JP2000150361A - Position measuring method and position measuring apparatus - Google Patents

Position measuring method and position measuring apparatus

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JP2000150361A
JP2000150361A JP10332025A JP33202598A JP2000150361A JP 2000150361 A JP2000150361 A JP 2000150361A JP 10332025 A JP10332025 A JP 10332025A JP 33202598 A JP33202598 A JP 33202598A JP 2000150361 A JP2000150361 A JP 2000150361A
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substrate
mark
position measurement
measuring
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Eiji Sakamoto
英治 坂本
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/707Chucks, e.g. chucking or un-chucking operations or structural details

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position measuring method and a device by which the accurate position measurement of a mark for position measurement such as an alignment mark, etc., is possible even in the case that foreign matter such as dust or the like is caught between a wafer and a wafer chuck. SOLUTION: When retaining a water 1 where alignment marks 5 (5a, 5b,...) are made on the surface on a wafer chuck 2 which supports it with plural projections 3 (3a, 3b,...), the alignment marks 5 (5a, 5b,...) are arranged right above the projections 3 (3a,...) of the wafer chuck 2, and the position measurement in the direction parallel with the wafer 1 is performed. As a result, even in the case that foreign matter such as dust or the like intervenes between the wafer 1 and the projection 3, the alignment mark 5 never causes the dislocation within the plane of the wafer, and it is not affected by the existence of the dust, so it becomes possible to measure the position of the alignment mark 5 accurately, and this apparatus can prevent the deterioration of the accuracy in positioning.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ等の薄板状
基板上に形成された位置計測用マークの位置計測方法お
よび位置計測装置に関し、特に、半導体露光装置におい
てウエハ上に形成されたアライメントマークの位置計測
方法および位置計測装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring method and a position measuring device for a position measuring mark formed on a thin plate-like substrate such as a wafer, and more particularly to an alignment mark formed on a wafer in a semiconductor exposure apparatus. And a position measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体露光装置において、レチクルに形
成された回路パターンをウエハ上の回路パターンと位置
合わせをし露光を行なう行程に際して、位置合わせの方
法としては、ウエハ内の各チップ毎に位置合わせを行な
い露光するダイバイダイ方式と、ウエハ内のチップ配列
座標をウエハ内の複数のチップのアライメントマークの
位置計測によって求め、求めた配列座標に従ってステー
ジ精度で露光していくグローバル方式がある。現在で
は、スループットの観点からグローバル方式が主流であ
るが、半導体素子の微細化に伴ない、より高精度な位置
合わせが要求されている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor exposure apparatus, in a process of aligning a circuit pattern formed on a reticle with a circuit pattern on a wafer and performing exposure, a positioning method is performed for each chip in the wafer. And a global method in which the chip arrangement coordinates in the wafer are obtained by measuring the alignment marks of a plurality of chips in the wafer and exposure is performed with stage accuracy in accordance with the obtained arrangement coordinates. At present, the global method is predominant from the viewpoint of throughput, but with the miniaturization of semiconductor elements, higher precision alignment is required.

【0003】また、半導体素子の微細化に伴ない、半導
体露光装置の焦点深度も1μm程度に浅くなってきてい
る。このような焦点深度の低下に伴なって、これまで以
上にウエハとウエハチャックとの間に入り込む異物の問
題が重要になってきている。仮にウエハとウエハチャッ
クの間に1μmの大きさのごみの挟み込みがあった場
合、その周辺でウエハの局所的な盛り上がりが生じ、デ
フォーカスによる解像不良を引き起こすことになる。半
導体素子の微細化に伴なって今後ますます焦点深度が浅
くなり、より小さいごみの挟み込みも問題になってく
る。
Further, with the miniaturization of semiconductor elements, the depth of focus of a semiconductor exposure apparatus has been reduced to about 1 μm. With the decrease in the depth of focus, the problem of foreign matter entering between the wafer and the wafer chuck has become more important than ever. If dust having a size of 1 μm is interposed between the wafer and the wafer chuck, local swelling of the wafer occurs in the vicinity thereof, resulting in poor resolution due to defocus. With the miniaturization of semiconductor devices, the depth of focus will become increasingly shallower in the future, and pinching of smaller dust will also be a problem.

