JP2827566B2 - 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents

位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法

Info

Publication number
JP2827566B2
JP2827566B2 JP3093622A JP9362291A JP2827566B2 JP 2827566 B2 JP2827566 B2 JP 2827566B2 JP 3093622 A JP3093622 A JP 3093622A JP 9362291 A JP9362291 A JP 9362291A JP 2827566 B2 JP2827566 B2 JP 2827566B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
alignment
mark
line width
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 - Fee Related
Application number
JP3093622A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04303916A (ja
Inventor
茂樹 松谷
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP3093622A priority Critical patent/JP2827566B2/ja
Priority to US07/858,881 priority patent/US5418613A/en
Publication of JPH04303916A publication Critical patent/JPH04303916A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2827566B2 publication Critical patent/JP2827566B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7088Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子製造用に好適
な位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導
体素子の製造方法に関し、特にウエハと共役関係にある
レチクルと同期をとった受信手段との相対的位置合わせ
をウエハ面上に設けた異なった線幅をもつ複数のアライ
メントマークからの信号を時間的又は空間的に複数回計
測すると共に、該アライメントマークの3次元構造に基
づく計測誤差を捉えることにより高精度に行うことので
きる位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半
導体素子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の回路パターンの微細
化の要求に伴い、半導体素子製造用の露光装置において
はレチクルとウエハとの高精度な相対的位置合わせが要
求されている。
【0003】従来の露光装置における位置合わせ方法の
うちウエハ面上の格子マークからの回折光を利用したも
のが種々と提案されている。
【0004】例えばヘテロダイン光学系を利用した方法
(応用物理学会1989年秋、予稿集50秋29a−L
−2(馬込等))や画像情報を利用した方法(特開平2
−206706号公報)等がある。後者の特開平2−2
06706号公報で提案している画像情報を利用した位
置合わせ方法では、位置合わせ用(アライメント用)の
ウエハマークをウエハ面上に溝又は段差を形成して構成
している。そして、その面上に露光を行なう為の透明な
薄膜の感光材(レジスト)をウエハマークを含めたウエ
ハ全面に塗布している。
【0005】図19は特開平2−206706号公報で
提案している位置合わせ装置の要部概略図である。
【0006】同図においては従来の露光装置と同様に照
明装置ILからの露光光により照明されたレチクルR面
上の電子回路パターンを投影レンズ1によりウエハステ
ージST上に載置したウエハW面上に縮少投影し、露光
転写している。
【0007】そしてこのときの位置合わせは直線偏光の
He−Neレーザー(波長λ)2から放射される露光光
とは異った波長の光束を音響光学素子(AO素子)26
に入射させ、このAO素子26によりミラー21へ向う
光の光量を制御し、例えばある状態で完全に光を遮断す
る。そして2軸に回転制御可能なミラー21で反射させ
F−θレンズ22に入射させている。そして偏光ビーム
スプリッター5で反射させ、λ/4板6、レンズ7、ミ
ラー8そして投影レンズ1によりウエハW面上のウエハ
マークGW´をインコヒーレントな光束で照明してい
る。
【0008】図20(A),(B)は図19のウエハマ
ークGW´の平面図と断面概略図である。図中RESは
レジスト、WEFはウエハ基板を示している。LWはウ
エハマークの格子ピッチである。
【0009】このときの照明光は投影レンズ1、レンズ
22、7で構成される光学系の瞳面に、例えば図21
(A)に示すようなインコヒーレントな有効光源をAO
素子26による光量制御及びミラー21を回転制御して
実効的に形成している。
【0010】ここで図21(A)のX2,Y2は瞳面上
での座標であり、照明光のウエハW面に対する入射光の
分布を表わしている。その照明分布は、ウエハマークG
W´を回折格子として見立てたときの0次光に相当する
範囲であり、その範囲のみを照明するように、回転ミラ
ー21とAO素子を制御している。斜線部が照明範囲を
示す。点線がいわゆる0次光190、1次光191、2
次光192、3次光193を示している。図21(C)
がウエハWを回折格子としたときの回折光の分布であ
る。
【0011】ウエハW面上のウエハマークGW´からの
光束は投影レンズ1を通過した後、順次ミラー8、レン
ズ7、λ/4板6、偏光ビームスプリッター5、レンズ
9そしてビームスプリッター10を介し位置Aにウエハ
マークGW´の空中像を形成している。
【0012】その空中像は更にフーリエ変換レンズ23
を介しストッパー32によってウエーハマークGW´か
らの反射光のうちウエーハ上での角度が±sin-1(λ
/LW)に相当する光束だけを透過させ、フーリエ変換
レンズ24を介し固体撮像素子11にウエーハマークG
W´の像を結像している。図21(B)で斜線部がスト
ッパー32の透過部分となっている。即ち、ウエハWに
対して図6のように0次光を入射して±1次光を取り込
むようにしている。
【0013】一方、He−Neレーザ2からの波長と異
なる波長を放射するLED等の光源12からの光束をコ
ンデンサーレンズ13により集光し、基準マスク14面
上に形成されている基準マークGS´を照明している。
そして基準マークGS´からの光束を反射し、LED1
2からの光束を反射し、He−Neレーザ2からの光束
を透過させるように構成したビームスプリッタ10を介
し、A面上に基準マークGS´の空中像を形成してい
る。その後、A面上の空中像はウエハマークGW´の像
と同様にCCD11面上に結像している。
