JPH06204117A - Position alignment method - Google Patents

Position alignment method

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JPH06204117A
JPH06204117A JP35955192A JP35955192A JPH06204117A JP H06204117 A JPH06204117 A JP H06204117A JP 35955192 A JP35955192 A JP 35955192A JP 35955192 A JP35955192 A JP 35955192A JP H06204117 A JPH06204117 A JP H06204117A
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wafer
mask
alignment
alignment mark
pair
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Application number
JP35955192A
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Inventor
Hiroshi Shinkai
洋 新開
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To save prealignment using observation optical system, by increasing position deviation which can be detected by the images of alignment marks of a wafer and a mask. CONSTITUTION:The right and the left (x) alignment marks Max, Mbx, arranged in a pair of minute regions of a mask M consist of a pair of (x) line patterns Ma1, Ma2, Mb1, Mb2 putting the centers of the minute regions between them. The right and the left (x) alignment marks Wax, Wbx, arranged in a pair of minute regions of a wafer W consist of an (x) line pattern Wa1 and an (x) line pattern Wb1 which are deviated in the opposite directions from the centers of the minute regions. The position alignment of the wafer W and the mask M in the (x) direction is performed as follows; while each of the (x) line patterns of the wafer W and the mask M are observed on the TV screen of an observation optical system E1 the wafer W and the mask M are relatively moved, and the centers of the respective minute regions are made to coincide with each other.

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、半導体露光工程におい
て、露光されるウエハとマスクの位置合わせを行うため
の位置合わせ方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment method for aligning a wafer to be exposed with a mask in a semiconductor exposure process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体露光工程においては、露光される
ウエハとマスクの位置合わせを高精度で行うことが要求
されるが、ウエハとマスクに設けられたアライメントマ
ークを画像認識装置によって観察することによる最終的
な位置合わせ(以下、「最終アライメント」という。)
を行う前に、まず大まかな位置合わせ(以下、「プリア
ライメント」という。)を必要とする。
2. Description of the Related Art In a semiconductor exposure process, it is required to align a wafer to be exposed with a mask with high accuracy, but it is necessary to observe an alignment mark provided on the wafer and the mask with an image recognition device. Final alignment (hereinafter referred to as "final alignment")
First, rough alignment (hereinafter referred to as "pre-alignment") is required before performing.

【0003】プリアライメントの方法には、位置決めピ
ン等をウエハの外周部に押し付ける機械的な位置合わせ
方法や、ウエハ上にプリアライメントマークを付加して
これを前記画像認識装置等によって観察し、所定の基準
位置に対する位置ずれ量を検出する方法がある。後者
は、最終アライメントのためのアライメントマークの画
像を得る観察光学系にプリアライメントのために観察倍
率を変えるレンズ交換装置を設ける必要がある。
As a pre-alignment method, a mechanical alignment method in which a positioning pin or the like is pressed against the outer peripheral portion of the wafer, or a pre-alignment mark is added on the wafer and the pre-alignment mark is observed by the image recognizing device or the like and predetermined. There is a method for detecting the amount of positional deviation with respect to the reference position. In the latter case, it is necessary to provide a lens exchange device for changing the observation magnification for pre-alignment in the observation optical system for obtaining the image of the alignment mark for the final alignment.

【0004】図11は、ウエハにプリアライメントマー
クを付加し、これを画像認識装置によって観察すること
でプリアライメントを行うタイプの従来の露光装置を示
すもので、同図において、13はエアベアリング、18
は連結板でマスク15とウエハ17を投影光学系11に
対し平行な状態に保ちながら図11の紙面に垂直な方向
で手前あるいは奥方向(Y方向とする)へ移動すること
ができる。また、14はマスク移動ステージ、16はウ
エハ移動ステージで、X,Yおよびθ方向へ移動する。
ここで、X方向とは紙面の左右方向(Y方向に垂直)を
いい、θ方向とはマスクまたはウエハの回転方向をい
う。
FIG. 11 shows a conventional exposure apparatus of the type in which a pre-alignment mark is added to a wafer and the wafer is observed by an image recognition apparatus to perform pre-alignment. In FIG. 11, 13 is an air bearing, 18
While the mask 15 and the wafer 17 are kept parallel to the projection optical system 11 by the connecting plate, they can be moved forward or backward (Y direction) in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Further, 14 is a mask moving stage and 16 is a wafer moving stage, which moves in the X, Y and θ directions.
Here, the X direction refers to the left-right direction of the paper (perpendicular to the Y direction), and the θ direction refers to the rotation direction of the mask or wafer.

【0005】12a,12bは左右の対物レンズ、19
はリレーレンズ、20はミラー、21はダハプリズムで
あり、これらの観察光学系E0 により、左右の対物レン
ズ12a,12bの像をダハプリズム21の面に結像し
ている。これらの像はエレクターレンズ13aおよび反
射ミラー23を通してTVカメラ24に入力されるか、
接眼レンズ25を通して目視観察することができる。左
右の対物レンズ12a,12bの観察対象は、エアベア
リング13で連結板18を移動させることによって、マ
スク15およびウエハ17の所定範囲を観察することが
できる。また、エレクターレンズ13a,13bを切換
えることによって観察倍率を変えることができる。
Reference numerals 12a and 12b denote left and right objective lenses, and 19
Is a relay lens, 20 is a mirror, and 21 is a roof prism, and the observation optical system E 0 forms images of the left and right objective lenses 12a and 12b on the surface of the roof prism 21. These images are input to the TV camera 24 through the erector lens 13a and the reflection mirror 23, or
It can be visually observed through the eyepiece lens 25. The observation objects of the left and right objective lenses 12a and 12b can observe a predetermined range of the mask 15 and the wafer 17 by moving the connecting plate 18 by the air bearing 13. The observation magnification can be changed by switching the erector lenses 13a and 13b.

