JPH0269603A - Method for aligning mask and wafer - Google Patents

Method for aligning mask and wafer

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JPH0269603A
JPH0269603A JP63221625A JP22162588A JPH0269603A JP H0269603 A JPH0269603 A JP H0269603A JP 63221625 A JP63221625 A JP 63221625A JP 22162588 A JP22162588 A JP 22162588A JP H0269603 A JPH0269603 A JP H0269603A
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JP
Japan
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wafer
mask
light
mark
marks
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JP63221625A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihisa Oiwa
徳久 大岩
Yoshitomi Sameda
芳富 鮫田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0269603A publication Critical patent/JPH0269603A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve exposing accuracy by utilizing interference fringes having two wavelengths with light having two kinds of wavelengths different from exposure wavelength to fit a pattern projection optical system as alignment light to measure the deviation in the position in the height and cross directions between a mask and a wafer. CONSTITUTION:A mask mark 11 is placed on a point A and the alignment light having Doppler-shifted wavelengths lambda1, lambda1+DELTAlambda is made incident as luminous flux having spherical waves to condense on an incident pupil of a projection lens 20 by using an acoustic optical modulator. Here, diffracted light of zero-order, + or - first-order,... is generated from the mask mark 11 and the first-order diffracted light is projected on two points B and C on the wafer 30 through the projection lens 20 with positional information of the mark 11 of the point A. Wafer marks 31b and 31c with the same grating shape are formed on the above positions of points B and C and moire patterns are produced on the marks and the light again diffracted is led by a mirror 41, etc., and detected by a detector 42. The relative deviation in the position of the height directional position can be measured by carrying out prescribed signal processing by a signal processing circuit 43 based on an output signal of the above-mentioned detector 42.

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の1」的] (産業上の利用分野) 本発明は、2つの物体の位置合わせ方法に係わり、特に
パターン転写に用いられるマスクとつエバとの溝方向及
び高さ方向の位置合わせに適したマスク・ウェハの位置
合わせ方法に関する。
Detailed Description of the Invention [Invention 1] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for aligning two objects, and particularly relates to a method for aligning two objects, and in particular, the direction of the grooves between a mask and an evaporator used for pattern transfer. The present invention relates to a mask/wafer alignment method suitable for alignment in the height direction.

(従来の技術) 近年、LSI等の半導体素子の微細化、高集積化に伴い
、パターン露光手段として、高解像性能を−aする光学
的縮小投影露光装置が広く使I(1されている。この装
置の解像力Rは、レイリーの式%式% で表わされ、また焦点深度σは σ−±λ/2NA’      ・・・■で表わされる
。但し、kは定数、λは光の波長、NAはレンズ開口数
である。
(Prior Art) In recent years, with the miniaturization and high integration of semiconductor devices such as LSIs, optical reduction projection exposure devices with high resolution performance have been widely used as pattern exposure means. The resolving power R of this device is expressed by Rayleigh's formula %, and the depth of focus σ is expressed by σ-±λ/2NA'...■, where k is a constant and λ is the wavelength of light. , NA is the lens numerical aperture.

上記0式から解像度の向上をはかるには、レンズ開口数
NAを大きくしなければならない。実際、従来装置では
露光波長λ−43[inn 、 N A −0,35゜
σ−±1.8μmであったものが、最近ではNA−0,
5σ−±0.9となってきている。レンズ開口数NAが
大きくなると、上記0式から焦点深度か小さくなり、そ
のためウェハ而の高さを高粘度でAPI定しなければな
らなくなっている。
In order to improve the resolution from the above equation 0, the lens numerical aperture NA must be increased. In fact, in the conventional equipment, the exposure wavelength was λ-43 [inn, NA-0, 35°σ-±1.8 μm, but recently it has been changed to NA-0,
5σ-±0.9. As the lens numerical aperture NA increases, the depth of focus decreases according to the above equation 0, and therefore the height of the wafer must be determined by API with a high viscosity.

