JPH05166697A - Method and apparatus for alignment - Google Patents

Method and apparatus for alignment

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JPH05166697A
JPH05166697A JP32890491A JP32890491A JPH05166697A JP H05166697 A JPH05166697 A JP H05166697A JP 32890491 A JP32890491 A JP 32890491A JP 32890491 A JP32890491 A JP 32890491A JP H05166697 A JPH05166697 A JP H05166697A
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pattern
wafer
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健爾 西
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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 align a substrate having no reference for alignment such as orientation flats and notches on the basis of a specified reference position. CONSTITUTION:In order to form pattern regions PA on a substrate 1 in a specified array, marks 24 and 25 for reference are provided in a position asymmetric with respect to a specific axis of coordinates of the pattern region array. Or a pattern region for reference is formed in such a position. The position of these reference marks or the reference pattern region is detected, and the substrate is shifted so that the relative deviation from the position with which the substrate is to be aligned will be a specified value. This makes it unnecessary to provide a substrate with notches such as an orientation flat, minimizing the distortion which may occur in a substrate during processing operation.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子製造用の露光
装置の位置合わせ装置に関するものであり、特にオリエ
ンテーションフラットやノッチ等の位置決め基準を備え
ていないウェハを所定の基準位置に対して位置合わせす
る装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aligner for an exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices, and more particularly to aligning a wafer not provided with a positioning reference such as an orientation flat or notch with a predetermined reference position. It is related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の装置は、図8(a),
(b)に示すようなオリエンテーションフラットやノッ
チ等の切り欠き部を備えた基板(ウェハ)を位置合わせ
するものであり、その構成は概ね図8(c)に示すよう
なものであった。即ち、モータ8等の回転機構の回転軸
7によって回転可能に支持されたウェハホルダー6上
に、ウェハ1をその中心とモータ8の回転中心とがほぼ
一致するように載置し、ウェハ1の周辺部に複数の光源
2,3(光源は1つであってもよい)から光束を照射す
る。これらの光束は、通常はウェハ1の周辺部によって
遮光されるが、ウェハ1の切り欠き部分が光束の位置に
存在する場合にはウェハによって遮光されることなく、
ウェハ1を挟んで光源2,3と向かい合う位置に配置さ
れた受光器4,5によって受光される。受光器4,5で
検出された光量信号は、位置検出部31に入力し、各光
量信号に基づいてウェハの切り欠き部の位置に関する情
報を制御部33に出力する。制御部33は、切り欠き部
の位置情報に基づいて、ウェハを所定量だけ回転するよ
うに回転制御部32に信号を出力する。
2. Description of the Related Art A conventional device of this type is shown in FIG.
A substrate (wafer) provided with a notch portion such as an orientation flat or a notch as shown in (b) is aligned, and its configuration is generally as shown in FIG. 8 (c). That is, the wafer 1 is placed on the wafer holder 6 rotatably supported by the rotation shaft 7 of the rotating mechanism such as the motor 8 so that the center of the wafer 1 and the rotation center of the motor 8 are substantially aligned with each other. A light flux is emitted from a plurality of light sources 2 and 3 (the number of light sources may be one) to the peripheral portion. These light fluxes are normally shielded by the peripheral portion of the wafer 1, but when the cutout portion of the wafer 1 is located at the light flux position, the light flux is not shielded by the wafer,
The light is received by light receivers 4 and 5 arranged at positions facing the light sources 2 and 3 with the wafer 1 interposed therebetween. The light amount signals detected by the light receivers 4 and 5 are input to the position detection unit 31, and information regarding the position of the cutout portion of the wafer is output to the control unit 33 based on each light amount signal. The control unit 33 outputs a signal to the rotation control unit 32 so as to rotate the wafer by a predetermined amount based on the position information of the cutout portion.

【0003】上記の構成の装置において、ウェハ1の周
辺部に光束を照射した状態でウェハを回転させ、受光器
4,5で検出される光束の光量変化を調べることによっ
てオリエンテーションフラットやノッチの位置を検出
し、ウェハのプリアライメントを行っていた。尚、モー
タ8等の回転機構、若しくはウェハホルダー6には、ロ
ータリーエンコーダ等の位置計測装置が設けられてお
り、ウェハの回転量(回転角)を計測することが可能と
なっている。
In the apparatus having the above-mentioned structure, the wafer is rotated while the peripheral portion of the wafer 1 is being irradiated with the light flux, and the change in the light quantity of the light flux detected by the photodetectors 4 and 5 is examined to determine the position of the orientation flat or notch. Was detected and the wafer was pre-aligned. The rotation mechanism such as the motor 8 or the wafer holder 6 is provided with a position measuring device such as a rotary encoder so that the rotation amount (rotation angle) of the wafer can be measured.

