JPH10242035A - Position detection method and semiconductor substrate and exposure mask - Google Patents

Position detection method and semiconductor substrate and exposure mask

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JPH10242035A
JPH10242035A JP9046525A JP4652597A JPH10242035A JP H10242035 A JPH10242035 A JP H10242035A JP 9046525 A JP9046525 A JP 9046525A JP 4652597 A JP4652597 A JP 4652597A JP H10242035 A JPH10242035 A JP H10242035A
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detection method capable of high accuracy alignment capable of position detection during exposure without deteriorating throughput. SOLUTION: There are disposed a wafer 11 having a wafer mark 13 having an edge for scattering incident light on an exposure surface in which wafer an image obtained by vertically protecting the edge onto a parallel plane to the exposure surface is curved, and an exposure mask 12 having a mask mark 14 having an edge for scattering incident light on a surface in which mask an image obtained by vertically projecting the edge onto a parallel plane to the surface is curved, putting a gap therebetween such that the exposure surface opposes to the exposure mask 12. Herein, the curved edge parts of the wafer mask 13 and the mask mark 14 are irradiated with illumination light, and scattered light from the curved edges is observed from a direction inclined with respect to the exposure surface to detect a relative position between the wafer 11 and the exposure mask 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アライメント時の
位置検出方法、及びアライメントマークに関し、特に、
近接露光のスループット向上に適した位置検出方法、及
びアライメントマークに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a position at the time of alignment, and an alignment mark.
The present invention relates to a position detection method suitable for improving the throughput of proximity exposure and an alignment mark.

【0002】[0002]

【従来の技術】レンズ系と画像処理系とを組み合わせた
アライメント装置を用いてウエハとマスクの位置合わせ
を行う方法として、垂直検出法と斜方検出法が知られて
いる。垂直検出法は、アライメントマークをマスク面に
垂直な方向から観測する方法であり、斜方検出法は、斜
めから観測する方法である。
2. Description of the Related Art A vertical detection method and an oblique detection method are known as methods for aligning a wafer and a mask by using an alignment device combining a lens system and an image processing system. The vertical detection method is a method of observing the alignment mark from a direction perpendicular to the mask surface, and the oblique detection method is a method of observing the alignment mark obliquely.

【0003】垂直検出法で用いられる合焦方法として、
色収差二重焦点法が知られている。色収差二重焦点法
は、マスクに形成されたマスクマークとウエハに形成さ
れたウエハマーク(ウエハマークとマスクマークとを総
称してアライメントマークと呼ぶ。)とを異なる波長の
光で観測し、レンズ系の色収差を利用して同一平面に結
像させる方法である。色収差二重焦点法は、原理的にレ
ンズの光学的な分解能を高く設定できるため、絶対的な
位置検出精度を高めることができる。
As a focusing method used in the vertical detection method,
The chromatic double focus method is known. In the chromatic aberration double focus method, a mask mark formed on a mask and a wafer mark formed on a wafer (the wafer mark and the mask mark are collectively referred to as an alignment mark) are observed with light of different wavelengths and a lens is observed. This is a method of forming an image on the same plane using chromatic aberration of the system. In the chromatic aberration double focus method, since the optical resolution of the lens can be set high in principle, the absolute position detection accuracy can be increased.

【0004】一方、アライメントマークを垂直方向から
観測するために、観測のための光学系が露光領域に入り
込む。このままで露光すると、光学系が露光光を遮るこ
とになるため、露光時には光学系を露光領域から退避さ
せる必要がある。退避させるための移動時間が必要にな
るため、スループットが低下する。また、露光時にアラ
イメントマークを観測できないため位置検出ができなく
なる。これは、露光中のアライメント精度低下の原因に
なる。
On the other hand, in order to observe the alignment mark in the vertical direction, an optical system for observation enters the exposure area. If the exposure is performed as it is, the optical system blocks the exposure light. Therefore, it is necessary to retract the optical system from the exposure area during the exposure. Since a moving time for evacuation is required, the throughput is reduced. Further, since the alignment mark cannot be observed at the time of exposure, the position cannot be detected. This causes a reduction in alignment accuracy during exposure.

【0005】斜方検出法は、光軸がマスク面に対して斜
めになるように光学系を配置するため、露光光を遮らな
いように配置することができる。このため、露光中に光
学系を退避させる必要がなく、露光中でもアライメント
マークを観測することができる。従って、スループット
を低下させることなく、かつ露光中の位置ずれを防止す
ることができる。
In the oblique detection method, since the optical system is arranged so that the optical axis is oblique to the mask surface, it can be arranged so as not to block the exposure light. Therefore, it is not necessary to retract the optical system during exposure, and the alignment mark can be observed even during exposure. Therefore, it is possible to prevent the displacement during the exposure without lowering the throughput.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】斜方検出法は、ウエハ
マークとマスクマークを斜方から観測して結像させるた
め、像歪により位置検出の絶対精度が低下する。また、
照明光の光軸と観測光の光軸が一致していないため、照
明光の光軸を観測光の光軸と同軸に配置することができ
ない。従って、照明光軸が理想的な光軸からずれ易くな
る。照明光軸が理想的な光軸からずれると、像が変化し
正確な位置検出を行うことが困難になる。
In the oblique detection method, since the wafer mark and the mask mark are observed obliquely to form an image, the absolute accuracy of position detection is reduced due to image distortion. Also,
Since the optical axis of the illumination light does not match the optical axis of the observation light, the optical axis of the illumination light cannot be arranged coaxially with the optical axis of the observation light. Therefore, the illumination optical axis is likely to deviate from the ideal optical axis. If the illumination optical axis deviates from the ideal optical axis, the image changes and it becomes difficult to perform accurate position detection.

【0007】本発明の目的は、スループットを落とすこ
となく、露光中も位置検出が可能な高精度なアライメン
トを行うことができる位置検出方法を提供することであ
る。
It is an object of the present invention to provide a position detecting method capable of performing high-precision alignment capable of detecting a position during exposure without lowering the throughput.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、入射光を散乱させるエッジを有するウエハマークを
露光面上に有するウエハであって、該ウエハのエッジが
露光面と平行な平面へ垂直投影した像が曲線状になる曲
線状部分を有する前記ウエハと、入射光を散乱させるエ
ッジを有するマスクマークを表面上に有する露光マスク
であって、該露光マスクのエッジが、露光マスクの表面
と平行な平面へ垂直投影した像が曲線状になる曲線状部
分を有する前記露光マスクとを、前記露光面が前記露光
マスクに対向するように間隙を挟んで配置する工程と、
前記ウエハマーク及びマスクマークのエッジのうち曲線
状部分に照明光を照射し、曲線状部分からの散乱光を前
記露光面に対して斜め方向から観測して、前記ウエハと
前記露光マスクとの相対位置を検出する工程とを含む位
置検出方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a wafer having a wafer mark having an edge for scattering incident light on an exposure surface, the edge of the wafer being a plane parallel to the exposure surface. The wafer having a curved portion in which a vertically projected image is curved, and an exposure mask having on its surface a mask mark having an edge that scatters incident light, wherein the edge of the exposure mask is a surface of the exposure mask. And the exposure mask having a curved portion in which an image vertically projected on a plane parallel to the exposure mask, a step of arranging a gap so that the exposure surface faces the exposure mask,
Irradiation light is applied to a curved portion of the edges of the wafer mark and the mask mark, scattered light from the curved portion is observed obliquely with respect to the exposure surface, and the relative position between the wafer and the exposure mask is measured. Detecting the position.

