JPH0432219A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、所望の位置に基板上の複数の領域を順にアラ
イメント（位置合わせ）する位置合わせ方法に関し、特
に、半導体製造用のステップアンドリピートタイプの露
光装置において、半導体ウェハ上のショット領域に関連
する位置を計測し各ショットをアライメントする位置合
わせ方法に関する。

［従来の技術］ 従来、半導体製造用のステップアンドリピートタイプの
露光装置、すなわちステッパーにおいて、半導体ウェハ
上のショット領域に位置合わせする方法は、例えば本出
願人（キャノン株式会社）の特開昭６３−２３２３２１
号公報に開示されている。

この位置合わせ方法は、ウェハ上のショット領域に関連
する位置を計測するだけで、レチクルに関連する位置に
ウェハ上の全てのショット領域を、高精度にアライメン
トすることができ、極めて優れたものである。

［発明が解決しようとするｉ！題］ しかしながら、半導体ウェハが種々のプロセスから生成
され、その際、ウニへ下地の物質、マーク段差、感光材
（レジスト）のカバーリングの変化によって各プロセス
におけるアライメントマークは種々の変化をする。従来
の位置合わせ方法では、処理パラメータは固定されてい
た。従って上記のような、アライメントマークの変化に
対して必ずしも最適のパラメータとはなっていなかった
。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その
目的は、例えば本発明が半導体製造用のステップアンド
リピートタイプの露光装置に適用された場合には、半導
体ウェハ上の計測マークの位置計測の際に計測精度を更
に向上させることである。

［課題を解決するための手段および作用］本発明は、上
述の目的を達成するために、計測マークを形状の変化に
対して、あらかじめ、計測マークを観察し、計測処理パ
ラメータを変化させた時の計測精度に関連する特徴量と
してマークの異なるいくつかの部分でのマーク位置の計
測のばらつきの程度を採用し、ばらつきの程度が最も小
さくなるような処理パラメータを、計測マークを最も精
度良く検出するような処理パラメータと決定することに
より、アライメントしウェハを焼付けなくとも処理パラ
メータをフィッティングすることが可能となり、アライ
メント精度を向上させることが可能となる。

さらに、本発明は、計測パラメータ変化させマークを観
察する際に、マークを複数回計測しその計測ばらつ籾を
、計測処理パラメータを変化させた時の計測精度に関連
する特徴量とすることにより、アライメントしウェハを
焼付けなくとも処理パラメータをフィッティングするこ
とが可能となり、アライメント精度を向上させることが
可能となる。

［実施例〕 以下、本発明を図にした実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明に係わるステップアンドリピートタイ
プの半導体製造用露光装置の一実施例を示す。この図に
おいて、ＲＴは半導体素子製造用のパターンＰＴが形成
されているレチクル、ＷＦは多数のショットＳＨを有す
る半導体ウェハ、ＬＮはレチクルＲＴ上のパターンＰＴ
をウェハＷＦの一つのショットＳＨに縮小投影する投影
レンズ、ＣＵはステッパ全体を制御する制御ユニット、
Ｃ５は位置合わせデータや、露光データなどの必要な情
報を制御ユニットＣＵに入力するためのコンソールであ
る。

制御ユニットＣＵは、複数のコンピュータ、メモリ、画
像処理装置、ＸＹステージ制御装置などを有している。

また、撮像装置ＣＭの画像出力から、撮像しているマー
クの位置ズレ量、および特微量を検出するために、第２
図に示す如く、撮像装置ＣＭからの各画素信号を量子化
するＡ／Ｄ変換装置２１、Ａ／Ｄ変換装置２１からの量
子化さｊた画素信号を所定方向に積算する積算装置２２
、積算装置２２で積算された信号からマークの位置ズレ
量を検出する位置検出装置２３を有している。