【0004】このような解像不良による歩留まりの低下
を軽減するために、ウエハチャックのチャック表面とウ
エハ裏面との接触面積をできる限り小さくする方法が採
用されており、具体的には、直径1mm以下の円柱状の
突起を5mm程度以下の間隔でチャック表面に多数配置
したピンチャックが使用されている。
In order to reduce the decrease in yield due to such poor resolution, a method has been adopted in which the contact area between the front surface of the wafer chuck and the back surface of the wafer is made as small as possible. A pin chuck having a large number of the following cylindrical projections arranged on the chuck surface at intervals of about 5 mm or less is used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したピ
ンチャックにおいては、そのピンとウエハ裏面とが点接
触することが理想であるが、チャックの平面度を保ちな
がらピンの先端を鋭く加工することは技術的に困難であ
り、現在、最小のピン径は0.2mm程度である。これ
によって、ごみを挟み込む確率は、ウエハを平面で保持
するチャックに比べて大幅に減少させることができるけ
れども、依然として皆無ではない。ウエハとウエハチャ
ックの間にごみの挟み込みがあった場合、その周辺でウ
エハの局所的な盛り上がりが生じることは既に述べたと
ころであるが、さらに、図3に示すように、ウエハ1
は、ウエハ1とウエハチャック2の間に挟み込んだごみ
17によって、平面方向にも局所的(非線型)な位置ず
れdxが生じる。
In the above-described pin chuck, it is ideal that the pin and the back surface of the wafer make point contact. However, it is difficult to sharpen the tip of the pin while maintaining the flatness of the chuck. It is technically difficult, and currently the minimum pin diameter is about 0.2 mm. Although the probability of pinching dirt can be greatly reduced by this in comparison with a chuck that holds a wafer on a flat surface, it is still nonetheless. As described above, when dust is caught between the wafer and the wafer chuck, a local swelling of the wafer occurs around the wafer chuck. As shown in FIG.
In (2), a local (non-linear) positional shift dx also occurs in the planar direction due to dust 17 sandwiched between the wafer 1 and the wafer chuck 2.

【0006】このようなウエハ表面の位置ずれdxは、
例えば、図4に示すように、1μmの大きさのごみの挟
み込みがあった場合には、ウエハ表面上でごみからの距
離約2mmの位置で約65nmの位置ずれが生じ、ま
た、0.2μmの大きさのごみの挟み込みがあった場合
には、ウエハ表面上でごみからの距離約1mmの位置で
約20nmの位置ずれが生じている。なお、図4は、ウ
エハとウエハチャックの間に挟み込んだごみによって生
じるウエハ表面の位置ずれdxをごみの大きさとごみか
らの距離xとの関係において実測した結果を示す図表で
ある。
[0006] Such a displacement dx of the wafer surface is as follows.
For example, as shown in FIG. 4, when dust having a size of 1 μm is interposed, a position shift of about 65 nm occurs at a position about 2 mm from the dust on the wafer surface, and 0.2 μm In the case where dust having a size of is sandwiched, a displacement of about 20 nm occurs at a position about 1 mm from the dust on the wafer surface. FIG. 4 is a table showing the results of actual measurement of the positional shift dx of the wafer surface caused by dust sandwiched between the wafer and the wafer chuck in relation to the size of the dust and the distance x from the dust.

【0007】前述したような従来の位置計測方式では、
ピンチャックのピンの位置とウエハ上のアライメントマ
ーク位置の相対関係を特に考慮していないために、ごみ
を挟み込んでしまったピン付近で位置ずれを生じている
アライメントマークを特定することができず、そのアラ
イメントマークを含めて配列計測を行なっている結果、
非線型誤差がウエハ内の全チップに伝播してしまい、重
ね合わせ精度を悪化させるという欠点があった。
In the conventional position measuring method as described above,
Since the relative relationship between the position of the pin of the pin chuck and the position of the alignment mark on the wafer is not particularly taken into consideration, it is not possible to identify an alignment mark that has been displaced near the pin that has sandwiched dust, As a result of performing array measurement including the alignment mark,
There is a disadvantage that the non-linear error propagates to all chips in the wafer and deteriorates the overlay accuracy.

【0008】そこで、本発明は、前述した従来技術の有
する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、ウエ
ハ等の薄板状基板とウエハチャック等の基板保持装置の
間にごみ等の異物を挟み込んだ場合でも、アライメント
マーク等位置計測用マークの正確な位置計測が可能な位
置計測方法および位置計測装置を提供することを目的と
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art. It is an object of the present invention to provide a position measuring method and a position measuring device capable of accurately measuring the position of a position measuring mark such as an alignment mark even when the mark is sandwiched.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の位置計測方法は、位置計測用マークが表面
に形成された薄板状基板を複数の突起によって支持する
基板保持装置上に保持する際に、前記薄板状基板の前記
位置計測用マークを前記突起の真上に配置し、前記薄板
状基板に平行な方向の位置計測を行なうことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a position measuring method according to the present invention holds a thin plate-like substrate having a position measuring mark formed on a surface thereof on a substrate holding device which supports the thin plate-like substrate by a plurality of projections. In this case, the position measurement mark of the thin plate-shaped substrate is arranged right above the projection, and the position is measured in a direction parallel to the thin plate-shaped substrate.