【0006】また、TVカメラ24に取り込まれた画像
は、画像認識装置26で解析され、インターフェース2
7を介してCPU28に入力する。CPU28はインタ
ーフェース29を介してこの画像データに基づくウエハ
移動ステージの移動量を出力し、ウエハ移動ステージ1
6を駆動する。これにより、ウエハの位置決め、あるい
はマスクとウエハの位置合わせを行う。
The image captured by the TV camera 24 is analyzed by the image recognition device 26, and the interface 2
It inputs to CPU28 via 7. The CPU 28 outputs the movement amount of the wafer moving stage based on this image data via the interface 29, and the wafer moving stage 1
Drive 6 As a result, the wafer is positioned or the mask and the wafer are aligned.

【0007】図12は、図11の露光装置におけるプリ
アライメントおよび最終アライメントを説明する図で、
まず、マスク15とウエハ17はY方向にキャリッジ
(不図示)により一体的に動かされて、左右の対物レン
ズ12a,12bがマスク15の窓15a,15bを経
てウエハ17の左右のプリアライメントマークPa ,P
b の画像を得る位置に移動される。ここで、観察倍率1
倍のエレクターレンズ13aを観察光路に挿入して広い
視野を得てプリアライメントを行う。その後、前述のキ
ャリッジを駆動し、左右の対物レンズ12a,12bが
マスク15のアライメントマークMc ,Md とウエハ1
7のアライメントマークWc ,Wd の画像を得る位置に
来るようにマスク15とウエハ17をキャリッジにより
一体的に移動させる。同時に観察倍率5倍のエレクター
レンズ13bを観察光路に挿入し高倍率で精度よくマス
ク15の左右のアライメントマークMc ,Md とウエハ
17の左右のアライメントマークWc ,Wd の相対位置
を観察し、画像認識装置26における画像処理によって
マスク15とウエハ17の間の位置ずれを算出し、これ
に基づいてウエハ移動ステージ16を駆動することで最
終アライメントを行う。
FIG. 12 is a diagram for explaining pre-alignment and final alignment in the exposure apparatus of FIG.
First, the mask 15 and the wafer 17 are integrally moved in the Y direction by a carriage (not shown), so that the left and right objective lenses 12a and 12b pass through the windows 15a and 15b of the mask 15 and the left and right pre-alignment marks P of the wafer 17. a , P
It is moved to the position where the image of b is obtained. Here, the observation magnification is 1
The double erector lens 13a is inserted into the observation optical path to obtain a wide field of view and pre-alignment is performed. After that, the above-mentioned carriage is driven so that the left and right objective lenses 12a and 12b are aligned with the alignment marks M c and M d of the mask 15 and the wafer 1.
The mask 15 and the wafer 17 are integrally moved by the carriage so as to reach the positions where the images of the alignment marks W c and W d of 7 are obtained. At the same time, an erector lens 13b with an observation magnification of 5 times is inserted in the observation optical path to observe the relative positions of the left and right alignment marks M c and M d of the mask 15 and the left and right alignment marks W c and W d of the wafer 17 with high precision and high accuracy. Then, the positional displacement between the mask 15 and the wafer 17 is calculated by image processing in the image recognition device 26, and the wafer moving stage 16 is driven based on this to perform the final alignment.

【0008】図7は、このようにして最終アライメント
を完了したときにTVカメラ24の画面で得られるマス
ク15の左右のアライメントマークMc ,Md と、ウエ
ハ17の左右のアライメントマークWc ,Wd の画像を
示す。マスク15の左のアライメントマークMc は、マ
スク15の所定の微小領域に設けられたY方向にのびる
一対のx直線パターンMc1,Mc2と、これに隣接する微
小領域に設けられたX方向にのびる一対のy直線パター
ンMc3,Mc4からなり、これと同様に、マスク15の右
のアライメントマークMd もマスク15の所定の微小領
域に設けられた一対のx直線パターンMd1,Md2と、こ
れに隣接する微小領域に設けられた一対のy直線パター
ンMd3,Md4からなる。
FIG. 7 shows the left and right alignment marks M c and M d of the mask 15 and the left and right alignment marks W c of the wafer 17 obtained on the screen of the TV camera 24 when the final alignment is completed in this way. An image of W d is shown. The alignment mark M c on the left side of the mask 15 includes a pair of x straight line patterns M c1 and M c2 extending in the Y direction provided in a predetermined minute region of the mask 15 and an X direction provided in a minute region adjacent to the x straight line pattern M c1 . It is composed of a pair of y straight line patterns M c3 and M c4 extending in the same manner. Similarly, the right alignment mark M d of the mask 15 is also a pair of x straight line patterns M d1 and M provided in a predetermined minute area of the mask 15. It is composed of d2 and a pair of y straight line patterns M d3 and M d4 provided in a minute area adjacent thereto.

