JPH0821534B2 - アライメント方法及びアライメント装置の校正用基板 - Google Patents

アライメント方法及びアライメント装置の校正用基板

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JPH0821534B2
JPH0821534B2 JP61298361A JP29836186A JPH0821534B2 JP H0821534 B2 JPH0821534 B2 JP H0821534B2 JP 61298361 A JP61298361 A JP 61298361A JP 29836186 A JP29836186 A JP 29836186A JP H0821534 B2 JPH0821534 B2 JP H0821534B2
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信二郎 近藤
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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)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、TTR(Through The Reticle)アライメント
装置に、その電気制御系の校正用として用いられる校正
用基板に関する。
(発明の背景) TTR(Through The Reticle)アライメント装置は、レ
チクルを通してレチクルと共役なウェハを観察してレチ
クルのアライメントマーク(レチクルマーク)とウェハ
のアライメントマーク(ウェハマーク)との重畳位置関
係を表わす検出信号を得、この検出信号に基づいて、レ
チクルとウェハとを所定の位置関係になるように相対移
動して位置合わせを行なうアライメント装置である。
そして、従来、TTRアライメント装置の電気制御系の
校正は、重ね焼きバーニアを形成したテストレチクルを
用い、実際にアライメント装置を作動させて、テストレ
チクルのレチクルマークとウェハのウェハマークとを検
出信号に基づいて所定の位置関係になし(それぞれのマ
ークの機械的な位置関係と、検出信号の示す位置関係と
は必ずしも一致しない。校正とは電気制御系を調整して
両者を一致させることを言う。)、その後、露光して、
テストレチクルのレチクルマークとバーニアとをウェハ
上に焼付け、アライメント結果をバーニアから読んでい
た。すなわち、バーニアの読みは、レチクルマークとウ
ェハマークとの所定の位置関係からのずれ量を示すこと
になる。従って、電気的にはレチクルマークとウェハマ
ークとが所定の位置関係にあると判断されたにもかかわ
らず、実際にはレチクルマークとウェハマークとはバー
ニアによる読取量だけずれていることになるから、この
ずれ量がなくなるように電気制御系を調整してやればよ
い。
しかしながら、このような従来の校正作業は、ウェハ
の露光、現像、検査といった手順が必要で、非常に能率
が悪いものであった。
さらに、ウェハの露光、現像、検査のプロセスにおい
て、ずれ量が変化し、レチクルマークとウェハマークと
の機械的なずれ量以外の要因が付加される可能性があ
る。
(発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決し、能率良く、かつ外乱
(プロセス)の影響を受けることなく校正を行なうこと
を目的としている。
(発明の概要) 本発明は、第1物体(1)の第1マーク(50)と第2
物体(3)の第2マーク(51)との位置関係を表す検出
信号をマーク検出系(10〜22;30〜41)から得、この検
出信号に基づいて第1物体と第2物体とを相対移動して
位置合わせを行うアライメント方法において、第1物体
と第2物体とが所定の位置関係にあるときの第1マーク
(50)と第2マーク(51)とを重畳した形状の校正マー
ク(50′,51′)を持つ基板(100)を、第1物体、又は
第2物体の代わりに配置し、その基板(100)上の校正
マークをマーク検出系で検出してその重畳された第1マ
ーク(50′)と第2マーク(51′)との位置関係を求
め、この求めた位置関係と所定の位置関係とのずれをシ
ステムオフセットとして位置合わせに利用するようにし
たものである。
また本発明は、第1物体(1)の第1マーク(50)と
第2物体(3)の第2マーク(51)との位置関係を表す
検出信号を得、この検出信号に基づいて第1物体と第2
物体とを所定の位置関係になるように相対移動して位置
合わせを行うアライメント装置で、第1物体、又は第2
物体の代わりに用いられる基板(100)であって、第1
物体と第2物体とが前記所定の位置関係にあるときの第
1マーク(50)と第2マーク(51)とを重畳した形状の
校正マーク(50′,51′)を形成したものである。
(実施例) 第5図は本発明を実施し、校正をとるための半導体露
光装置とそのTTRアライメント系を2種示してある。
半導体露光装置は、レチクル1のパターンを、不図示
の露光光源からの光によって、投影レンズ2を用いてシ
リコンウェハ3に投影露光するものであり、投影レンズ
