JPH08274018A - Position detector and manufacturing method of semiconductor device using the same - Google Patents

Position detector and manufacturing method of semiconductor device using the same

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JPH08274018A
JPH08274018A JP7098056A JP9805695A JPH08274018A JP H08274018 A JPH08274018 A JP H08274018A JP 7098056 A JP7098056 A JP 7098056A JP 9805695 A JP9805695 A JP 9805695A JP H08274018 A JPH08274018 A JP H08274018A
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JP
Japan
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marks
mark
alignment
wafer
width
Prior art date
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JP7098056A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Ine
秀樹 稲
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE: To detect the positional data on alignment marks with high precision by detecting the positional data on the elements using the first measurement value given by the light flux through the intermediary of a mark A and the second measurement value given by the light flux through the intermediary of another mark B formed between a mark and adjacent marks. CONSTITUTION: Marks in width W and recessed sectional shape are arranged at a pitch of P. Out of these marks, six marks 01, I1, I2, I3, I4, 02 in receesed sectional shape are treated as the alignment marks A. Besides, five marks (Marks B) J1-J5 in width P-W and sectional shape in a convex type inverse to the marks A formed between adjacent marks A are treated as the alignment marks B. Accordingly, one alignment mark AA is treated as two alignment marks i.e., the alignment mark A in a recessed sectional shape and the alignment mark B in a convex sectional shape inverse to that of the alignment mark A.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は位置検出装置及びそれを
用いた半導体デバイスの製造方法に関し、特にレチクル
(マスク)面上に形成されているIC,LSI等の微細
な電子回路パターンを投影レンズ系(投影光学系)によ
りウエハ面上に投影し露光するときに、レチクル面上や
ウエハ面上の状態(アライメントマーク)を観察し、こ
れによりレチクルとウエハとの位置合わせを行い高集積
度の半導体デバイスを製造する際に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device and a method of manufacturing a semiconductor device using the position detecting device, and more particularly to a projection lens for forming a fine electronic circuit pattern such as IC or LSI formed on a reticle (mask) surface. When the system (projection optical system) projects and exposes on the wafer surface, the state (alignment mark) on the reticle surface or the wafer surface is observed, and the reticle and the wafer are aligned with each other to achieve high integration. It is suitable for manufacturing semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より半導体素子製造用の縮小投影型
の露光装置では、第1物体としてのレチクルの回路パタ
ーンを投影レンズ系により第2物体としてのウエハ上に
投影し露光する。このとき投影露光に先立って観察装置
(検出手段)を用いてウエハ面を観察することによりウ
エハ上のアライメントマークを検出し、この検出結果に
基づいてレチクルとウエハとの位置整合、所謂アライメ
ントを行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a reduction projection type exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices, a circuit pattern of a reticle as a first object is projected by a projection lens system onto a wafer as a second object to be exposed. At this time, the alignment mark on the wafer is detected by observing the wafer surface using an observation device (detection means) prior to the projection exposure, and the so-called alignment is performed on the reticle and the wafer based on the detection result. ing.

【0003】このときのアライメント精度は観察装置の
光学性能に大きく依存している。この為、観察装置の性
能は露光装置において重要な要素となっている。特に最
近は位相シフトマスクや変形照明等により高集積度の半
導体デバイスを製造する露光装置が種々と提案されてお
り、このような露光装置においては、より高いアライメ
ント精度が要望されている。
The alignment accuracy at this time largely depends on the optical performance of the observation apparatus. Therefore, the performance of the observation device is an important factor in the exposure device. In particular, recently, various kinds of exposure apparatuses for manufacturing highly integrated semiconductor devices by using a phase shift mask, modified illumination, etc. have been proposed, and higher alignment accuracy is required for such exposure apparatuses.

【0004】従来より露光装置では、ウエハ面上の位置
情報を得るためのウエハアライメントマーク(ウエハマ
ーク)の観察方式として、主に次の3通りの方式が用い
られている。 (1−イ)非露光光を用い、かつ投影レンズ系を通さな
い方式(OFF-AXIS方式) (1−ロ)露光光を用い、かつ投影レンズ系を通す方式
(露光光 TTL方式) (1−ハ)非露光光を用い、かつ投影レンズ系を通す方
式(非露光光 TTL方式)。
Conventionally, in an exposure apparatus, the following three methods are mainly used as a method of observing a wafer alignment mark (wafer mark) for obtaining position information on the wafer surface. (1-a) Method that uses non-exposure light and does not pass through the projection lens system (OFF-AXIS method) (1-b) Method that uses exposure light and passes through the projection lens system (exposure light TTL method) (1 -C) A method that uses non-exposure light and passes through the projection lens system (non-exposure light TTL method).

【0005】これらの各方式のうち、例えば本出願人は
特開平3−61802号公報で、非露光光TTL方式の
観察装置を利用してアライメント系を提案している。同
公報ではウエハ面上のアライメントマーク(ウエハマー
ク)の光学像をCCDカメラ等の撮像素子上に結像し、
該撮像素子から得られる画像情報を処理してウエハマー
クの位置を検出している。
Among these methods, for example, the applicant of the present invention has proposed an alignment system using a non-exposure light TTL type observation apparatus in Japanese Patent Laid-Open No. 3-61802. In this publication, an optical image of an alignment mark (wafer mark) on the wafer surface is formed on an image pickup device such as a CCD camera,
The image information obtained from the image pickup device is processed to detect the position of the wafer mark.

【0006】また本出願人は特開昭62−232504
号公報において、ウエハマークの光学像をCCDカメラ
で結像し、該CCDカメラで得た画像情報を2値化し、
その2値化画像中の特定画像パターンの位置座標をテン
プレートを用いたテンプレートマッチング処理を行うこ
とによりウエハマークの位置を検出する位置検出装置を
提案している。
Further, the present applicant has filed Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-232504.
In the publication, an optical image of a wafer mark is formed by a CCD camera, image information obtained by the CCD camera is binarized,
A position detection device has been proposed which detects the position of a wafer mark by performing template matching processing using a template on the position coordinates of a specific image pattern in the binarized image.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体デバイス
の微細化が進み、これに対してレチクルとウエハとのよ
り高精度の相対的位置合わせ(アライメント)が要望さ
れている。アライメント方法として前述の非露光光TT
L方式ではウエハ上に構成されるアライメントマーク
(以下ウエハマーク)の光学像を投影光学系を通して
(TTL)、CCDカメラ等の撮像素子上に結像し、そ
の電気信号を画像処理しウエハマークの位置を検出して
いる。一般にレチクルとウエハとのアライメントを行う
際にアライメント精度を劣化させる大きな要因として、 (イ)レジストのアライメントマーク近傍での膜厚の不
均一性 (ロ)アライメントマークの形状の非対称性 がある。
In recent years, the miniaturization of semiconductor devices has advanced, and in response to this, there is a demand for more accurate relative alignment between the reticle and the wafer. As the alignment method, the non-exposure light TT described above is used.
In the L method, an optical image of an alignment mark (hereinafter referred to as a wafer mark) formed on a wafer is imaged on an image pickup device such as a CCD camera through a projection optical system (TTL), and an electric signal of the image is processed to perform image processing of the wafer mark. The position is being detected. Generally, a major factor that deteriorates the alignment accuracy when aligning a reticle and a wafer is (a) non-uniformity of film thickness near the alignment mark of the resist (b) asymmetry of the shape of the alignment mark.