【0009】また、ウエハ17の左のアライメントマー
クWc は、ウエハ17の所定の微小領域の中央に設けら
れたY方向にのびる一本のx直線パターンWc1とこれに
隣接する微小領域の中央に設けられたX方向にのびるy
直線パターンWc2からなり、これと同様にウエハ17の
右のアライメントマークWd もそれぞれ一本ずつのx直
線パターンWd1とy直線パターンWd2からなる。最終ア
ライメントを完了したときのTV画面においては、ウエ
ハ17の左のアライメントマークWc のx直線パターン
c1とy直線パターンWc2がそれぞれマスク15の左の
アライメントマークMc のx直線パターンークMc1,M
c2間の中央と、y直線パターンMc3,Mc4間の中央にあ
る。ウエハ17の右のアライメントマークMd とマスク
15の右のアライメントマークMd についても同様であ
る。なお、上記のTV画面において、ウエハ17の左右
のx直線パターンWc1とWd1の離間距離P0 は、マスク
15の左右のアライメントマークMc ,Md のそれぞれ
のX方向の離間距離に等しい。
The left alignment mark W c of the wafer 17 is defined by a single x straight line pattern W c1 extending in the Y direction provided at the center of a predetermined minute area of the wafer 17 and the center of the minute area adjacent to the x linear pattern W c1. Y extending in the X direction
The straight line pattern W c2 is formed , and similarly, the right alignment mark W d on the wafer 17 is also formed by one x line pattern W d1 and one y line pattern W d2 . On the TV screen when the final alignment is completed, the x-line pattern W c1 and the y-line pattern W c2 of the left alignment mark W c of the wafer 17 are respectively the x-line pattern M c1 of the left alignment mark M c of the mask 15. , M
It is located at the center between c2 and the center between y straight line patterns M c3 and M c4 . The same applies to the right alignment mark M d of the wafer 17 and the right alignment mark M d of the mask 15. In the above TV screen, the separation distance P 0 between the left and right x linear patterns W c1 and W d1 of the wafer 17 is equal to the separation distance between the left and right alignment marks M c and M d of the mask 15 in the X direction. .

【0010】図8ないし図10は、マスク15とウエハ
17の間に位置ずれが検出される場合のTV画面におけ
るマスク15の各アライメントマークMc ,Md とウエ
ハ17の各アライメントマークWc ,Wd を示す。すな
わち、図9および図10は、TV画面におけるウエハ1
7の各アライメントマークWc ,Wd とマスク15の各
アライメントマークMc ,Md の位置ずれ量が、それぞ
れ図示右側下方および左側上方に向って画像認識装置2
6による観察可能な範囲の限界まで達した状態を示し、
図8は、両者の中間の状態を示す。
FIGS. 8 to 10 show alignment marks M c , M d of the mask 15 and alignment marks W c , W c of the mask 15 on the TV screen when the positional deviation between the mask 15 and the wafer 17 is detected. Indicates W d . That is, FIGS. 9 and 10 show the wafer 1 on the TV screen.
The position shift amounts of the alignment marks W c and W d of No. 7 and the alignment marks M c and M d of the mask 15 are directed toward the lower right side and the upper left side in the figure, respectively.
6 shows the state of reaching the limit of the observable range according to 6,
FIG. 8 shows an intermediate state between the two.

【0011】画像認識装置26によって観察可能な位置
ずれ量の範囲は、TV画面におけるマスク15の左右の
アライメントマークMc ,Md のそれぞれのx直線パタ
ーンMc1,Mc2間およびx直線パターンMd1,Md2間の
離間距離A0 と、y直線パターンMc3,Mc4間およびy
直線パターンMd3,Md4間の離間距離B0 と、ウエハ1
7の左右のアライメントマークWc ,Wd のそれぞれの
x直線パターンWc1,Wd1およびy直線パターンWc2
d2のそれぞれの線幅C0 と、マスク15の左右のアラ
イメントマークMc ,Md の各x直線パターンMc1,M
c2,Md1,Md2および各y直線パターンMc3,Mc4、M
d3,Md4のそれぞれの線幅D0 と、画像認識装置26に
よる観察に必要なマスク15のアライメントマークとウ
エハ17のアライメントマークの離間距離のX方向の最
小値ΔX0 と、Y方向の最小値ΔY0 によって以下のよ
うに表わされる。
The range of the amount of misregistration that can be observed by the image recognizing device 26 is between the x straight line patterns M c1 and M c2 of the left and right alignment marks M c and M d of the mask 15 on the TV screen and the x straight line pattern M. The separation distance A 0 between d1 and M d2 and the y straight line pattern between M c3 and M c4 and y
The separation distance B 0 between the linear patterns M d3 and M d4 and the wafer 1
X alignment patterns W c1 , W d1 and y alignment patterns W c2 of the left and right alignment marks W c , W d of 7, respectively.
Each line width C 0 of W d2 and each x straight line pattern M c1 , M of the left and right alignment marks M c , M d of the mask 15.
c2 , M d1 , M d2 and each y straight line pattern M c3 , M c4 , M
The line width D 0 of each of d3 and M d4 , the minimum value ΔX 0 in the X direction of the separation distance between the alignment mark of the mask 15 and the alignment mark of the wafer 17 necessary for observation by the image recognition device 26, and the minimum value in the Y direction. It is represented by the value ΔY 0 as

