JPH03201454A - 半導体装置の位置合わせ方法 - 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】 〔概要〕 画像処理により半導体装置の位置合わせを行なうイＤｆ
ｆ合わせ方法に関し、 高精度な位置合わせをすることを目的とし、半導体装置
上のアライメントマークを撮像して得られた画１１信号
に対して、移動積算処理を行なって該アライメントマー
クの中心４Ｄ置を認識し、その認識結果に基づいて位置
合わせを行なう半導体装置の位置合わせ方法において、
前記画像信号のデータから異物の画像値’４　ＰｌＳ分
のデータをｚ１粋処理により検出する検出工程と、該検
出工程により検出された該異物の画像信号部分のデータ
を除いた残りのデータから移動積算による割算処理を行
なって前記アライメントマークの中心位置を算出する計
算手段とを含むよう構成する。

〔産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の位置合わせ方法に係り、特に画像
処理により半導体装置の位置合わせを行なう位置合わせ
方法に関する。

゛を導体集積回路の製造工程の一つである露光工程にお
いては、ウェーハ上に順次形成するパターンの相対的な
位置決めを行なうために、レチクルのマーク又はアライ
メントスコープの基準位置に、つＩ−八に形成されたア
ライメントマークが一致するように位置合わせを行なう
。この位置合わせ方法の一つに、アライメントマークを
撮像し、画像処理にてアライメントマークの中心位置を
検出し、その検出中心位置がレチクルのマークやアライ
メントスコープの基準位置に一致するようにつＩ−八を
微小移動させる方法がある。

このような画像処理を用いた位置合わせ方法においては
、つＩ−への７ライメントマーク上又はその付近にゴミ
や突起等の異物があると、これにより位置合わせ精度の
劣化が起きるため、近年の半導体集積回路の高集積化、
微細化の要求に対応してより高精度の位置合わせを行な
うには、これら異物のデータをリジェクトできるような
位置合わせ方法が必要とされる。

〔従来の技術〕

従来の半導体装置の位置合わせ方法は、ウェーハ上に形
成された第７図（Ａ）に示す如きアライメントマーク１
をｍ像装置でＩＩＩ！Ｌ、、得られた画像値ｌに対しコ
ンピュータで公知の移動積算等の計算処理を行なう。こ
こで、移動積算を行なう範囲は第７図（Ａ）に２で示す
如く、アライメントマーク１内の一定範囲であり、その
移動積算範囲内の任意の一ライン分の画像値＠（輝度信
号）は同ｅ（Ｂ）に示す如くになり、アライメントマー
ク１のエツジの部分で夫々大なる波高値をもつパルスと
なる。

上記の移動積算は各ラインの画素の植を例えば垂直方向
上同じ位置にある画素同士で乗算を行ない、同様に他の
すべての画素についても同じ垂直方向上に位置する画素
同士で乗算を行ない、それらによって得られた各乗算結
果が輝度に応じた値を示し、輝度変化が強調されるため
、アライメントマーク１のエツジのように輝度変化が大
なる個所が識別でき、また特定の周波数のノイズを低減
できる。しかる後に、第７図（Ｃ）に示す如くアライメ
ントマークの中心位置が上記算出したエツジ位置から認
識され、この認識結果から位置合わせが行なわれる。

かかる従来方法によれば、例えばアルミニウム（ＡＩｌ
）のグレイン等により画像信号中に生ずる−様な高周波
ノイズは、上記の移動積算による計算処理により大きく
低減されるため、高精度な位置合わせができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上記の従来の位置合わせ方法は、上記アライ
メントマーク上又は付近に規則性なく点在するゴミ〈パ
ーティクル〉やＡ［の突起（ヒロツク）等の異物が存在
すると、得られる画像信号中に上記異物によるランダム
ノイズが発生し、このランダムノイズは上記の移動積算
による計算処理では取りきれずにデータとして残ってし
まっている。

