JP2550976B2 - Alignment method - Google Patents

Alignment method

Info

Publication number
JP2550976B2
JP2550976B2 JP62071058A JP7105887A JP2550976B2 JP 2550976 B2 JP2550976 B2 JP 2550976B2 JP 62071058 A JP62071058 A JP 62071058A JP 7105887 A JP7105887 A JP 7105887A JP 2550976 B2 JP2550976 B2 JP 2550976B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alignment
wafer
mark
pattern
marks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62071058A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63237414A (en
Inventor
健爾 西
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kogaku KK filed Critical Nippon Kogaku KK
Priority to JP62071058A priority Critical patent/JP2550976B2/en
Publication of JPS63237414A publication Critical patent/JPS63237414A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2550976B2 publication Critical patent/JP2550976B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はマスク(又はレチクル)に形成された回路パ
ターン等を紫外線やX線等に感応する基板にステップア
ンドリピート方式で転写する際のアライメント方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention is an alignment for transferring a circuit pattern or the like formed on a mask (or reticle) to a substrate sensitive to ultraviolet rays, X-rays or the like by the step-and-repeat method. Regarding the method.

(従来の技術) 従来、ステップアンドリピート方式でウェハ等に回路
パターンを露光する際、予めマスクやレチクル(以下総
称してマスクとする)の露光すべきパターン部分とウェ
ハ上の1つのショット領域とを正確に位置合わせ(アラ
イメント)しておく必要がある。特にステップアンドリ
ピート方式の場合、ウェハ上には露光されるショット領
域がマトリックス状に複数形成されているため、ウェハ
をステッピングさせたとき、次のショット領域に対して
も正確にアライメントされていることが要求される。現
在、半導体素子の製造で使われる露光装置は縮小投影型
露光装置が主であり、マスク(レチクル)のパターンは
投影光学系を介してウェハ上の1つのショット領域に像
として重ね合わされる。そしてこの種の装置のアライメ
ント方法として、マスク上のアライメントマークとウェ
ハ上のショット領域に不随したアライメントマークとを
マスクの上方に設けられたアライメント光学系で同時に
観察し、両マークの位置ずれ量が零になるようにウェ
ハ、又はマスクを微動させる方法が知られている。ま
た、マスクが投影光学系の光軸に対して所定の位置に高
精度に位置決めされていることを前提として、投影光学
系のみを介してウェハ上のアライメントマークを検出
し、そのアライメントマークが投影像面内の所定位置に
配置されるようにウェハを移動、停止させる方法も知ら
れている。特に前者のアライメント方法によれば、マス
クとウェハとを直接露光装置で観察するため、オフセッ
トが生じにくいといった利点がある。
(Prior Art) Conventionally, when a circuit pattern is exposed on a wafer by a step-and-repeat method, a pattern portion to be exposed of a mask or reticle (hereinafter collectively referred to as a mask) and one shot area on the wafer are previously formed. Must be accurately aligned. In particular, in the case of the step-and-repeat method, since a plurality of shot areas to be exposed are formed in a matrix on the wafer, when the wafer is stepped, it is accurately aligned with the next shot area. Is required. Currently, a reduction projection type exposure apparatus is mainly used as an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, and a pattern of a mask (reticle) is superposed as an image on one shot area on a wafer through a projection optical system. Then, as an alignment method of this type of apparatus, the alignment mark on the mask and the alignment mark not associated with the shot area on the wafer are simultaneously observed by an alignment optical system provided above the mask, and the positional deviation amount of both marks is determined. A method is known in which a wafer or a mask is finely moved so as to be zero. In addition, the alignment mark on the wafer is detected only through the projection optical system on the assumption that the mask is positioned at a predetermined position with high accuracy with respect to the optical axis of the projection optical system, and the alignment mark is projected. A method of moving and stopping the wafer so as to be arranged at a predetermined position in the image plane is also known. Particularly, according to the former alignment method, since the mask and the wafer are directly observed by the exposure apparatus, there is an advantage that an offset hardly occurs.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、一般に投影光学系は露光用の照明光
(例えば波長436nmのg線、波長365nmのi線等)に対し
てのみ良好に色収差補正されているため、投影光学系を
介してマスクとウェハとを同時観察する方式では、アラ
イメント用の照明光の波長がその露光光の波長と同一、
又は近傍の波長に制限されるといった問題があった。す
なわちアライメント用照明光がコヒーレント光又は準単
色光になると、複雑な層構造(レジスト層等)をもつウ
ェハ表面においてはマーク検出時に思わぬノイズ成分
(スペックル、干渉縞等)が発生し、マークからの光情
報が正しく検出できないといった問題点が生じる。この
ため、アライメント用照明光を複数の波長にする提案、
アライメント用照明光(単色光)のウェハ表面に対する
入射角を連続的に可変する提案等もあるが、いずれの場
合もアライメント系の構成が複雑になるといった装置構
成上の問題が生じることは否定できない。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in general, the projection optical system is satisfactorily corrected for chromatic aberration only for illumination light for exposure (eg, g-line of wavelength 436 nm, i-line of wavelength 365 nm). In the method of simultaneously observing the mask and the wafer through the projection optical system, the wavelength of the illumination light for alignment is the same as the wavelength of the exposure light,
Alternatively, there is a problem that the wavelength is limited to the vicinity. In other words, when the illumination light for alignment becomes coherent light or quasi-monochromatic light, unexpected noise components (speckles, interference fringes, etc.) are generated during mark detection on the wafer surface with a complicated layer structure (resist layer, etc.) There arises a problem that the optical information from the light source cannot be correctly detected. Therefore, a proposal to make the illumination light for alignment a plurality of wavelengths,
There are proposals to continuously change the incident angle of the alignment illumination light (monochromatic light) on the wafer surface, but in either case, it is undeniable that there will be a problem in the device configuration such that the configuration of the alignment system becomes complicated. .