【0014】基準マークGS´は図22(A)に示すよ
うにCCD11面上でウエハマークGW´のピッチLW
と同一ピッチとなるように設定されたピッチLS´の格
子パターンより成っている。図22(A)において斜線
部が透明領域でその他が不透明領域となっている。
【0015】次に図19に示す位置合わせ方法を図23
のフローチャート図により説明する。
【0016】まずSTEP0で初期状態として、レチク
ルRと位置合わせ装置(例えばCCD11)の位置関係
は既に位置合わせを行なっており、レチクルR上の座標
原点と基準マークGS´の中心とは対応が既に付いてい
る。ウエハWは数ミクロンメータのオーダの精度でHe
−Neレーザ2からのレーザ光を照射したとき、ウエハ
マークGW´が撮像装置11上所定の位置に撮像される
ように、ウエハステージSTを駆動して位置合わせ装置
内の所定の位置に既に存在している。
【0017】STEP1で、LED光源12を照射さ
せ、基準マーク像GS´を撮像装置11上に形成する。
形成された像は、図22(B)のようになる。そこで撮
像装置11の電気信号をA/D変換装置27によって2
次元の配列に置き換えた後、処理窓ESを設け、図中y
方向に画素積算させ、1次元配列図22(C)にし、画
面中心を原点としてFFT(高速フーリエ変換)を行な
い、基本周波数に対応する画面中心からのずれ量を計測
し、位置合わせ装置に固定してある基準マークGS´と
撮像装置11との位置を決定する。
【0018】STEP2で、He−Neレーザ2を照射
させ、上記の経路を経て、ウエハマーク像を撮像装置1
1上に形成する。形成された像は、図20(C)のよう
になる。そこで撮像装置11の電気信号をA/D変換装
置27によって2次元の配列に置き換えた後、処理窓E
Sを設け、図20(C)のy方向に画素積算させ、1次
元配列図20(D)にし、画面中心を原点としてFFT
(高速フーリエ変換)を行ない、基本周波数に対応する
画面中心からのずれ量を計測し、ウエハマークGW´と
撮像装置11との位置を決定する。
【0019】STEP3において、位置合わせ装置とウ
エハWとの位置ずれをレチクルRとの座標に換算し、位
置合わせ制御装置29によって露光時の所定の位置にウ
エハステージSTを駆動して位置合わせを終える。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】ウエハ面上のアライメ
ントマーク(ウエハマーク)の像はその面上に塗布され
たレジストの塗布ムラやアライメントマークの3次元構
造の非対称性の影響を受けて歪んで観察されることが知
られている。これによりアライメントマークの位置検出
を行なう際に測定誤差、所謂ダマサレを起こし、位置合
わせ精度を低下させる原因となっている。
【0021】特に半導体素子製造工程において金属化合
物をスパッタリング等を用いて蒸着した後のウエハ表面
にレジストを塗布する工程においてはアライメントマー
ク近傍のレジストの塗布ムラによる起伏形状からくるダ
マサレが深刻な問題点となっている。
【0022】一方、前記の金属化合物を蒸着する工程に
おけるレジスト層によるダマサレの原因は金属化合物の
高反射率の為、薄膜干渉の屈折率の波長依存性から生じ
るものは少なく、レジストの塗布ムラによる幾何光学的
現象によるものの影響の方が大きい。
【0023】図24(A),(B)はこのときの現象を
示す光路図である。図24(A)はウエハの位置合わせ
用のアライメントマーク近傍の断面図である。
【0024】図中WEFはウエハ、RESはレジスト、
AIRは空気層である。RAY1,RAY2は観察光の
うちの一光線の光路を示している。ALMはアライメン
トマークの溝部である。レジスト表面RESaの局所的
変化(起伏形状)によって光線RAY1,RAY2の屈
折方向が大きく変化している。
【0025】ウエハ表面WEFaの反射率が大きいとき
においてはレジスト表面RESaでの反射光とウエハ表
面WEFaでの反射光との干渉効果は幾何光学的効果に
比較して十分小さいと考えられる。
【0026】図24(B)は同図(A)に対応する観察
光の光強度の分布説明図である。レジスト表面RESa
の局所的変化に伴ってアライメントマーク像が横ズレを
起して観察されている。このことは照明光の白色化、あ
るいは照明光の波長の適正化によっては取り除けない。
【0027】一方、ウエハマークの形状とレジスト表面
の起伏との間には一定の関係があることが知られてい
る。L.E.StillwagonとR.G.Larson等によればウエハマー
クの線幅が広い程、レジスト表面の平坦度が悪くなり、
逆に線幅が狭い程レジスト表面の平坦度が良くなってく
ると言われている。(SPIE,Vol,920,P312 〜320,198
8)。
【0028】尚、ここでレジスト表面の平坦度Pとは次
式によって定義されている。
【0029】今、ウエハマークの中心にレジスト厚をW
D1、ウエハマークから遠く離れた位置でのレジスト厚
をWD2、ウエハマークの段差厚をWD3としたとき
【0030】
【数1】 である。
【0031】これよりウエハマークの線幅がゼロになる
極限でレジスト表面の平坦度Pは最大となることがわか
る。
【0032】このように線幅が狭くなれば狭くなる程、
レジスト表面の平坦度は高くなり、ウエハマーク近傍に
おける局所的起伏は小さくなる。即ちダマサレ量の少な
い位置合わせ信号が得られる。
【0033】図25はウエハマークの線幅に対応する観
察光の光強度の分布説明図である。同図(A)に示すよ
うに線幅が広いとレジスト表面RESaに平坦度は悪化
し、同図(B)に示すように中心位置x0 に対するダマ
サレ量Δx1 が大きい。
【0034】これに対して同図(C)に示すように線幅
が狭くなるとレジスト表面RESaの平坦度は良くな
り、同図(D)に示すように中心位置x0 に対するダマ
サレ量Δx2 は同図(B)に比べて小さくなる。
【0035】又、ウエハ上のレジストはスピンコーティ
ングによって塗布されるため、その塗布条件はウエハ上
のウエハ中心からの距離に依存する。即ち、スピンコー
ティングの際の角速度をωとしたとき、ウエハ中心を原
点とする半径rでの遠心力Fは F∝rω2 で与えられ、レジストに対して外力として効く。これに
よりレジストの塗布むらが生じる。従って、塗布むらに
よるダマサレも半径rの関数になることが知られてい
る。(1990年秋、応用物理学会予稿集,27p−Z
G−16,山下一博他)、いま計測量をf(r)とした
時 f(r)=m×r+f0 ‥‥‥‥(1) となる。ここでf0はウエハの固有の位置ずれ量、ここ
でmをウエハ倍率と呼び、mは上記で示したようにレジ
ストの塗布むらに依存し、即ち線幅wに依存して m(w)=a×w+m0 ‥‥‥‥(2) となる。m0は半導体素子製造過程における熱効果等に
よる実際のウエハの収縮率であり、以下、真のウエハ倍
率と呼ぶ。
【0036】測定精度を上げるため(s/n向上のた
め)ウエハ内のウエハマークのウエハ中心からの距離r
の大きく異なる点等で、統計量として母数を増やすこと
が望まれている。
【0037】一般にアライメントマークの線幅の下限値
は露光装置の解像度によって決定され位置合わせにおい
て必要とされる位置合わせ精度を満たすような線幅、即
ちレジスト表面の局所的起伏を無視し得るような狭い線
幅のウエハマークは実現できないという問題点があっ
た。
【0038】本発明はウエハ面上のアライメントマーク
