JP3073776B2 - 2個の物体を互いに心合せするための心合せマーク - Google Patents
2個の物体を互いに心合せするための心合せマークInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2個の物体を互いに心
合せするのに使用される心合せパターン又は心合せマー
クに関する。心合せマークは直線から成り、その直線の
位置は、評価領域のオプトエレクトロニク線走査と、得
られる明るさ値の積分とによって決定される。このよう
な心合せマークは、特に、半導体技術において使用さ
れ、更に詳しくは、写真平版におけるウェーハとマスク
の相対心合せに使用される。
合せするのに使用される心合せパターン又は心合せマー
クに関する。心合せマークは直線から成り、その直線の
位置は、評価領域のオプトエレクトロニク線走査と、得
られる明るさ値の積分とによって決定される。このよう
な心合せマークは、特に、半導体技術において使用さ
れ、更に詳しくは、写真平版におけるウェーハとマスク
の相対心合せに使用される。
【0002】
【従来の技術】直線から成り、更に、直線は位置決め工
程中にオプトエレクトロニク線走査されると共に、直線
の明るさ値が後で積分される心合せマークは、西ドイツ
特許公開公報2822269号より公知である。その心
合せマークは、互いに心合せすべき2個の物体(ウェー
ハとマスク)上に配置された直交する直線のパターンか
ら成る。ウェーハとマスクは、ウェーハの心合せパター
ンの直線がマスクの心合せパターンの直線と平行になる
ように心合せされる。心合せマークは異なる光学平面内
に位置するけれども、不明瞭ながらウェーハの心合せパ
ターンは、マスクの心合せパターンを介して少し見るこ
とができ、従って、ウェーハの心合せマークの評価中に
マスクの直線もまだ見ることができることは避けられな
い。
程中にオプトエレクトロニク線走査されると共に、直線
の明るさ値が後で積分される心合せマークは、西ドイツ
特許公開公報2822269号より公知である。その心
合せマークは、互いに心合せすべき2個の物体(ウェー
ハとマスク)上に配置された直交する直線のパターンか
ら成る。ウェーハとマスクは、ウェーハの心合せパター
ンの直線がマスクの心合せパターンの直線と平行になる
ように心合せされる。心合せマークは異なる光学平面内
に位置するけれども、不明瞭ながらウェーハの心合せパ
ターンは、マスクの心合せパターンを介して少し見るこ
とができ、従って、ウェーハの心合せマークの評価中に
マスクの直線もまだ見ることができることは避けられな
い。
【0003】一物体平面における線走査中に、他方の物
体のこれらの望ましくない影響も記録され、直線の位置
決めが不正確となる。先行技術から公知の心合せマーク
の別の欠点は、コントラストが低い時に積分長さが短過
ぎて、交差する直線が、マスクによるウェーハの望まし
くないけられ(shading)を生じ、このけられ
は、アパーチュアーを減少することによってウェーハ像
の解像度を悪化させる。
体のこれらの望ましくない影響も記録され、直線の位置
決めが不正確となる。先行技術から公知の心合せマーク
の別の欠点は、コントラストが低い時に積分長さが短過
ぎて、交差する直線が、マスクによるウェーハの望まし
くないけられ(shading)を生じ、このけられ
は、アパーチュアーを減少することによってウェーハ像
の解像度を悪化させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、評価中に他の物体の光学的影響による誤差
を解消し得ると共に、高速処理ができる、2個の物体を
互いに心合せするための心合せマークを提供することで
ある。
する課題は、評価中に他の物体の光学的影響による誤差
を解消し得ると共に、高速処理ができる、2個の物体を
互いに心合せするための心合せマークを提供することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は特許請求の範
囲の請求項の特徴によって解決される。
囲の請求項の特徴によって解決される。
【0006】本発明にかかる心合せマークの従来技術と