【0010】本発明の位置計測方法においては、薄板状
基板上に形成された複数の位置計測用マークのうち、任
意の位置計測用マークの下にある基板保持装置の突起に
隣接する複数の突起上の前記薄板状基板の位置における
前記薄板状基板に垂直な方向の高さを計測し、各計測値
が許容値以内で同一平面内に存在する場合に前記位置計
測用マークを位置計測に用いることが好ましい。
In the position measuring method according to the present invention, a plurality of protrusions adjacent to a protrusion of the substrate holding device below an arbitrary position measurement mark among a plurality of position measurement marks formed on the thin plate-like substrate. Measure the height in the direction perpendicular to the thin plate substrate at the position of the thin plate substrate above, and use the position measurement mark for position measurement when each measured value is within the allowable value and in the same plane. Is preferred.

【0011】また、本発明の位置計測装置は、位置計測
用マークが表面に形成された薄板状基板を複数の突起に
よって支持する基板保持装置と、該基板保持装置が設置
される移動ステージと、前記基板保持装置に保持された
前記薄板状基板上の位置計測用マークの位置計測を行な
う計測手段からなる位置計測装置において、前記位置計
測用マークの位置と前記突起の位置を相対的に計測する
手段を具備し、前記薄板状基板を前記基板保持装置上に
保持する際に、前記位置計測用マークを前記突起の真上
に配置することができるように構成されていることを特
徴とする。
Further, the position measuring device of the present invention comprises: a substrate holding device for supporting a thin plate-shaped substrate having a position measuring mark formed on a surface by a plurality of projections; a moving stage on which the substrate holding device is installed; In a position measuring device comprising measuring means for measuring the position of a position measuring mark on the thin substrate held by the substrate holding device, the position of the position measuring mark and the position of the projection are relatively measured. Means for holding the thin plate-shaped substrate on the substrate holding device so that the position measurement mark can be arranged right above the projection.

【0012】本発明の位置計測装置においては、薄板状
基板上に形成された複数の位置計測用マークのうち、所
定の位置計測用マークの下にある基板保持装置の突起に
隣接する複数の突起上の前記薄板状基板の位置における
前記薄板状基板に垂直な方向の高さを計測する計測手段
をさらに具備することが好ましい。
In the position measuring device according to the present invention, a plurality of projections adjacent to the projections of the substrate holding device below the predetermined position measurement mark are provided among the plurality of position measurement marks formed on the thin plate-like substrate. It is preferable that the apparatus further comprises a measuring means for measuring a height in a direction perpendicular to the thin plate substrate at a position of the thin plate substrate above.

【0013】さらに、本発明の露光装置は、請求項3ま
たは4記載の位置計測装置と、該位置計測装置によって
位置計測用マークの位置計測によって位置合わせされた
薄板状基板に露光光を照射する露光手段を備えたことを
特徴とする。
Further, an exposure apparatus according to the present invention irradiates the position measuring apparatus according to claim 3 or 4 with exposure light to a thin plate-shaped substrate which is positioned by position measurement of a position measuring mark by the position measuring apparatus. An exposure means is provided.

【0014】[0014]

【作用】本発明の位置計測方法および位置計測装置によ
れば、ウエハ等の薄板状基板に形成されたアライメント
マーク等の位置計測用マークの直下にピンチャック等の
基板保持装置の突起を配置するので、その突起と薄板状
基板との間にごみ等の異物を挟み込んだ場合でも、位置
計測用マークが基板平面内で位置ずれを起こすことがな
く、ごみの挟み込みの影響を受けないので、位置計測用
マークの位置を高精度に計測することが可能となり、ご
みの挟み込みに起因する非線型な誤差によるグローバル
アライメント精度の悪化を防ぐことができる。
According to the position measuring method and the position measuring apparatus of the present invention, the projection of the substrate holding device such as a pin chuck is disposed immediately below the position measuring mark such as an alignment mark formed on a thin substrate such as a wafer. Therefore, even if foreign matter such as dust is sandwiched between the projection and the thin plate-shaped substrate, the position measurement mark does not shift in the substrate plane, and is not affected by the dust being sandwiched. It is possible to measure the position of the measurement mark with high accuracy, and it is possible to prevent deterioration in global alignment accuracy due to a non-linear error caused by dust trapping.

【0015】また、アライメントマーク等の位置計測用
マークの直下の突起に隣接する突起と薄板状基板との間
にごみを挟み込み、位置計測用マークが位置ずれを起こ
している場合でも、位置計測用マークの直下の突起に隣
接する突起上の位置で基板の高さ計測を行ない比較する
ことでごみの挟み込みの有無を確認することができ、ご
みの挟み込みのない位置での精度の良い計測を行なうこ
とができる。
Further, even if dust is inserted between the projection adjacent to the projection immediately below the position measurement mark such as an alignment mark and the thin plate-shaped substrate, even if the position measurement mark is displaced, the position measurement mark is not removed. By measuring the height of the substrate at the position on the protrusion adjacent to the protrusion immediately below the mark and comparing the results, it is possible to confirm the presence or absence of dust entrapment, and perform accurate measurement at a position where there is no dust entrapment be able to.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明による位置計測時のウエハ
のアライメントマークとウエハチャック表面に設置され
た突起との関係を示す図であって、(a)は平面図であ
り、(b)は断面図であり、(c)は一部を拡大して示
す拡大模式図である。図2は、本発明の位置計測方法が
実施可能な投影露光装置の概略構成図である。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the relationship between a wafer alignment mark and a projection provided on the surface of a wafer chuck at the time of position measurement according to the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view, and FIG. It is sectional drawing, (c) is an expansion schematic diagram which expands and shows a part. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus that can execute the position measurement method of the present invention.

