JP2005353795A - Alignment method for mask and wafer and set of mask - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はマスクとウエハとの位置合わせ方法及びマスクのセットに係り、特に半導体ウエハに近接配置されたマスクのマスクパターンをウエハ上のレジスト層に等倍転写する露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせ方法及びマスクのセットに関する。 The present invention relates to a mask-to-wafer alignment method and a set of masks, and more particularly, to a position of a mask and a wafer in an exposure apparatus that transfers a mask pattern of a mask arranged close to a semiconductor wafer to a resist layer on the wafer at the same magnification. The present invention relates to an alignment method and a set of masks.
従来より、マスクとウエハとの位置合わせを行う方法として、斜方検出法が知られている（特許文献１参照）。 Conventionally, an oblique detection method is known as a method for aligning a mask and a wafer (see Patent Document 1).
斜方検出法は、撮影光軸がウエハに近接配置されたマスク面に対して斜めになるように光学系を配置し、ウエハに設けられた位置合わせ用のウエハマークと、マスクに設けられた位置合わせ用のマスクマークとを同時に撮像し、その撮像した画像から各マーク間の位置ずれを検出する方法であり、この位置ずれがゼロになるようにマスクとウエハとを位置合わせするようにしている。 In the oblique detection method, the optical system is arranged so that the photographing optical axis is inclined with respect to the mask surface arranged close to the wafer, and the wafer mark for alignment provided on the wafer and the mask are provided. This is a method of simultaneously imaging a mask mark for alignment and detecting a positional shift between the marks from the captured image. The mask and the wafer are aligned so that the positional shift becomes zero. Yes.
この斜方検出法は、露光を遮らないように撮像装置を配置することができ、露光中に光学系を退避させる必要がなく、露光中でも各マークを撮像することができるという利点がある。 This oblique detection method has an advantage that an imaging device can be arranged so as not to block exposure, and it is not necessary to retract the optical system during exposure, and each mark can be imaged even during exposure.
この斜方検出法において、ウエハに形成されたウエハマークが、ウエハ上に近接配置されたマスクを経由して撮像されるため、マスクによって照明光が減衰したり、ウエハマークでの散乱光による像が減衰し、その結果、ウエハマークの像と背景とのコントラストが低下するという問題点があり、この課題を解決する提案もなされている（特許文献２参照）。この提案においては、ウエハマークは、マスクに形成された開口部や、厚さが薄く形成されている部分を介して撮像される構成が採用されており、所定の効果が得られている。 In this oblique detection method, the wafer mark formed on the wafer is imaged via a mask placed close to the wafer, so that the illumination light is attenuated by the mask or an image of the scattered light at the wafer mark. As a result, there is a problem that the contrast between the image of the wafer mark and the background is lowered, and a proposal for solving this problem has also been made (see Patent Document 2). In this proposal, the wafer mark employs a configuration in which an image is taken through an opening formed in the mask or a portion formed with a small thickness, and a predetermined effect is obtained.
図１８及び図１９は、この従来より採用されている斜方検出法を説明する概念図である。このうち、図１８は、マスク３０、ウエハ４０、及び顕微鏡撮像装置Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の相対位置関係を示す斜視図であり、図１９は、斜方検出の原理を説明する部分拡大断面図である。
FIG. 18 and FIG. 19 are conceptual diagrams for explaining the oblique detection method conventionally employed. 18 is a perspective view showing a relative positional relationship between the
図１８において、マスク３０の４箇所にマスクマークが設けられ、ウエハ４０の各チップパターンの対応する４箇所にウエハマークが設けられており、この４箇所をそれぞれ撮像できるように顕微鏡撮像装置Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２が配されている。
In FIG. 18, mask marks are provided at four locations on the
図１９（ａ）において、マスクマークＭＭとウエハマークＷＭ１、ＷＭ２が顕微鏡撮像装置Ｘ１（Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）により同時に撮像され、この映像が図１９（ｂ）に示されている。このようにして、マスクとウエハとの位置ずれ量（この場合はＸ方向の位置ずれ量）が得られ、マスクとウエハとの位置合わせが可能となる。
しかしながら、特許文献２のように、マスクに開口部を形成する場合、露光時にこの開口部を通過したビームにより、ウエハマークが露光され、消失してしまう。すなわち、ウエハマークは、ポジレジストにより形成されるのが一般的であることより、１回の露光で使い捨てとなる。
However, when an opening is formed in the mask as in
半導体ウエハの等倍露光方式においては、複数パターンを重ねて露光する多重露光が一般的であり、ウエハマークが１回の露光で使い捨てとなった場合には、多数種類のウエハマークを設ける必要がある。 In the same size exposure method of a semiconductor wafer, multiple exposure in which a plurality of patterns are overlapped and exposed is common, and when a wafer mark becomes disposable after one exposure, it is necessary to provide many types of wafer marks. is there.
ところが、このようにウエハの各チップパターン毎に多数種類のウエハマークを設ける構成は、ただでさえ集積度を向上させる要求の高い半導体ウエハにとって、ウエハマークの場所の確保の点で重大な問題である。 However, such a configuration in which a large number of types of wafer marks are provided for each chip pattern of the wafer is a serious problem in terms of securing the location of the wafer marks even for semiconductor wafers that are highly demanded to improve the degree of integration. is there.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、マスクがウエハに近接配置されている状態でマスクマークとウエハマークとを同時に撮像する斜方検出法等において、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができるマスクとウエハとの位置合わせ方法及びマスクのセットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. In an oblique detection method or the like in which a mask mark and a wafer mark are simultaneously imaged in a state where the mask is arranged close to the wafer, the area occupied by the wafer mark is reduced. An object of the present invention is to provide a mask and wafer alignment method and mask set that can be suppressed as much as possible.
前記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に位置合わせした後に転写し、複数種類のマスクを使用してこの操作を複数回繰り返して行う露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせ方法において、第１のマスクパターンと、位置合わせ用の第１のマスクマークと、前記ウエハに設けられ、撮像手段の同一視野範囲に入る複数の位置合わせ用のウエハマークのうち第１のウエハマークに対向するとともに、第２のウエハマークに対向しない形状であって、該第１のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第１のマスクを使用し、前記撮像手段によって前記第１のマスクマークを撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された１以上の開口部を介して前記第１のウエハマークを撮像し、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第１のマスクマークと前記第１のウエハマークとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第１のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写し、第２のマスクパターンと、位置合わせ用の第２のマスクマークと、前記第２のウエハマークに対向し、該第２のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第２のマスクを使用し、前記撮像手段によって前記第２のマスクマークを撮像するとともに、前記第２のマスクに形成された１以上の開口部を介して前記第２のウエハマークを撮像し、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第２のマスクマークと前記第２のウエハマークとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第２のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a mask is disposed in proximity to a wafer, a mask pattern formed on the mask is transferred to a resist layer on the wafer, and then transferred. In a method of aligning a mask and a wafer in an exposure apparatus that repeats this operation a plurality of times using the mask of the first mask, a first mask pattern, a first mask mark for alignment, and the wafer are provided. The imaging means has a shape that faces the first wafer mark and does not face the second wafer mark among a plurality of alignment wafer marks that fall within the same visual field range of the imaging means, and images the first wafer mark. A first mask formed with one or more openings for securing an imaging range for performing the first mask mark by the imaging means The first wafer mark is imaged through one or more openings formed in the first mask, and the first mask mark and the first mask mark are picked up based on an image signal output from the imaging means. A positional deviation from the first wafer mark is detected, the first mask and the wafer are relatively aligned so that the detected positional deviation becomes zero, and then transferred, and a second mask pattern is transferred. And a second mask mark for alignment, and one or more openings facing the second wafer mark and for securing an imaging range for imaging the second wafer mark. The second mask mark is used, and the second mask mark is imaged by the imaging means, and the second wafer mark is imaged through one or more openings formed in the second mask. And A positional deviation between the second mask mark and the second wafer mark is detected based on an image signal output from the imaging means, and the second mask is arranged so that the detected positional deviation becomes zero. The wafer is transferred after being relatively aligned with the wafer.