比較しての利点は、より高い位置決め精度と、粗い心合
せ中のより大きな捕獲領域と、焦点のより早い決定にあ
る。
比較しての利点は、より高い位置決め精度と、粗い心合
せ中のより大きな捕獲領域と、焦点のより早い決定にあ
る。
【0007】本発明にかかる心合せマークは、心合せマ
ークが画像パターン認識によって記録及び解析され、且
つ、心合せマークがオプトエレクトロニク線走査される
と共に、得られた明るさ値が積分される心合せ工程に特
別の利点をもたらす。
ークが画像パターン認識によって記録及び解析され、且
つ、心合せマークがオプトエレクトロニク線走査される
と共に、得られた明るさ値が積分される心合せ工程に特
別の利点をもたらす。
【0008】
【実施例】図1と図2は、写真平版用のマスクとウェー
ハ上の本発明の一実施例にかかる心合せマークを示す。
評価は、例えば、パターン認識の原理に基づいて行われ
る。例えば、CCDカメラ等の写真画像形成装置を使っ
て、評価すべき領域の像を記録する。マスクの心合せマ
ーク及びウェーハの心合せマークにおいて共に、明るさ
値が、同一の直線方向の領域において線走査され、次
に、線走査と直交する方向に積分される。これらの明る
さ値がラインパターン信号を提供する。対応する評価工
程により、直線の位置が、決定されると共にマスクとウ
ェーハの相対心合せに使用される。
ハ上の本発明の一実施例にかかる心合せマークを示す。
評価は、例えば、パターン認識の原理に基づいて行われ
る。例えば、CCDカメラ等の写真画像形成装置を使っ
て、評価すべき領域の像を記録する。マスクの心合せマ
ーク及びウェーハの心合せマークにおいて共に、明るさ
値が、同一の直線方向の領域において線走査され、次
に、線走査と直交する方向に積分される。これらの明る
さ値がラインパターン信号を提供する。対応する評価工
程により、直線の位置が、決定されると共にマスクとウ
ェーハの相対心合せに使用される。
【0009】図面において水平なx軸方向にマスクを走
査するために、評価領域3Mと2Mが走査され、その明
るさ値を垂直方向に積分することによりxM信号が得ら
れる。(領域1Mと4Mから走査された明るさ値は積分
されないことが好ましい。即ち、直線6Mは、評価領域
3Mと2Mの夫々の積分上限と積分下限を構成する。)
査するために、評価領域3Mと2Mが走査され、その明
るさ値を垂直方向に積分することによりxM信号が得ら
れる。(領域1Mと4Mから走査された明るさ値は積分
されないことが好ましい。即ち、直線6Mは、評価領域
3Mと2Mの夫々の積分上限と積分下限を構成する。)
【0010】光学的に透明なマスクの心合せマークの上
記線走査中、図2の評価領域3Wと2Wを有するウェー
ハの心合せマークの半透明な下方直交線構造が記録され
る。しかしながら、これにより、マスクの心合せマーク
の明るさ値に対して一定のバックグラウンドUxMが得
られ、両者を重ねても、信号の縁部位置及び形状に影響
すること無しに、信号レベルの増加、即ち、図3の総和
信号ΣxM,UxMになるだけである。
記線走査中、図2の評価領域3Wと2Wを有するウェー
ハの心合せマークの半透明な下方直交線構造が記録され
る。しかしながら、これにより、マスクの心合せマーク
の明るさ値に対して一定のバックグラウンドUxMが得
られ、両者を重ねても、信号の縁部位置及び形状に影響
すること無しに、信号レベルの増加、即ち、図3の総和
信号ΣxM,UxMになるだけである。
【0011】心合せマークの直線の位置は極めて正確に
決定することができる。同様に、マスクの評価領域1M
と4Mを走査する時、図面で垂直なy軸方向にyM信号
を得、ウェーハの評価領域1Wと4Wから、バックグラ
ウンド信号UyMと総和信号ΣyM,UyMが得られ
る。マスクの位置を決定してマスクを心合せするため
に、2個の信号ΣxM,UxMとΣyM,UyMを、こ
こで、公知の手法で直接評価することができる。ウェー
ハの対応する位置信号が、x軸方向には評価領域1Wと
4Wから、y軸方向には評価領域3Wと2Wから、マス
クを付けて、又はマスク無しに得られる。実際の心合せ
は、ウェーハとマスクの位置信号の目標値と実際値の間
の比較によって行われる。
決定することができる。同様に、マスクの評価領域1M