近傍におけるレジスト表面の起伏形状に基づく位置合わ
せの際の中心位置のダマサレ量を線幅の異なる複数のア
ライメントマークより成るウエハマークを複数個用い、
それより同時又は時間的に隔てて得られる信号を用いる
ことにより補正し、ウエハと撮像手段との位置合わせを
高精度に行なうことができる位置合わせ装置、露光装置
及びそれらを用いた半導体素子の製造方法の提供を目的
とする。
【0039】
【課題を解決するための手段】本発明の位置合わせ装置
は、レチクルと同期のとれた受信手段とウエハとを光学
系を介して配置し、双方の相対的位置合わせを行う位置
合わせ装置において、該ウエハ面上には線幅の異なる複
数のアライメントマークより成るウエハマークが複数形
成され、更にその面上にはレジストが塗布されており、
該アライメントマークの線幅とレジスト表面の起伏形状
に起因する該受信手段への光束の入射位置の変化による
位置計測のずれ量との関係式を記録した記録手段が設け
られており、照明系で照明された該ウエハマークを形成
する複数のアライメントマークを該光学系により、該受
信手段面上に同時又は時間的に隔てて導光させ、該受信
手段によって該複数のアライメントマークの位置情報を
同時又は時間的に隔てて抽出し、これを該複数のウエハ
マークについて行い、このとき得られた位置情報と該記
録手段に記録された関係式とを用いて、該レジスト表面
の起伏に起因する位置ずれ誤差を統計的に求め、該位置
ずれ誤差を参照して該ウエハと該受信手段との相対的位
置合わせを行ったことを特徴としている。
【0040】この他本発明では、前記複数のアライメン
トマークは回折格子より成り、位置合わせ方向と同一又
は直交する方向に配置されていることや、前記複数のア
ライメントマークのうち1つのアライメントマークは同
一線幅のマークを位置合わせ方向に複数個同一ピッチで
配列されていることを特徴としている。
【0041】又本発明の露光装置としては、レジストが
塗布されたウエハ上の複数のレリーフ状マークの位置を
光学的に検出し、該位置検出に基づいて該ウエハ上のパ
ターンをマスクの回路パターンに対して位置合わせし、
該回路パターンを介して該ウエハ上のパターンを被うレ
ジストを露光する露光装置において、前記複数のレリー
フ状マークは各々互いに異なる線幅w1 ,w2 を有する
第1,第2位置合わせパターンを備えており、該複数の
レリーフ状マークのうち1つのレリーフ状マークの該第
1,第2位置合わせパターンの各々の位置を同時又は時
間的に隔てて光学的に検出し、第1,第2位置データx
1 ,x2 を発生せしめる手段と、該第1位置合わせパタ
ーンの線幅及び位置データ(w1 ,x1 )と、該第2位
置合わせパターンの線幅及び位置データ(w2 ,x2
とに基づいて線幅wの関数x(w)を求め、該関数x
(w)により線幅w=0のときの位置データx0 を決定
することを該複数のレリーフ状マークについて行う手段
とを有し、このとき得られた複数の位置データの統計的
な値に基づいて前記位置合わせを行うことを特徴として
いる。
【0042】又、前述した位置合わせ装置、露光装置、
及びそれらを用いた半導体素子の製造方法としては、レ
ジストが塗布されたウエハ上の複数のレリーフ状マーク
の位置を光学的に検出し、該位置検出に基づいて、該ウ
エハ上のパターンをマスクの回路パターンに対して位置
合わせし、該回路パターンを介して該ウエハ上のパター
ンを被うレジストを露光し、次いで該ウエハ上のレジス
トを現像し、該ウエハから半導体素子を製造する際、前
記複数のレリーフ状マークを各々複数個の線状パターン
で構成し、このうち1つのレリーフ状マークの該複数個
の線状パターンの互いに異なる線幅w1 ,w2 を有する
第1,第2位置合わせパターンの各々の位置を同時又は
時間的に隔てて光学的に検出し、該位置検出に基づいて
該第1位置合わせパターンに対応する第1位置データx
1 と該第2位置合わせパターンに対応する第2位置デー
タx2を形成し、該第1位置合わせパターンの線幅及び
位置データ(w1 ,x1 )と該第2位置合わせパターン
の線幅及び位置データ(w2 ,x2 )とに基づいて線幅
wの関数x(w)を求め、該関数x(w)により線幅w
=0のときの位置データx0 を決定することを該複数の
レリーフ状マークについて行い、このとき得られた複数
の位置データの統計的な値に基づいて前記位置合わせを
行なうことを特徴としている。
【0043】
【実施例】図1は本発明の実施例1の光学系の要部概略
図である。
【0044】同図においては従来の露光装置と同様に照
明装置ILからの露光光により照明されたレチクルR面
上の電子回路パターンを投影レンズ1によりウエハステ
ージST上に載置したウエハW面上に縮少投影し、露光
転写している。
【0045】そしてこのときの位置合わせは直線偏光の
He−Neレーザー2から放射される露光光とは異った
波長λの光束を音響光学素子(AO素子)26に入射さ
せ、このAO素子26によりミラー21へ向う光の光量
を制御し、例えばある状態で完全に光を遮断する。そし
て2軸に回転制御可能なミラー21で反射させF−θレ
ンズ22に入射させている。
【0046】その後、ウエハWと光学的に共役な面上に
配置した視野絞りSILにより空間的に照明範囲を制限
した後に偏光ビームスプリッター5に入射させている。
そして偏光ビームスプリッター5で反射させ、λ/4板
6、レンズ7、ミラー8そして投影レンズ1によりウエ
ハW面上のウエハマークGWをインコヒーレントな光束
で照明している。
【0047】図2は図1のウエハマークGWの説明図で
ある。図2(A)に示すようにウエハマークGWはレリ
ーフ状の回折格子より成る線幅DとピッチLWの異なる
複数のアライメントマークWa(Wa1〜Wa3)より
成っている。そして図2(B)に示すようにウエハマー
クGWの各アライメントマークWa(Wa1〜Wa3)
はスクライブラインSL上の異なる領域に配置してい
る。SEMPは半導体プロセスのパターン領域である。
本実施例ではこのようなウエハマークGWを複数個、ウ
エハ面上に配置している。
【0048】即ち、ウエハマークGWはレリーフ状(3
次元形状)の回折格子より成る線幅の異なる3つのアラ
イメントマークWa1,Wa2,Wa3より成ってい
る。(同図では3つのアライメントマークWa1〜Wa
3を示しているが、この数はいくつあっても良い。)ア
ライメントマークWa1の線幅はD1、ピッチはLW1
であり、位置合わせ方向(X方向)に複数個、等間隔に
配列されている。アライメントマークWa2の線幅はD
2、ピッチはLW2であり、アライメントマークWa3
の線幅はD3、ピッチはLW3であり、各々アライメン
トマークWa1と同様に位置合わせ方向に複数個、等間
隔に配列されている。(尚、本実施例ではアライメント
マークとして回折格子パターンではなく単一の孤立パタ
ーン(図13)を用いても良い。)このときの照明光は
投影レンズ1、レンズ22、7で構成される光学系の瞳
面に、例えば図3(A)に示すようなインコヒーレント
な有効光源をAO素子26による光量制御及びミラー2
1を回転制御して実効的に形成している。このことは本
実施例では行なわないが±1次光入射、±1次光取りと
いう場合に有効となる。
【0049】ここで図3(A)のX2,Y2は瞳面の座
標であり、照明光のウエハ面に対する入射角の分布を表
わしている。
【0050】このときの瞳面上の照度分布はウエハマー