【0009】エッジからの散乱光を斜めから観測するた
め、観測光学系が露光領域に入り込まないような構成と
することが可能である。このため、露光時に光学系を退
避させる必要なく、また露光期間中もエッジからの散乱
光を観測することができる。エッジが曲線状であるた
め、製造プロセスのばらつきの影響によるエッジ形状及
び位置のばらつきを低減することができる。
Since the scattered light from the edge is observed obliquely, it is possible to adopt a configuration in which the observation optical system does not enter the exposure area. Therefore, it is not necessary to retract the optical system during exposure, and scattered light from the edge can be observed even during the exposure period. Since the edges are curved, variations in the edge shape and position due to the effects of manufacturing process variations can be reduced.

【0010】本発明の他の観点によると、入射光を散乱
させるエッジを有する位置合わせ用ウエハマークが形成
された露光面を有し、前記ウエハマークが、前記入射光
の入射面に対して垂直な方向に沿って複数個配置され、
各エッジの前記露光面への垂直投影像の少なくとも一部
が曲線になる半導体基板が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided an exposure surface on which an alignment wafer mark having an edge for scattering incident light is formed, and the wafer mark is perpendicular to the incident surface of the incident light. Are arranged along different directions,
A semiconductor substrate is provided in which at least a part of a vertical projection image of each edge onto the exposure surface is curved.

【0011】本発明の他の観点によると、入射光を散乱
させるエッジを有する位置合わせ用マスクマークが形成
され、前記マスクマークが、前記入射光の入射面に対し
て垂直な方向に沿って複数個配置された露光マスクであ
って、各エッジの該露光マスク表面への垂直投影像の少
なくとも一部が曲線になる前記露光マスクが提供され
る。
According to another aspect of the present invention, a positioning mask mark having an edge for scattering incident light is formed, and the plurality of mask marks are arranged along a direction perpendicular to the incident surface of the incident light. A plurality of exposure masks are provided, wherein at least a part of a vertical projection image of each edge on the surface of the exposure mask is curved.

【0012】エッジが曲線状であるため、製造プロセス
のばらつきの影響によるエッジ形状及び位置のばらつき
を低減することができる。また、入射面に対して垂直な
方向に複数個のエッジが配列しているため、同時に複数
の像を観測することができる。これらの像を平行移動し
て重ね合わせることにより、容易に相対位置を検出する
ことができる。
Since the edge has a curved shape, it is possible to reduce variations in edge shape and position due to the effects of manufacturing process variations. Further, since a plurality of edges are arranged in a direction perpendicular to the incident surface, a plurality of images can be observed at the same time. By superimposing these images in parallel, the relative positions can be easily detected.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する前に、
本願発明者の先の提案(特願平7−294485)につ
いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing embodiments of the present invention,
The previous proposal (Japanese Patent Application No. 7-294485) of the inventor of the present application will be described.

【0014】図1(A)は、本発明の実施例で使用する
位置検出装置の概略断面図を示す。位置検出装置はウエ
ハ/マスク保持部10、光学系20、及び制御装置30
を含んで構成されている。
FIG. 1A is a schematic sectional view of a position detecting device used in an embodiment of the present invention. The position detecting device includes a wafer / mask holding unit 10, an optical system 20, and a control device 30.
It is comprised including.

【0015】ウエハ/マスク保持部10は、ウエハ保持
台15、マスク保持台16、及び駆動機構17から構成
されている。位置合わせ時には、ウエハ保持台15の上
面にウエハ11を保持し、マスク保持台16の下面にマ
スク12を保持する。ウエハ11とマスク12とは、ウ
エハ11の露光面とマスク12の下面(マスク面)との
間に一定の間隙が形成されるように平行に配置される。
ウエハ11の露光面には、位置合わせ用のウエハマーク
13が形成され、マスク12のマスク面には位置合わせ
用のマスクマーク14が形成されている。
The wafer / mask holder 10 comprises a wafer holder 15, a mask holder 16, and a driving mechanism 17. At the time of alignment, the wafer 11 is held on the upper surface of the wafer holder 15 and the mask 12 is held on the lower surface of the mask holder 16. The wafer 11 and the mask 12 are arranged in parallel so that a certain gap is formed between the exposure surface of the wafer 11 and the lower surface (mask surface) of the mask 12.
A wafer mark 13 for positioning is formed on the exposure surface of the wafer 11, and a mask mark 14 for positioning is formed on the mask surface of the mask 12.

【0016】ウエハマーク13及びマスクマーク14に
は、入射光を散乱させるエッジが形成されている。これ
らのマークに光が入射すると、エッジに当たった入射光
は散乱し、その他の領域に当たった入射光は正反射す
る。ここで、正反射とは、入射光のうちほとんどの成分
が、同一の反射方向に反射するような態様の反射をい
う。
The wafer mark 13 and the mask mark 14 have edges formed to scatter incident light. When light enters these marks, the incident light that strikes the edges is scattered, and the incident light that strikes other areas is specularly reflected. Here, the specular reflection refers to reflection in a form in which almost all components of the incident light are reflected in the same reflection direction.

【0017】駆動機構17は、ウエハ保持台15及びマ
スク保持台16を相対的に移動させることができる。図
の左から右にX軸、紙面に垂直な方向に表面から裏面に
向かってY軸、露光面の法線方向にZ軸をとると、ウエ
ハ11とマスク12は相対的に、X軸方向、Y軸方向、
Z軸方向、Z軸の回りの回転方向(θZ 方向)、X軸及
びY軸の回りの回転(あおり)方向(θX 及びθY
向)に移動可能である。
The driving mechanism 17 can relatively move the wafer holder 15 and the mask holder 16. When the X axis is taken from left to right in the figure, the Y axis is taken from the front to the back in a direction perpendicular to the paper surface, and the Z axis is taken in the normal direction of the exposed surface, the wafer 11 and the mask 12 are relatively in the X axis direction. , Y-axis direction,
It can be moved in the Z-axis direction, the rotation direction around the Z-axis (θ Z direction), and the rotation (tilt) direction around the X-axis and Y-axis (θ X and θ Y directions).

【0018】光学系20は、像検出装置21、レンズ2
2、ハーフミラー23、及び光源24を含んで構成され
ている。
The optical system 20 includes an image detecting device 21, a lens 2
2, a half mirror 23, and a light source 24.