この構成については後はど詳細に説明する。

レチクルＲＴは、制御ユニットＣＵからの指令に従い、
Ｘ、Ｙ、θ方向に移動するレチクルステージＲ３に吸着
保持されている。レチクルＲＴはレチクルＲＴを投影レ
ンズＬＮに対して所定の位置関係にアライメントする際
に使用されるレチクルアライメントマークＲＡＭＲ−Ｒ
ＡＭＬとレチクルＲＴとウェハＷＦ上のショットＳＨの
位置関係を検出する際に使用されるレチクルマークＲＭ
Ｒ−ＲＭＬを有している。

レチクルセットマークＲ３ＭＲ−ＲＳＭＬは投影レンズ
ＬＮに対して所定の位置関係となるように、投影レンズ
ＬＮの鏡筒に固定された部材上に形成されている。投影
レンズＬＮに対するレチクルＲＴのアライメントは、マ
ークＲＡＭＲとマークＲＳＭＲの組とマークＲＡＭＬと
マークＲ３ＭＬの組を撮像装置ＣＭで重ねて撮像し、こ
の時の画像出力から検出される両者の位置ズレ量が所定
の許容値内となるように、レチクルステージＲＳを制御
ユニットＣＵが移動させて行われる。

ウェハＷＦはウェハステージＷＳに吸着保持されている
。ウェハステージＷＳはＸＹステージＸＹＳに対してウ
ェハＷＦをＺ１θ方向に移動する。

ＭＸ−ＭＹは、ＸＹステージｘｙｓをＸ％Ｙ方向に移動
するためのモータである。

ＭＲＸ　−ＭＲＹは、ＸＹステージｘｙｓに固定されて
いるミラーである。

ＩＦＸ・ＩＦＹはレーザ干渉計である。

ウェハＷＦをＸ、Ｙ方向に移動するためのＸＹステージ
ｘｙｓは、レーザ干渉計ＩＦＸ−ＩＦＹというミラーＭ
Ｘ−ＭＹによってＸＹ座標上の位置が常に監視されると
共に、モータＭＸ　−ＭＹによって制御ユニットＣＵか
ら指令された位置に移動する。

制御ユニットＣＵは移動終了後もレーザ干渉計ＩＦＸ・
ＩＦＹの出力に基づいてＸＹステージＸＹＳを指定位置
に保持する。

ウェハＷＦ上には、既に前の露光工程により、多数のパ
ターン（ショットＳＨ）が概略Ｘ、、Ｙ方向に並んで形
成されていると共に、ウェハアライメントマークＷＡＭ
Ｌ−ＷＡＭＲが形成されている。また、各ショットＳＨ
にはウェハマークＷＭＬ−ＷＭＲが設けられている。第
１図に戻って、Ｏ３はウェハＷＦ上のウェハアライメン
トマークＷＡＭＬ−ＷＡＭＲのＸＹ座標上の位置を検出
するために、ウェハアライメントマークＷＡＭＬ・ＷＡ
ＭＲを撮像するオファクシススコープである。オファク
シススコープＯ５は投影レンズＬＮに対して所定の位置
関係を維持するように強固に固定されている。

ＩＬは投影レンズを介してレチクルＲＴのパターンＰＴ
をウェハＷＦのショットＳＨに焼付ける際に、焼付は光
でレチクルＲＴを照明するための照明装置である。

ＳＨＴは焼付は時の露光量を制御するためのシャッタで
、これらも制御ユニットＣＵからの指令に従フて動作す
る。

ＬＳは焼付は波長と略同じ波長のレーザ光を発生するレ
ーザ光源であり、投影レンズを介したレチクルＲＴのパ
ターンＰＴとウェハＷＦのショッ１＝ｓＨの位置ズレ量
を検出するために、撮像装置ＣＭがレチクルマークＲＭ
ＬとウェハマークＷＭＲの組で各マークを重ねて撮像す
る際、各マークを照明するために利用される。

