JPS60102738A - Baking and exposure device for semiconductor - Google Patents

Baking and exposure device for semiconductor

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JPS60102738A
JPS60102738A JP58209940A JP20994083A JPS60102738A JP S60102738 A JPS60102738 A JP S60102738A JP 58209940 A JP58209940 A JP 58209940A JP 20994083 A JP20994083 A JP 20994083A JP S60102738 A JPS60102738 A JP S60102738A
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mark
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mask
wafer
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綾田 直樹
Tadashi Konuki
小貫 忠
Masao Kosugi
小杉 雅夫
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Abstract

PURPOSE:To improve the accuracy of positioning by measuring all of a plurality of alignment marks, calculating the quantity of positional displacement and correcting positional informations from the alignment marks as one part by the quantity of positional displacement when baking and exposing a semiconductor. CONSTITUTION:When a plurality of alignment marks are all measured, the quantity of positional displacement is calculated, and the quantity of pitch error is memorized. When the quantity of positional displacement within a tolerance is decided and the quantity extends outside the tolerance, a position is corrected. When one part of a plurality of alignment marks are measured, the quantity of pitch error is corrected on the basis of the quantity of pitch error in the case when a plurality of alignment marks are all measured, and a semiconductor is positioned. Positioning with high precision is enabled even in positioning using one part of alignment marks because the quantity of pitch error is made approximately constant in neighboring shots.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、集積回路ノミターンをウェハーのフォトレジ
スト層に転写するための半導体焼付露光装置、特にウェ
ハーのステップ露光を行うステッパーにおいて、フォト
・マスク又はレチクル(以下両者を含めてマスクと称す
る)とウェハーのオートアライメントに関するものであ
る。
Detailed Description of the Invention [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor printing exposure apparatus for transferring integrated circuit nomiturns onto a photoresist layer of a wafer, particularly a stepper that performs stepwise exposure of a wafer. This relates to automatic alignment of the wafer and the mask (hereinafter both will be collectively referred to as the mask) and the wafer.

〔従来技術〕[Prior art]

半導体露光装置は、半導体集積技術の発展に従って進歩
が著しく、捷だその機構も密着あるいは極近接焼付を行
う装置、レンズあるいはミラー系で等倍焼付を行う装置
、あるいは縮小投影像をウェハー上にステップ的に焼付
ける装置へ(いわゆるステッパー)という様にバラエテ
ィに富んでいる。
Semiconductor exposure equipment has made remarkable progress in line with the development of semiconductor integration technology, and its mechanism has changed to include equipment that performs close-contact or extremely close-up printing, equipment that performs 1x printing using a lens or mirror system, or equipment that performs reduced projection images on a wafer. There is a wide variety of devices such as steppers that print directly.

ステッパーにおけるマスクとウェハーのアライメント方
式の一つとしては投影レンズを介して各ショット毎にマ
スクとウェハーのアライメントを行うTTLグイ・パイ
・ダイ、アライメント方式がある。この方式は各ショッ
ト毎にアライメントを行うために高精度の位置合せが行
えるという特長がある。
One of the methods for aligning the mask and wafer in a stepper is the TTL Gui-Pie-Die alignment method in which the mask and wafer are aligned for each shot through a projection lens. This method has the advantage that highly accurate positioning can be achieved because alignment is performed for each shot.

ところで、焼付けは時間短縮のため−ショット当たり複
数のチップをまとめて行うのが通常である。しかしウェ
ハーの周辺部ではチップの一部が外れており、このため
マスク側アライメントマークがその部分に位置した場合
には対応するウェハー側マークが存在せず、従って位置
合せが不能となり、ウェハー内に含捷れる他のチップを
犠牲にすることがあった。これについては−ショット当
たり複数のアライメントマークの全部捷たけ一部を選択
する手段を設けてチップ収得数の向上を図る露光装置を
提案している(特願昭58−151024)。
Incidentally, in order to save time, it is usual to bake a plurality of chips at once per shot. However, a part of the chip is out of place at the periphery of the wafer, so when the mask-side alignment mark is located in that part, there is no corresponding wafer-side mark, so alignment is impossible and the chip is not aligned inside the wafer. Other chips that could be included were sacrificed. Regarding this, an exposure apparatus has been proposed in which the number of chips obtained is improved by providing means for selecting only a portion of a plurality of alignment marks per shot (Japanese Patent Application No. 58-151024).

またウェハーの内部においてもアライメントマークが欠
損して位置合せが不能となる場合があるがこれについて
もかかる問題点を解消する露光装置が提案されている(
特願昭58−14089(S)。
Furthermore, there are cases where alignment marks are missing inside the wafer, making alignment impossible; however, exposure equipment has been proposed to solve this problem (
Patent application Sho 58-14089 (S).