【0008】図6はこのアライメント方法におけるアラ
イメントマークの説明図である。図6(A)はウエハW
の平面図、図6(B)はX方向検出用マークF1を示
し、図6(C)はY方向検出用マークF2を示してい
る。これらのアライメントマークF1,F2は多くの場
合、それぞれの方向のスクライブラインの中に配置され
ている。このアライメントマークのように(この場合は
アライメントマークを構成しているマークの数は6本)
本数を多くして、統計効果により高精度のアライメント
を可能としている。
FIG. 6 is an explanatory view of an alignment mark in this alignment method. FIG. 6A shows the wafer W.
6B shows the X-direction detection mark F1 and FIG. 6C shows the Y-direction detection mark F2. In many cases, these alignment marks F1 and F2 are arranged in the scribe line in each direction. Like this alignment mark (in this case, the number of marks forming the alignment mark is 6)
By increasing the number of lines, it is possible to perform highly accurate alignment by the statistical effect.

【0009】次にレジスト上のアライメントマークを形
成した近傍での膜厚の不均一性に対するアライメント精
度の劣化について説明する。複数のマークのうち画像処
理にアライメント信号を得るのは一番外側のマーク0
1,02,03,04を除いた内側のマークI1〜I
4,I5〜I8である。外側のマーク近傍はレジストの
不均一な塗布の影響があり、外側のマークよりアライメ
ント信号を得るとアライメント精度が劣化してくる。そ
して内側のマークは外側のマークが、所謂「防波堤の効
果」(以下に説明する)によりレジストの不均一の影響
が少なくなっている。
Next, the deterioration of the alignment accuracy due to the non-uniformity of the film thickness in the vicinity of the formation of the alignment mark on the resist will be described. Out of a plurality of marks, the outermost mark 0 is used to obtain the alignment signal for image processing.
Inner marks I1 to I excluding 1,02,03,04
4, I5 to I8. The vicinity of the outer mark is affected by uneven coating of the resist, and if an alignment signal is obtained from the outer mark, the alignment accuracy will deteriorate. The inner mark is less affected by the nonuniformity of the resist due to the so-called "breakwater effect" (described below).

【0010】尚、この防波堤の効果とは海にある防波堤
を大きな波が乗り越えたとき、その波の高さは防波堤付
近では乱流のようにいろいろな高さになるが、防波堤を
すぎたあとには波の高さは一定となる。この現象がレジ
スト塗布の際に同様に生じることから言われていること
である。
The effect of this breakwater is that when a large wave crosses the breakwater in the sea, the height of the wave becomes various levels near the breakwater like turbulence, but after passing the breakwater. The height of the wave is constant. It is said that this phenomenon similarly occurs when the resist is applied.

【0011】一般にレジストをウエハ面に塗布すると
き、レジストがある方向から流れてきて外側のマーク0
1,02,03,04のどれかに最初に当たる。そのと
き外側のマーク近傍でレジスト膜厚の変化はあるが、そ
の後流れていく内側のマークでは膜厚が均一となる。
In general, when a resist is applied to the wafer surface, the resist flows from a certain direction to the outer mark 0.
It hits one of 1,02,03,04 first. At that time, the resist film thickness changes in the vicinity of the outer mark, but the film thickness of the inner mark flowing thereafter becomes uniform.

【0012】膜厚に変化があると、その近傍のマークか
ら得られるアライメント信号は図7に示すようになる。
これは図に示すように、レジスト表面S1と基板面S2
からの反射光の干渉により、黒くなった部分(暗くなる
条件)は反射光の位相差が光の波長をλとすると、 nλ+(λ/4) (但し、nは整数) となったときである。
When the film thickness changes, the alignment signal obtained from the mark in the vicinity of the film becomes as shown in FIG.
As shown in the figure, this is the resist surface S1 and the substrate surface S2.
When the phase difference of the reflected light is λ + (λ / 4) (where n is an integer), the blackened part (condition to become dark) due to the interference of the reflected light from is there.

【0013】また白くなった部分(明るくなる条件)は
反射光の位相が、 n′λ+(λ/2)(但し、n′は整数) となったときである。このように従来はアライメントマ
ークを構成する複数のマークのうち内側のマークを用い
てアライメント精度の劣化を防止していた。
The whited portion (brightening condition) is when the phase of the reflected light becomes n'λ + (λ / 2) (where n'is an integer). As described above, conventionally, the inner mark of the plurality of marks forming the alignment mark is used to prevent the deterioration of the alignment accuracy.

【0014】次にアライメントマークのマーク形状の非
対称性によるアライメント精度の劣化について説明す
る。
Next, the deterioration of the alignment accuracy due to the asymmetry of the mark shape of the alignment mark will be described.

【0015】図8(A)は1つのマークM1の断面形状
が非対称の場合を示し、同図(B)はそのとき得られる
アライメント信号se1,se2を示している。図8
(A)に示すようにマークM1のへこむエッジe1では
歪は発生していないが、出っ張るエッジe2では図示す
るようにテーパーとなり左右の断面形状が非対称となっ
ている。図8(B)に示すようにエッジe1からの信号
se1はエッジe2からの信号se2に比べて弱くなっ
ている。
FIG. 8A shows the case where the cross-sectional shape of one mark M1 is asymmetric, and FIG. 8B shows the alignment signals se1 and se2 obtained at that time. FIG.
As shown in (A), no distortion is generated at the dented edge e1 of the mark M1, but the protruding edge e2 is tapered as shown in the drawing, and the left and right cross-sectional shapes are asymmetric. As shown in FIG. 8B, the signal se1 from the edge e1 is weaker than the signal se2 from the edge e2.

【0016】この信号の非対称性によりアライメント精
度が劣化してくる。例えばこのような非対称性がウエハ
面で同じように発生している場合には、アライメントの
シフトとなる。また図9(A),(B)に示すようにウ
エハの左右で信号の非対称性の方向が反転する場合に
は、グローバルアライメントにおいてウエハの倍率計測
エラーとなり、3σの悪化の原因となる。
The alignment accuracy is deteriorated due to the asymmetry of the signal. For example, when such asymmetry is similarly generated on the wafer surface, the alignment shift occurs. Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, when the signal asymmetry direction is reversed on the left and right of the wafer, a wafer magnification measurement error occurs in the global alignment, which causes deterioration of 3σ.