レーザ光源ＬＳからのレーザ光は、拡散板ＤＰで拡散・
平滑化された後、各マークの照明光として利用される。

ＬＳＨは、レーザ光が不要なとき、例えばＸＹステージ
ＸＭＳをステップ移動しているとき、レーザ光源ＬＳか
らのレーザ光がウェハＷＦに到達しないようにレーザ光
を遮断するためのシャッタである。

このような構成による位置ズレ量の検出は以下のように
なる。なお、以下の説明では、第１図に矢印で示す正面
方向に関して、右手方向を右方向、左手方向を左方向と
呼ぶ。

レーザ光源ＬＳから射出されたレーザ光は、拡散板ＤＰ
によって拡散された後、ポリゴンミラーＰＭによって走
査される。この後、ｆθレンズＦθによって等速走査に
変換され、ビームスプリッタＢＳを′通り、ダハプリズ
ムＤＡＰにより左右に分割される。左方向に分割された
レーザ光は、右対物ミラーＡＭＨによってレチクルＲＴ
上方からレチクルマークＲＭＲを含む領域に照射される
。

レチクルＲＴを透過したレーザ光は、縮小投影レンズＬ
Ｎから、ショット右側のウェハマークＷＭＲを含む領域
に照射される。ウェハマークＷＭＲを含む領域からの反
射光は、前記と逆の光路をたどって投影レンズＬＮ、レ
チクルマークＲＮＲを含む領域を経た後、ダハプリズム
ＤＡＰに達する。同様にダハプリズムＤＡＰによって右
方向に分割されたレーザ光も左対物ミラーＡＭＬからレ
チクルマークＲＭＬを含む領域に照射された後、同様の
光路を通りウェハマークＷＭＬを含む領域からの反射光
がダハプリズムＤＡＰに戻る。ダハプリズムＤＡＰにて
左右のレーザ光がそろえられた後、ビームスプリッタＢ
Ｓを通過し、エレクタＥＬで拡大されて、第３図に示す
画像として撮像装置ＣＭの撮像面に結像される。撮像装
置に結像されるウェハマークＷＭＬ−ＷＭＲの像はその
撮像面で所定の倍率となるようにエレクタＥＬなとで拡
大されている。また撮像装置ＣＭは、例えば、ＩＴＶカ
メラや２次元イメージセンサなとの光電変換装置であり
、結像したレチクルマークＲＳＬ−ＲＳＲとウェハマー
クＷＭＬ−ＷＭＲの像を２次元の電気信号に変換する。

第３図は撮像装置ＣＭに結像したレチクルマークＲＳＬ
−Ｒ３ＲとウェハマークＷＳＬ−ＷＳＲを含む領域の説
明図である。この図では、以降の説明のために、先に説
明したレチクルマークＲＭＬ−ＲＭＲとウェハマークＷ
ＭＬ−ＷＭＲのそれぞれを更に詳細に規定している。こ
の図において、レチクルマークＲＭＬはＲＭＬ、−ＲＭ
Ｌ。

と示され、レチクルマークＲＭＲはＲＭＲ，−ＲＭＲ，
と示される。３＠３図の左半分は、ショットＳＨの左側
のマークＷＭＬ、−ＷＭＬ、とレチクルＲＴの右側のマ
ークＲＭＬ、−ＲＭＬ、の像を示し、右半分はショット
ＳＨの右側のマークＷＭＲＸ−ＷＭＲ，とレチクルＲＴ
の左側のマークＲＭＲｘ　−ＲＭＲ，の像を示す。

１Ｊ３図でレチクルマークＲＭＬ、−ＲＭＬ、　　・Ｒ
ＭＲ，・ＲＭＲ，の像が黒く見えるのは、ウェハＷＦか
らの反射光によりレチクルＲＴを裏面から照明し、その
透過光を撮像装置ＣＭが撮像しているためである。