本願請求項１に係る発明によれば、ウエハの複数箇所に位置合わせ用のウエハマークを設け、このうちの１箇所又は２箇所（それ以上でも可）のウエハマークと第１のマスクマークにより第１のマスクとウエハとの位置合わせを行い転写し、未使用の１箇所又は２箇所（それ以上でも可）のウエハマークと第２のマスクマークにより第２のマスクとウエハとの位置合わせを行う。したがって、図１９の構成のように、マスクマークＭＭとウエハマークＷＭ１、ＷＭ２のセットを各マスクに対応させてマスクとウエハに設けずに、複数のウエハマークを隣接させて設ける等により、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, alignment wafer marks are provided at a plurality of locations on the wafer, and one or two (or more) of the wafer marks and the first mask mark can be used. The first mask and the wafer are aligned and transferred, and the second mask and the wafer are aligned using one or two (or more) unused wafer marks and the second mask mark. . Accordingly, as shown in the configuration of FIG. 19, a set of mask marks MM and wafer marks WM1 and WM2 is not provided on the mask and wafer corresponding to each mask, but a plurality of wafer marks are provided adjacent to each other. The area occupied by can be suppressed as much as possible.
本願請求項２に係る発明は、ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に位置合わせした後に転写し、複数種類のマスクを使用してこの操作を複数回繰り返して行う露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせ方法において、第１のマスクパターンと、位置合わせ用の第１のマスクマークと、前記ウエハに設けられる位置合わせ用のウエハマークに対向し、該ウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための開口部と、が形成された第１のマスクを使用し、撮像手段によって前記第１のマスクマークを撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された開口部を介して前記ウエハマークを撮像し、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第１のマスクマークと前記ウエハマークとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第１のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写し、第２のマスクパターンと、位置合わせ用の第２のマスクマークと、前記ウエハに転写された前記第１のマスクマークのパターンに対向し、該第１のマスクマークのパターンを撮像するための撮像範囲を確保するための開口部と、が形成された第２のマスクを使用し、前記撮像手段によって前記第２のマスクマークを撮像するとともに、前記第２のマスクに形成された開口部を介して前記第１のマスクマークのパターンを撮像し、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第２のマスクマークと前記第１のマスクマークのパターンとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第２のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写することを特徴としている。 According to the second aspect of the present invention, a mask is placed close to a wafer, and the mask pattern formed on the mask is transferred to the resist layer on the wafer after being transferred, and this operation is performed using a plurality of types of masks. In a method for aligning a mask and a wafer in an exposure apparatus that repeats a plurality of times, a first mask pattern, a first mask mark for alignment, and a wafer mark for alignment provided on the wafer are opposed to each other. Then, the first mask formed with an opening for securing an imaging range for imaging the wafer mark is used, and the first mask mark is imaged by the imaging means, and the first The wafer mark is imaged through an opening formed in the mask, and the first mask mark and the first mask mark are imaged based on an image signal output from the imaging means. The positional deviation from the wafer mark is detected, the first mask and the wafer are relatively aligned so that the detected positional deviation is zero, and then transferred, and the second mask pattern A second mask mark for alignment and an opening for securing an imaging range for imaging the pattern of the first mask mark facing the pattern of the first mask mark transferred to the wafer And imaging the second mask mark by the imaging means, and the first mask mark through the opening formed in the second mask. A pattern is imaged, and a positional deviation between the second mask mark and the pattern of the first mask mark is detected based on an image signal output from the imaging means. There has been characterized by transferring after combined relative position between the wafer and the second mask to be zero.
本願請求項２に係る発明によれば、ウエハマークと第１のマスクマークにより第１のマスクとウエハとの位置合わせを行い転写し、ウエハに転写された第１のマスクマークのパターンと第２のマスクマークにより第２のマスクとウエハとの位置合わせを行う。すなわち、第２のマスクとウエハとの位置合わせの際に、専用のウエハマークに代えて、ウエハに転写された第１のマスクマークのパターンを使用する。したがって、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。 According to the second aspect of the present invention, the first mask mark and the wafer are aligned and transferred by the wafer mark and the first mask mark, and the first mask mark pattern transferred to the wafer and the second mask mark are transferred. The second mask and the wafer are aligned with the mask mark. That is, when the second mask and the wafer are aligned, the pattern of the first mask mark transferred to the wafer is used instead of the dedicated wafer mark. Therefore, the area occupied by the wafer mark can be suppressed as much as possible.