【0012】 Sx0 =±1/2{A0 −(C0 +D0 +2ΔX0 )}・・・・(1) Sy0 =±1/2{B0 −(C0 +D0 +2ΔY0 )}・・・・(2) ここで、 Sx0 :画像認識装置26によって検出できるX方向の
位置ずれ量の範囲 Sy0 :同じくY方向の位置ずれ量の範囲
Sx 0 = ± 1/2 {A 0 − (C 0 + D 0 + 2ΔX 0 )} (1) Sy 0 = ± 1/2 {B 0 − (C 0 + D 0 + 2ΔY 0 )} (2) where Sx 0 : range of misregistration amount in the X direction that can be detected by the image recognition device 26 Sy 0 : range of misregistration amount in the Y direction

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、最終アライメントはウエハとマスクの
X方向とY方向の位置ずれ量がTV画面においてそれぞ
れ(1)式および(2)式で表わされる範囲内にあれば
画像認識装置によって検出できるが、これを越えた場合
には検出できないために、前述のように、観察倍率1倍
のエレクターレンズを用いたプリアライメントを必要と
する。また、最終アライメントを行う過程でウエハとマ
スクの間の位置ずれ量が前述の範囲を越えた場合には、
観察倍率5倍のエレクターレンズを観察倍率1倍のエレ
クターレンズに交換し、再度プリアライメントを行う必
要がある。
However, according to the above-mentioned conventional technique, the amount of positional deviation between the wafer and the mask in the X direction and the Y direction is expressed by the equations (1) and (2) on the TV screen, respectively, in the final alignment. If it is within the range, it can be detected by the image recognition device, but if it exceeds this range, it cannot be detected. Therefore, pre-alignment using an erector lens with an observation magnification of 1 is required as described above. In addition, if the amount of positional deviation between the wafer and the mask exceeds the above range during the final alignment process,
It is necessary to replace the erector lens with an observation magnification of 5 times with an erector lens with an observation magnification of 1 time and perform pre-alignment again.

【0014】本発明は上記従来の技術に鑑みてなされた
ものであり、画像認識装置によって検出できる位置ずれ
量を増大させ、観察光学系によるプリアライメントを省
略することができる位置合わせ方法を提供することを目
的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional technique, and provides a positioning method capable of increasing the amount of positional deviation that can be detected by the image recognition device and omitting pre-alignment by the observation optical system. That is the purpose.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の方法は、ウエハの一対の所定の微小領域とマ
スクの一対の所定の微小領域を、各微小領域に設けられ
たアライメントマークに基づいて相対的に位置決めする
ことにより、前記ウエハと前記マスクの位置合わせを行
う位置合わせ方法であって、前記マスクの各微小領域の
アライメントマークが、該微小領域の中心を挟んだ一対
のパターンからなり、前記ウエハの一方の微小領域のア
ライメントマークが、該微小領域の中心から一方向へ離
間した1個のパターンからなり、前記ウエハの他方の微
小領域のアライメントマークが、該微小領域の中心から
前記と逆の方向へ離間した1個のパターンからなること
を特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of the present invention is an alignment mark in which a pair of predetermined minute areas of a wafer and a pair of predetermined minute areas of a mask are provided in each minute area. A method of aligning the wafer and the mask by performing relative positioning based on a pair of patterns in which the alignment marks of each minute region of the mask sandwich the center of the minute region. The alignment mark of one of the minute areas of the wafer consists of one pattern spaced from the center of the minute area in one direction, and the alignment mark of the other minute area of the wafer is the center of the minute area. From one pattern in the opposite direction to the above.

【0016】また、ウエハの各微小領域のアライメント
マークが、該微小領域の中心を挟んだ一対のパターンか
ら構成されていてもよい。
The alignment mark of each micro area of the wafer may be composed of a pair of patterns sandwiching the center of the micro area.

【0017】[0017]

【作用】本発明の装置によれば、ウエハとマスクのアラ
イメントマークに照明光を照射し、観察光学系によって
これを観察しながらウエハとマスクを相対的に移動させ
て、ウエハの一方のアライメントマークのパターンをマ
スクの一方のアライメントマークの両パターンの中央か
ら所定の距離だけ一方向へずれた位置に重ねるととも
に、ウエハの他方のアライメントマークのパターンをマ
スクの他方のアライメントマークの両パターンの中央か
ら前記と逆の方向へ所定の距離だけずれた位置に重ねる
ことで、ウエハの両微小領域をそれぞれマスクの両微小
領域に対して相対的に位置決めし、ウエハとマスクの位
置合わせを行う。ウエハの各アライメントマークのパタ
ーンがそれぞれ前記微小領域の中心に配設されている場
合に比べて、各パターンが前記微小領域の中心からずれ
た分だけ観察光学系によって検出できる位置ずれ量が増
加する。
According to the apparatus of the present invention, the alignment mark on one of the wafer and the mask is irradiated with illumination light, and while the observation mark is observed by the observation optical system, the wafer and the mask are moved relatively to each other. Pattern on the mask at a position that is offset from the center of both patterns on one side of the mask by a predetermined distance in one direction, and the pattern of the other alignment mark on the wafer from the center of both patterns on the other alignment mark of the mask. By overlapping at a position displaced by a predetermined distance in the opposite direction, the two minute regions of the wafer are positioned relative to the two minute regions of the mask, respectively, and the wafer and the mask are aligned. Compared with the case where the pattern of each alignment mark on the wafer is arranged at the center of the minute area, the amount of positional deviation that can be detected by the observation optical system increases by the amount that each pattern deviates from the center of the minute area. .