(問題点を解決する為の手段) そこで本発明は、マークを照明してアライメントする
場合に高精度なアライメントを可能とする方法を提供す
るものである。
(Means for Solving Problems) Therefore, the present invention provides a method for enabling highly accurate alignment when the marks are illuminated for alignment.

本発明では、感応基板(ウェハ)上のショット領域に
付随したマークは、互いに形状の異なるn種(例えば平
面形状は同じで断面形状が凹と凸の2種)のマークパタ
ーンで構成される。そしてウェハ上のマークを検出する
光学系は、互いに異なるm種(例えば明視野的検出と暗
視野的検出との2種)の検出モードのうちの1つを選択
して、アライメント状態を検出するように構成される。
さらにウェハ上の複数のショット領域はn×m(例えば
2×2)個のグループに分けられ、各グループ毎にn種
のマークパターンとm種の検出モードとの組み合わせを
変えてマーク検出を実行し、そのうち最適な組み合わせ
(例えば凹マークパターンで暗視野検出)を選んで、次
に処理されるウェハのアライメントに適用するようにし
た。
In the present invention, the marks associated with the shot areas on the sensitive substrate (wafer) are composed of n kinds of mark patterns having different shapes (for example, two kinds having the same planar shape and concave and convex cross-sectional shapes). Then, the optical system for detecting the mark on the wafer selects one of m different detection modes (for example, two types of bright field detection and dark field detection) to detect the alignment state. Is configured as follows.
Further, the plurality of shot areas on the wafer are divided into n × m (for example, 2 × 2) groups, and the mark detection is executed by changing the combination of the n kinds of mark patterns and the m kinds of detection modes for each group. Then, an optimal combination (for example, dark field detection with a concave mark pattern) was selected and applied to the alignment of the wafer to be processed next.

(作用) 本発明によれば、同一のアライメント用光学系を用い
て異なる検出モード及び異なるマークパターンに切替え
てウェハ(又はマスク)上のアライメントマークを検出
するため、ノイズ成分によるマーク位置検出の精度劣化
の少ない検出モード及びマークパターンを、次のウェハ
処理に適用するように選択することができる。
(Operation) According to the present invention, since the same alignment optical system is used to switch to different detection modes and different mark patterns to detect the alignment marks on the wafer (or mask), the accuracy of mark position detection by noise components can be improved. The less degraded detection modes and mark patterns can be selected for application to subsequent wafer processing.