しかし複数のアライメントマークの一部(アライメント
マークの一方あるいは各マークの半分づつ)の測定情報
では得られ々いウェハーとマスクの位置ズレ、例えばウ
ェハーの伸縮等によるピッチエラーがある。
However, there are pitch errors due to misalignment between the wafer and the mask, such as expansion and contraction of the wafer, etc., which cannot be obtained from measurement information of a portion of the plurality of alignment marks (one of the alignment marks or one half of each mark).

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はかかる点に鑑み提案されたものであり、一部の
アライメントマークを用いて位置合せする場合の位置合
せ精度向上を可能とする半導体露光装置の提供を目的と
する。
The present invention has been proposed in view of the above, and an object of the present invention is to provide a semiconductor exposure apparatus that can improve alignment accuracy when aligning using some alignment marks.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図(A)はアライメントマーク検出系を具えたステ
ッパーの主要構成を示している。
FIG. 1(A) shows the main structure of a stepper equipped with an alignment mark detection system.

図中、1は集積回路パターン及びアライメント・マーク
を具えたマスクであり、マスク・ステージ24に保持さ
れている。6は縮小投影レンズ、4は感光層を具えるウ
ェハーでアライメント・マークを具えるものとする。5
はウェハー・ステージであり、ウェハー4を保持するも
のである。マスク・ステージ24及びウェハー・ステー
ジ5は、平面内(X方向、Y方向)並びに回転方向(θ
方向)に移動可能なものである。
In the figure, 1 is a mask provided with an integrated circuit pattern and alignment marks, and is held on a mask stage 24. 6 is a reduction projection lens, 4 is a wafer provided with a photosensitive layer, and provided with alignment marks. 5
is a wafer stage, which holds the wafer 4. The mask stage 24 and the wafer stage 5 are arranged in the plane (X direction, Y direction) and in the rotational direction (θ
direction).

例えば、1ずウェハー・ステージ5をXY方向に送って
ステップ・アンド・リピート運動を行い、マスク・ステ
ージ24をXYθ方向に移動してマスク1を装置に対し
て初期セットする。
For example, first, the wafer stage 5 is moved in the XY directions to perform a step-and-repeat motion, and the mask stage 24 is moved in the XYθ directions to initially set the mask 1 in the apparatus.

次にマスク・ステージ24をXY方向に移動すると共に
ウェノ・−・ステージ5をθ方向に移動してマスク1と
ウェハー4のアライメントを行う。
Next, the mask stage 24 is moved in the XY directions, and the wafer stage 5 is moved in the θ direction to align the mask 1 and the wafer 4.

但し、XYθともマスク・ステージを動かしてアライメ
ントしても良いし、逆にウェノ1−・ステージのみを動
かしてアライメントしても良い。尚、ウェハー・ステー
ジ5のステップ運動は制御装置の記憶部Mに記憶された
ショット配列に従って実行される。
However, alignment may be performed by moving the mask stage for both XYθ, or conversely, alignment may be performed by moving only the mask stage. Incidentally, the step movement of the wafer stage 5 is executed according to the shot arrangement stored in the storage section M of the control device.

また20と20’はマスク1のアライメントマーク、2
1と21′はウェノ1−4のアライメントマークである
。図ではウェハー4のアライメントマークを便宜上、1
組描いているが、実際には露光されるショツト数と同じ
数の組が配されているものとする。
Also, 20 and 20' are alignment marks of mask 1, 2
1 and 21' are alignment marks of Weno 1-4. In the figure, the alignment mark of wafer 4 is shown as 1 for convenience.
It is assumed that the number of sets is actually the same as the number of shots to be exposed.

なお、マスク1上のアライメントマークとウェハー上の
アライメントマークは、等倍投影系以外の系を介在させ
た時には投影もしくは逆投影しても両方のアライメント
マークの寸法が変わらない様に、アライメントマークの
寸法を変えておくものとし、ここではマスクのアライメ
ントマークの寸法でウェハーのアライメントマークの寸
法を除算すると縮小倍率になる様に設定する。
Note that the alignment marks on the mask 1 and the alignment marks on the wafer are arranged so that when a system other than the same-magnification projection system is used, the dimensions of both alignment marks do not change even if the projection or back projection is performed. The dimensions are set to be different, and in this case, the reduction ratio is set so that the dimension of the alignment mark on the wafer is divided by the dimension of the alignment mark on the mask.

28は回転軸29を中心として回転する回転多面鏡(ポ
リゴン・ミラー)である。レーザ光源22から射出した
し≠ザ光線はレンズ26により回転多面鏡28上の面の
一点61へ収束する。
28 is a rotating polygon mirror that rotates around a rotation axis 29. The light beam emitted from the laser light source 22 is converged by the lens 26 to a point 61 on the surface of the rotating polygon mirror 28 .