と4Mを走査する時、図面で垂直なy軸方向にyM信号
を得、ウェーハの評価領域1Wと4Wから、バックグラ
ウンド信号UyMと総和信号ΣyM,UyMが得られ
る。マスクの位置を決定してマスクを心合せするため
に、2個の信号ΣxM,UxMとΣyM,UyMを、こ
こで、公知の手法で直接評価することができる。ウェー
ハの対応する位置信号が、x軸方向には評価領域1Wと
4Wから、y軸方向には評価領域3Wと2Wから、マス
クを付けて、又はマスク無しに得られる。実際の心合せ
は、ウェーハとマスクの位置信号の目標値と実際値の間
の比較によって行われる。
【0012】本発明にかかる心合せマークにより、オプ
トエレクトロニク評価において高い線解像度を達成する
ことができる。それ故、心合せマークの情報量の増加に
つながる高い線密度が可能となる。従って、明らかな心
狂いの場合でも焦点を正確に決定するように、優れた焦
点合わせを迅速に行うのに充分な直線が得られる。更
に、高い線密度により、粗い心合せ工程における心合せ
マークの明確な認識がされる結果、大きな捕獲領域が得
られる。
トエレクトロニク評価において高い線解像度を達成する
ことができる。それ故、心合せマークの情報量の増加に
つながる高い線密度が可能となる。従って、明らかな心
狂いの場合でも焦点を正確に決定するように、優れた焦
点合わせを迅速に行うのに充分な直線が得られる。更
に、高い線密度により、粗い心合せ工程における心合せ
マークの明確な認識がされる結果、大きな捕獲領域が得
られる。
【0013】本発明の別の実施例では、マスクとウェー
ハの心合せマークは異なる線密度と線幅を有し、マスク
の心合せマークでは、けられ効果を極力抑えるために低
い線密度が好ましい。
ハの心合せマークは異なる線密度と線幅を有し、マスク
の心合せマークでは、けられ効果を極力抑えるために低
い線密度が好ましい。
【0014】評価領域(1M〜4Mと1W〜4W)間の
距離は、異なる評価領域からの線信号の干渉を避けるた
めに充分に長くなければならない。
距離は、異なる評価領域からの線信号の干渉を避けるた
めに充分に長くなければならない。
【0015】以下に、2個の物体を互いに心合せする方
法における本発明の態様(1)〜(10)を説明する。 (1)明るさの異なる平行な交差しない直線から成る心
合せマークを心合せ中に重ねて、特に半導体技術におけ
るマスクとウェーハのように、少くとも上方の物体が光
学的に透明である2個の物体を互いに心合せする方法に
おいて、2個の直接重ねられた心合せマーク領域の直線
を、所定位置において互いに非平行に配置する工程と、
心合せマークを両方の物体上で直線毎にオプトエレクト
ロニク走査する工程と、得られた明るさ値を、オプトエ
レクトロニク走査と垂直な方向に積分して、ラインパタ
ーン信号を発生する工程とを備える。 (2)(1)において、2個の重ねられた心合せマーク
の直線が、互いに大略直交するように配置されている。 (3)(1)又は(2)において、直線が周期的な格子
を形成する。 (4)(1)又は(2)において、直線が、2個又は3
個の格子定数を有する格子を形成する。 (5)(1)乃至(4)のいずれかにおいて、ウェーハ
の線密度がマスクの線密度よりも高い。 (6)(1)乃至(5)のいずれかにおいて、各々の個
々の心合せマークが4個の評価領域から成り、更に、評
価領域が、一対角線において同等であると共に、マーク
対称線に対して対角的に配置されている。 (7)(6)において、評価領域が、マーク対称線に沿
って明白に分離されている。 (8)(6)又は(7)において、4個の評価領域が方
形である。 (9)(8)において、マスクの心合せマークの総線長
が、100x100μm2の評価領域につき800μmで
あると共に、線幅が2μmである一方、ウェーハの心合
せマークの総線長が、100x100μm2の評価領域に
つき2400μmであると共に、線幅が2μmである。 (10)(1)乃至(9)のいずれかにおいて、一方の
心合せマーク上の直線毎の走査が、直線に対して大略直
角に行われる。
法における本発明の態様(1)〜(10)を説明する。 (1)明るさの異なる平行な交差しない直線から成る心