(実施例) 第2図は本発明の第1の実施例による方法を適用する
のに好適な投影露光装置の構成を示す斜視図である。第
2図において、露光用照明系1からの露光光はメインコ
ンデンサーレンズ2を介してレチクルRを均一に照明
し、レチクルR上のパターンは投影レンズ3を介してウ
ェハW上に投影される。ウェハWはステップアンドリピ
ート方式で2次元移動するステージ4に載置される。ス
テージ4にはウェハW上に形成されるアライメントマー
クと同様のパターン形状の基準マークFMが設けられる。
投影レンズ3の周囲にはウェハWのグローバルアライメ
ント用に3本のウェハアライメント顕微鏡5Y、5θ、5X
が配置される。またウェハWの表面に斜めに結像光束
(非感光波長)を照射し、その反射光の位置を光電検出
してウェハ表面の高さ位置を検出する斜入射光式焦点検
出系6a、6bも設けられる。またウェハアライメント顕微
鏡(以下WAMとする)5Y、5θ、5Xの夫々は、ウェハ上
のレジストに対して非感光性の照明光を発生する照明系
7からの光を入射してウェハWの表面を照明する。撮像
素子8はWAM5Y、5θ、5Xの夫々で検出されたアライメ
ントマークを観察するもので、WAM5Y、5θはウェハ上
のy方向用のアライメントマークを検出し、WAM5Xはx
方向用のアライメントマークを検出する。さて、レチク
ルRとメインコンデンサーレンズ2との間には、レチク
ルRを装置に対して位置決めするためのレチクルアライ
メント顕微鏡Rxy、Rθが設けられる。さらにレチクル
Rとメインコンデンサーレンズ2との間には、レチクル
R上のマークとウェハW上のマークの投影レンズ3によ
る逆投影像とを同時に観察するTTR(スルー・ザ・レチ
クル)方式のステップアライメント顕微鏡(以下SAMと
する)10a、10bが設けられる。SAM10aはレチクルRとウ
ェハW上の1つのショット領域とのy方向のずれを検出
するもので、SAM10bはレチクルRとそのショット領域と
のx方向のずれを検出するものである。レチクルRとウ
ェハW上の両マークの像は2つの投影素子11、12によっ
てともに観察可能に構成され、両マークへの照明光(露
光光と同じ波長)は照明系13からSAM10a、10bを介して
送られる。撮像素子11は両マークの明視野像を観察する
もので、撮像素子12は両マークの暗視野像を観察するも
ので、SAM10a、10bから撮像素子12に至る光路中で、投
影レンズ3の瞳と共役な位置には正反射光を遮断する空
間フィルター14が設けられる。従って照明系13からの照
明光は投影レンズ3の瞳内で瞳径よりも小さな寸法で瞳
中心を通るように定められる。またこの照明系13は露光
光がg線の場合は、He−Cdレーザ光源としてもよい。
(Embodiment) FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the method according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the exposure light from the exposure illumination system 1 uniformly illuminates the reticle R via the main condenser lens 2, and the pattern on the reticle R is projected onto the wafer W via the projection lens 3. The wafer W is mounted on the stage 4 which moves two-dimensionally by the step-and-repeat method. The stage 4 is provided with a reference mark FM having the same pattern shape as the alignment mark formed on the wafer W.
Three wafer alignment microscopes 5Y, 5θ, 5X are provided around the projection lens 3 for global alignment of the wafer W.
Is arranged. Also, oblique incident light type focus detection systems 6a and 6b which obliquely irradiate the surface of the wafer W with an imaging light flux (non-photosensitive wavelength) and photoelectrically detect the position of the reflected light to detect the height position of the wafer surface are also provided. It is provided. Further, each of the wafer alignment microscopes (hereinafter referred to as WAM) 5Y, 5θ, and 5X enters the surface of the wafer W by injecting light from the illumination system 7 that generates non-photosensitive illumination light to the resist on the wafer. Illuminate. The image sensor 8 observes the alignment marks detected by WAM5Y, 5θ, and 5X, respectively. WAM5Y and 5θ detect alignment marks for the y direction on the wafer, and WAM5X shows x.
Detect alignment mark for direction. Now, between the reticle R and the main condenser lens 2, reticle alignment microscopes R xy and Rθ for positioning the reticle R with respect to the apparatus are provided. Further, between the reticle R and the main condenser lens 2, a step alignment of a TTR (through the reticle) method for simultaneously observing the mark on the reticle R and the back projection image of the mark on the wafer W by the projection lens 3 is simultaneously observed. Microscopes (hereinafter referred to as SAMs) 10a and 10b are provided. The SAM 10a detects a shift in the y direction between the reticle R and one shot area on the wafer W, and the SAM 10b detects a shift in the x direction between the reticle R and the shot area. The images of both marks on the reticle R and the wafer W are observable by the two projection elements 11 and 12, and the illumination light (the same wavelength as the exposure light) to both marks is transmitted from the illumination system 13 through the SAMs 10a and 10b. Sent. The image sensor 11 is for observing the bright field images of both marks, and the image sensor 12 is for observing the dark field images of both marks. The pupil of the projection lens 3 is in the optical path from the SAMs 10a, 10b to the image sensor 12. A spatial filter 14 that blocks specular reflection light is provided at a position conjugate with. Therefore, the illumination light from the illumination system 13 is determined so as to pass through the pupil center of the projection lens 3 with a size smaller than the pupil diameter. The illumination system 13 may be a He-Cd laser light source when the exposure light is g-line.

第3図(A)は第2図に示したウェハWの各ショット
領域に付随して設けられたマークの形状を示し、1対の
マークパターンWMa、WMbから成る。マークパターンWMa
とWMbは互いに一定距離(例えば30μm)だけ離れ、平
面的には同一形状であるが、断面形状は凸、凹の相補的
な形状に定められている。
FIG. 3 (A) shows the shape of marks provided in association with each shot area of the wafer W shown in FIG. 2 and comprises a pair of mark patterns WMa, WMb. Mark pattern WMa
And WMb are separated from each other by a fixed distance (for example, 30 μm) and have the same shape in plan view, but the cross-sectional shape is defined as a complementary shape of convex and concave.

