JPH02122517A - 位置検出方法および位置検出用マーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 位置検出方法および位置検出用マークに係り、特に半導
体位置を製造する際の露光工程においてウェーハやマス
クの位置合わせに用いられる位置検出方法および位置検
出用マークに関し、比較的短い時間で広い範囲に亘る高
精度の１リアライメントを行ない、アライメントにおけ
る走査時間を短くして、位置決定に要する時間を短縮さ
せる位置検出方法および位置検出用マークを提供するこ
とを目的とし、 位置検出すべき物体に付されたアライメント用マークを
用いて前記物体の位置を検出する位置検出方法において
、前記物体上に前記アライメント用マークとある間隔で
配置された補助マークを付し、前記アライメント用マー
クおよび前記補助マークから位置検出用マークを構成し
、前記位置検出用マークを光または粒子線によって走査
して前記物体の大局的な位置を検出するプリアライメン
トを行ない、前記プリアライメントの検出結果に基づい
て前記アライメント用マークを走査して前記物体の位置
を検出するアライメントを行なうように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は位置検出方法および位置検出用マークに係り、
特に半導体位置を製造する際の露光工程においてウェー
ハやマスクの位置合わせに用いられる位置検出方法およ
び位置検出用マークに関する。

［従来の技術］ 従来、半導体位置を製造する際の例えば集積回路パター
ンの露光位置の中でウェーハやマスクの位置合わせを行
なう場合、ウェーハやマスク上に回折格子や段差°等の
位置検出用マークを単数設け、こうした単数の位置検出
用マークを光により走査することによってウェーハやマ
スクの位置決定が行なわれている。

この位置決定においては、ますウェーハやマスクに設け
た単数の位置検出用マークを入射光の近傍に持って来る
こと、すなわち位置検出用マークと入射光とを大局的に
合わせるプリアライメントを行ない、その後、入射光に
よって位置検出マークを走査してウェーハやマスクの位
置決定するアライメントを行なう。

このときのプリアライメントを、搬送系のウェーハやマ
スクをセットする精度に依存して行なったり、あるいは
順微鏡観察によって行なったりすると、プリアライメン
トの精度は低くなり、従ってアライメントにおける走査
時間は長くなる。また、このプリアライメントを、入射
光による位置検出用マークの走査によって行なうと、プ
リアライメントの精度は高くなり、従ってアライメント
における走査時間は短くなるが、このような精度の高い
プリアライメントを行なうには、長い時間を要する。

また、いずれの方法で行なうにしろ、位置検出用マーク
が単数であるため、プリアライメント時間は不規則にな
り、一定しない。

［発明が解決しようとする課題］ このように、単数の位置検出用マークを用いた従来の位
置検出方法においては、プリアライメント時間が不規則
で一定しないだけでなく、プリアライメント時間とアラ
イメントにおける走査時間とがトレードオフの関係にあ
り、アライメントにおける走査時間を短くするために高
精度の１リアライメントを行なうと、そのプリアライメ
ントに長い時間を要するという問題があった。

そこで本発明は、比較的短い時間で広い範囲に亘る高精
度のプリアライメントを行ない、アライメントにおける
走査時間を短くして、位置決定に要する時間を短縮させ
る位置検出方法および位置検出用マークを提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 、上記課題は、位置検出すべき物体に付されたアライメ
ント用マークを用いて前記物体の位置を検出する位置検
出方法において、前記物体上に前記アライメント用マー
クとある間隔で配置された補助マークを付し、前記アラ
イメント用マークおよび前記補助マークから位置検出用
マークを構成し、前記位置検出用マークを光または粒子
線によって走査して前記物体の大局的な位置を検出する
プリアライメントを行ない、前記プリアライメントの検
出結果に基づいて前記アライメント用マークを走査して
前記物体の位置を検出するアライメントを行なうことを
特徴とする位置検出方法によって達成される。

また、上記の位置検出方法に用いられ、位置検出すべき
物体に付されたアライメント用マークおよび補助マーク
から構成される位置検出用マークによって達成される。

［作　用コ 本発明によれば、位置検出用マークを構成する前記アラ
イメント用マークおよび前記補助マークを光または粒子
線によって走査してプリアライメントを行なうことによ
り、比較的短い時間で高精度のプリアライメントを行な
い、アライメントにおける走査時間を短くして、位置決
定に要する時間を短縮させることができる。