【0004】図9(a),(b)は、夫々オリエンテー
ションフラットを有するウェハの回転角θと、受光器
4,5で検出される光量信号の出力との関係を示す図で
ある。例えば図8において、ウェハ1がウェハホルダー
6上に載置、固定された時の回転角θを零とし、回転制
御部32が回転角θをモニターしながらウェハ1を矢印
の方向に回転させる。その際、ウェハ1の周辺部に対し
て光源2,3から光束が照射されており、オリエンテー
ションフラットの移動に伴って、先ず受光器4が光束を
受光するようになる。オリエンテーションフラットが光
束の部分を通過する間(受光器4については回転角θ1
からθ2 の間、受光器5については回転角θ3 からθ4
の間)は、受光器4、乃至5から光量信号が得られる。
受光器4で出力が検出され始めてから、受光器5で出力
が検出されなくなる間のほぼ中間(回転角θ1 と回転角
θ4 とのほぼ中間)の回転角を求め、この位置をオリエ
ンテーションフラットの中心位置とする。求められた回
転角に基づいて、また光源2,3及び受光器4,5の位
置とオリエンテーションフラットを位置合わせすべき位
置との関係を考慮して、ロータリーエンコーダ等の位置
計測装置でモニターしながらウェハを回転して位置合わ
せする。
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing the relationship between the rotation angle θ of the wafer having an orientation flat and the output of the light amount signal detected by the photodetectors 4 and 5, respectively. For example, in FIG. 8, the rotation angle θ when the wafer 1 is placed and fixed on the wafer holder 6 is set to zero, and the rotation control unit 32 rotates the wafer 1 in the direction of the arrow while monitoring the rotation angle θ. At that time, the light flux is emitted from the light sources 2 and 3 to the peripheral portion of the wafer 1, and the light receiver 4 first receives the light flux with the movement of the orientation flat. While the orientation flat passes through the portion of the light beam (for the photodetector 4, the rotation angle θ 1
From θ 2 to θ 2, the rotation angle θ 3 to θ 4 for the photodetector 5
(Between), the light amount signals are obtained from the light receivers 4 to 5.
After the output is started to be detected by the light receiver 4, the rotation angle in the middle (the middle of the rotation angle θ 1 and the rotation angle θ 4 ) is calculated while the output is not detected by the light receiver 5, and this position is set to the orientation flat. The center position of. While monitoring with a position measuring device such as a rotary encoder, based on the obtained rotation angle and considering the relationship between the positions of the light sources 2 and 3 and the light receivers 4 and 5 and the position where the orientation flat should be aligned. Rotate the wafer to align.

【0005】図9(c)は、ノッチを有するウェハの回
転角θと受光器4または5で検出される光量信号の出力
との関係を示す図である。この場合、信号のピーク位置
がノッチの位置となり、このノッチの位置合わせについ
てはオリエンテーションフラットを有するウェハの場合
と同様である。
FIG. 9C is a diagram showing the relationship between the rotation angle θ of the wafer having a notch and the output of the light amount signal detected by the light receiver 4 or 5. In this case, the peak position of the signal becomes the position of the notch, and the alignment of this notch is the same as in the case of a wafer having an orientation flat.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一般的に、ウェハ上に
回路素子を形成するためには幾つもの工程を経る必要が
あり、オリエンテーションフラットやノッチ等の切り欠
きが存在するウェハを使用した場合、工程が進むにつれ
てこの切り欠きのためにウェハが歪んでしまう(非線形
な歪みが生じる)という問題点が生じていた。また、ウ
ェハを露光するための装置(ステッパー)においては、
重ね合わせ露光する際にウェハ(各露光領域)を位置合
わせする方法として、任意の数カ所の露光領域の位置を
計測し、その位置に基づいて他の露光領域の位置を類推
してその結果に基づいて重ね合わせ露光を行うという方
法が用いられることもある。この方法においては、ウェ
ハ上の各露光領域の配列が線形であるという仮定を基に
重ね合わせ露光するので、切り欠きが原因で生じるウェ
ハの非線形歪みは直接位置合わせ精度の劣化につながる
ことになる。この非線形歪みによる誤差を避けるため、
切り欠きが存在しない円形のウェハを用いることが考え
られる。
Generally, in order to form a circuit element on a wafer, it is necessary to go through several steps. When a wafer having a notch such as an orientation flat or a notch is used, There is a problem in that the wafer is distorted (non-linear distortion is generated) due to the notch as the process progresses. Further, in the apparatus (stepper) for exposing the wafer,
As a method of aligning wafers (each exposure area) when performing overlay exposure, the positions of several arbitrary exposure areas are measured, and the positions of other exposure areas are analogized based on that position and based on the results. In some cases, a method of performing superposition exposure by using the above method is used. In this method, since overlay exposure is performed based on the assumption that the arrangement of each exposure area on the wafer is linear, non-linear distortion of the wafer caused by the notch directly leads to deterioration of alignment accuracy. .. To avoid errors due to this non-linear distortion,
It is conceivable to use a circular wafer with no notches.