ウェハ而の高さを測定する方法としては、空気マイクロ
メータ(機械工学便覧第6版PJ7−183)やスリッ
トを通した光をウニ/%(こ対して斜め方向から入射し
てウェハ上で反射した光を検出器上で結像させて、ウェ
ハの上下によって検出器での結合位置が変わることを利
用した光斜入射型高さ検出器(昭和60年精磯学会春季
大会学術5i1演会論文集P20g )か広く使われて
いる。
The height of the wafer can be measured using an air micrometer (Mechanical Engineering Handbook, 6th edition PJ7-183) or by passing light through a slit (in contrast, it is incident diagonally and reflected on the wafer). An oblique-incidence height detector that uses the fact that the light is imaged on the detector and the coupling position on the detector changes depending on the top and bottom of the wafer (1985 Seiso Society Spring Conference Academic 5i1 Conference Proceedings) P20g) is widely used.

しかし、空気マイクロメータにおいては、ノズルを投影
レンズの真下に取り付けることはできずパターン領域の
外側の高さを71p1定することになり、露光領域の高
さと測定位置の高さが異なっている可能性がある。また
、光斜入射型高さ検出器にあっては、被測定面内にある
パターンの反射率の変化によってalllll着定生じ
高粘度に高さ測定を行えない。つまり、いずれの方法に
おいても、ウェハ而の高さを高精度に測定できないこと
か大きな問題となっていた。
However, with an air micrometer, the nozzle cannot be installed directly below the projection lens, and the height outside the pattern area must be set at 71p1, so the height of the exposure area and the height of the measurement position may be different. There is sex. In addition, in the case of a light oblique incidence type height detector, height measurement cannot be performed with high viscosity because all of the objects are fixed due to changes in the reflectance of the pattern within the surface to be measured. In other words, in either method, the big problem is that the height of the wafer cannot be measured with high precision.

なお、マスクに対してウェハは横方向の位置も高粘度に
合わせる必要があるが、ウェハの横方向位置に関しては
、回折格子マーク等を用いた高精度の位置合わせが可能
となっている。
Note that it is necessary to align the wafer in the lateral direction with respect to the mask with high viscosity, but the lateral position of the wafer can be aligned with high precision using a diffraction grating mark or the like.

(発明が解決しようとする課題) このように従来の技術では、パターンによる反射率の変
化や空気マイクロメータの構造からパターン露光面(ウ
ェハ而)の高さを高精度で測定することは困難であり、
レンズ開口数NAの増大に伴う焦点深度の減少に十分対
応てきないという問題があった。
(Problem to be solved by the invention) As described above, with the conventional technology, it is difficult to measure the height of the pattern exposed surface (wafer) with high precision due to changes in reflectance due to the pattern and the structure of the air micrometer. can be,
There has been a problem in that the reduction in depth of focus accompanying the increase in lens numerical aperture NA cannot be adequately coped with.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、ウェハ而に形成されているパターン
によらず、マスクに対するウェハの高さ方向及び横方向
の位置を高精度に合わせることができ、露光精度の向上
等に寄与し得るマスク・ウェハの位置合わせ方法を提供
することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to accurately determine the vertical and lateral positions of the wafer relative to the mask, regardless of the pattern formed on the wafer. It is an object of the present invention to provide a method for aligning a mask and a wafer that can be aligned and contribute to improving exposure accuracy.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、格子状パターンを用いたアライメント
方式において、パターン投影光学系に合った波長と異な
る2種の波長を0する光をアライメント光として用い、
2波長の゛1′−渉縞を利用1してマスクとウェハとの
晶さ方向位置すれ及び横方向位置ずれを測定することに
ある。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to align light that zeros out two wavelengths different from the wavelength matching the pattern projection optical system in an alignment method using a grid pattern. used as light,
The purpose of this method is to measure the crystallographic direction misalignment and lateral misalignment between a mask and a wafer by using two-wavelength "1'-interference fringes."