【0018】[0018]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は、一実施例を説明する説明図であっ
て露光装置S1 は、それぞれ公知である投影レンズ系1
と、左右の対物レンズ2a,2bと観察倍率5倍のエレ
クターレンズ3と、図示しない画像認識装置を有する観
察光学系E1 を備えており、これらはすべて従来例と同
様であるので説明は省略する。図示しないウエハ移動ス
テージ上にはウエハWが保持され、マスク移動ステージ
(図示せず)上にはマスクMが保持される。マスクMは
その両側縁のそれぞれに隣接する微小領域にそれぞれ一
対のアライメントマークであるxアライメントマークM
ax,Mbxを有し、また、これらに隣接する微小領域にそ
れぞれ一対のアライメントマークであるyアライメント
マークMay,Mbyを有し、ウエハWもその両側縁のそれ
ぞれに隣接する微小領域にそれぞれ一対のアライメント
マークであるxアライメントマークWax,Wbxを有し、
また、これと隣接する微小領域にそれぞれ一対のアライ
メントマークであるyアライメントマークWay,Wby
有する。
FIG. 1 is an explanatory view for explaining an embodiment, and an exposure apparatus S 1 is a well-known projection lens system 1
And the left and right objective lenses 2a and 2b, an erector lens 3 having an observation magnification of 5 times, and an observation optical system E 1 having an image recognition device (not shown). To do. A wafer W is held on a wafer moving stage (not shown), and a mask M is held on a mask moving stage (not shown). The mask M has a pair of x-alignment marks M, which are a pair of alignment marks, in the minute regions adjacent to both side edges thereof.
ax and M bx , and y alignment marks M ay and M by which are a pair of alignment marks respectively in the minute areas adjacent to them, and the wafer W is also in the minute areas adjacent to both side edges thereof. Each has a pair of x alignment marks W ax and W bx ,
Also, a pair of alignment marks, y alignment marks W ay and W by , are respectively provided in the minute areas adjacent to this.

【0020】マスクMの左のxアライメントマークMax
は、微小領域の中心からX方向に互に離間した一対のパ
ターンであるx直線パターンMa1,Ma2からなり、yア
ライメントマークMayは、微小領域の中心からY方向に
互に離間した一対のパターンであるy直線パターン
b3,Mb4からなり、これと同様にマスクMの右のxア
ライメントマークMbxも微小領域の中心からX方向に互
に離間した一対のパターンであるx直線パターンMb1
b2からなり、yアライメントマークMbyは微小領域の
中心からY方向に互に離間した一対のパターンであるy
直線パターンMa3,Ma4からなる。
The x alignment mark M ax on the left side of the mask M
Consists of a pair of x linear patterns M a1 and M a2 which are separated from each other in the X direction from the center of the minute region, and the y alignment mark M ay is a pair separated from each other in the Y direction from the center of the minute region. Pattern of y linear patterns M b3 and M b4 , and similarly, the x alignment mark M bx on the right side of the mask M is a pair of patterns linearly spaced from each other in the X direction from the center of the minute region. M b1 ,
The y alignment mark M by is composed of M b2 and is a pair of patterns spaced from each other in the Y direction from the center of the minute region.
It consists of straight line patterns M a3 and M a4 .

【0021】また、ウエハWの左のxアライメントマー
クWaxは、微小領域の中心から所定距離だけ左側にずれ
た位置にあってY方向にのびる一個のパターンであるx
直線パターンWa1からなり、yアライメントマークWay
は微小領域の中心からY方向に互に離間した一対のパタ
ーンであるy直線パターンWa2,Wa3からなり、同様に
ウエハWの右のxアライメントマークWbxも微小領域の
中心から所定距離だけ右側にずれた位置にある一個のパ
ターンであるx直線パターンWb1からなり、yアライメ
ントマークWbyは微小領域の中心からY方向に互に離間
した一対のパターンであるy直線パターンWb2,Wb3
らなる。
The left x-alignment mark W ax of the wafer W is a pattern extending in the Y direction at a position displaced to the left by a predetermined distance from the center of the minute area x.
It consists of a straight line pattern W a1 and y alignment mark W ay
Is a pair of y straight line patterns W a2 and W a3 which are spaced apart from each other in the Y direction from the center of the micro area, and similarly, the x alignment mark W bx on the right side of the wafer W is also a predetermined distance from the center of the micro area. The y alignment mark W by is composed of one pattern x straight line pattern W b1 located at a position shifted to the right side, and the y alignment mark W by is a pair of patterns y line linear patterns W b2 , W spaced apart from each other in the Y direction from the center of the minute region. It consists of b3 .