このため、上記の従来方法では、上記の異物によるデー
タが取り込まれたままで処理されてしまい、高精度な位
置合わせができず、位置ずれによる半導体装置の不良や
、位置合わせ精度の頭打ちによる半導体集積回路の集積
度の頭打ちといった問題が生じている。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、高精度な位置
合わせができる半導体装置の位置合わせ方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明方法の原理説明図を示す。本発明は半導
体装置上のアライメントマークを撮像して得られた画像
信号に対して、移動積算処理を行なってアライメントマ
ークの中心（ｆｆ、Ｉを認識し、その認識結果に基づい
て位置合わせを行なう位置合わせ方法において、検出工
程１１と計算−［程１２とを含むよう構成したものであ
る。

ここに、検出工程１１は画像信号のデータから異物の画
像信号部分のデータを計算処理により検出し、また計算
工程１２は上記の異物の画像信号部分のデータを除いた
残りのデータから移動計算による計算処理を行なってア
ライメント？−りの中心位置を算出する。

〔作用〕

上記の検出工程１１により異物の画像信号部分のデータ
が検出され、ｊ１算工程１２で異物以外の部分の画像信
号データにより移動積算が行なわれているため、アライ
メントマークのましい中心位置を認識することができる
。

ここで、上記の検出工程１１には■移動積算の範囲を複
数の領域に分割し、各々の分割領域の画像信号のデータ
から各分割領域の中心位置又は対称性を検出した後、統
計処理にて異物のある分割領域のデータを検出する工程
、又は■アライメントマークの所定方向のエツジを大略
検出するエツジ検出工程と、検出されたエツジの近辺の
各データを所定方向と直交する方向について移動積算し
て異物のある領域のデータを検出する異物存在領域検出
工程とからなる工程、又は■アライメントマークの少な
くともエツジのパターンデータを予め登録しておいて、
それと少なくともエツジ部分を大略示す画像信号データ
とを比較照合して、その照合結果から異物のある画像信
号部分のデータを検出する工程がある。

上記の検出工程１１のいずれにおいても、異物の部分の
データがある領域又は異物の部分のデータを検出するこ
とができる。

〔実施例〕

第２図は本発明方法が適用される位置合わせ装置の一例
の構成図を示す。同図中、レーザ干渉計付ｘＹステージ
２１上のウェーハチャック２２により保持されたつＩ−
ハ２３上の所定位置には、アライメントマーク（図示せ
ず〉が形成されている。このアライメントマークはアラ
イメントスコープ２４で捕えられ、アライメントスコー
プ２４を介してＣＯＤ　（チャージ・カップルド・デバ
イス）カメラ２５により撮像される。

このＣＣＤカメラ２５により撮像して得られた画像信号
は、画像処理用コンピュータ２６に入力され、ディジタ
ル信号（画像信号データ）に変換された後、後述する本
発明の実施例のソフトウェア処理によりアライメントマ
ークの中心位置が異物の影響を受けることなく正確に検
出される。画像処理用コンピュータ２６は上記の検出し
たアライメントマークの中心位置が７ライメントスコー
プ２４の基準位置に一致するように、レーザ干渉計材Ｘ
Ｙステージ２１を適宜の方向及び距離だけｓ　ｅ　ＩＩ
Ｉ　ＩＩ）　ｔ　ル。

第３図は上記の画像処理用コンピュータ２６により行な
われる本発明方法の一実施例の動作説明用フローチャー
トを示す。同図中、まｆ前記アライメント？−り及びそ
の付近の画像信号のデータを取り込み（ステップ３１）
、そのデータから後述の計算処理により異物のデータの
有無を検出する（ステップ３２）。この結果、異物のデ
ータが有ると検出されたときは、その異物のデータを削
除しくステップ３３）、新たな領域を設定してから（ス
テップ３４）、上記のステップ３２の異物のデータの有
無の検出を行なう。

ここで、上記ステップ３４においては、■異物のデータ
のみを削除して残りのデータから新たな領域を設定する
場合、■後述する如く移動積算範囲を分割して異物のデ
ータを検出するときは異物のデータが存在する分割領域
だけを無視して残りの分割領域で新たな領域を設定する
場合、及び■■において異物のデータが存在する分割領
域を削除し、その代りに異物が認められない所に削除し
た数の分割領域を増やして新たな領域を設定する場合、
のいずれかが考えられる。