【0017】本出願人は特開昭62−58625号公報
でマークの断面形状が凹形状のときと凸形状のときでア
ライメント信号が逆となり、このときの信号誤差に基づ
くアライメント精度の劣化防止を図った位置合わせ装置
を提案している。同公報では断面形状が凹形状と凸形状
のマークを近接配置して、高精度のアライメント信号を
得ている。
The applicant of the present invention discloses in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-58625 that the alignment signals are opposite when the mark has a concave cross section and when the cross section has a convex cross section, and the alignment accuracy is prevented from deteriorating based on the signal error at this time. We are proposing a positioning device. In this publication, marks having concave and convex cross sections are arranged close to each other to obtain a highly accurate alignment signal.

【0018】本発明はレチクル及びウエハ面上に設けた
複数のマークより成るアライメントマークの位置情報を
高精度に検出し、レチクルとウエハとの相対的位置合わ
せを高精度に行い高集積度の半導体デバイスの製造を容
易にした位置検出装置及びそれを用いた半導体デバイス
の製造方法の提供を目的とする。
According to the present invention, the positional information of the alignment mark composed of a plurality of marks provided on the surface of the reticle and the wafer is detected with high accuracy, and the relative alignment between the reticle and the wafer is performed with high accuracy, so that a highly integrated semiconductor can be obtained. An object of the present invention is to provide a position detection device that facilitates device manufacturing and a semiconductor device manufacturing method using the position detection device.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、(1−1)幅WのマークAをN個(Nは2以上の整
数)ピッチPで1次元方向に配列した位置合わせマーク
を位置合わせをすべき物体面上に形成し、該N個のマー
クAのうちM個(M≦N)のマークAを介した光束から
得られる第1計測値と該マークとそれと隣接するマーク
間とで形成される幅P−WのマークBのうちM−1個の
マークBを介した光束から得られる第2計測値とを用い
て該物体の位置情報を検出していることを特徴としてい
る。
The position detecting device of the present invention is a positioning mark in which N (A) marks A having a width (1-1) are arranged in a one-dimensional direction at a pitch P (N is an integer of 2 or more). Is formed on the object surface to be aligned, and the first measurement value obtained from the light flux passing through M (M ≦ N) marks A among the N marks A, the mark and the mark adjacent thereto. The position information of the object is detected using the second measurement value obtained from the light flux passing through the M-1 marks B among the marks B having the width P-W formed between I am trying.

【0020】特に、前記マークAと前記マークBとは断
面形状が互いに逆になっていることを特徴としている。
In particular, the marks A and B are characterized in that their cross-sectional shapes are opposite to each other.

【0021】本発明の投影露光装置は、(2−1)位置
検出装置で第1物体と第2物体との相対的位置合わせを
行った後に該第1物体上のパターンを投影光学系で該第
2物体上に投影露光する際、該位置検出装置は、幅Wの
マークAをN個(Nは2以上の整数)ピッチPで1次元
方向に配列した位置合わせマークを位置合わせをすべき
物体面上に形成し、該N個のマークAのうちM個(M≦
N)のマークAを介した光束から得られる第1計測値と
該マークとそれと隣接するマーク間とで形成される幅P
−WのマークBのうちM−1個のマークBを介した光束
から得られる第2計測値とを用いて該物体の位置情報を
検出していることを特徴としている。
In the projection exposure apparatus of the present invention, (2-1) the relative position between the first object and the second object is adjusted by the position detection apparatus, and then the pattern on the first object is adjusted by the projection optical system. When projecting and exposing on the second object, the position detecting device should align the alignment marks in which the marks A having the width W are arranged in the one-dimensional direction at N (N is an integer of 2 or more) pitch P. The marks A are formed on the object surface, and M (M ≦ M) of the N marks A are formed.
N) The first measurement value obtained from the light flux passing through the mark A and the width P formed between the mark and the adjacent mark.
The position information of the object is detected using the second measurement value obtained from the light flux passing through the M−1 marks B among the −B marks B.

【0022】本発明の半導体デバイスの製造方法は、
(3−1)レチクルとウエハとの相対的な位置合わせを
位置検出装置で行った後に該レチクル面上のパターンを
投影レンズを介して該ウエハ面上に投影露光し、該ウエ
ハを現像処理工程を介して半導体デバイスを製造する
際、該位置検出装置は、幅WのマークAをN個(Nは2
以上の整数)ピッチPで1次元方向に配列した位置合わ
せマークを位置合わせをすべき物体面上に形成し、該N
個のマークAのうちM個(M≦N)のマークAを介した
光束から得られる第1計測値と該マークとそれと隣接す
るマーク間とで形成される幅P−WのマークBのうちM
−1個のマークBを介した光束から得られる第2計測値
とを用いて該物体の位置情報を検出していることを特徴
としている。
The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
(3-1) After the relative position between the reticle and the wafer is adjusted by a position detecting device, the pattern on the reticle surface is projected and exposed on the wafer surface through a projection lens, and the wafer is subjected to a developing step. When manufacturing a semiconductor device via the, the position detecting apparatus uses N marks A having a width W (N is 2
Alignment marks arranged in a one-dimensional direction at the above pitch P) are formed on the object surface to be aligned, and N
Among the marks A, the first measurement value obtained from the light flux passing through M (M ≦ N) marks A and the mark B having the width P−W formed between the marks and the adjacent marks M
It is characterized in that the positional information of the object is detected by using the second measurement value obtained from the light flux passing through one mark B.

【0023】[0023]

【実施例】図1は本発明の位置検出装置を半導体デバイ
ス製造用の投影露光装置に適用したときの一実施例の光
学系の要部概略図である。同図においては、8は第1物
体としてのレチクルでレチクルステージ10に載置され
ている。3は第2物体としてのウエハであり、その面上
には図2に示すようなアライメント用のマーク(AAマ
ーク)4が設けられている。5は投影光学系で投影レン
ズ系よりなり、レチクル(マスク)8面上の回路パター
ン等をウエハ3面上に投影している。投影レンズ系5は
レチクル8側とウエハ3側で共にテレセントリック系と
なっている。
FIG. 1 is a schematic view of an essential part of an optical system of an embodiment when the position detecting apparatus of the present invention is applied to a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device. In the figure, numeral 8 is a reticle as a first object, which is placed on the reticle stage 10. A wafer 3 as a second object has alignment marks (AA marks) 4 as shown in FIG. 2 on its surface. A projection optical system 5 is composed of a projection lens system and projects a circuit pattern or the like on the reticle (mask) 8 surface onto the wafer 3 surface. The projection lens system 5 is a telecentric system on both the reticle 8 side and the wafer 3 side.