【0018】図1において、薄板状基板であるウエハ1
は、その上に位置計測用マークとしてのアライメントマ
ーク5が既に形成されている状態にあり、ウエハ1の各
露光エリア4には、図1の(c)に示すように、2個の
アライメントマーク5(5aおよび5b)がそれぞれ形
成されている。そして、本発明に基づいて位置計測する
際のウエハ1は、図1の(b)および(c)に図示する
ように、その上に形成されたアライメントマーク5(同
(c)においては、5a、5b……)がウエハチャック
(基板保持装置)2の表面に設置された複数の突起3
(同(c)においては、3a、3b、3c……)の内の
いずれかの突起の上に位置するように配置されている。
このように、本発明による位置計測は、ウエハ1上にア
ライメントマーク5が既に形成されていることを前提と
するものであって、ウエハ1の第2層以降について行な
われるものである。
In FIG. 1, a wafer 1 which is a thin plate-shaped substrate is shown.
Is in a state in which an alignment mark 5 as a position measurement mark has already been formed thereon, and each exposure area 4 of the wafer 1 has two alignment marks as shown in FIG. 5 (5a and 5b) are respectively formed. Then, as shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), the wafer 1 at the time of position measurement according to the present invention has an alignment mark 5 (5a in FIG. 1 (c)) formed thereon. , 5b...) Are a plurality of projections 3 provided on the surface of a wafer chuck (substrate holding device) 2.
(In (c), 3a, 3b, 3c,...).
As described above, the position measurement according to the present invention is based on the premise that the alignment mark 5 has already been formed on the wafer 1, and is performed on the second and subsequent layers of the wafer 1.

【0019】次に、本発明の位置計測方法が実施可能な
投影露光装置について図2を参照して説明すると、ウエ
ハ1を載置するウエハチャック2は、移動ステージ7に
搭載されており、この移動ステージ7は、反射ミラー8
とレーザ干渉計9とによりその位置を高精度に計測され
位置決めされる。ウエハチャック2の表面に設置された
突起3と移動ステージ7の相対位置関係は、ウエハチャ
ック2を移動ステージ7に搭載する際の突き当て等によ
る機械精度、あるいは別に設けられた測定装置(不図
示)の精度(50μm程度)によって、予め計測され位
置情報として記憶されている。なお、ウエハチャック2
の突起3のピッチは、ウエハ1のアライメントマーク5
のピッチに合わせて調整されており、行程によってアラ
イメントマーク5のピッチが変わる場合には、アライメ
ントマーク5のピッチに対応するように突起3のピッチ
を調整したウエハチャックを用意する。
Next, a projection exposure apparatus capable of implementing the position measuring method of the present invention will be described with reference to FIG. 2. A wafer chuck 2 for mounting a wafer 1 is mounted on a moving stage 7. The moving stage 7 includes a reflection mirror 8
And the laser interferometer 9 measure and position the position with high accuracy. The relative positional relationship between the projection 3 installed on the surface of the wafer chuck 2 and the moving stage 7 may be determined by mechanical accuracy by abutting when the wafer chuck 2 is mounted on the moving stage 7 or by a separately provided measuring device (not shown). ) Is measured in advance (with an accuracy of about 50 μm) and stored as position information. Note that the wafer chuck 2
Of the projections 3 of the alignment mark 5 of the wafer 1
In the case where the pitch of the alignment marks 5 changes depending on the stroke, a wafer chuck in which the pitch of the projections 3 is adjusted to correspond to the pitch of the alignment marks 5 is prepared.

【0020】また、6は投影レンズであり、10と11
はそれぞれステージ定盤とベース定盤であり、12はベ
ース定盤11上に設置されたプリアライメント装置で、
プリアライメントステージ駆動装置13とプリアライメ
ントステージ14とポジションセンサ15とから構成さ
れている。そして、16はロボットハンドである。
Reference numeral 6 denotes a projection lens, and reference numerals 10 and 11
Denotes a stage surface plate and a base surface plate, and 12 denotes a pre-alignment device installed on the base surface plate 11,
A pre-alignment stage driving device 13, a pre-alignment stage 14, and a position sensor 15 are provided. Reference numeral 16 denotes a robot hand.

【0021】次に、ウエハの投影露光装置への投入およ
び位置計測につき説明する。
Next, the loading of the wafer into the projection exposure apparatus and the position measurement will be described.