［実施例コ 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例による位置検出方法に用
いる位置検出用マークを示す図、第３図および第４図は
それぞれ本発明の位置検出方法を説明するための図であ
る。

第１図において、例えばウェーハ等の物体上に、第１図
に示されるような位置検出用マークが配置されている。

すなわち物体の最終的な位置決定を行なうアライメント
用マークＡと、その右側に奇数倍の間隔に、３に、５．
にで配置されたアライメント用マークＡと同−構造の補
助マークＢｌ、Ｂ２　　Ｂ３と、アライメント用マーク
Ａの右側に偶数倍の間隔２に、４に、６にで配置された
アライメント用マークＡと同一構造の補助マークＣ１゜
Ｃ２，Ｃ３とである。このとき、最小間隔にの値は、測
定系の分解能により、隣接する位置検出用マークが区別
できる大きさに設定する。

いま、これらのアライメント用マークＡおよび補助マー
クＢｌ、Ｂ２．Ｂ３．Ｃ１，０２，Ｃ３が、第３図（ａ
）に示されるように、例えばウェーハ２上に設けられた
反射型の回折格子４であるとする。この回折格子４は、
反射率、透過率、光源からの距離等の光学的な性質が異
なる部分を周期的に並べたものであり、例えば集積回路
パターンの露光位置においては、エツチングによって形
成される。

そして第３図（ｂ）に示されるように、例えば反射型の
回折格子４に光源からコヒーレント光を入射させると、
この入射光の波長と回折格子４の周期とによって決定さ
れる方向に回折光が発生し、この回折光の強度が例えば
ＰＩＮフォトダイオード等の光センサ６で検知される。

このとき入射光は、通常レンズやフレネルゾーンプレー
ト等によって集束された集束光が用いられる。

そして回折格子４を有するウェーハ２または入射光のい
ずれかを動かすことにより、入射光による回折格子４の
走査を行なうと、第３図（ｃ）に示されるような信号が
得られる。そしてこの信号のピーク位置Ｘｏを知ること
によって、回折格子４の走査方向の位置を高精度で決定
することができる。

従って、第１図に示されるように、アライメント用マー
クＡの回折格子の左右に補助マークＢＩＢ２．Ｂ３の回
折格子および補助マークｃｉ、ｃ２、Ｃ３の回折格子が
それぞれ配置されている場合、走査前の位置ずれが位置
検出用マークの配置された全範囲２１ｋに入っていれば
、隣接する位置検出用マークの最大間隔すなわち補助マ
ークＣ２と補助マークＣ３との間隔６によりもやや長い
距離を走査することによって、第３図（Ｃ）に示される
ような回折光による信号のピークが２個以上観察される
。そしてこれら２個以上のピークの中の２個のピーク位
置とそのピーク間隔から、アライメント用マークＡの回
折格子の大局的位置をかなり高精度かつ容易に知ること
ができる。

従って、光源とアライメント用マークＡの回折格子との
位置関係の決定において、隣接する位置検出用マークの
最大間隔６によりもやや長い距離を走査する比較的短い
プリアライメント時間で、位置検出用マークの配置され
た全範囲２１ｋにおけるアライメント用マークＡの回折
格子の大局的位置をかなり高精度で検出するプリアライ
メントを行なうことができる。すなわちプリアライメン
トにおけるアライメント用マークＡのキャプチャーレン
ジく位置決定可能範囲）は、単数の位置検出用マークを
用いる場合に比べて、２１　ｋ／６　ｋすなわち３．５
倍に拡大する。こうして広い範囲に亘るプリアライメン
トが短い時間で行なわれる。

また、このプリアライメントはかなり高精度であるため
に、アライメントにおける走査時間も短くなる。

このようにして、比較的短い時間で広い範囲に亘る高精
度のプリアライメントを行なって、アライメントにおけ
る走査時間を短くし、全体とじて位置決定に要する時間
を短縮することができる。

、なお、隣接する位置検出用マークの最大間隔６により
もやや長い距離は、回折光による信号のピークを少なく
とも２個観察するために走査しなければならない最大距
離であって、より短い走査距離において２個の信号ピー
クを観察した場合は、そこでプリアライメントを終了す
ることができ、さらにプリアライメント時間は短縮され
る。