【0007】しかしながら上記の如き従来の技術は、オ
リエンテーションフラットやノッチ等の切り欠き部が設
けられているウェハに対してのみ適用できるものであ
る。つまり、周辺部に切り欠きの存在しないウェハの場
合は受光部で光束を受光することができないので、従来
の装置での位置合わせが不可能であった。本発明は、以
上のような問題点に鑑みて成されたものであり、オリエ
ンテーションフラットやノッチのないウェハ(円形ウェ
ハ)に対しても高精度にプリアライメントを行う装置、
及び方法を提供することを目的とする。
However, the conventional technique as described above can be applied only to a wafer provided with a notch such as an orientation flat or a notch. That is, in the case of a wafer having no notch in the peripheral portion, the light receiving portion cannot receive the light flux, and thus the alignment in the conventional device is impossible. The present invention has been made in view of the above problems, and a device for performing pre-alignment with high accuracy even on a wafer without an orientation flat or notch (circular wafer),
And to provide a method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題点解決のため本
発明では、予め定められた特徴的な配列でパターン領域
(PA)を形成した基板(1)を、所定の基準点
(O′)に対して位置合わせする方法において、特徴的
な配列のパターン領域(PA)を基板(1)上に形成す
る際に、パターン領域(PA)の配列座標を設定し、座
標の特定の軸に対して非対称な設計上の位置に少なくと
も1対の基準マーク(24,25)を形成する工程と;
基準点(O′)と一義的な位置で基準マーク(24,2
5)を検出することによって、マーク(24,25)の
存在位置を検出する工程と;検出された存在位置と基準
点(O′)との相対偏差が予め定められた値となるよう
な方向に、基板(1)を移動する工程とを含むこととす
る。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a substrate (1) on which a pattern area (PA) is formed in a predetermined characteristic array is provided with a predetermined reference point (O '). In the method of aligning with respect to, in forming a pattern area (PA) of a characteristic array on the substrate (1), array coordinates of the pattern area (PA) are set, and a specific axis of the coordinates is set. Forming at least one pair of fiducial marks (24, 25) at asymmetric and asymmetrical design locations;
The reference mark (24, 2) is formed at a position unique to the reference point (O ′).
5) Detecting the existence position of the mark (24, 25) by detecting the position; a direction in which the relative deviation between the detected existence position and the reference point (O ′) becomes a predetermined value. And the step of moving the substrate (1).

【0009】また、予め定められた特徴的な配列でパタ
ーン領域(PA)を形成した基板(1)を、所定の基準
点(O′)に対して位置合わせする方法において、特徴
的な配列のパターン領域(PA)を形成する際に、パタ
ーン領域(PA)のうち少なくとも1つの領域(27)
を特徴的な配列と異なる設計上の配列条件で基板(1)
上に形成する工程と;基準点(O′)と一義的な位置
で、異なる配列条件で形成された領域(27)を検出す
ることによって、領域(27)の存在位置を検出する工
程と;検出された存在位置と基準点(O′)との相対偏
差が予め定められた値となるような方向に、基板(1)
を移動する工程とを含むこととする。
Further, in the method of aligning the substrate (1) on which the pattern areas (PA) are formed with a predetermined characteristic array with respect to a predetermined reference point (O '), When forming the pattern area (PA), at least one area (27) of the pattern area (PA)
Substrate (1) under different design arrangement conditions from the characteristic arrangement
A step of forming above; a step of detecting the existing position of the area (27) by detecting an area (27) formed under different arrangement conditions at a position unique to the reference point (O ′); The substrate (1) is oriented in such a direction that the relative deviation between the detected existing position and the reference point (O ′) becomes a predetermined value.
And the step of moving.

【0010】さらに、予め定められた特徴的な配列でパ
ターン領域(PA)を形成した基板(1)を、所定の基
準点(O′)に対して位置合わせする装置において、特
徴的な配列のパターン領域(PA)を形成する際に、パ
ターン領域(PA)の配列座標を設定し、座標の特定の
軸に対して非対称な設計上の位置に少なくとも1対の基
準マーク(24,25)を形成した基板(1)を保持す
るステージ(6)と;基準点(O′)と一義的な位置関
係に配置され、基準マーク(24,25)の存在位置を
検出する検出手段(11,35)と;検出された存在位
置と基準点(O′)との相対偏差が予め定められた値と
なるような方向にステージ(6)を移動する駆動手段
(8)とを備えたこととする。
Further, in the apparatus for aligning the substrate (1) on which the pattern area (PA) is formed with a predetermined characteristic array with respect to a predetermined reference point (O '), the characteristic array When forming the pattern area (PA), the array coordinates of the pattern area (PA) are set, and at least one pair of reference marks (24, 25) are provided at design positions asymmetric with respect to a specific axis of the coordinates. A stage (6) for holding the formed substrate (1); a detection means (11, 35) which is arranged in a unique positional relationship with the reference point (O ') and detects the existence position of the reference mark (24, 25). ) And ;; drive means (8) for moving the stage (6) in a direction such that the relative deviation between the detected existing position and the reference point (O ′) becomes a predetermined value. ..