また第3図(B)はレチクルRの周辺に設けられたマ
ークRMの平面形状を示し、ここでは2本の平行なバーパ
ターン(遮光部)で構成され、このバーパターンの内側
の透明部にウェハWのマークパターンWMa又はWMbが位置
した状態で、レチクルとウェハとのずれ量が検出され
る。
Further, FIG. 3B shows a planar shape of a mark RM provided around the reticle R, and here, it is composed of two parallel bar patterns (light-shielding parts), and a transparent part inside the bar pattern is formed. With the mark pattern WMa or WMb of the wafer W positioned, the amount of deviation between the reticle and the wafer is detected.

次に本実施例の動作を第1図に示したフローチャート
図に基づいて説明する。このフローチャート図は第2図
に示したWAM5Y、5θ、5XによりウェハWのグローバル
アライメントが終了した後に実行されるもので、ここで
レチクルRの回転パターン領域の周辺の一部にはウェハ
W上のショット領域との重ね合わせを検定するためのバ
ーニアパターンが形成され、レチクルRを照明系1によ
り照明すると、このバーニアパターンはウェハW上のシ
ョット領域の周辺に予め設けられたバーニアパターンと
所定の精度で重ね合わせて転写されるように配置され
る。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flow chart shown in FIG. This flowchart is executed after the global alignment of the wafer W is completed by the WAMs 5Y, 5θ, and 5X shown in FIG. 2. Here, a part of the periphery of the rotation pattern region of the reticle R is on the wafer W. A vernier pattern for verifying the overlay with the shot area is formed, and when the reticle R is illuminated by the illumination system 1, this vernier pattern has a predetermined accuracy with a vernier pattern provided in advance around the shot area on the wafer W. They are arranged so that they are superimposed and transferred.

さて、ウェハWには第4図に示すように複数のショッ
ト領域SAがマトリックス状に配列しているが、ここでは
ウェハW上のショット配列を第4図中の想像線で示すよ
うに4つのブロック(グループ)A、B、C、Dに分け
る。そしてAブロックに含まれるショット領域SAについ
ては、TTR方式のアライメント系が撮像素子12を用いた
暗視野検出のモードでアライメント(マーク検出)さ
れ、Bブロックに含まれるショット領域SAについては、
撮像素子11を用いた明視野検出のモードでマーク検出さ
れるように初期設定される(ステップ100)。もちろん
Cブロック、Dブロックに対いても同様に初期設定され
る。第4図中の各ショット領域SA内に付した記号BLは明
視野(ブライトフィールド)検出を意味し、記号DKは暗
視野(ダークフィールド)検出を意味する。
Now, as shown in FIG. 4, a plurality of shot areas SA are arranged in a matrix on the wafer W. Here, the shot arrangement on the wafer W is four as shown by the imaginary line in FIG. Blocks (groups) A, B, C and D are divided. Then, for the shot area SA included in the A block, the TTR alignment system is aligned (mark detection) in the dark field detection mode using the image sensor 12, and for the shot area SA included in the B block,
Initialization is performed so that marks are detected in a bright field detection mode using the image sensor 11 (step 100). Of course, the C block and the D block are similarly initialized. Symbol BL in each shot area SA in FIG. 4 means bright field (bright field) detection, and symbol DK means dark field (dark field) detection.

次にステップ101において、各ショット領域に付随し
たマークWMのなかでマークパターンWMaとWMbのどちらを
使うかを4つのブロックA、B、C、D毎に指定してお
く。これによって2つの検出モードと2つのマークパタ
ーンWMa、WMbとの全ての組み合わせ(4通り)によるア
ライメントが1枚のウェハW上で可能となる。第4図中
で各ショット領域SA内に付した記号凸はマークパターン
WMaを意味し、記号凹はマークパターンWMbを意味する。
Next, at step 101, which of the mark patterns WMa and WMb is to be used among the marks WM associated with each shot area is designated for each of the four blocks A, B, C and D. As a result, alignment by all combinations (4 ways) of two detection modes and two mark patterns WMa, WMb is possible on one wafer W. In FIG. 4, the symbol projections in each shot area SA are mark patterns.
It means WMa, and the symbol concave means the mark pattern WMb.

次にステップ102において各ショット領域毎に指定さ
れたアライメントモードでレチクルRとのアライメント
を行ない、そのショット領域に対する露光を行なう。こ
うして一枚のウェハ上の全ショットに対しての露光が完
了すると、ステップ103でウェハWを取り出して現像を
行なう。
Next, in step 102, alignment with the reticle R is performed in the alignment mode designated for each shot area, and the shot area is exposed. When exposure for all shots on one wafer is completed in this way, the wafer W is taken out and developed in step 103.