レンズ32,33.34は光線中継用のレンズ、65は
三角柱プリズムであって、三角柱プリズム65の頂点は
光軸上に一致するからレーザ、−光線の一回の走査はそ
の前半と後半で左右に分けられる。69は、図面内方向
のレーザー光走査を図面に垂直方向の走査に変換するた
めのプリズムブロックで、例えば第1図(B)の様な形
状に構成する。
Lenses 32, 33, and 34 are lenses for relaying light beams, and 65 is a triangular prism, and since the apex of the triangular prism 65 coincides with the optical axis, the laser beam can be scanned once. It can be divided into Reference numeral 69 denotes a prism block for converting laser light scanning in the direction in the drawing to scanning in the direction perpendicular to the drawing, and is configured in a shape as shown in FIG. 1(B), for example.

42は光電検出系(43,4j、45.46)を形成す
るハーフミラ−で、46はミラー、44はレンズ、45
は空間フィルタであり、46はコンデンサ・レンズ、4
7は光検出器である。48゜49.50.51は全反射
ミラー、52はプリズム、56はf−θ対物レンズであ
る。
42 is a half mirror forming the photoelectric detection system (43, 4j, 45, 46), 46 is a mirror, 44 is a lens, 45
is a spatial filter, 46 is a condenser lens, 4
7 is a photodetector. 48°49.50.51 is a total reflection mirror, 52 is a prism, and 56 is an f-θ objective lens.

また57はコンデンザーレンズ、58は同期信号検出用
の光検出器で、半透鏡42へ入射したレーザー光の一部
はコンデンザーレンズ57で集光されて光検出器58へ
入射する。従って光検出器58はレーザー光の走査始点
と終点を検出するのに役立つ。
Further, 57 is a condenser lens, and 58 is a photodetector for detecting a synchronization signal. A part of the laser light incident on the semi-transparent mirror 42 is condensed by the condenser lens 57 and is incident on the photodetector 58. The photodetector 58 therefore serves to detect the start and end points of the laser beam scan.

尚、図かられかる様に、信号検出系は全く対称な左右の
系から成っており、オペレータ側を紙面の手前側とする
とダッシュで示した系は右、ダッシュなしの系は左の信
号検出系と呼ぶことにし、同じ部材には同一番号にダッ
シュを付けている。
As you can see from the figure, the signal detection system consists of completely symmetrical left and right systems.If the operator side is the front side of the paper, the system shown with a dash is the one on the right, and the system without a dash is on the left. We call them systems, and the same parts are given the same number with a dash.

中継レンズ32.33.34は回転多面鏡28からの振
れ原点を対物レンズ56の絞り位置55の中の瞳56に
形成する。従ってノート状又はスポット状のレーザー光
は回転多面鏡28の回転によりマスク及びウェハー上を
走査する。
The relay lenses 32, 33, 34 form the origin of the deflection from the rotating polygon mirror 28 at the pupil 56 in the aperture position 55 of the objective lens 56. Therefore, the note-shaped or spot-shaped laser beam is scanned over the mask and wafer by the rotation of the rotating polygon mirror 28.

また゛対物レンズ系において、対物レンズ56、絞り5
5、ミラー51及びプリズム52はXY方向に図示しな
い移動手段により移動可能であり、マスク1及びウェノ
・−4の測定位置は任意に変えることができる。例えば
、X方向の移動はミラー51が図中矢印Aで示した方向
に移動すると対物レンズ56及び絞り55も同時に入方
向に移動すると共に光路長を常に一定に保つためプリズ
ム52も入方向にミラー51の移動量の1/2の量移動
する。
In addition, in the objective lens system, the objective lens 56, the aperture 5
5. The mirror 51 and the prism 52 are movable in the XY directions by a moving means (not shown), and the measurement positions of the mask 1 and Weno-4 can be changed arbitrarily. For example, when moving in the X direction, when the mirror 51 moves in the direction indicated by arrow A in the figure, the objective lens 56 and the aperture 55 simultaneously move in the entrance direction, and the prism 52 also moves in the entrance direction to keep the optical path length constant. It moves by 1/2 of the movement amount of 51.

一方、Y方向の移動は位置検出用の光学系全体がY方向
(紙面に垂直な方向)に移動する。
On the other hand, when moving in the Y direction, the entire optical system for position detection moves in the Y direction (direction perpendicular to the plane of the paper).

このように対物レンズ系の移動が可能であることから、
マスクによってアライメントマークの位置が異なる場合
あるいはアライメントマークとは別にマスクセツティン
グマークを設けた場合のマーク検出に対処できる。
Since the objective lens system can be moved in this way,
Mark detection can be handled when the position of the alignment mark differs depending on the mask or when a mask setting mark is provided separately from the alignment mark.