【0011】また、予め定められた特徴的な配列でパタ
ーン領域(PA)を形成した基板(1)を、所定の基準
点(O′)に対して位置合わせする装置において、特徴
的な配列のパターン領域(PA)を形成する際に、パタ
ーン領域(PA)のうち少なくとも1つの領域(27)
を特徴的な配列と異なる設計上の配列条件で形成した基
板(1)を保持するステージ(6)と;基準点(O′)
と一義的な位置関係に配置され、異なる配列条件で形成
された領域(27)を検出することによって領域(2
7)の存在位置を検出する検出手段(11,35)と;
検出された存在位置と基準点(O′)との相対偏差が予
め定められた値となるような方向にステージ(6)を移
動する駆動手段(8)とを備えたこととする。
Further, in an apparatus for aligning a substrate (1) on which a pattern area (PA) is formed with a predetermined characteristic array with respect to a predetermined reference point (O '), the characteristic array When forming the pattern area (PA), at least one area (27) of the pattern area (PA)
A stage (6) for holding a substrate (1) formed under a design arrangement condition different from a characteristic arrangement; a reference point (O ')
By detecting the regions (27) which are arranged in a unique positional relationship with and are formed under different arrangement conditions, the regions (2
Detection means (11, 35) for detecting the existing position of 7);
It is assumed that a driving means (8) for moving the stage (6) in a direction such that the relative deviation between the detected existing position and the reference point (O ′) becomes a predetermined value is provided.

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、基準点に対して位置合わせ
すべき基板上に予めパターン領域を形成する際に、位置
合わせの基準となるマークあるいはパターン領域を設
け、このマークあるいはパターン領域の存在位置と上記
基準点との相対偏差を求め、この相対偏差が所定の値と
なるような方向に基板を移動することとしたため、基板
にオリエンテーションフラットのような位置合わせのた
めの基準を特別に設けなくとも基板を位置合わせするこ
とが可能となる。
According to the present invention, when the pattern area is previously formed on the substrate to be aligned with respect to the reference point, a mark or pattern area serving as a reference for alignment is provided, and the position where the mark or pattern area exists. Since the relative deviation between the reference point and the above-mentioned reference point is obtained and the board is moved in the direction so that this relative deviation becomes a predetermined value, there is no need to provide a special reference for alignment such as orientation flat on the board. In this way, the substrates can be aligned.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明の実施例による位置合わせ装置
の概略的な構成を示す図である。ウェハ1は不図示の収
納ケースからプリアライメント用のウェハホルダー6上
に搬送され、図2に示すようなプリアライメントピン2
1,22,23を矢印の方向に駆動することによって、
ウェハ1の中心Oとホルダー6の中心(回転軸)O′と
がほぼ一致するように位置合わせされ保持される。その
際ウェハ1には、位置合わせすべき所定の位置に対する
微小なオフセット(2次元方向の位置ずれ)と回転ずれ
とが残存している。ホルダー6はモータ8に軸支されて
おり、回転制御部34によって回転可能となっている。
さらにCCD11はレンズ9,10を介してウェハ1の
表面と共役な位置に配置されており、CCD11からの
出力信号は位置検出部35によって2次元的に解析され
るようになっている。CCDが一度にウェハ表面の全面
を観察するものであれば、CCD11に接続されたIT
Vカメラ等では図3のように観察される。図3に示すウ
ェハ1上には、既に回路パターン領域PAが所定の配列
で転写されており、さらに中心Oを原点として、このパ
ターン領域PAの配列座標XYを設定したとき、X軸に
対して非対称な位置(但し、Y軸については線対称な位
置とする)に位置合わせ用のマーク24,25が配置さ
れている。このマーク24,25をCCD11で検出
し、位置検出部35によってマーク24,25の中心
O′に対する位置を解析する。CCDで検出されたウェ
ハ1上の画像情報は、CCDの画素の各々についてその
2次元的な位置とその位置における像の有無の情報とが
対応して位置検出部35内のメモリに記憶されている。
そのため、検出した画像情報の中から任意のデータを選
んで処理することが可能である。このマークの位置に基
づいて、さらにパターン領域PAの配列の外周部の存在
位置を求めるなどして正確な回転ずれ(回転角)とオフ
セットとを求める。ウェハ1は、回転制御部34で回転
ずれが補正され、ウェハローダ19によってウェハホル
ダー15上に搬送される。ウェハローダ19は駆動部2
0とウェハローダ制御部36とによって正確にウェハホ
ルダー15上にウェハ1を搬送する。オフセットについ
ては、オフセット量が位置検出部35より主制御部37
に伝達されており、露光に際しての精密な位置合わせ
は、ウェハホルダー15上でオフセット量を補正するこ
とによって行われる。
1 is a diagram showing a schematic configuration of an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention. The wafer 1 is transferred from a storage case (not shown) onto a wafer holder 6 for pre-alignment, and a pre-alignment pin 2 as shown in FIG.
By driving 1, 22, 23 in the direction of the arrow,
The center O of the wafer 1 and the center (rotation axis) O ′ of the holder 6 are aligned and held so as to substantially coincide with each other. At that time, a minute offset (positional deviation in the two-dimensional direction) and a rotational deviation with respect to a predetermined position to be aligned remain on the wafer 1. The holder 6 is axially supported by the motor 8 and can be rotated by the rotation control unit 34.
Further, the CCD 11 is arranged at a position conjugate with the surface of the wafer 1 via the lenses 9 and 10, and the output signal from the CCD 11 is two-dimensionally analyzed by the position detection unit 35. If the CCD is for observing the entire surface of the wafer at a time, the IT connected to the CCD 11
It is observed as shown in FIG. On the wafer 1 shown in FIG. 3, the circuit pattern areas PA have already been transferred in a predetermined array, and when the array coordinates XY of this pattern area PA are set with the center O as the origin, with respect to the X axis. Positioning marks 24 and 25 are disposed at asymmetrical positions (however, the positions are line-symmetrical with respect to the Y axis). The marks 24 and 25 are detected by the CCD 11, and the position detector 35 analyzes the positions of the marks 24 and 25 with respect to the center O ′. As for the image information on the wafer 1 detected by the CCD, the two-dimensional position of each pixel of the CCD and the information on the presence / absence of an image at that position are stored in the memory in the position detecting unit 35 in association with each other. There is.
Therefore, it is possible to select and process arbitrary data from the detected image information. Based on the position of this mark, the position where the outer peripheral portion of the array of the pattern area PA is present is further obtained, and the accurate rotational deviation (rotation angle) and offset are obtained. The rotation deviation of the wafer 1 is corrected by the rotation control unit 34, and the wafer 1 is transferred onto the wafer holder 15 by the wafer loader 19. Wafer loader 19 is drive unit 2
0 and the wafer loader control unit 36 accurately conveys the wafer 1 onto the wafer holder 15. Regarding the offset, the offset amount is determined by the main controller 37 from the position detector 35.
The precise alignment at the time of exposure is performed by correcting the offset amount on the wafer holder 15.