【0022】ウエハ1は、ウエハカセット(不図示)か
らロボットハンド(不図示)によってプリアライメント
ステージ14に載置される。プリアライメントステージ
14では、ウエハのオリフラおよび外周を検知して、ウ
エハ1がウエハチャック2に載置されるときに、オリフ
ラおよび外周の位置が精度良く所定の位置にくるように
プリアライメントを行なう。プリアライメント精度は、
約20〜60μmのアライメント精度で再現できる。
The wafer 1 is placed on a pre-alignment stage 14 by a robot hand (not shown) from a wafer cassette (not shown). The pre-alignment stage 14 detects the orientation flat and the outer periphery of the wafer, and performs pre-alignment so that when the wafer 1 is mounted on the wafer chuck 2, the positions of the orientation flat and the outer periphery are accurately positioned at predetermined positions. Pre-alignment accuracy is
It can be reproduced with an alignment accuracy of about 20 to 60 μm.

【0023】プリアライメントが終了したウエハ1は、
予め所定の位置にきているウエハチャック2にロボット
ハンド16によって載置される。この時、ウエハ1とウ
エハ1上のアライメントマーク5の位置を予め行程外の
別の計測手段によって計測するかプリアライメント装置
12に別の計測手段(不図示)を設置して計測しておく
ことによって、前述のウエハチャック2の表面に設置さ
れた突起3の位置と移動ステージ7の相対位置関係と合
わせて、図1に示すようにウエハチャック2の突起3の
上にアライメントマーク5が位置されるようにウエハ1
を載置する。ここで、ウエハ1上に形成された全てのア
ライメントマーク5の下に突起3がくる必要はなく、少
なくとも位置計測にかかる必要最小限のアライメントマ
ーク5の下にのみ突起3がくるようにすれば良い。
The wafer 1 after the pre-alignment is
The wafer hand 2 is placed on the wafer chuck 2 at a predetermined position in advance by the robot hand 16. At this time, the position of the wafer 1 and the alignment mark 5 on the wafer 1 may be measured in advance by another measuring means outside the process or by installing another measuring means (not shown) in the pre-alignment apparatus 12. As a result, the alignment mark 5 is positioned on the projection 3 of the wafer chuck 2 as shown in FIG. 1 in accordance with the position of the projection 3 provided on the surface of the wafer chuck 2 and the relative positional relationship of the moving stage 7. Like wafer 1
Is placed. Here, it is not necessary that the projections 3 come under all the alignment marks 5 formed on the wafer 1, and at least the projections 3 come under the minimum necessary alignment marks 5 for position measurement. good.

【0024】このようにウエハ1がウエハチャック2に
載置された後、所定のアライメントマーク5の位置計測
を行なう。
After the wafer 1 is placed on the wafer chuck 2 as described above, the position of the predetermined alignment mark 5 is measured.

【0025】このアライメントマーク5の位置計測に際
して、ウエハ1と突起3の間にごみ等の異物の挟み込み
があった場合、前述したように、ごみの大きさに応じて
ウエハ表面で位置ずれを生ずるけれども、挟み込んだご
みがアライメントマーク5の下にあるならば、図4から
も明らかなように、アライメントマーク5自体は位置ず
れがなく、ごみの影響を受けることなく位置計測を行な
うことができる。したがって、挟み込んでいるごみ近辺
のチップ領域では重ね合わせ精度がやや悪くなる可能性
はあるが、グローバルアライメントによって他のチップ
領域に誤差が伝播することはない。このように、ウエハ
1に形成されたアライメントマーク5の直下にウエハチ
ャック2の突起3を位置させることにより、その突起3
とウエハ1との間にごみを挟み込んだ場合でも、アライ
メントマーク5は、ウエハ平面内で位置ずれを起こすこ
とがなく、ごみの挟み込みの影響を受けないので、アラ
イメントマーク5の位置を高精度に計測することが可能
となり、ごみの挟み込みに起因する非線型な誤差による
グローバルアライメント精度の悪化を防ぐことができ
る。
When the position of the alignment mark 5 is measured, if foreign matter such as dust is trapped between the wafer 1 and the projections 3, as described above, a positional shift occurs on the wafer surface according to the size of the dust. However, if the trapped dust is below the alignment mark 5, the alignment mark 5 itself does not have a position shift and the position can be measured without being affected by the dust, as is apparent from FIG. Therefore, although there is a possibility that the overlay accuracy may be slightly deteriorated in the chip area near the interposed dust, the error does not propagate to other chip areas due to global alignment. By positioning the projection 3 of the wafer chuck 2 immediately below the alignment mark 5 formed on the wafer 1, the projection 3
Even if dust is interposed between the wafer and the wafer 1, the alignment mark 5 does not shift in the wafer plane and is not affected by the dust, so that the position of the alignment mark 5 can be accurately determined. Measurement can be performed, and deterioration of global alignment accuracy due to a non-linear error due to dust trapping can be prevented.

