを特徴とするア
    ライメント装置。
JP61114899A 1986-05-21 1986-05-21 アライメント装置 Expired - Lifetime JPH0743244B2 (ja)

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JPS62273402A JPS62273402A (ja) 1987-11-27
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0868971A (ja) * 1994-08-29 1996-03-12 Ishiyama Gankyo Kk 眼鏡の丁番構造

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0868971A (ja) * 1994-08-29 1996-03-12 Ishiyama Gankyo Kk 眼鏡の丁番構造

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JPS62273402A (ja) 1987-11-27

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