【0019】光学系20は、その光軸25が露光面に対
して斜めになるように配置されている。光源24から放
射された照明光はハーフミラー23で反射して光軸25
に沿った光線束とされ、レンズ22を通して露光面に斜
入射される。光源24はレンズ22の像側の焦点に配置
されており、光源24から放射された照明光はレンズ2
2でコリメートされて平行光線束になる。なお、光源2
4は、照射光の強度を調整することができる。
The optical system 20 is arranged so that its optical axis 25 is oblique to the exposure surface. Illumination light emitted from the light source 24 is reflected by the half mirror 23 and is reflected on the optical axis 25.
Are obliquely incident on the exposure surface through the lens 22. The light source 24 is disposed at the image-side focal point of the lens 22, and the illumination light emitted from the light source 24
The light is collimated by 2 into a parallel light beam. The light source 2
4 can adjust the intensity of irradiation light.

【0020】ウエハマーク13及びマスクマーク14の
エッジで散乱された散乱光のうちレンズ22に入射する
光は、レンズ22で収束されて像検出装置21の受光面
上に結像する。このように、光学系20による照明はテ
レセン照明とされ、照明光軸と観測光軸は同一光軸とさ
れている。
Among the scattered light scattered at the edges of the wafer mark 13 and the mask mark 14, the light incident on the lens 22 is converged by the lens 22 and forms an image on the light receiving surface of the image detecting device 21. Thus, the illumination by the optical system 20 is telecentric illumination, and the illumination optical axis and the observation optical axis are the same optical axis.

【0021】像検出装置21は、受光面に結像したウエ
ハマーク及びマスクマークからの散乱光による像を光電
変換し画像信号を得る。画像信号は制御装置30に入力
される。
The image detecting device 21 obtains an image signal by photoelectrically converting an image scattered from the wafer mark and the mask mark formed on the light receiving surface. The image signal is input to the control device 30.

【0022】制御装置30は、像検出装置21から入力
された画像信号を処理して、ウエハマーク13とマスク
マーク14の相対位置を検出する。さらに、ウエハマー
ク13とマスクマーク14が所定の相対位置関係になる
ように、駆動機構17に対して制御信号を送出する。駆
動機構17は、この制御信号に基づいて、ウエハ保持台
15もしくはマスク保持台16を移動させる。
The control device 30 processes the image signal input from the image detection device 21 to detect the relative position between the wafer mark 13 and the mask mark 14. Further, a control signal is sent to the driving mechanism 17 so that the wafer mark 13 and the mask mark 14 have a predetermined relative positional relationship. The drive mechanism 17 moves the wafer holder 15 or the mask holder 16 based on the control signal.

【0023】図1(B)は、ウエハマーク13及びマス
クマーク14の相対位置関係を示す平面図である。四辺
がX軸もしくはY軸に平行に配置された長方形パターン
をX軸方向に3個配列して、1個のマークが構成されて
いる。なお、後述するように3個以上の長方形パターン
を配列してもよい。ウエハマーク13は一対で構成され
ており、マスクマーク14が一対のウエハマーク13の
間に配置されている。
FIG. 1B is a plan view showing the relative positional relationship between the wafer mark 13 and the mask mark 14. One mark is formed by arranging three rectangular patterns having four sides parallel to the X-axis or the Y-axis in the X-axis direction. Note that three or more rectangular patterns may be arranged as described later. The wafer mark 13 is constituted by a pair, and the mask mark 14 is arranged between the pair of wafer marks 13.

【0024】図1(A)のウエハマーク13及びマスク
マーク14は、図1(B)の一点鎖線A1−A1におけ
る断面を示している。ウエハマーク13及びマスクマー
ク14に入射した照明光は、図1(B)の各長方形パタ
ーンの光軸に向かって突き出したエッジで散乱される。
エッジ以外の領域に照射された光は正反射し、レンズ2
2には入射しない。従って、像検出装置21でエッジか
らの散乱光のみを検出することができる。
The cross section of the wafer mark 13 and the mask mark 14 in FIG. 1A is taken along the dashed line A1-A1 in FIG. 1B. The illumination light that has entered the wafer mark 13 and the mask mark 14 is scattered at the edge protruding toward the optical axis of each rectangular pattern in FIG.
The light applied to the area other than the edge is specularly reflected, and the
No light is incident on 2. Therefore, only the scattered light from the edge can be detected by the image detection device 21.

【0025】次に、エッジ散乱光による像の性質につい
て説明する。インコヒーレントな単色光による像の光強
度分布Iは、
Next, the nature of an image due to edge scattered light will be described. The light intensity distribution I of an image by incoherent monochromatic light is

【0026】[0026]

【数1】 (Equation 1)

【0027】と表される。ここで、O(x,y)は観測
物体表面からの反射光の強度分布、PSF(x,y)は
レンズの点像強度分布(point spread function )、積
分は観測物体の表面全域における積分を表す。
## EQU2 ## Here, O (x, y) is the intensity distribution of the reflected light from the surface of the observation object, PSF (x, y) is the point spread function (point spread function) of the lens, and the integral is the integral over the entire surface of the observation object. Represent.

【0028】図1(B)の各長方形パターンの1つのエ
ッジに着目すると、光を反射する微小な点がy軸に平行
に配列したものと考えることができる。この微小な1点
からの反射光強度分布をディラックのデルタ関数δと仮
定する。実際に、微小な1点からの散乱光の強度分布は
デルタ関数に近似することができるであろう。レンズの
アイソプラナティズムが成立する範囲で、エッジがy軸
方向に延びているとすると、O(x,y)=δ(x)と
おくことができる。
Focusing on one edge of each rectangular pattern in FIG. 1B, it can be considered that minute points reflecting light are arranged in parallel to the y-axis. It is assumed that the reflected light intensity distribution from this minute point is a Dirac delta function δ. In fact, the intensity distribution of the scattered light from a minute point could be approximated by a delta function. Assuming that the edge extends in the y-axis direction within a range in which the lens isoplanatism is established, O (x, y) = δ (x).

【0029】式(1)は、Equation (1) is

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】と変形できる。このI(x)はレンズの線
像強度分布(line spread function)であり、
It can be modified as follows. This I (x) is a line image intensity distribution (line spread function) of the lens,

【0032】[0032]

【数3】 I(x)=LSF(x) …(3) と書くことができる。ここで、LSF(x)はレンズの
線像強度分布を表す。
I (x) = LSF (x) (3) Here, LSF (x) represents the linear image intensity distribution of the lens.

【0033】照明光が連続スペクトルを有する場合に
は、
When the illumination light has a continuous spectrum,

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】と表される。ここで、λは光の波長、LS
Fλは波長λの線像強度分布、Δxλは波長λの光に対
するレンズの色収差による線像の横ずれ量、積分は全波
長領域における積分を表す。
## EQU2 ## Where λ is the wavelength of light, LS
Fλ is the line image intensity distribution of the wavelength λ, Δxλ is the lateral shift amount of the line image due to the chromatic aberration of the lens with respect to the light of the wavelength λ, and the integral is the integral over the entire wavelength region.

