JPS62247529A - Method for alignment - Google Patents
Method for alignmentInfo
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はステップアンドリピートタイプの処理装置のア
ライメント方法、特に集積回路素子の製造工程で用いら
れるステップアンドリピートタイプの投影露光装置(以
下ステッパーという)のアライメント方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an alignment method for a step-and-repeat type processing apparatus, and more particularly to an alignment method for a step-and-repeat type projection exposure apparatus (hereinafter referred to as a stepper) used in the manufacturing process of integrated circuit devices.
例えば、ステッパーとは拡大された原板(以下レチクル
と略す)上の回路形成用のパターンを縮小投影光学系(
以下レンズと略す)を通して、半導体基板(以下ウェハ
と略す)に繰り返し投影露光し、焼付ける装置である。For example, a stepper is a reduction projection optical system (hereinafter referred to as a reticle) that reduces a pattern for forming a circuit on an enlarged original plate (hereinafter referred to as a reticle).
This is a device that repeatedly exposes and prints a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a wafer) through a lens (hereinafter referred to as a lens).
この装置では1回に投影露光される面積は通常l集積回
路素子部分(以下チップと略す)乃至数チップに相当す
る小さな面積である。このためレチクル上のパターンを
ウェハ全面に焼付けるためには、ウェハをレンズの光軸
に直交する面内でXY方向にステップ状にレチクルに対
し相対移動させながら、露光を繰り返すことになる。こ
こでその露光回数は数十乃至数百に及ぶ。In this apparatus, the area that is projected and exposed at one time is usually a small area corresponding to one integrated circuit element portion (hereinafter abbreviated as a chip) to several chips. Therefore, in order to print the pattern on the reticle over the entire surface of the wafer, exposure is repeated while the wafer is moved stepwise relative to the reticle in the X and Y directions within a plane orthogonal to the optical axis of the lens. Here, the number of exposures ranges from tens to hundreds.
+小w −J−L〒屯l々≦1リイ^空−七一?−^イ
1、S−対して通常数回乃至十数回行われるため、2工
程目以後についてはレチクルパターンとウェハ上の各チ
ップパターンとの相対的位置合せ(以下アライメントと
略す)が必要となる。ここでアライメント方法は大別し
て次の2種類に分類できる。+Small w -J-L〒tunl〉≦1li^sky-71? -^I1, S- is usually performed several to ten times, so from the second step onwards, relative positioning (hereinafter abbreviated as alignment) between the reticle pattern and each chip pattern on the wafer is required. Become. Here, alignment methods can be roughly classified into the following two types.
一つは、ウェハ内の2個以上のチップを挟む所定の2点
間でレチクルとのアライメントを行い、そのアライメン
トで得られた座標を原点としてレーザ干渉計の様な測長
スケールを頼りにウェハをステップ送りしながら露光を
繰り返す方法でグローバルアライメントといわれるもの
である。One method is to align the reticle between two or more predetermined points between two or more chips on the wafer, and use the coordinates obtained through this alignment as the origin to measure the wafer using a length measurement scale such as a laser interferometer. This is a method called global alignment, in which exposure is repeated while stepping the image.
もう一つは、各チップの焼付位置において、投影露光用
のレンズを通して直接レチクルパターンとウェハ上のチ
ップパターンをアライメントしながら露光する方法でダ
イバイダイアライメントといわれるものである。The other method is called die-by-die alignment, in which the reticle pattern and the chip pattern on the wafer are directly aligned and exposed through a projection exposure lens at each chip printing position.
ところでダイバイダイアライメントにおいては、各チッ
プにおいて直接ウェハチップパターンとレチクルパター
ンをアライメントするために、露光に際しレチクルパタ
ーン像とウェハチップパターンとの間の位置ずれは無い
がウェハの処理時間が長くスループットが低下するとい
う欠点を有する。By the way, in die-by-die alignment, since the wafer chip pattern and reticle pattern are directly aligned for each chip, there is no positional deviation between the reticle pattern image and the wafer chip pattern during exposure, but it takes longer to process the wafer and reduces throughput. It has the disadvantage of
一方、グローバルアライメントではスループットの点で
良いが、レチクルパターン像とウェハチップパターンと
の間の位置ずれが問題となる。On the other hand, although global alignment is good in terms of throughput, it poses a problem of positional deviation between the reticle pattern image and the wafer chip pattern.