本願請求項３に係る発明は、ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に位置合わせした後に転写し、複数種類のマスクを使用してこの操作を複数回繰り返して行う露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせ方法において、第１のマスクパターンと、位置合わせ用の第１のマスクマークと、前記ウエハの複数箇所に隣接して設けられ、撮像手段の同一視野範囲に入る複数の位置合わせ用のウエハマークのうち第１のウエハマークに対向するとともに、第２のウエハマークに対向しない形状であって、該第１のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第１のマスクを使用し、前記撮像手段によって前記第１のマスクマークを撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された開口部を介して前記第１のウエハマークを撮像し、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第１のマスクマークと前記第１のウエハマークとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第１のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写し、第２のマスクパターンと、位置合わせ用の第２のマスクマークと、前記ウエハの複数箇所に隣接して設けられ、撮像手段の同一視野範囲に入る複数の位置合わせ用のウエハマークのうち第２のウエハマークに対向するとともに、第３のウエハマークに対向しない形状であって、該第２のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第２のマスクを使用し、前記撮像手段によって前記第２のマスクマークを撮像するとともに、前記第２のマスクに形成された開口部を介して前記第２のウエハマークを撮像し、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第２のマスクマークと前記第２のウエハマークとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第２のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写し、第３のマスクパターンと、位置合わせ用の第３のマスクマークと、前記ウエハの複数箇所に隣接して設けられる複数の位置合わせ用のウエハマークのうち第３のウエハマークに対向し、該第３のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第３のマスクを使用し、前記撮像手段によって前記第３のマスクマークを撮像するとともに、前記第３のマスクに形成された開口部を介して前記第３のウエハマークを撮像し、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第３のマスクマークと前記第３のウエハマークとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第３のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写することを特徴としている。
In the invention according to
本願請求項３に係る発明によれば、ウエハの複数箇所に隣接して位置合わせ用のウエハマークを設け（第１、第２、第３のウエハマークのように、順に設け）、第１のウエハマークと第１のマスクマークにより第１のマスクとウエハとの位置合わせを行い転写し、第２のウエハマークと第２のマスクマークにより第２のマスクとウエハとの位置合わせを行い転写し、第３のウエハマークと第３のマスクマークにより第３のマスクとウエハとの位置合わせを行い転写する。したがって、図１９の構成のように、マスクマークＭＭとウエハマークＷＭ１、ＷＭ２のセットを各マスクに対応させてマスクとウエハに設けずに、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。
According to the invention of
本願請求項４に係る発明は、ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に位置合わせした後に転写し、複数種類のマスクを使用してこの操作を複数回繰り返して行う露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせ方法において、前記ウエハ上に第１層用のパターンを転写する際に、前記第１層用のマスクパターンと、前記ウエハが固定されるウエハステージに設けられる位置合わせ用のウエハステージマークに対向し、該ウエハステージマークを撮像するための撮像範囲を確保するために、前記マスクパターン両側の２箇所に設けられる開口部と、前記マスクパターン両側の２箇所に設けられ、外形が略長方形状の位置合わせ用のマークであって、その長手方向端部が該マーク及び前記開口部を含む矩形状の平面領域の両端辺近傍まで設けられる第１のマスクマークと、が形成された第１のマスクを使用し、該第１のマスクと前記ウエハステージとを位置決めし、その光軸が鉛直に対し所定の傾斜角度をもって配される２組の撮像手段のうち、１の撮像手段によって前記第１のマスクマークの一方を撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された開口部を介して前記ウエハステージマークを撮像し、前記第１のマスクと前記ウエハステージとを再位置決めし、他の１の撮像手段によって前記第１のマスクマークの他方を撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された開口部を介して前記ウエハステージマークを撮像し、前記２組の撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第１のマスクマークと前記ウエハステージマークとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第１のマスクと前記ウエハステージとのθ方向を相対的に位置合わせし、前記第１のマスクと前記ウエハステージとをＸ、Ｙ方向に間欠的に相対移動させながら、前記ウエハ上の複数箇所に前記第１層用のパターン及び前記第１のマスクマークを転写し、前記ウエハ上に第２層用のパターンを転写する際に、第２のマスクパターンと、該マスクパターン両側の２箇所に設けられる位置合わせ用の第２のマスクマークと、前記ウエハに転写された前記第１のマスクマークのパターンに対向し、該第１のマスクマークのパターンを撮像するための撮像範囲を確保するために、前記マスクパターン両側の２箇所に設けられる開口部と、が形成された第２のマスクを使用し、前記撮像手段によって前記第２のマスクマークを撮像するとともに、前記第２のマスクに形成された開口部を介して前記第１のマスクマークのパターンを撮像し、前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第２のマスクマークと前記第１のマスクマークのパターンとの位置ずれを検出し、前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第２のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写することを特徴としている。 In the invention according to claim 4 of the present application, a mask is placed close to the wafer, the mask pattern formed on the mask is transferred to the resist layer on the wafer and transferred, and this operation is performed using a plurality of types of masks. In the method of aligning a mask and a wafer in an exposure apparatus that repeats a plurality of times, when the pattern for the first layer is transferred onto the wafer, the mask pattern for the first layer and the wafer are fixed An opening provided at two locations on both sides of the mask pattern, in order to secure an imaging range for imaging the wafer stage mark facing the wafer stage mark for alignment provided on the wafer stage; Alignment marks that are provided at two locations on both sides of the pattern and whose outer shape is substantially rectangular, and the longitudinal ends thereof are the mark and the front Using a first mask formed with a first mask mark provided to the vicinity of both ends of a rectangular planar region including an opening, and positioning the first mask and the wafer stage; One of the first mask marks is picked up by one of the two sets of image pickup means whose optical axes are arranged at a predetermined inclination angle with respect to the vertical, and an opening formed in the first mask. The wafer stage mark is imaged through a section, the first mask and the wafer stage are repositioned, the other one of the first mask marks is imaged by another imaging unit, and the first The wafer stage mark is imaged through an opening formed in the mask of the first mask, and the first mask mark and wafer wafer are imaged based on image signals output from the two sets of imaging means. The first mask and the wafer stage are relatively aligned with each other such that the first mask and the wafer stage are relatively aligned so that the detected position deviation becomes zero. , The pattern for the first layer and the first mask mark are transferred to a plurality of locations on the wafer, and the pattern for the second layer is transferred onto the wafer. The second mask pattern, the second mask mark for alignment provided at two positions on both sides of the mask pattern, and the pattern of the first mask mark transferred to the wafer. In order to secure an imaging range for imaging the pattern of the first mask mark, a second mask having openings formed at two positions on both sides of the mask pattern is used. Then, the second mask mark is picked up by the image pickup means, and the pattern of the first mask mark is picked up through an opening formed in the second mask, and is output from the image pickup means. A positional deviation between the second mask mark and the pattern of the first mask mark is detected based on an image signal, and the second mask and the wafer are relatively moved so that the detected positional deviation becomes zero. It is characterized in that the image is transferred after being aligned.
本願請求項４に係る発明によれば、ウエハ上の複数箇所に第１層用のパターン及び第１のマスクマークを転写し、ウエハに転写された第１のマスクマークのパターンと第２のマスクマークにより第２のマスクとウエハとの位置合わせを行う。すなわち、第２のマスクとウエハとの位置合わせの際に、専用のウエハマークに代えて、ウエハに転写された第１のマスクマークのパターンを使用する。したがって、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the pattern for the first layer and the first mask mark are transferred to a plurality of locations on the wafer, and the first mask mark pattern and the second mask transferred to the wafer are transferred. The second mask and the wafer are aligned by the mark. That is, when the second mask and the wafer are aligned, the pattern of the first mask mark transferred to the wafer is used instead of the dedicated wafer mark. Therefore, the area occupied by the wafer mark can be suppressed as much as possible.
以上の点では、本願請求項２に係る発明と略同様の効果が得られている。本願請求項４に係る発明は、更に、以下に説明する効果が得られる。すなわち、ウエハの第１層の転写（初回の転写）の際に、ウエハステージのＸ、Ｙ方向の向きと第１のマスクのＸ、Ｙ方向の向きとが一致していない場合があり、これにより、以降の転写もこれに倣ってしまう不具合が指摘されており、これに対処できる。
In the above points, substantially the same effect as that of the invention according to
図２０及び図２１は、このウエハの第１層の転写の状態を示す説明図である。このうち図２０は、ウエハ４０を支持するウエハステージ（θＸＹステージ）６０と第１のマスク３０との相対位置関係を示す。第１のマスク３０の中央の矩形は、転写されるマスクパターンである。このようにウエハステージ６０のＸ、Ｙ方向の向きと、第１のマスク３０のＸ、Ｙ方向の向き（Ｘ’、Ｙ’で表示）とが一致していないと（すなわち、θ方向にずれを生じると）、マスクパターンがθ方向に回転した状態で転写される。
20 and 21 are explanatory views showing a state of transfer of the first layer of the wafer. Of these, FIG. 20 shows the relative positional relationship between the wafer stage (θXY stage) 60 that supports the
図２１は、この状態のウエハ４０を示すもので、転写される９個のマスクパターンの中心のＸ、Ｙ座標は、格子状の中心線ＣＬに一致している。ところが、マスクパターンのθ方向は、正規の姿勢である破線の矩形（図では２個のみ表示）とは異なり、回転した状態にある。このような初回の転写状態のウエハ４０は、以降の重ね合わせ転写精度を悪化させることとなる。
FIG. 21 shows the
これに対し、本願請求項４に係る発明によれば、初回の転写の際に、第１のマスクマークと、ウエハステージに設けられたウエハステージマークにより第１のマスクとウエハステージとのθ方向の位置合わせを行うので、上記のような不具合は解消できる。 On the other hand, according to the fourth aspect of the present invention, in the first transfer, the θ direction between the first mask and the wafer stage by the first mask mark and the wafer stage mark provided on the wafer stage. Therefore, the above problems can be solved.
