JPH05136022A - Alignment method - Google Patents

Alignment method

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JPH05136022A
JPH05136022A JP29447491A JP29447491A JPH05136022A JP H05136022 A JPH05136022 A JP H05136022A JP 29447491 A JP29447491 A JP 29447491A JP 29447491 A JP29447491 A JP 29447491A JP H05136022 A JPH05136022 A JP H05136022A
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JP
Japan
Prior art keywords
alignment
alignment mark
waveform
wave
directions
Prior art date
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Pending
Application number
JP29447491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ogoshi
健 大越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP29447491A priority Critical patent/JPH05136022A/en
Publication of JPH05136022A publication Critical patent/JPH05136022A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the title alignment method capable of processing wave- forms without making an alignment error when the detected wave-forms are notably different from one another in the X and Y directions during the photosteps in the semiconductor device manufacture. CONSTITUTION:When the detected wave-forms of alignment marks are notably different from one another in the X and Y directions during the various semiconductor manufacturing steps, the wave-form processing steps of the alignment marks in the X and Y directions are respectively and independently set up so that the alignment marks in the X and Y directions may be wave-form processed meeting the optimum requirements. Furthermore, even when the discrepancies between the detected wave-forms in the X and Y directions are not so conspicuous as to make an alignment error, the processing time can be notably cut down while particularly augmenting the alignment precision.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造のフォ
ト工程に関し、特にアライメントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photo process for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to alignment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置製造のデザインルール
は、年々微細化が進み、量産段階で0.8ミクロン、試
作段階で0.5ミクロンのプロセスルールとなってい
る。それに伴い、当然のことながら下地パターンとのア
ライメント精度も高いものが要求されている。通常、ア
ライメント精度は、プロセスルールの1/3〜1/4が
要求されるのが普通で、0.8ミクロンルールで0.3
ミクロン、0.5ミクロンルールでは、0.15ミクロ
ン程度のアライメント精度が要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, design rules for manufacturing semiconductor devices have been progressively miniaturized year by year, and a process rule of 0.8 μm in a mass production stage and 0.5 μm in a trial production stage has been adopted. Along with this, it is naturally required that the alignment accuracy with the underlying pattern is high. Normally, 1/3 to 1/4 of the process rule is usually required for the alignment accuracy, and 0.3 for the 0.8 micron rule.
The micron and 0.5 micron rule requires an alignment accuracy of about 0.15 micron.

【0003】アライメントセンサーの方式は、大きく分
けて2種類ある。一つは、レーザーを光源として、前記
レーザーの光線をアライメントマークに入射させて回折
光を検出する方式ともう一つは、ハロゲンランプ等を光
源として200nmほどの幅を持たせた光線をアライメ
ントマークに入射し、前記アライメントマークをCCD
カメラ等を用いて撮像し、画像処理技術を用いてアライ
メントマークの位置を検出する方法とがある。一般に前
者を暗視野系アライメント、後者を明視野系のアライメ
ントと呼ぶ。
There are roughly two types of alignment sensor systems. One is a method of using a laser as a light source to detect the diffracted light by making the light beam of the laser incident on an alignment mark, and the other is to use a light source such as a halogen lamp as a light source having a width of about 200 nm as an alignment mark. Incident on the CCD and the alignment mark
There is a method of picking up an image using a camera or the like and detecting the position of the alignment mark using an image processing technique. In general, the former is called dark-field alignment and the latter is called bright-field alignment.

【0004】またアライメントセンサーの方式は、アラ
イメントマークへの光源の入射方法によっても分類され
る。一つは、レンズを介して行われるTTL方式とレン
ズ外から入射、検出されるOFF AXISとがある。
The type of alignment sensor is also classified according to the method of incidence of the light source on the alignment mark. One is the TTL method performed through the lens and the OFF AXIS that is incident and detected from outside the lens.