【0014】次に、マーク24,25の検出方法につい
て図4を参照して説明する。これはマーク24,25の
設計上の位置に基づいて、ホルダー中心O′に対してど
の位置にマーク24,25が存在しているかを調べるも
のである。因みに、マーク24,25のウェハ中心Oに
対する位置とホルダー中心O′に対する位置とが一致す
ればウェハの位置合わせが完了する。ウェハ1上に中心
Oを原点として座標軸X,Yを考えると、マーク24,
25の設計上の位置は夫々(−x,y)、(x,y)で
表される。上述のように、このマーク24,25はY軸
に対して線対称な位置にあり、X軸に対しては非対称な
配置となっている。この場合、位置検出部35では、ホ
ルダー中心O′から半径|y|の距離に円26を考え、
この円26に接する接線An を設定する。この各接線A
n 上で各接点から±xの距離だけ離れた位置近傍の領域
n ,Bn ′における画像情報を解析する。つまり、マ
ーク24,25の長手方向にCCDの画素m個分のデー
タを加算して1点のデータとし、また、Y方向に画素l
個分の範囲についてデータを処理してマークの座標位置
を求める。CCDが検出した画像情報を領域B1
i ,Bj 及びB1 ′,Bi ′,Bj ′について処理し
た際に得られる信号の例を図5に示す。領域B1 ,Bj
及びB1 ′,Bj ′ではマーク24,25が検出領域内
に存在しないので、信号の波形はほぼ平坦になるが、領
域Bi 及びBi ′ではマーク24,25が検出領域内に
存在するので、ボトム信号となって検出される。
Next, a method of detecting the marks 24 and 25 will be described with reference to FIG. This is to check the positions of the marks 24 and 25 with respect to the holder center O ′ based on the designed positions of the marks 24 and 25. Incidentally, if the positions of the marks 24 and 25 with respect to the wafer center O and the position with respect to the holder center O ′ match, the wafer alignment is completed. Considering the coordinate axes X and Y with the center O as the origin on the wafer 1, the marks 24,
The 25 design positions are represented by (-x, y) and (x, y), respectively. As described above, the marks 24 and 25 are located in line symmetry with respect to the Y axis and asymmetric with respect to the X axis. In this case, the position detector 35 considers the circle 26 at a distance of radius | y | from the holder center O ′,
A tangent line A n tangent to this circle 26 is set. Each tangent line A
The image information in the regions B n and B n ′ in the vicinity of the positions on n that are separated from each contact by ± x is analyzed. That is, the data for m pixels of the CCD are added in the longitudinal direction of the marks 24 and 25 to make one point of data, and the pixel l in the Y direction is added.
The data is processed for the range of the number to obtain the coordinate position of the mark. The image information detected by the CCD is displayed in the area B 1 ,
FIG. 5 shows an example of signals obtained when processing is performed on B i , B j and B 1 ′, B i ′, B j ′. Area B 1 , B j
, B 1 ′ and B j ′ do not have the marks 24 and 25 in the detection region, the signal waveform is almost flat, but in the regions B i and B i ′, the marks 24 and 25 exist in the detection region. Therefore, the bottom signal is detected.