更に、本願請求項４に係る発明によれば、外形が略長方形状の位置合わせ用のマークである第１のマスクマークがマスクパターン両側の２箇所に設けられ、このマークの長手方向端部が該マーク及び開口部を含む矩形状の平面領域の両端辺近傍まで設けられているので、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。すなわち、光軸が鉛直に対し所定の傾斜角度をもって配される撮像手段によりマスクマークとウエハステージマーク又はマスクマークのパターンとを同時に撮像した場合、両者のフォーカス位置が異なることとなるが、上記の構成とすれば、マークの長さをコンパクトにできる。この詳細については、後述する。 Furthermore, according to the invention according to claim 4 of the present application, the first mask mark, which is an alignment mark having a substantially rectangular outer shape, is provided at two positions on both sides of the mask pattern, and the longitudinal ends of the mark are Since it is provided to the vicinity of both ends of the rectangular planar region including the mark and the opening, the area occupied by the wafer mark can be suppressed as much as possible. That is, when the mask mark and the wafer stage mark or the pattern of the mask mark are simultaneously imaged by the imaging means in which the optical axis is arranged at a predetermined inclination angle with respect to the vertical, the focus position of the two will be different. With the configuration, the length of the mark can be made compact. Details of this will be described later.
本願請求項５に係る発明は、前記撮像手段の光軸が鉛直に対し所定の角度をなしている状態で、前記位置ずれを検出する前記マスクマークと前記ウエハマーク若しくは前記ウエハステージマークとの、又は、前記位置ずれを検出する前記マスクマークと前記マスクマークのパターンとの、前記撮像手段の光軸に対し直交する面上での被撮像部分同士の距離Ｌを１００μｍ以下とすることを特徴としている。 In the invention according to claim 5 of the present invention, in the state where the optical axis of the imaging means is at a predetermined angle with respect to the vertical, the mask mark for detecting the displacement and the wafer mark or the wafer stage mark, Alternatively, the distance L between the portions to be imaged on the plane perpendicular to the optical axis of the imaging means between the mask mark for detecting the positional deviation and the pattern of the mask mark is set to 100 μm or less. Yes.
本願請求項５に係る発明によれば、マスクマークとウエハマーク若しくはウエハステージマークとの、又は、マスクマークとマスクマークのパターンとの、被撮像部分同士の距離Ｌを１００μｍ以下とするので、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。この具体的手段については、後述する。 According to the fifth aspect of the present invention, the distance L between the imaged portions of the mask mark and the wafer mark or the wafer stage mark or the mask mark and the mask mark pattern is set to 100 μm or less. The area occupied by the mark can be suppressed as much as possible. This specific means will be described later.
本願請求項６に係る発明は、前記マスクに形成された前記マスクパターン及び前記マスクマーク以外の箇所であり、かつ、前記マスクマーク及び前記開口部を含む矩形状の平面領域の内部に重ね合わせ検証用マスクマークを設けるとともに、該重ね合わせ検証用マスクマークと対向する部分の前記ウエハに重ね合わせ検証用ウエハマークを設け、転写後の前記重ね合わせ検証用マスクマークのパターンと前記重ね合わせ検証用ウエハマークとの位置ずれを検出し、前記マスクと前記ウエハとの位置合わせ精度を測定することを特徴としている。 In the invention according to claim 6 of the present invention, the overlay verification is carried out inside a rectangular planar region which is a portion other than the mask pattern and the mask mark formed on the mask and includes the mask mark and the opening. A mask mark for overlay and a wafer mark for overlay verification are provided on a portion of the wafer facing the mask mask for overlay verification, and the pattern of the mask mark for overlay verification after transfer and the wafer for overlay verification A positional deviation from the mark is detected, and an alignment accuracy between the mask and the wafer is measured.
本願請求項６に係る発明によれば、マスクに重ね合わせ検証用マスクマークを設けるとともに、この重ね合わせ検証用マスクマークと対向する部分のウエハに重ね合わせ検証用ウエハマークを設け、転写後の重ね合わせ検証用マスクマークのパターンと重ね合わせ検証用ウエハマークとの位置ずれを検出するので、マスクとウエハとの位置合わせ精度が容易に測定できる。 According to the invention of claim 6 of the present application, the mask for overlay verification is provided on the mask, and the wafer mark for overlay verification is provided on the wafer facing the overlay verification mask mark so that the overlap after transfer is achieved. Since the positional deviation between the alignment verification mask mark pattern and the overlay verification wafer mark is detected, the alignment accuracy between the mask and the wafer can be easily measured.
マスクには製造過程で歪を生じることもあり、また、マスクホルダ等の装置の温度変化により、マスクの精度が設計値とずれていることもある。このような場合には、転写の際に等倍露光とせず、副偏向器２６、２８（図１参照）により電子ビーム１５の入射角度を制御して、投射倍率（Ｍａｇ．）を変更して転写する必要がある。この際、既述のウエハマークとマスクマークとで転写後にマスクとウエハとの位置合わせ精度を測定するのは困難である。
The mask may be distorted during the manufacturing process, and the accuracy of the mask may deviate from the design value due to a temperature change of an apparatus such as a mask holder. In such a case, the projection magnification (Mag.) Is changed by controlling the incident angle of the
一方、上記のような重ね合わせ検証用マークを設けることにより、マスクとウエハとの位置合わせ精度が容易に測定できる。したがって、たとえば、マスクやウエハのロット変更直後にこのような位置合わせ精度の測定を行うことにより、以降の転写精度を向上させることが可能となる。 On the other hand, by providing the overlay verification mark as described above, the alignment accuracy between the mask and the wafer can be easily measured. Therefore, for example, by performing such alignment accuracy measurement immediately after a mask or wafer lot change, it is possible to improve the subsequent transfer accuracy.
本願請求項７に係る発明は、ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に位置合わせした後に転写し、複数種類のマスクを使用してこの操作を複数回繰り返して行う露光方法に使用される複数種類のマスクよりなるマスクのセットにおいて、前記それぞれのマスクには、前記マスクパターンと、位置合わせ用のマスクマークと、前記ウエハに設けられる位置合わせ用のウエハマークに対向し、該ウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための開口部とが形成されていることを特徴としている。 In the invention according to claim 7 of the present invention, a mask is placed close to the wafer, the mask pattern formed on the mask is transferred to the resist layer on the wafer and transferred, and this operation is performed using a plurality of types of masks. In a set of masks composed of a plurality of types of masks used in an exposure method that is repeatedly performed a plurality of times, each mask includes the mask pattern, a mask mark for alignment, and alignment provided on the wafer. And an opening for securing an imaging range for imaging the wafer mark.