即ち本発明は、マスク上に形成された所望のパターンを
投影レンズを介してウェハ上に投影露光するに先立ち、
マスクに対するウェハの1苗ノj向泣置及び高さ方向位
置の(11λ・1位置ずれを71111定し、該測定情
報に基づいてマスク・ウェノ\の位置を捕市するマスク
・ウェハの位置合わせ方法において、前記マスク上及び
ウェハ上にそれぞれ格子状のマークを設けておき、前記
露光光とは波長の異なる2つの波長をHするアライメン
ト光をマスクマークに照射し、該光照射によって生じた
マスクマークからの回折光を前記投影レンズを通して一
対のウェハマークにそれぞれ照射し、一対のウェハマー
ク上で2波長の−1−渉縞を生ヒさせ、一対のウェハマ
ークからの反射回折光をそれぞれ険出し、2つの反射回
折光の位相差に基づいて前記旨さ方向の位置ずれ量を求
め、2つの反η・1回折光の位置11の平均値に!ミつ
いて前記(711方向の位置すれ量を求めるようにした
方l去である。
That is, in the present invention, prior to projecting and exposing a desired pattern formed on a mask onto a wafer through a projection lens,
Positioning of the mask and wafer to determine the (11λ·1 positional deviation of the wafer in the direction and height direction of the wafer with respect to the mask, and to determine the position of the mask and the wafer based on the measurement information) In the method, lattice-like marks are provided on the mask and the wafer, respectively, and alignment light having two different wavelengths from the exposure light is irradiated onto the mask mark, and the mask formed by the light irradiation is The diffracted light from the mark is irradiated onto the pair of wafer marks through the projection lens, producing -1- interference fringes of two wavelengths on the pair of wafer marks, and the reflected diffracted light from the pair of wafer marks is irradiated. The amount of positional deviation in the taste direction is determined based on the phase difference between the two reflected diffracted lights, and the average value of the two anti-η・1 diffracted lights at position 11 is calculated. It's a shame for those who tried to find it.

(作 用) 本発明によれば、2 f!Iのl成長を臼°するアライ
メント光を、マスクマークに照q、+ して生じた回折
光を−ク・1のウェハマークに照J1・1して得られる
反f1・1回折光を検出してマスクとウニ・1との菌さ
h゛向位置及び描ノJ°向位置を合イ)せることかでき
る。ここで、2つの反射回折光の位相は、ウェハの1島
さ方向の変化にン・Iして同量、同一ん°向に変化し、
ウェハの横方向の変化にス・Iして同量、逆h゛向に変
化する。このため、ウェハの措h゛向の変化に関係なく
位相の差から高さ方向の位置ずれを求め、1110,1
にウェハの高さ方向の変化に関係なく位相の゛1′均値
から横方向の位置ずれを求めることがIll能となる。
(Function) According to the present invention, 2 f! Detect the anti-f1 diffracted light obtained by shining the alignment light that precludes the growth of I on the mask mark q, + and shining the resulting diffracted light on the wafer mark J1.1. Then, the mask and the sea urchin 1 can be aligned in the direction of the germ direction and the position of the direction of the drawing. Here, the phases of the two reflected diffraction lights change by the same amount and in the same direction as the wafer changes in the direction of one island.
As the wafer changes in the lateral direction, it changes by the same amount in the opposite direction. Therefore, regardless of changes in the orientation of the wafer, the positional deviation in the height direction is determined from the phase difference, and 1110, 1
In addition, it becomes possible to determine the lateral positional shift from the 1' average value of the phase regardless of changes in the height direction of the wafer.

従って、高さ検出のための特別な機構を追加することも
なく、しかも露光ウェハ而に形成されているパターンに
影グされることなく、マスクとウェハとの位置合イっせ
を高粘度で行うことができる。
Therefore, it is possible to align the mask and wafer with high viscosity without adding a special mechanism for height detection and without being affected by the pattern formed on the exposed wafer. It can be carried out.

(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例方法に使用した縮小投影露光
装置を示す概略構成図である。この装置では、投影レン
ズ20の上下にレチクル(マスク)IO及びウェハ30
が設置される。投影レンズ20は、露光波長に対して結
1象関係が保たれるようにマスク10.ウェハ30の物
像間隔を設定して高精度に位置決めされる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a reduction projection exposure apparatus used in a method according to an embodiment of the present invention. In this device, a reticle (mask) IO and a wafer 30 are placed above and below the projection lens 20.
will be installed. The projection lens 20 is connected to the mask 10 so that a quadrature relationship is maintained with respect to the exposure wavelength. The wafer 30 is positioned with high accuracy by setting the object-image interval.