【0024】9は照明系であり、露光光でレチクル8を
照明している。2はθ,Zステージでウエハ3を載置し
ており、ウエハ3のθ回転及びフォーカス調整、即ちZ
方向の調整を行っている。θ,Zステージ2はステップ
動作を高精度に行う為のXYステージ1上に載置されて
いる。XYステージ1にはステージ位置計測の基準とな
る光学スクウェアー(バーミラー)6が置かれており、
この光学スクウェアー6をレーザー干渉計でモニターし
ている。
An illuminating system 9 illuminates the reticle 8 with exposure light. Reference numeral 2 denotes a θ, Z stage on which the wafer 3 is placed, and θ rotation and focus adjustment of the wafer 3, that is, Z
We are adjusting the direction. The θ, Z stage 2 is mounted on the XY stage 1 for performing the step operation with high accuracy. An optical square (bar mirror) 6 that serves as a reference for measuring the stage position is placed on the XY stage 1.
This optical square 6 is monitored by a laser interferometer.

【0025】本実施例におけるレチクル8とウエハ3と
の位置合わせ(アライメント)は予め位置関係が求めら
れている後述する基準マーク17に対して各々位置合わ
せを行うことにより間接的に行っている。又は実際レジ
スト像パターン等をアライメントを行って露光を行い、
その誤差(オフセット)を測定し、それ以後のその値を
考慮してオフセット処理している。
The alignment between the reticle 8 and the wafer 3 in this embodiment is performed indirectly by aligning the reference marks 17, which will be described later, with the positional relationship. Or, actually align the resist image pattern etc. and perform exposure,
The error (offset) is measured, and offset processing is performed in consideration of the value thereafter.

【0026】次にウエハ3面のマーク4の位置検出を行
う検出手段101の各要素について説明する。
Next, each element of the detecting means 101 for detecting the position of the mark 4 on the surface of the wafer 3 will be described.

【0027】14はマーク4の検出用の光源で、露光光
の波長とは異なる波長の光束(非露光光)を発するHe
−Neレーザから成っている。15はレンズであり、光
源14からの光束(検出光)を集光して照明用のビーム
スプリッター16に入射させている。12は対物レンズ
である。ビームスプリッター16で反射したレンズ15
からの検出光は対物レンズ12で集光し、ミラー11で
反射させ、投影レンズ系5を介してウエハ3面上のマー
ク4に導光して照明している。
Reference numeral 14 denotes a light source for detecting the mark 4, which emits a light flux (non-exposure light) having a wavelength different from that of the exposure light.
-It consists of a Ne laser. Reference numeral 15 denotes a lens, which collects the light flux (detection light) from the light source 14 and makes it enter the beam splitter 16 for illumination. Reference numeral 12 is an objective lens. Lens 15 reflected by beam splitter 16
The detection light from is collected by the objective lens 12, reflected by the mirror 11, and guided to the mark 4 on the surface of the wafer 3 via the projection lens system 5 to illuminate it.

【0028】19は基準マーク17の照明用の光源でL
ED等から成っている。18はレンズである。光源19
からの光束はレンズ18で集光し、基準マーク17に導
光し照明している。20は基準マーク用のビームスプリ
ッターであり、基準マーク17からの光束を反射させて
エレクターレンズ21に入射している。エレクターレン
ズ21は基準マーク17及びウエハ3面上のマーク4を
各々CCDカメラ22の撮像面に結像している。本実施
例における検出手段101は以上の各要素を有してい
る。
Reference numeral 19 is a light source for illuminating the reference mark 17
It consists of ED etc. Reference numeral 18 is a lens. Light source 19
The light flux from is condensed by the lens 18 and guided to the reference mark 17 for illumination. Reference numeral 20 is a beam splitter for the reference mark, which reflects the light beam from the reference mark 17 and makes it enter the erector lens 21. The erector lens 21 images the reference mark 17 and the mark 4 on the surface of the wafer 3 on the image pickup surface of the CCD camera 22, respectively. The detecting means 101 in this embodiment has each of the above elements.

【0029】本実施例において光源14から出射した非
露光光(検出光)は順にレンズ15、ビームスプリッタ
ー16、対物レンズ12、ミラー11、投影レンズ系5
を経て、ウエハ3上のAAマーク4を照明する。ウエハ
3上のAAマーク4の観察像情報は順に投影レンズ5、
ミラー11、対物レンズ12、ビームスプリッター1
6、ビームスプリッター20、エレクターレンズ21を
経てCCDカメラ22上に結像する。
In this embodiment, the non-exposure light (detection light) emitted from the light source 14 is the lens 15, the beam splitter 16, the objective lens 12, the mirror 11, and the projection lens system 5 in order.
After that, the AA mark 4 on the wafer 3 is illuminated. The observation image information of the AA mark 4 on the wafer 3 is the projection lens 5,
Mirror 11, objective lens 12, beam splitter 1
6, an image is formed on the CCD camera 22 through the beam splitter 20 and the erector lens 21.

【0030】投影レンズ系5はレチクル8上に描かれた
電子回路のパターンをウエハ3上に投影する為に、露光
光に対して良好に補正されている。この為、非露光光が
投影レンズ系5を通過した際、各種の収差が発生する。
The projection lens system 5 is satisfactorily corrected for the exposure light in order to project the pattern of the electronic circuit drawn on the reticle 8 onto the wafer 3. Therefore, when the non-exposure light passes through the projection lens system 5, various aberrations occur.

【0031】本実施例においては投影レンズ系5で発生
した諸収差を対物レンズ12で補正している。これによ
り良好なAAマーク4の観察像がCCDカメラ22上に
形成されるようにしている。
In this embodiment, the objective lens 12 corrects various aberrations generated in the projection lens system 5. As a result, a good observation image of the AA mark 4 is formed on the CCD camera 22.

【0032】一方、基準マーク17は基準マーク照明用
のLEDより成る光源19から出射した光をレンズ18
により集光して照明され、ビームスプリッター20、エ
レクターレンズ21を経てCCDカメラ22上に結像す
る。このCCDカメラ22上に結像したウエハ3上のA
Aマーク4の観察像のCCDカメラ22上の位置情報を
不図示の信号処理装置で後述する方法で計測し、同じく
信号処理装置で計測したCCDカメラ22上に結像し、
常に固定されている基準マーク17の投影像の位置情報
とを比較することによって正確なXYステージ1の位置
情報を得て、これにより高精度のアライメントを行って
いる。
On the other hand, the reference mark 17 has a lens 18 that emits light emitted from a light source 19 formed of an LED for illuminating the reference mark.
The light is condensed and illuminated by, and forms an image on the CCD camera 22 through the beam splitter 20 and the erector lens 21. A on the wafer 3 imaged on the CCD camera 22
Position information of the observed image of the A mark 4 on the CCD camera 22 is measured by a signal processing device (not shown) by a method described later, and is imaged on the CCD camera 22 also measured by the signal processing device,
Accurate position information of the XY stage 1 is obtained by comparing the position information of the projection image of the reference mark 17 which is always fixed, and thereby highly accurate alignment is performed.

【0033】次に本実施例におけるウエハ3上のAAマ
ーク4の位置情報の検出方法について説明する。
Next, a method of detecting the position information of the AA mark 4 on the wafer 3 in this embodiment will be described.