本願請求項７に係る発明によれば、それぞれのマスクには、ウエハに設けられる位置合わせ用のウエハマーク( ウエハステージマークや、転写されたマスクマークのパターンも含む) に対向し、このウエハマーク等を撮像するための撮像範囲を確保するための開口部とが形成されているので、本願請求項１〜６に係る発明に適用ができ、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。 According to the invention of claim 7 of the present application, each mask is opposed to a wafer mark for alignment (including a wafer stage mark and a transferred mask mark pattern) provided on the wafer. And an opening for securing an imaging range for imaging, etc., can be applied to the invention according to claims 1 to 6, and the area occupied by the wafer mark can be suppressed as much as possible. .
以上説明したように本発明によれば、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。これにより、高集積度の半導体ウエハが得られる。 As described above, according to the present invention, the area occupied by the wafer mark can be suppressed as much as possible. Thereby, a highly integrated semiconductor wafer is obtained.
以下添付図面に従って本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法及びマスクのセットの好ましい実施の形態について説明する。先ず、本発明に係るマスクのセットが適用される露光装置の一例について説明する。 Preferred embodiments of a mask and wafer alignment method and mask set according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of an exposure apparatus to which the mask set according to the present invention is applied will be described.
図１に示される露光装置は、電子ビームを使用した電子ビーム近接露光装置１０であり、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビーム１５を光軸に平行に走査する走査手段２０と、マスク３０と、静電チャック５０と、θＸＹステージ６０とから構成されている。なお、この電子ビーム近接露光装置１０は、図示しない真空チャンバ内に設けられている。
The exposure apparatus shown in FIG. 1 is an electron beam
マスク３０は、静電チャック５０に吸着されたウエハ４０に近接するように（マスク３０とウエハ４０との隙間が、たとえば５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビーム１５を照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビーム１５がウエハ４０上のレジスト層４２に照射される。
The
走査手段２０は、図２に示されるように、電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビーム１５を偏向制御する。これにより、マスク３０のマスクパターンがウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
As shown in FIG. 2, the
θＸＹステージ６０は、静電チャック５０に吸着されたウエハ４０を水平の直交２軸方向に移動させるとともに、水平面内で回転させるもので、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにウエハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウエハ４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。
The
ところで、ウエハ４０は、それぞれマスクパターンの異なる複数のマスク３０、３０…を用いて複数回露光され、これにより、集積回路が形成される。したがって、各マスクパターンの露光時には、露光するマスクパターンが、既に露光済みのマスクパターンと所定の位置関係になるように、マスク３０とウエハ４０とを相対的に位置決めする必要がある。
By the way, the
次に、上記電子ビーム近接露光装置１０に適用される、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法のための装置について説明する。
Next, an apparatus for the mask and wafer alignment method according to the present invention applied to the electron beam
図３は、電子ビーム近接露光装置１０の転写部の上面図であり、図４は、図３の４−４線矢視図である。
3 is a top view of the transfer portion of the electron beam
これらの図面に示されるように、この電子ビーム近接露光装置には、マスク３０に対向して４つの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２が設けられている。これらの顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２は、電子ビーム１５による露光時に電子ビーム１５を遮ることがないように撮影光軸がマスク面に対して斜めになるように配置されている。
As shown in these drawings, this electron beam proximity exposure apparatus is provided with four microscope imaging devices AX1, AY1, AX2, and AY2 facing the
図５は電子ビーム近接露光装置１０の転写部を拡大した上面図である。同図に示されるように、θＸＹステージ６０上の静電チャック５０には、ウエハ４０が吸着されている。
FIG. 5 is an enlarged top view of the transfer portion of the electron beam
このウエハ４０には、ウエハ４０の各チップのＸ軸方向の位置決めを行うための２つのウエハマークＭWX、ＭWXと、Ｙ軸方向の位置決めを行うための２つのウエハマークＭWY、ＭWYとがチップが形成される領域外に設けられている。
The
一方、マスク３０は、ケイ素（Ｓｉ）から構成されている。このマスク３０には、破線で示される領域内にマスクパターンが形成されており、また、破線で示される領域外にウエハマークＭW ( ＭWX、ＭWX、ＭWY、ＭWY) との関係でマスク３０とウエハ４０とのＸ方向、Ｙ方向のずれ、及びＸＹ平面の回転方向のずれを検出するための４つのマスクマークＭM ( ＭMX、ＭMX、ＭMY、ＭMY) が設けられている。なお、マスク３０は、Ｓｉに限らず、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯn 、タングステン、アルミニウム、タンタル、チタン、白金、金、銀、銅、及びそれらの化合物から構成されているものでもよい。
On the other hand, the
次に、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第１の実施形態について説明する。 Next, a first embodiment of a mask and wafer alignment method according to the present invention will be described.
先ず、図６により上記ウエハマークＭW 及びマスクマークＭM の詳細について説明する。なお、ウエハマークＭW 及びマスクマークＭM の符号は、図５とは異なっている。図６（Ａ）は、図５の符号Ａで示した部分の拡大図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の長円部分の断面形状を合成した部分断面図である。 First, the details of the wafer mark MW and the mask mark MM will be described with reference to FIG. The reference numerals of the wafer mark MW and the mask mark MM are different from those in FIG. 6A is an enlarged view of a portion indicated by reference symbol A in FIG. 5, and FIG. 6B is a partial cross-sectional view in which the cross-sectional shapes of the oval portion in FIG. 6A are synthesized.