この状態では、露光光をマスク1oに照射した時にマス
ク10のA点から出た光は、投影レンズ20を通してウ
ェハ30上で結1象する。一方、露光波長とは異なるア
ライメント光を用いた、例えばHe−Neレーサ光等を
用いた場合、マスク10のA点から出た光はウェハ3o
上て結1象せず、図中破線で示すようにD点で結1象す
る。
In this state, light emitted from point A of the mask 10 when the mask 1o is irradiated with exposure light forms an image on the wafer 30 through the projection lens 20. On the other hand, when alignment light different from the exposure wavelength is used, such as He-Ne laser light, the light emitted from point A of the mask 10 is transmitted to the wafer 3o.
Instead of making a connection at the top, make a connection at point D, as shown by the broken line in the figure.

本実施例では、A点に格子状マーク(マスクマーク)1
1をおき、図示しないB口光学変調器を用いてドツプラ
ーシフトした波長λ1とλ2−λ1+Δλを有するアラ
イメント光を投影レンズ20の入射瞳に集光するような
球面波の光束として入射する。A点のマスクマーク11
からO次±1次・・・の回折光が生じ、±1次の回折光
はA点のマスクマーク11の位置情報を持って投影レン
ズ20を通ってウェハ30上の2点B、Cに照射される
。2点B、Cでは、移動するモアレパターン(即ち入射
角θに依存した周期的パターン像)か生じる。このとき
、投影レンズ20のアライメント光λ1に対するD点に
結ぶ像の倍率β及び結1象点りとウェハ而との距離Ωは
設計上決定される。
In this embodiment, a grid mark (mask mark) 1 is placed at point A.
1, and doppler-shifted alignment light having wavelengths λ1 and λ2−λ1+Δλ using a B-port optical modulator (not shown) enters the projection lens 20 as a spherical wave light beam to be focused on the entrance pupil of the projection lens 20. A point mask mark 11
, O-order ±1st-order diffracted light is generated, and the ±1st-order diffracted light passes through the projection lens 20 with the position information of the mask mark 11 at point A to two points B and C on the wafer 30. irradiated. At the two points B and C, a moving moiré pattern (ie, a periodic pattern image depending on the angle of incidence θ) is generated. At this time, the magnification β of the image formed at point D with respect to the alignment light λ1 of the projection lens 20 and the distance Ω between the focal point and the wafer are determined by design.

従って、B、C間の距離2rはA点に形成される格子マ
ーク11のビゾチPによって次式の如く決定される。
Therefore, the distance 2r between B and C is determined by the width P of the grid mark 11 formed at point A as shown in the following equation.

ここて、λはアライメント光の波長であり、nは回折次
数(図の場合は±1)、θは透過回折角である。
Here, λ is the wavelength of the alignment light, n is the diffraction order (±1 in the case of the figure), and θ is the transmission diffraction angle.

ウェハ30上のB点、C点位置に、同一形状の格子状マ
ーク(ウェハマーク)31b、31cを形成してモアレ
パターンをこのマーク上に生じさせる。そして、マーク
31b、31cて再度回折した光、例えば図の場合は垂
直に戻る反射回折光をそれぞれ取出し、ミラー41等で
導き、検出器42で検出する。マーク31b、31Cに
入射する光はそれぞれ入射角θ’  (janθ′−(
1/β)tanθ)で入射するため、検出器42で検出
される光はそれぞれウェハ30とマスク10との横方向
の相対変位とウェハ30の高さ方向の変位に対応してそ
の位相が変化する。この位相の変化は、ウェハ30の高
さノj向の変化に対し、2つの検出信号で同量、同一ん
向に変化する。しかし、ウェハ30とマスク10の描h
°向の相λ・1変位に対し・では、2つの検出1゜号の
IMHIは同量、逆方向に変化することにする。
Grid marks (wafer marks) 31b and 31c having the same shape are formed at points B and C on the wafer 30, and a moire pattern is generated on these marks. Then, the light diffracted again by the marks 31b and 31c, for example, in the case of the figure, the reflected diffracted light returning vertically is taken out, guided by a mirror 41, etc., and detected by a detector 42. The light incident on the marks 31b and 31C has an incident angle θ'(janθ'-(
1/β) tan θ), the phase of the light detected by the detector 42 changes corresponding to the relative displacement in the lateral direction between the wafer 30 and the mask 10 and the displacement in the height direction of the wafer 30. do. This phase change changes by the same amount and in the same direction for the two detection signals with respect to a change in the height of the wafer 30 in the j direction. However, the drawing h of the wafer 30 and mask 10
For a phase λ·1 displacement in the ° direction, it is assumed that the two IMHIs of the two detection units 1° change by the same amount and in opposite directions.

