JPH03154803A - 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、さらに詳しくは特徴のあるパターンを有
する位置合わせに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
たは十字形の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こみ、パター
ン３０と３２あるいは３１と３３との間に生じる隙間３
４や３５の部分から漏れる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、両切体上のパターン間
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、実際にはウェハ上に形成され
る上記位置合わせマークには半導体製造過程中に行われ
るエツチングなどによりだれずれや、崩れなどが起こり
、位置合わせ精度は２〜５μｍに低下する。

このため、前記した隙間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らだ。

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ＩＩＩＩ線格子
から構成される装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
をおこ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合わせマークを用い
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
い位置合わせをおこなうことができる。しかしながら、
一方向の直線格子から構成される装置合わせマークから
得られるモアレパターンを用いた場合、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に委すような互いに直交す
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８） 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見当を行な
った結果、特徴のあるパターンを有する位置合わせマー
クを用い、位置合わせの際に上記マークからモアレパタ
ーンを形成し、該モアレパターンを利用して位置合わせ
を行なうことにより、容易に精度良く一位置合わせを行
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
定の関係に位置合わせを行なう方法において、第一の位
置合わせマークは同一ピッチの直線格子から構成されか
つ傾きが異なる直線格子を有する二以上の領域から構成
され、第二の位置合わせマークは第一の位置合わせマー
クと外形が同じで同一のピ％７チの直線格子から構成さ
れかつ第一の位置合わせマークに対応する領域から構成
されており、各領域の直線格子の傾きは対応する第一の
位置合わせマークの領域を構成する直線格子と異なった
傾きを有しており、第一の物体と第二の物体を合わて第
一の位置合わせマークと第二の位置合わせマークからモ
アレパターンを得、該モアレパターンを用いて置物体の
位置合わせを行なうことを特徴とする位置合わせ方法で
ある。

（作用） 本発明によれば、用いる位置合わせマークは複数の傾き
を有する直線状格子から構成されるので、二物体の位置
合わせを行なう際に、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
置合わせマークは重なり、種々のモアレパターンを形成
し、二物体が所定の位置関係となったときに所定のモア
レパターンが得られる。また、二物体の交差の中心ある
いは角度がずれた場合、両位置合わせマークの重なり部
分には上記所定のモアレパターンとは異なるモアレパタ
ーンが生ずる。従って、両位置合わせマークから形成さ
れるモアレパターンの方向とピッチの変化を検出し、所
定のモアレパターンが得られるように二物体の位置を調
整することにより、二物体を正確な位置に補正すること
ができる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

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
示す第一物体に取り付ける位置合わせマーク（第一の位
置合わせマーク）は直線格子から構成されかつマークの
中心を通る直線方向を境とする四つの等分割領域１，２
，３．４から構成されている。また第１図（Ｂ）に示す
第二物体に取り付ける位置合わせマーク（第二の位置合
わせマーク）も直線格子から構成され、この外形は第一
の位置合わせマークと同じ正方形であり、更に第一の位
置合わせマークの四つの領域に対応する等分割領域５，
６，７．８から構成されている。また上記１．２，３，
４．５．６．７．８で示される直線格子はすべて同一の
ピッチを有し、第一の位置合わせマークの１の領域に含
まれる直線格子の傾きは、この領域に対応する第二の位
置合わせマークの５の領域に含まれる直線格子の傾きと
異なった傾きを有しており、また各々対応する領域２と
領域６、領域３と領域７および領域４と領域８に含まれ
る直線格子の傾きも同様の関係を白°している。更に本
実施例の場合、第一の位置合わせマークの中心に点対称
となる領域１と３あるいは領域２と４を構成する直線格
子の傾きが他がいに同じ傾きであり、第二の位置合わせ
マークの領域５に含まれる直線格子の傾きは、第一の位
置合わせマークの対応する領域ｌおよび対応する領域１
の点対称の位置にある領域３以外の領域２または４に含
まれる直線格子の傾きと同じ傾きを有している。第一物
体と第二物体を重ね合わせたとき、置物体に取り付けら
れた位置合わせマークは重なり、種々のモアレパターン
を形成するので、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、置物体を所定の位置関係と
なるように補正することができる。

置物体が所定の関係の位置に合い、位置合わせマークの
中心および角度が一致したときには第２図（Ａ）に示す
ように、分割された各格子領域に発生するモアレ縞のピ
ッチはすべて同期し、生じるモアレパターンは一方向の
みになり、全体として９，１０，１１．１２の領域では
間隔並びに傾きの等しい一方向のモアレパターンが形成
される。

