JPH03134504A - 位置合わせ方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体製造装置などに利用される相対位置合わ
せ方法に関し、更に詳しくは特徴あるパターンを有する
位置合わせマークを用いる位置合わせ方法に関する。

［従来の技術］ 半導体製造装置で用いる縮小投影露光装置において、例
えばレチクルとにウェハ上に位置合わせマークを設け、
レチクル−ウェハ間を相対的に移動して上記位置合わせ
マークが所定の位置関係になるように重ね合わせ、レチ
クルとウェハの位置合わせを行なう。

従来この位置合わせ方法は、位置合わせを行なう片方の
物体上に例えば第３図の３０．３１に示すような四角ま
たは十字形パターンを有する位置合わせマークを設け、
位置合わせを行なう他方の物体上に３２．３３に示され
るような四角いパターンを有する位置合わせマークを設
け、両位置合わせマークを正確に合わせ込み、パターン
３０と３２あるいは３１．３３との間に生じる隙間３４
゜３５の部分の光量を検出することにより行われていた
。この方法によれば、物体上のパターン間の隙間３４．
３５をできるだけ狭くすることで精度の良いマーク検出
をすることができるが、位置合わせ精度は位置合わせマ
ークのエツジ３０，３１゜３２．３３に変形のない場合
でもせいぜい１〜２μｍ程度であり、実際には上記位置
合わせマークには半導体製造過程中にだれずれや崩れな
どが生じるため、位置合わせ精度が２〜５μｍに低下す
る。このため、前記の隙間３４．３５の狭め得る最小線
幅には限界があり、精度良い位置合わせができなかった
。

そこで、上記の欠点を補うための方法として位置合わせ
を行なう物体上に第４図に示す一方向の直線格子からな
るパターンを有する位置合わせマークを設け、両者の重
ね合せによって生じるモアレパターンを利用して位置合
わせを行なう方法が提案されている。この方法によれば
、エツジ検出と同程度の線幅を有するマークを用いても
より微細な位置合わせが可能となる。また、直線格子か
らなるパターンのピッチと方向が保たれれば半導体製造
過程中で直線格子にだれずれが生じても検出される信号
に平均化効果があるため誤差が生じにくくなり、更に格
子ピッチを細かくすることにより、より精度の高い位置
合わせを行なうことが可能となる。しかしながら一方向
の直線格子からなるパターンから得られるモアレパター
ンでは一方向の位置合わせしかできないため、位置合わ
せを行なう二物体を水平、垂直の両方向に位置合わせす
るためには、二物体の各々の上に第４図３６゜３７に示
すように互いに直交する二方向に、二種類の直線格子か
らなるパターンを有する位置合わせマークを設け、水平
、垂直の両方向に生じるモアレパターンを用いて位置合
わせを個別に行う必要がある。そのため位置合わせに時
間を要し、操作が繁雑になるという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、容易に高精度の位置合わせを行なう方
法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行な
った結果、特徴あるパターンを有する位置合わせマーク
を用いることにより容易に精度良く位置合わせを行なう
ことができることを見出だし本発明を完成するに至った
。すなわち本発明は、第一物体に取り付けられた第一の
位置合わせマークと第二物体に取り付けられた第二の位
置合わせマークを用いて第一物体と第二物体を所定の関
係の位置に合わせる位置合わせ方法において、同一ピッ
チの直線格子からなり、かつ正方形を除く菱形からなる
同心多角形で構成されるパターンを有する第一の位置合
わせマークと、該第一の位置合わせマークを９０°回転
させたパターンを有する第二の位置合わせマークを用い
ることを特徴とする位置合わせ方法である。

［作用］ 本発明の方法において用いられる位置合わせマークは、
複数の直線状格子からなるパターンを有するので、位置
合わせを行なう際に角度のずれによってモアレパターン
が形成される。従って、本発明の方法においては、２物
体上に設けられた位置合わせマークのパターンの交差の
中心および角度がずれた場合の両パターンの重なり部分
に生じるモアレパターンの方向とピッチの変化を検出す
ることにより、二物体を正確な位置に補正することがで
きる。

［実施例］ 第１図は本発明の位置合わせ方法に用いられる位置合わ
せマークの一実施例を示す図である。第１図中（Ａ）に
示す位置合わせマーク（第一の位置合わせマーク）は直
線格子１，２，３．４から構成され、この格子は正方形
を除く菱形の同心多角形のパターンを有し、位置合わせ
を行なう物体の片方（第一物体）の上に取り付けられる
。また（Ｂ）に示すマーク（第二の位置合わせマーク）
は直線格子５，６，７．８で構成され、第一の位置合わ
せマークを９０＠回転させたパターンを有し、物体の他
方（第二物体）の上に取り付けられる。また、上記１．
２，３．４，５，６，７．８で示される直線格子部分は
すべて同一のピッチを有し、１と３．２と４．５と７．
６と８の部分を構成する直線格子の傾きはそれぞれ等し
い。第一物体と第二物体を重ね合わせたとき、両切体に
取り付けられた位置合わせマークは重なり、種々のモア
レパターンを形成する。従って、このモアレパターンの
方向とピッチの変化を検出することにより、両切体を所
定の関係の位置となるように補正することができる。