【0036】式(4)から、エッジからの散乱光を観測
することはレンズの線像強度分布を観測していることと
等価になることがわかる。従って、エッジからの散乱光
を観測することにより、観測物体からの反射光の面内強
度分布に左右されることなく、常に安定した像を得るこ
とができる。
From equation (4), it can be seen that observing the scattered light from the edge is equivalent to observing the linear image intensity distribution of the lens. Therefore, by observing the scattered light from the edge, a stable image can always be obtained without being influenced by the in-plane intensity distribution of the reflected light from the observation object.

【0037】図1(C)の左図は、図1(A)の像検出
装置21の受光面に結像した散乱光による像の形状を示
す。観測光軸を含む入射面と受光面との交線方向(露光
面のX軸方向に対応する方向)をx軸、受光面内のx軸
に直交する方向(露光面のY軸方向に対応する方向)を
y軸とすると、1つのエッジによる像はy軸に平行な直
線状形状になる。従って、各マークの像は、y軸に平行
な直線状の像がx軸方向に3個配列した形状になる。
FIG. 1C shows the shape of an image formed by scattered light formed on the light receiving surface of the image detecting device 21 shown in FIG. 1A. The x-axis is the direction of intersection between the incident surface including the observation optical axis and the light-receiving surface (the direction corresponding to the X-axis direction of the exposure surface), and the direction orthogonal to the x-axis in the light-receiving surface (corresponds to the Y-axis direction of the exposure surface) Is defined as the y-axis, the image formed by one edge has a linear shape parallel to the y-axis. Therefore, the image of each mark has a shape in which three linear images parallel to the y-axis are arranged in the x-axis direction.

【0038】ウエハマーク13のエッジ散乱光による一
対の像13Aの間に、マスクマーク14のエッジ散乱光
による像14Aが現れている。また、観測光軸が露光面
に対して斜めであるため、マスクマークの像14Aとウ
エハマークの像13Aとは、x軸方向に関して異なる位
置に検出される。
An image 14A caused by the edge scattered light of the mask mark 14 appears between the pair of images 13A caused by the edge scattered light of the wafer mark 13. Further, since the observation optical axis is oblique to the exposure surface, the image 14A of the mask mark and the image 13A of the wafer mark are detected at different positions in the x-axis direction.

【0039】図1(C)の右側の図は、ウエハマークの
像13A及びマスクマークの像14Aのy軸方向の光強
度分布を示す。一方のウエハマークの像13Aとマスク
マークの像14Aとのy軸方向の距離をy1、他方のウ
エハマークの像13Aとマスクマークの像14Aとのy
軸方向の距離をy2とする。y1とy2を測定すること
により、図1(B)におけるウエハマーク13とマスク
マーク14のy軸方向、すなわち照明光の入射面に対し
て垂直な方向の相対位置関係を知ることができる。
FIG. 1 (C) shows the light intensity distribution in the y-axis direction of the image 13A of the wafer mark and the image 14A of the mask mark. The distance between the one wafer mark image 13A and the mask mark image 14A in the y-axis direction is y1, and the distance between the other wafer mark image 13A and the mask mark image 14A is y.
The axial distance is defined as y2. By measuring y1 and y2, the relative positional relationship between the wafer mark 13 and the mask mark 14 in FIG. 1B in the y-axis direction, that is, the direction perpendicular to the illumination light incident surface can be known.

【0040】例えば、マスクマークがY軸方向に関して
一対のウエハマークの中央に位置するように位置決めし
たい場合には、y1とy2とが等しくなるように、ウエ
ハもしくはマスクのうち一方を他方に対して相対的に移
動させればよい。このようにして、図1(B)における
Y軸方向に関して位置合わせすることができる。図1
(A)、(B)に示すような位置合わせ用のマークと光
学系とを3組配置することにより、X軸、Y軸及びθZ
方向に関して位置合わせすることができる。なお、図1
(A)では、照明光軸と観測光軸とが同軸である場合を
説明したが、必ずしも同軸である必要はない。正反射光
が観測光学系の対物レンズに入射せず、散乱光のみが入
射する条件であればよい。
For example, when it is desired to position the mask mark such that the mask mark is located at the center of the pair of wafer marks in the Y-axis direction, one of the wafer and the mask is positioned relative to the other such that y1 and y2 are equal. What is necessary is just to move relatively. Thus, alignment can be performed in the Y-axis direction in FIG. FIG.
(A), by three pairs arrangement for alignment marks and the optical system as shown in (B), X axis, Y axis and theta Z
It can be aligned with respect to direction. FIG.
In (A), the case where the illumination optical axis and the observation optical axis are coaxial has been described, but it is not always necessary to be coaxial. Any condition may be used as long as specularly reflected light does not enter the objective lens of the observation optical system and only scattered light enters.

【0041】次に、露光面とマスク面との間隔を測定す
る方法について説明する。光学系20の物空間において
光軸25に垂直な1つの平面上にある点からの散乱光
が、像検出装置21の受光面に同時に結像する。受光面
に結像している物空間内の点の集合した平面を「物面」
とよぶ。
Next, a method for measuring the distance between the exposure surface and the mask surface will be described. Scattered light from a point on one plane perpendicular to the optical axis 25 in the object space of the optical system 20 simultaneously forms an image on the light receiving surface of the image detection device 21. The plane in which the points in the object space that are imaged on the light receiving surface
Call it.

【0042】ウエハマーク及びマスクマークの各エッジ
のうち、物面上にあるエッジからの散乱光は受光面上に
合焦するが、物面上にないエッジからの散乱光は合焦せ
ず物面から遠ざかるに従ってピントがぼける。従って、
各マークのエッジのうち物面に最も近い位置にあるエッ
ジからの散乱光による像が最も鮮明になり、そのエッジ
からX軸方向に離れるに従ってぼけた像が得られる。
Of the respective edges of the wafer mark and the mask mark, the scattered light from the edge on the object surface is focused on the light receiving surface, while the scattered light from the edge not on the object surface is not focused. Out of focus as you move away from the surface. Therefore,
An image due to scattered light from the edge closest to the object surface among the edges of each mark becomes the sharpest, and an image blurred as the distance from the edge in the X-axis direction increases.

【0043】図1(C)において、距離x1 は、ウエハ
マークの像13Aとマスクマークの像14Aのそれぞれ
最もピントの合っている点のx軸方向の距離を表す。す
なわち、距離x1 は、ウエハマークの合焦点とマスクマ
ークの合焦点とを入射面へ垂直投影した点の間隔にほぼ
等しい。
In FIG. 1C, the distance x 1 represents the distance in the x-axis direction between the most in-focus points of the wafer mark image 13A and the mask mark image 14A. That is, the distance x 1 is substantially equal to the interval between the points at which the focal point of the wafer mark and the focal point of the mask mark are vertically projected on the incident surface.