図６（Ａ）に示されるように、第１のマスク３０Ａには、第１のマスク３０Ａとウエハ４０の各チップとを粗く位置合わせ（コースアライメント）したときに、２組のウエハマークＭW1が臨む開口３２、３２が形成されている。この開口３２、３２の角部３２Ａは、応力集中によってクラックが発生しないように円弧状に形成されている。
As shown in FIG. 6A, two sets of wafer marks MW1 are formed on the
なお、開口３２、３２は、図５に示されるように、顕微鏡撮像装置ＡＸ１によって撮像される部分Ａに設けられているが、他の顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２によって撮影される部分にもそれぞれ２つずつ設けられている。また、第１のマスク３０Ａに形成されるマスクマークＭM1は、８×３個の小さな開口によって構成されており、一方、ウエハマークＭW1は、１０×３個の凸部によって構成されている（図６（Ｂ）参照）。
As shown in FIG. 5, the
更に、２組のウエハマークＭW1、ＭW1の中間に同一形状のウエハマークＭW2が設けられている。このウエハマークＭW2は、第１のマスク３０Ａの下方にあるので、破線で表示されており、他のマスク３０（第２のマスク３０Ｂ）とウエハ４０との位置合わせの際に使用される。
Further, a wafer mark MW2 having the same shape is provided between the two sets of wafer marks MW1 and MW1. Since this wafer mark MW2 is below the
次に、顕微鏡撮像装置ＡＸ１について説明する。図７に、顕微鏡撮像装置ＡＸ１の概略を示す。同図に示されるように、顕微鏡撮像装置ＡＸ１は、水平に配置された第１のマスク３０Ａに対して光軸の入射角が所定の角度αとなるように配設されている。
Next, the microscope imaging apparatus AX1 will be described. FIG. 7 shows an outline of the microscope imaging apparatus AX1. As shown in the figure, the microscope imaging apparatus AX1 is arranged such that the incident angle of the optical axis is a predetermined angle α with respect to the
この顕微鏡撮像装置ＡＸ１の内部には、照明手段が設けられている。すなわち、照明手段は、白色光源９３、レンズ９４、反射ミラー９５及びハーフミラー９６から構成されており、白色光源９３から出射された白色照明光は、レンズ９４によってほぼ平行光にされ、反射ミラー９５、ハーフミラー９６、及び対物レンズ９０を介して第１のマスク３０Ａ及びウエハ４０を照明する。
Illumination means is provided inside the microscope imaging apparatus AX1. That is, the illumination means is composed of a
すなわち、対物レンズ９０から光軸方向に出射される白色照明光は、第１のマスク３０ＡのマスクマークＭM1を照明するとともに、第１のマスク３０Ａに形成された開口３２、３２を介して第１のマスク３０Ａの下側に位置するウエハ４０のウエハマークＭW1を照明する。これにより、白色照明光は、第１のマスク３０Ａによって減衰することなくウエハマークＭW1を照明することができる。
That is, the white illumination light emitted from the
このようにして照明された第１のマスク３０ＡのマスクマークＭM1及びウエハ４０のウエハマークＭW1での散乱光による像は、対物レンズ９０、ハーフミラー９６を介して撮像部９７に入射して撮像される。上記ウエハマークＭW1での散乱光による像は、第１のマスク３０Ａによって減衰することなく撮像されるため、ウエハマークＭW1の像と背景とのコントラストが低下することがない。
The images of the scattered light at the mask mark MM1 of the
なお、他の顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２も上記顕微鏡撮像装置ＡＸ１と同様に構成されている。 The other microscope imaging devices AY1, AX2, and AY2 are configured in the same manner as the microscope imaging device AX1.
図８（Ａ）に示されるようにマスクマークＭM1及びウエハマークＭW1は、顕微鏡撮像装置の焦点面Ｆ上にマークの一部が位置するように、各マークの長さや撮影光軸の入射角αなどが決定されている。なお、図８（Ａ）上で、Ｐは白色照明光の正反射光、Ｑ、ＲはそれぞれマスクマークＭM1及びウエハマークＭW1での白色照明光の散乱光、Ｇは第１のマスク３０Ａとウエハ４０との間隔である。
As shown in FIG. 8A, the mask mark MM1 and the wafer mark MW1 have a length of each mark and an incident angle α of the photographing optical axis so that a part of the mark is positioned on the focal plane F of the microscope imaging apparatus. Etc. have been decided. In FIG. 8A, P is the specularly reflected light of the white illumination light, Q and R are the scattered light of the white illumination light at the mask mark MM1 and the wafer mark MW1, respectively, and G is the
前述の図６（Ａ）における長円部分は、顕微鏡撮像装置の焦点面Ｆ上のマーク部分である。この長円部分のマスクマークＭM1とウエハマークＭW1との距離Ｌは、１００μｍ以下とすることが好ましい。このようにすれば、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。 The ellipse portion in FIG. 6A is a mark portion on the focal plane F of the microscope imaging apparatus. The distance L between the oval mask mark MM1 and the wafer mark MW1 is preferably 100 μm or less. In this way, the area occupied by the wafer mark can be suppressed as much as possible.
この距離Ｌは、以下の式により算出できる。
［数１］
Ｌ＝Ｇ／ｓｉｎα
ここで、既述したように、Ｇは、第１のマスク３０Ａとウエハ４０との間隔であり（図６（Ｂ）及び図８（Ａ）参照）、αは、顕微鏡撮像装置ＡＸ１（Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）における光軸の入射角である（図７及び図８（Ａ）参照）。たとえば、Ｇを５０μｍとし、αを４５度とすれば、距離Ｌは、５９μｍとなる。したがって、距離Ｌを１００μｍ以下とするには、上記の値を最適化すればよい。
This distance L can be calculated by the following equation.
[Equation 1]
L = G / sin α
Here, as described above, G is the distance between the
図８（Ｂ）は顕微鏡撮像装置によって白色照明光の散乱光Ｑ、Ｒが撮像された様子を示す画像である。 FIG. 8B is an image showing a state in which the scattered lights Q and R of the white illumination light are imaged by the microscope imaging device.
次に、上記のようにして撮像されたマスクマークＭM1及びウエハマークＭW1、ＭW1に基づいて第１のマスク３０Ａとウエハ４０との位置ずれを検出する方法について説明する。図９は、顕微鏡撮像装置ＡＸ１によってマスクマークＭM1とウエハマークＭW1との位置ずれ量を検出する方法を説明する図である。
Next, a method for detecting the positional deviation between the
図９（Ａ）に示されるように、撮像されたマスクマークＭM1及びウエハマークＭW1の画像中からピントが合っている部分（枠で囲んだ部分）を、Ｘ方向に連続して抽出する。図９（Ｂ）は、このようにして抽出した画像のＸ方向の各位置における輝度レベルを示している。 As shown in FIG. 9A, a focused portion (a portion surrounded by a frame) is continuously extracted in the X direction from the captured image of the mask mark MM1 and the wafer mark MW1. FIG. 9B shows the luminance level at each position in the X direction of the image extracted in this way.
ここで、図９（Ｂ）に示されるように、１つのマスクマークＭM1、及び２つのウエハマークＭW に対応する輝度レベルについて、それぞれ３つのピークのうちの中心のピーク位置を求め、各ピーク間の距離Ｘ1 、Ｘ2 を求める。そして、マスクマークＭM1と２つのウエハマークＭW1とのＸ方向の位置ずれ量ΔＸは、マスクマークＭM1の基準位置を０とすると、次式、
［数２］
ΔＸ＝（Ｘ1 ＋Ｘ2 ）／２
によって求めることができる。
Here, as shown in FIG. 9B, for the luminance levels corresponding to one mask mark MM1 and two wafer marks MW, the peak position of the center of the three peaks is obtained, and the interval between the peaks is determined. The distances X1 and X2 are obtained. The positional deviation amount ΔX in the X direction between the mask mark MM1 and the two wafer marks MW1 is expressed by the following equation when the reference position of the mask mark MM1 is 0.
[Equation 2]
ΔX = (X1 + X2) / 2
Can be obtained.