2の倍率は、普通1倍から1/10倍である。
シリコンウェハ3は干渉計ステージ4に真空吸着され
ていて、安定化レーザ6とステージ4上のミラー5によ
り正確な位置決めがなされる。ステージ4は、CPU9、モ
ータードライバー8、モーター7により閉ループ制御さ
れる。この位置決めはアライメント信号の解析により行
なわれるが、この信号を得るための方法の一つにTTR(T
hrough The Reticle)というレチクルを通し、ウェハを
見てその位置ずれを測定するものがある。このアライメ
ント方法で代表的な2方法が図示されている。一つは部
材10〜20の系で、レーザ10からの光をビームエキスパン
ダ11、振動鏡12、レンズ系13、ハーフミラー14、集光レ
ンズ15、反射鏡を介してレチクル1上とさらに投影レン
ズ2を介してウェハ3上でスキャンし、レチクル上のア
ライメントマークとウェハ上のアライメントマークから
の散乱光や回折光をハーフミラー14を通して空間フィル
ター18に入射し、これにより正反射光から分離し、集光
レンズ19によってディテクター20上に集光し、ここで光
電変換信号を得る。
ディテクター20の出力信号はアンプ21を経て、アライ
メントの誤差を計算するためのマイロンコンピューター
や電子回路によって構成されるアライメント誤差計測回
路22に入力される。この場合、アライメントマークとし
ては、第2−a図に示すようにガラス52上にクロームの
枠50を作っておき、また、ウェハ3上には、第2−b図
のように小さな凹凸の十字形状の集合である十字グレー
ティングとしてアライメントマーク51を作っておく。
第3図(a)は、ウェハ3とレチクル1が投影レンズ
2を介して所定の位置関係にある場合を示してある。
第3図(a)において、16はレチクル1上を走査する
レーザスポットである。このスポット16がアライメント
マークを走る時、クローム枠50のエッジ53a、53bでは散
乱光を生じその信号は第3図(b)に示した信号53′
a、53′bのように得られる。また、レーザスポットが
ガラス52を走査する時は、レチクル1を透過し、ウェハ
3上を走査するスポット17となり、アライメントマーク
51上に来たとき回折光が得られ、その信号は第3図
(b)の信号51′となる。
さてアライメント誤差信号とは、信号53′a、53′b
の中点から信号51′がどれだけずれているかということ
になる。
一方もう一つのアライメント方法としては部材30〜41
の系で、ファイバー30からのアライメント照明光をハー
フミラー31、コリメートレンズ32、反射鏡33によってレ
チクル照明光34となし、さらに、投影レンズ2によって
ウェハ照明光35となし、レチクル1とウェハ3とをそれ
ぞれ照らし、そこにあるアライメントマークを投影レン
ズ2、反射鏡33、コリーメントレンズ32、ハーフミラー
31、結像レンズ38によってテレビカメラ40でとらえ、テ
レビカメラ40に接続された画像処理装置41によって、ア
ライメント誤差信号を得ようというものである。ここに
レチクル面37、ウェハ面36、テレビ面39はそれぞれ共役
になっている。
この場合に用いられるアライメントマークとしては第
4図のようなもので、例えば60a、60bはレチクル上、61
はウェハ上のマークとし、60のちょうど中心に61が入る
ようにステージ4を移動して、レチクル1とウェハ3の
アライメントを行なう。
以上のようなアライメント系が少なくとも2本以上あ
ることでウェハ3上のチップとレチクル1の位置合せ
(アライメント)が可能となる。
さて、これらのアライメント系を用いてアライメント
を行なう場合、光学系、電気系、制御系の全体にわたり
調整されていなければ、この調整の誤差がシステムオフ
セットとなり、アライメントの平行ずれや、回転ずれを
引き起こす原因となる。すなわち、アライメント誤差計
測回路22や画像処理装置41から得られるアライメント誤
差信号が、アライメント誤差零を示していても、レチク
ル1とウェハ3とが所定の位置関係になっていない場合
が生じてしまうわけである。
そこでこれらのシステムオフセットをとりのぞくこと
が、調整において最も重要な作業となる。
本実施例ではこの作業を行なうに当たり、最も容易か
つ正確な方法を与えるために、第1図のような校正マー
クを有する校正用基板100を使用する。第1図の校正マ
ークは、第2図(a)のレチクルマークと第2図(b)
のウェハマークとの合成されたマークであり、これは、
レチクルアライメントマークとウェハアライメントマー
クとが所定の位置関係にあるときに、レチクルアライメ
ントマークとウェハアライメントマークとを重畳したパ
ターンを示す。すなわち、ガラス基板にレチクルアライ
メントマークと同じマーク50′を形成し、マーク50′に
囲まれたガラス基板52′上には、レチクルアライメント
マーク50とウェハアライメントマーク51とがアライメン
ト完了しているときに、投影レンズ2によってレチクル
1上に生じているウェハアライメントマーク51がレチク
ルアライメントマークに対すると同じ位置関係になるよ
うに十字形のマーク51′が形成されている。さて、この
校正用基板の使用法は、レチクル1に代えてアライメン
ト光路中に挿入し、校正マークをアライメント系10〜22