クGWを回折格子として見立てたときの0次光に相当す
る範囲であり、その範囲のみを照明するように回転ミラ
ー21とAO素子26を制御している。図3(A)にお
いて斜線部が照明範囲を示している。又点線で囲む範囲
30,31,32,33が各々所謂ピッチLW1の0,
1,2,3次回折光を示している。
【0051】図3(C)はウエハマークGWを回折格子
としたときの回折光の分布を示している。図4はウエハ
W面上の照明範囲の説明図である。同図に示すようにア
ライメントマークWa1,Wa2,Wa3の格子パター
ン内の一部分RILのみを照明するように視野絞り(図
1,SIL)を配置している。
【0052】ウエハW面上のウエハマークGWのうちア
ライメントマークWa1からの光束は投影レンズ1を通
過した後、順次ミラー8、レンズ7、λ/4板6、偏光
ビームスプリッター5、レンズ9そしてビームスプリッ
ター10を介し位置AにアライメントマークWa1の空
中像を形成している。他のアライメントマークWa2,
Wa3についても同様である。
【0053】その空中像は更にフーリエ変換レンズ23
を介し3種類のストッパー25a,25b,25cを有
するストッパー25によってウエーハマークGW(アラ
イメントマークWa1,Wa2,Wa3)からの反射光
のうちウエーハ上での角度が各々 sin-1(λ/LWi) i=1,2,3 に相当する光束だけを透過させ、フーリエ変換レンズ2
4を介し受信手段としての固体撮像素子11にウエーハ
マークGWの像を結像している。
【0054】即ち、図5はストッパー25の説明図であ
り、図中斜線部が透過範囲となっている。これはウエハ
マークGWに対して図5に示すように各々の0次光を入
射して各々の±1次回折光を取り込むようになってい
る。
【0055】本実施例のストッパー25はその透過範囲
(図5(A),(B),(C)の斜線部)がアライメン
トマーク(Wa1〜Wa3)の種類によって各々対応す
る透過範囲が光軸上に位置するようにストッパー制御装
置30によって駆動制御されている。
【0056】本実施例ではストッパー25として図5
(A),(B),(C)の3枚のストッパー25a,2
5b,25cを設け、各々アライメントマークWa1,
Wa2,Wa3に対して用いている。
【0057】尚、本実施例において1枚のストッパーに
3種類の透過範囲を設け、各アライメントマーク毎に各
々対応する透過範囲を用いるようにしても良い。
【0058】一方、He−Neレーザ2からの波長と異
なる波長を放射するLED等の光源12からの光束をコ
ンデンサーレンズ13により集光し、基準マスク14面
上に形成されている基準マークGSを照明している。
【0059】基準マークGSは図7(A)に示すような
パターンより成っている。そして基準マークGSからの
光束を反射し、LEDからの光束を反射し、He−Ne
レーザ2からの光束を透過させるように構成したビーム
スプリッタ10を介し、A面上に基準マークGSの空中
像を形成している。その後、A面上の空中像はウエハマ
ークGWの像と同様にCCD11面上に結像している。
【0060】基準マークGSは図7(A)に示すように
CCD11面上でウエハマークGWのアラメントマーク
Wa3のピッチLW3と同一ピッチとなるように設定さ
れたピッチLSの回折格子より成っている。尚、図7
(A)で斜線部が透明領域で、その他は不透明領域とな
っている。
【0061】次に本実施例における位置合わせ方法につ
いて図8のフローチャート図を用いて説明する。
【0062】ウエハW上には同一のレチクルで露光され
た回路パターン及びウエハマークGWを有したショット
と呼ばれる領域SHTが複数個(例えば32ショット)
存在している。図9は本実施例のウエハW上の各ショッ
トを示しており、便宜上各ショットに番号を付してい
る。
【0063】STEP0で初期状態として、レチクルR
と位置合わせ装置の位置(例えばCCD11)は既に位
置合わせを行なっており(同期がとれており)、レチク
ルR上の座標原点と基準マークGSの中心とは対応が既
に付いている。
【0064】STEP1で、LED光源12を照射さ
せ、基準マークGSの像を撮像装置11上に形成する。
形成された像は、図7(B)のようになっている。そこ
で撮像装置11の電気信号をA/D変換装置27によっ
て2次元の配列に置き換えた後、画像処理装置28によ
り処理窓ESを設け、図7(B)のy方向に画素積算さ
せ、1次元配列図7(C)にし、画面中心を原点として
FFT(高速フーリエ変換)を行ない、基本周波数に対
応する画面中心からのずれ量ΔSを計測し、位置合わせ
装置に固定してある基準マークGSと撮像装置11との
位置関係を決定する。これによりLED12の照明を終
える。
【0065】STEP2でウエハWはHe−Neレーザ
2を照射した時、数ミクロンメータのオーダの精度で第
1(n=1)ショットでのウエハマークGWのうちのア
ライメントメークWa1が撮像装置11上所定の位置に
撮像されるようにウエハステージSTを駆動して、位置
合わせ装置内の所定の位置に既に存在している。
【0066】STEP3でいまのショット番号nがN
(例えば12)でないことを確かめる。ショット番号n
がNの時は、STEP7に移動する。
【0067】STEP4でショット番号nがn=1でな
いときは、ウエハステージSTを、所定の距離(ショッ
ト番号n−1のアライメントマークWa3とショット番
号nのアライメントマークWa1の位置合わせ装置内に
保有している相対位置差分)駆動し、ストッパー制御装
置30によってストッパー25を図5(A)のストッパ
ー25aに変更する。He−Neレーザ2を照射させ、
上記の経路を経て、nショットのアライメントマークW
a1の像を撮像装置11上に形成する。形成された像
は、図10(A)のようになる。
【0068】そこで撮像装置11の電気信号をA/D変
換装置27によって2次元の配列に置き換えた後、画像
処理装置28により処理窓EW1を設け、図10のy方
向に画素積算させ、1次元配列にし、画面中心を原点と
してFFT(高速フーリエ変換)を行ない、基本周波数
に対応する画面中心からのそれぞれのずれ量Δ1nを計
測し記憶する。
【0069】STEP5で、ウエハステージSTを、所
定の距離(アライメントマークWa1,Wa2の設計上
の相対位置差分)駆動し、ストッパー制御装置30によ
ってストッパー25を図5(B)のストッパー25bの
透光部が光軸上に位置するように変更する。He−Ne
レーザ2からの光を照射させ、上記の経路を経てアライ
メントマークWa2の像を撮像装置11上に形成する。
形成された像は図10(B)のようになる。そこで撮像
装置11の電気信号をA/D変換装置27によって2次
元の配列に置き換えた後、画像処理装置28により処理
窓EW2を設け、図10のy方向に画素積算させ、1次
元配列にし、画面中心を原点としてFFT(高速フーリ
エ変換)を行ない、基本周波数に対応する画面中心から
のそれぞれのずれ量Δ2nを計測し記憶する。
【0070】STEP6で、ウエハステージSTを、所
定の距離(アライメントマークWa2,Wa3の設計上
の相対位置差分)駆動し、ストッパー制御装置30によ
ってストッパー25を図5(C)のストッパー25cの
透光部が光軸上に位置するように変更する。He−Ne
レーザ2からの光を照射させ、上記の経路を経てアライ
メントマークWa3の像を撮像装置11上に形成する。
