JPS63232319A - ウエハの位置合わせ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ウェハの位置合わせ処理方法であって、ステージの移動
速度が不安定な区間を助走区間として予め設定し、ステ
ージの移動区間のうち助走区間を除いた検出区間におい
て位置合わせ信号を検出し、各検出された位置合わせ信
号をステージの各々の位置に対応させて記憶することに
よって、ステージの移動位置に対応した位置合わせ信号
を正確に検出すると共に、回路のサンプリング時間で制
限されることなくステージの位置を認識することを可能
とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ウェハの位置合わせ処理方法に関し、特に、
ステージを移動してマスクとウェハの相対位置を変化さ
せ、マスクに設けられたマークとウェハに設けられたマ
ークとの位置関係から得られる位置合わせ信号を検出し
、その検出された位置合わせ信号によりウェハをマスク
の所定位置に合致させるウェハの位置合わせ処理方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来、マスクとウェハとの位置合わせを行う方法として
は、ウェハが固定されたステージを移動してマスクとウ
ェハの相対位置を変化させ、マスクに設けられたリニア
フレネルゾーンとウェハに設けられた位置決めマークと
の位置関係から得られる位置合わせ信号を検出し、その
検出された位置合わせ信号によりウェハをマスクの所定
位置に合致させる方法が知られている。

この方法は、まず、マスクに設けられたリニアフレネル
ゾーンにレーザ光を照射する。レーザ光はリニアフレネ
ルゾーンで回折され、ウェハ上に集光する。そのリニア
フレネルゾーンで集光された光はウェハ上の位置決めマ
ークで反射されるがこの反射光（位置合わせ信号）の強
度を検出することにより、マスクとウェハとの位置関係
を知ることができるようになされている。これは、光反
射率の高い鏡面状のシリコン等のウェハでは反射光の強
度は大きく、また、光反射率の低いシリコン酸化膜等の
位置決めマークの周辺部分では反射光の強度は小さいた
め、検出された反射光が最大となる位置がマスクとウェ
ハとの位置が合致したとして規定することができるから
である。

そして、このようなウェハの位置合わせは、ウェハが固
定されたステージをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動制御
して行うようになされていて、ステージのＸ軸方向およ
びＹ軸方向の移動ピッチ幅としては、例えば、０．０２
μｍ程度である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、従来のウェハの位置合わせ処理方法は
、ウェハが固定されたステージを移動制御し、各々のス
テージの位置における反射光の強度を検出してウェハを
マスクの所定位置に規定するようになされている。

第５図は従来のウェハの位置合わせ処理方法の問題点を
説明するための波形図であり、具体的にはステージを５
μｍだけ移動させた場合の波形図である。

ウェハはステージの移動に従って制御されるが、ステー
ジの制御はＣＰＵからの指令により行われる。このＣＰ
Ｕの指令曲線５１と実際のステージの移動曲線５２との
間には成る程度の時間的な遅れが存在し、そのため、ス
テージの移動が安定した状態においてＣＰＵの指令曲線
５１と実際のステージの移動曲線５２とは略ぼ平行に近
い関係となっている。しかし、ステージの移動が不安定
な減速点す、　　ｂ’以降の区間においては、ＣＰＵの
指令曲線５１と実際のステージの移動曲線５２との平行
に近い関係は崩れ、ＣＰＵはステージに固定されたウェ
ハの位置を正確に認識することができない問題点がある
。

また、ステージの移動制御およびステージの位置の確認
はＣＰＵのサンプリング時間（例えば、１ｍ５ｅｃ、）
毎に行われているため、サンプリング時間の間における
ステージの実際の移動を認識することができない問題点
がある。

本発明は、上述した従来形のウェハの位置合わせ処理方
法に鑑み、ステージの移動速度が不安定な区間を助走区
間として予め設定し、ステージの移動区間のうち助走区
間を除いた検出区間において位置合わせ信号を検出し、
各検出された位置合わせ信号をステージの各々の位置に
対応させて記憶することによって、ステージの移動位置
に対応した位置合わせ信号を正確に検出すると共に、回
路のサンプリング時間の間におけるステージの位置を認
識することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明に係るウェハの位置合わせ処理方法の原
理を示すブロック図である。

本発明によれば、ステージを移動してマスクとウェハの
相対位置を変化させ、前記マスクに設けられたマークと
前記ウェハに設けられたマークとの位置関係から得られ
る位置合わせ信号を検出し、該検出された位置合わせ信
号により前記ウェハを前記マスクの所定位置に合致させ
るウェハの位置合わせ処理方法であって、前記ステージ
の移動速度が不安定な区間を助走区間として予め設定す
る助走区間設定段階１、前記ステージの移動区間のうち
前記助走区間を除いた検出区間において前記位置合わせ
信号を検出する位置合わせ信号検出段階２、および、前
記各検出された位置合わせ信号を前記ステージの各々の
位置に対応させて記憶する位置合わせ信号記憶段階３、
を備えたことを特徴とするウェハの位置合わせ処理方法
が提供される。