なお、顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によって第１のマスク３０Ａとウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によって第１のマスク３０Ａとウエハ４０のＹ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる。
Note that two displacement amounts in the X direction between the
そして、第１のマスク３０Ａとウエハ４０の、各チップごとの位置合わせは、各顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２によって検出される位置ずれ量が、同時にゼロになるようにθＸＹステージ６０をＸ方向、Ｙ方向に移動させるとともに、ＸＹ平面内でθＸＹステージ６０を回転させることによって行われる。なお、この実施の形態では、θＸＹステージ６０を回転させるようにしたが、第１のマスク３０Ａを回転させるようにしてもよい。
The
第１のマスク３０Ａとウエハ４０との位置合わせがなされた後、転写を行う。
After the
次に、第２のマスク３０Ｂとウエハ４０との位置合わせ方法について説明する。具体的には、図１０により、ウエハマークＭW2及びマスクマークＭM2の詳細について説明する。なお、図１０は、第１のマスク３０Ａの図６（Ａ）に対応した部分の拡大図である。また、図７〜図９に示される第１のマスク３０Ａの説明と同様の部分については、重複する説明を省略する。
Next, a method for aligning the
図１０に示されるように、第２のマスク３０Ｂには、第２のマスク３０Ｂとウエハ４０の各チップとを粗く位置合わせ（コースアライメント）したときに、ウエハマークＭW2が臨む開口３２が形成されている。このウエハマークＭW2は、既述したように（図６（Ａ）参照）、２組のウエハマークＭW1、ＭW1の中間に設けられていたものである。なお、この２組のウエハマークＭW1、ＭW1は、第１のマスク３０Ａを使用した転写の際に、第１のマスク３０Ａの開口３２、３２の転写により消失しており、図１０には示されていない。
As shown in FIG. 10, the
第２のマスク３０Ｂに形成される２組のマスクマークＭM2、ＭM2は、それぞれ１０×３個の小さな開口によって構成されており、一方、ウエハマークＭW2は、既述したように、１０×３個の凸部によって構成されている。
The two sets of mask marks MM2 and MM2 formed on the
なお、図１０において、ウエハマークＭW2の延長線上には、第１のマスク３０Ａを使用した転写の際に、マスクマークＭM1により形成されたパターンＭMPが形成されている（第２のマスク３０Ｂの下側にあり、殆ど、破線による表示）。
In FIG. 10, a pattern MMP formed by the mask mark MM1 is formed on the extended line of the wafer mark MW2 during the transfer using the
第２のマスク３０Ｂとウエハ４０との位置合わせにおいて、図７の顕微鏡撮像装置の概略構成、図８及び図９の顕微鏡撮像装置によってマスクマークとウエハマークとの位置ずれ量を検出する方法との相違点は、顕微鏡撮像装置の視野内において、中央にウエハマークＭW2が配置され、その両側に２組のマスクマークＭM2、ＭM2が配される点のみである。したがって、重複する説明は省略する。なお、図１０における長円部分は、顕微鏡撮像装置の焦点面Ｆ（図８（Ａ）参照）上のマーク部分である。
In the alignment between the
顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によって第２のマスク３０Ｂとウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によって第２のマスク３０Ｂとウエハ４０のＹ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる点も同様である。
Two displacement amounts in the X direction between the
第２のマスク３０Ｂとウエハ４０との位置合わせがなされた後、転写を行う。
After the
以上説明した、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第１の実施形態によれば、ウエハ４０に位置合わせ用のウエハマークＭW1、ＭW1、ＭW2を設け、このうちのウエハマークＭW1、ＭW1とマスクマークＭM1（第１のマスクマーク）により第１のマスク３０Ａとウエハ４０との位置合わせを行い転写し、未使用のウエハマークＭW2とマスクマークＭM2、ＭM2（第２のマスクマーク）により第２のマスク３０Ｂとウエハ４０との位置合わせを行う。
According to the first embodiment of the mask and wafer alignment method according to the present invention described above, wafer marks MW1, MW1, MW2 for alignment are provided on the
したがって、図１９の構成のように、マスクマークＭＭとウエハマークＷＭ１、ＷＭ２のセットを各マスクに対応させてマスクとウエハに設けずに、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。 Accordingly, as shown in the configuration of FIG. 19, the area occupied by the wafer mark can be suppressed as much as possible without providing a set of the mask mark MM and the wafer marks WM1 and WM2 corresponding to each mask on the mask and the wafer.
次に、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第２の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the mask and wafer alignment method according to the present invention will be described.
先ず、図１１によりウエハマークＭW3及びマスクマークＭM3の詳細について説明する。なお、ウエハマークＭW 及びマスクマークＭM の符号は、図５とは異なっている。図１１（Ａ）は、図５の符号Ａで示した部分の拡大図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の長円部分の断面形状を合成した部分断面図である。 First, details of the wafer mark MW3 and the mask mark MM3 will be described with reference to FIG. The reference numerals of the wafer mark MW and the mask mark MM are different from those in FIG. FIG. 11A is an enlarged view of a portion indicated by reference symbol A in FIG. 5, and FIG. 11B is a partial cross-sectional view in which the cross-sectional shapes of the oval portion in FIG.
図１１（Ａ）に示されるように、第１のマスク３０Ｃには、第１のマスク３０Ｃとウエハ４０の各チップとを粗く位置合わせ（コースアライメント）したときに、２組のウエハマークＭW3が臨む開口３２、３２が形成されている。この開口３２、３２の角部３２Ａは、応力集中によってクラックが発生しないように円弧状に形成されている。
As shown in FIG. 11A, the
なお、開口３２、３２は、図５に示されるように、顕微鏡撮像装置ＡＸ１によって撮像される部分Ａに設けられているが、他の顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２によって撮影される部分にもそれぞれ２つずつ設けられている。また、第１のマスク３０Ｃに形成されるマスクマークＭM3は、２０×３個の小さな開口によって構成されており、一方、ウエハマークＭW3は、１０×３個の凸部によって構成されている（図１１（Ｂ）参照）。
As shown in FIG. 5, the
顕微鏡撮像装置ＡＸ１の構成は、図７及び図８と同様であることより、重複する説明は省略する（他の顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２も同様）。 Since the configuration of the microscope imaging apparatus AX1 is the same as that in FIGS. 7 and 8, a duplicate description is omitted (the same applies to the other microscope imaging apparatuses AY1, AX2, and AY2).