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その目
的はロット単位で工程が管理されている複数の基板のそ
れぞれに対して上記基板上の複数のパターン部分をステ
ップアンドリピートで処理する装置において、各パター
ンを高精度に、且つ装置のスルーブツトを低下させるこ
となくアライメントすることのできるアライメント方法
を提供することにある。The present invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an apparatus for step-and-repeat processing of a plurality of pattern portions on each of a plurality of substrates whose processes are managed on a lot-by-lot basis. An object of the present invention is to provide an alignment method that can align each pattern with high precision and without reducing the throughput of the apparatus.
本発明はこの目的を達成するために、ロット単位内の少
なくとも一枚の基板に対してはダイバイダイアライメン
トにより各パターン部分を基準に対して順次アライメン
トし、斯る少なくとも一枚の基板上のパターン部分の配
列に関するデータを記憶し、斯る少なくとも一枚の基板
の以降に □該ロット単位内の他の基板のパターン部
分をステップアンドリピートで処理する際には記憶デー
タに基づいて他の基板のステップアンドリピート処理の
ためのステップ移動を制御することを特徴としている。In order to achieve this object, the present invention sequentially aligns each pattern portion with respect to a reference by die-by-die alignment for at least one substrate in a lot unit, and □When processing the pattern portions of other substrates in the lot unit by step-and-repeat, data regarding the arrangement of the other substrates is stored based on the stored data. It is characterized by controlling step movement for step-and-repeat processing.
以下、本発明のアライメント方法をステッパーを例にと
って説明する。The alignment method of the present invention will be explained below using a stepper as an example.
一般にウェハに配列されたチップパターンは本来xY軸
に沿って等間隔に配列されるべきものであるが、主とし
て以下の2つの理由によりわずかにその配列は乱れてい
る。その理由の1つはl工程口のパターン焼付時におけ
る露光装置(アライナ−)のくせ、あるいはウェハ、レ
チクル(マスク)の状況によるものであり、もう1つは
拡散、酸化等の加熱工程によるウェハ自身の歪に起因す
るものである。Generally, chip patterns arranged on a wafer should originally be arranged at equal intervals along the x and Y axes, but the arrangement is slightly disordered mainly due to the following two reasons. One of the reasons for this is due to the nature of the exposure equipment (aligner) used during pattern printing at the process opening, or the condition of the wafer and reticle (mask).The other reason is that the wafer is damaged due to heating processes such as diffusion and oxidation. This is caused by your own distortion.
第1図に示すようなウェハlの複数個のチップ2につい
て、例えばP、 0間でグローバルアライメントした時
、ウェハlが上述のパターンの配列歪を持っている場合
には、2つの測定点P、 0間の距離と本来あるべき距
離(正確にチップ配列がなされじた場合、第2図に示す
ようにウェハl°の中心から放射状に直線的なパターン
の配列歪があると仮定して、次の様な補正値を加味して
ステップ露光を行うことが考えられる。When global alignment is performed for a plurality of chips 2 on a wafer l as shown in FIG. , 0 and the original distance (assuming that if the chips are correctly aligned, there will be a linear pattern alignment distortion radially from the center of the wafer l° as shown in Figure 2). It is conceivable to perform step exposure with the following correction values taken into consideration.
即ち、Lを実測値、Loを本来あるべき寸法、また、
として、
X=(1+K)Xo ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(2)Y=(1+K)
Yo ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(3)となるようステップ露光を行う
。ここでXo。That is, L is the actual measurement value, Lo is the original dimension, and, X=(1+K)Xo ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(2) Y=(1+K)
Yo ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・Step exposure is performed so that (3) is obtained. Xo here.
Yoは本来のステップ送り量である。しかし、ウェハl
内のパターン配列の乱れは常に直線的なものとは限らな
い。例えば、第2図に示すような非直線的な配列特性カ
ーブ(曲線4)を持っているとすると、各X点における
直線3と曲線4の差分で示されるアライメント誤差を持
ってレチクルのパターンがつエバ1の各チップパターン
に重ねて焼付けられる結果となる。また、ウェハ1のチ
ップパターンの配列乱れが放射状でない場合にも同様に
アライメント誤差が生ずる。換言すれば、ウェハlのス
テップ送りに際し、ステップ送りの補正量Kが常に一定
では、アライメント精度は充分でないということである
。Yo is the original step feed amount. However, the wafer
The pattern arrangement within is not always linear. For example, if you have a nonlinear array characteristic curve (curve 4) as shown in Figure 2, the reticle pattern will have an alignment error represented by the difference between straight line 3 and curve 4 at each X point. As a result, each chip pattern of the evaporator 1 is overlaid and printed. Furthermore, alignment errors also occur when the arrangement of the chip patterns on the wafer 1 is not arranged radially. In other words, when step-feeding the wafer I, alignment accuracy is not sufficient if the step-feed correction amount K is always constant.