〔作　用〕

上述した構成を有する本発明のマスクの位置合わせ処理
方法によれば、助走区間設定段階１によって、ステージ
の移動速度が不安定な区間が予め設定される。さらに、
位置合わせ信号検出段階２によって、ステージの移動区
間のうち助走区間を除いた検出区間において位置合わせ
信号が検出されることになる。そして、位置合わせ信号
記憶段階３によって、各検出された位置合わせ信号がス
テージの各々の位置に対応して記憶されることになる。

これによって、ステージの移動位置に対応した位置合わ
せ信号を正確に検出すると共に、サンプリング時間の間
におけるステージの位置を認識することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係るウェハの位置合わせ
処理方法の実施例について詳述する。

第２図は本発明のウェハの位置合わせ処理方法が適用さ
れる装置の一例を示す図である。

第２図（ａ）に示されるように、レーザ光源２１から出
力されたレーザ光は、レンズ２２を通ってスキャナ２３
のミラー２３ａで反射される。

さらに、レンズ２４を通ってマスク２５に設けられたリ
ニアフレネルゾーン２５ａに照射される。

その照射された光はリニアフレネルゾーン２５ａで回折
され直線状にウェハ２６上に集光する。

第２図（ｂ）に示されるように、ウェハ（例えば、シリ
コン）２６上には光反射率の高い位置決めマーク２６ａ
が形成されている。このウェハ２６上の位置決めマーク
２６ａは鏡面状のシリコンウェハ自体であり、また、位
置決めマーク２６ａの周囲には光反射率の低い膜（シリ
コン酸化膜）２６ｂが形成されていて、位置決めマーク
２６ａによる反射光と位置決めマークの周囲２６ｂによ
る反射光とを区別できるようになされている。また、ウ
ェハ２６はステージ（図示しない）に固定されていて、
ステージにより移動制御されている。

そして、ステージの移動によりウェハ２６がマスク２５
の所定位置に来るようになされている。

このようにして、ウェハ２６がマスク２５上の所定位置
に来たとき、リニアフレネルゾーン２５ａの回折でウェ
ハ２６上に集光された光は位置決めマーク２６ａの真上
を照射することになる。そして、位置決めマーク２６ａ
を照射した光は反射率の高い位置決めマーク２６ａで反
射されて、再びリニアフレネルゾーン２５ａを介してレ
ンズ２４を通過する。さらに、ミラー２３ａで反射され
た光はレンズ２２を通ってフォトダイオード等の受光器
２７で検出されることになる。

第２図（Ｃ）は、受光器２７で検出されたレーザの反射
光の強度を示すものであり、ＩＲ，は反射率の低いシリ
コン酸化膜２６ｂで反射された光の強度であり、ＩＲ，
は反射率の高い鏡面状のシリコンウェハの位置決めマー
ク２６ａで反射された光の強度である。このように、検
出された反射光の強度を測定し、反射光（位置合わせ信
号）のピーク位置を確認することによりウェハ２６をマ
スク２５の所定位置に規定することができる。

第３図は本発明のウェハの位置合わせ処理方法を説明す
るための波形図である。

第３図に示されるように、本発明のウェハの位置合わせ
処理方法は、ステージの移動速度が不安定な区間を助走
区間として予め設定する。すなわち、ステージの移動が
不安定な移動開始個所３２ａおよび移動停止個所３２ｂ
を助走区間とする。ここで、曲線３１はＣＰＵの指令曲
線であり、また、曲線３２は実際のステージの移動曲線
である。

次に、ステージの移動区間のうち助走区間３２ａおよび
３２ｂを除いた区間を検出区間Ｒとして、この検出区間
Ｒにおいて位置合わせ信号（反射光）の検出を行う。こ
れにより、ステージの移動が安定した状態のＣＰＵの指
令曲線３１と実際のステージの移動曲線３２とは略ぼ平
行になる区間で位置合わせ信号を検出することになる。