【0022】マスクMのxアライメントマークMax,M
bxおよびyアライメントマークMay,MbyとウエハWの
xアライメントマークWax,Wbyおよびyアライメント
マークWay,Wbyの相対位置は、ウエハ移動ステージを
移動させ、画像認識装置のTVカメラの画面においてウ
エハとマスクの各微小領域の中心が重なりあって位置合
わせが完了したとき、図2で示すように、ウエハWの各
yアライメントマークWay,WbyがマスクMのyアライ
メントマークMay,Mbyの内側に隣接し、同時にウエハ
Wの左のx直線パターンWa1がマスクMの左のxアライ
メントマークMaxの左のx直線パターンMa1に隣接し、
ウエハWの右のx直線パターンWb1がマスクMの右のx
アライメントマークMbxの右のx直線パターンMb2に隣
接するように設定される。
X alignment marks M ax , M of the mask M
The relative positions of the bx and y alignment marks M ay and M by and the x alignment marks W ax and W by of the wafer W and the y alignment marks W ay and W by are such that the wafer moving stage is moved and the TV camera of the image recognition apparatus is operated. when aligned overlap the center of each minute area of the wafer and the mask is completed in the screen, as shown in Figure 2, each y alignment mark W ay of the wafer W, W by the y alignment mark M ay mask M , M by , and at the same time, the left x straight line pattern W a1 of the wafer W is adjacent to the left x straight line pattern M a1 of the left x alignment mark M ax of the mask M,
The right x straight line pattern W b1 on the wafer W is the right x pattern on the mask M.
It is set so as to be adjacent to the right x straight line pattern M b2 of the alignment mark M bx .

【0023】このとき、ウエハWの左右のxアライメン
トマークWax,Wbxのx直線パターンWa1,Wb1の間の
離間距離P1 と、マスクMの各xアライメントマークM
ax,Mbxの中心の離間距離P2 と、マスクMの左のxア
ライメントマークMaxのx直線パターンMa1,Ma2の離
間距離A1 (右のxアライメントマークMbxのx直線パ
ターンMb1,Mb2の離間距離に等しい)と、マスクMの
左のyアライメントマークMayのy直線パターンMa3
b4の離間距離B1 (右のyアライメントマークWby
y直線パターンMb3,Mb4の離間距離に等しい)と、ウ
エハWの左のyアライメントマークWayのy直線パター
ンWa2,Wa3の離間距離B2 (右のyアライメントマー
クMbyのy直線パターンWb2,Wb3の離間距離に等し
い)と、ウエハWの各x直線パターンWa1,Wb1および
各y直線パターンWa2,Wa3,Wb2,Wb3のそれぞれの
線幅C1 と、マスクMの各x直線パターンMa 1
a2,Mb1,Mb2および各y直線パターンMa3,Ma4
b3,Mb4のそれぞれの線幅D1と、画像認識装置によ
る観察に必要な各パターンの離間距離のX方向の最小値
ΔX1 と、Y方向の最小値ΔY1 の間には以下の関係が
成立する。
At this time, the separation distance P 1 between the x linear patterns W a1 and W b1 of the left and right x alignment marks W ax and W bx of the wafer W and each x alignment mark M of the mask M.
The distance P 2 between the centers of ax and M bx and the distance x 1 between the x alignment patterns M a1 and M a2 of the left x alignment mark M ax of the mask M (the distance between the right x alignment mark M bx and the straight line pattern M 1) b1 and M b2 ) and the y straight line pattern M a3 of the left y alignment mark M ay of the mask M,
The separation distance B 1 of M b4 (equal to the separation distance of the y straight line patterns M b3 and M b4 of the right y alignment mark W by ) and the y straight line pattern W a2 and W of the left y alignment mark W ay of the wafer W. The separation distance B 2 of a3 (equal to the separation distance of the y straight line patterns W b2 and W b3 of the right y alignment mark M by ) and the x straight line patterns W a1 and W b1 of the wafer W and the y straight line patterns W a2. , W a3, W b2, and the line widths C 1 of the W b3, each x linear pattern M a 1 in the mask M,
M a2 , M b1 , M b2 and each y straight line pattern M a3 , M a4 ,
The line width D 1 of each of M b3 and M b4 , the minimum value ΔX 1 in the X direction of the separation distance of each pattern required for observation by the image recognition device, and the minimum value ΔY 1 in the Y direction are as follows. The relationship is established.

【0024】 P1 =P2 +ΔP、または、P2 −ΔP ・・・(3) B1 =B2 +ΔB ・・・・・・・・(4) ここで、ΔP=A1 −(D1 +C1 +2ΔX1 )・・・
・(5) ΔB=D1 +C1 +2ΔY1 ・・・・・・・・(6)
P 1 = P 2 + ΔP or P 2 −ΔP (3) B 1 = B 2 + ΔB (4) Here, ΔP = A 1 − (D 1 + C 1 + 2ΔX 1 ) ...
・ (5) ΔB = D 1 + C 1 +2 ΔY 1 ... (6)