【0044】図1(D)は、露光面11及びマスク面1
2の物面近傍の入射面における断面図を示す。点Q2
ウエハ面11と物面との交線上の点、点Q1 はマスク面
12と物面との交線上の点である。線分Q1 2 の長さ
が図1(C)における距離x 1 に対応する。
FIG. 1D shows the exposure surface 11 and the mask surface 1.
2 is a cross-sectional view of the incident surface near the object surface of FIG. Point QTwoIs
Point Q on intersection of wafer surface 11 and object surface, point Q1Is the mask surface
It is a point on the line of intersection between 12 and the object surface. Line segment Q1QTwoLength of
Is the distance x in FIG. 1Corresponding to

【0045】線分Q1 2 の長さをL(Q1 2 )で表
すと、露光面11とマスク面12との間隔δは、
When the length of the line segment Q 1 Q 2 is represented by L (Q 1 Q 2 ), the distance δ between the exposure surface 11 and the mask surface 12 is

【0046】[0046]

【数5】 δ=L(Q1 2 )×sin(α) …(5) と表される。ここで、αは露光面11の法線方向と光軸
25とのなす角である。従って、図1(C)における距
離x1 を測定して線分Q1 2 の長さを求めることによ
り、間隔δを知ることができる。間隔δをより正確に知
るためには、距離x1 を正確に測定することが好まし
い。このためには、レンズの焦点深度が浅いほうがよ
い。また、図1(B)において、長方形パターンをX軸
方向に多数配列することが好ましい。
Δ = L (Q 1 Q 2 ) × sin (α) (5) Here, α is the angle between the normal direction of the exposure surface 11 and the optical axis 25. Therefore, by determining the length of the line segment Q 1 Q 2 by measuring the distance x 1 in FIG. 1 (C), the can know the interval [delta]. In order to know the interval δ more accurately, it is preferable to accurately measure the distance x 1 . For this purpose, it is better that the focal depth of the lens is shallow. Further, in FIG. 1B, it is preferable to arrange a large number of rectangular patterns in the X-axis direction.

【0047】制御装置30に、予め距離x1 の目標値を
記憶させておき、測定された距離x 1 が目標値に近づく
ように駆動機構17を制御することにより、露光面11
とマスク面12との間隔を所望の間隔に設定することが
できる。
The control device 30 stores the distance x in advance.1Target value
Memorized and measured distance x 1Approaches the target value
The exposure mechanism 11 by controlling the driving mechanism 17 as described above.
The distance between the mask and the mask surface 12 can be set to a desired distance.
it can.

【0048】図2(A)は、ウエハマークの1つの長方
形パターンの斜視図の一例を示す。図のXZ平面内の斜
光軸に沿って照明光を斜入射させ、Y軸に沿って延在す
るエッジからの散乱光を観測する。この場合、散乱光に
よる像は、前述の式(4)で示す強度分布になるため、
図2(B)に示すように、受光面のy軸に沿って延在す
る一方向に長い像が得られる。この像は、レンズの線像
強度分布に相当する。
FIG. 2A shows an example of a perspective view of one rectangular pattern of a wafer mark. Illumination light is obliquely incident along an oblique optical axis in the XZ plane in the figure, and scattered light from an edge extending along the Y axis is observed. In this case, the image due to the scattered light has an intensity distribution represented by the above-described equation (4),
As shown in FIG. 2B, an image that is long in one direction extending along the y-axis of the light receiving surface is obtained. This image corresponds to the linear image intensity distribution of the lens.

【0049】図2(C)は、図2(A)に示す長方形パ
ターンのY軸方向の長さを短くしたパターンを示す。エ
ッジの長さがレンズの解像度よりも短くなると、式
(1)における反射光の強度分布O(x,y)はδ
(x,y)とおくことができるであろう。従って、式
(1)は、
FIG. 2C shows a pattern obtained by shortening the length in the Y-axis direction of the rectangular pattern shown in FIG. 2A. When the edge length becomes shorter than the resolution of the lens, the intensity distribution O (x, y) of the reflected light in the equation (1) becomes δ
(X, y). Therefore, equation (1) becomes

【0050】[0050]

【数6】 (Equation 6)

【0051】と変形することができる。ここで、PSF
(x,y)は、レンズの点像強度分布を表す。
Can be modified as follows. Where PSF
(X, y) represents the point image intensity distribution of the lens.

【0052】照明光が連続スペクトルを有する場合に
は、
When the illumination light has a continuous spectrum,

【0053】[0053]

【数7】 (Equation 7)

【0054】と表すことができる。ここで、λは光の波
長、PSFλは波長λの点像強度分布、Δxλは波長λ
の光に対するレンズの色収差による点像のx軸方向の横
ずれ量、Δyλは波長λの光に対するレンズの色収差に
よる点像のy軸方向の横ずれ量、積分は全波長領域にお
ける積分を表す。
Can be expressed as follows. Here, λ is the wavelength of light, PSFλ is the point image intensity distribution of wavelength λ, and Δxλ is the wavelength λ
Represents the lateral displacement of the point image in the x-axis direction due to the chromatic aberration of the lens with respect to the light of the wavelength .DELTA.y.lamda. Represents the lateral displacement of the point image in the y-axis direction due to the chromatic aberration of the lens with respect to the light of wavelength .lamda.

【0055】このように、エッジの長さをレンズの分解
能以下にすることにより、図2(D)に示すようにレン
ズの点像強度分布に近似される点像を得ることができ
る。
As described above, by setting the length of the edge to be equal to or less than the resolution of the lens, a point image approximate to the point image intensity distribution of the lens can be obtained as shown in FIG.

【0056】図2(E)は、3つの平面が交わった頂点
近傍により照明光を散乱させる長方形パターンの斜視図
を示す。図2(E)に示すような頂点近傍からの散乱光
による像も、式(6)及び(7)に示すような点像強度
分布に近似されると考えられる。本明細書において、照
明光を散乱させるエッジを有するパターンの一単位をエ
ッジパターンと呼ぶ。
FIG. 2E is a perspective view of a rectangular pattern that scatters illumination light by the vicinity of a vertex where three planes intersect. It is considered that the image due to the scattered light from the vicinity of the vertex as shown in FIG. 2E is also approximated to the point image intensity distribution as shown in Expressions (6) and (7). In this specification, one unit of a pattern having an edge that scatters illumination light is called an edge pattern.