さらに、本発明のウェハの位置合わせ処理方法は、上記
した検出区間Ｒにおいて、ステージの移動を複数回繰り
返して行うことにより、ステージの各々の位置において
複数の位置合わせ信号を検出する。このようにして検出
された複数の位置合わせ信号は、ステージの各々の位置
に加算して記憶される。そして、加算して記憶された複
数の位置合わせ信号は、加算した回数で除算されて読出
されることになる。このように、位置合わせ信号はステ
ージの各々の位置に対して複数回検出して記憶され、読
出し時にはその記憶データを検出した回数で除算するこ
とにより、ステージの各々の位置に対する位置合わせ信
号の検出誤差を減少させることができ、さらに、検出装
置等で生じる雑音の影響を減少させて高いＳ／Ｎ比を得
ることができる。

第４図は本発明のウェハの位置合わせ処理方法が適用さ
れる装置の一例の要部を示すブロック回路図である。

第４図に示される装置は、マスクおよびウェハに設けら
れた４つのリニアフレネルゾーンおよび位置決めマーク
により検出される位置合わせ信号を処理するためのもの
である。ピッチ幅指定レジスタ４１は、書込みデータＷ
ＤＡＴによりＸ軸周１６ビントカウンタ４２ｘおよびＹ
軸周１６ビツトカウンタ４２）ｒに対して基準となるピ
ッチ幅を指定するものであり、例えば、ピッチ幅を０．
０２μｍに指定するようになされている。この指定され
たピッチ幅に従って、ステージのＸ軸方向およびＹ軸方
向の移動が制御されることになる。ここで、１６ビント
カウンタ４２ｘおよび４２ｙには、ステージの位置を測
定するステージ位置測定用レーザ計測器（図示しない）
からのＸ軸方向の位置信号ＦＰＣｘおよびＹ軸方向の位
置信号ｐｐｃｙが供給されていて、ステージの移動が安
定した位置（検出区間Ｒの開始位置）からステージのＸ
軸方向およびＹ軸方向の移動距離をカウントするように
なされている。

カウンタ４２Ｘおよび４２ｙでカウントされた値はそて
ぞれゲート４３ｘおよび４３ｙを介して、４つのマトリ
ックス型メモリ４４ａ、　４４ｂ、　４４ｃ、　４４ｄ
に供給されるようになされている。ここで、ゲート４３
ｘおよび４３ｙはウェハ上の位置決めマークの形状によ
りカウンタのレベル幅を規定するものである。また、４
つのマトリックス型メモリ４４ａ。

４４ｂ、４４ｃ、４４ｄの各々は、マスクおよびウェハ
に設けられた４つのリニアフレネルゾーンおよび位置決
めマークに対応したものであり、ステージのＸ軸方向お
よびＹ軸方向の位置に対応したマトリックス状のアドレ
スを有していて、それぞれ１６ビツト加算器４６ａ、　
４６ｂ、　４６ｃ、　４６ｄからの出力信号が供給され
ている。

１６ビント加算器４６ａ、　４６ｂ、　４６ｃ、　４６
ｄには、各リニアフレネルゾーンおよび位置決めマーク
により検出された位置合わせ信号Ｚ　＋、Ｚ　ｔ、　Ｚ
　ｓ、　Ｚ　４が１２ビットＡ／Ｄ変換器４６ａ、　４
６ｂ、　４６ｃ、　４６ｄを介して供給されている。ま
た、同期回路４５は、制御信号ＣＮＴに従って１２ビッ
トＡ／Ｄ変換器４６ａ、４６ｂ。

４６ｃ、　４６ｄおよび１６ビツト加算器４６ａ、　４
６ｂ、　４６ｃ、　４６ｄに同期信号を供給するもので
ある。

４つのマトリックス型メモリ　４４ａ、　４４ｂ、　４
４ｃ、　４４ｄニハ、続出し制御・除算器４８が接続さ
れている・この読出し制御・除算器４８には、マトリッ
クス型メモリに記憶されたデータを読出すためのデータ
読出し信号ＲＤおよび４つのマトリックス型メモリの内
から１つを選択するための選択信号ＳＥＬが供給されて
いる。さらに、ステージが同じ位置を往復した回数ＩＷ
Ｔが供給されていて、複数回検出して記憶された位置合
わせ信号を加算した回数で除算するようになされている
。そして、読出し制御・除算器４８は、ステージの各々
の位置で加算された位置合わせ信号を往復回数ＩＷＴで
除算して平均化した位置合わせ信号のデータＩＤＡＴを
ＣＰＵに出力することになる。

以上において、マトリックス型メモ’Ｊ　４４ａ、　４
４ｂ。

４４ｃ、４４ｄはマトリックス状のアドレスを有してい
るもので、ステージの位置に対応したアドレスの位置に
、その位置における位置合わせ信号（反射光）の強度を
記憶するようになされている。マトリックス型メモリ４
４ａ、’　４４ｂ、　４４ｃ、　４４ｄへの記憶は、ス
テージを制御するＣＰＵのサンプリング時間の間におい
ても行われるものであり、このマトリックス型メモリ４
４ａ、　４４ｂ、　４４ｃ、　４４ｄからデータを読出
すことによりＣＰＵはサンプリング時間の間におけるス
テージの移動を正確に認識することができる。