撮像装置によって２次元の電気信号に変換された画像は
、第２図に示すＡ／Ｄ変換装置２１によってデジタル化
、例えば２値化され、撮像面の各画素の位置に対応した
ｘｙＸアドレスもつ画像メモリに格納される。画像メモ
リに格納された画像の内容は第４図の横方向にＸアドレ
ス（座標）、縦方向にＹアドレス（座標）をふフたもの
に相当する。

ズレ量計測は第３図の４組のマーク画像について各々独
立に行われる。

即ち、レチクルマークＲＭＬ、とウェハマークＷＭＬ、
の画面的位置の差から対物ミラーＡＭＬを介した左視野
Ｘ方向のズレ量ＤＩＸを、レチクルマークＲＭＬ、とウ
ェハマークＷＭＬ、から同様に左視野Ｘ方向のズレ量Ｄ
ｉ、を各々求めている。同様に、レチクルマークＲＭＲ
，とウェハマークＷＭＲ，から対物ミラーＡＭＲを介し
た右視野Ｘ方向のズレ量Ｄ　ｒＸを、同様にレチクルマ
ークＲＭＲ，とウェハマークＷＭＲ，から右視野Ｘ方向
にズレ量Ｄｒｙを各々求めている。各々のズレ量計測は
、ＸＹ座標での計測値の差こそあれ、それ以外は同様で
あるため、以後左視針Ｘ方向の計測を例にとって説明す
る。

第４図（ａ）は第３図の左側上部の一組のマークＲＭＬ
、　　・ＷＭＬ、を表す。ショットＳＨ内のパターンと
レチクルＲＴのパターンＰＴの重ね合わせにおいて、前
述の各組のマークは、正確にバターンの重ね合わゼが行
われたときに、相対ズレ量がＯになるように設計されて
いる。即ち、第４図（ａ）において、レチクルマークＲ
ＭＬ、の左マーク成分の撮像面内位置をＰＲＬ、右マー
ク成分に撮像面内位置をＰ　Ｒ，Ｒ、ウェハマークＷＭ
Ｌ、の撮像面内位置をＰＷＭとずれば、ズレ量Ｄ１ｘは
、 ＤｉＸ＝ＰＷＭ−（ＰＲＬ十ＰＲＲ）／２となる。

次にこの各位置ＰＲＬ、ＰＲＲ，ＰＷＭの算出方法につ
いて述べる６第４図（ａ）のＷ、（ｋ＝１〜ｎ）は撮像
面上で設定される２次元ウィンドウを表す。

第２図に示す積算装置２２は、この２次元のウィンドウ
Ｗｋの各々で、ズレ量を検出する方向（この場合はＸ方
向）に直角な方向（この場合はＹ方向）にＡ／Ｄ変換装
置２１からの各画素値を積算し、１次元の積算波形５ｋ
（Ｘ）を得る。画像メモリ上の画素データ値をｐ　（ｘ
、ｙ）としウィンドウＷｋのＹ方向の範囲をｙｋｌ≦Ｙ
≦Ｙｋ２とすれば５ｋ（Ｘ）は、 と表される。実際には、第４図（ａ）に示すようにｎ個
のウィンドウＷｋを設定し、各々のウィンドウＷｋに関
して第４図（ｂ）に示すような投影積算波形を得ている
や撮像した画像においては、レチクルマークＲＭＬ、お
よびウェハマークＷＭＬｘのエツジ信号部分は、他の分
野に比べてコントラストが急激に変化するため、積算波
形５ｋ（ｘ）は積算方向に直角な方向（Ｘ方向）のコン
トラストが強調され、Ｓ／Ｎが高められるので、外信帯
部分には急峻なピークや落込みが観測される。