一方、ウェハのパターン配列に関する情報を求めれば、
グローバルアライメントに前記情報を用いて正確な補正
を与えることが可能となる。このための手段は、(A)
ウェハl上のチップパターンの配列を読み取る手段、(
B)読み取った情報を演算および/もしくは記憶する手
段、(C)情報とウェハ1を対応づけてグローバルアラ
イメントに情報を利用することを可能にする手段に大別
され、その組合せに於いてい(つかの有効なプロセス(
手順)が考えられる。On the other hand, if you want information about the pattern arrangement of the wafer,
It becomes possible to apply accurate correction to global alignment using the above information. The means for this are (A)
means for reading the array of chip patterns on the wafer l, (
B) Means for calculating and/or storing the read information; (C) Means for associating the information with the wafer 1 and making it possible to use the information for global alignment; Some valid processes (
procedure) can be considered.
まず個別の手段について述べる。First, we will discuss individual methods.
(A)のウェハ1のチップパターンの配列を読み取る手
段については、(1)ステッパーの計測手段そのものを
利用する方法がある。1回のダイバイダイアライメント
によりその個々のチップのアライメント位置を内蔵する
レーザ干渉計又はその他の測長機能により読み取れば、
そのデータはそのウェハlの以後のグローバルアライメ
ントのための補正値として利用できる。あるいは、(2
)アライメント機能のみをもった独立の装置であっても
よい。それはステッパーから投影露光機能を取り去った
様な装置であり、現在する座標測定機の改良型とも考え
られる。As for the means (A) for reading the arrangement of chip patterns on the wafer 1, there is a method (1) of using the measuring means of the stepper itself. If the alignment position of each individual chip is read by a built-in laser interferometer or other length measurement function after one die-by-die alignment,
The data can be used as correction values for subsequent global alignment of that wafer l. Or (2
) It may be an independent device with only an alignment function. It is a stepper with the projection exposure function removed, and can be considered an improved version of the current coordinate measuring machine.
つぎに(B)の情報を演算および/もしくは記憶する手
段については、まず(1)ウェハl内の特定チップパタ
ーンを基準とした座標に対して、すべての測定データを
記憶装置に記憶する方法が考えられる。しかし、これは
工程の途中にあるすべてのウェハlに適用する場合には
膨大な記憶容量が必要となるという欠点がある。その場
合には(2)得られたデータを予め予想されるパターン
配列歪の数式の定数として記憶させる手段が有効となる
。ステッパー以外の現在するアライナ−としては、コン
タクト又はプロキシミテイータイプとミラープロジェク
ションタイプのアライナ−が大半を占める。対象となる
ウェハ1が、どの種のアライナ−でフォトの1工程目を
行ったかは既知であり、これらのアライナ−のパターン
ユング時の特性は数式の形で表すことができる。例えば
ある種のミラープロジェクションタイプについては、
X=x十△x= x十G(x、y)sθx+G(x、y
)sθy−N’2 l Y l a +G(x、 y)
I!φx + k x ・・・・・=・(4)Y=y
+△y=y−k(y)(θχ+θy) + y(θχ+
θy)+2G(x、y)sθx+(f2K(y)±f2
S)α+2G(x、y)fφy+ky
・・・・・・・・・(5)である。ここで、s、 I!