形成された像は図10(C)のようになる。そこで撮像
装置11の電気信号をA/D変換装置27によって2次
元の配列に置き換えた後、画像処理装置28により処理
窓EW3を設け、図10のy方向に画素積算させ、1次
元配列にし、画面中心を原点としてFFT(高速フーリ
エ変換)を行ない、基本周波数に対応する画面中心から
のそれぞれのずれ量Δ3nを計測し記憶する。
【0071】STEP7で各々のずれ量Δ1n,Δ2n
Δ3nと各々のアライメントマーク内の位置から各々の
線幅のアライメントマークでのウエハ倍率を算出する。
このとき図9に示すようにウエハマークGWの各アライ
メントマークWa1,Wa2,Wa3がξ方向に配置し
ている為(1)式での半径rはξ軸への射影成分におき
かえて計算される。そして線幅とウエハ倍率からレジス
トの塗布ムラによるウエハ倍率のダマサレ量を算出して
いる。アライメントマークWa1,Wa2,Wa3の線
幅とウエハ倍率m1,m2,m3との関係を図11に示
す。
【0072】図11においてX印は計測値である。各々
の計測値とウエハマークGWとレジスト塗布むらによる
計測値のずれ量と線幅との関係式(本実施例では1次近
似として、1次直線をその関係式としている)とによっ
て、アライメントマークWaの線幅ゼロの状態での真の
ウエハ倍率m0を最小自乗法から求める。即ちウエハマ
ークGWの真の位置の撮像装置11との位置を決定す
る。
【0073】STEP8において、位置合わせ装置とウ
エハWとの真の位置ずれをレチクルRとの座標に換算
し、位置合わせ制御装置29によってウエハW全面の露
光時の所定の位置を算出し、各々の露光ショットの露光
の際に算出された露光位置にウエハステージSTを駆動
して位置合わせを終える。
【0074】本実施例においては線幅の異なるアライメ
ントマークWa1〜Wa3を用いて時間を隔てて異なる
時間で計測したが、例えばアライメントマークを2つの
群に分け、アライメントマークWa1,Wa2を同時
に、アライメントマークWa3を別の時間に計測するこ
とができるように各アライメントマークを配置しても良
い。又全てを同時に観測できるようにアライメントマー
クを形成し同時に観察するようにしても良い。
【0075】又、本実施例においてウエハ倍率のダマサ
レ量は、半導体素子の製造工程に強く依存し、同時期に
作られたウエハに対しては、ウエハ差に顕著な差はな
い。したがって、同時期に作られたウエハの1枚目のみ
上記のダマサレ補正を行ないアライメントマークWa1
の算出値と真のウエハ倍率との差を決定した後に記憶
し、以降のウエハに対してはアライメントマークWa1
のウエハ倍率のダマサレ量を変更せず固定のまま、ウエ
ハ上のアライメントマークWa1のみに対してショット
間のずれ計測をし、ウエハ倍率を補正しウエハ全面の位
置ずれ量を予測するようにしてもよい。
【0076】又、本実施例においてアライメントマーク
はピッチLWと線幅Dが同時に異なるものを用いたが、
図26に示すようにピッチLWを同一のピッチLW1と
し、線幅Dのみを変更したアライメントマークWb1,
Wb2,Wb3を用いても良い。
【0077】この場合、回折格子としてのピッチLWは
同一である為、図1に示すストッパー制御装置30は不
要となり、又ストッパー25としては図5(A)に示す
1つのストッパー25aを用いれば良い。このとき各ア
ライメントマークWb1,Wb2,Wb3におけるウエ
ハ倍率m1b,m2b,m3bと真値との関係は例えば
図27に示すように2次関数のようになる。従って本実
施例では計測値列m1b,m2b,m3bに対して最小
2乗法で2次近似して線幅D零の極限を真のウエハ倍率
としている。
【0078】又、線幅を同一にして図28(A),
(C)に示すようにピッチLWを変更した場合、その断
面形状(図28(B),(C))は実効的に線幅が変化
したのと同様となってくる。この為、前述したのと同様
の効果を得ることができる。
【0079】又、本実施例では各ショットで順番にウエ
ハマークのうちのアライメントマークWa1,Wa2,
Wa3を測定して、その後次のウエハマークへ移動する
場合を示した。
【0080】この他本発明では他の実施例としてアライ
メントマークWa1について各ショットを計測し、次に
アライメントマークWa2について各ショットを計測
し、更にアライメントマークWa3について各ショット
を計測し、然る後に同様の統計処理をしてウエハ倍率等
の値を求めるシーケンスも同様に適用可能である。
【0081】図12は本発明の実施例2の光学系の要部
概略図である。
【0082】同図において従来の露光装置と同様に照明
装置ILからの露光光により照明されたレチクルR面上
の電子回路パターンを投影レンズ1によりウエハステー
ジST上に載置したウエハW面上に縮小投影し、露光転
写している。
【0083】そしてこのときの位置合わせは直線偏光の
He−Neレーザー2から放射される、露光光とは異っ
た波長(λ)の光束を音響光学素子(AO素子)26に
入射させ、このAO素子26によりミラー21へ向う光
の光量を制御し、例えばある状態で完全に光を遮断す
る。そして2軸に回転制御可能なミラー21で反射させ
F−θレンズ22に入射させている。
【0084】その後にウエハWと光学的に共役な面上に
ストッパーSILをおき、そこで空間的に照明範囲を制
限した後に偏光ビームスプリッター5に光を入射させて
いる。そして偏光ビームスプリッター5で反射させ、λ
/4板6、レンズ7、ミラー8そして投影レンズ1によ
りウエハW面上のウエハマークMWのアライメントマー
クMW1をインコヒーレントな光束で照明している。
【0085】図13は図12のウエハマークMWの説明
図である。同図に示すようにウエハマークMWは線幅D
の異なる3つのアライメントマークMW1,MW2,M
W3より成っている。又、3つのアライメントマークM
W1,MW2,MW3は各々の線幅がD1,D2,D3
の孤立パターンより成り、各々スクライブラインSL上
に配置している。
【0086】このときの照明光は投影レンズ1、レンズ
22,7で構成される光学系の瞳面に、例えば円形とな
るようにインコヒーレントな有効光源をAO素子26に
よる光量制御及びミラー21を回転制御して実効的に形
成している。そしてその範囲のみを照明するように、回
転ミラー21とAO素子を制御している。
【0087】ウエハW面上のウエハマークMWからの光
束は順次投影レンズ1、ミラー8、レンズ7、λ/4板
6、偏光ビームスプリッター5、レンズ9そして偏光ビ
ームスプリッター10を介し撮像レンズ31によって撮
像装置面11面上にウエハマークMWの像を形成してい
る。
【0088】一方、He−Neレーザ2からの光とは波
長と異なる波長を放射するLED光源12からの光束を
コンデンサーレンズ13により集光し、基準マスク14
面上に形成されている基準マークMSを照明している。
基準マークMSは図14(A)に示すようなパターンよ
り成っている。
【0089】同図において斜線部は光透過部である。そ
して基準マークMSからの光束を反射し、LED12か
らの光束を反射し、He−Neレーザ2からの光束を透
過させるように構成したビームスプリッター10を介
し、撮像レンズ31によって撮像装置11面上に基準マ
ークMSの像を形成している。
【0090】次に本実施例における位置合わせ方法につ
いて図15のフローチャート図を用いて説明する。
【0091】ウエハW上には同一のレチクルで露光され