第２図に示す位冒検出装置２３は、上述の積算波形５ｋ
（ｘ）から各々マーク位置ＰＲＬ。

ＰＲＲ，ＰＷＭを検出している０位置検出装置２３にお
いては、第４図（ｂ）の各積算波形５ｌ（Ｘ）〜５ｎ（
ｘ）について同一の処理が行われている。以下の説明で
は、任意の積算波形５（Ｘ）を例にとっている。マーク
位置検出は、レチクルマーク位置ＰＲＬ、ＰＲＲの検出
処理とウェハマーク位置ＰＷＭの位置検出とに分けられ
ている。また、その各マーク位置の検出処理は、粗位置
を求める処理とｉ密位置を求める処理とに分けられてい
る。

粗位置を求める処理は、ウェハマーク位置検出、レチク
ルマーク位置検出とも、テンプレートマツチング法を用
いている。先ず、ウェハマークＷＭＬつの位置ＰＷＭの
検出を説明する。積算して得られた理想波形を第５図（
ａ）に示すＳ　（ｘ）とし、テンプレートを第５図（ｂ
）に示すＰ　（ｘ）とすると、下式で示すマツチング評
価式により、任意の点ｘｋにおけるマツチング度Ｅ（ｘ
ｋ）が得られる。

Ｅ＝（Ｘｋ）＝戸　（Ｓ（Ｘｋ−ｉ）　　　Ｐ（ｆ））
　２ｆ−（ｉ　　ｌ　　−ｃ−ｗ／２　　　≦　ｉ　≦
　　−ｃ＋ｗ／２　　Ｕ　　　−ｃ−ｗ／２≦ｉ≦ｃ＋
ｗ／２） 上式中のパラメータＣ，Ｗはテンプレートの有効範囲を
意味し、Ｃは有効範囲の中心、Ｗは有効範囲の幅を表し
たものになっている。任意の点ｘｋに対するマツチ度Ｅ
　（Ｘｍ　）の値は、第５図（Ｃ）に示すようにウェハ
マークＷＭＬの粗位置にピークを持つこととなる。

マツチ度Ｅ　（Ｘｋ　）がピークとなるＸｋ座欅値をｘ
２、その時のピーク値をピークマツチ度Ｅ（ｘｐ　）と
する。実際には、半導体製造工程あるいはレジスト膜厚
などの影響で、積算波形が５（Ｘ）のようになるとは限
らない。このため、現実には数種類のテンプレートを用
いて、同様の処理を行い、各々のマツチ度を計算して最
大のものを採用するマルチテンプレート法を用いている
。

第５図（ｂ）以外の代表的なテンプレートを第５図（ｄ
）から（ｆ）に示す。精密なマーク位置検出は、採用し
たマツチ度関数Ｅ（ｘｋ）に付いて、位置ｘｐを中心と
する数点の重心計算により決定している。或は、Ｅ　（
ｘｋ）を曲線近似し、近似曲線のピーク値から決定して
もよい。

レチクルマークＲＭＬＸの各マーク成分の位置ＰＲＬ％
ＰＲＲの粗検比処理も同様なテンプレートマツチング処
理である。テンプレートマツチング処理で２本のレチク
ルマークの中心位置を求めた後、左右各々のレチクルマ
ーク位置を、検出した２本のレチクルマークの中心位置
より、各々のレチクルマークの位置を粗く求めた後、算
出された粗位置まわりに積算波形Ｓ　（ｘ）の重心計算
を行う。

位置検出装置２３は、このようにして各ウィンドウＷｋ
ごとに第４図（ｂ）に示すレチクルマーク位置Ｐ　ＲＬ
　＠　、　Ｐ　ＲＲｋとウェハマーク位置ＰＷＭｋを求
めた後、各ウィンドウＷｋごとにレチクルマークＲＭＬ
、とウェハマークＷＭＬｘの位置ズレ量Ｄ　Ｑｘｋの平
均値を、以下の式で示すように、レチクルマークＲＭＬ
、とウェハマークＷＭＬ、の位置ズレ量ＤＥｌｋとして
求める。また、同様な処理により、レチクルマークＲＭ
　Ｌ、とウェハマークＷＭＬ、の各ウィンドウＷｋごと
の位置ズレ量Ｄ　Ｒｙｋから位置ズレ量Ｄｊｌｙを、レ
チクルマークＲＭＲｘとウェハマークＷＭＬ、の各ウィ
ンドウＷ、とどの位置ズレ量Ｄ　ｌ１ｙｋから位置ズレ
量ＤＱｙを、レチクルマークＲＭＲ，とウェハマークＷ
ＭＲｙの各ウィンドウＷｋごとの位置ズレ量Ｄｒｙｋか
ら位置ズレ量Ｄ　ｒｙを求める。