100ハウエバー・ステージ5とマスク・ステージ24
の制御装置であって、その動作の詳細は第6図を参照し
ながら後はど述べる。Cは動作の統制を司る制御回路、
またMは記憶回路であり、予め定めたショット配列とス
テップ順序が記憶され7− ているが、後程位置ズレの補正量も記憶される。
100 However Stage 5 and Mask Stage 24
The details of its operation will be described later with reference to FIG. 6. C is a control circuit that controls operation;
Further, M is a storage circuit in which a predetermined shot arrangement and step order are stored, and the amount of correction for positional deviation will also be stored later.

Sは信号選択回路であり、記憶回路Mによるショット配
列とステップ順序に従って光検出器47と47′からの
検出信号の両方または片方が選択される。0は演算回路
であり、2列の検出信号からアライメントに必要なX、
Y、0方向の移動量とピッチエラーが演算される。これ
らに基づき第1駆動回路り、を介してマスク、ステージ
24がアライメント位置まで移動されるとともに、ピッ
チエラーは記憶回路Mに記憶される。1だ片方の検出信
号が選択された時には、記憶回路Mに記憶されたピッチ
エラーが読み出されて片方の検出信号で得られたアライ
メントデータの演算結果の補正に使用される。D2は第
2駆動回路であり、記憶回路Mによるショット配列とス
テップ順序に従ってウェハー・ステージ5をステップ駆
動する。なお光検出器47.47’からの検出信号が片
方あるいは部分マークの分しかなく完全でない場合には
、信号選択回路Sがその旨判別して後述のしかるべき演
算式にあてはめる。
A signal selection circuit S selects both or one of the detection signals from the photodetectors 47 and 47' according to the shot arrangement and step order determined by the memory circuit M. 0 is an arithmetic circuit that calculates X, which is necessary for alignment, from two columns of detection signals.
The amount of movement in the Y and 0 directions and the pitch error are calculated. Based on these, the mask and stage 24 are moved to the alignment position via the first drive circuit, and the pitch error is stored in the memory circuit M. When one of the detection signals is selected, the pitch error stored in the memory circuit M is read out and used to correct the calculation result of the alignment data obtained with one of the detection signals. D2 is a second drive circuit, which drives the wafer stage 5 in steps according to the shot arrangement and step order determined by the memory circuit M. Note that if the detection signal from the photodetector 47, 47' is not complete because it corresponds to only one side or a partial mark, the signal selection circuit S determines this and applies it to the appropriate arithmetic expression described later.

8− 第2図(A)はマスク面上でのアライメントマークを示
す図である。マスク1上のマーク20(第1図)は直交
するバー75と76から成り、同様にマーク20′はバ
ー75′と76′から成る。
8- FIG. 2(A) is a diagram showing alignment marks on the mask surface. Mark 20 (FIG. 1) on mask 1 consists of orthogonal bars 75 and 76, and similarly mark 20' consists of bars 75' and 76'.

捷だウェハー上のマーク21と21′をマスク1上へ投
影レンズを介して逆投影したとき、マーク21は直交関
係の平行バー71.72,73.74から成り、マーク
21′は71’、 72’、 73’、 74’から成
る。このアライメントマークの詳細は特開昭53−90
872に述べられている。
When the marks 21 and 21' on the shredded wafer are back-projected onto the mask 1 through the projection lens, the mark 21 consists of parallel bars 71, 72, 73, 74 that are perpendicular to each other; It consists of 72', 73', and 74'. Details of this alignment mark can be found in JP-A-53-90
872.

ここでアライメントマークを対称軸で2分し、以下の通
りに呼ぶことにする。
Here, the alignment mark is divided into two by the axis of symmetry and is called as follows.

バー71.72.75を第1の部分マークバー73.7
4.76を第2の部分マークパー72’ 、 73’ 
、 76’を第6の部分マークツ々−71’ 、 72
’ 、 75’を第4の部分マークレーザ光は第2図(
A) 60 、60’に示す様に、左検出系においては
装置手前(紙面下方)からY方向へ、右検出系において
は装置奥(紙面上方)からマイナスY方向ヘアライメン
ト・マークを走査する。第2図(B)は第2図(A)に
おける左検出系のマークを拡大したものである。
Bar 71.72.75 marks the first part bar 73.7
4.76 second part mark par 72', 73'
, 76' to the sixth partial mark - 71', 72
', 75' is the fourth part mark laser beam is shown in Figure 2 (
A) As shown at 60 and 60', the left detection system scans the hair alignment mark in the Y direction from the front of the device (bottom of the page), and the right detection system scans the hair alignment mark in the minus Y direction from the back of the device (top of the page). FIG. 2(B) is an enlarged view of the left detection system mark in FIG. 2(A).

第2図(B)のマークをレーザー光60が走査すると、
光検出器47 、47’には第2図(C)に示す様な、
871〜876の信号が得られる。S 71 、S72
゜S73 はマークのバー71.72.73 ・に夫々
対応した信号である。
When the laser beam 60 scans the mark in FIG. 2(B),
The photodetectors 47 and 47' are equipped with the following components as shown in FIG. 2(C).
Signals 871 to 876 are obtained. S71, S72
°S73 is a signal corresponding to the marks 71, 72, 73, respectively.