た回路パターン及びウエハマークGWを有したショット
と呼ばれる領域SHTが複数個(例えば32ショット)
存在している。図16は本実施例のウエハW上の各ショ
ットを示しており、便宜上各ショットに番号を付してい
る。
【0092】STEP0、初期状態として、レチクルR
と位置合わせ装置の位置(例えば撮像装置11)は既に
位置合わせを行なっており、レチクルR上の座標原点と
基準マークMS中心とは対応が既に付いている。
【0093】STEP1で、LED光源12を照射さ
せ、基準マーク像MSの像を撮像装置11上に形成す
る。形成された像は、図14(B)のようになってい
る。そこで撮像装置11の電気信号をA/D変換装置2
7によって2次元の配列に置き換えた後、画像処理装置
28により処理窓ES2を設け、図14(B)のy方向
に画素積算させ、1次元配列(図14(C))にし、画
面中心を原点として1次元パターンマッチングを行な
い、基準マークMS中心の画面中心からのずれ量ΔSを
計測し、位置合わせ装置に固定してある基準マークMS
と撮像装置11との位置関係を決定する。これによりL
ED12の照明を終える。
【0094】STEP2で、ウエハWは数ミクロンメー
タのオーダーの精度でHe−Neレーザ2を照射した
時、第1(n=1)ショットでのウエハマークMWのう
ちのアライメントマークMW1が撮像装置11に撮像さ
れるように、ウエハステージSTを駆動して位置合わせ
装置内の所定の位置に既に存在している。
【0095】STEP3でいまのショット番号nがN
(例えば13)でないことを確かめる。ショット番号n
がNの時は、STEP7に移動する。
【0096】STEP4でショット番号nがn=1でな
いときは、ウエハステージSTを、所定の距離(ショッ
ト番号n−1のアライメントマークMW3とショット番
号nのアライメントマークMW1の位置合わせ装置内に
保有している相対位置差分)駆動する。
【0097】He−Neレーザ2を照射させ、上記の経
路を経て、nショットのアライメントマークMW1の像
を撮像装置11上に形成する。形成された像は、図17
(A)のようになる。そこで撮像装置11の電気信号を
A/D変換装置27によって2次元の配列に置き換えた
後、画像処理装置28により処理窓EW1cを設け、図
17のy方向に画素積算させ、1次元配列図17(D)
にし、画面中心を原点として1次元パターンマッチング
を行ない、マーク中心の画面中心からのずれ量Δ1cを
計測し記憶する。
【0098】STEP5で、ウエハステージSTを、所
定の距離(アライメントマークMW1とMW2の設計上
の相対位置差分)駆動する。He−Neレーザ2を照射
させ、上記の経路を経てnショットでのアライメントマ
ークMW2像を撮像装置11上に形成する。形成された
像は図17(B)のようになる。そこで撮像装置11の
電気信号をA/D変換装置27によって2次元の配列に
置き換えた後、画像処理装置28により処理窓EW2c
を設け、図17のy方向に画素積算させ、1次元配列図
17(E)にし、画面中心を原点として1次元パターン
マッチングを行ないマーク中心の画面中心からのずれ量
Δ2cを計測し記憶する。
【0099】STEP6で、ウエハステージSTを、所
定の距離(アライメントマークMW2とMW3の設計上
の相対位置差分)駆動する。He−Neレーザ2を照射
させ、上記の経路を経てアライメントマークMW3像を
撮像装置11上に形成する。形成された像は、図17
(C)のようになる。そこで撮像装置11の電気信号を
A/D変換装置27によって2次元の配列に置き換えた
後、画像処理装置28により処理窓EW3cを設け、図
17のy方向に画素積算させ、1次元配列図17(F)
にし、画面中心を原点として1次元パターンマッチング
を行ない、マーク中心の画面中心からのずれ量Δ3cを
計測し記憶する。
【0100】STEP7で各々のずれ量Δ1c,Δ2
c,Δ3cと各々のアライメントマーク内の位置から各
々の線幅のアライメントマークでのウエハ倍率m1c,
m2c,m3cを算出する。線幅とウエハ倍率からレジ
ストの塗布ムラによるウエハ倍率のダマサレ量を算出し
ている。アライメントマークMW1,MW2,MW3の
線幅D(D1,D2,D3)とウエハ倍率m1c,m2
c,m3cとの関係を図18に示す。
【0101】図18においてX印が計測値である。各々
の計測値とウエハマークMWとレジスト塗布むらによる
計測値のずれ量と線幅との関係式(本実施例では1次近
似として、1次直線をその関係式としている)とによっ
て、アライメントマークの線幅ゼロの状態での真のウエ
ハ倍率m0を最小自乗法から求める。即ちウエハマーク
MWの真の位置の撮像装置11との位置を決定する。
【0102】STEP8において、位置合わせ装置とウ
エハWとの真の位置ずれをレチクルRとの座標に換算
し、位置合わせ制御装置29によってウエハW全面の露
光時の所定の位置を算出し、各々の露光ショットの露光
の際に算出された露光位置にウエハステージSTを駆動
して位置合わせを終える。
【0103】本実施例においては線幅の異なるアライメ
ントマークMW1〜MW3を用いて時間を隔てて異なる
時間で計測したが、例えばアライメントマークを2つの
群に分け、アライメントマークMW1,MW2を同時
に、アライメントマークMW3を別の時間に計測するこ
とができるように各アライメントマークを配置しても良
い。又全てを同時に観測できるようにアライメントマー
クを形成し、同時に観察するようにしても良い。
【0104】又、本実施例においてウエハ倍率のダマサ
レ量は、半導体素子の製造工程に強く依存し、同時期に
作られたウエハに対しては、ウエハ差に顕著な差はな
い。したがって、同時期に作られたウエハの一枚目の
み、上記のダマサレ補正を行ない、アライメントマーク
MW1の算出値と真のウエハ倍率との差を決定した後に
記憶し、以降のウエハに対してはアライメントマークM
W1のウエハ倍率のダマサレ量を変更せず固定のまま、
ウエハ上のアライメントマークMW1のみに対してショ
ット間のずれ計測をし、ウエハ倍率を補正しウエハ全面
の位置ずれ量を予測するようにしてもよい。
【0105】このように本実施例によれば位置合わせ方
法によらずにアライメントマークの線幅と位置計測値か
らレジストの塗布ムラによるダマサレ量を算出すること
ができ、レジストの塗布ムラによる誤差成分を除去する
ことができる。
【0106】尚、本発明は次のような位置合わせ装置に
も適用することができる。 (イ)フレネルゾーンプレート型のウエハマークを使用
して、線幅の異なるアライメントマークのうちの照明範
囲を絞ることにより、複数のアライメントマークを実効
的に取り除いた場合と取り除かない場合とでの計測値の
差異より同様の方法によりアライメントマークの線幅が
零の極限を求めることにより真の位置情報を得る装置。 (ロ)レーザ光を照明側又はウエハを駆動させることに
より走査し、その結果より時間的に電気信号としてウエ
ハマーク像又はウエハからの光信号を計測する装置。 (ハ)実施例2において明視野の代わりに暗視野として
用いる装置。
【0107】
【発明の効果】本発明によればウエハ面上に前述のよう
に線幅の異なる複数のアライメントマークより成るウエ
ハマークを複数形成し、これら各アライメントマークか
らの位置情報を同時又は時間的に隔てて抽出し、これを
各ウエハマークについて行ない、このとき得られる各位