また、プリアライメントにおける走査はアライメントに
おける走査はど高精度である必要がないため、高速走査
を行なうことによって、さらにプリアライメント時間を
短縮することができる。

次に、位置検出用マークＡが段差である場合について、
第４図を用いて述べる。

第１図に示されるように配置されているアライメント用
マークＡおよび補助マークＢｌ、Ｂ２゜Ｂ３．Ｃ１，Ｃ
２，Ｃ３が段差８であるとする。

そしてこれらの段差８は、第４図（ａ）に示されるよう
に、入射光を散乱させるために設けられた例えばウェー
ハ２上の凸状の突起物や凹状の溝であり、通常はエツチ
ングによって形成される。

そして第４図（ｂ）に示されるように、暗視野法を用い
て段差８の検出を行なう、すなわち鏡１０に開けられた
ピンホール１２を通って光源からの光が入射され、レン
ズ１４によって集束される。

この入射光の焦点上に段差８が位置していない場合、段
差８以外のウェーハ表面は鏡面と考えられるため、反射
光は入射と同じ光路を通って戻り、光センサ１６には達
しない、他方、入射光の焦点上に段差８が位置している
場合、入射光はあらゆる方向に散乱され、その散乱光が
直接ないしはピンホール１２が開けられている鏡１０の
鏡面を介して光センサ１６に達して検知される。

そして段差８を有するウェーハ２または入射光のいずれ
かを動かすことによって、入射光による段差８の走査を
行なうと、第３図の回折格子４の場合と同様なピークを
有する信号が得られる。そしてそのピーク位置を知るこ
とによって、段差８の走査方向の位置を高精度で決定す
ることができる。

従って、第１図に示されるように配置されたアライメン
ト用マークＡおよび補助マークＢｌ、Ｂ２、Ｂ３．ＣＩ
、Ｃ２，Ｃ３の段差８を用いて、第３図の回折格子４の
場合と同様に、比較的短い時間で高精度のプリアライメ
ントを行なって、アライメントにおける走査時間を短く
して、全体として位置決定に要する時間を短縮すること
ができる。

なお、位置検出用マークとして回折格子４または段差８
を用いた上記第１の実施例においては、アライメント用
マークＡの左右に補助マークＢｌ。

Ｂ２．Ｂ３および補助マークＣＩ、Ｃ２，Ｃ３がそれぞ
れ３個ずつ配置されている場合について説明したが、３
個ずつの配置に限定されない。

例えばアライメント用マークＡの左右に補助マークＢｌ
、Ｂ２・、・・・、Ｂｍおよび補助マークＣＩ。

Ｃ２，・・・、Ｃｍがそれぞれｍ個ずつ奇数倍の間隔に
、３に、５に、・・・および偶数倍の間隔２に、４に、
６に、・・・で配置されている場合には、走査前の位置
ずれが位置検出用マークの配置された全範囲Ｘｉｋに入
っていれば、隣接する位置検出用マークの最大間隔２ｍ
ｋよりもやや長い距離を走査することによって、信号の
ピークが２個以上観察することができる。従って、プリ
アライメントにおけるアライメント用マークＡのキャプ
チャーレンジは、単数の位置検出用マークを用いる場合
に比べて、Σｉ　ｋ／２ｍｋ＝　（２ｍ＋１　）／２倍
に拡大する。

また、回折格子４または段差８を用いた位置検出用マー
クは、上記のようにアライメント用マークおよび補助マ
ークが規則正しく配置される必要はなく、一般に、隣り
合う２個の位置検出用マークがそれぞれ異なる間隔を有
し、走査の際にそれらの位置検出用マークが特定されれ
ばよい、そしてアライメント用マークの位置も限定され
ず、位置検出用マークの中の任意のマークを予め定めて
おきさえすればよい。

次に、第２図を用いて、本発明の第２の実施例による位
置検出方法および位置検出用マークを説明する。

第２図は本発明の第２の実施例による位置検出方法に用
いる位置検出用マークを示す図である。

第２図において、例えばウェーハ等の物体上に、回折格
子または段差からなる位置検出用マークが２個配置され
ている。すなわち物体の最終的な位置決定を行なうアラ
イメント用マークＡと、その左側に間隔」を開けて配置
されたアライメント用マークＡと同じ補助マークＤとで
ある。このときの間隔」の値は、測定系の分解能により
、隣接する位置検出用マークが区別できる大きさに設定
する。