【0034】図2は本実施例のアライメントマーク(A
Aマーク)4の説明図である。図2(A)は要部平面
図、図2(B),(C)は各々要部断面図である。同図
では基板に幅W(4μm)で断面形状が凹状のマークを
ピッチP(20μm)で複数個配列している。このうち
図2(B)はアライメントマークAとして幅Wの断面形
状が凹状の6個のマーク(マークA)01,I1,I
2,I3,I4,02として取扱う場合を示している。
図2(C)はアライメントマークBとして隣接する2つ
のマークA間で形成される幅P−Wの断面形状がマーク
Aとは逆の凸状の5個のマーク(マークB)J1〜J5
として取扱う場合を示している。尚、図2(B)のアラ
イメントマークのうち外側のマーク01,05は防波堤
の役目をするマークとして用いていない。また図2
(C)のアライメントマークのうち外側のマークJ1,
J5も同様に用いていない。
FIG. 2 shows the alignment mark (A
It is explanatory drawing of (A mark) 4. FIG. 2A is a plan view of a main part, and FIGS. 2B and 2C are cross-sectional views of the main part. In the figure, a plurality of marks having a width W (4 μm) and a concave sectional shape are arranged on the substrate at a pitch P (20 μm). Of these, FIG. 2B shows six marks (marks A) 01, I1, I having a concave cross section with a width W as alignment marks A.
2, I3, I4, 02 are shown.
In FIG. 2C, five marks (marks B) J1 to J5 each having a width P-W formed between two adjacent marks A as an alignment mark B and having a convex cross section opposite to the mark A (marks B) are shown.
Shows the case of handling as. Of the alignment marks in FIG. 2B, the outer marks 01 and 05 are not used as marks that serve as a breakwater. FIG. 2
Of the alignment marks of (C), the outer mark J1,
Similarly, J5 is not used.

【0035】図2(B)のアライメントマークAを用い
るときはマークI1のエッジa1とエッジa2、マーク
I2のエッジb1とエッジb2、マークI3のエッジc
1とエッジc2、そしてマークI4のエッジd1とエッ
ジd2の幅4μmのマークのエッジから得られる散乱光
を検出手段としてのCCDカメラ22で検出して、その
検出値(異常値はね等の統計処理した後)の平均値から
アライメントマークAの位置情報(第1計測値)を得て
いる。このときの信号処理としてはエッジa1とエッジ
a2というように4μm幅の凹状マークの位置検出を行
っている。
When using the alignment mark A of FIG. 2B, the edges a1 and a2 of the mark I1, the edges b1 and b2 of the mark I2, and the edge c of the mark I3 are used.
1 and the edge c2, and the scattered light obtained from the edge of the mark I4 having a width of 4 μm and the edge d1 and the edge d2 of the mark I4 are detected by the CCD camera 22 as the detection means, and the detected values (statistics such as abnormal value splashes) are detected. The position information (first measurement value) of the alignment mark A is obtained from the average value of (after processing). As signal processing at this time, position detection of a concave mark having a width of 4 μm such as edge a1 and edge a2 is performed.

【0036】一方、図(C)のアライメントマークBを
用いるときはマークJ2のエッジa2とエッジb1、マ
ークJ3のエッジb2とエッジc1、そしてマークJ4
のエッジc2とエッジd1の幅16μm(P−W)のエ
ッジから得られる散乱光を検出手段で検出して、その検
出値の平均値からアライメントマークBの位置情報(第
2計測値)を得ている。
On the other hand, when the alignment mark B shown in FIG. 6C is used, the edges a2 and b1 of the mark J2, the edges b2 and c1 of the mark J3, and the mark J4 are used.
The scattered light obtained from the edges c2 and d1 having a width of 16 μm (P−W) is detected by the detecting means, and the position information (second measurement value) of the alignment mark B is obtained from the average value of the detected values. ing.

【0037】このように本実施例では1つのアライメン
トマークAAを断面形状が凹状のアライメントマークA
とそれとは断面形状が逆の凸状のアライメントマークB
の2つのアライメントマークとして取扱い、一度の画像
処理によりアライメントマークA,Bの処理を行い、こ
のときアライメントマークA,Bから得られる各々の位
置情報を利用してアライメントマークAAとしての位置
情報を得ている。
As described above, in the present embodiment, one alignment mark AA is replaced by an alignment mark A having a concave sectional shape.
And a convex alignment mark B whose cross-sectional shape is opposite to that of
The alignment marks A and B are processed by one image processing, and the position information as the alignment mark AA is obtained by using the respective position information obtained from the alignment marks A and B. ing.

【0038】これによりマークを配置する為の領域(占
有面積が2倍とならず1つの場合と同じ領域)の拡大を
防止しつつ、スループットを低下させずに(1つのアラ
イメントマークの画像処理と略同じ時間)、更に凹状マ
ークのずれ量と凸状マークのずれ量とが後述するように
互いに打ち消し合うことによってオフセットの発生を防
止し、高精度な位置合わせを行っている。
As a result, the area for arranging the marks (the same area as the case where the occupied area is not doubled and is the same as one area) is prevented from being expanded, and the throughput is not lowered (image processing of one alignment mark and (Approximately the same time), the offset amount of the concave mark and the offset amount of the convex mark cancel each other as described later to prevent the occurrence of offset and perform highly accurate alignment.

【0039】尚、図1の実施例では非露光光TTL方式
の場合を示したが、本発明は露光光TTL方式やOFF
−AXIS方式においても同様に適用可能である。
Although the non-exposure light TTL method is shown in the embodiment of FIG. 1, the present invention is not limited to the exposure light TTL method or OFF.
The same applies to the AXIS system.

【0040】次に本発明に係るアライメントマークの検
出方法の特徴について説明する。まずアライメントマー
クやホトレジストの形状は対称とし、レチクル描画に誤
差がないものについて説明する。
Next, the features of the alignment mark detecting method according to the present invention will be described. First, a description will be given of a case where the shapes of the alignment mark and the photoresist are symmetrical and there is no error in drawing the reticle.

【0041】図3はアライメントマークを構成する1つ
のマークM1を照明する2つの照明光IL,IRを示し
ている。1つのマークM1をその面の法線に対して左右
方向から照明光IL,IRで照明するとき照明する2つ
の照明光IL,IRの強度が等しいか否かがアライメン
ト検出系の検出精度に影響してくる。
FIG. 3 shows two illumination lights IL and IR which illuminate one mark M1 which constitutes the alignment mark. When the intensity of two illumination lights IL and IR that illuminate one mark M1 with the illumination lights IL and IR from the left and right with respect to the normal line of the surface affects the detection accuracy of the alignment detection system. Come on.