【0005】次にアライメント方式には、グローバルア
ライメント、D by Dアライメント、EGAなどが
ある。D by Dアライメントは、有効チップ全点に
ついて位置計測を行うアライメント方法である。EGA
は、有効チップ全点の中から参照するチップを何点か抽
出し、参照チップのデータを用いて全有効チップに対し
てリニアな補正を行う方法である。ステージ精度が飛躍
的に向上すればD by Dアライメントの方が精度が
高いが、現在のステージ精度では参照チップ数を十分に
多くすればEGAの方がアライメント精度が高い。
Next, the alignment method includes global alignment, D by D alignment, EGA and the like. The D by D alignment is an alignment method in which position measurement is performed for all effective chip points. EGA
Is a method of extracting some reference chips from all the effective chip points and performing linear correction on all the effective chips using the data of the reference chips. If the stage accuracy is dramatically improved, the D by D alignment is more accurate, but with the current stage accuracy, the EGA is higher in alignment accuracy if the number of reference chips is sufficiently large.

【0006】図2は、従来技術の明視野系のアライメン
トセンサーの波形処理方法を示した概略図である。従来
技術同様に半導体基板上には、位置合わせに用いるため
のアライメントマーク21がパターニングされている。
前記アライメントマーク21を真横からHe−Neレー
ザーが走査22している。前記アライメントマーク21
のエッジに前記He−Neレーザーの走査線22が入射
されると回折光が生じ、前記回折光は、図2に示したよ
うな検出波形を感知し、前記アライメントマーク21の
絶対位置を補足する。これと全く同様の方法でY方向に
ついても位置を補足する。
FIG. 2 is a schematic view showing a waveform processing method of a conventional bright field alignment sensor. Similar to the conventional technique, alignment marks 21 used for alignment are patterned on the semiconductor substrate.
A He-Ne laser scans 22 the alignment mark 21 from the side. The alignment mark 21
When the scanning line 22 of the He-Ne laser is incident on the edge of the diffracted light, diffracted light is generated, and the diffracted light senses the detection waveform as shown in FIG. 2 and complements the absolute position of the alignment mark 21. .. The position is supplemented also in the Y direction by the same method.

【0007】次に図3に従来技術の明視野系のアライメ
ントセンサーの波形処理方法を示した概略図である。従
来技術同様に半導体基板上には、位置合わせに用いるた
めのアライメントマーク31がパターニングされてい
る。CCDカメラによって撮像されたアライメントマー
ク31は、最終的に図3に示したような検出波形として
認識される。前記アライメントマーク31の外側には、
明視野系のアライメントセンサーの光学上に設置されて
いる外側指標32と内側指標33が位置されており、前
記指標と前記検出波形を用いて、前記アライメントマー
ク31の絶対位置を計測する。例えば、アライメントマ
ーク31が一寸のずれもない場合には、アライメントマ
ーク31の中心は、外側指標32と内側指標33のちょ
うど中間位置に存在することになる。前記アライメント
マーク31のピッチを予め設定することにより、中心の
アライメントマークのみでなく、他のアライメントマー
クについても同様の計測が行われる。
Next, FIG. 3 is a schematic diagram showing a waveform processing method of a conventional bright field alignment sensor. Similar to the conventional technique, alignment marks 31 used for alignment are patterned on the semiconductor substrate. The alignment mark 31 imaged by the CCD camera is finally recognized as a detection waveform as shown in FIG. Outside the alignment mark 31,
An outer index 32 and an inner index 33, which are installed on the optics of a bright field alignment sensor, are positioned, and the absolute position of the alignment mark 31 is measured using the index and the detection waveform. For example, when the alignment mark 31 does not have a slight deviation, the center of the alignment mark 31 is located at the intermediate position between the outer index 32 and the inner index 33. By setting the pitch of the alignment marks 31 in advance, similar measurement is performed not only for the central alignment mark but also for other alignment marks.

【0008】現在のアライメント方式は、いずれのアラ
イメント方式においてもX方向、Y方向同一のアライメ
ントシーケンスによって位置計測を行っている。
In any of the current alignment systems, position measurement is performed by the same alignment sequence in the X and Y directions.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術には
以下のような問題点がある。
However, the prior art has the following problems.