【0026】また、ごみの大きさと突起3のピッチによ
っては、例えば、図1の(c)において、アライメント
マーク5aの下の突起3aの右隣の突起3cとウエハ1
の間にごみを挟み込んでいる場合、アライメントマーク
5aは位置ずれをしている可能性がある。そこで、この
ような場合には、例えば、従来の露光装置に具備されて
いる多点による自動焦点合わせ装置(不図示)によっ
て、アライメントマーク5aの下の突起3aに隣接する
突起3b、3c、3dおよび3e上のウエハ表面の4点
で平面位置の計測を行なう。この計測の結果、任意の1
点が残る3点によって決定される平面から許容値以上に
外れている場合は、4点のいずれかにごみを挟み込んで
いる可能性があり、アライメントマーク5aは位置ずれ
が生じている可能性がある。それ故に、このアライメン
トマーク5aをグローバルアライメントに係る計測から
外し、必要ならば新たに位置計測に係る別のアライメン
トマークを選ぶという行程を加えることができる。これ
により、ごみの挟み込みのない位置での位置計測を行な
うことができ、より精度の高い位置計測が可能となり、
グローバルアライメント精度を向上させることができ
る。
Depending on the size of the dust and the pitch of the projections 3, for example, in FIG. 1C, the projection 3c on the right of the projection 3a below the alignment mark 5a and the wafer 1
When the dust is sandwiched between them, there is a possibility that the alignment mark 5a is misaligned. Therefore, in such a case, for example, the projections 3b, 3c, 3d adjacent to the projection 3a below the alignment mark 5a are provided by a multi-point automatic focusing device (not shown) provided in a conventional exposure apparatus. And the plane position is measured at four points on the wafer surface on 3e. As a result of this measurement,
If the points deviate from the plane determined by the remaining three points by an allowable value or more, there is a possibility that dust is sandwiched in any one of the four points, and the alignment mark 5a may be misaligned. is there. Therefore, it is possible to add a step of removing the alignment mark 5a from the measurement relating to the global alignment and, if necessary, selecting another alignment mark relating to the position measurement. As a result, it is possible to perform position measurement at a position where dust is not pinched, and more accurate position measurement is possible.
Global alignment accuracy can be improved.

【0027】なお、アライメントマーク5aの位置を含
む5点(すなわち、図1の(c)におけるアライメント
マーク5aの下の突起3aとこれに隣接する突起3b、
3c、3dおよび3e上のウエハ表面の5点)で同様の
計測を行なえば、アライメントマーク5aの下のごみの
挟み込みを検出することも可能となる。このようにアラ
イメントマークの下の突起およびその突起に隣接する突
起とウエハとの間にごみの挟み込みを検出できることか
ら、ウエハを代えても同じ位置でごみの挟み込みを検出
した場合、ウエハチャックの突起にごみが付着している
ことがわかり、ウエハチャックのクリーニングの時期を
知ることができるという効果もある。なお、これらの行
程は、露光装置の置かれている環境や半導体製造工程に
よってごみの大きさ等は変わるので、各環境や半導体製
造工程に応じて適宜採用することができる。
It is to be noted that five points including the position of the alignment mark 5a (that is, the protrusion 3a below the alignment mark 5a and the protrusion 3b adjacent thereto in FIG.
If the same measurement is performed at (5 points on the wafer surface on 3c, 3d, and 3e), it is possible to detect the entrapment of dust under the alignment mark 5a. As described above, the pinching of dust between the projection below the alignment mark and the projection adjacent to the projection and the wafer can be detected. Therefore, when the pinching of dust is detected at the same position even when the wafer is changed, the projection of the wafer chuck is detected. There is also an effect that it is possible to know that dust has adhered, and to know the timing of cleaning the wafer chuck. In addition, since the size of dust and the like vary depending on the environment where the exposure apparatus is placed and the semiconductor manufacturing process, these processes can be appropriately adopted according to each environment and the semiconductor manufacturing process.

【0028】次に、前述した露光装置を用いたデバイス
の製造方法の実施形態を説明する。図5は、微小デバイ
ス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CC
D、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフロ
ーを示す。ステップS1(回路設計)ではデバイスのパ
ターン設計を行なう。ステップS2(マスク製作)では
設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、
ステップS3(ウエハ製造)ではシリコンやガラス等の
材料を用いてウエハを製造する。ステップS4(ウエハ
プロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウ
エハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実
際の回路を形成する。次のステップS5(組立)は後工
程と呼ばれ、ステップS4によって作製されたウエハを
用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工
程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程
(チップ封入)等の工程を含む。ステップS6(検査)
ではステップS5で作製された半導体デバイスの動作確
認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工
程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステッ
プS7)される。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 5 shows a micro device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel, a CC).
D, thin-film magnetic head, micromachine, etc.). In step S1 (circuit design), a device pattern is designed. In step S2 (mask production), a mask on which the designed pattern is formed is produced. on the other hand,
In step S3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass. Step S4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step S5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step S4. including. Step S6 (inspection)
Then, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step S5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step S7).