【0015】以上の方法で求められたマークの中心O′
に対する位置と設計上のマーク位置(マークが中心O′
に対して存在する位置)とから、ウェハの回転ずれやY
方向のオフセットを求めることができる。尚、上記の添
字nは、n>2πy/lとし、さらにデータを加算する
画素数mは、マーク24,25の長手方向の画素数より
も少なくなるように設定してやればよい。尚、マーク2
4,25の配置はウェハ内の結晶の格子方向と関連付け
られるので、ウェハ上にパターン領域を形成する前に予
めマークを形成しておく。
The center O'of the mark obtained by the above method
And the mark position on the design (mark is center O '
Existing position with respect to the wafer)
The offset in the direction can be obtained. The subscript n may be set to n> 2πy / l, and the number of pixels m to which data is added may be set to be smaller than the number of pixels in the longitudinal direction of the marks 24 and 25. In addition, mark 2
Since the arrangements of 4 and 25 are associated with the lattice directions of the crystals in the wafer, the marks are formed in advance before forming the pattern area on the wafer.

【0016】上記の実施例では、ウェハの素材的な方向
性(結晶の格子方向)を考慮して、ウェハ上に配列され
たパターン領域以外の位置合わせ用マークを用いて位置
合わせする場合について述べた。しかしながらこの様な
制約がないときは、パターン領域の配列自体を配列座標
の特定の1つの座標軸に対して非対称にすれば上記のマ
ーク24,25は不要となる。例えば図6(a)に示す
ように、パターン領域の配列がX軸に対して非対称とな
るようにパターン領域27を設ける。この場合は、上述
のような円26を設定する必要はなく、ウェハ上に図6
(b)に示すようなホルダーの中心O′を通る直線を設
定する。そしてこの直線の両端付近で、パターン領域2
7(特に外周部)に相当する位置近傍の領域について、
前述の領域Bn に対する検出範囲lの幅を広くするか、
若しくは図6(c)に示すように夫々2つの領域Bi1
i2、及びBi1′,Bi2′に分けることによって、非対
称に配列されたパターン領域27の外周の位置を検出す
ればよい。すると領域27を検出した際に、例えば領域
i1,Bi2、及びBi1′,Bi2′について得られる信号
の波形は図7に示すようになり、パターン領域27の存
在位置を求めることができる。このパターン領域27の
存在位置と設計上のパターン領域27の位置(領域27
が中心O′に対して存在すべき位置)とから、ウェハの
回転ずれ量やオフセットを求めることができる。さらに
パターン外周の直線部の位置を平均化することによっ
て、精度よく外周位置を知ることも可能となる。また上
記の場合、パターン部からは図7のように複数のボトム
信号が出るが、パターンが存在しない部分ではフラット
な信号しか出ないので、外周部は波形両端のボトム信号
の位置であると認識することができる。
In the above-mentioned embodiment, the case where the alignment is performed by using the alignment marks other than the pattern regions arranged on the wafer in consideration of the material orientation of the wafer (crystal lattice direction) is described. It was However, if there is no such restriction, the above marks 24 and 25 are not necessary if the array itself of the pattern area is asymmetric with respect to one specific coordinate axis of the array coordinates. For example, as shown in FIG. 6A, the pattern areas 27 are provided so that the arrangement of the pattern areas is asymmetric with respect to the X axis. In this case, it is not necessary to set the circle 26 as described above, and the circle 26 shown in FIG.
A straight line passing through the center O'of the holder as shown in (b) is set. Then, in the vicinity of both ends of this straight line, the pattern area 2
For the area near the position corresponding to 7 (especially the outer peripheral portion),
The width of the detection range 1 with respect to the area B n is widened, or
Alternatively, as shown in FIG. 6C, two areas B i1 and
B i2, and B i1 ', B i2' by dividing the may detect the position of the outer periphery of the pattern region 27 which is arranged asymmetrically. Then, when the area 27 is detected, for example, the waveforms of the signals obtained for the areas B i1 , B i2 and B i1 ′, B i2 ′ are as shown in FIG. 7, and the position where the pattern area 27 exists can be obtained. it can. The position of the pattern area 27 and the position of the designed pattern area 27 (area 27
From the center O ′), it is possible to determine the wafer rotational displacement amount and offset. Further, by averaging the positions of the straight line portions on the outer circumference of the pattern, it is possible to know the outer circumference position with high accuracy. Further, in the above case, a plurality of bottom signals are output from the pattern portion as shown in FIG. 7, but only flat signals are output in the portion where the pattern does not exist, so the outer peripheral portion is recognized as the position of the bottom signal at both ends of the waveform. can do.