【0010】従来技術では、アライメントマークの絶対
位置を計測する際、X方向、Y方向、同一の波形処理パ
ラメータでアライメントマークによる回折光やCCDカ
メラの撮像データを処理している。そのため、X方向の
アライメントマークとY方向のアライメントマークの状
態が大きく異なっている場合、同一の波形処理パラメー
タではX方向、Y方向ともに最適な状態で波形を処理で
きない場合があった。また最悪の場合、アライメントエ
ラーが発生し、アライメントが不可能な場合がある。ア
ライメントマークの状態の違いは、エッチングの特性に
よるものや下地膜のスパッタ特性、デポ特性など様々な
要因が考えられるが微細化が進み、工程が複雑になりつ
つある今日、アライメントマークの状態が変化する可能
性は高まっている。
In the prior art, when measuring the absolute position of the alignment mark, the diffracted light by the alignment mark and the image data of the CCD camera are processed with the same waveform processing parameters in the X and Y directions. Therefore, when the states of the alignment mark in the X direction and the alignment mark in the Y direction are significantly different, the waveform may not be processed in the optimum state in the X direction and the Y direction with the same waveform processing parameter. In the worst case, an alignment error may occur and alignment may not be possible. Various factors such as etching characteristics, underlayer spattering characteristics, and deposition characteristics may be considered as the difference in alignment mark state, but the process is becoming more complicated due to the progress of miniaturization. The likelihood of doing so is increasing.

【0011】そこで本発明は、その様な課題を解決する
ものでその目的とするところは、X方向とY方向の検出
波形が大きく異なる場合でもアライメントエラーを起こ
す事なく波形処理を行えるアライメント方法を提供する
ところにある。
Therefore, the present invention solves such a problem and an object thereof is to provide an alignment method capable of performing waveform processing without causing an alignment error even when the detected waveforms in the X direction and the Y direction are significantly different from each other. It is in the place of providing.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】半導体製造のフォト工程
のおいて、下地パターンが存在する半導体基板上に前記
下地パターンと次工程のパターンの位置合わせを行う際
に、前記下地パターンのX方向のアライメントマークと
前記下地パターンのY方向のアライメントマークの絶対
位置を検出する際の波形処理のパラメータを各々独立に
設定し、X方向、Y方向、各々独立のシーケンスによっ
てアライメントマークの位置を検出することを特徴とす
る。
In the photo process of semiconductor manufacturing, when aligning the underlying pattern and the pattern in the next step on a semiconductor substrate having the underlying pattern, the X-direction of the underlying pattern is adjusted. A parameter for waveform processing for detecting the absolute position of the alignment mark and the alignment mark in the Y direction of the underlying pattern is set independently, and the position of the alignment mark is detected by the X direction, the Y direction, and the independent sequence. Is characterized by.

【0013】[0013]

【実施例】図1は、本発明の一実施例のアライメント方
法の概要を示した図である。図1において、ウェハー基
板はアルミスパッタ後のアライメントマークと前記ウェ
ハー基板をアライメントした時の処理波形を示してい
る。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an alignment method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the wafer substrate shows an alignment mark after aluminum sputtering and a processing waveform when the wafer substrate is aligned.

【0014】一般に半導体製造の配線工程の特にアルミ
のスパッタ後のフォト工程では、非常にアライメントの
波形が取り難い。その理由は、アルミが反射物質である
事やアルミのスパッタ時、高温になるためアルミのグレ
インが析出しやすいことなどが挙げられる。また、ポリ
シリコンなどの中反射の配線工程でも同様な事が起こる
ことがある。
Generally, in the wiring process of semiconductor manufacturing, especially in the photo process after aluminum sputtering, it is very difficult to obtain the alignment waveform. The reason is that aluminum is a reflective material and that aluminum grains are likely to be deposited because of high temperature during aluminum sputtering. In addition, the same thing may occur in the wiring process of middle reflection such as polysilicon.