【0042】今、仮に照明光IL,IRの強度が等しく
なく、例えば照明光ILの方が照明光IRに比べて強度
が強いとする。照明光がマークM1の断面の段差構造で
散乱したときに散乱角度に指向性があるときとないとき
についてウエハとのアライメントの位置を検出したとき
のアライメント信号について説明する。
Now, suppose that the illumination lights IL and IR are not equal in intensity, and the illumination light IL is stronger than the illumination light IR, for example. An alignment signal when detecting the alignment position with the wafer when the illumination light is scattered by the step structure of the cross section of the mark M1 and when the scattering angle has directivity will be described.

【0043】(イ)まず照明光がマークM1の段差構造
で散乱したときに散乱角度に指向性がないときについて
説明する。図4はマークM1の段差構造(エッジ)で照
明光が散乱したときに散乱角度に指向性のないときを示
している。このうち図4(A)はマークM1を左方から
照明光ILのみで照明した場合を示し、図4(B)はマ
ークM1を右方から照明光IRのみで照明した場合を示
している。一般に照明光がホトレジストパターンの段差
構造で散乱したときに、その散乱角度には指向性がない
為、図4(A),(B)の双方において、同じようにエ
ッジa1とエッジa2から散乱光が生じる。
(A) First, the case where the illumination light is scattered by the step structure of the mark M1 and the scattering angle has no directivity will be described. FIG. 4 shows a case where the illumination light is scattered by the step structure (edge) of the mark M1 and the scattering angle has no directivity. 4A shows the case where the mark M1 is illuminated from the left side only with the illumination light IL, and FIG. 4B shows the case where the mark M1 is illuminated from the right side only with the illumination light IR. Generally, when the illumination light is scattered by the step structure of the photoresist pattern, the scattering angle has no directivity. Therefore, in both FIGS. 4A and 4B, the scattered light from the edge a1 and the edge a2 are the same. Occurs.

【0044】この為、アライメント信号の強度を図4
(A),(B)の場合に比較すると同図の下に示すよう
な信号SL,SRとなり、照明光IL,IRの強度比に
比例する。アライメント信号SL,SRは強度の強い照
明光ILで照明したときの方が照明光IRで照明したと
きに比べて大きい。
Therefore, the intensity of the alignment signal is shown in FIG.
Compared to the cases of (A) and (B), signals SL and SR as shown in the lower part of the figure are obtained, which are proportional to the intensity ratio of the illumination lights IL and IR. The alignment signals SL and SR are larger when illuminated with the illumination light IL having a higher intensity than when illuminated with the illumination light IR.

【0045】しかしながらエッジa1とエッジa2から
の散乱光の強度差は照明光ILと照明光IRの場合で略
同じとなる。この為、図4(C)に示すように照明光I
Lと照明光IRの双方でマークM1を照明したときのエ
ッジa1とエッジa2からの散乱光の強度比は略同じに
なる。照明光がマークM1の段差構造で散乱したときに
散乱光に指向性がないときは照明光IL,IRの強度が
等しくなく、アライメント検出系の検出精度が低いとき
であってもアライメント信号の検出波形に非対称が発生
しない。この為アライメント検出精度は劣化しない。
However, the intensity difference between the scattered light from the edge a1 and the edge a2 is substantially the same in the case of the illumination light IL and the illumination light IR. Therefore, as shown in FIG.
When the mark M1 is illuminated with both L and the illumination light IR, the intensity ratios of the scattered light from the edge a1 and the edge a2 are substantially the same. When the illumination light is scattered by the step structure of the mark M1, when the scattered light has no directivity, the intensities of the illumination lights IL and IR are not equal, and the alignment detection system detects the alignment signal even when the detection accuracy is low. No asymmetry in the waveform. Therefore, the alignment detection accuracy does not deteriorate.

【0046】(ロ)次に照明光がマークM1の段差構造
で散乱したときに散乱角度に指向性があるときについて
説明する。図5(A)はマークM1を左方から照明光I
Lのみで照明した場合を示し、図5(B)はマークM1
を右方から照明光IRのみで照明した場合を示してい
る。照明光がマークM1の段差構造で散乱したときに散
乱角度に指向性があるとエッジa1とエッジa2からの
散乱光の強度が異なってくる。
(B) Next, the case where the illumination light is scattered by the step structure of the mark M1 and the scattering angle has directivity will be described. FIG. 5A shows the illumination light I from the left side of the mark M1.
FIG. 5B shows a case of illuminating only with L, and mark M1
Is illuminated from the right with only the illumination light IR. When the illumination light is scattered by the step structure of the mark M1, if the scattering angle has directivity, the intensities of the scattered light from the edge a1 and the edge a2 differ.

【0047】図5(A)のエッジa1とエッジa2から
の散乱光の強度比は図5(B)のエッジa2とエッジa
1の強度比と同じになる。図5(A)のエッジa1と図
5(B)のエッジa2(図5(A)のエッジa2と図5
(A)のエッジa1)の強度比は照明光IL,IRの強
度比に比例する。この為、図5(C)に示すように照明
光ILと照明光IRの双方でマークM1を照明したと
き、マークM1のエッジa1とエッジa2からの散乱光
の強度差が生じてくる。
The intensity ratio of the scattered light from the edge a1 and the edge a2 in FIG. 5A is the edge a2 and the edge a in FIG. 5B.
It becomes the same as the intensity ratio of 1. The edge a1 of FIG. 5A and the edge a2 of FIG. 5B (the edge a2 of FIG. 5A and the edge a2 of FIG.
The intensity ratio of the edge a1) in (A) is proportional to the intensity ratio of the illumination lights IL and IR. Therefore, when the mark M1 is illuminated by both the illumination light IL and the illumination light IR as shown in FIG. 5C, a difference in intensity of scattered light from the edge a1 and the edge a2 of the mark M1 occurs.

【0048】尚、エッジa1に基づく照明光ILによる
アライメント信号a1Lと照明光IRによるアライメン
ト信号a1Rとの和と、エッジa2に基づく照明光IL
によるアライメント信号a2Lと照明光IRによるアラ
イメント信号a2Rの和が等しいときのみ強度比は生じ
ないが、これは確率的に非常に低い。
The sum of the alignment signal a1L by the illumination light IL based on the edge a1 and the alignment signal a1R by the illumination light IR and the illumination light IL based on the edge a2.
The intensity ratio does not occur only when the sum of the alignment signal a2L by the light source and the alignment signal a2R by the illumination light IR is equal, but this is stochastically very low.

【0049】マークM1の段差構造で散乱したときに散
乱角度に指向性があり、照明光IL,IRの強度が等し
くないとアライメント信号の検出波形SLRが非対称と
なりアライメント精度が低下してくる。これに対して本
発明は、このような場合であっても照明光IL,IRの
強度差の影響を受けずに高精度にアライメントすること
ができるようにしている。次にその理由を説明する。
When scattered by the stepped structure of the mark M1, the scattering angle has directivity, and if the intensities of the illumination lights IL and IR are not equal, the detection waveform SLR of the alignment signal becomes asymmetric and the alignment accuracy deteriorates. On the other hand, according to the present invention, even in such a case, the alignment can be performed with high accuracy without being affected by the intensity difference between the illumination lights IL and IR. Next, the reason will be described.