上記のステップ３２において異物のデータが存在しない
と検出されたときは、前記した移動積算による位置出し
を行ない、アライメントマークの中心位置を算出する（
ステップ３５）。その後、この算出結果に基づき、例え
ばステッパーのステージ系にフィードバックしてステー
ジを移動側部してｂｌＨ合わせを行なう。このように、
ステップ３１及び３２により前記した検出工程１１を実
現し、ステップ３３〜３５により前記した引算工程１２
を実現することで、異物のデータの彩管のない、より高
精度な拉置合わせを行なうことができる。

次に、本発明の要部をなす上記ステップ３２における異
物のデータ検出方法の各実施例について更に詳絽に説明
する。第４図はこの異物のデータの検出方法の実施例の
説明図で、同図（Ａ）に示す如くアライメントマーク１
の移動積算を行なう範囲４０をｎ個の領域４１１〜４１
ｎに分割する。

この分割領域４１１〜４１Ｔｌは隣接する分割領域と一
部が重複している。

各分割領域４１１〜４１Ｔ＋の各画像信号は第４図（Ｂ
）に４２ｔ〜４２ｔ＋で示す如くになり、アライメント
マーク１のエツジ部分で人なる波高値をもつパルス信号
となる。ここで、第４図（Ａ＞に示す如く、アライメン
トマーク１のエツジの近くに異物４３が存在すると、こ
の異物４３上を通るラインの画像信号の異物４３の部分
の波形は第４図（８）の４２＋にａで示す如く、単峰で
なく複数の山をもつパルスとなる。

そこで、異物のデータの検出方法としては、複数の分割
領域４１１〜４１ｎの各々について上記の画像信号の２
つの山の部分の中央、すなわちアライメントマーク１の
第４図（Ａ＞中水平方向の中央値をまず算出し、次に各
分割領域のその中央値を比較して、統計的手法を用いて
所定範囲を越える中央値をもつ分割領域は異物がある分
割領域と判定する。

また、別の異物のデータの検出方法としては、第４図（
［３）に示す画像信号の対称性を検出する。

アライメントマーク１は左右対称であるため、左右のエ
ツジのパルスはアライメントマーク１の中心に対して対
称となるはずであるから、例えば最初の分割ｔＩＡ域４
１１の２つのパルスを基準にして中心を鐸出し、以下多
分割領域４１２〜４１Ｔ＋について中心値に対して対称
であるが否か検出し、非対称な画像信号が得られる分割
領域Ｇ、を異物が存在する分割領域と判定する。

第５図は本発明の要部の他の実施例の説明図で、第４図
と同一部分には同一符号を付しである。第５図（Ａ）に
おいて、矩形のアライメントマーク１の長手方向（これ
をｙ方向とする）の４０で示す移動積算範囲について、
ｙ方向と直交するＸ方向の画像信号に基づき従来方法と
同じようにして移動８ｉ算を行なうことにより、アライ
メントマーク１の左右のエツジの概略位置を検出する。

しかし、このままでは異物４３を通る画像信号が第５図
（Ｂ）に示す如くになり、異物４３の画像信号部分によ
って正しくエツジ位置が把握できないために、そのまま
では７ライメントマーク１のＸ方向の中心位置は同図（
Ｃ）に示す如く算出されてしまい、正しい中心位置が得
られない。

そこで、本実施例では第５図（Ｄ）に示す如く、Ｘ方向
についてエツジ及びその位置を含む移動積算範囲５０を
設け、この移動積算範囲５０内の各画像信号に基づき移
１１１１８Ｉ算を行なう。このとき、異物４３を通る画
像信号は第５図（Ｄ）に５２で示す如くになり、アライ
メントマーク１の上下のエツジに対応した所にパルスｂ
、ｃが生じ、がっ、異物４３の位置に対応した時間タイ
ミングでパルスｄが生じる。移ｅ積算の結果、パルスｂ
、ｃはエツジに対応したパルスであると判別され、パル
スｄは異物４３によるパルスであると判別される。

従って、このパルスｄが発生する時間タイミングを記憶
しておき、再び第５図（Ａ）に示した移動積算範囲４０
について移動積算を行なうと共に、その時に記憶してお
いた時同タイミングに相当するポイントのデータを除去
して計算処理を行なわせることができる。