置情報を利用することにより、アライメントマークに起
因するレジスト表面の起伏形状に基づくダマサレ量を統
計的に補正し、不要なノイズ光を除去することができウ
エハと露光装置本体(受信手段)との高精度な位置合わ
せができる位置合わせ装置を達成することができる。
【0108】又、本発明によれば先の光ヘテロダイン方
法においても、その具体的な方法に依存せず、複数の種
類の線幅マークによる計測により、線幅ゼロの位置が予
測でき、前述したのと同様の効果を有した位置合わせ装
置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の光学系の要部概略図
【図2】 図1のウエハマークの説明図
【図3】 図1の瞳面上の光量分布の説明図
【図4】 図1のウエハ面上の照明範囲の説明図
【図5】 図1のウエハマークに対するストッパーの説
明図
【図6】 回折格子の回折光の説明図
【図7】 図1の基準マークの説明図
【図8】 本発明の実施例1のフローチャート図
【図9】 ウエハ面上のウエハマーク位置の説明図
【図10】 図1のウエハマーク像の説明図
【図11】 本発明の実施例2のウエハマークの中心位
置検出の際のダマサレ量の補正方法の説明図
【図12】 本発明の実施例2の光学系の要部概略図
【図13】 図12のウエハマークの説明図
【図14】 図12の基準マークの説明図
【図15】 本発明の実施例2のフローチャート図
【図16】 ウエハ面上のウエハマーク位置の説明図
【図17】 図12のウエハマーク像の説明図
【図18】 本発明の実施例2のウエハマークの中心位
置検出の際のダマサレ量の補正方法の説明図
【図19】 従来の位置合わせ装置の光学系の概略図
【図20】 図19のウエハマークの説明図
【図21】 図19の瞳面上の光量分布の説明図
【図22】 図19の基準マークの説明図
【図23】 図17の位置合わせ方法のフローチャート
【図24】 レジストを塗布したウエハの断面概略図
【図25】 ウエハマークとレジスト表面の起伏に伴な
う中心位置のダマサレ量を示す説明図
【図26】 本発明に係る他のウエハマークの説明図
【図27】 図26のウエハマークを用いたときの中心
位置検出の際のダマサレ量の補正方法の説明図
【図28】 本発明に係る他のウエハマークの説明図
【符号の説明】
R レチクル W ウエハ GW,MW ウエハマーク GS,MS 基準マーク 1 投影レンズ IL 照明系 2 He−Neレーザ 5,10 偏光ビームスプリッター 6 λ/4板 7,9 レンズ 8 ミラー 11 受信手段(CCD) 12 LED Ma アライメントマーク Ma1〜Ma3,MW1〜MW3 アライメントマーク 25 ストッパー 30 ストッパー制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−54918(JP,A) 特開 平2−206706(JP,A) 特開 平4−186717(JP,A) 特開 平2−157844(JP,A) 特開 平4−303914(JP,A) 特開 平4−303915(JP,A) 特開 平2−54103(JP,A) 特開 平1−230233(JP,A) 特開 平4−186716(JP,A) 特公 平1−40491(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レチクルと同期のとれた受信手段とウエ
    ハとを光学系を介して配置し、双方の相対的位置合わせ
    を行う位置合わせ装置において、該ウエハ面上には線幅
    の異なる複数のアライメントマークより成るウエハマー
    クが複数形成され、更にその面上にはレジストが塗布さ
    れており、該アライメントマークの線幅とレジスト表面
    の起伏形状に起因する該受信手段への光束の入射位置の
    変化による位置計測のずれ量との関係式を記録した記録
    手段が設けられており、照明系で照明された該ウエハマ
    ークを形成する複数のアライメントマークを該光学系に
    より、該受信手段面上に同時又は時間的に隔てて導光さ
    せ、該受信手段によって該複数のアライメントマークの
    位置情報を同時又は時間的に隔てて抽出し、これを該複
    数のウエハマークについて行い、このとき得られた位置
    情報と該記録手段に記録された関係式とを用いて、該レ
    ジスト表面の起伏に起因する位置ずれ誤差を統計的に求
    め、該位置ずれ誤差を参照して該ウエハと該受信手段と
    の相対的位置合わせを行ったことを特徴とする位置合わ
    せ装置。
  2. 【請求項2】 前記複数のアライメントマークは回折格
    子より成り、位置合わせ方向と同一又は直交する方向に
    配置されていることを特徴とする請求項1記載の位置合
    わせ装置。
  3. 【請求項3】 前記複数のアライメントマークのうち1
    つのアライメントマークは同一線幅のマークを位置合わ
    せ方向に複数個同一ピッチで配列されていることを特徴
    とする請求項1記載の位置合わせ装置。
  4. 【請求項4】 レジストが塗布されたウエハ上の複数の
    レリーフ状マークの位置を光学的に検出し、該位置検出
    に基づいて該ウエハ上のパターンをマスクの回路パター
    ンに対して位置合わせし、該回路パターンを介して該ウ
    エハ上のパターンを被うレジストを露光する露光装置に
    おいて、前記複数のレリーフ状マークは各々互いに異な
    る線幅w1 ,w2 を有する第1,第2位置合わせパター
    ンを備えており、該複数のレリーフ状マークのうち1つ
    のレリーフ状マークの該第1,第2位置合わせパターン
    の各々の位置を同時又は時間的に隔てて光学的に検出
    し、第1,第2位置データx1 ,x2 を発生せしめる手
    段と、該第1位置合わせパターンの線幅及び位置データ
    (w1 ,x1 )と、該第2位置合わせパターンの線幅及
    び位置データ(w2 ,x2 )とに基づいて線幅wの関数
    x(w)を求め、該関数x(w)により線幅w=0のと
    きの位置データx0 を決定することを該複数のレリーフ
    状マークについて行う手段とを有し、このとき得られた
    複数の位置データの統計的な値に基づいて前記位置合わ
    せを行うことを特徴とする露光装置。
  5. 【請求項5】 レジストが塗布されたウエハ上の複数の
    レリーフ状マークの位置を光学的に検出し、該位置検出
    に基づいて、該ウエハ上のパターンをマスクの回路パタ
    ーンに対して位置合わせし、該回路パターンを介して該
    ウエハ上のパターンを被うレジストを露光し、次いで該
    ウエハ上のレジストを現像し、該ウエハから半導体素子
    を製造する際、前記複数のレリーフ状マークを各々複数
    個の線状パターンで構成し、このうち1つのレリーフ状
    マークの該複数個の線状パターンの互いに異なる線幅w
    1 ,w2 を有する第1,第2位置合わせパターンの各々
    の位置を同時又は時間的に隔てて光学的に検出し、該位
    置検出に基づいて該第1位置合わせパターンに対応する
    第1位置データx1 と該第2位置合わせパターンに対応
    する第2位置データx2 を形成し、該第1位置合わせパ
    ターンの線幅及び位置データ(w1 ,x1 )と該第2位