【0050】アライメントマークAAとして、まずアラ
イメントマークAを対象としたとき、図5(C)に示す
ようにエッジa1とエッジa2から得られるアライメン
ト信号sa1とsa2が等しくないとアライメント精度
は低下してくる。このときアライメントのずれ方向はア
ライメント信号の強い方(アライメント信号sa2,右
方向)となる。一方、図5(D)に示すようにアライメ
ントマークAAとしてアライメントマークBを対象と
し、エッジa2とエッジb1を使用すると、アライメン
ト信号sa2の方がアライメント信号sb1より強いの
でアライメントのずれ方向はアライメントマークAを用
いたときと逆方向(左方向)となる。
As the alignment mark AA, when the alignment mark A is targeted first, as shown in FIG. 5C, if the alignment signals sa1 and sa2 obtained from the edge a1 and the edge a2 are not equal to each other, the alignment accuracy is deteriorated. come. At this time, the misalignment direction of the alignment is the direction with the stronger alignment signal (alignment signal sa2, rightward direction). On the other hand, as shown in FIG. 5D, when the alignment mark B is used as the alignment mark AA and the edges a2 and b1 are used, the alignment signal sa2 is stronger than the alignment signal sb1. The direction is opposite to that when A is used (to the left).

【0051】本実施例ではマークI1のエッジa1とエ
ッジa2の位置計測値とマークJ2のエッジa2とエッ
ジb1の位置計測値の平均値を用いることにより、ずれ
方向が逆で絶対値が等しくなる為、平均すると打ち消し
合うこととなり、これにより照明光IL,IRの強度が
異なっていて、エッジからの散乱光に散乱角度に指向性
があってもアライメント精度が劣化することなく良好な
るアライメントを行っている。
In this embodiment, by using the average value of the position measurement values of the edge a1 and the edge a2 of the mark I1 and the position measurement values of the edge a2 and the edge b1 of the mark J2, the deviation directions are opposite and the absolute values are equal. Therefore, on average, they cancel each other out, whereby the intensity of the illumination light IL, IR is different, and even if the scattered light from the edge has a directivity in the scattering angle, good alignment is performed without degrading the alignment accuracy. ing.

【0052】次にアライメントマーク側に誤差がある場
合について説明する。この場合には、ウエハを180度
回転させて計測し、ウエハ要因でのずれ(Wafer Induce
d Shift:WIS)と区別する必要がある。
Next, the case where there is an error on the alignment mark side will be described. In this case, the wafer is rotated by 180 degrees and measured, and the wafer-induced deviation (Wafer Induce
d Shift: WIS).

【0053】例えば、評価量として下記に示す『Δ』を
定義する。アライメントに使用するマークの呼び名とし
て、初めにそのピッチを次に線幅を呼ぶとする。例えば
「20P4」というマークは、20μmピッチで各マー
クが4μm線幅のマークである。1つのマークは4μm
線幅の1ケ1ケのマークエレメントが複数で構成してお
り、画像処理としては4μm線幅の1ケのマークエレメ
ント1ケ1ケの位置を検出し、その統計値を計測値とし
て使用している。
For example, “Δ” shown below is defined as the evaluation amount. As a name of a mark used for alignment, first, its pitch is called a line width. For example, the mark “20P4” is a mark having a pitch of 20 μm and a line width of 4 μm. One mark is 4 μm
Each mark element with a line width is composed of a plurality of marks. For image processing, the position of one mark element with a line width of 4 μm is detected and the statistical value is used as a measurement value. ing.

【0054】 Δ=[20P4の計測値]−[20P16の計測値] この『Δ』をウエハを180度回転しないとき(Δo
と180度回転したとき(Δ180 )で計測する。この
『Δ0 』と『Δ180 』の差の半分がウエハ要因、和の半
分が装置要因(Tool Induced Shift: TIS)の誤差と
なる。本発明はTISがあっても、その影響を受けなく
する方法の提供にある。
[0054] delta = [measured value of the 20P4] - [measured value of the 20P16] When the "delta" and that does not rotate the wafer 180 (delta o)
And when it is rotated 180 degrees (Δ 180 ). Half of the difference between “Δ 0 ” and “Δ 180 ” is the wafer factor, and half of the sum is the device factor (Tool Induced Shift: TIS) error. The present invention is to provide a method for eliminating the influence of TIS even if it is present.

【0055】本実施例において、要求するアライメント
精度として、WISの量までも問題となったときには、
そのときのアライメント検出系を変更するのが良い。具
体的には、例えばマークのピッチ、デューティ、照明光
の幅、中心波長、検出方法(明又は暗視野検出や画像検
出又は位相検出)、処理方法等を変更している。本実施
例では、このようにしてWISを評価量としてアライメ
ント検出系の最適化を行っている。
In this embodiment, when the WIS amount is a problem as the required alignment accuracy,
It is better to change the alignment detection system at that time. Specifically, for example, the mark pitch, duty, illumination light width, center wavelength, detection method (bright or dark field detection, image detection or phase detection), processing method, etc. are changed. In this embodiment, the alignment detection system is optimized using the WIS as the evaluation amount in this way.

【0056】WISの変化に伴ってTISも変化する
が、本発明はTISの影響を受けない検出方法の提供に
あり、アライメント精度結果として出てくるものはWI
Sの変化分のみである。尚、KLA社等の自動オーバー
レイ計測装置においての、TISの定義は上記までのΔ
の定義ではない(Δ’とする。)。
Although TIS changes as WIS changes, the present invention is to provide a detection method that is not affected by TIS, and the result of alignment accuracy is WI.
It is only the change of S. In addition, the definition of TIS in the automatic overlay measuring device of KLA, etc.
Is not defined (denoted as Δ ').