現像が終了するとウェハWの各ショット領域に付随し
て、バーニアパターンのレジスト像が露光時の重ね合わ
せ精度に応じて形成される。このバーニアパターンの重
ね合わせ精度を他の測定器、又は露光装置自体が有する
アライメントセンサー(例えばWAM5Y、5X等)によって
検出する(ステップ104)。そしてステップ105で4つの
ブロックA、B、C、D毎に重ね合わせのずれ量の絶対
値と平均偏差値σとを計算する。この結果、例えば各
ブロックで絶対値と偏差σとの和(±2σ、又は
±3σ)が表1のように算出される。
When the development is completed, a resist image of a vernier pattern is formed in association with each shot area of the wafer W according to the overlay accuracy at the time of exposure. The overlay accuracy of this vernier pattern is detected by another measuring device or an alignment sensor (for example, WAM5Y, 5X, etc.) included in the exposure apparatus itself (step 104). Then, in step 105, the absolute value of the overlay deviation amount and the average deviation value σ are calculated for each of the four blocks A, B, C, and D. As a result, for example, in each block, the sum (± 2σ or ± 3σ) of the absolute value and the deviation σ is calculated as shown in Table 1.

この結果、Dブロックに適用したアライメントモー
ド、すなわちマークパターンWMb(凹パターン)を暗視
野検出する方式が最も精度がよいことがわかる(ステッ
プ106)。よって、以後同様のウェハを処理するとき
は、その精度のよいアライメントモードが自動設定され
る。
As a result, it can be seen that the alignment mode applied to the D block, that is, the method of detecting the dark field of the mark pattern WMb (concave pattern) is the most accurate (step 106). Therefore, when the same wafer is processed thereafter, the alignment mode with high accuracy is automatically set.

尚、ウェハ上のバーニアパターン(レジスト像)を装
置内のアライメントセンサーで順次検出できる場合は、
ステップ104、105、106も装置によって自動的に実行さ
れ得るため、ステップ103のみを除けば装置が自ら最適
的なアライメントモードを決定することになる。
If the vernier pattern (resist image) on the wafer can be sequentially detected by the alignment sensor in the device,
Since steps 104, 105 and 106 can also be automatically executed by the apparatus, except for step 103, the apparatus itself determines the optimum alignment mode.

ところで本実施例では、さらにアライメント時のフォ
ーカス状態についても最適値を検定するように、第5図
に示すようなチェック動作も実行する。このときのウェ
ハWは先に使ったウェハと同様のものである。レチクル
Rもそのまま装着しておいてよい。第5図のフローチャ
ートもウェハのグローバルアライメント後に実行される
が、ここでは最適なマーク形状、マーク検出方式(アラ
イメントモード)が決定されているため、そのアライメ
ントモードのみでウェハW上の各ショット領域に対し
て、アライメントと露光を行なう。まずステップ110に
おいて、第6図に示すようにショット配列の各行毎にフ
ォーカスのオフセット値を変えるように指定する。すな
わち第1行については−2μmのオフセット、第2行に
ついては−1μmのオフセット、第3行についてはオフ
セット量0、第4行については+1μmのオフセット、
そして第5行については+2μmのオフセットをかけ
る。ここでフォーカスオフセットとは、斜入射光式焦点
検出系6a、6bによってウェハWの表面が合焦点として検
出されるウェハWの高さ位置を基準として、そこから投
影レンズ3に近づく方向を負、遠ざかる方向を正として
ウェハWを微動させておくことである。この微動はステ
ージ4に設けられたZステージによって行なわれる。
By the way, in the present embodiment, the checking operation as shown in FIG. 5 is also executed so as to verify the optimum value for the focus state at the time of alignment. The wafer W at this time is the same as the previously used wafer. The reticle R may be attached as it is. The flow chart of FIG. 5 is also executed after the global alignment of the wafer, but since the optimum mark shape and mark detection method (alignment mode) are determined here, each shot area on the wafer W is selected only in that alignment mode. On the other hand, alignment and exposure are performed. First, in step 110, it is designated to change the focus offset value for each row of the shot array as shown in FIG. That is, an offset of −2 μm for the first row, an offset of −1 μm for the second row, an offset amount of 0 for the third row, an offset of +1 μm for the fourth row,
An offset of +2 μm is applied to the fifth row. Here, the focus offset refers to the height position of the wafer W at which the surface of the wafer W is detected as the focal point by the oblique incident light type focus detection systems 6a and 6b as a reference, and the direction approaching the projection lens 3 from there is negative. That is, the wafer W is finely moved with the direction of moving away set to be positive. This fine movement is performed by the Z stage provided on the stage 4.

