JPS63150916A

JPS63150916A - アライメント方法及びアライメント装置の校正用基板

Info

Publication number: JPS63150916A
Application number: JP61298361A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Kondo; 信二郎近藤; Takeshi Ohashi; 毅大橋; Nobutaka Umagome; 伸貴馬込
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1988-06-23
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0821534B2

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】（発明の技術分野）本発明は、ＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｒｅｔｉ
ｃｌｅ）アライメント装置に、その電気制御系の校正用
として用いられる校正用基板に関する。

（発明の背景）ＴＴ　Ｒ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｒｅｔｉｃｌｅ）
アライメント装置は、レチクルを通してレチクルと共役
なウェハを観察してレチクルのアライメントマーク（レ
チクルマーク）とウェハのアライメントマーク（ウェハ
マーク）との重畳位置関係を表わす検出信号を得、この
検出信号に基づいて、レチクルとウェハとを所定の位置
関係になるように相対移動して位置合わせを行なうアラ
イメント装置である。

そして、従来、ＴＴＲアライメント装置の電気制御系の
校正は、重ね焼きバーニアを形成したテストレチクルを
用い、実際にアライメント装置を作動させて、テストレ
チクルのレチクルマークとウェハのウェハマークとを検
出信号に基づいて所定の位置関係になしくそれぞれのマ
ークの機械的な位置関係と、検出信号の示す位置関係と
は必ずしも一致しない。校正とは電気制御系を調整して
両者を一致させることを言う。）、その後、露光して、
テストレチクルのレチクルマークとバーニアとをウェハ
上に焼付け、アライメント結果をバ−ニアから読んでい
た。すなわち、バーニアの読みは、レチクルマークとウ
ェハマークとの所定の位置関係からのずれ量を示すこと
になる。従って、電気的にはレチクルマークとウェハマ
ークとが所定の位置関係にあると判断されたにもかかわ
らず、実際にはレチクルマークとウェハマークとはバー
ニアによる読取量だけずれていることになるから、この
ずれ量がなくなるように電気制御系を調整してやればよ
い。

しかしながら、このような従来の校正作業は、ウェハの
露光、現像、検査といった手順が必要で、非常に能率が
悪いものであった。

さらに、ウェハの露光、現像、検査のプロセスにおいて
、ずれ量が変化し、レチクルマークとウェハマークとの
機械的なずれ量以外の要因が付加される可能性がある。

（発明の目的）本発明はこれらの欠点を解決し、能率良く、かつ外乱（
プロセス）の影響を受けることなく校正を行なうことを
目的としている。

（発明の概要）本発明は、第１基板の第１マークと第２基板の第２マー
クとの重畳位置関係を表わす検出信号を得、該検出信号
に基づいて前記第１基板と前記第２基板とを所定の位置
関係になるように相対移動して位置合わせを行なうアラ
イメント装置に、その電気制御系の校正用として前記第
１物体もしくは前記第２物体の代わりに用いられる基板
であって、前記第１マークと前記第２マークとが前記所
定の位置関係にあるときに、前記第１マークと前記第２
マークとを重畳したパターンの校正マーク（５０°、５
１′）を形成したことを特徴とする校正用基板（１００
）である。

（実施例）第５図は本発明を実施し、校正をとるための半導体露光
装置とそのＴＴＲアライメント系を２種示しである。

半導体露光装置は、レチクル１のパターンを、不図示の
露光光源からの光によって、投影レンズ２を用いてシリ
コンウェハ３に投影露光するものであり、投影レンズ２
の倍率は、普通１倍からシリコンウェハ３は干渉計ステ
ージ４に真空吸着されていて、安定化レーザ６とステー
ジ４上のミラー５により正確な位置決めがなされる。ス
テージ４は、ＣＰＵ９、モータードライバー８、モータ
ー７により閉ループ制御される。この位置決めはアライ
メント信号の解析により行なわれるが、この信号を得る
ための方法の一つにＴ　Ｔ　Ｒ（Ｔｈｒ。

ｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｒｅｔｉｃｌｅ）というレチクルを通
し、ウェハを見てその位置ずれを測定するものがある。