さらに、位置合わせ信号はステージの各々の位置におい
て複数回検出され、その検出される度毎の位置合わせ信
号の値はそのステージの位置に対応するマトリックス型
メモリのアドレスに加算して記憶されるようになされて
いる。そして、加算して記憶された複数の位置合わせ信
号は、加算した回数で除算されて読出されることになる
。このように、位置合わせ信号はステージの各々の位置
に対して複数回検出して記憶され、読出し時にはその記
憶データを検出した回数で除算して平均化することによ
り、ステージの各々の位置に対する位置合わせ信号の検
出誤差を減少させることができ、さらに、構出装置等で
生じる雑音の影響を減少させて高いＳ／Ｎ比を得ること
ができるのは前述した通りである。

以上の実施例において、本発明のウェハの位置合わせ処
理方法は、マスクにリニアフレネルゾーンが設けられ、
そのリニアフレネルゾーンにレーザ光等を照射してウェ
ハ上の位置決めマークで反射された反射光を検出するこ
とによってマスクの位置合わせを行うものに限定される
ものではなく、ステージを移動してマスクとウェハの相
対位置を変化させ、マスクに設けられたマークとウェハ
に設けられたマークとの位置関係から得られる位置合わ
せ信号を検出し、該検出された位置合わせ信号により前
記ウェハを前記マスクの所定位置に合致させるものに対
して幅広く適用することができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明に係るウェハの位置合わ
せ処理方法は、ステージの移動速度が不安定な区間を助
走区間として予め設定し、ステージの移動区間のうち助
走区間を除いた検出区間において位置合わせ信号を検出
し、各検出された位置合わせ信号をステージの各々の位
置に対応させて記憶することによって、ステージの移動
位置に対応した位置合わせ信号を正確に検出すると共に
、回路のサンプリング時間で制限されることなくステー
ジの位置を認識することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るウェハの位置合わせ処理方法の原
理を示すブロック図、 第２図は本発明のウェハの位置合わせ処理方法が適用さ
れる装置の一例を示す図、 第３図は本発明のウェハの位置合わせ処理方法を説明す
るための波形図、 第４図は本発明のウェハの位置合わせ処理方法が適用さ
れる装置の一例の要部を示すブロック回路図、 第５図は従来のウェハの位置合わせ処理方法の問題点を
説明するための波形図である。 （符号の説明） １・・・助走区間設定段階、 ２・・・位置合わせ信号検出段階、 ３・・・位置合わせ信号記憶段階、 ２１・・・レーザ光源、 ２２．２４・・・レンズ、 ２３・・・スキャナ、 ２３ａ・・・ミラー、 ２５・・・マスク、 ２５ａ・・・リニアフレネルゾーン、 ２６・・・ウェハ、 ２６ａ・・・位置決めマーク、 ２６ｂ・・・シリコン酸化膜、 ３１・・・ＣＰＵの指令曲線、 ３２・・・実際のステージの移動曲線、３２ａ・・・移
動開始個所、 ３２ｂ・・・移動停止個所、 Ｒ・・・検出区間。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステージを移動してマスクとウェハの相対位置を変
   化させ、前記マスクに設けられたマークと前記ウェハに
   設けられたマークとの位置関係から得られる位置合わせ
   信号を検出し、該検出された位置合わせ信号により前記
   ウェハを前記マスクの所定位置に合致させるウェハの位
   置合わせ処理方法であって、 前記ステージの移動速度が不安定な区間を助走区間とし
   て予め設定する助走区間設定段階（１）、前記ステージ
   の移動区間のうち前記助走区間を除いた検出区間におい
   て前記位置合わせ信号を検出する位置合わせ信号検出段
   階（２）、および、前記各検出された位置合わせ信号を
   前記ステージの各々の位置に対応させて記憶する位置合
   わせ信号記憶段階（３）、 を備えたことを特徴とするウェハの位置合わせ処理方法
   。 ２、前記位置合わせ信号は前記ステージの各々の位置に
   おいて複数回検出され、該複数回検出された位置合わせ
   信号を前記ステージの各々の位置に加算して記憶される
   ようになっている特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、前記位置合わせ信号は、前記ステージの各々の位置
   に対応したマトリックス型メモリに記憶されるようにな
   っている特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４、前記マスクに設けられたマークはリニアフレネルゾ
   ーンであり、光学系を用いて前記ウェハを前記マスクの
   所定位置に合致させるようになっている特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。