従って、検出信号871,875.S72.S73,8
76.874の間隔w1.w2.w3.w4を計測すれ
ば、マスクとウェハーのズレ量が検出できる。
Therefore, the detection signals 871, 875 . S72. S73,8
76.874 intervals w1. w2. w3. By measuring w4, the amount of misalignment between the mask and the wafer can be detected.

左信号系の第1の部分マーク及び第2の部分マークのX
方向及びY方向のズレ量AXL、ΔYLは■T−= (
Wl−W2−W3+W4)/4 ・式(1)ΔYL −
(−Wi +W2 +W 3−W4 )/4 ・式(2
)であられすことができる。
X of the first partial mark and second partial mark of the left signal system
The amount of deviation AXL, ΔYL in the direction and Y direction is ■T-= (
Wl-W2-W3+W4)/4 ・Formula (1) ΔYL −
(-Wi +W2 +W 3-W4 )/4 ・Formula (2
).

また右信号系の第6の部分マーク及び第4の部分マーク
のズレ量、△XR,△YR,は7八XR−(−Wl’+
 W 2’−1−W 3’−W 4’ ) / 4 ・
 式(3)△YR−(二W1′+W2′−W3′十W4
′)/4 ・ 式(4)となる。
Also, the amount of deviation of the sixth partial mark and fourth partial mark of the right signal system, △XR, △YR, is 78XR-(-Wl'+
W 2'-1-W 3'-W 4') / 4 ・
Formula (3) △YR-(2W1'+W2'-W3'10W4
')/4 ・Equation (4) is obtained.

従って回転方向のズレ量 △θは △θイ△YR−△YL )/□t’R−XL ) ・式
(5)但し、X L及びXRはマスクの中心からの左マ
ーク及び右マークの重心位置1での距離であり、従って
(XR,−XL)は左右両マーク間の間隔と々る。
Therefore, the amount of deviation in the rotational direction △θ is △θi△YR-△YL)/□t'R-XL) ・Equation (5) However, XL and XR are the centers of gravity of the left mark and right mark from the center of the mask. This is the distance at position 1, and therefore (XR, -XL) is the distance between the left and right marks.

なお右検出系のX方向のズレ量、AXRと左検出系のX
方向のズレ量■Lとの差△XR−△X!、は、マスクに
おける左右マーク間隔とウェハーにおける左右マーク間
隔が等しい筈であるから本来ゼロになる筈である。しか
しながら実際にはゼロにならない場合があり、この方向
のズレ量ノ差(△XR−△XL)/2をピッチエラーと
呼ぶ。
In addition, the amount of deviation in the X direction of the right detection system, AXR and the X of the left detection system
Amount of deviation in direction ■ Difference from L △XR - △X! , should originally be zero since the left and right mark spacing on the mask and the left and right mark spacing on the wafer should be equal. However, in reality, it may not become zero, and the difference in the amount of deviation in this direction (△XR - △XL)/2 is called a pitch error.

ピッチエラーが発生する主な理由としては(a) ウェ
ハーやマスクの伸びまたは縮み(1)) ウェハーのそ
り (C) マスク精度 (d) 前I程での焼付倍率誤差、ディストーション(
ひすみ) (e) レジスト層のレンズ効果 等がある。
The main reasons why pitch errors occur are (a) wafer or mask expansion or contraction (1)) wafer warpage (C) mask accuracy (d) printing magnification error and distortion (
(e) lens effect of the resist layer, etc.

このピッチ・エラーの量は、右検出系および左検出系の
ズレ量にそれぞれ繰り込み、その結果ズレ量が許容範囲
内にあるか否かを判別するため、ピッチエラーか存在し
ても、位置合せの実行において問題となるものではない
This amount of pitch error is included in the amount of deviation of the right detection system and the left detection system, respectively, and it is determined whether or not the amount of deviation is within the allowable range. This does not pose a problem in the execution of the .

一方、本発明が適用される一部マークによるオードアラ
イメンi・は、周辺ショットの片マークによるオートア
ライメントおよびアライメントマーク欠損によるオート
アライメントのいずれの場合においても、次に示す部分
マークの組合せにおいて行われる。すなわち ■ 第1部分マークと第2部分マーク。
On the other hand, auto-alignment i with partial marks to which the present invention is applied is performed using the following partial mark combinations in both cases of auto-alignment using one mark of a peripheral shot and auto-alignment due to missing alignment marks. . That is, ■ the first part mark and the second part mark.

■ 第6部分マークと第4部分マーク。■ 6th part mark and 4th part mark.

■ 第1部分マークと第4部分マーク。■ 1st part mark and 4th part mark.

■ 第2部分マークと第6部分マークの4つの組合せで
ある。
■ There are four combinations of the second partial mark and the sixth partial mark.