一方、置物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の領域１４．１６およ
び左右方向の領域１３．１５にはピッチと傾きの異なる
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にもピッチと傾きの異なるモアレパターン
が生じる。また、置物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して位置ず
れし、第２図（Ｃ）に示すように上下方向の領域２２．
２４および左右方向の領域２１゜２３にピッチと傾きの
異なる２　ｆＪ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
２５，２６，２７゜２８およびパターンの中心部分２９
にあら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二物体を相対的に回転方向に移動し
することにより、第２図（Ｃ）の中心部分２９に発生す
るモアレ・パターンをなくして第２図（Ｂ）に示すモア
レパターンを得る。その後第２図（Ｂ）の上下方向の領
域１４．１６および左右方向の領域１３．１５に発生す
るモアレパターンの傾きとピッチを第２図（Ａ）に示す
ような一方向のみに一致するようなパターンとなるよう
にズレを補正することにより水平、垂直の両方向での位
置合わせを一度に行なうことができる。

なお、本実施例のように中心を通る直線方向を境とする
４つの等分割領域に分割した位置合わせマーク、から得
゛られるモアレパターンは簡単であるため、該パターン
を用いた位置合わせ法は簡便となり好ましいが、位置合
わせマークからモアレパターンが形成され、該モアレパ
ターンを用いてこ物体の位置合わせを行なえれば、本発
明は上記実施例に限定されない。また、本実施例ではパ
ターンの外形が正方形のパターンの場合について説明し
たが両位置合わせマークは同一のサイズ、外形であれば
正多角形または円のような外形であってもよい。更に、
本発明において用いる位置合わせマークを構成する直線
格子どうしのなす傾きを小さくす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、本発明の位置合わせ方法は、半導体の製造過程に
おいて、ウェハとレチクルの位置合わせの他にもレチク
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二物体間の位置合わせに対しても
適用するこ−とができる。また本発明の方法は、ステッ
パーなどの半導体製造装置を用いる半導体製造過程にお
ける位置合わせの際に、レンズを通して位置合わせマー
クを拡大、縮小して行なりてもよい。

（発明の効果） 以上述べたとおり、本発明の方法によれば水平、垂直の
両方向での位置合わせを一度に行なうことができるため
、一方向の直線格子から構成される装置合わせマークを
用いる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。

また、本発明によれば位置合わせマークが変形したり、
だれずれした場合でも直線格子の方向ならびにピッチの
全体が受ける影響は小さいので、精度良く位置合わせを
行なうことができる。

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。

マークの一実施例を示す図である。

第２図は本発明の実施例による位置合わせマークの重な
りにより得られるモアレパターンの例を示す図である。

第３図は従来の四角または十字形の位置合わせマークを
示す図である。

第４図は従来の一方向の直線格子から構成される装置合
わせマークを示す図である。

Claims (3)

【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に位置合わ
   せを行なう方法において、第一の位置合わせマークは同
   一ピッチの直線格子から構成され、かつ傾きが異なる直
   線格子を有する二以上の領域から構成され、第二の位置
   合わせマークは第一の位置合わせマークと外形が同じで
   同一のピッチの直線格子から構成されかつ第一の位置合
   わせマークに対応する領域から構成されており、各領域
   の直線格子の傾きは対応する第一の位置合わせマークの
   領域を構成する直線格子と異なった傾きを有しており、
   第一の物体と第二の物体を合わせることにより第一の位
   置合わせマークと第二の位置合わせマークからモアレパ
   ターンを得、該モアレパターンを用いて両物体の位置合
   わせを行なうことを特徴とする位置合わせ方法。
2. （２）第一の位置合わせマークが、マークの中心を通る
   直線方向を境とする４の整数倍の等分割領域から構成さ
   れ、隣接する領域の格子の傾きが互いに異なり、かつマ
   ークの中心に点対称となる領域を構成する直線格子の傾
   きが互いに同じ傾きであることを特徴とする請求項第１
   項に記載の位置合わせ方法。
3. （３）第二の位置合わせマークの領域に含まれる直線格
   子の傾きが、第一の位置合わせマークの対応する領域お
   よび対応する領域と点対称となる領域以外の領域に含ま
   れる直線格子の傾きと同じ傾きであることを特徴とする
   請求項第２項に記載の位置合わせ方法。