【0025】すなわち、ウエハWの左のx直線パターン
a1がマスクMの左の両x直線パターンMa1,Ma2間の
中央からΔP/2だけ図示左側もしくは右側にずれた位
置に重なるとともに、ウエハWの右のx直線パターンW
a2がマスクMの右の両x直線パターンMb1,Mb2間の中
央からΔP/2だけ図示右側もしくは左側にずれた位置
に重なり、また、ウエハWの左のy直線パターンWa2
a3がそれぞれマスクMの左のy直線パターンMa3,M
a4間の中央から互に逆の方向へΔBだけずれた位置に重
なるとともに、ウエハWの右のy直線パターンWb2,W
b3がそれぞれマスクMの右のy直線パターンMb3,Mb4
間の中央から互に逆の方向へΔBだけずれた位置に重な
るようにウエハWとマスクMが相対的に位置決めされた
とき、両者の位置合わせが完了する。
That is, the left x straight line pattern W a1 of the wafer W overlaps with a position displaced from the center between the left x straight line patterns M a1 and M a2 of the mask M by ΔP / 2 to the left or right in the drawing, and X straight line pattern W on the right side of wafer W
a2 is overlapped at a position displaced by ΔP / 2 to the right or left in the figure from the center between the right x-line patterns M b1 and M b2 of the mask M, and the left y-line pattern W a2 of the wafer W,
W a3 is the left y straight line pattern M a3 , M of the mask M, respectively.
The y-line patterns W b2 , W on the right side of the wafer W are overlapped with each other at positions shifted by ΔB from the center between a4 in opposite directions.
b3 is the right y straight line patterns M b3 and M b4 of the mask M, respectively.
When the wafer W and the mask M are relatively positioned so as to overlap with each other at positions displaced from each other by ΔB in the opposite directions from each other, the alignment between them is completed.

【0026】図3は、アライメントを行う前に得られる
TV画像の一例を示す。この場合は、ウエハWの左のx
アライメントWaxのx直線パターンWa1がマスクMの左
のxアライメントMaxのx直線パターンMa1,Ma2の間
にあるため、これらのx直線パターンMa1,Ma2の画像
処理によってX方向の位置ずれ量を算出し、これに基づ
いてウエハ移動ステージをX方向に駆動してX方向の位
置合わせを行い、次いで、ウエハ移動ステージをY方向
あるいはθ方向に駆動して、マスクMの左右のy直線パ
ターンMa3,Ma4およびMb3,Mb4のそれぞれの間にあ
るウエハWのy直線パターンMa3,およびMb2をそれぞ
れマスクMの左のyアライメントマークMayのy直線パ
ターンMa3またはMa4および右のyアライメントマーク
byのy直線パターンMb3またはMb4に隣接させると、
図2または図4〜6のいずれかのTV画面が得られる。
FIG. 3 shows an example of a TV image obtained before performing the alignment. In this case, x on the left side of the wafer W
Since the x straight line pattern W a1 of the alignment W ax is between the x straight line patterns M a1 and M a2 of the left x alignment M ax of the mask M, the image processing of these x straight line patterns M a1 and M a2 causes the X direction. Of the mask M, and based on this, the wafer moving stage is driven in the X direction to perform the alignment in the X direction, and then the wafer moving stage is driven in the Y direction or the θ direction to move the mask M to the left and right. the y linear pattern M a3, M a4 and M b3, M b4 of y linear pattern M a3 of the wafer W in between each, and M b2 in the left of the mask M, respectively y alignment mark M ay of y linear pattern M a3 or M a4 and the right y alignment mark M by adjacent to the y straight line pattern M b3 or M b4 ,
The TV screen of FIG. 2 or any of FIGS. 4 to 6 is obtained.

【0027】図2のTV画面が得られた場合はアライメ
ントを完了し、図4のTV画面が得られたときは、ウエ
ハ移動ステージをY方向に移動させて図2に示すTV画
面を得てアライメントを完了し、図5または図6のよう
にウエハWのy直線パターンWa2,Wa3,Wb2,Wb3
うちのいずれか一方がTV画面にない場合には、ウエハ
移動ステージをθ方向に駆動して図2に示すようにアラ
イメントを完了する。
When the TV screen shown in FIG. 2 is obtained, the alignment is completed, and when the TV screen shown in FIG. 4 is obtained, the wafer moving stage is moved in the Y direction to obtain the TV screen shown in FIG. When the alignment is completed and one of the y linear patterns W a2 , W a3 , W b2 , and W b3 on the wafer W is not on the TV screen as shown in FIG. Drive in the direction to complete the alignment as shown in FIG.

【0028】本実施例によれば、画像認識装置によって
検出できるX方向およびY方向のそれぞれの位置ずれ量
の範囲ΔSx1,ΔSy1は以下のように表わされる。
According to the present embodiment, the ranges ΔS x1 and ΔS y1 of the positional deviation amounts in the X direction and the Y direction which can be detected by the image recognition device are expressed as follows.

【0029】 Sx1=±{A1 −(C1 +D1 +2ΔX1 )}・・・・(7) Sy1=±{B1 −(C1 +D1 +2ΔY1 )}・・・・(8)S x1 = ± {A 1 − (C 1 + D 1 + 2ΔX 1 )} ... (7) S y1 = ± {B 1 − (C 1 + D 1 + 2ΔY 1 )} ... (8) )

【0030】すなわち、前述の(1)式および(2)式
で表わされる従来例のそれぞれ2倍である。従って、従
来のようなプリアライメントを必要とせず、その結果、
プリアライメント工程の省略によって操作時間が短縮さ
れ、レンズ切換装置の省略によって装置が簡略され、さ
らに、プリアライメントマークが不要であるためパター
ン設計上の制約が緩和される。
That is, it is twice as large as that of the conventional example expressed by the above-mentioned equations (1) and (2). Therefore, the conventional pre-alignment is not required, and as a result,
Omission of the pre-alignment step shortens the operation time, omission of the lens switching device simplifies the device, and since the pre-alignment mark is unnecessary, restrictions on pattern design are alleviated.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0032】画像認識装置によってウエハとマスクの位
置合わせを行う位置合わせ方法において、両者のアライ
メントマークの画像から検出できる位置ずれ量を増加さ
せることができる。その結果、観察光学系によるプリア
ライメントを省略して、露光装置のスループットを向上
させることができる。
In the alignment method for aligning the wafer and the mask with the image recognition device, the amount of positional deviation that can be detected from the images of the alignment marks of both can be increased. As a result, the pre-alignment by the observation optical system can be omitted and the throughput of the exposure apparatus can be improved.