各組合せにおける位置ズレ量△X、△Yのめ方は、 ■の場合・・前述の式(1)と式(2)。The positional deviation amount △X, △Y for each combination is calculated as follows: In the case of ■...Equations (1) and (2) above.

■の場合・・・ 〃 式(3)と式(4)。In the case of ■... Equation (3) and Equation (4).

■の場合・・ △X−(Wl−W2+W3’−W4’)/4 ・・・式
(6)△Y−(−W1+W2−W3’+W4’)/4 
・・・式(7)であり、 ■の場合 ΔX−(−W1′+W2′−W6+W4)/4 ・・・
式(8)△y−(−w1’+w2’+w3−w4)/4
 ・・・式(9)である。
In the case of ■... △X-(Wl-W2+W3'-W4')/4...Formula (6) △Y-(-W1+W2-W3'+W4')/4
...Equation (7), and in the case of ■∆X-(-W1'+W2'-W6+W4)/4...
Formula (8) △y-(-w1'+w2'+w3-w4)/4
...Equation (9).

いずれの場合にも、右検出系のX方向のズレ量と左検出
系のX方向のズレ量の差(△XR−△XL)/2は検出
することができないから、もしピッチエラーの発生して
いるウェハーにおいて、一部マークによる測定を行った
場合にはピッチ・エラーによる位置合せの誤差が発生す
る。
In either case, the difference (△XR - △XL)/2 between the amount of deviation in the X direction of the right detection system and the amount of deviation in the X direction of the left detection system cannot be detected, so if a pitch error occurs, If measurement is performed using a partial mark on a wafer that is currently in use, alignment errors will occur due to pitch errors.

本発明はこの点に着目し、一部マークによる測定の場合
にもピッチエラー量を考慮した位置合せを行うことを可
能とするものである。つまり、ピッチエラー量は注目し
ているショットの近傍ショットにおいては、はとんど一
定であるから、X方向のズレ量△Xに近傍ショットのピ
ッチエラー量を補正して、位置合せを行えばよい。
The present invention focuses on this point, and makes it possible to perform positioning in consideration of the amount of pitch error even in the case of measurement using partial marks. In other words, since the pitch error amount is almost constant in shots near the shot of interest, alignment can be performed by correcting the pitch error amount of the neighboring shots to the amount of deviation △X in the X direction. good.

第3図は本発明の実施例に係る半導体焼付露光装置のオ
ートアライメント方式の動作を説明するためのフローチ
ャート図である。オートアライメントがステップ601
にてスター1・すると、まずステップ302にて注目シ
ョットの計測が左右両マークによる計測か否かを判別す
る。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the auto-alignment method of the semiconductor printing exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. Auto alignment is step 601
When the star is 1, it is first determined in step 302 whether or not the measurement of the shot of interest is by both left and right marks.

両マーク計測の場合にはステップ606にて12本のオ
ートアライメント・マークの間隔測定を行う。間隔測定
が終了するとステップ304にて左右雨検出系のマーク
のズレ量を弐(1) 、 (21、(3) 、 (4)
により計算する。またこの時ピッチエラーEP−(△X
R・−△XL)/2 も同時に計算し、ステップ305
にてピッチエラーEPをメモリに格納する。
In the case of measuring both marks, in step 606, the distance between the 12 auto-alignment marks is measured. When the interval measurement is completed, in step 304, the amount of deviation between the marks of the left and right rain detection systems is determined by (1), (21, (3), (4)).
Calculate by Also at this time, pitch error EP-(△X
R・−△XL)/2 is also calculated at the same time, and step 305
The pitch error EP is stored in the memory.

一方両マーク剖測でない場合には、ステップ602から
ステップ606へ分岐し、ステップ306にて片側のマ
ークの計測を行う。計測終了後ステップ607にて片マ
ークが左検出系の場合には式(+1(2+により、右検
出系の場合には式(3) (4)によりズレ量を計算す
る。
On the other hand, if both marks are not measured, the process branches from step 602 to step 606, and in step 306, one mark is measured. After the end of the measurement, in step 607, the amount of deviation is calculated using the formula (+1(2+) if the one mark is for the left detection system, and by formulas (3) and (4) when it is for the right detection system.

次に両マーク計測、片マーク計測のいずれの場合にも、
ステップ608にてメモリに格納されているピッチエラ
ーの値を読み出す。従って両マーク計測時には現ショッ
トのピッチエラーが、片マーク計測時には現ショットの
直前の両マーク計測時のピッチエラーの値が読み出され
る。X方向のズレ量はこのピッチエラーの値によって補
正され、左検出系のズレ量△XI−に対しては△XL十
EP。
Next, in both cases of double mark measurement and single mark measurement,
At step 608, the pitch error value stored in the memory is read. Therefore, when measuring both marks, the pitch error value of the current shot is read, and when measuring one mark, the pitch error value when measuring both marks immediately before the current shot is read out. The amount of deviation in the X direction is corrected by the value of this pitch error, and the amount of deviation △XI- of the left detection system is △XL+EP.