従って、2つの検出信号の泣ト11のτの]/2はウェ
ハ30の1島さ方向の変化に依存せず、ウェハ30とマ
スク10との横方向のト11対変位となる。
Therefore, ]/2 of the pitch 11 of the two detection signals does not depend on the change in the width direction of the wafer 30, but becomes the displacement of the pitch 11 in the lateral direction between the wafer 30 and the mask 10.

まt:、2つの検出(を号の1立+11の゛1;均圃は
ウェハ30とマスク10のFJ71向の)I+対変1立
に依存せず、ウェハ30の高さ変位を示すことになる。
, 2 detections (No. 1 + 11 ゛1; uniform field is for wafer 30 and mask 10 towards FJ71) I + change 1 to indicate the height displacement of wafer 30 become.

そこで、検出111.442の出力信号を元に信号処理
回路43により所定の信号処理を行うことによって、高
さ方向位置及び横方向位置のト11対位置すれを測定す
ることができる。
Therefore, by performing predetermined signal processing by the signal processing circuit 43 based on the output signals of the detection units 111 and 442, it is possible to measure the positional misalignment between the positions in the height direction and the position in the lateral direction.

第2図は上記信号処理に関する具体的回路fA’j成を
示す図である。前記アライメント光はマスクコ0上のマ
スクマーク11に照射されると共に、ハーフミラ−51
により反射されて光検出器52て検出される。この検出
器52ては参照信号が得られる。一方、ウェハ30上の
ウェハマーク31b、31cからの反射回折光は、光検
出器53.54によりそれぞれ検出される。検出器53
の検出信号は検出器52の参照信号と共に第1の位置1
1差検出回路55に供給され、この回路55によりウェ
ハマーク31bからの反射回折光の挙1!α光にχ・1
する位相差が検出される。また、検出器54の検出15
号は検出器52の参照信号と共に第2の位相差検出回路
56に供給され、この回路56によりウェハマーク−3
1cからの反射回折光の参照光にχ・lする位相差が険
7−l′lされる。位+II差検出回路55.56の3
検出1.J号はそれぞれ加算回路57及び?h& ’p
回路58に供給される。そして、加算回路57から前記
2つの信号の位相の平均値(正確には平均値の2倍の値
)が出力され、減算回路58から前記2つの信号の位相
のl (+I−Grfには位相差の2倍の値)か出力さ
れる。従って、力1算回路57及び減算回路58の出力
値に基ついて前記高さ方向及びbl、i ノj向のHl
k・1泣置ずれを測定することがiiJ能となる。
FIG. 2 is a diagram showing a specific circuit configuration fA'j related to the above signal processing. The alignment light is irradiated onto the mask mark 11 on the mask 0, and the half mirror 51 is irradiated with the alignment light.
The light is reflected by the photodetector 52 and detected. This detector 52 provides a reference signal. On the other hand, the reflected and diffracted lights from the wafer marks 31b and 31c on the wafer 30 are detected by photodetectors 53 and 54, respectively. Detector 53
The detection signal of the first position 1 along with the reference signal of the detector 52
1! of the reflected diffracted light from the wafer mark 31b. χ・1 for α light
The phase difference is detected. In addition, the detection 15 of the detector 54
The signal is supplied to the second phase difference detection circuit 56 together with the reference signal of the detector 52, and this circuit 56 detects the wafer mark -3.
The phase difference of the reflected diffracted light from 1c to the reference light is increased by 7-l'l. position +II difference detection circuit 55.56-3
Detection 1. No. J is the adder circuit 57 and ?, respectively. h&'p
A circuit 58 is provided. Then, the adder circuit 57 outputs the average value of the phases of the two signals (more precisely, twice the average value), and the subtractor circuit 58 outputs the phase l (+I-Grf) of the two signals. A value twice the phase difference) is output. Therefore, based on the output values of the force 1 calculating circuit 57 and the subtracting circuit 58, Hl in the height direction and in the bl, i and j directions.
Measuring the k·1 displacement is the iiJ function.