【0057】図3は、照明光を散乱させる頂点を有する
マスクマーク及びウエハマークの一配置例を示す。ウエ
ハマーク52Aと52Bとの間にマスクマーク62が配
置されている。各アライメントマーク52A、52B、
及び62は、正方形の平面形状を有するエッジパターン
をX軸方向にピッチPで3行、Y軸方向に2列配列して
構成されている。正方形状の各エッジパターンの1つの
頂点がX軸の正の向き、すなわち観測光軸の方向を向く
ように配置されている。
FIG. 3 shows an example of an arrangement of a mask mark and a wafer mark having a vertex for scattering illumination light. Mask mark 62 is arranged between wafer marks 52A and 52B. Each alignment mark 52A, 52B,
And 62 are configured by arranging three rows of edge patterns having a square planar shape at a pitch P in the X-axis direction and two columns in the Y-axis direction. One vertex of each square edge pattern is arranged so as to face the positive direction of the X axis, that is, the direction of the observation optical axis.

【0058】図3に示すように、照明光を散乱させる頂
点を有するエッジパターンを配列して、頂点からの散乱
光を観測しても、図1(A)〜(C)で説明した方法と
同様の方法でウエハとマスクの位置合わせを行うことが
できる。
As shown in FIG. 3, when an edge pattern having vertices for scattering the illumination light is arranged and the scattered light from the vertices is observed, the method described with reference to FIGS. The wafer and the mask can be aligned in a similar manner.

【0059】次に、本発明の実施例による位置検出方法
について説明する。実施例で用いる斜方検出光学系は、
図1(A)に示すものと同様である。図1(B)及び図
2(A)では、直線状のエッジからの散乱光を観測して
位置合わせを行う場合を説明し、図2(E)及び図3で
は、頂点からの散乱光を観測して位置合わせを行う場合
を説明した。本実施例では、露光面もしくはマスク面へ
の垂直投影像が曲線となるエッジからの散乱光を観測す
る。
Next, a position detecting method according to an embodiment of the present invention will be described. The oblique detection optical system used in the embodiment,
This is the same as that shown in FIG. FIGS. 1B and 2A illustrate a case where positioning is performed by observing scattered light from a linear edge, and FIGS. 2E and 3 illustrate a case in which scattered light from a vertex is detected. The case where positioning is performed by observation is described. In this embodiment, the scattered light from the edge where the vertical projection image on the exposure surface or the mask surface is curved is observed.

【0060】図4(A)は、曲線状のエッジを有するウ
エハマークの平面図を示し、図4(B)は、その斜視図
を示す。このウエハマークは、シリコン基板表面に形成
されたSiC層の上に堆積したTa4 B膜をパターニン
グすることにより形成され、長さ約3μm、幅約1μm
のメサ構造を有するエッジパターン3個から構成され
る。各エッジパターンの両端は、曲率半径約0.5μm
の半円周状とされている。なお、バックエッチングによ
りシリコン基板の一部を除去し、SiC層を残すことに
より、X線マスクが形成される。
FIG. 4A is a plan view of a wafer mark having a curved edge, and FIG. 4B is a perspective view of the wafer mark. This wafer mark is formed by patterning a Ta 4 B film deposited on a SiC layer formed on a silicon substrate surface, and has a length of about 3 μm and a width of about 1 μm.
Are formed from three edge patterns having the mesa structure described above. Both ends of each edge pattern have a radius of curvature of about 0.5 μm
Of a semicircle. Note that an X-ray mask is formed by removing part of the silicon substrate by back etching and leaving the SiC layer.

【0061】図4(A)のウエハマークからのエッジ散
乱光を観測する場合には、エッジパターンの長手方向、
それに直交する面内方向、及び基板法線方向が、それぞ
れ図1(A)のX軸、Y軸、及びZ軸となるように、シ
リコン基板を図1(A)のウエハ保持台15の上に載置
する。すなわち、曲率半径0.5μmの曲線状エッジか
らの散乱光を観測することになる。
When observing the edge scattered light from the wafer mark shown in FIG.
The silicon substrate is placed on the wafer holder 15 shown in FIG. 1A so that the in-plane direction orthogonal to it and the substrate normal direction are the X-axis, Y-axis, and Z-axis in FIG. Place on. That is, scattered light from a curved edge having a radius of curvature of 0.5 μm is observed.

【0062】図5は、図4に示すウエハマークのうち1
つの曲線状エッジからの散乱光を、図1(A)に示す斜
方検出光学系で観測したのきの光強度分布の測定結果を
示す。図5の縦方向が光強度を表し、横方向がシリコン
基板表面のY軸に対応する。すなわち、横方向が図1
(C)のy軸に相当し、奥行き方向がx軸に相当する。
なお、観測光学系のレンズの拡大倍率は100倍、対物
レンズの開口角(NA)は0.35、照明光は白色光で
ある。
FIG. 5 shows one of the wafer marks shown in FIG.
FIG. 3 shows a measurement result of a light intensity distribution when scattered light from two curved edges is observed by the oblique detection optical system shown in FIG. The vertical direction in FIG. 5 represents the light intensity, and the horizontal direction corresponds to the Y axis on the surface of the silicon substrate. That is, FIG.
(C) corresponds to the y-axis, and the depth direction corresponds to the x-axis.
The magnification of the lens of the observation optical system is 100 times, the aperture angle (NA) of the objective lens is 0.35, and the illumination light is white light.

【0063】図5に示すように、曲線状エッジからの散
乱光による像はほぼ点状となり、その光強度はほぼ一点
で最大値をとる。すなわち、頂点を有するウエハマーク
の頂点からの散乱光とほぼ同様の像が得られることがわ
かる。
As shown in FIG. 5, the image due to the scattered light from the curved edge is substantially dot-shaped, and the light intensity has a maximum value at almost one point. That is, it can be seen that an image substantially similar to the scattered light from the apex of the wafer mark having the apex is obtained.

【0064】図2(E)に示すような頂点の位置は、ウ
エハマーク形成時の製造プロセスのばらつきの影響を受
けやすい。これに対し、円周状のエッジの位置は、製造
プロセスのばらつきの影響を受けにくい。このため、安
定して高精度な位置合わせを行うことが可能になる。な
お、図4では、ウエハマークのエッジを半円周状とした
場合を示したが、ほぼ点状の像を得られる形状であれ
ば、その他の滑らかな曲線状としてもよい。また、この
ような形状のウエハマークを形成するためには、必ずし
もウエハマーク形成のためのウエハマークパターン外周
を滑らかにする必要はない。フォトマスクの外周を矩形
状とし、エッチング時のサイドエッチにより滑らかなエ
ッジを形成してもよい。
The positions of the vertices as shown in FIG. 2E are easily affected by variations in the manufacturing process when forming a wafer mark. On the other hand, the position of the circumferential edge is hardly affected by variations in the manufacturing process. Therefore, it is possible to stably perform high-accuracy alignment. Although FIG. 4 shows a case where the edge of the wafer mark has a semicircular shape, any other smooth curve may be used as long as a substantially point-shaped image can be obtained. Also, in order to form a wafer mark having such a shape, it is not always necessary to smooth the outer periphery of the wafer mark pattern for forming the wafer mark. The outer periphery of the photomask may be rectangular, and a smooth edge may be formed by side etching during etching.