【0029】図6は、上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップS11(酸化)ではウエハの表面を
酸化させる。ステップS12(CVD)ではウエハ表面
に絶縁膜を形成する。ステップS13(電極形成)では
ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS1
4(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ス
テップS15(レジスト処理)ではウエハにレジストを
塗布する。ステップS16(露光)では上記説明した露
光装置によってマスクの回路パターンをウエハの複数の
ショット領域に並べて焼付露光する。ステップS17
(現像)では露光したウエハを現像する。ステップS1
8(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を
削り取る。ステップS19(レジスト剥離)ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンが形成される。
FIG. 6 shows a detailed flow of the wafer process. In step S11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step S12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. Step S1
In step 4 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step S15 (resist processing), a resist is applied to the wafer. In step S16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on a plurality of shot areas of the wafer by printing using the exposure apparatus described above. Step S17
In (development), the exposed wafer is developed. Step S1
In step 8 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step S19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0030】このようなデバイスの製造方法を用いれ
ば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コ
ストに製造することができる。
By using such a device manufacturing method, it is possible to manufacture a highly integrated device which has been conventionally difficult to manufacture at low cost.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウエハ等の薄板状基板に形成されたアライメントマーク
等の位置計測用マークの直下にピンチャック等の基板保
持装置の突起を配置するので、その突起と薄板状基板と
の間にごみ等の異物を挟み込んだ場合でも、位置計測用
マークが基板平面内で位置ずれを起こすことがなく、ご
みの挟み込みの影響を受けないので、位置計測用マーク
の位置を高精度に計測することが可能となり、ごみの挟
み込みに起因する非線型な誤差によるグローバルアライ
メント精度の悪化を防ぐことができる。
As described above, according to the present invention,
Since the projection of the substrate holding device such as a pin chuck is placed directly below the position measurement mark such as the alignment mark formed on the thin substrate such as a wafer, foreign matter such as dust is placed between the projection and the thin substrate. Even in the case of being pinched, the position measurement mark does not shift in the plane of the substrate and is not affected by dust, so that the position of the position measurement mark can be measured with high accuracy. Can be prevented from deteriorating the global alignment accuracy due to non-linear errors caused by pinching.

【0032】また、アライメントマーク等の位置計測用
マークの直下の突起に隣接する突起と薄板状基板との間
にごみを挟み込み、位置計測用マークが位置ずれを起こ
している場合でも、位置計測用マークの直下の突起に隣
接する突起上の位置で基板の高さ計測を行ない比較する
ことでごみの挟み込みの有無を確認することができ、ご
みの挟み込みのない位置での計測を行なうことができ
る。さらに、位置計測用マークの下の突起およびその突
起に隣接する突起と薄板状基板との間にごみの挟み込み
を検出できることから、薄板状基板を代えても同じ位置
でごみの挟み込みを検出した場合、ウエハチャック等の
基板保持装置の突起にごみが付着していることがわか
り、基板保持装置のクリーニングの時期を知ることがで
きる。
Further, even if dust is sandwiched between the projection adjacent to the projection immediately below the position measurement mark such as an alignment mark and the thin plate-shaped substrate, even if the position measurement mark is misaligned, The height of the substrate is measured at the position on the protrusion adjacent to the protrusion immediately below the mark, and the presence or absence of dust can be confirmed by comparing the heights of the substrates. The measurement can be performed at a position where no dust is trapped. . Furthermore, since the pinching of dust between the projection below the position measurement mark and the projection adjacent to the projection and the sheet-like substrate can be detected, when the pinching of dust is detected at the same position even when the sheet-like substrate is replaced, It can be seen that dust is attached to the projections of the substrate holding device such as the wafer chuck, and the time for cleaning the substrate holding device can be known.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による位置計測時のウエハのアライメン
トマークとウエハチャック表面に設置された突起との関
係を示す図であって、(a)は平面図であり、(b)は
断面図であり、(c)は一部を拡大して示す拡大模式図
である。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a relationship between a wafer alignment mark and a projection provided on the surface of a wafer chuck at the time of position measurement according to the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. FIG. 4C is an enlarged schematic diagram showing a part of the structure.

【図2】本発明の位置計測方法が実施可能な投影露光装
置の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus that can execute the position measurement method of the present invention.

【図3】ウエハとウエハチャックとの間にごみ等の異物
が入った時の状態を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state when foreign matter such as dust enters between a wafer and a wafer chuck.

【図4】ウエハとウエハチャックの間に挟み込んだごみ
によって生じるウエハ表面の位置ずれdxをごみからの
距離xとの関係について実測した結果を示す図表であ
る。
FIG. 4 is a table showing a result of actually measuring a positional shift dx of a wafer surface caused by dust sandwiched between a wafer and a wafer chuck with respect to a distance x from the dust.