【0015】本実施例では、比較的アルミ配線のフォト
工程などでアライメントしやすい明視野系のアライメン
トセンサーを用いてアライメントを行った。図1に示し
たように、アルミのスパッタやレジストの塗布、下地の
状況により、X方向のアライメントマーク11とY方向
のアライメントマーク12の検出波形が明らかに異なっ
ている。前記X方向のアライメントマーク11の検出波
形と前記Y方向のアライメントマーク12検出波形の違
いが比較的少ない場合には従来技術のアライメント方法
でもアライメント信号をエラーなく処理することができ
るが、図1のようにX方向のアライメントマーク11の
検出波形とY方向のアライメントマーク12の検出波形
が大きく異なる場合、従来のアライメント方法ではアラ
イメント信号の処理過程でエラーになってしまってい
た。そこで本実施例では、X方向のアライメントマーク
11については、検出波形のエッジの内側13をアライ
メントマーク11のエッジとして認識する波形処理シー
ケンスとし、逆にY方向のアライメントマーク12につ
いては、検出波形のエッジの外側14をアライメントマ
ーク12のエッジとして認識する波形処理シーケンスと
した。このことにより、図1の様にX方向のアライメン
トマーク11の検出波形とY方向のアライメントマーク
12の検出波形が大きく違っていてもアライメント処理
ができた。更に前記アライメントマークの検出波形の差
が少ない場合でも、波形信号を処理する際の時間が大幅
に短縮され、アライメント精度も格段に向上した。
In this embodiment, the alignment is performed using a bright field type alignment sensor which is relatively easy to align in the photo process of aluminum wiring. As shown in FIG. 1, the detected waveforms of the alignment mark 11 in the X direction and the alignment mark 12 in the Y direction are obviously different depending on the conditions of the aluminum sputter, the resist coating, and the base. When the difference between the detection waveform of the alignment mark 11 in the X direction and the detection waveform of the alignment mark 12 in the Y direction is relatively small, the alignment signal can be processed without error even by the conventional alignment method. As described above, when the detected waveform of the alignment mark 11 in the X direction and the detected waveform of the alignment mark 12 in the Y direction are significantly different, an error has occurred in the process of processing the alignment signal in the conventional alignment method. Therefore, in the present embodiment, the alignment mark 11 in the X direction has a waveform processing sequence in which the inside 13 of the edge of the detected waveform is recognized as the edge of the alignment mark 11, and conversely, the alignment mark 12 in the Y direction has the detected waveform. The waveform processing sequence was used in which the outside 14 of the edge was recognized as the edge of the alignment mark 12. As a result, the alignment process can be performed even if the detection waveform of the alignment mark 11 in the X direction and the detection waveform of the alignment mark 12 in the Y direction are significantly different as shown in FIG. Further, even when the difference in the detected waveform of the alignment mark is small, the time required to process the waveform signal is significantly shortened, and the alignment accuracy is significantly improved.

【0016】以上のようにX方向の検出波形の波形処理
シーケンスとY方向の検出波形の波形処理シーケンスを
独立に設定できることにより、X方向のアライメントマ
ークの検出波形とY方向のアライメントマークの検出波
形が大きく異なっている場合でもアライメントエラーな
しに波形処理をすることができ、更にX方向のアライメ
ントマークとY方向のアライメントマークの検出波形の
違いがアライメントエラーが出るほどでない場合でも処
理時間が大幅に短縮され、処理時間が短縮するという効
果がある。
As described above, since the waveform processing sequence of the detection waveform in the X direction and the waveform processing sequence of the detection waveform in the Y direction can be set independently, the detection waveform of the alignment mark in the X direction and the detection waveform of the alignment mark in the Y direction can be set. Waveforms can be processed without alignment error even when the difference is large, and the processing time is significantly increased even when the difference in the detected waveform between the X-direction alignment mark and the Y-direction alignment mark is not so large that an alignment error occurs. This is effective in shortening the processing time.