次に、マーク計測のパラメータの最適化の方法について
説明する。

計測のパラメータとしては、例えば、各ウィンドウにお
ける積算幅（Ｙｋｚ　　Ｙｂ＋）やテンプレート形状、
テンプレート有効範囲（Ｃ，Ｗ）などがあるが、ここで
は、精度に関して主な要因となるテンプレート有効範囲
を調整している。

半導体製造の各プロセスで、変化するアライメントに関
する主な要因の１つにアライメントマークの線幅変動が
ある。これは、アライメントマークの転写時にマーク部
分をエツチングするか、マーク以外の部分をエツチング
するかによる、凸凹形状に変化、あるいはエツチングの
程度、または、マークの上にカバリングされる物質の有
無により変動するものである。例えば、第６図（ａ）は
マーク部分６１をエツチングし、Ａρ６２をスパッタリ
ングにより蒸着した場合のマーク断面であるが、この場
合明らかに、レチクルより転写された線幅よりも内側に
エツジが現れ、マークのエツジ位置が狭くなフているこ
とが分かる。一方第６図（ｂ）はマーク以外の部分をエ
ツチングし、ＡＪ！６２を蒸着した場合を示しているが
、この場合には、レチクルにより転写された線幅よりも
広い位置にマークのエツジが現れることがわかる。

このような線幅の変化は、そのマークの形成されるプロ
セスによフては、大きくなる場合がある。

その場合、マークのエツジ信号が出現する位置が変動し
、固定したテンプレート有効幅からエツジ信号部分が外
れることによりＳ／Ｎの低下が発生する。言い替えれば
、Ｓ／Ｎ的に最適なパラメータは、エツジ信号部分を過
不足なく捉えることであると言ってもよい。

上記Ｓ／Ｎの観点から最適なパラメータを設定する場合
の評価尺度としては、定常ランダムなノイズの影響を強
く受ける、マークの異なった部分を計測した際の計測ば
らつぎを採用することが可能である。つまり、一般には
、定常ランダムなノイズの影響が大きくなるほどこれら
の計測値のばらつき即ち分散は大となる傾向があるとい
う特徴があるからである。

第７図はパラメータの最適化部分を説明する図である。

第７図の撮像装置ＣＭ、Ａ／Ｄ変換装置２１、積算装置
２２、位置検出装置２３はマーク検出部分と同様である
。第７図７１はパラメータセット発生装置であり、テン
プレート有効範囲を意味ある範囲で変化させたパラメー
タの組を網羅的に発生させて位置検出装置に渡している
。第７図７２は特徴量抽出装置であり、ここで、各ウイ
ントウＷｋごとの位置ズレ量り。ｋ、ＤＱｙｋ、Ｄ　ｒ
ｘｋ　ｙ　Ｄ　ｒｙｋの分散を で求めパラメータの組とそのウィンドウ間の位置ズレ量
の分散値を保持する。次にパラメータ発生装置７１が新
しいパラメータの組を発生させ、位置検出をした後、特
徴抽出装置が新しいパラメータの組と上記分散値を保持
する。上記のループをパラメータ発生装置が新しいパラ
メータを発生し終るまで繰り返し、最終的にはこれらの
パラメータに組の内で最も分散の小さい組を最適なパラ
メータとして出力する。