次にステップ111で指定されたフォーカスオフセット
値のもとで各ショット領域毎にTTR方式のアライメント
を行ない、ステップアンドリピート方式で露光を行な
う。次にステップ112でウェハの現像を行ない、ステッ
プ113で各ショット領域毎のバーニアパターン(レジス
ト像)を検出して、重ね合わせの誤差量を読み取る。そ
してステップ114て、第6図に示した各行毎にずれ量の
絶対値と平均偏差値σの和(±2σ、又は±3
σ)を求める。この結果、各行毎の重ね合わせ精度が表
2のように算出される。
Next, under the focus offset value designated in step 111, TTR alignment is performed for each shot area, and exposure is performed by the step-and-repeat method. Next, in step 112, the wafer is developed, and in step 113, the vernier pattern (resist image) for each shot area is detected and the overlay error amount is read. Then, in step 114, the sum of the absolute value of the deviation amount and the average deviation value σ (± 2σ or ± 3 for each row shown in FIG. 6 is performed.
σ) is calculated. As a result, the overlay accuracy for each row is calculated as shown in Table 2.

これにより、フォーカス状態はオフセット値を0μm
又は+1μmにすると最良のアライメント精度が得られ
ることがわかる。このオフセット値は、以後同様のウェ
ハを処理するときのアライメント条件として自動設定さ
れる(ステップ115)。
As a result, the focus state has an offset value of 0 μm.
Alternatively, it can be seen that the best alignment accuracy can be obtained by setting +1 μm. This offset value is automatically set as an alignment condition when processing similar wafers thereafter (step 115).

このフォーカス状態をアライメント条件として組み入
れることは、投影レンズ1やTTR方式のアライメント光
学系のテレセン誤差や収差の影響を最小にすること、及
びウェハW上のマークWMの観察像の質によるアライメン
ト誤差の発生を最小にすることを意味する。
Incorporating this focus state as an alignment condition minimizes the influence of the telecentric error and aberration of the projection lens 1 and the alignment optical system of the TTR system, and the alignment error due to the quality of the observed image of the mark WM on the wafer W. It means to minimize the occurrence.

以上本発明の実施例ではTTR方式のアライメント光学
系として、露光光と同一波長の照明光を使い、各マーク
の像を撮像する方式のものを示したが、これに限定され
るものではない。例えばレーザビームのスポット光をレ
チクル上とウェハ上とで走査して、各マークから発生す
る散乱光や回折光を光学系の瞳共役面で光電検出する方
式(所謂暗視野検出)においても、明視野検出(正反射
光検出)用の光電検出器を設けることによって2つの検
出モードの選択が可能である。またレチクルRを介する
となく投影レンズ3のみを介してウェハにレーザビーム
を送光してウェハ上にスポット光を形成する方式のアラ
イメント系においても本発明を同様に適用できる。この
場合も、スポット光が照射されるウェハ上のマークから
の正反射光又は散乱光(回折光)を選択的に検出すれば
よい。この際、レチクルとウェハとは照明用のレーザビ
ームのもとで互いに共役である必要はないので、露光光
と異なる波長が利用できる。また露光光と異なる波長の
照明光をTTR方式のアライメントに使う場合は、レチク
ルと投影レンズとの間のアライメント光路中に色収差補
正用の小レンズやミラー、プリズム等の光学系を入れれ
ばよく、本発明を同様に利用できる。その他、投影レン
ズを使用しないオフ、アクシス方式のアライメント系
(WAM5Y、5θ、5X等)においても同様に本発明を適用
できる。この場合、WAM5Y、5Xによってウェハ上の全シ
ョット領域のマークWMが検出されるようにステージ4の
ストロークを大きくしておく必要がある。
As described above, in the embodiment of the present invention, as the TTR type alignment optical system, the type in which the image of each mark is picked up by using the illumination light having the same wavelength as the exposure light is shown, but the present invention is not limited to this. For example, even in a method (so-called dark-field detection) in which a spot light of a laser beam is scanned on a reticle and a wafer and scattered light or diffracted light generated from each mark is photoelectrically detected on a pupil conjugate plane of an optical system. Two detection modes can be selected by providing a photoelectric detector for detecting a visual field (detection of specular reflection light). Further, the present invention can be similarly applied to an alignment system in which a laser beam is transmitted to the wafer not through the reticle R but through the projection lens 3 to form spot light on the wafer. Also in this case, specular reflection light or scattered light (diffracted light) from the mark on the wafer irradiated with the spot light may be selectively detected. At this time, since the reticle and the wafer do not have to be conjugated with each other under the laser beam for illumination, a wavelength different from the exposure light can be used. When using illumination light with a wavelength different from the exposure light for TTR type alignment, an optical system such as a small lens for chromatic aberration correction, a mirror, a prism, etc. may be inserted in the alignment optical path between the reticle and the projection lens. The present invention can be utilized as well. Besides, the present invention can be similarly applied to an off-axis type alignment system (WAM5Y, 5θ, 5X, etc.) that does not use a projection lens. In this case, it is necessary to increase the stroke of the stage 4 so that the marks WM in all shot areas on the wafer can be detected by the WAMs 5Y and 5X.