合せマークを心合せ中に重ねて、特に半導体技術におけ
るマスクとウェーハのように、少くとも上方の物体が光
学的に透明である2個の物体を互いに心合せする方法に
おいて、2個の直接重ねられた心合せマーク領域の直線
を、所定位置において互いに非平行に配置する工程と、
心合せマークを両方の物体上で直線毎にオプトエレクト
ロニク走査する工程と、得られた明るさ値を、オプトエ
レクトロニク走査と垂直な方向に積分して、ラインパタ
ーン信号を発生する工程とを備える。 (2)(1)において、2個の重ねられた心合せマーク
の直線が、互いに大略直交するように配置されている。 (3)(1)又は(2)において、直線が周期的な格子
を形成する。 (4)(1)又は(2)において、直線が、2個又は3
個の格子定数を有する格子を形成する。 (5)(1)乃至(4)のいずれかにおいて、ウェーハ
の線密度がマスクの線密度よりも高い。 (6)(1)乃至(5)のいずれかにおいて、各々の個
々の心合せマークが4個の評価領域から成り、更に、評
価領域が、一対角線において同等であると共に、マーク
対称線に対して対角的に配置されている。 (7)(6)において、評価領域が、マーク対称線に沿
って明白に分離されている。 (8)(6)又は(7)において、4個の評価領域が方
形である。 (9)(8)において、マスクの心合せマークの総線長
が、100x100μm2の評価領域につき800μmで
あると共に、線幅が2μmである一方、ウェーハの心合
せマークの総線長が、100x100μm2の評価領域に
つき2400μmであると共に、線幅が2μmである。 (10)(1)乃至(9)のいずれかにおいて、一方の
心合せマーク上の直線毎の走査が、直線に対して大略直
角に行われる。
【0016】次に、2個の物体を互いに心合せする心合
せマークにおける本発明の態様(11)〜(20)を以
下に説明する。 (11)光学的に透明な第1物体の心合せマークを介し
て第2物体の心合せマークを光学的に走査することによ
って、第1物体と第2物体を互いに心合せするように重
ねられる心合せマークにおいて、第1物体と第2物体の
各々の心合せマークが、平行な交差しない直線から成
り、又、2個の直接重ねられた心合せマーク領域の直線
が、所定位置において互いに平行に配置されていないと
共に、各々の単一の心合せマークが4個の評価領域から
成り、更に、評価領域が、夫々のマーク対称線に対して
対角的に配置されていると共に一対角線において同等で
ある。 (12)光学的に透明な第1物体の心合せマークを介し
て第2物体の心合せマークを光学的に走査することによ
って、第1物体と第2物体を互いに心合せするように重
ねられる心合せマークにおいて、第1物体と第2物体の
各々の心合せマークが、平行な交差しない直線から成
り、又、2個の直接重ねられた心合せマーク領域の直線
が、所定位置において互いに平行に配置されていないと
共に、第1物体の心合せマークの線密度が第2物体の線
密度よりも低い。 (13)(11)又は(12)において、2個の重ねら
れた心合せマークの直線が、互いに大略直交するように
配置されている。 (14)(11)又は(12)において、直線が周期的
な格子を形成する。 (15)(11)又は(12)において、直線が、2個
又は3個の格子定数を有する格子を形成する。 (16)(11)において、第1物体の線密度が第2物
体の線密度よりも低い。 (17)(11)又は(12)において、第1物体と第
2物体が、夫々、半導体技術におけるマスクとウェーハ
である。 (18)(11)において、評価領域が、マーク対称線
に沿って明白に分離されている。 (19)(11)において、4個の評価領域が方形であ
る。 (20)(17)において、マスクの心合せマークの総
線長が、100x100μm2の評価領域につき800μ
mであると共に、線幅が2μmである一方、ウェーハの
心合せマークの総線長が、100x100μm2の評価領
域につき2400μmであると共に、線幅が2μmであ
る。
せマークにおける本発明の態様(11)〜(20)を以
下に説明する。 (11)光学的に透明な第1物体の心合せマークを介し
て第2物体の心合せマークを光学的に走査することによ