容易にわかるように、パラメータ発生装置７１では、網
羅的にパラメータを発生させずに、評価値である分散値
をフィードバックすることで、いわゆる山登り探索的な
手法でパラメータを発生させ極小値を求めてもほぼ同様
な効果が得られる。

また、ショットＳＨとレチクルＲＴの回転角θが大きく
、第８図（ａ）に示すようにウェハマークＷＭＬＸがレ
チクルマークＲＭＬ、に対して大きく傾いている場合に
は、ズレ量は第８図（ｂ）に示すようにウィンドウＷ、
の位置に依存したものになり、その分散は各ウィンドウ
の計測値の誤差が小さい場合でも大きくなってしまう、
そこでこのようにウェハマークが回転している場合は、
分散の代わりにウィンドウＷｋの各々の位置に対するズ
レ量を直線近似した際の最小自乗誤差を用いてもよい。

第９図（ａ）はウニ八プロセスにおけるウェハマークの
積算波形の例を示している。第９図（ｂ）は横軸にテン
プレート有効範囲の中心Ｃをとり、縦軸にテンプレート
有効範囲の幅Ｗを取フた際のウィンドウ間の計測値の分
散の変化を表す等高線グラフである。′ｓ９図（ｂ）の
９１に示すように、分散が最小を示す位置があり、その
位置のパラメータの組がＳ／Ｎ的には最適であることを
示している。また、第１０図（ａ）は別の線幅の異なる
パターンの積算波形の例を示している。

第１０図（ｂ）は第９図（ｂ）と同様に分散値の変化を
表した等高線グラフであるが、この場合、１０１に示す
ように線幅の変化により分散の極小値を示す位置が第９
図（ｂ）の場合と異なっており、最適なパラメータの組
が変化したことを示している。

次にこのような本実施例の位置合わせの手順を説明する
。先ず、レチクルＲＴを不図示の搬送ハンド機構によっ
てレチクルステージＲ３上に送り込みセットし、ウェハ
ＷＦを不図示の搬送ハンド機構によってウェハステージ
ＷＳ上に送り込み、真空吸着によりウェハステージＷＳ
上に固定する。ウェハはウェハアライメントマークＷＡ
ＭＬとＷＡＭＲをＸＹステージに移動させ、オファクシ
ススコープｏＳを介し撮像され、粗く位置合わせされる
。次に、ウェハＷＦの観察しようとするショットＳＨの
アライメントマークを投影レンズの下の位置にＸＹステ
ージＸＭＳと干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹの計測値に従って送
り込み撮像装置ＣＭにて観察可能な位置に保持し、アラ
イメントマークを観察し、計測パラメータの最適化を行
い、最適なパラメータの組を不図示のＣＵ内の記憶装置
に記憶する。このように、１つのショットＳ）Ｉでパラ
メータを最適化することも可能であるが、より最適化の
精度を上げるためにウェハ内の複数のショットでパラメ
ータの最適化を行い、その平均の値を出力し、最終的な
パラメータの組としてもよい。平均化の目的はウェハ内
でのマーク位置に依存した特徴量の変化を除くためであ
り、その意味では複数のショットは、ウェハ内全域で均
等にちらばった位置に選ぶことが望ましい、最適なパラ
メータの組はショットの左右のマークＷＭＲ，ＷＭＬ毎
に決定しても良いし、左右の最適パラメータの平均を求
めてもよい０次に同一ウェハをこの最適に決定されたパ
ラメータの組を使用して、アライメントしアライメント
した位置に従フてステップアンドリピートで露光してい
る。

さらに計測したウェハと同じプロセス条件のウェハをア
ライメントする際には、前記ＣＵ内の記憶装置に記憶さ
れた最適なパラメータを参照することによりアライメン
トを行っている。