【0017】さらに、ウェハ上の像を検出するためにC
CDを利用して全領域を観察する構成としたが、ライン
センサー等を利用してウェハ上の部分的な領域を観察
し、ウェハを所定の角度ずつ回転させて観察領域を逐次
移動していくことによってほぼ全領域を観察するような
構成にしても構わない。
Further, in order to detect the image on the wafer, C
Although the entire area is observed using a CD, a partial area on the wafer is observed using a line sensor or the like, and the observation area is sequentially moved by rotating the wafer by a predetermined angle. Therefore, it may be configured to observe almost the entire region.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板の外
周にオリエンテーションフラットやノッチ等の位置合わ
せ用の基準を特別に設けなくとも、容易に基板を所定の
基準に対して位置合わせすることが可能となる。また基
板に切り欠きが存在しないので、熱処理等の工程による
基板の歪み等を最小限に抑えることができる。さらにオ
リエンテーションフラットやノッチのない基板は感光剤
の塗りむらが少ないことからも有効である。
As described above, according to the present invention, the substrate can be easily aligned with respect to a predetermined reference without specially providing a reference for alignment such as an orientation flat or a notch on the outer periphery of the substrate. It becomes possible. In addition, since there are no notches in the substrate, it is possible to minimize distortion of the substrate due to heat treatment or the like. Further, a substrate having no orientation flat or notch is effective because there is little uneven coating of the photosensitive agent.

【0019】その他、基板上に形成する像の配列を非対
称にしてこれを利用するようにすれば、位置合わせ用の
マークを特別に設ける必要がなくなり、回路パターンの
領域を配列するスペースやスループットの面でも効率的
である。
In addition, if the images formed on the substrate are asymmetrically arranged and used, it is not necessary to provide special alignment marks, and the space for arranging the circuit pattern area and the throughput can be improved. In terms of efficiency.

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

【図1】本発明の実施例による位置合わせ装置の概略的
な構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】3本ピンを用いたウェハの中心合わせの様子を
示す図
FIG. 2 is a diagram showing a state of centering a wafer using three pins.

【図3】位置合わせすべきウェハ上の回路パターンの配
列を示す図
FIG. 3 is a diagram showing an array of circuit patterns on a wafer to be aligned.

【図4】位置合わせすべきウェハ上の画像情報を検出す
る方法を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a method of detecting image information on a wafer to be aligned.

【図5】図4に示す方法によって検出された画像情報の
信号を表す図
5 is a diagram showing a signal of image information detected by the method shown in FIG.

【図6】(a)は、位置合わせすべきウェハ上の回路パ
ターンの配列の他の例を示す図(b),(c)は、位置
合わせすべきウェハ上の画像情報を検出する他の方法を
示す図
6A is a diagram showing another example of an arrangement of circuit patterns on a wafer to be aligned, and FIGS. 6B and 6C are other diagrams for detecting image information on the wafer to be aligned. Diagram showing the method

【図7】図6に示す方法によって検出された画像情報の
信号を表す図
7 is a diagram showing a signal of image information detected by the method shown in FIG.

【図8】(a),(b)は、従来の技術による位置合わ
せ装置に適応する基板の形状を示す図 (c)は従来の技術による位置合わせ装置の概略的な構
成を示す図
8A and 8B are views showing the shape of a substrate adapted to a conventional alignment device, and FIG. 8C is a diagram showing a schematic configuration of a conventional alignment device.

【図9】従来技術による位置合わせ装置を用いた場合の
ウェハの回転角と検出される信号の出力との関係を示す
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a rotation angle of a wafer and an output of a detected signal when a conventional alignment device is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ウェハ 6 ウェハホルダー 8 モータ 11 CCD 19 ウェハローダ 24,25 ウェハマーク PA,27 パターン領域 34 回転制御部 35 位置検出部 37 主制御部 1 wafer 6 wafer holder 8 motor 11 CCD 19 wafer loader 24,25 wafer mark PA, 27 pattern area 34 rotation controller 35 position detector 37 main controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/68 G 8418−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/68 G 8418-4M