このアライメント方法で代表的な２方法が図示されて１
５、反射鏡を介してレチクル１上とさらに投影レンズ２
を介してウェハ３上でスキャンし、レチクル上のアライ
メントマークとウェハ上のアライメントマークからの散
乱光や回折光をハーフミラ−１４を通して空間フィルタ
ー１８に入射し、これにより正反射光から分離し、集光
レンズ１９によってディテクター２０上に集光し、ここ
で光電変換信号を得る。

ディテクター２０の出力信号はアンプ２１を経て、アラ
イメントの誤差を計算するためのマイロンコンピュータ
ーや電子回路によって構成されるアライメント誤差計測
回路２２に入力される。この場合、アライメントマーク
としては、第２−ａ図に示すようにガラス５２上にクロ
ームの枠５０を作っておき、また、ウェハ３上には、第
２−ｂ図のように小さな凹凸の十字形状の集合である十
字グレーティングとしてアライメントマーク５１を作っ
てお（。

第３図（ａ）は、ウェハ３とレチクル１が投影レンズ２
を介して所定の位置関係にある場合を示しである。

第３図（ａ）において、１６はレチクル上を走査するレ
ーザスポットである。このスポット１６がアライメント
マークを走る時、クローム枠５０のエツジ５３ａ、５３
ｂでは散乱光を生じその信号は第３図（ｂ）に示した信
号５３′ａ、５３′ｂのように得られる。また、レーザ
スポットがガラス５２を走査する時は、レチクル１を透
過し、ウェハ３上を走査するスポット１７となり、アラ
イメントマーク５１上に来たとき回折光が得られ、その
信号は第３図（ｂ）の信号５１′　となる。

さてアライメント誤差信号とは、信号５３’ａ。

５３“ｂの中点から信号５１’がどれだけずれているか
ということになる。

一方もう一つのアライメント方法としては部材３０〜４
１の系で、ファイバー３０からのアライメント照明光を
ハーフミラ−３１、コリメートレンズ３２、反射鏡３３
によってレチクル照明光３４となし、さらに、投影レン
ズ２によってウェハ照明光３５となし、レチクル１とウ
ェハ３とをそれぞれ照らし、そこにあるアライメントマ
ークを投影レンズ２、反射鏡３３、コリメートレンズ３
２、ハーフミラ−３１、結像レンズ３８によってテレビ
カメラ４０でとらえ、テレビカメラ４０に接続された画
像処理装置４１によって、アライメント誤差信号を得よ
うというものである。ここにレチクル面３７、ウェハ面
３６、テレビ面３９はそれぞれ共役になっている。

この場合に用いられるアライメントマークとしては第４
図のようなもので、例えば６０ａ、６０ｂはレチクル上
、６１はウェハ上のマークとし、６０のちょうど中心に
６１が入るようにステージ４を移動して、レチクル１と
ウェハ３のアライメントを行なう。

以上のようなアライメント系が少なくとも２本以上ある
ことでウェハ３上のチップとレチクルｌの位置合せ（ア
ライメント）が可能となる。

さて、これらのアライメント系を用いてアライメントを
行なう場合、光学系、電気系、制御系の全体にわたり調
整されていなければ、この調整の誤差がシステムオフセ
ットとなり、アライメントの平行ずれや、回転ずれを引
き起こす原因となる。

すなわち、アライメント誤差計測回路２２や画像処理装
置４Ｉから得られるアライメント誤差信号が、アライメ
ント誤差零を示していても、レチクル１とウェハ３とが
所定の位置関係になっていない場合が生じてしまうわけ
である。

そこでこれらのシステムオフセットをとりのぞくことが
、調整において最も重要な作業となる。

本発明はこの作業を行なうに当たり、最も容易正かつ４＃確な方法を与えるために、第１図のような校正
マークを有する校正用基板１００を第１実施例とする第
１図の校正マークは、第２図（ａ）のレチクルマークと
第２図（ｂ）のウェハマークとの合成されたマークであ
り、これは、レチクルアライメントマークとウェハアラ
イメントマークとが所定の位置関係にあるときに、レチ
クルアライメントマークとウェハアライメントマークと
を重畳したパターンを示す。すなわち、ガラス基板にレ
チクルアライメントマークと同じマーク５０’を形成し
、マーク５０゛に囲まれたガラス基板５２゛上には、レ
チクルアライメントマーク５０とウェハアライメントマ
ーク５１とがアライメント完了しているときに、投影レ
ンズ２↓によってレチクルｌ上に生じているウェハアラ
イメントマーク５１がレチクルアライメントマークに対
すると同じ位置関係になるように十字形のマーク５１゛
が形成されている。さて、この校正用基板の使用法は、
レチクル１に代えてアライメント光路中に挿入し、校正
マークをアライメント系１０〜２２でディテクトし、ア
ライメント誤差信号を得れば良い。本来アライメントが
完了しているため（レチクルマークとウェハマークとが
所定の位置関係にある）アライメント誤差は零とならな
くてはいけないが、もし零以外のある値が出ればそれが
システムオフセットとなる。よってこれを零にもって行
くように電気回路系を補正することで、調整が行なえる
。具体的には、アンプ２１のゲインやオフセットを与え
たり、アライメント誤差計測回路２２にシステムオフセ
ットを零にするような補正値を入力し、演算の過程でシ
ステムオフセ・ノドをキャンセルすればよい。