【図5】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャー
トである。
FIG. 5 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process.

【図6】ウエハプロセスを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a wafer process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ウエハ(薄板状基板) 2 ウエハチャック(基板保持装置) 3 突起 4 露光エリア 5 アライメントマーク(位置計測用マーク) 6 投影レンズ 7 移動ステージ 8 反射ミラー 9 レーザ干渉計 10 ステージ定盤 11 ベース定盤 12 プリアライメント装置 13 プリアライメントステージ駆動装置 14 プリアライメントステージ 15 ポジションセンサ 16 ロボットハンド 17 ごみ(異物) REFERENCE SIGNS LIST 1 wafer (thin plate-like substrate) 2 wafer chuck (substrate holding device) 3 projection 4 exposure area 5 alignment mark (position measurement mark) 6 projection lens 7 moving stage 8 reflection mirror 9 laser interferometer 10 stage base 11 base base 12 Pre-alignment device 13 Pre-alignment stage drive device 14 Pre-alignment stage 15 Position sensor 16 Robot hand 17 Dust (foreign matter)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置計測用マークが表面に形成された薄
板状基板を複数の突起によって支持する基板保持装置上
に保持する際に、前記薄板状基板の前記位置計測用マー
クを前記突起の真上に配置し、前記薄板状基板に平行な
方向の位置計測を行なうことを特徴とする位置計測方
法。
When holding a thin substrate having a position measurement mark formed on a surface thereof on a substrate holding device that supports the plurality of projections, the position measurement mark on the thin plate substrate is fixed to the position of the projection. A position measurement method, wherein the position measurement is performed in a direction parallel to the thin plate substrate.
【請求項2】 薄板状基板上に形成された複数の位置計
測用マークのうち、任意の位置計測用マークの下にある
基板保持装置の突起に隣接する複数の突起上の前記薄板
状基板の位置における前記薄板状基板に垂直な方向の高
さを計測し、各計測値が許容値以内で同一平面内に存在
する場合に前記位置計測用マークを位置計測に用いるこ
とを特徴とする請求項1記載の位置計測方法。
2. A plurality of position measurement marks formed on a thin plate-like substrate, wherein the plurality of position measurement marks are located on a plurality of protrusions adjacent to a protrusion of a substrate holding device below an arbitrary position measurement mark. A height of a position in a direction perpendicular to the thin substrate is measured, and the position measurement mark is used for position measurement when each measured value is within an allowable value and is on the same plane. 1. The position measuring method according to 1.
【請求項3】 位置計測用マークが表面に形成された薄
板状基板を複数の突起によって支持する基板保持装置
と、該基板保持装置が設置される移動ステージと、前記
基板保持装置に保持された前記薄板状基板上の位置計測
用マークの位置計測を行なう計測手段からなる位置計測
装置において、前記位置計測用マークの位置と前記突起
の位置を相対的に計測する手段を具備し、前記薄板状基
板を前記基板保持装置上に保持する際に、前記位置計測
用マークを前記突起の真上に配置することができるよう
に構成されていることを特徴とする位置計測装置。
3. A substrate holding device for supporting a thin plate-shaped substrate having a position measurement mark formed on its surface by a plurality of projections, a moving stage on which the substrate holding device is installed, and a substrate held by the substrate holding device. A position measuring device comprising a measuring unit for measuring the position of the position measuring mark on the thin plate-shaped substrate, comprising: a unit for relatively measuring the position of the position measuring mark and the position of the projection; A position measuring device, characterized in that the position measuring mark is configured to be arranged directly above the projection when the substrate is held on the substrate holding device.
【請求項4】 薄板状基板上に形成された複数の位置計
測用マークのうち、所定の位置計測用マークの下にある
基板保持装置の突起に隣接する複数の突起上の前記薄板
状基板の位置における前記薄板状基板に垂直な方向の高
さを計測する計測手段をさらに具備することを特徴とす
る請求項3記載の位置計測装置。
4. A plurality of position measurement marks formed on the thin plate-like substrate, wherein the plurality of position measurement marks of the thin plate-like substrate on a plurality of protrusions adjacent to a protrusion of the substrate holding device below a predetermined position measurement mark are provided. 4. The position measuring device according to claim 3, further comprising a measuring means for measuring a height in a direction perpendicular to the thin plate-shaped substrate at a position.
【請求項5】 請求項3または4記載の位置計測装置
と、該位置計測装置によって位置計測用マークの位置計
測によって位置合わせされた薄板状基板に露光光を照射
する露光手段を備えたことを特徴とする露光装置。
5. A position measuring device according to claim 3, further comprising: an exposing means for irradiating the thin plate-shaped substrate, which is positioned by the position measuring device with position measurement of the position measuring mark, with exposure light. Exposure equipment characterized.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018085526A (en) * 2012-11-06 2018-05-31 株式会社ニコン Alignment device, substrate bonding device, positioning method, and method of manufacturing laminated semiconductor device

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