第1図の具体例をさらに第′3図に示ず。アラ・rメン
ト光は、例えばレンズ45 コンデンサレンズ46を通
して前記マスク10上のマスクマーク11に入射する。
The specific example shown in FIG. 1 is not further shown in FIG. '3. The alignment light enters the mask mark 11 on the mask 10 through a lens 45 and a condenser lens 46, for example.

この光はレンズ20の入射瞳の中心に球面波として入射
するようになっている。
This light is made to enter the center of the entrance pupil of the lens 20 as a spherical wave.

また、マスクマーク11は、第4図(21)に示す如き
1次元回折格子てあり、パターン形成領域の外側のダイ
シングライン上に1jli i fl、’il、例えば
ダインングラインの4辺のそれぞれに1個すつ設けられ
ている。
The mask mark 11 is a one-dimensional diffraction grating as shown in FIG. One is provided.

マスクマーク11から生じた±1次光は、入射瞳を通り
ウェハマーク31b、31c上に照射されてモアレ縞を
生じる。ウェハマーク31b31 cは、マスクマーク
11にχ・l応する位置にそれぞれ設けられており、第
4図(a)に示す1次元回折格子、同図(L+)に示す
2次元回折格子、同図(e)に示す市松格子、又はこれ
らを組合わせたパターンとなっている。これらの選択は
、露光装置の使用条件によって最適な方法を行えばよい
。例えば、本発明者等はマスクパターンを転写中に、ア
ライメント光を用いて位置合4っせを行うため、第4図
(e)に示すマークを用いて反射回折光を2次元的に回
折させ、ミラー41は露光照明光を遮らないようにマス
クパターンより外側の方へすらしている。また、必要に
よっては、マスクマーク]1を2次元格子及び市松格子
とすることもuJ能である。
The ±1st-order light generated from the mask mark 11 passes through the entrance pupil and is irradiated onto the wafer marks 31b and 31c, producing moiré fringes. The wafer marks 31b31c are provided at positions corresponding to χ·l with respect to the mask mark 11, respectively, and include a one-dimensional diffraction grating shown in FIG. 4(a), a two-dimensional diffraction grating shown in FIG. The pattern is a checkered lattice shown in (e) or a combination of these. These selections may be made in an optimal manner depending on the usage conditions of the exposure apparatus. For example, in order to perform positioning using alignment light while transferring a mask pattern, the inventors used marks shown in FIG. 4(e) to two-dimensionally diffract the reflected diffracted light. , the mirror 41 is directed outward from the mask pattern so as not to block the exposure illumination light. Furthermore, if necessary, it is also possible to make the mask mark 1 a two-dimensional grid or a checkered grid.

また、ウェハ30上でのアライメント光照射位置はパタ
ーン露光領域内にあり、しかも検出されるアライメント
光はウェハマーク31b、31cの回折光であり、露光
ウェハ而のパターンによらず常に一定条件で検出信号を
i与ることができる。
Further, the alignment light irradiation position on the wafer 30 is within the pattern exposure area, and the detected alignment light is the diffracted light of the wafer marks 31b and 31c, and is always detected under constant conditions regardless of the pattern of the exposed wafer. i signal can be applied.

さらに、アライメント光としてHe−Neレーザ光を変
1週した波長を用いるため、アライメント検出中にウェ
ハ30上のレジストを感光することかな(、またレジス
ト内で殆ど吸収されず信号の検出に十分な光量を得るこ
とができる。
Furthermore, since the wavelength of the He-Ne laser beam changed by one week is used as the alignment light, the resist on the wafer 30 may be exposed to light during alignment detection (also, there is almost no absorption within the resist, which is sufficient for signal detection). You can get the amount of light.

なお、これまでの説明では横方向ずれに関しては一方向
(例えばX方向)しか測定していないが、他のマークを
用いて別の方向(例えばY方向)をAPI定することに
より、マスク10に対するウェハ30の横方向(X、Y
方向)のずれを正確に求めることができる。また、マス
ク・ウェハの位置ずれの補正手段としては、周知のよう
にウェハ30を載置したステージ等を微小移動すれれば
よい。
Note that in the explanation so far, only one direction (for example, the Lateral direction of wafer 30 (X, Y
direction) can be accurately determined. Further, as a means for correcting the positional deviation of the mask and wafer, it is sufficient to minutely move a stage or the like on which the wafer 30 is placed, as is well known.