右検出系のズレ量△XRに対しては△X R,−+−E
 Pとなる。片マークの場合にも、左右いずれかのマー
クのズレ量に対して同様の補正が行われる。
For the deviation amount △XR of the right detection system, △X R, -+-E
It becomes P. In the case of a one-sided mark, a similar correction is made to the amount of deviation of either the left or right mark.

次に、この補正されたズレ量が許容範囲内が否かをステ
ップ609にて判別する。
Next, in step 609, it is determined whether the corrected deviation amount is within an allowable range.

位置合せの許容範囲をズレ量が長さTの正方形内にあれ
ばよいとすると、式で表わすと次のようになる。
Assuming that the allowable range of alignment is sufficient for the amount of deviation to be within a square of length T, it can be expressed by the following equation.

△XL十EP≦T ・・式Oo) △XR−1−EP≦T ・・・式(11)△YL ≦T
 110式(12) △YR・≦T ・・・式(13) なお上式は片側マークの計測の場合にも適用しうるもの
であり、左マークの場合には式Cl0)と式02)、右
マークの場合には式(11)と式(13)によって判別
が行われる。
△XL×EP≦T ・・Formula Oo) △XR−1−EP≦T ・・Formula (11) △YL ≦T
110 formula (12) △YR・≦T ... formula (13) The above formula can also be applied to the measurement of one-sided marks, and in the case of left marks, formula Cl0) and formula 02), In the case of a right mark, determination is made using equations (11) and (13).

もしズレ量が許容範囲外、即ち式(10) 、 (II
) 、 (12) 。
If the amount of deviation is outside the allowable range, that is, equation (10), (II
), (12).

(13)を満足しない場合にはステップ610へ分岐し
、ステップ610にて計測が両マークであるか否かを判
別する。両マーク時にはステップ611にてステージの
駆動量を計算する。ステージのX方向、Y方向の、駆動
量DX 、DYは次式のようになる。
If (13) is not satisfied, the process branches to step 610, and in step 610 it is determined whether or not both marks are measured. When both marks are present, the amount of drive of the stage is calculated in step 611. The drive amounts DX and DY of the stage in the X and Y directions are expressed by the following equations.

DX=−(△XL+△X”)/2 、、、式(I4)D
Y=−(△YTJ+△YR・)/2 ・・式(+5)一
方、片マーク時にはステップ612へ進み、本発明のピ
ッチエラー補正によるステージ駆動量の割算を行う。す
なわち、右マークのみの場合には、DX=−(△XR−
BP) ・・・式(16)DY=−△YR・・式07) 左マークのみの場合には、 DX=−(△xr、十EP) ・・・式α8)DY−一
△YL ・・・式(1つとなる。
DX=-(△XL+△X”)/2 ,, Formula (I4)D
Y=-(ΔYTJ+ΔYR·)/2 (+5) On the other hand, when a single mark is made, the process proceeds to step 612, and the stage drive amount is divided by the pitch error correction of the present invention. In other words, in the case of only the right mark, DX=-(△XR-
BP) ...Formula (16) DY=-△YR...Formula 07) In the case of only the left mark, DX=-(△xr, 10EP) ...Formula α8) DY-1△YL...・Equation (There will be one.

16− このように片マークの計測による位置合せの場合にもピ
ッチエラー補正を行うので正確なアライメントが行われ
る。
16- In this way, pitch error correction is performed even when alignment is performed by measuring one mark, so accurate alignment is achieved.

駆動量の計算が終了すると、ステップ616へ進み、ス
テージを駆動し、再びステップ602へ戻り計測が行わ
れる。ズレ量が許容範囲に入るまで上述のループをくり
返し、許容範囲内へ入ればステップ609からステップ
614へ分岐しオートアライメントは終了する。
When the calculation of the drive amount is completed, the process proceeds to step 616, where the stage is driven, and the process returns to step 602, where measurement is performed. The above-mentioned loop is repeated until the amount of deviation falls within the allowable range, and if it falls within the allowable range, the process branches from step 609 to step 614, and the auto-alignment ends.

なお第6図においては、ショット配列による片マーク計
測の例にて本発明を説明したが、前述のように一部マー
クが検出できない時の部分マークアライメントの場合に
も、全く同様にピッチエラー補正による位置合せを行う
ことができる。またピッチエラーの補正値は、実施例で
は直前の両マークショットにおけるピッチエラーの値を
用いたが、例えば前の何ショットかのピッチエラーの平
均値を用いてもよい。
In FIG. 6, the present invention has been explained using an example of one-sided mark measurement using shot alignment, but pitch error correction can be performed in exactly the same way in the case of partial mark alignment when some marks cannot be detected as described above. Alignment can be performed by Further, as the pitch error correction value, in the embodiment, the pitch error value of both immediately preceding mark shots is used, but for example, the average value of the pitch errors of several previous shots may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、一部アライメント
マークによって位置合せを行う場合においてもピッチエ
ラー量および回転ズレ量を補正して位置合せを行うので
高精度の位置合せができるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, even when alignment is partially performed using alignment marks, alignment is performed by correcting pitch errors and rotational deviations, so that highly accurate alignment can be achieved. .