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予め定められた特徴的な配列でパターン
領域を形成した基板を、所定の基準点に対して位置合わ
せする方法において、 前記特徴的な配列のパターン領域を前記基板上に形成す
る際に、該パターン領域の配列座標を設定し、該座標の
特定の軸に対して非対称な設計上の位置に少なくとも1
対の基準マークを形成する工程と;前記基準点と一義的
な位置で前記基準マークを検出することによって、該マ
ークの存在位置を検出する工程と;該検出された存在位
置と前記基準点との相対偏差が予め定められた値となる
ような方向に、前記基板を移動する工程とを含むことを
特徴とする位置合わせ方法。
1. A method of aligning a substrate on which pattern regions are formed in a predetermined characteristic array with respect to a predetermined reference point, wherein the pattern regions in the characteristic array are formed on the substrate. At this time, the array coordinates of the pattern area are set, and at least 1 is set at a design position asymmetric with respect to the specific axis of the coordinates.
Forming a pair of reference marks; detecting the reference position at the reference point by detecting the reference mark at a position unique to the reference point; detecting the presence position and the reference point And moving the substrate in a direction such that the relative deviation of the substrate becomes a predetermined value.
【請求項2】 前記基準マークは、前記パターン領域と
は異なるものであることを特徴とする請求項1に記載の
位置合わせ方法。
2. The alignment method according to claim 1, wherein the reference mark is different from the pattern area.
【請求項3】 予め定められた特徴的な配列でパターン
領域を形成した基板を、所定の基準点に対して位置合わ
せする方法において、 前記特徴的な配列のパターン領域を形成する際に、該パ
ターン領域のうち少なくとも1つの領域を前記特徴的な
配列と異なる設計上の配列条件で前記基板上に形成する
工程と;前記基準点と一義的な位置で、前記異なる配列
条件で形成された領域を検出することによって、該領域
の存在位置を検出する工程と;該検出された存在位置と
前記基準点との相対偏差が予め定められた値となるよう
な方向に、前記基板を移動する工程とを含むことを特徴
とする位置合わせ方法。
3. A method of aligning a substrate, on which pattern areas are formed in a predetermined characteristic array, with respect to a predetermined reference point, wherein when forming the pattern areas in the characteristic array, Forming at least one region of the pattern region on the substrate under a design arrangement condition different from the characteristic arrangement; a region formed under the different arrangement condition at a position unique to the reference point Detecting the existence position of the area by detecting the value; and moving the substrate in a direction such that the relative deviation between the detected existence position and the reference point becomes a predetermined value. An alignment method comprising: and.
【請求項4】 前記異なる配列条件で形成された領域の
検出すべき位置は、該領域の外周部が存在する位置であ
ることを特徴とする請求項3に記載の位置合わせ方法。
4. The alignment method according to claim 3, wherein the position to be detected in the areas formed under the different arrangement conditions is a position where the outer peripheral portion of the area exists.
【請求項5】 予め定められた特徴的な配列でパターン
領域を形成した基板を、所定の基準点に対して位置合わ
せする装置において、 前記特徴的な配列のパターン領域を形成する際に該パタ
ーン領域の配列座標を設定し、該座標の特定の軸に対し
て非対称な設計上の位置に少なくとも1対の基準マーク
を形成した基板を保持するステージと;前記基準点と一
義的な位置関係に配置され、前記基準マークの存在位置
を検出する検出手段と;該検出された存在位置と前記基
準点との相対偏差が予め定められた値となるような方向
に前記ステージを移動する駆動手段とを備えたことを特
徴とする位置合わせ装置。
5. An apparatus for aligning a substrate, on which pattern areas are formed in a predetermined characteristic array, with respect to a predetermined reference point, when the pattern areas in the characteristic array are formed. A stage for setting array coordinates of regions and holding a substrate on which at least one pair of reference marks is formed at an asymmetrical design position with respect to a specific axis of the coordinates; and a stage having a unique positional relationship with the reference points. A detection unit that is disposed and that detects the existing position of the reference mark; a driving unit that moves the stage in a direction such that the relative deviation between the detected existing position and the reference point becomes a predetermined value. An alignment device characterized by comprising.
【請求項6】 予め定められた特徴的な配列でパターン
領域を形成した基板を、所定の基準点に対して位置合わ
せする装置において、 前記特徴的な配列のパターン領域を形成する際に該パタ
ーン領域のうち少なくとも1つの領域を前記特徴的な配
列と異なる設計上の配列条件で形成した基板を保持する
ステージと;前記基準点と一義的な位置関係に配置さ
れ、前記異なる配列条件で形成された領域を検出するこ
とによって該領域の存在位置を検出する検出手段と;該
検出された存在位置と前記基準点との相対偏差が予め定
められた値となるような方向に前記ステージを移動する
駆動手段とを備えたことを特徴とする位置合わせ装置。
6. An apparatus for aligning a substrate, on which pattern areas are formed in a predetermined characteristic array, with respect to a predetermined reference point, when the pattern areas are formed in the characteristic array. A stage for holding a substrate in which at least one of the regions is formed under a design arrangement condition different from the characteristic arrangement; and a stage arranged in a unique positional relationship with the reference point and formed under the different arrangement condition. Detecting means for detecting the existing position of the area by detecting the present area; and moving the stage in a direction such that the relative deviation between the detected existing position and the reference point becomes a predetermined value. A positioning device comprising: a driving unit.
【請求項7】 前記検出手段は、前記基板上の少なくと
も一部分の画像情報を検出し、該情報を解析することに
よって、前記パターン領域、若しくは前記基準マークの
存在位置を求めることを特徴とする請求項5,6に記載
の位置合わせ装置。
7. The detection means detects the image information of at least a part of the substrate and analyzes the information to obtain the existence position of the pattern region or the reference mark. The alignment device according to items 5 and 6.
【請求項8】 前記演算手段は、前記相対偏差として前
記基板の回転量と前記基板のシフト量との少なくとも一
方を求めることを特徴とする請求項5,6に記載の位置
合わせ装置。
8. The alignment apparatus according to claim 5, wherein the calculation means determines at least one of a rotation amount of the substrate and a shift amount of the substrate as the relative deviation.
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