でディテクトし、アライメント誤差信号を得れば良い。
本来アライメントが完了しているため(レチクルマーク
とウェハマークとが所定の位置関係にある)アライメン
ト誤差は零とならなくてはいけないが、もし零以外のあ
る値が出ればそれがシステムオフセットとなる。よって
これを零にもって行くように電気回路系を補正すること
で、調整が行なえる。具体的には、アンプ21のゲインや
オフセットを与えたり、アライメント誤差計測回路22に
システムオフセットを零にするような補正値を入力し、
演算の過程でシステムオフセットをキャンセルすればよ
い。
この場合ウェハ側を使用しないためプロセスオフセッ
トは存在しないが、レチクル製造誤差というものは入る
可能性がある。しかし、レチクルは現在EB(電子線によ
る描画)の直接描画にて作られるため、その誤差は無視
できるし、あるいは測長機によりダイレクトに測定し、
それを補正しても良い。
またウェハ側でのシステムオフセットを見る場合は、
第1図の如き校正パターンを一度ウェハに焼きつけし、
現像したレジスト像を観察すれば良い。その時にはレチ
クル側はパターンのない所を使用する。
さらにウェハ側においてもガラス上にクロム(Cr)な
どでパターンを作ったブランクを用いればより正確なオ
フセットどりが可能である。
さらに、ステージ4上の基板に基準マークを設け、こ
のマークとレチクル1のレチクルマークとの位置合わせ
を行なう場合もあるが、そのような系では、基準マーク
の代わりに第1図の如き校正マークを形成した基板を用
いることもできる。
なお、第1図の校正マークは必要に応じて種々のマー
クに変形が可能であって、例えば第5図の部材30〜41の
系では、第4図で示したように、レチクル上のレチクル
マーク60a、60bとウェハ上のウェハマーク61を、両者が
所定位置(アライメント完了位置)にあるときに得られ
る関係に重畳したパターンを校正パターンとして設けた
基板を、レチクル1、ウェハ3、不図示のステージ4上
の基板の代わりに用いることができる。
また、以上の説明では第1基板(例えばレチクル)と
第2基板(例えばウェハ)とが投影レンズによって共役
になっていたが、プロキシミティープリンターのように
結像系を有さない露光装置のためにも同様に用いること
ができる。
(発明の効果) 以上のように本発明の校正用基板によれば、アライメ
ント系の校正が可能であるため、高い精度でシステムオ
フセットがとれるだけではなく、アライメント誤差をゼ
ロにもって行く調整法を採用しうるため調整者も指針が
はっきりしているため作業性が良いといった特長があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるアライメント校正用マークの一例
を示す図、 第2図(a)はレチクルアライメントマークの一例を示
す図、第2図(b)はウェハアライメントマークを示す
図、第3図(a)はレチクルアライメントマークとウェ
ハアライメントマークとがアライメント完了状態にある
状態を示す図、 第3図(b)はアライメント信号の説明図、 第4図はレチクルアライメントマークとウェハアライメ
ントマークの他の例を示す図、 第5図は半導体露光装置と2種類のアライメント系とを
示した図、である。 (主要部分の符号の説明) 50……レチクルアライメントマーク 51……ウェハアライメントマーク 52……ガラス部 1……レチクル 2……投影レンズ 3……ウェハ 5・6……ウェハステージ干渉計 7・8……ステージ駆動用モータとドライバー 9……CPU 10……アライメント光源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1物体の第1マークと第2物体の第2マ
    ークとの位置関係を表す検出信号をマーク検出系から
    得、該検出信号に基づいて前記第1物体と前記第2物体
    とを相対移動して位置合わせを行うアライメント方法に
    おいて、 前記第1物体と前記第2物体とが所定の位置関係にある
    ときの前記第1マークと前記第2マークとを重畳した形
    状の校正マークを持つ基板を、前記第1物体、又は前記
    第2物体の代わりに配置し、該基板上の校正マークを前
    記マーク検出系で検出してその重畳された第1マークと
    第2マークとの位置関係を求め、該求めた位置関係と前
    記所定の位置関係とのずれをシステムオフセットとして
    前記位置合わせに利用することを特徴とするアライメン
    ト方法。
  2. 【請求項2】第1物体の第1マークと第2物体の第2マ
    ークとの位置関係を表す検出信号を得、該検出信号に基
    づいて前記第1物体と前記第2物体とを所定の位置関係
    になるように相対移動して位置合わせを行うアライメン
    ト装置で、前記第1物体、又は前記第2物体の代わりに
    用いられる基板であって、前記第1物体と前記第2物体
    とが前記所定の位置関係にあるときの前記第1マークと
    前記第2マークとを重畳した形状の校正マークを形成し
    たことを特徴とする校正用基板。
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