は機械固有の定数、G (x。Next, regarding the means for calculating and/or storing information in (B), first, there is a method (1) for storing all measurement data in a storage device with respect to coordinates based on a specific chip pattern within the wafer l. Conceivable. However, this method has the disadvantage of requiring a huge amount of storage capacity when applied to all wafers l in the middle of the process. In that case, (2) means for storing the obtained data as a constant of a mathematical formula for pattern arrangement distortion predicted in advance becomes effective. The majority of currently available aligners other than steppers are contact or proximity type aligners and mirror projection type aligners. It is known with which type of aligner the first photo process was performed on the target wafer 1, and the characteristics of these aligners during patterning can be expressed in the form of a mathematical formula. For example, for some mirror projection types,
) sθy−N'2 l Y la + G(x, y)
I! φx + k x ・・・・・・=・(4) Y=y
+△y=y−k(y)(θχ+θy) + y(θχ+
θy)+2G(x,y)sθx+(f2K(y)±f2
S) α+2G(x,y)fφy+ky
......(5). Here, s, I!
is a machine-specific constant, G (x.
y)、 K (y)はウェハlの座標によって決まる値
、θX、θy、φX、φy、αは光学系の角度誤差、ま
た、kx、kyはマスク、ウェハの温度による放射方向
のリニアな伸びを示している。得られたデータを式に代
入することにより連立方程式が立ち、未知数θ2.θX
φxcbvafP重めスこkかで缶−ニれらを記憶装置
に記憶すればよい。このディストーションの要因数に(
1)のデータ数よりはるかに少な(、より大量の一般デ
ータを記憶することが可能になる。この方式の場合、(
i)方程式を解くに必要最小限のデータ量までデータ取
り込みを制限できるし、あるいは(ii)すべての測定
点のデータを用いれば、より変数の精度が向上するし、
(iii)あるいは予測できぬディストーションにそな
えて、あるいは個別のアライナ−のくせを変数項として
追加すること°もできる。y), K (y) are values determined by the coordinates of the wafer l, θX, θy, φX, φy, α are the angular errors of the optical system, and kx, ky are the linear elongation in the radial direction due to the temperature of the mask and wafer. It shows. By substituting the obtained data into the equation, simultaneous equations are established, and the unknowns θ2. θX
It is sufficient to store the cans and the like in the storage device using φxcbvafP. The number of factors for this distortion (
It is possible to store a much smaller amount of general data than (1), and a larger amount of general data.
i) Data acquisition can be limited to the minimum amount of data necessary to solve the equation, or (ii) Variable accuracy can be further improved by using data from all measurement points.
(iii) Alternatively, in preparation for unpredictable distortion, or the habits of individual aligners can be added as a variable term.
つぎに(C)の情報とウェハを対応づける手段であるが
、ウェハ1の管理は一般にロット単位、例えばlキャリ
ア25枚という単位で扱われており、ロット内のウェハ
はは望同じ条件で工程を過しているため、その中の一枚
のウェハを代表とみなして対応づける方法が考えられる
。また、ウェハの一部にコードマーク、数字あるいは記
号等を符して、ウェハ単位の管理をしても良い。Next, regarding the means for associating information with wafers in (C), wafer 1 is generally managed in units of lots, for example, units of 25 carriers, and wafers within a lot are preferably processed under the same conditions. Therefore, one possible method is to consider one wafer among the wafers as a representative and associate them with each other. Further, a code mark, number, symbol, etc. may be marked on a part of the wafer to manage each wafer.
次に上記手段の組合せについて考える。Next, consider combinations of the above means.
l)ウェハがロット単位の工程管理がなされている場合
にはロットの一枚目のウェハについて、ステッパーでダ
イバイダイアライメントを行い、同時にその情報を取り
こんで2枚目以後をグローバルアライメントする手段が
有効になる。この場合は全データを記憶しても、ロット
内のすべてのウェハが完了した時点で記憶したデータは
不要になり、消してしまえば良い。l) If wafers are subject to process control on a lot-by-lot basis, it is effective to use a stepper to perform die-by-die alignment on the first wafer in the lot, and at the same time import that information to perform global alignment on the second and subsequent wafers. become. In this case, even if all the data is stored, the stored data becomes unnecessary once all wafers in the lot are completed and can be deleted.
2)また、同じくロット単位の管理の場合に、アライメ
ント専用装置をステッパーの前段に置いて、すべてのチ
ップの位置をメモリーした上でステッパーに送り込むこ
ともできる。この手順はステッパーでダイバイダイアラ
イメントのアライメントと露光の直列動作によるロス時
間をアライメント動作だけ外に出して平行動作にして時
間をかせぐことに他ならない。この場合にも全データを
そのまま利用するのが有利である。この方法によれば、
露光の直前に測定するためすべての誤差成分を読み取る
ことができる。2) Also, in the case of lot-by-lot management, it is also possible to place a dedicated alignment device in front of the stepper and memorize the positions of all chips before sending them to the stepper. This procedure is nothing but saving the time lost due to the serial operation of alignment and exposure in die-by-die alignment using a stepper by removing only the alignment operation and performing parallel operations. In this case as well, it is advantageous to use all the data as is. According to this method,
Since the measurement is taken just before exposure, all error components can be read.