一方、ウェハ上のマークWMのパターン形状については
平面的な大きさが異なるもの、平面的な形状そのものが
異なるものにしても同等の効果が得られる。例えば平面
的な形状が相似で大きさの異なる大小マークパターンの
対、パターン幅が異なるものの対、又は一方が直線的な
エッジをもつバーパターンで他方が回折格子パターンの
対、等が利用できる。またマークパターンの形状のちが
いは2種以上にできることは言うまでもない。さらにア
ライメント光学系によるマークの検出モードは明視野、
暗視野以外に、像検出が瞳検出かを選択する方式でもよ
い。像検出とはマークの像を検出するもので第2図に示
した撮像素子や走査スリットを結像面に配置するもの
で、瞳検出とは光学系の瞳共役面に空間フィルターや光
電検出器を配置してマークからの光情報の瞳上での分布
を検出するものである。
On the other hand, with respect to the pattern shape of the mark WM on the wafer, the same effect can be obtained even if the planar size is different or the planar shape itself is different. For example, a pair of large and small mark patterns having similar planar shapes and different sizes, a pair having different pattern widths, or a bar pattern having one linear edge and the other having a diffraction grating pattern can be used. Needless to say, the mark patterns may have two or more different shapes. Furthermore, the mark detection mode by the alignment optical system is bright field,
Other than the dark field, a method of selecting whether image detection is pupil detection may be used. Image detection is to detect an image of a mark and to arrange the image sensor and the scanning slit shown in FIG. 2 on the image forming plane. Pupil detection is to be a spatial filter or photoelectric detector on the pupil conjugate plane of the optical system. Is arranged to detect the distribution of light information from the mark on the pupil.

また本発明は投影型露光装置以外でもステップアンド
リピート方式(又はステップアンドスキャン方式)の露
光装置、例えばプロキシミティ方式のX線ステッパー等
にも同様に実施できる。
The present invention can be similarly applied to a step-and-repeat type (or step-and-scan type) exposure apparatus other than the projection type exposure apparatus, such as a proximity X-ray stepper.

(発明の効果) 以上、本発明によれば、1枚の感応性(感光性)基板
上でグループ毎にアライメント条件を変えるため、それ
ぞれの条件(組み合わせ)によって得られたアライメン
ト精度の比較が容易であり、最適なアライメント条件を
すぐに求めることができる。さらにウェハ毎にばらつく
誤差(例えばウェハローテーション)も各アライメント
において同様にオフセットとなって現われるが、1枚の
基板内でのずれ量の計測であるため、そのオフセット値
はσ値(平均偏差)にはならず、正確な精度で求めるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, since the alignment condition is changed for each group on one sensitive (photosensitive) substrate, it is easy to compare the alignment accuracy obtained by each condition (combination). Therefore, the optimum alignment condition can be immediately obtained. Further, an error that varies from wafer to wafer (for example, wafer rotation) also appears as an offset in each alignment, but the offset value is a σ value (average deviation) because it is a measurement of a deviation amount within one substrate. However, it can be obtained with accurate accuracy.

また、グループ分けするときのショット領域の決め方
を適当に変えれば、ウェハプロセスにより生じるラン・
アウト(伸縮)に対する依存性を小さくすることができ
るといった利点もある。さらに露光装置をセルフチェッ
クすることができるため、長期間指定したアライメント
精度を維持できるといった効果もある。
In addition, if the method of deciding the shot area for grouping is changed appropriately, the run
There is also an advantage that the dependence on out (stretching) can be reduced. Furthermore, since the exposure apparatus can be self-checked, there is an effect that the specified alignment accuracy can be maintained for a long time.