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

【図1】一実施例を説明する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example.

【図2】アライメント完了時のTV画面を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a TV screen when alignment is completed.

【図3】アライメントの前のTV画面の一例を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a TV screen before alignment.

【図4】X方向のみのアライメントを行ったときのTV
画面の一例を示す図である。
FIG. 4 is a TV when alignment is performed only in the X direction.
It is a figure which shows an example of a screen.

【図5】X方向のみのアライメントを行ったときのTV
画面の他の例を示す図である。
FIG. 5: TV when alignment is performed only in the X direction
It is a figure which shows the other example of a screen.

【図6】X方向のみのアライメントを行ったときのTV
画面のさらに別の例を示す図である。
FIG. 6 is a TV when alignment is performed only in the X direction.
It is a figure which shows another example of a screen.

【図7】従来例によって最終アライメントを完了したと
きのTV画面を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a TV screen when final alignment is completed according to a conventional example.

【図8】従来例によって最終アライメントを行う前のT
V画面の一例を示す図である。
FIG. 8 shows T before final alignment according to a conventional example.
It is a figure which shows an example of a V screen.

【図9】従来例の最終アライメントにおいて観察光学系
によって観察可能な範囲の限界に達したときのTV画面
の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a TV screen when the limit of the range observable by the observation optical system is reached in the final alignment of the conventional example.

【図10】従来例の最終アライメントにおいて観察光学
系によって観察可能な範囲の限界に達したときのTV画
面の他の例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing another example of the TV screen when the limit of the range observable by the observation optical system is reached in the final alignment of the conventional example.

【図11】露光装置の全体を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the entire exposure apparatus.

【図12】図11の装置の観察光学系とマスクのアライ
メントマークおよびウエハのアライメントマークを説明
する説明図である。
12 is an explanatory diagram illustrating an observation optical system of the apparatus of FIG. 11, an alignment mark of a mask, and an alignment mark of a wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W ウエハ M マスク Wax,Wbx ウエハのxアライメントマーク Way,Wby ウエハのyアライメントマーク Max,Mbx マスクのxアライメントマーク May,Mby マスクのyアライメントマーク Wa1,Wb1 ウエハのx直線パターン Wa2,Wa3,Wb2,Wa3 ウエハのy直線パターン Ma1,Ma2,Mb1,Ma2 マスクのx直線パターン Ma3,Ma4,Mb3,Ma4 マスクのy直線パターン 1 投影レンズ系 2a,2b 対物レンズ 3 エレクターレンズW Wafer M Mask W ax , W bx Wafer x alignment mark W ay , W by Wafer y alignment mark M ax , M bx Mask x alignment mark May , M by Mask y alignment mark W a1 , W b1 Wafer X linear patterns W a2 , W a3 , W b2 , W a3 wafer y linear patterns M a1 , M a2 , M b1 , M a2 mask x linear patterns M a3 , M a4 , M b3 , M a4 mask y Linear pattern 1 Projection lens system 2a, 2b Objective lens 3 Erector lens

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウエハの一対の所定の微小領域とマスク
の一対の所定の微小領域を、各微小領域に設けられたア
ライメントマークに基づいて相対的に位置決めすること
により、前記ウエハと前記マスクの位置合わせを行う位
置合わせ方法であって、 前記マスクの各微小領域のアライメントマークが、該微
小領域の中心を挟んだ一対のパターンからなり、前記ウ
エハの一方の微小領域のアライメントマークが、該微小
領域の中心から一方向へ離間した1個のパターンからな
り、前記ウエハの他方の微小領域のアライメントマーク
が、該微小領域の中心から前記と逆の方向へ離間した1
個のパターンからなることを特徴とする位置合わせ方
法。
1. A pair of predetermined minute areas of a wafer and a pair of predetermined minute areas of a mask are relatively positioned based on an alignment mark provided in each minute area, whereby the wafer and the mask are aligned. An alignment method for performing alignment, wherein an alignment mark of each micro area of the mask comprises a pair of patterns sandwiching a center of the micro area, and an alignment mark of one micro area of the wafer is the micro area. The pattern is composed of one pattern spaced from the center of the region in one direction, and the alignment mark of the other minute region of the wafer is spaced from the center of the minute region in the opposite direction to the above.
A registration method characterized by comprising individual patterns.
【請求項2】 ウエハの各微小領域のアライメントマー
クが、該微小領域の中心を挟んだ一対のパターンからな
ることを特徴とする請求項1記載の位置合わせ方法。
2. The alignment method according to claim 1, wherein the alignment mark of each minute region of the wafer is composed of a pair of patterns sandwiching the center of the minute region.
JP35955192A 1992-12-25 1992-12-25 Position alignment method Pending JPH06204117A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6831823B2 (en) 2001-08-13 2004-12-14 Nissin Electric Co., Ltd. Method and apparatus for chucking a substrate

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US6831823B2 (en) 2001-08-13 2004-12-14 Nissin Electric Co., Ltd. Method and apparatus for chucking a substrate

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