3)ウェハ単位の管理がされている場合には前述の数式
の変数の形で記憶しておく手段が有効となる。この場合
には繰り返されるフォト工程の内の最初のステッパーに
よるダイバイダイアライメントによって情報を取り込む
か、あるいは最初のステッパーの前にアライメント専用
機を置いてデータを取り込み、その後のグローバルアラ
イメントに於いてこれらのデータが使用されることにな
る。3) When management is performed on a wafer basis, it is effective to store the variables in the form of the formula variables described above. In this case, the information is captured by die-by-die alignment using the first stepper in the repeated photo process, or an alignment machine is placed in front of the first stepper to capture the data, and these data are then used in the subsequent global alignment. The data will be used.
前記3つの組合せを基本として他のいろいろな組合せが
考えられるが、それらは最終的には実際のプロセスに於
いて必要なアライメント精度とスループットとのかね合
いで行程管理者が考えることになる。Various other combinations can be considered based on the above three combinations, but these will ultimately be considered by the process manager based on the balance between alignment accuracy and throughput required in the actual process.
以上、本発明によれば、グローバルアライメントを用い
た高精度なアライメント方法を提供できる。As described above, according to the present invention, a highly accurate alignment method using global alignment can be provided.
第1図は複数のチップパターンを有するウェハを示す図
、第2図は第1図に示したウェハのチップパターンの配
列誤差曲線を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a wafer having a plurality of chip patterns, and FIG. 2 is a diagram showing an arrangement error curve of the chip patterns of the wafer shown in FIG.
Claims (1)
れに対して上記基板上の複数のパターン部分をステップ
アンドリピートで処理するために上記パターン部分のそ
れぞれを所定の基準に対して順次アライメントするため
の方法において、上記ロット単位内の少なくとも一枚の
基板に対してはダイバイダイアライメントにより上記パ
ターン部分のそれぞれを上記基準に対して順次アライメ
ントし、上記少なくとも一枚の基板上のパターン部分の
配列に関するデータを記憶し、上記少なくとも一枚の基
板の以降に上記ロット単位内の他の基板のパターン部分
をステップアンドリピートで処理する際には上記記憶デ
ータに基づいて上記他の基板のステップアンドリピート
処理のためのステップ移動を制御することを特徴とする
アライメント方法。To sequentially align each of the pattern portions with respect to a predetermined standard in order to perform step-and-repeat processing of a plurality of pattern portions on the substrate for each of a plurality of substrates whose processes are managed on a lot-by-lot basis. In the method, for at least one substrate in the lot unit, each of the pattern portions is sequentially aligned with the reference by die-by-die alignment, and the alignment of the pattern portions on the at least one substrate is performed. When processing the pattern portions of other substrates in the lot unit by step-and-repeat processing after the at least one substrate, step-and-repeat processing of the other substrates is performed based on the stored data. An alignment method characterized by controlling step movement for.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61293159A JPS62247529A (en) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | Method for alignment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61293159A JPS62247529A (en) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | Method for alignment |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57135498A Division JPS5927525A (en) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | Alignment method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62247529A true JPS62247529A (en) | 1987-10-28 |
JPH0463534B2 JPH0463534B2 (en) | 1992-10-12 |
Family
ID=17791182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61293159A Granted JPS62247529A (en) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | Method for alignment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62247529A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0684753A (en) * | 1992-09-04 | 1994-03-25 | Nikon Corp | Exposing method |
JP2011018840A (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Nikon Corp | Pattern forming device, pattern forming method, device manufacturing device, and device manufacturing method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS51111076A (en) * | 1975-03-26 | 1976-10-01 | Hitachi Ltd | Exposure device |
JPS5541739A (en) * | 1978-09-20 | 1980-03-24 | Hitachi Ltd | Micro-projection type mask alignment device |
-
1986
- 1986-12-09 JP JP61293159A patent/JPS62247529A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS51111076A (en) * | 1975-03-26 | 1976-10-01 | Hitachi Ltd | Exposure device |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0463534B2 (en) | 1992-10-12 |
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