このように本実施例方法によれば、マスク10に対する
ウェハ30(苗方向位置ずれをAIす定するための機構
を用い、ウェハマーク及び信号処理回路等を改良するこ
とにより、横方向位置すれと共に高さ方向位置すれを同
時に4111定することができる。
As described above, according to the method of this embodiment, the wafer 30 relative to the mask 10 (by using a mechanism for AI determining the positional deviation in the seedling direction, and by improving the wafer mark and signal processing circuit, etc.) It is possible to simultaneously determine 4111 displacements in the height direction.

そしてこの場合、従来高さ検出て問題となっていたパタ
ーンの反射率変化による検出i1”i度低下等の諸問題
を高さ検出のための特別な機構を設けることなく容易に
解決することができ、高精度な高さ検出が可能となる。
In this case, it is possible to easily solve various problems with conventional height detection, such as a decrease in detection degrees due to changes in pattern reflectance, without providing a special mechanism for height detection. This enables highly accurate height detection.

従って、マスク・ウェハの位置合わせを高精度に行うこ
とができ、露光精度の向上に寄与することができる。
Therefore, the mask and wafer can be aligned with high precision, which can contribute to improving exposure precision.

また、アライメント光として露光光とは波長の異なる光
を用いているので、アライメントによるウェハ30上の
レジストの感光を防止することができる。さらに、マス
クマークをチップのダイシングライン上に設けているの
で、アライメント用マーク形成に伴う素子形成面積の減
少を招くことはなく、チップ面積のa効利用をはかり得
る。また、マスク10に対するウェハ30の横方向位置
及び高さ方向位置の1目対位置ずれを同時に測定できる
ので、マスク・ウェハの位置合わせに要する時間を短縮
できる利点もある。
Further, since light having a different wavelength from the exposure light is used as the alignment light, it is possible to prevent the resist on the wafer 30 from being exposed to light due to alignment. Furthermore, since the mask mark is provided on the dicing line of the chip, the element formation area does not decrease due to the formation of the alignment mark, and the chip area can be utilized effectively. Further, since the positional deviation of the wafer 30 in the horizontal direction and the height direction relative to the mask 10 can be measured simultaneously, there is an advantage that the time required for aligning the mask and the wafer can be shortened.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。例えば、前記マスクマークやウェハマ
ークとしては、前記第4図に示す如き格子状マークを適
宜選択して用いればよい。同様に、アライメント光とし
ては、露光光とは異なる波長でウェハ上のレジストを感
光しない波長を適宜選択すればよい。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof. For example, as the mask mark or wafer mark, a grid mark as shown in FIG. 4 may be appropriately selected and used. Similarly, as the alignment light, a wavelength different from that of the exposure light and a wavelength that does not expose the resist on the wafer may be appropriately selected.