【0057】自動オーバーレイ計測装置でのΔ’の定義
は、 Δ’=[20P4の内側2本の計測値]−[20P4の
外側2本の計測値] の様で、『Δ’0 』と『Δ’180 』の和の半分がTIS
となるのは同様である。この定義の違いは装置の性格か
ら発生している。Δは検出範囲においての、一律にずれ
る量を定量化しようとするものであって、Δ’は検出範
囲の中での計測の非線形性を定量化するものである。自
動オーバーレイ計測装置では、あるレイヤーと別のレイ
ヤーとの相対的なずれを求めるもので、その両方のレイ
ヤーに一律のずれが生じても問題にはならないことにな
る。
The definition of Δ'in the automatic overlay measuring device is as follows: Δ '= [measurement value of two inside 20P4]-[measurement value of two outside 20P4], and "Δ' 0 " and " TIS is half of the sum of Δ '180 "
Is the same. The difference in this definition arises from the nature of the device. Δ is intended to quantify the amount of deviation in the detection range, and Δ ′ is intended to quantify the non-linearity of the measurement within the detection range. The automatic overlay measuring apparatus obtains a relative deviation between one layer and another layer, and even if a uniform deviation occurs in both layers, it does not cause a problem.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を適
切に設定することにより、レチクル又は/及びウエハ面
上に設けた複数のマークより成るアライメントマークの
位置情報を高精度に検出し、レチクルとウエハとの相対
的位置合わせを高精度に行い高集積度の半導体デバイス
の製造を容易にした位置検出装置及びそれを用いた半導
体デバイスの製造方法を達成することができる。
According to the present invention, by properly setting each element as described above, the positional information of the alignment mark composed of a plurality of marks provided on the reticle or / and the wafer surface can be detected with high accuracy. It is possible to achieve a position detection apparatus and a semiconductor device manufacturing method using the position detection apparatus, in which relative positioning between a reticle and a wafer is performed with high accuracy to facilitate manufacturing of a highly integrated semiconductor device.

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

【図1】本発明の実施例1の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のアライメントマークの説明図2 is an explanatory view of the alignment mark of FIG.

【図3】本発明に係るアライメントマークから得られる
信号と照明光の強度との関係を示す説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a signal obtained from an alignment mark according to the present invention and the intensity of illumination light.

【図4】本発明に係るアライメントマークから得られる
信号と照明光の強度との関係を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a signal obtained from an alignment mark according to the present invention and intensity of illumination light.

【図5】本発明に係るアライメントマークから得られる
信号と照明光の強度との関係を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a signal obtained from an alignment mark according to the present invention and intensity of illumination light.

【図6】従来のアライメントマークの説明図FIG. 6 is an explanatory view of a conventional alignment mark.

【図7】レジスト膜が不均一のときのアライメントマー
クの説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram of alignment marks when the resist film is uneven.

【図8】アライメントマークの断面形状の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a cross-sectional shape of an alignment mark.

【図9】ウエハの左右方向のアライメントマークから得
られる信号の説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram of a signal obtained from an alignment mark in a horizontal direction of a wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 XYステージ 2 θステージ 3 ウエハ 4,M1,AA,A,B アライメントマーク 5 投影レンズ系 6 バーミラー 7 レーザー干渉計 8 レチクル 9 照明系 10 レチクルステージ 11 ミラー 12 対物レンズ 14 光源 15 レンズ 16,20 ハーフミラー 17 基準マーク 18 レンズ 19 光源 21 エレクターレンズ 22 CCDカメラ 1 XY stage 2 θ stage 3 wafer 4, M1, AA, A, B alignment mark 5 projection lens system 6 bar mirror 7 laser interferometer 8 reticle 9 illumination system 10 reticle stage 11 mirror 12 objective lens 14 light source 15 lens 16, 20 half Mirror 17 Reference mark 18 Lens 19 Light source 21 Elector lens 22 CCD camera

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 幅WのマークAをN個(Nは2以上の整
数)ピッチPで1次元方向に配列した位置合わせマーク
を位置合わせをすべき物体面上に形成し、該N個のマー
クAのうちM個(M≦N)のマークAを介した光束から
得られる第1計測値と該マークとそれと隣接するマーク
間とで形成される幅P−WのマークBのうちM−1個の
マークBを介した光束から得られる第2計測値とを用い
て該物体の位置情報を検出していることを特徴とする位
置検出装置。
1. Alignment marks in which N marks A having a width W are arranged in a one-dimensional direction at a pitch P (N is an integer of 2 or more) are formed on an object surface to be aligned, and the N alignment marks are formed. Of the marks A, the first measurement value obtained from M (M ≦ N) light fluxes passing through the marks A and M− of the marks B having a width P−W formed between the marks and the adjacent marks. A position detecting device characterized in that position information of the object is detected using a second measurement value obtained from a light beam passing through one mark B.
【請求項2】 前記マークAと前記マークBとは断面形
状が互いに逆になっていることを特徴とする請求項1の
位置検出装置。
2. The position detecting device according to claim 1, wherein the mark A and the mark B have mutually opposite cross-sectional shapes.
【請求項3】 位置検出装置で第1物体と第2物体との
相対的位置合わせを行った後に該第1物体上のパターン
を投影光学系で該第2物体上に投影露光する際、該位置
検出装置は、幅WのマークAをN個(Nは2以上の整
数)ピッチPで1次元方向に配列した位置合わせマーク
を位置合わせをすべき物体面上に形成し、該N個のマー
クAのうちM個(M≦N)のマークAを介した光束から
得られる第1計測値と該マークとそれと隣接するマーク
間とで形成される幅P−WのマークBのうちM−1個の
マークBを介した光束から得られる第2計測値とを用い
て該物体の位置情報を検出していることを特徴とする投
影露光装置。
3. When the pattern on the first object is projected and exposed on the second object by the projection optical system after the relative alignment between the first object and the second object is performed by the position detecting device, The position detection device forms N marks A having a width W at a pitch P (N is an integer of 2 or more) in a one-dimensional direction on a surface of an object to be aligned, and forms the alignment marks. Of the marks A, the first measurement value obtained from M (M ≦ N) light fluxes passing through the marks A and M− of the marks B having a width P−W formed between the marks and the adjacent marks. A projection exposure apparatus, wherein position information of the object is detected by using a second measurement value obtained from a light beam passing through one mark B.
【請求項4】 レチクルとウエハとの相対的な位置合わ
せを位置検出装置で行った後に該レチクル面上のパター
ンを投影レンズを介して該ウエハ面上に投影露光し、該
ウエハを現像処理工程を介して半導体デバイスを製造す
る際、該位置検出装置は、幅WのマークAをN個(Nは
2以上の整数)ピッチPで1次元方向に配列した位置合
わせマークを位置合わせをすべき物体面上に形成し、該
N個のマークAのうちM個(M≦N)のマークAを介し
た光束から得られる第1計測値と該マークとそれと隣接
するマーク間とで形成される幅P−WのマークBのうち
M−1個のマークBを介した光束から得られる第2計測
値とを用いて該物体の位置情報を検出していることを特
徴とする半導体デバイスの製造方法。
4. A relative position between a reticle and a wafer is adjusted by a position detecting device, and then a pattern on the reticle surface is projected and exposed on the wafer surface through a projection lens to develop the wafer. When manufacturing a semiconductor device via the, the position detecting device should align the alignment marks in which the marks A having the width W are arranged in the one-dimensional direction at N (N is an integer of 2 or more) pitch P. It is formed on the object plane and is formed between a first measurement value obtained from a light beam passing through M (M ≦ N) marks A among the N marks A, and the mark and a mark adjacent thereto. Manufacture of a semiconductor device, characterized in that position information of the object is detected using a second measurement value obtained from light fluxes passing through M-1 marks B among the marks B having a width P-W. Method.
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