    置合わせパターンの線幅及び位置データ(w2 ,x2
    とに基づいて線幅wの関数x(w)を求め、該関数x
    (w)により線幅w=0のときの位置データx0 を決定
    することを該複数のレリーフ状マークについて行い、こ
    のとき得られた複数の位置データの統計的な値に基づい
    て前記位置合わせを行なうことを特徴とする半導体素子
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記レリーフ状マークは回折格子より成
    っていることを特徴とする請求項4記載の露光装置。
  7. 【請求項7】 前記レリーフ状マークは回折格子より成
    っていることを特徴とする請求項5記載の半導体素子の
    製造方法。
JP3093622A 1990-11-20 1991-03-29 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法 Expired - Fee Related JP2827566B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3093622A JP2827566B2 (ja) 1991-03-29 1991-03-29 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法
US07/858,881 US5418613A (en) 1990-11-20 1992-03-27 Method and apparatus for detecting the position of a substrate having first and second patterns of different sizes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3093622A JP2827566B2 (ja) 1991-03-29 1991-03-29 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04303916A JPH04303916A (ja) 1992-10-27
JP2827566B2 true JP2827566B2 (ja) 1998-11-25

Family

ID=14087425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3093622A Expired - Fee Related JP2827566B2 (ja) 1990-11-20 1991-03-29 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2827566B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2076699A (en) * 1998-02-02 1999-08-16 Nikon Corporation Surface position sensor and position sensor
NL1036351A1 (nl) 2007-12-31 2009-07-01 Asml Netherlands Bv Alignment system and alignment marks for use therewith cross-reference to related applications.

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04303916A (ja) 1992-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5418613A (en) Method and apparatus for detecting the position of a substrate having first and second patterns of different sizes
US9620458B2 (en) Photolithography alignment mark structures, semiconductor structures, and fabrication method thereof
JP7147738B2 (ja) 計測装置及び計測方法、並びに露光装置
JP3216240B2 (ja) 位置合わせ方法及びそれを用いた投影露光装置
TW201520704A (zh) 對準感測器及高度感測器
CN106933055B (zh) 一种对准装置和对准方法
US4626103A (en) Focus tracking system
JP2827566B2 (ja) 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法
JP2830462B2 (ja) 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法
JPH04303915A (ja) 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法
JPH04303914A (ja) 位置合わせ装置、露光装置、及びそれらを用いた半導体素子の製造方法
JP4258378B2 (ja) 位置検出装置、露光装置、および露光方法
JP2017215219A (ja) 計測装置、パターン形成装置及び物品の製造方法
JP2513281B2 (ja) 位置合わせ装置
JP2819855B2 (ja) 格子状マークを用いた位置検出方法及び位置検出装置
JP2924178B2 (ja) 位置検出装置
JPH0516649B2 (ja)
JP2001296665A (ja) 光学素子の製造方法及び露光装置
JPH04181945A (ja) 露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法
CN110579946A (zh) 曝光方法、曝光装置、制造物品的方法以及测量方法
JPH01140719A (ja) 位置合せ装置
JPH02105002A (ja) 半導体素子上のパターン検出方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法およびそれに使用する投影露光装置
JPH021506A (ja) 位置合わせ装置
JPH01251717A (ja) 位置合わせ方法
JPH0625646B2 (ja) 位置合わせ方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070918

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080918

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090918

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090918

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100918

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees