JPH113930A

JPH113930A - 位置合わせ方法及び位置合わせ装置

Info

Publication number: JPH113930A
Application number: JP9169555A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ine; 秀樹稲
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JP3636571B2

Abstract

(57)【要約】【課題】各種プロセスの影響を受けずに安定した、高
精度な位置合わせを達成し、同時に装置コストの増大
や、頻繁なベースライン補正によるスループットの低下
を発生させない装置を実現すること。【解決手段】ウエハーの周辺に設けられた少なくとも
３個以上ののノッチマーク、特に該ノッチマークの下部
を半導体工程の初期から計測して該計測値を記憶し、以
降の工程での該ノッチマークの計測値に基づいて露光す
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は位置合わせ方法及び
位置合わせ装置に関するもので、特に半導体素子製造用
のステップアンドリピート方式又はステップアンドスキ
ャン方式の投影露光装置等に用いられる、第１物体であ
るレチクル面上に形成されているＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳ
Ｉ等の微細な電子回路パターンと第２物体であるウエハ
ー上のパターンとの相対的位置合わせ（アライメント）
を行なう際に好適な位置合わせ方法及び位置合わせ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高密度化に伴い、半導
体素子製造用の投影露光装置では、レチクル面上の回路
パターンをウエハー面上にますます高い解像力で投影露
光することが要求されている。露光装置の投影解像力を
向上させる方法には露光光の波長を固定して投影光学系
のＮＡを大きくする方法や、露光光の波長を、より短波
長化する、例えばｇ線からｉ線、ｉ線からエキシマレー
ザの発振波長へ移行する等の方法がある。

【０００３】一方、回路パターンの微細化に伴い、レチ
クル上に形成されている電子回路パターンとウエハー上
のパターンを高精度にアライメントすることが要求され
ている。レチクルとウエハーの位置合わせはウエハー面
上に塗布されたレジストを感光させる露光光を使用する
場合と、レジストを感光させない非露光光、例えばＨｅ
−Ｎｅレーザの発振波長である６３３ｎｍの波長を使用
する場合がある。現在実用化されているアライメント波
長は半導体プロセスに影響されにくいというメリットの
ため、非露光光がほとんどである。

【０００４】本出願人も、非露光光を用いた位置合わせ
装置を、特開昭６３−３２３０３号公報や、特開平２−
１３０９０８号公報等で提案しており、実際に製品化さ
れて効果が確認されている。この方法は非露光ＴＴＬ
Ｏｆｆａｘｉｓ方式と呼ばれているもので、レチクル上
のパターンをウエハー上に転写投影する投影光学系を介
してウエハー上のパターンを非露光光で観察する方式で
ある。非露光光の波長で観察すると前記投影光学系には
色収差が発生するが、該色収差はアライメント光学系で
補正される。これに対し、投影光学系を介さず全く独立
した光学系（Ｏｆｆａｘｉｓ顕微鏡）でウエハーを観察
してアライメントするＮｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ方
式と呼ばれる方法もある。

【０００５】上記出願に見られるように、現在実際に使
用されているアライメント方法のほとんどにはウエハー
上のアライメントマークの光学像をＣＣＤカメラ等の撮
像素子に結像し、該撮像素子から得られる電気信号を処
理して、ウエハーの位置を検出するいわゆる画像処理法
が採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の本出願人になる
画像処理を利用した非露光ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ方式
はｉ線を露光光とするｉ線ステッパには使用されている
が、エキシマレーザを露光光源とした投影露光装置、所
謂エキシマステッパには採用されていない。この理由は
エキシマステッパの場合、投影光学系での非露光の波長
での収差、例えば波長６３３ｎｍにおける色収差が非常
に大きいためである。エキシマステッパにおいて画像処
理を前提にした位置合わせ方式を非露光ＴＴＬＯｆｆ
ａｘｉｓ方式で開口数（ＮＡ）０．２以上で構成しよう
とすると、アライメントのための補正光学系が投影光学
系と同じくらいの大きさとなり、装置化する上でほとん
ど可能性がない。

【０００７】また、たとえその大きさで構成できたとし
ても、ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ補正光学系と投影光学系
との相対関係を表わすベースラインの変動要因となる各
光学系の敏感度が高くなる。このためベースラインの安
定性が特徴であるはずの非露光光ＴＴＬＯｆｆａｘｉ
ｓ方式が、Ｎｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ方式と同じ
欠点をもつことになってしまう。勿論、ＴＴＬＯｆｆ
ａｘｉｓ方式固有のウエハーを駆動するステージの駆動
ストロークや精度の点で有利な点はあるものの、装置の
大きさ等の点でＮｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ方式の
ほうが構成面で有利となってしまう。

【０００８】このためエキシマステッパにおいては前述
の非露光光ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ方式の代わりに、投
影光学系に影響されない非露光光のＮｏｎ−ＴＴＬＯ
ｆｆａｘｉｓ方式を採用しているところが殆どである。
非露光光のＮｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ方式ではＯｆ
ｆａｘｉｓ顕微鏡と投影光学系との距離、いわゆるベー
スラインの時間的変動が精度悪化の主要因となる。この
ため、熱に影響されにくい部材を使用したり、頻繁にベ
ースライン補正を行なう等のことが高精度化に必要とさ
れる。

【０００９】また、現在はウエハープロセスにより形成
されたアライメントマークを用いた検出が行なわれてい
るが、この場合プロセスによってアライメントマークの
形状が異なるため、画像処理しずらい段差構造となる場
合がありうる。例えばＣＭＰ工程等の平坦化プロセスで
は、アライメント信号が低下して、検出精度の悪化や検
出率の低下が問題となっている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の位置合わせ方法
及び位置合わせ装置は上記問題点を解決する方法として
ウエハー周辺部に予め複数のノッチマークを形成し、該
ノッチマークを基準マークとして使用し、該ノッチマー
クの位置を投影光学系とレチクルを介して検出するＴＴ
Ｌ＋ＴＴＲ露光光スコープ等の高精度検出系により検出
することを特徴とする。

【００１１】一般にウエハーには外形を検出するために
図８（Ａ）に示すオリエンテーションフラット１ａや図
８（Ｂ）に示すノッチ１ｂ等のマークが形成され、該マ
ークの位置を検出してウエハーの回転方向及び外形中心
を求めていた。図９は該マーク検出の一例を示すもの
で、同図は回転ステージＲＳによりウエハー１を回転さ
せ、ウエハの周辺部に配置された発光ダイオードＬＥＤ
からの光Ｌ１をラインセンサーＬＳで受光する方式であ
る。ラインセンサーＬＳからの出力変動をモニターする
ことによりオリエンテーションフラットやノッチの位置
を検出している。図９に示す構成での位置検出精度は数
十ミクロンオーダーである。図９の構成ではサブミクロ
ンオーダーの検出を望むことは難しい。

【００１２】本発明では２次元的な位置検出を行なうた
めにウエハー周辺にノッチマークを複数個配置し、該複
数個配置したノッチマークに対し専用の検出系を設け、
これにより検出率及び検出精度の問題を解決することを
特徴としている。複数個のノッチマークはウエハー固有
に配置されたマークであるため、露光装置側でノッチの
位置を正確に検出すれば、ウエハー上のパターンはノッ
チマークに従って自動的に決定される。この方法は殆ど
のプロセスに対し安定で、高精度な位置合わせをするこ
とが可能である。

【００１３】更に本発明の検討過程でノッチ自身の形状
がプロセスの影響で変形し、検出の際にシフト成分のオ
フセットが発生する場合がまれに存在することが判明し
た。本発明のもう一つの目的はプロセスの影響を受けな
いノッチ計測を可能とする位置合わせ方法及び位置合わ
せ装置を提供することにある。発明者の見い出したとこ
ろによればノッチマークの変形は上部だけで、下部は変
形を受けにくい。そのため本発明ではノッチマークの下
部のみを上部面に影響されないような検出条件を持つ検
出系で検出することを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】ノッチマークを高精度に検出する
ための検出系の構成にはＴＴＬ＋ＴＴＲ検出系Ｎｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ検出系ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ検出系などがある。構成のＴＴＬ＋Ｏｆｆａｘｉｓ検出系は
投影光学系を介する（これを「ＴＴＬ」と定義する。）
が、レチクルを介するのを以下「ＴＴＲ」と定義すると
レチクルは介さない（ＴＴＲではない）検出系である。

【００１５】図１は本発明で用いる位置検出の対象とな
るウエハー１に予め複数のノッチマーク２、３、４が形
成されている状態、図２は該ノッチマークを検出する位
置合わせ装置の実施形態１の要部概略図である。位置合
わせ装置は半導体素子製造用の露光装置の一構成要素と
して機能する。ノッチマークは基準マークとしての役割
を果たし、２次元的な位置合わせを行なうために複数個
配置されている。

【００１６】図２はウエハー上の複数のノッチマーク
２、３、４を投影光学系を介し（ＴＴＬ）しかもレチク
ルＲを介する（ＴＴＲ）方式で検出する所謂ＴＴＬ＋Ｔ
ＴＲ検出系である。レチクルを透過し（ＴＴＲ）、かつ
投影光学系を介して（ＴＴＬ）露光光で検出を行なう検
出系では、例えばｉ線ステッパーなら超高圧Ｈｇランプ
を光源としたｉ線（３６５ｎｍ）、エキシマステッパー
においてはエキシマレーザー発振波長（２４８ｎｍある
いは１９３ｎｍ）が使用される。

【００１７】図２はエキシマステッパーの例で、露光光
であるエキシマレーザ５からの発振光（パルス光）６は
ファイバー７で導光され、位置合わせ顕微鏡であるアラ
イメントスコープＡＳの照明系８に入射してリレーレン
ズ１０、対物レンズ１１を透過し、レチクル１２を照明
する。レチクル１２を透過した光は投影光学系１３を透
過し、ウエハー１上のノッチマーク２を照明する。

【００１８】照明されたノッチマーク２の像１４は今度
は照明時とは逆に投影光学系１３、レチクル１２、対物
レンズ１１、リレーレンズ１０を透過し、エレクター１
５で正立正像となって、ＣＣＤカメラ１６上に結像す
る。像１４はＣＣＤカメラ１６で光電変換され、高速画
像処理電子回路を含むコンピュータ５１に取り込まれて
画像処理され、ノッチマーク２の位置が検出される。

【００１９】ノッチマーク２の位置を検出すると、レー
ザ干渉計２６で制御されるＸＹステージ１８はノッチマ
ーク３が検出可能な位置までウェハー１を移動する。ノ
ッチマーク３の検出が終了すると、ＸＹステージ１８は
ウェハー１をノッチマーク４が検出可能な位置まで移動
する。このようにして複数個のノッチマークの位置を検
出している。

【００２０】レチクル１２上には図３に示すレチクルマ
ーク１９が配置されていて、ノッチマーク２、３、４と
レチクルマーク１９との相対位置が検出される。図４は
ノッチマーク２の検出時の画像、図５、６はそれぞれノ
ッチマーク３、４を検出時の画像を示すものである。

【００２１】図２において２０は照明系で、回路パター
ンが形成されているレチクル１２を露光光で照明する。
投影光学系１３はレチクル１２面上の回路パターンをウ
エハー１の面上に、例えば１／５倍に縮小投影する作用
をもっている。

【００２２】ウエハー１はウエハーチャック２１上に置
かれる。ウエハーチャック２１は駆動手段であるθ−Ｚ
ステージ２２上に配置され、ウエハー１をチャック表面
に吸着することで、各種振動に対しウエハー１の位置が
ずれないようにする。θ−Ｚステージ２２はチルトステ
ージ２３の上に構成され、ウエハー１をフォーカス方向
である投影光学系の光軸方向に上下動させる役目を持
つ。

【００２３】チルトステージ２３はレーザ干渉計２６で
制御するＸＹステージ１８上に構成され、ウエハー１の
反りを投影光学系１３の像面に対して最小となるように
補正する。またチルトステージ２３独自でフォーカス方
向に駆動することも可能である。チルトステージ２３上
に構成したバーミラー２５はレーザー干渉計２６により
ＸＹステージ１８の駆動量をモニターしている。レーザ
ー干渉計２６は回線を通じてコンピュータ５１に駆動量
に関する計測値を転送する。

【００２４】図２に示したフォーカス計測の投光系２
９、検出系３０はフォーカスだけでなく、ウエハーの面
の傾きも検出し、該検出結果を用いてチルトステージ２
３でその量を補正する。ウエハー１の面のフォーカス計
測値は、検出系３０から回線を通じ、コンピュータ５１
に転送される。

【００２５】ノッチマーク検出のシーケンスは半導体素
子作成工程の初め、いわゆるファーストマスク時に先ず
行なわれる。この時に計測した各ウエハーの縦横倍率は
各ウエハー毎の固有の値として記憶される。続く２番目
以降の工程においても前述のノッチマーク検出のシーケ
ンスが行なわれる。ノッチ検出時の値は各ウエハー固有
の値として記憶されているので、各ウエハの変形が各工
程に対してトレースできる。この時のシフト成分はノッ
チマーク２、３、４の平均値を使用する。また縦横倍率
は前述のファーストマスク時に計測した縦横倍率からの
差分を工程間での倍率変化としてウエハー露光時のＸＹ
ステージ１８またはレチクルステージの駆動量と投影光
学系１３の縮小倍率に反映させて補正し逐次露光を行な
っていく。

【００２６】ノッチマークの計測ではＸ、Ｙシフト成分
だけでなく、ウエハー全体における倍率、直交性、回
転、ショットに関する倍率、回転がノッチマーク基準に
求められる。この時、各ウエハー毎のプロセス倍率等の
パラメータが安定して一定の値であれば、ウエハー毎に
ファーストマスク時の計測値を覚えておかなくても、最
初の数枚でパラメータを決定し、残りのウエハーは露光
時に該決定値を反映して露光することも可能である。

【００２７】ＴＴＬ＋ＴＴＲ露光光検出では直接レチク
ルとノッチマークを計測しレチクルとウエハーの相対位
置を検出できるので、Ｏｆｆａｘｉｓ顕微鏡を用いた検
出における投影光学系と顕微鏡とのベースラインの変動
を考慮しなくてよいというＴＴＬ＋ＴＴＲ露光光検出系
の長所を生かすことができる。ＴＴＬ＋ＴＴＲ露光光検
出はＯｆｆａｘｉｓ顕微鏡を用いる場合のように、熱的
に影響されにくい部材を使用したり、頻繁にベースライ
ン補正を行なうことが不必要となり、装置コストの低下
とスループットの向上が達成可能となる。また、ノッチ
マークを検出するので、ＣＭＰ等の半導体プロセスの影
響を受けないため、複雑な最適化が不要で、ＣＯＯが向
上できる。また構成のＮｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉ
ｓ検出系、構成のＴＴＬ＋Ｏｆｆａｘｉｓ検出系につ
いても同様な構成が可能である。

【００２８】しかしながら前述の様に、ノッチ自身の形
状もプロセスの影響で変形し、検出の際にシフト成分の
オフセットが発生する場合がまれに存在することが判明
した。プロセスの影響を受けないノッチ計測を可能とす
るため、ノッチマークの変形がマークの上部だけで、下
部は変形を受けにくいという発明者の見い出した事実を
利用している。そのため本発明ではノッチマークの下部
のみを上部面に影響されないように検出することを特徴
としている。またウエハーに刻まれたノッチマークは上
部即ち表面側の面積が、下部即ち裏面の面積より小さく
なるように刻まれている。

【００２９】図７は本発明の位置合わせの原理を示す説
明図である。ウエハー１の断面は上部（表面）６２と下
部（裏面）６３の関係が、上部の面積が少なく下部の面
積が大きいテーパーのついた形になっている。ウエハー
１は従って端面６４がウエハーチャック２１に対して垂
直でなく傾いた形となり、上部から観察したとき下面が
必ず観察可能となっている。

【００３０】６５はノッチマーク下部を検出する検出系
で、上部面６２と下部面６３が同時に観察できないよう
な光学的深度を持つ構成となっている。具体的には光学
的深度のレンジを表わす４λＦｅ∧２の値をウエハー厚
ｄの１／１０以下の値となるような値に設定する方法
や、コンフォーカル顕微鏡で構成する等の方法があげら
れる。

【００３１】以下便宜上、ウエハー１の下部面６３を上
部面６２と分離して検出する方法を分離検出、該検出を
行なう検出系を分離検出系と呼ぶことにする。

【００３２】前述したようにプロセスの影響により変形
するのはノッチマークの上部面６２だけなので、ノッチ
マークの下部面のみを上部面から分離して検出できれ
ば、プロセスの影響から独立した、即ちＣＭＰ等の半導
体形成プロセスの影響を受けない検出系が構築できる、
更にこの系ではノッチマークといういつも一定のマーク
を観察できるため、複雑な最適化が不要で、ＣＯＯ向上
と、安定し、高精度なアライメントが可能となる。

【００３３】ノッチマークを高精度に分離検出するため
の検出系の構成にもＴＴＬ＋ＴＴＲ分離検出系Ｎｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ分離検出系ＴＴＬ＋Ｏｆｆａｘｉｓ分離検出系などがある。構成のＴＴＬ＋Ｏｆｆａｘｉｓ分離検出
系は投影光学系を介する（ＴＴＬ）が、レチクルは介さ
ない（ＴＴＲではない）検出系である。

【００３４】構成のＴＴＬ＋ＴＴＲ分離検出系を位置
合わせ装置に適用した構成は基本的には図２の構成と同
じである。ウエハーの位置検出はウエハー周辺部分に形
成された複数のノッチマークの位置をＴＴＬ＋ＴＴＲ露
光光スコープにより検出する。図２の光学系の作用につ
いては既に説明したが、ウエハー検出系の波長λと検出
系のＮＡを前述の様に分離検出可能な値とすることが構
成の条件となる。別の構成としてコンフォーカルな検
出系としても良い。

【００３５】本実施形態では３個以上のノッチマークの
下部と、直接レチクルを計測しレチクルとウエハーの相
対位置を検出できるので、Ｏｆｆａｘｉｓ顕微鏡を用い
た検出における投影光学系と顕微鏡とのベースラインの
変動を考慮しなくてよいＴＴＬ＋ＴＴＲ露光光検出系の
長所を生かすことができる。

【００３６】ＴＴＬ＋ＴＴＲ露光光検出はＯｆｆａｘｉ
ｓ顕微鏡を用いる場合のように、熱的に影響されにくい
部材を使用したり、頻繁にベースライン補正を行なうこ
とが不必要となり、装置コストの低下とスループットの
向上が達成可能となる。また、ノッチマークを検出する
ので、ＣＭＰ等の半導体プロセスの影響を受けないた
め、複雑な最適化が不要で、ＣＯＯの向上が可能であ
る。

【００３７】構成のＮｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ
分離検出系でも構成と同様に検出系の波長λと検出Ｎ
Ａを前述の様に分離可能な値とすることや、コンフォー
カル検出することでプロセスの影響を受けない検出系が
達成される。

【００３８】構成の応用として、ベースラインの安定
性を求めるため各ウエハーでベースライン変動を受けな
いような構成が必要となる。このため分離検出を行なう
Ｎｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ検出系と、ＴＴＬ＋Ｔ
ＴＲ検出系と同じ光学条件の検出系の２種類を構成す
る。ＴＴＬ＋ＴＴＲ検出系の方は必ずしも分離検出系で
ある必要はない。この２種類の検出系で同じノッチマー
クを計測し、この時の計測値の差をオフセットとする。
オフセット値の変動はベースラインの変動に対応する。
次いでＴＴＬ＋ＴＴＲ検出系でノッチマークを計測し、
先程のオフセットを考慮して露光を行なう。

【００３９】ここで同じ光学条件とは検出波長、ＮＡ、
照明のσといった設計上の値だけでなく、調整状態の同
一性も含んでいる。同じ光学条件にすることによりノッ
チマークがプロセスに影響されて変形したときにＮｏｎ
−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ検出系で発生するオフセット
の値と、ＴＴＬ＋ＴＴＲ検出系で発生するオフセットの
値を同じ値とすることができる。

【００４０】製造及び調整状態を定量的に把握するには
ＴＩＳ（ＴｏｏｌＩｎｄｕｃｅｄＳｈｉｆｔ）という
概念を使用するとよい。ＴＩＳの調整では計測するウエ
ハーのパターン要因で発生するオフセット（Ｗａｆｅｒ
ＩｎｄｕｃｅｄＳｈｉｆｔ）と検出系要因で発生する
オフセットＴＩＳとを分離する。分離するために計測す
るパターンの配置が０度である基準状態と、該パターン
を１８０度回転、即ちウエハーを１８０度回転した２つ
の状態で計測を行なう。該計測結果からＴＩＳの値が決
定され、ＴＩＳの値を小さくするように検出系を調整す
ることができる。ＴＩＳによる調整方法を利用した提案
は本出願人により特願平８−１１２０５９号で提案さ
れ、実用化されている。２つの検出系に互換性を持たせ
るためにはＴＩＳの値をある所定の小さな値以下に調整
するすることが必須である。

【００４１】構成のＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ分離検出
系は構成のＮｏｎ−ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ検出系よ
りベースラインが安定し、アライメント波長が露光光で
ある必要がないといった前述の２つの系の長所を持つ系
である。ただし非露光光検出のＴＴＬのため投影光学系
で発生する非露光光の収差を補正する必要があり、前述
の２つの系より高ＮＡとすることが難しいので分離検出
を行なうにはコンフォーカル系とすることが有効であ
る。

【００４２】以上からまでの３つの検出系はそれぞ
れに特徴があるが、いずれもノッチマークの下部を分離
検出することで、プロセスの影響を受けない安定した高
精度アライメントを可能とする。

【００４３】ノッチマークの構成は図１のようにマーク
２、３、４の３個に限るものではなく、より多くして精
度の向上を期待することもできる。ただし例えばノッチ
を４個構成にした場合などウエハーの回転方向の姿勢が
一義的に決まらないことがある。その場合には本実施例
で示したのとは別の検出系を設けて回転方向の姿勢を検
出すればよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の位置合わせ
方法及び位置合わせ装置によればウエハーの周辺に設け
られた少なくとも３個以上ののノッチマークを半導体素
子製造工程の初期から計測して該計測値を記憶し、以降
の工程での該ノッチマークの計測結果に基づいてレチク
ルとウエハーの相対関係を求めて露光するため、各種プ
ロセスの影響を受けずに安定した、高精度な位置合わせ
を達成し、それに続く露光を行なうことが可能としてい
る。

【００４５】特にノッチマークの検出をＴＴＬ＋ＴＴＲ
で行なえば、現状実施されているＮＯＮ−ＴＴＬＯｆ
ｆａｘｉｓ検出系を安定化させるために行なわれている
種々の対策、例えば熱膨張に対する対策による装置コス
トの増大や、頻繁なベースライン補正によるスループッ
トの低下という問題を発生させずに高精度、高スループ
ットな露光装置を実現することが可能となる。又、計測
するノッチマークの数が少ないことも高スループトを達
成する上で有利である。

【００４６】またノッチマークの下部面を選択的に検出
することにより、各種プロセスの影響を受けずにより安
定した状態で、高精度な位置合わせが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るノッチマークを適用したウエハー

【図２】本発明の位置合わせ装置を搭載した露光装置の
要部概略図

【図３】レチクルマークの説明図

【図４】ノッチマーク２の検出画像

【図５】ノッチマーク３の検出画像

【図６】ノッチマーク４の検出画像

【図７】ウエハーのノッチマークの下部を上部と分離検
出する説明図

【図８】従来のウエハーに記されているマーク

【図９】ノッチマークを回転させて位置検出する従来の
検出系、

【符号の説明】

１ウエハー、２、３、４ノッチマーク、５エキシマレーザ等の露光光源、７ファイバー、８アライメント照明光学系、９ビームスプリッタ、１０リレーレンズ、１１対物レンズ、１２レチクル、１３縮小投影光学系、１４ミラー、１５エレクター、１６ＣＣＤカメラ、１７ＣＣＤカメラ上に形成されたノッチマーク像、１８ＸＹステージ、１９レチクルマーク、２０照明光学系、２１ウエハーチャック、２２ θ−Ｚステージ、２３チルトステージ、２５バーミラー、２６レーザー干渉計、２９フォーカス計測系（投光系）、３０フォーカス計測系（検出系）、５１コンピュータ、６２ウエハーのノッチマーク上部、６３ウエハーのノッチマーク下部、６４ウエハーの端面、６５分離検出系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１物体上のパターンを第２物体上のパ
ターンに位置合わせして露光転写する露光装置に用いら
れる位置合わせ装置において、前記第２物体に予め形成
された基準マークの位置を計測する検出系を持ち、該検
出系で該基準マークを計測した後、該基準マークの計測
値に基づき前記第１物体と前記第２物体を位置合わせす
ることを特徴とする位置合わせ装置。
【請求項２】前記第２物体上に予め形成された複数個
の基準マークが前記第２物体の外周部に形成された複数
個のノッチマークであることを特徴とする請求項１記載
の位置合わせ装置。
【請求項３】前記第２物体上の複数個の基準マークの
計測値を前記第２物体の固有の値として各第２物体毎に
記憶することを特徴とする請求項２記載の位置合わせ装
置。
【請求項４】前記第２物体が複数の工程を経る物体で
あるとき、前記複数個の基準マークの計測値を最初の工
程から記憶することを特徴とする請求項３記載の位置合
わせ装置。
【請求項５】前記第２物体上の基準マークの計測値か
ら得られた前記第２物体上にパターンを転写するときの
倍率を前記露光装置のステージの倍率に反映させて補正
することを特徴とする請求項４記載の位置合わせ装置。
【請求項６】前記第２物体上の基準マークの計測値か
ら得られた前記第２物体上にパターンを転写するときの
倍率を前記露光装置の投影光学系の倍率に反映させて補
正することを特徴とする請求項５記載の位置合わせ装
置。
【請求項７】前記第２物体の計測値から前記第２物体
の倍率、直交性、回転、シフト成分のうち少なくとも１
つを算出することを特徴とする請求項４記載の位置合わ
せ装置。
【請求項８】請求項７記載の位置合わせ装置により前
記第２物体の計測値から求める値を最初の数枚で決定
し、残りの第２物体を該決定値に基づいて露光すること
を特徴とする露光装置。
【請求項９】前記第２物体の外周部に予め形成された
複数個のノッチマークの下部の形状を選択的に検出する
ことを特徴とする請求項４記載の位置合わせ装置。
【請求項１０】前記第２物体上の基準マークを計測す
る前記検出系の光学的深度が前記第２物体の厚みより充
分小さいことを特徴とする請求項９の位置合わせ装置。
【請求項１１】前記第２物体上の基準マークを計測す
る前記検出系がｃｏｎｆｏｃａｌ検出を行なうことを特
徴とする請求項９の位置合わせ装置。
【請求項１２】前記第２物体の基準マークをＴＴＬ＋
ＴＴＲ検出することを特徴とする請求項４記載の位置合
わせ装置。
【請求項１３】前記第２物体の基準マークをＮｏｎ−
ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ検出することを特徴とする請求
項４記載の位置合わせ装置。
【請求項１４】前記第２物体の基準マークをＴＴＬ
Ｏｆｆａｘｉｓ検出することを特徴とする請求項４記載
の位置合わせ装置。
【請求項１５】前記第２物体の基準マークをＴＴＬ＋
ＴＴＲ検出することを特徴とする請求項９記載の位置合
わせ装置。
【請求項１６】前記第２物体の基準マークをＮｏｎ−
ＴＴＬＯｆｆａｘｉｓ検出することを特徴とする請求
項９記載の位置合わせ装置。
【請求項１７】前記第２物体の基準マークをＴＴＬ
Ｏｆｆａｘｉｓ検出することを特徴とする請求項９記載
の位置合わせ装置。
【請求項１８】前記第２物体の基準マークをＴＴＬ
Ｏｆｆａｘｉｓ検出系とＴＴＬ＋ＴＴＲ検出系の複数の
手段で検出し、該複数個の検出手段の検出値の差をオフ
セットとして露光時に反映することを特徴とする請求項
９記載の位置合わせ装置。
【請求項１９】該複数個の検出手段の光学条件を同一
にすることを特徴とする請求項１８記載の位置合わせ装
置。
【請求項２０】第１物体上のパターンを第２物体上の
パターンに位置合わせして露光転写する露光装置に用い
る位置合わせ方法において、前記第２物体に予め形成さ
れた基準マークの位置を計測する検出系により該基準マ
ークを計測した後、該基準マークの計測値に基づき前記
第１物体と前記第２物体を位置合わせすることを特徴と
する位置合わせ方法。
【請求項２１】前記第２物体上の複数個の基準マーク
の計測値を前記第２物体の固有の値として各第２物体毎
に記憶することを特徴とする請求項２０記載の位置合わ
せ方法。
【請求項２２】前記第２物体が複数の工程を経る物体
であるとき、前記複数個の基準マークの計測値を最初の
工程から記憶し、以降の工程で使用することを特徴とす
る請求項２１記載の位置合わせ方法。
【請求項２３】前記第２物体上の基準マークの計測値
から得られた前記第２物体上にパターンを転写するとき
の倍率を前記露光装置のステージの倍率に反映させて補
正することを特徴とする請求項２２記載の位置合わせ方
法。
【請求項２４】前記第２物体上の基準マークの計測値
から得られた前記第２物体上にパターンを転写するとき
の倍率を前記露光装置の投影光学系の倍率に反映させて
補正することを特徴とする請求項２３記載の位置合わせ
方法。
【請求項２５】前記第２物体の計測値から前記第２物
体の倍率、直交性、回転、シフト成分のうち少なくとも
１つを算出することを特徴とする請求項２２記載の位置
合わせ方法。
【請求項２６】前記第２物体の計測値から求める値を
最初の数枚で決定し、残りの第２物体を該決定値に基づ
いて露光することを特徴とする請求項２２記載の位置合
わせ方法。
【請求項２７】前記第２物体の外周部に予め形成され
た複数個のノッチマークの下部の形状を選択的に検出す
ることを特徴とする請求項２０記載の位置合わせ方法。