この場合ウェハ側を使用しないためプロセスオフセット
は存在しないが、レチクル製造誤差というものは入る可
能性がある。しかし、レチクルは現在ＥＢ（電子線によ
る描画）の直接描画にて作られるため、その誤差は無視
できるし、あるいは測長機によりダイレクトに測定し、
それを補正しても良い。

またウェハ側でのシステムオフセットを見る場合は、第
１図の如き校正パターンを一度つエバに焼きつけし、現
像したレジスト像を観察すれば良い。その時にはレチク
ル側はパターンのない所を使用する。

さらにウェハ側においてもガラス上にクロム＜Ｃｒ）な
どでパターンを作ったブランクを用いればより正確なオ
フセットどりが可能である。

さらに、ステージ４上の基板に基準マークを設け、この
マークとレチクル１のレチクルマークとの位置合わせを
行なう場合もあるが、そのような系では、基準マークの
代わりに第１図の如き校正マークを形成した基板を用い
ることもできる。

なお、第１図の校正マークは必要に応じて種々のマーク
に変形が可能であって、例えば第５図の部材３０〜４１
の系では、第４図で示したように、レチクル上のレチク
ルマーク６０ａ、６０ｂとウェハ上のウェハマーク６１
を、両者が所定位置（アライメント完了位置）にあると
きに得られる関係に重畳したパターンを校正パターンと
して設けた基板を、レチクル１、ウェハ３、不図示のス
テージ４上の基板の代わりに用いることができる。

また、以上の説明では第１基板（例えばレチクル）と第
２基板（例えばウェハ）とが投影レンズによって共役に
なっていたが、プロキシミティープリンターのように結
像系を有さない露光装置のためにも同様に用いることが
できる。

（発明の効果）以上のように本発明の校正用基板によれば、アライメン
ト系の校正が可能であるため、高い精度でシステムオフ
セットがとれるだけではなく、アライメント誤差をゼロ
にもって行く調整法を採用しうるため調整者も指針がは
っきりしているため作業性が良いといった特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアライメント校正用マークの一例
を示す図、第２図（ａ）はレチクルアライメントマークの一例を示
す図、第２図（ｂ）はウェハアライメントマークを示す
図、第３図（ａ）はレチクルアライメントマークとウェ
ハアライメントマークとがアライメント完了状態にある
状態を示す図、第３図（ｂ）はアライメント信号の説明
図、第４図はレチクルアライメントマークとウェハアラ
イメントマークの他の例を示す図、第５図は半導体露光
装置と２種類のアライメント系とを示した図、である。（主要部分の符合の説明）５０・・・レチクルアライメントマーク５１・・・ウェ
ハアライメントマーク５２・・・ガラス部ｌ・・・レチクル２・・・投影レンズ３・・・ウェハ５・６・・・ウェハステージ干渉計７・８・・・ステージ駆動用モータとドライバー９・・
・ＣＰＵ１０・・・アライメント光源

Claims

【特許請求の範囲】

第１基板の第１マークと第２基板の第２マークとの重畳
位置関係を表わす検出信号を得、該検出信号に基づいて
前記第１基板と前記第２基板とを所定の位置関係になる
ように相対移動して位置合わせを行なうアライメント装
置に、その電気制御系の校正用として前記第１物体もし
くは前記第２物体の代わりに用いられる基板であって、
前記第１マークと前記第２マークとが前記所定の位置関
係にあるときに、前記第１マークと前記第２マークとを
重畳したパターンの校正マークを形成したことを特徴と
する校正用基板。