次に、本発明の要部の更に別の実施例について第６図と
共に説明する。本実施例では予めアライメント７−り１
のエツジの部分の２値化データ（又は複数値化データ）
を登録する。この登録データは、第６図（Ａ）〜（Ｃ）
に破線６０で示した、エツジ部分の画ａ６ｏａ　（斜線
の部分）と、エツジ以外の画像６０ｂ（白地の部分）と
からなる小面積の画像を示すパターンデータ（テンプレ
ート）である。

続いて、アライメントマーク１の画像信号データのうち
エツジ部分のデータに対し上記の登録パターンデータを
スキャンさせつつ両者を比較照合する。このとき、第６
図（Ａ）に示す如く登録パターンデータ６０と画像信号
データとが一致する場合はアライメントマーク１のエツ
ジとして認識する。しかし、第６図（Ｂ）に示す如くエ
ツジ部分のデータに異物４３のデータが存在する場合、
及び同図（Ｃ）に示す蛸くエツジ部分のデータが途中ま
でしか存在しない場合には、登録パターンデータ６０と
不一致であるため、登録パターン以外にパターンがある
ことを認識する。

なお、上記の登録パターンデータは少なくとも７ライメ
ントマーク１のエツジ部分を含んでいればよく、その面
積は実施例のものに限定されものではない。また、本発
明は上記の実施例に限定されるものではなく、半導体装
置の露光された部分の現像Ｔ程後に位置ずれ検査を行な
うときにも適用することができる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、異物のデータを除去する
ことによって７ライメントマークの正しい中心位買をｌ
ｆｔすることができるため、より高精度な位置合わせが
でき、よって半導体集積回路の歩留り向上や集積度の向
上に奇５するところ大である等の特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の原理説明図、 第２図は本発明方法が適用される位置合わせ装置の一例
の構成図、 第３図は本発明方法の一実施例の動作説明用ノロ−チャ
ート、 第４図乃至第６図は夫々本発明の要部の各実施例の説明
図、 第７図は従来方法の一例の説明図である。 図において、 １はアライメントマーク、 １１は検出工程、 １２は割算工程、 ２３はウェーハ、 ２４はアライメントスコープ、 ２５はＣＯＤカメラ、 ２６は画像処理用コンビｌ−タ、 ４３は異物 を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体装置上のアライメントマークを撮像して得
   られた画像信号に対して、移動積算処理を行なつて該ア
   ライメントマークの中心位置を認識し、その認識結果に
   基づいて位置合わせを行なう半導体装置の位置合わせ方
   法において、 前記画像信号のデータから異物の画像信号部分のデータ
   を計算処理により検出する検出工程（１１）と、 該検出工程（１１）により検出された該異物の画像信号
   部分のデータを除いた残りのデータから移動積算による
   計算処理を行なって前記アライメントマークの中心位置
   を算出する計算手段（１２）と、 を含むことを特徴とする半導体装置の位置合わせ方法。
2. （２）前記検出工程（１１）は、前記移動積算範囲を複
   数の領域に分割し、夫々の分割領域の画像信号のデータ
   から各分割領域の中心位置又は対称性を検出した後、統
   計処理にて前記異物のある分割領域のデータを検出する
   ことを特徴とする請求項（１）記載の半導体装置の位置
   合わせ方法。
3. （３）前記検出工程（１１）は、前記アライメントマー
   クの所定方向のエッジを大略検出するエッジ検出工程と
   、該検出されたエッジの近辺の各データを該所定方向と
   直交する方向について移動積算して前記異物のある領域
   のデータを検出する異物存在領域検出工程とからなるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の半導体装置の位置合
   わせ方法。
4. （４）前記検出工程（１１）は、前記アライメントマー
   クの少なくともエッジのパターンデータを予め登録して
   おき、前記画像信号のデータから検出した前記アライメ
   ントマークの少なくともエッジ部分を大略示すデータと
   該登録パターンデータとの比較照合を行ない、照合結果
   が不一致のとき前記異物のある画像信号部分のデータと
   して検出することを特徴とする請求項（１）記載の半導
   体装置の位置合わせ方法。