って、第1物体と第2物体を互いに心合せするように重
ねられる心合せマークにおいて、第1物体と第2物体の
各々の心合せマークが、平行な交差しない直線から成
り、又、2個の直接重ねられた心合せマーク領域の直線
が、所定位置において互いに平行に配置されていないと
共に、各々の単一の心合せマークが4個の評価領域から
成り、更に、評価領域が、夫々のマーク対称線に対して
対角的に配置されていると共に一対角線において同等で
ある。 (12)光学的に透明な第1物体の心合せマークを介し
て第2物体の心合せマークを光学的に走査することによ
って、第1物体と第2物体を互いに心合せするように重
ねられる心合せマークにおいて、第1物体と第2物体の
各々の心合せマークが、平行な交差しない直線から成
り、又、2個の直接重ねられた心合せマーク領域の直線
が、所定位置において互いに平行に配置されていないと
共に、第1物体の心合せマークの線密度が第2物体の線
密度よりも低い。 (13)(11)又は(12)において、2個の重ねら
れた心合せマークの直線が、互いに大略直交するように
配置されている。 (14)(11)又は(12)において、直線が周期的
な格子を形成する。 (15)(11)又は(12)において、直線が、2個
又は3個の格子定数を有する格子を形成する。 (16)(11)において、第1物体の線密度が第2物
体の線密度よりも低い。 (17)(11)又は(12)において、第1物体と第
2物体が、夫々、半導体技術におけるマスクとウェーハ
である。 (18)(11)において、評価領域が、マーク対称線
に沿って明白に分離されている。 (19)(11)において、4個の評価領域が方形であ
る。 (20)(17)において、マスクの心合せマークの総
線長が、100x100μm2の評価領域につき800μ
mであると共に、線幅が2μmである一方、ウェーハの
心合せマークの総線長が、100x100μm2の評価領
域につき2400μmであると共に、線幅が2μmであ
る。
【図1】 水平なx軸方向及び垂直なy軸方向の線走査
中にカバーされると共に明るさ値が、夫々、y軸方向及
びx軸方向に積分される領域を有するマスク用心合せマ
ークを示す図である。
中にカバーされると共に明るさ値が、夫々、y軸方向及
びx軸方向に積分される領域を有するマスク用心合せマ
ークを示す図である。
【図2】 マスク用心合せマークの下方に位置し、且
つ、マスク用心合せマークのx軸方向及びy軸方向の線
走査中にカバーされると共に明るさ値が、夫々、y軸方
向及びx軸方向に積分される領域を有するウェーハ用心
合せマークを示す図である。
つ、マスク用心合せマークのx軸方向及びy軸方向の線
走査中にカバーされると共に明るさ値が、夫々、y軸方
向及びx軸方向に積分される領域を有するウェーハ用心
合せマークを示す図である。
【図3】 マスク用心合せマークの明るさ値とウェーハ
用心合せマークからのバックグラウンド信号との総和信
号を示す線図である。
用心合せマークからのバックグラウンド信号との総和信
号を示す線図である。
1M、2M、3M、4M 評価領域 1W、2W、3W、4W 評価領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/30 525W (56)参考文献 特開 昭64−55824(JP,A) 特開 昭59−174707(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16
Claims (20)
- 【請求項1】 明るさの異なる平行な交差しない直線か
ら成る心合せマークを心合せ中に重ねて、特に半導体技
術におけるマスクとウェーハのように、少くとも上方の
物体が光学的に透明である2個の物体を互いに心合せす
る方法において、 2個の直接重ねられた心合せマーク領域の直線を、所定
位置において互いに非平行に配置する工程と、心合せマ
ークを両方の物体上で直線毎にオプトエレクトロニク走
査する工程と、得られた明るさ値を、オプトエレクトロ
ニク走査と垂直な方向に積分して、ラインパターン信号
を発生する工程とを備える方法。 - 【請求項2】 2個の重ねられた心合せマークの直線
が、互いに大略直交するように配置されている請求項1