【0017】以上、本発明の一実施例を示したがこれ以
外にも、 1)暗視野系のアライメントセンサーに本発明のアライ
メント方法を用いる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, in addition to this, 1) the alignment method of the present invention is used for a dark field alignment sensor.

【0018】2)特定チップのX方向もしくは、Y方向
の波形処理パラメータを設定する。
2) Set waveform processing parameters in the X or Y direction of a specific chip.

【0019】3)本明細書に記載した以外のアライメン
トセンサーに本発明のアライメント方法を用いる。
3) The alignment method of the present invention is used for alignment sensors other than those described in this specification.

【0020】などについても本実施例と同様の効果があ
る事は言うまでもない。
Needless to say, the same effects as in this embodiment can be obtained with respect to the above.

【0021】[0021]

【発明の効果】半導体製造のフォト工程のおいて、下地
パターンが存在する半導体基板上に前記下地パターンと
次工程のパターンの位置合わせを行う際に、前記下地パ
ターンのX方向のアライメントマークと前記下地パター
ンのY方向のアライメントマークの絶対位置を検出する
際の波形処理のパラメータを各々独立に設定し、X方
向、Y方向、各々独立のシーケンスによってアライメン
トマークの位置を検出することにより、X方向のアライ
メントマークの検出波形とY方向のアライメントマーク
の検出波形が大きく異なっている場合でもアライメント
エラーなしに波形処理をすることができ、更にX方向の
アライメントマークとY方向のアライメントマークの検
出波形の違いがアライメントエラーが出るほどでない場
合でも処理時間が大幅に短縮され、アライメント精度も
格段に向上するという効果がある。
In the photo process of semiconductor manufacturing, when aligning the base pattern and the pattern of the next step on the semiconductor substrate having the base pattern, the X-direction alignment mark of the base pattern and the alignment mark The parameters of the waveform processing for detecting the absolute position of the alignment mark in the Y direction of the base pattern are set independently, and the position of the alignment mark is detected in the X direction, the Y direction, and the sequence independent of each other. Even if the detection waveform of the alignment mark and the detection waveform of the alignment mark in the Y direction are significantly different from each other, waveform processing can be performed without alignment error, and the detection waveforms of the alignment mark in the X direction and the alignment mark in the Y direction can be changed. Large processing time even if the difference is not enough to cause an alignment error There is an effect that is shortened, alignment accuracy is also remarkably improved in.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】暗視野系のアライメントセンサーの概要を示し
た図である。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a dark-field alignment sensor.

【図3】明視野系のアライメントセンサーの概要を示し
た図である。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a bright field alignment sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・X方向のアライメントマーク 12・・・Y方向のアライメントマーク 13・・・X方向の波形処理エッジ 14・・・Y方向の波形処理エッジ 21・・・アライメントマーク 22・・・He−Neレーザーの走査線 31・・・アライメントマーク 32・・・外側指標 33・・・内側指標 11 ... Alignment mark in X direction 12 ... Alignment mark in Y direction 13 ... Waveform processing edge in X direction 14 ... Waveform processing edge in Y direction 21 ... Alignment mark 22 ... He- Ne laser scanning line 31 ... Alignment mark 32 ... Outside index 33 ... Inside index

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体製造のフォト工程のおいて、下地パ
ターンが存在する半導体基板上に前記下地パターンと次
工程のパターンの位置合わせを行う際に、前記下地パタ
ーンのX方向のアライメントマークと前記下地パターン
のY方向のアライメントマークの絶対位置を検出する際
の波形処理のパラメータを各々独立に設定し、X方向、
Y方向、各々独立のシーケンスによってアライメントマ
ークの位置を検出することを特徴とするアライメント方
法。
1. In the photo process of semiconductor manufacturing, when the base pattern and the pattern of the next process are aligned on the semiconductor substrate having the base pattern, the alignment mark in the X direction of the base pattern and the alignment mark The parameters of the waveform processing when detecting the absolute position of the alignment mark in the Y direction of the base pattern are set independently, and the X direction,
An alignment method, wherein the position of an alignment mark is detected by an independent sequence in the Y direction.
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