いま、走査前の位置ずれがアライメント用マークＡおよ
び補助マークＤの配置された間隔１に入っていれば、こ
の間隔１よりもやや長い距離を走査することによって、
回折光または散乱光による信号のピークが２個観察され
る。そしてこれら２個のピーク位置とそのピーク間隔か
ら、アライメント用マークＡの大局的位置をかなり高精
度かつ容易に知ることができる。

従って、光源とアライメント用マークＡの回折格子との
位置関係の決定において、２個の位置検出用マークの間
隔ｐよりもやや長い距離を走査する比較的短いプリアラ
イメント時間で、位置検出用マークの配置された範囲１
におけるアライメント用マークＡの回折格子の大局的位
置をかなり高精度で検出するプリアライメントが行なわ
れる。

こうしてプリアライメントがかなり高精度の行なわれる
ために、アライメントにおける走査時間も短くなる。

このようにして、上記第１の実施例と同様に、比較的短
い時間で広い範囲に亘る高精度のプリアライメントを行
ない、アライメントにおける走査時間を短くして、全体
として位置決定に要する時間を短縮することができる。

なお、上記第１および第２の実施例においては、光を用
いているが、例えば電子ビーム等の粒子線を用いてもよ
い。

また、上記第１および第２の実施例における位置検出用
マークはウェーハの位置検出に用いられているが、ウェ
ーハに限らず、例えばマスクの位置検出にも用いられる
。さらに、半導体位置の製造における露光工程に使用さ
れるのみならず、位置検出用マークを設けることができ
る物体であれば、その物体の位置検出に、本発明を適用
することができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、複数個配置された位置検
出用マークを用い、これら複数個の中の２個の位置検出
用マークを光または粒子線によって走査してプリアライ
メントを行なうことにより、比較的短い時間で広い範囲
に亘る高精度の１リアライメントを行ない、アライメン
トにおける走査時間を短くして、位置決定に要する時間
を短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による位置検出方法に用
いる位置検出用マークを示す図、第２図は本発明の第２
の実施例による位置検出方法に用いる位置検出用マーク
を示す図、第３図および第４図はそれぞれ本発明による
位置検出方法を説明するための図である。 図において、 ２・・・ウェーハ ４・・・回折格子、 ６．１６・・・光センサ、 ８・・・段差、 １０・・・・・・鏡、 １２・・・ピンホール、 １４・・・レンズ。 ／ニア 本発明による位置検出方法を説明するだめの図第３図 回折格子の位置 本発明によ３位置検出方法を説明す３ための図第３図 １０：鏡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、位置検出すべき物体に付されたアライメント用マー
   クを用いて前記物体の位置を検出する位置検出方法にお
   いて、 前記物体上に前記アライメント用マークとある間隔で配
   置された補助マークを付し、前記アライメント用マーク
   および前記補助マークから位置検出用マークを構成し、 前記位置検出用マークを光または粒子線によって走査し
   て前記物体の大局的な位置を検出するプリアライメント
   を行ない、 前記プリアライメントの検出結果に基づいて前記アライ
   メント用マークを走査して前記物体の位置を検出するア
   ライメントを行なう ことを特徴とする位置検出方法。 ２、請求項１記載の位置検出方法において、前記補助マ
   ークが２個以上であって前記アライメント用マークおよ
   び前記２個以上の補助マークが互いに異なる間隔で配置
   され、前記アライメント用マークおよび前記２個以上の
   補助マークの中の少なくとも２個のマークを光または粒
   子線によって走査して前記物体の大局的な位置を検出す
   るプリアライメントを行なうことを特徴とする位置検出
   方法。 ３、請求項１記載の位置検出方法に用いられ、位置検出
   すべき物体に付されたアライメント用マークおよび補助
   マークから構成される位置検出用マーク。 ４、請求項３記載の位置検出用マークにおいて、補助マ
   ークが２個以上であって前記アライメント用マークおよ
   び前記２個以上の補助マークが互いに異なる間隔で配置
   されていることを特徴とする位置検出用マーク。