【0065】図4に示すウエハマークのエッジの曲率半
径は、0.5μm程度であった。これは、レンズの解像
度にほぼ等しい。エッジの曲率半径をレンズの解像度と
ほぼ同程度もしくは解像度以下とすると、エッジからの
散乱光によりほぼ点状の像が得られる。従って、高精度
の位置合わせを行うためには、エッジの曲率半径をレン
ズの解像度と同程度もしくはそれ以下とすることが好ま
しい。これは、レンズの解像度よりも大きな曲率半径を
有するエッジを使用できないという意味ではない。所望
の位置合わせ精度を得るために、どの程度の曲率半径が
好ましいか、種々の形状のエッジを用いて実験的に確か
めることが好ましい。
The radius of curvature of the edge of the wafer mark shown in FIG. 4 was about 0.5 μm. This is approximately equal to the resolution of the lens. If the radius of curvature of the edge is substantially equal to or less than the resolution of the lens, an almost point-like image is obtained by the scattered light from the edge. Therefore, in order to perform high-accuracy alignment, it is preferable that the radius of curvature of the edge is equal to or less than the resolution of the lens. This does not mean that edges with a radius of curvature larger than the resolution of the lens cannot be used. It is preferable to experimentally confirm what curvature radius is preferable in order to obtain a desired alignment accuracy by using edges having various shapes.

【0066】図6(A)及び6(B)は、マスクマーク
及びウエハマークの一配置例を示す。共に2つのウエハ
マーク40Aと40B、及びウエハマーク42Aと42
BがY軸方向に配列している。マスクマーク41及び4
3が、それぞれ2つのウエハマーク40Aと40B、及
び42Aと42Bの間に配置される。
FIGS. 6A and 6B show an example of the arrangement of a mask mark and a wafer mark. Both have two wafer marks 40A and 40B and wafer marks 42A and 42
B are arranged in the Y-axis direction. Mask marks 41 and 4
3 are located between the two wafer marks 40A and 40B, and 42A and 42B, respectively.

【0067】図6(A)に示す各アライメントマーク4
0A、40B、及び41は、X軸方向に長い長円状の平
面形状を有するエッジパターンをX軸方向に2行、Y軸
方向に2列配列して構成されている。
Each alignment mark 4 shown in FIG.
Each of 0A, 40B, and 41 is configured by arranging an edge pattern having an oblong planar shape long in the X-axis direction in two rows in the X-axis direction and two columns in the Y-axis direction.

【0068】図6(B)に示す各アライメントマーク4
2A、42B、及び43は、円形状の平面形状を有する
エッジパターンをX軸方向に3行、Y軸方向に2列配列
して構成されている。
Each alignment mark 4 shown in FIG.
2A, 42B, and 43 are configured by arranging three rows of edge patterns having a circular planar shape in the X-axis direction and two columns in the Y-axis direction.

【0069】図6(A)、6(B)に示すように、滑ら
かなエッジを有するエッジパターンを配列して、エッジ
からの散乱光を観測しても、図1(A)〜(C)で説明
した方法と同様の方法でウエハとマスクの位置合わせを
行うことができる。図6(A)及び6(B)において、
各アライメントマークは、位置合わせが完了した状態で
は、1つのアライメントマークを平行移動して他のアラ
イメントマークに重ねることができるような構成とされ
ている。このため、アライメントマーク間のY軸方向の
距離を容易に測定することができる。また、エッジパタ
ーンをX軸方向に所定のピッチで複数配列することによ
り、いずれかのエッジにピントを合わせることができ、
安定して位置検出を行うことができる。また、図2
(D)で説明したように、ウエハとマスクとの間隔を求
めることができる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, even if edge patterns having smooth edges are arranged and scattered light from the edges is observed, FIGS. The alignment between the wafer and the mask can be performed by the same method as described in the above. 6 (A) and 6 (B),
Each alignment mark is configured such that when alignment is completed, one alignment mark can be translated and overlapped with another alignment mark. Therefore, the distance in the Y-axis direction between the alignment marks can be easily measured. Also, by arranging a plurality of edge patterns at a predetermined pitch in the X-axis direction, it is possible to focus on any edge,
Position detection can be performed stably. FIG.
As described in (D), the distance between the wafer and the mask can be obtained.

【0070】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
斜方からウエハマーク及びマスクマークのエッジからの
散乱光を観測して、高精度に位置検出することができ
る。エッジが滑らかな曲線形状を有するため、エッジパ
ターン形成時の製造プロセスのばらつきの影響を軽減す
ることができる。位置合わせを行った後にウエハを露光
する場合、露光範囲に光学系を配置する必要がないた
め、露光期間中も常時位置検出を行うことができる。こ
のため、高精度な露光が可能になる。
As described above, according to the present invention,
By observing the scattered light from the edges of the wafer mark and the mask mark obliquely, the position can be detected with high accuracy. Since the edge has a smooth curved shape, it is possible to reduce the influence of variations in the manufacturing process when forming the edge pattern. When exposing the wafer after the alignment, it is not necessary to dispose an optical system in the exposure range, so that the position can be always detected even during the exposure period. Therefore, high-precision exposure can be performed.

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

【図1】図1(A)は、先の提案及び本発明の実施例で
使用する位置検出装置の概略断面図、図1(B)は、先
の提案によるウエハマーク及びマスクマークの平面図、
図1(C)は、図1(B)のウエハマーク及びマスクマ
ークからのエッジ散乱光による像及び像面内の光強度分
布を示す図、図1(D)は、ウエハ面及びマスク面の物
面近傍の断面図である。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a position detection device used in the previous proposal and the embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of a wafer mark and a mask mark according to the previous proposal. ,
FIG. 1C is a diagram showing an image due to edge scattered light from the wafer mark and the mask mark in FIG. 1B and a light intensity distribution in the image plane, and FIG. It is sectional drawing of the object surface vicinity.

【図2】先の提案によるウエハマークの斜視図及び結像
面に現れた像を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a perspective view of a wafer mark and an image appearing on an image forming surface according to the above proposal.

【図3】照明光を散乱させる頂点を有するウエハマーク
及びマスクマークの平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a wafer mark and a mask mark having vertices for scattering illumination light.

【図4】本発明の実施例によるウエハマークを構成する
エッジパターンの平面図及び斜視図である。
FIG. 4 is a plan view and a perspective view of an edge pattern forming a wafer mark according to an embodiment of the present invention.

【図5】図4のウエハマークの1つのエッジからの散乱
光による像の光強度分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a light intensity distribution of an image due to scattered light from one edge of the wafer mark of FIG. 4;

【図6】本発明の実施例によるウエハマーク及びマスク
マークの配置例を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing an example of the arrangement of wafer marks and mask marks according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ウエハ/マスク保持部 11 ウエハ 12 マスク 13 ウエハマーク 14 マスクマーク 15 ウエハ保持台 16 マスク保持台 17 駆動機構 20 光学系 21 像検出装置 22 レンズ 23 ハーフミラー 24 光源 25 光軸 30 制御装置 52、40、42 ウエハマーク 62、41、43 マスクマーク 72 物面 73 光軸 Reference Signs List 10 wafer / mask holder 11 wafer 12 mask 13 wafer mark 14 mask mark 15 wafer holder 16 mask holder 17 drive mechanism 20 optical system 21 image detector 22 lens 23 half mirror 24 light source 25 optical axis 30 controller 52, 40 , 42 Wafer mark 62, 41, 43 Mask mark 72 Object surface 73 Optical axis

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射光を散乱させるエッジを有するウエ
ハマークを露光面上に有するウエハであって、該ウエハ
のエッジが露光面と平行な平面へ垂直投影した像が曲線
状になる曲線状部分を有する前記ウエハと、入射光を散
乱させるエッジを有するマスクマークを表面上に有する
露光マスクであって、該露光マスクのエッジが、露光マ
スクの表面と平行な平面へ垂直投影した像が曲線状にな
る曲線状部分を有する前記露光マスクとを、前記露光面
が前記露光マスクに対向するように間隙を挟んで配置す
る工程と、 前記ウエハマーク及びマスクマークのエッジのうち曲線
状部分に照明光を照射し、曲線状部分からの散乱光を前
記露光面に対して斜め方向から観測して、前記ウエハと
前記露光マスクとの相対位置を検出する工程とを含む位
置検出方法。
1. A wafer having, on an exposure surface, a wafer mark having an edge that scatters incident light, wherein the edge of the wafer is a curved portion in which an image vertically projected on a plane parallel to the exposure surface is curved. An exposure mask having on its surface a mask mark having an edge that scatters incident light, wherein the edge of the exposure mask has a curved image perpendicularly projected onto a plane parallel to the surface of the exposure mask. Disposing the exposure mask having a curved portion with a gap so that the exposure surface faces the exposure mask; and illuminating light on the curved portion of the edges of the wafer mark and the mask mark. And observing the scattered light from the curved portion from an oblique direction with respect to the exposure surface to detect a relative position between the wafer and the exposure mask. Law.
【請求項2】 前記マスクマーク及びウエハマークのエ
ッジのうち曲線状部分を露光面もしくはマスク表面へ垂
直投影した像の曲率半径が、観測光学系の分解能とほぼ
等しいかまたはそれ以下である請求項1に記載の位置検
出方法。
2. A radius of curvature of an image obtained by vertically projecting a curved portion of the edges of the mask mark and the wafer mark onto an exposure surface or a mask surface is substantially equal to or less than the resolution of an observation optical system. 2. The position detection method according to 1.
【請求項3】 前記相対位置を検出する工程において、
前記露光面に対して斜めの観測光軸を有する光学系で前
記散乱光を観測し、前記照明光は前記ウエハマーク及び
マスクマークからの正反射光が前記光学系に入射しない
方向から照射される請求項1または2に記載の位置検出
方法。
3. In the step of detecting the relative position,
The scattered light is observed by an optical system having an observation optical axis oblique to the exposure surface, and the illumination light is emitted from a direction in which specular reflection light from the wafer mark and the mask mark does not enter the optical system. The position detection method according to claim 1.
【請求項4】 前記照明光の光軸と前記観測光軸とが共
通である請求項3に記載の位置検出方法。
4. The position detecting method according to claim 3, wherein the optical axis of the illumination light and the observation optical axis are common.
【請求項5】 前記ウエハマークが、前記照明光の入射
面に対して垂直な方向に沿って複数個配列し、前記マス
クマークが、前記照明光の入射面に対して垂直な方向に
沿って複数個配列し、 前記相対位置を検出する工程において、前記照明光の入
射面に対して垂直な方向に関する相対位置を検出する請
求項4に記載の位置検出方法。
5. A plurality of the wafer marks are arranged along a direction perpendicular to the plane of incidence of the illumination light, and the mask marks are arranged along a direction perpendicular to the plane of incidence of the illumination light. 5. The position detecting method according to claim 4, wherein a plurality of arrays are arranged, and in the step of detecting the relative position, a relative position in a direction perpendicular to a plane of incidence of the illumination light is detected.
【請求項6】 前記ウエハマークのエッジと前記マスク
マークのエッジとは、位置合わせが完了した状態では一
方を平行移動して他方に重ねることができるように配置
されており、 前記相対位置を検出する工程が、前記ウエハマークのエ
ッジと前記マスクマークのエッジのうち一方を平行移動
すると他方に重ね合わせることができるように、前記ウ
エハと前記露光マスクとの位置を移動する工程を含む請
求項5に記載の位置検出方法。
6. The edge of the wafer mark and the edge of the mask mark are arranged so that one can be translated and overlapped with the other when alignment is completed, and the relative position is detected. 6. The step of moving the wafer and the exposure mask so that, when one of the edge of the wafer mark and the edge of the mask mark is moved in parallel, the edge of the mask can be overlapped with the other. The position detection method according to 1.
【請求項7】 入射光を散乱させるエッジを有する位置
合わせ用ウエハマークが形成された露光面を有し、前記
ウエハマークが、前記入射光の入射面に対して垂直な方
向に沿って複数個配置され、各エッジの前記露光面への
垂直投影像の少なくとも一部が曲線になる半導体基板。
7. An exposure surface on which an alignment wafer mark having an edge for scattering incident light is formed, wherein a plurality of wafer marks are provided along a direction perpendicular to the incident surface of the incident light. A semiconductor substrate which is arranged and at least a part of a vertical projection image of each edge onto the exposure surface is curved.
【請求項8】 前記ウエハマークが、前記入射光の入射
面に対して平行な方向に沿って複数個配列されている請
求項7に記載の半導体基板。
8. The semiconductor substrate according to claim 7, wherein a plurality of said wafer marks are arranged along a direction parallel to an incident surface of said incident light.
【請求項9】 入射光を散乱させるエッジを有する位置
合わせ用マスクマークが形成され、前記マスクマーク
が、前記入射光の入射面に対して垂直な方向に沿って複
数個配置された露光マスクであって、各エッジの該露光
マスク表面への垂直投影像の少なくとも一部が曲線にな
る前記露光マスク。
9. An exposure mask in which a plurality of alignment mask marks having edges for scattering incident light are formed, and the plurality of mask marks are arranged along a direction perpendicular to an incident surface of the incident light. The exposure mask, wherein at least a part of a vertical projection image of each edge onto the surface of the exposure mask is curved.
【請求項10】 前記マスクマークが、前記入射光の入
射面に対して平行な方向に沿って複数個配列されている
請求項9に記載の露光マスク。
10. The exposure mask according to claim 9, wherein a plurality of the mask marks are arranged along a direction parallel to an incident surface of the incident light.
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