として採用することが可能となっている。第一の実施例
と同様に計測パラメータを変化させた時の複数回計測の
ばらつきの最小値を求め、その最小値を示すパラメータ
の組を最適なパラメータの組として決定している。これ
以外の部分は第一の実施例と同様である。

［第２の実施例］ 第一の実施例では、アライメントマークの計測の精度を
反映する特徴量としてマークの異なる部分の計測値の設
計位置からの相対的なばらつきを利用していた。本実施
例では、アライメントマークの計測の精度を反映する特
徴量として、マーク位置を観察位置でサーボフィードバ
ックしたＸＹステージＸＭＳで保持して、複数回計測し
、その計測値のばらつきを特徴量としている。ＸＹステ
ージは高精度に位置決められているため、計測値のばら
つきは定常ランダムなノイズの影響を受けていることが
主な原因となっている。よってこの計測値のばらつきを
計測の精度を反映する特徴量［発明の効果コ 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、アライ
メントマークの計測に関する計測パラメータを、計測の
精度に関連した特徴量を参照し最適に決定することが可
能となり、それにより、ウェハの各領域をステップアン
ドスキャンにより高精度にアライメントできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるステップアンドリピートタイプ
の半導体製造用露光装置の一実施例の構成図、 第２図は本実施例のマーク検出部分の説明図、′ｓ３図
は撮像装置の画面上に結像された各マークの状態の説明
図、 ′ｓ４図（ａ）、（ｂ）は理想的なマークの画像図およ
びマーク信号の説明図、 第５図（ａ）〜（ｆ）はマーク信号に対するテンプレー
トの各別の例とテンプレートマツチ度の説明図、 第６図（ａ）、（ｂ）はマーク線幅の変化の説明図、 第７図はマーク計測パラメータの最適化部分の説明図、 第８図（ａ）、（ｂ）はマークが回転している場合の計
測位置ズレ量の変化の状態の説明図およびズレ量のグラ
フ、 第９図（ａ）、（ｂ）および第１０図（ａ）、（ｂ）は
マーク線幅とウィンドウ間の計測ばらっぎの関係を示す
説明図である。 Ｆ Ｔ Ｌ Ｕ 　Ｓ Ｍ ：ウエハ、ＬＮ：縮小投影レンズ、 ニレチクル、ＳＨＴ：シャッタ、 ：露光光源、 ：コントロールユニット、 ：コンソール、ＬＳ：レーザ光、 ：カメラ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所望の位置に基板上の複数の領域を順にアライメ
   ントするために、前記基板上の複数の領域のマークを検
   出し、この検出されたマーク信号を信号処理することに
   より、マーク位置を精密に検出し、マーク位置に従って
   アライメントする位置合わせ方法において、あらかじめ
   前記基板あるいは前記基板と同様の状態を有する基板の
   いくつかの領域のマークを、前記マーク信号の信号処理
   における処理パラメータを最適にフィッテングすること
   を目的として観察し、観察されたマーク信号の前記処理
   パラメータを変化させることにより得られるマーク信号
   の計測精度に関わる特徴量の変化より、計測精度を最良
   にするように前記処理パラメータを決定し、その後に前
   記決定されたパラメータを用いてアライメントを行うこ
   とを特徴とする位置合わせ方法。
2. （２）前記マークを観察し、観察されたマーク信号の前
   記処理パラメータを変化させることにより得られるマー
   ク信号の計測精度に関わる特徴量として、前記マークの
   複数の部分での、各々の計測位置の、マーク設計値から
   の相対的なばらつきを尺度とし、そのばらつきが小さい
   程マーク信号の計測精度が良好であると判断することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ方法
   。
3. （３）前記マークを観察し、観察されたマーク信号の前
   記処理パラメータを変化させることにより得られるマー
   ク信号の計測精度に関わる特徴量として、同一位置での
   前記マークの繰り返し計測のばらつきの程度を尺度とし
   、そのばらつきが小さい程マーク信号の計測精度が良好
   であると判断することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の位置合わせ方法。