[発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、パタン段形光学系
に合った露光波長と異なる2fIの波長を有する光をア
ライメント光として用い、2波長の干渉縞を利用してマ
スクとウェハとの高さ方向位置ずれ及び横方向位置ずれ
を計1定することにより、露光ウェハ而に形成されてい
るパターンによらず、マスクにえlするウェハの高さ方
向及び(苗方向の位置を高精度に合わせることかでき、
これにより露光粘度の向上刃に寄1jすることかl’l
J能となる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, light having a wavelength of 2 fI different from the exposure wavelength suitable for the pattern stepped optical system is used as the alignment light, and interference fringes of two wavelengths are utilized. By determining the total height and lateral positional deviations between the mask and the wafer, it is possible to determine the height and (seedling direction) of the wafer applied to the mask, regardless of the pattern formed on the exposed wafer. It is possible to align the position with high precision,
This will improve the exposure viscosity and bring it closer to the blade.
Becomes J Noh.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例方性に使用した縮小投影露光
装置を示す概略(1η成図、第2図は上記装置の要部(
114成を示すブロック図、第3図は第1図をより具体
化して示す斜視図、第4図はマスク或いはウェハ上の格
子状マークの一例を示す・14而図である。 10・・−レチクル(マスク)  11・・t8 f−
状マーク(マスクマーク) 2()・・投影レンズ、3
0 ウj−ハ、3 ] b、  3] c1、、l〕こ
状マーク(ウェハマーク) 41・・・反射ミラー 4
252、〜.54・・・検出器、51・・・ハーフミラ
−55,56・・・位相差検出回路、57・・・加算回
路、58・・減算回路。 第2図 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第4 図
Fig. 1 is a schematic diagram (1η diagram) showing a reduction projection exposure apparatus used for one embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows the main parts of the above apparatus (
FIG. 3 is a perspective view showing a more specific version of FIG. 1, and FIG. 4 is a block diagram showing an example of a grid mark on a mask or a wafer. 10...-Reticle (mask) 11...t8 f-
Shape mark (mask mark) 2 ()... Projection lens, 3
0 Uj-ha, 3] b, 3] c1,,l] Square mark (wafer mark) 41...Reflection mirror 4
252, ~. 54...Detector, 51...Half mirror 55, 56...Phase difference detection circuit, 57...Addition circuit, 58...Subtraction circuit. Figure 2 Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マスク上に形成された所望のパターンを投影レン
ズを介してウェハ上に投影露光するに先立ち、マスクに
対するウェハの横方向位置及び高さ方向位置の相対位置
ずれを測定し、該測定情報に基づいてマスク・ウェハの
位置を補正するマスク・ウェハの位置合わせ方法におい
て、 前記マスク上及びウェハ上にそれぞれ格子状のマークを
設けておき、前記露光光とは波長の異なる2つの波長を
有するアライメント光をマスクマークに照射し、該光照
射によって生じたマスクマークからの回折光を前記投影
レンズを通して一対のウェハマークにそれぞれ照射し、
一対のウェハマーク上で2波長の干渉縞を生じさせ、一
対のウェハマークからの反射回折光をそれぞれ検出し、
2つの反射回折光の位相差に基づいて前記高さ方向の位
置ずれ量を求め、2つの反射回折光の位相の平均値に基
づいて前記横方向の位置ずれ量を求めることを特徴とす
るマスク・ウェハの位置合わせ方法。
(1) Prior to projecting and exposing a desired pattern formed on a mask onto a wafer through a projection lens, the relative positional deviation of the wafer in the horizontal direction and height direction with respect to the mask is measured, and the measured information is In the mask/wafer alignment method for correcting the position of the mask/wafer based on the above, grating marks are provided on the mask and the wafer, respectively, and have two wavelengths different from those of the exposure light. irradiating the mask mark with alignment light, and irradiating each of the pair of wafer marks with diffracted light from the mask mark generated by the light irradiation through the projection lens;
generating interference fringes of two wavelengths on a pair of wafer marks, detecting each reflected diffraction light from the pair of wafer marks,
A mask characterized in that the amount of positional deviation in the height direction is determined based on a phase difference between the two reflected diffracted lights, and the amount of positional deviation in the lateral direction is determined based on the average value of the phases of the two reflected diffracted lights.・How to align the wafer.
(2)前記マスクマークに照射するアライメント光を参
照光とし、この参照光と前記2つの反射回折光の位相差
T_1、T_2を検出し、(T_1−T_2)/2から
前記高さ方向位置ずれ量を求め、(T_1+T_2)/
2から前記横方向位置ずれ量を求めることを特徴とする
請求項1記載のマスク・ウェハの位置合わせ方法。
(2) Using the alignment light irradiated to the mask mark as a reference light, detect the phase difference T_1, T_2 between this reference light and the two reflected diffraction lights, and calculate the height direction position shift from (T_1-T_2)/2. Find the amount, (T_1+T_2)/
2. The method for aligning a mask and wafer according to claim 1, wherein the amount of lateral positional deviation is determined from .
(3)前記マスクマーク及びウェハマークとして、1次
元回折格子、2次元回折格子、市松格子状のパターン又
はこれらを組合わせたものを用いたことを特徴とする請
求項1記載のマスク・ウェハの位置合わせ方法。
(3) The mask/wafer according to claim 1, wherein a one-dimensional diffraction grating, a two-dimensional diffraction grating, a checkerboard pattern, or a combination thereof is used as the mask mark and the wafer mark. Alignment method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10401735B2 (en) 2015-11-30 2019-09-03 Asml Netherlands B.V. Lithographic method and apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10401735B2 (en) 2015-11-30 2019-09-03 Asml Netherlands B.V. Lithographic method and apparatus
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