に記載の方法。 - 【請求項3】 直線が周期的な格子を形成する請求項1
又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 直線が、2個又は3個の格子定数を有す
る格子を形成する請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項5】 ウェーハの線密度がマスクの線密度より
も高い請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 各々の個々の心合せマークが4個の評価
領域(1M〜4M、1W〜4W)から成り、更に、評価
領域が、一対角線において同等であると共に、マーク対
称線(5M、6M、5W、6W)に対して対角的に配置
された請求項1乃至5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 評価領域が、マーク対称線(5M、6
M、5W、6W)に沿って明白に分離されている請求項
6に記載の方法。 - 【請求項8】 4個の評価領域が方形である請求項6又
は7に記載の方法。 - 【請求項9】 マスクの心合せマークの総線長が、10
0x100μm2の評価領域につき800μmであると共
に、線幅が2μmである一方、ウェーハの心合せマーク
の総線長が、100x100μm2の評価領域につき24
00μmであると共に、線幅が2μmである請求項8に
記載の方法。 - 【請求項10】 一方の心合せマーク上の直線毎の走査
が、直線に対して大略直角に行われる請求項1乃至9の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項11】 光学的に透明な第1物体の心合せマー
クを介して第2物体の心合せマークを光学的に走査する
ことによって、第1物体と第2物体を互いに心合せする
ように重ねられる心合せマークにおいて、 第1物体と第2物体の各々の心合せマークが、平行な交
差しない直線から成り、又、2個の直接重ねられた心合
せマーク領域の直線が、所定位置において互いに平行に
配置されていないと共に、各々の単一の心合せマークが
4個の評価領域から成り、更に、評価領域が、夫々のマ
ーク対称線に対して対角的に配置されていると共に一対
角線において同等である心合せマーク。 - 【請求項12】 光学的に透明な第1物体の心合せマー
クを介して第2物体の心合せマークを光学的に走査する
ことによって、第1物体と第2物体を互いに心合せする
ように重ねられる心合せマークにおいて、 第1物体と第2物体の各々の心合せマークが、平行な交
差しない直線から成り、又、2個の直接重ねられた心合
せマーク領域の直線が、所定位置において互いに平行に
配置されていないと共に、第1物体の心合せマークの線
密度が第2物体の線密度よりも低い心合せマーク。 - 【請求項13】 2個の重ねられた心合せマークの直線
が、互いに大略直交するように配置されている請求項1
1又は12に記載の心合せマーク。 - 【請求項14】 直線が周期的な格子を形成する請求項
11又は12に記載の心合せマーク。 - 【請求項15】 直線が、2個又は3個の格子定数を有
する格子を形成する請求項11又は12に記載の心合せ
マーク。 - 【請求項16】 第1物体の線密度が第2物体の線密度
よりも低い請求項11に記載の心合せマーク。 - 【請求項17】 第1物体と第2物体が、夫々、半導体
技術におけるマスクとウェーハである請求項11又は1
2に記載の心合せマーク。 - 【請求項18】 評価領域が、マーク対称線に沿って明
白に分離されている請求項11に記載の心合せマーク。 - 【請求項19】 4個の評価領域が方形である請求項1
1に記載の心合せマーク。 - 【請求項20】 マスクの心合せマークの総線長が、1
00x100μm2の評価領域につき800μmであると
共に、線幅が2μmである一方、ウェーハの心合せマー
クの総線長が、100x100μm2の評価領域につき2
400μmであると共に、線幅が2μmである請求項1
7に記載の心合せマーク。
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