両切体が所定の関係の位置に合い、位置合わせマークの
中心並びに傾きの両者が同時に一致したときには第２図
（Ａ）に示すように、２と６の重なり部分である１０の
領域および４と８の重なり部分である１２の領域にはピ
ッチの等しい縦方向のモアレパターンが生じ、１と５の
重なり部分である９の領域および３と７の重なり部分で
ある１１の領域にはピッチの等しい横方向のモアレパタ
ーンが生じる。また前記縦方向のモアレパターンと前記
横方向のモアレパターンとはピッチが等しく、位置合わ
せパターンの中央で垂直に交差し、前記両方向に生じる
モアレパターンの方向の先端部は縞のピッチ分だけずれ
る度ごとに直交して出会うようになり、それぞれの出会
う位置は両位置合わせマークを構成する菱形同心多角形
の直交する対角線上に位置する。一方、両切体が角度に
対して位置ずれしている場合、両位置合わせマークにも
角度に対する位置ずれが生じ、第２図（Ｂ）に示すよう
に上下方向１４．１６および左右方向１３．１５にピッ
チ及び傾きの異なる２種類のモアレパターンが生じ、こ
れらのモアレパターンの境界部とパターンの中心とをは
さむ領域１７゜１８．１９．２０に新たにピッチと傾き
の異なるモアレパターンの発生する領域が生じる。また
両切体が上下、左右に対して位置ずれしている場合、両
位置合わせマークは中心に対する位置ずれが生じ、第２
図（Ｃ）に示すように縦方向２２．２４および横方向２
１．２３には互いに垂直でピッチも等しいがモアレパタ
ーンが発生するが、このモアレパターンの位置は第２図
（Ａ）のものとは−致しない。また、これらのモアレパ
ターンの境界部には２１．２２．２３．２４の部分より
ピッチが小さく傾きの異なるモアレパターンの発生する
領域が生じ、パターンの中心部分２９には新たにピッチ
と傾きの異なるモアレパターンが生じる。

従って、このようなモアレパターンが生じた場合、位置
合わせを行なう物体を相対的に回転方向に移動し、両位
置合わせマークの相対位置を補正した後、上下方向１４
．１６および左右方向１３゜１５に周期的に発生するモ
アレパターンが第２図（Ａ）に示す９，１０．１１．１
２のようにそれぞれ対応する位置で交差するようにパタ
ーンの向きを変え、格子領域境界部分の中央２９に発生
するモアレパターンをなくしてズレを補正し、位置合わ
せを行なうことができる。更にこの場合、パターンを構
成する２種類の格子どうしのなす傾きを小さくした合わ
せパターンを用いることによって位置合わせの精度を上
げることが可能である。

なお、本実施例では一実施について説明したが、二物体
の上に設ける位置合わせマークの有するパターンが同一
サイズで、かつ対応する分割領域の位置を等しくとれば
両位置合わせパターンの外形は特定の形状に規定される
ことはない。また本発明の方法は、第一および第二物体
としてウェハとレチクルの他にもレチクルとレチクルス
テージ、ウェハとウェハステージのように水平方向、垂
直方向、傾きの相対的な位置変化をおこなう駆動機構を
有する２物体間の位置合わせに対しても適用することが
できる。更に、以上に述べた位置合わせマークを使用す
れば、半導体製造装置を用いた位置合わせにおいて、レ
ンズを通して位置合わせマークを拡大、縮小して行われ
る位置合わせ方法にも適用することができる。

［発明の効果］ 以上本発明によれば、プロセスを経る過程でマークが変
形したり、だれずれが起こった場合でも格子の方向なら
びにピ４チの全体が受ける影響は小さく、精度良く位置
合わせを行なうことができる。

また、互いに直交する方向に二種類のモアレパターンを
設け、水平、垂直の両方向での位置合わせを個別におこ
なう従来の方法に比べて短時間に位置合わせ□を行なう
ことができるという利点が得られる。更に本発明によれ
ば、線幅分の位置合わせ誤差が生じた場合、同期しない
二種類のモアレパターンが発生するため、より正確な位
置合わせが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の位置合わせマークの各パ
ターンの一実施例を示す図である。 第２図は本実施例による両パターンの重なりの状態を示
す図である。 第３図は従来の四角または十字形の溝をもったパターン
による従来の位置合わせマークを示す図である。 第４図は従来のモアレパターンを用いた位置合わせマー
クである。 第２図 ０ 第１図 （Ａ） （Ｂ） 第３図 第４図 （８）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第一物体に取り付けられた第一の位置合わせマー
   クと第二物体に取り付けられた第二の位置合わせマーク
   を用いて第一物体と第二物体を所定の関係の位置に合わ
   せる位置合わせ方法において、同一ピッチの直線格子か
   らなり、かつ正方形を除く菱形からなる同心多角形で構
   成されるパターンを有する第一の位置合わせマークと、
   該第一の位置合わせマークを９０゜回転させたパターン
   を有する第二の位置合わせマークを用いることを特徴と
   する位置合わせ方法。