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

第1図は本発明の実施例による動作を説明するフローチ
ャート図、第2図は本発明の実施例に好適な投影露光装
置の構成を示す斜視図、第3図(A)はウェハ上のマー
クパターンの形状を示す図、第3図(B)はレチクル上
のマークの形状を示す図、第4図はアライメント条件を
決定するウェハ上のショット領域の配列を示す平面図、
第5図はフォーカス状態を決定するための動作を説明す
るフローチャート図、第6図はフォーカス状態を含めた
アライメント条件を決定するためのショット領域の配列
を示す平面図、である。
FIG. 1 is a flow chart for explaining the operation according to the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a projection exposure apparatus suitable for the embodiment of the present invention, and FIG. 3 (A) is a mark on a wafer. FIG. 3B is a diagram showing the shape of the pattern, FIG. 3B is a diagram showing the shape of the marks on the reticle, and FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of shot areas on the wafer that determine the alignment conditions.
FIG. 5 is a flow chart for explaining the operation for determining the focus state, and FIG. 6 is a plan view showing the arrangement of shot areas for determining the alignment condition including the focus state.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マスク上のパターンを感応基板上の複数の
ショット領域に順次重ね合わせ露光するに先立って、前
記ショット領域に付随して形成されたアライメント用の
マークを光学的に検出して前記マスクのパターンと前記
感応基板のショット領域とをアライメントする方法にお
いて、前記マークは互いに形状の異なるn種(nは2以
上の整数)のパターンマークから成り、前記マークを検
出する光学系は互いに異なるm種(mは2以上の整数)
の検出モードのうちの1つを選択して前記アライメント
の状態を検出するように構成され、前記感応基板上の複
数のショット領域をn×m個のグループに分け、各グル
ープ毎に前記n種のマークパターンと前記m種の検出モ
ードとの組み合わせを変えてマーク検出を実行し、その
うち最適な組み合わせを選んで、引き続き処理されるべ
き感応基板のアライメントに適用することを特徴とする
アライメント方法。
1. Prior to sequentially superposing and exposing a plurality of shot areas on a sensitive substrate on a pattern on a mask, an alignment mark formed accompanying the shot areas is optically detected to detect the alignment marks. In the method of aligning a pattern of a mask and a shot area of the sensitive substrate, the marks are composed of n kinds of pattern marks (n is an integer of 2 or more) having different shapes, and optical systems for detecting the marks are different from each other. m types (m is an integer of 2 or more)
One of the detection modes is selected to detect the alignment state, the plurality of shot areas on the sensitive substrate are divided into n × m groups, and each of the n types is divided into n groups. The alignment method is characterized in that the mark detection is performed by changing the combination of the mark pattern and the m types of detection modes, the optimum combination is selected and applied to the alignment of the sensitive substrate to be subsequently processed.
【請求項2】前記最適な組み合わせを選んだあと、前記
光学系の前記マークに対するフォーカス状態を変えたと
きのアライメント精度を検出し、該精度が良好なフォー
カス状態をアライメント条件として設定することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の方法。
2. The alignment accuracy when the focus state of the optical system with respect to the mark is changed after the optimum combination is selected, and the focus state with good accuracy is set as an alignment condition. The method according to claim 1.
【請求項3】前記m種の検出モードは、少なくとも前記
マークからの光情報を明視野的に検出するモードと、暗
視野的に検出するモードとの2種を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の方法。
3. The m types of detection modes include at least two types, a mode of detecting light information from the mark in a bright field and a mode of detecting light information in a dark field. The method according to claim 1.
JP62071058A 1987-03-25 1987-03-25 Alignment method Expired - Lifetime JP2550976B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62071058A JP2550976B2 (en) 1987-03-25 1987-03-25 Alignment method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62071058A JP2550976B2 (en) 1987-03-25 1987-03-25 Alignment method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63237414A JPS63237414A (en) 1988-10-03
JP2550976B2 true JP2550976B2 (en) 1996-11-06

Family

ID=13449539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62071058A Expired - Lifetime JP2550976B2 (en) 1987-03-25 1987-03-25 Alignment method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2550976B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2805771B2 (en) * 1988-10-12 1998-09-30 株式会社ニコン Alignment method

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63237414A (en) 1988-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4908656A (en) Method of dimension measurement for a pattern formed by exposure apparatus, and method for setting exposure conditions and for inspecting exposure precision
US6356343B1 (en) Mark for position detection and mark detecting method and apparatus
US6057908A (en) Exposure condition measurement method
US5907405A (en) Alignment method and exposure system
EP1755152B1 (en) Measuring method, measuring equipment, exposing method and exposing equipment
KR100389976B1 (en) Alignment method and device therefor
US20070171392A1 (en) Wavelength selecting method, position detecting method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
KR100517159B1 (en) Exposure apparatus and method
US5262822A (en) Exposure method and apparatus
US7050151B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JPH10189443A (en) Mark for position detection, method and apparatus for detection of mark, and exposure device
US7106419B2 (en) Exposure method and apparatus
JP2712330B2 (en) Exposure condition measurement method
JP3448673B2 (en) Projection exposure equipment
JP2696962B2 (en) Line width measurement method and exposure apparatus inspection method using the method
JP2550976B2 (en) Alignment method
JP4311713B2 (en) Exposure equipment
JPH06101427B2 (en) Exposure equipment
JP2004279166A (en) Position detector
JP2006053056A (en) Position measuring method, position measuring instrument, aligner, and device manufacturing method
JP2005175383A (en) Aligner, method of alignment and device manufacturing method
JP2005167139A (en) Wavelength selection method, position detection method and apparatus, and exposure apparatus
JPH10172900A (en) Exposure apparatus
JPH0672766B2 (en) Position detector
US20230236515A1 (en) A target for measuring a parameter of a lithographic process

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070822

Year of fee payment: 11