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

第1図(A)は本発明の実施例に係る半導体焼付露光装
置の概略的構成図、第1図(B)は本発明の実施例に係
る半導体焼付露光装置に使用されるプリズムブロックの
概略的斜視図、第2図(A)はマスク面上におけるマス
クアライメントマークとウェノ・−アライメントマーク
の平面図、第2図(B)は第2図(Nにおける左検出系
のアライメントマークの拡大図、第2図(C)は第2図
(B)に示すアライメントマークを光走査したとき出力
信号図、第3図は本発明の実施例に係る半導体焼付露光
装置の動作を説明するためのフローチャート図である。 1・・・マスク 6・・・縮少投影レンズ 4・・ウェハー 20.2α・マスクアライメントマーク21.21’・
ウェハーアライメントマーク39.39’・・・プリズ
ムブロック 71〜74・・左系のウェハーアライメントマーク75
.76・・左系のマスクアライメントマーク71′〜7
4′・左系のウェハーアライメントマーク75’、76
’・・左系のマスクアライメントマーク100 ウェハ
ー・ステージとマスク・ステージの制御装置。 第 2 図(A) 第 2 図(B) 第 2 図(C)
FIG. 1(A) is a schematic configuration diagram of a semiconductor printing exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1(B) is a schematic diagram of a prism block used in a semiconductor printing exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. Figure 2 (A) is a plan view of the mask alignment mark and the alignment mark on the mask surface, and Figure 2 (B) is an enlarged view of the alignment mark of the left detection system in Figure 2 (N). , FIG. 2(C) is an output signal diagram when the alignment mark shown in FIG. 2(B) is optically scanned, and FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the semiconductor printing exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. The figure is: 1...Mask 6...Reducing projection lens 4...Wafer 20.2α・Mask alignment mark 21.21'・
Wafer alignment mark 39.39'...Prism blocks 71-74...Left-hand wafer alignment mark 75
.. 76... Left-handed mask alignment marks 71' to 7
4'・Left-hand wafer alignment marks 75', 76
'... Left-hand mask alignment mark 100 Control device for wafer stage and mask stage. Figure 2 (A) Figure 2 (B) Figure 2 (C)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ショット毎に複数のアライメントマークの全部または一
部のいずれかを選択し、選択された該アライメントマー
クによりマスクとウェハーの相対的位置関係を検出して
マスクとウェハーの位置合せを行い、その後露光を行う
ステップ型の半導体焼付露光装置において、 前記複数のアライメントマークの全部の測定によって得
られる情報を基にのみ算出される位置ズレ量の演算手段
と、 前記複数のアライメントマークの一部により得られる相
対的位置情報を前記位置ズレ量により補正する手段とを
備えたことを特徴とする半導体焼付露光装置。
[Claims] Either all or part of a plurality of alignment marks is selected for each shot, and the relative positional relationship between the mask and the wafer is detected using the selected alignment mark to align the mask and the wafer. A step-type semiconductor printing and exposure apparatus that performs a step-type semiconductor printing and exposure apparatus that performs a step-type semiconductor printing and exposure apparatus that performs a step-type semiconductor printing exposure apparatus that performs a step-type semiconductor printing exposure apparatus that performs a step-type semiconductor printing and exposure apparatus that performs a step-type semiconductor printing and exposure apparatus that includes: a calculation means for calculating the amount of positional deviation that is calculated only based on information obtained by measuring all of the plurality of alignment marks; 1. A semiconductor printing and exposure apparatus, comprising: means for correcting relative position information obtained by a portion of the image, based on the amount of positional deviation.
JP58209940A 1983-08-01 1983-11-10 Baking and exposure device for semiconductor Granted JPS60102738A (en)

Priority Applications (4)

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JP58209940A JPS60102738A (en) 1983-11-10 1983-11-10 Baking and exposure device for semiconductor
GB08418927A GB2146427B (en) 1983-08-01 1984-07-25 Semiconductor manufacture
DE19843428225 DE3428225A1 (en) 1983-08-01 1984-07-31 DEVICE FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR CIRCUITS
US07/008,134 US4719357A (en) 1983-08-01 1987-01-22 Semiconductor circuit manufacturing apparatus having selectively operable detectors for effecting automatic alignment

Applications Claiming Priority (1)

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JPS6349369B2 JPS6349369B2 (en) 1988-10-04

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