撮像されたマスクマークＭM3及びウエハマークＭW3、ＭW3に基づいて第１のマスク３０Ｃとウエハ４０との位置ずれを検出する方法についても、図９と同様であることより、重複する説明は省略する。なお、図１１（Ａ）における長円部分は、顕微鏡撮像装置の焦点面Ｆ（図８（Ａ）参照）上のマーク部分である。
The method for detecting the positional deviation between the
図３により既述した、顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によって第１のマスク３０Ｃとウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によって第１のマスク３０Ｃとウエハ４０のＹ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる。
The two displacement amounts of the
第１のマスク３０Ｃとウエハ４０の、各チップごとの位置合わせを、各顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２によって検出される位置ずれ量が、同時にゼロになるように行う点も、第１の実施形態と同様である。そして、第１のマスク３０Ｃとウエハ４０との位置合わせがなされた後、転写を行う。
The
次に、第２のマスク３０Ｄとウエハ４０との位置合わせ方法について説明する。具体的には、図１２により、ウエハ４０に転写された第１のマスクマークのパターンＭ3P及びマスクマークＭM4、ＭM4の詳細について説明する。なお、図１２は、第１のマスク３０Ｃの図１１（Ａ）に対応した部分の拡大図である。また、第１のマスク３０Ｃの説明で引用される図７〜図９に示される構成と同様の部分については、重複する説明を省略する。
Next, a method for aligning the
図１２に示されるように、第２のマスク３０Ｄには、第２のマスク３０Ｄとウエハ４０の各チップとを粗く位置合わせ（コースアライメント）したときに、第１のマスクマークのパターンＭ3Pが臨む開口３２が形成されている。この第１のマスクマークのパターンＭ3Pは、第１のマスク３０Ｃを使用した転写の際に、マスクマークＭM3（図１１参照）により形成されたパターンである。本実施形態においては、第１の実施形態のウエハマークＭW2（図１０参照）に代えて、この第１のマスクマークのパターンＭ3Pを、第２のマスク３０Ｄとウエハ４０との位置合わせに使用するものである。
As shown in FIG. 12, the
この第１のマスクマークのパターンＭ3Pは、２組のマスクマークＭM4、ＭM4のＸ方向の中間部分に配される。なお、図１１における２組のウエハマークＭW3、ＭW3は、第１のマスク３０Ｃを使用した転写の際に、第１のマスク３０Ｃの開口３２、３２の転写により消失しており、図１２には示されていない。
The first mask mark pattern M3P is arranged in the middle portion of the two sets of mask marks MM4 and MM4 in the X direction. Note that the two sets of wafer marks MW3 and MW3 in FIG. 11 have disappeared due to the transfer of the
第２のマスク３０Ｄに形成される２組のマスクマークＭM4、ＭM4は、それぞれ１０×３個の小さな開口によって構成されており、一方、第１のマスクマークのパターンＭ3Pは、既述したように、２０×３個のものであるが、この位置合わせに使用するのは、開口３２に配される１０×３個のパターンである。
The two sets of mask marks MM4 and MM4 formed on the
第２のマスク３０Ｄとウエハ４０との位置合わせにおいて、第１のマスク３０Ｃとウエハ４０との位置合わせとの相違点は、顕微鏡撮像装置の視野内において、中央に第１のマスクマークのパターンＭ3Pが配置され、その両側に２組のマスクマークＭM4、ＭM4が配される点のみである。したがって、重複する説明は省略する。図１２における長円部分は、顕微鏡撮像装置の焦点面Ｆ（図８（Ａ）参照）上のマーク部分である。
In the alignment of the
顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によって第２のマスク３０Ｄとウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によって第２のマスク３０Ｄとウエハ４０のＹ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる点も同様である。
Two displacement amounts in the X direction between the
第２のマスク３０Ｄとウエハ４０との位置合わせがなされた後、転写を行う。
After the
以上説明した、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第２の実施形態によれば、ウエハマークＭW3、ＭW3と第１のマスクマークＭM3により第１のマスク３０Ｃとウエハ４０との位置合わせを行い転写し、ウエハ４０に転写された第１のマスクマークのパターンＭ3Pと第２のマスクマークＭM4、ＭM4により第２のマスク３０Ｄとウエハ４０との位置合わせを行う。すなわち、第２のマスク３０Ｄとウエハ４０との位置合わせの際に、専用のウエハマークに代えて、ウエハに転写された第１のマスクマークのパターンＭ3Pを使用する。したがって、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。
According to the second embodiment of the mask and wafer alignment method according to the present invention described above, the position of the
次に、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第３の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the mask and wafer alignment method according to the present invention will be described.
先ず、図１３によりウエハマークＭW5、ＭW6、ＭW7及びマスクマークＭM5、ＭM5の詳細について説明する。なお、ウエハマークＭW 及びマスクマークＭM の符号は、図５とは異なっている。図１３（Ａ）は、図５の符号Ａで示した部分の拡大図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の部分断面図である。 First, details of wafer marks MW5, MW6, MW7 and mask marks MM5, MM5 will be described with reference to FIG. The reference numerals of the wafer mark MW and the mask mark MM are different from those in FIG. 13A is an enlarged view of a portion indicated by reference symbol A in FIG. 5, and FIG. 13B is a partial cross-sectional view of FIG.
図１３（Ａ）に示されるように、第１のマスク３０Ｅには、第１のマスク３０Ｅとウエハ４０の各チップとを粗く位置合わせ（コースアライメント）したときに、ウエハマークＭW5が臨む開口３２が形成されている。この開口３２の角部３２Ａは、応力集中によってクラックが発生しないように円弧状に形成されている。
As shown in FIG. 13A, the
なお、開口３２は、図５に示されるように、顕微鏡撮像装置ＡＸ１によって撮像される部分Ａに設けられているが、他の顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２によって撮影される部分にもそれぞれ設けられている。また、第１のマスク３０Ｅに形成される一対のマスクマークＭM5、ＭM5は、それぞれ６×３個の小さな開口によって構成されている。
As shown in FIG. 5, the
一方、ウエハマークＭW5、ＭW6及びＭW7は、それぞれ６×３個の凸部によって構成されている。このように、３種類のウエハマークＭW5、ＭW6及びＭW7が隣接して設けられており、ウエハマークＭW5は、位置合わせ用のウエハマークのうち第１のウエハマークに該当し、ウエハマークＭW6は、位置合わせ用のウエハマークのうち第２のウエハマークに該当し、ウエハマークＭW7は、位置合わせ用のウエハマークのうち第３のウエハマークに該当する。 On the other hand, the wafer marks MW5, MW6, and MW7 are each composed of 6 × 3 convex portions. In this way, three types of wafer marks MW5, MW6 and MW7 are provided adjacent to each other. The wafer mark MW5 corresponds to the first wafer mark among the wafer marks for alignment, and the wafer mark MW6 is The wafer mark for alignment corresponds to the second wafer mark, and the wafer mark MW7 corresponds to the third wafer mark among the wafer marks for alignment.
更に、第１のマスク３０Ｅに形成されたマスクパターン（図示略）及び一対のマスクマークＭM5、ＭM5以外の箇所、具体的には開口３２の左方に、重ね合わせ検証用マスクマークＫM1が設けられており、この重ね合わせ検証用マスクマークＫM1と対向する部分のウエハ４０に重ね合わせ検証用ウエハマークＫW1が設けられている。
Further, a mask pattern KM1 for overlay verification is provided on a portion other than the mask pattern (not shown) formed on the
このうち、重ね合わせ検証用マスクマークＫM1は、正方形の小さな開口によって構成されており、重ね合わせ検証用ウエハマークＫW1は、重ね合わせ検証用マスクマークＫM1を囲む窓枠形状の凸部によって構成されている。 Among these, the overlay verification mask mark KM1 is configured by a small square opening, and the overlay verification wafer mark KW1 is configured by a window frame-shaped convex portion surrounding the overlay verification mask mark KM1. Yes.
また、図１４（Ａ）及び図１５（Ａ）に示されるのウエハ４０において、重ね合わせ検証用ウエハマークＫW1に隣接して、同様の重ね合わせ検証用ウエハマークＫW2及びＫW3が設けられている。これらは、ウエハ４０と第２のマスク３０Ｆ及び第３のマスク３０Ｇとの位置合わせ精度を測定するためのものである。
Further, in the
顕微鏡撮像装置ＡＸ１の構成は、図７及び図８と同様であることより、重複する説明は省略する（他の顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２も同様）。 Since the configuration of the microscope imaging apparatus AX1 is the same as that in FIGS. 7 and 8, a duplicate description is omitted (the same applies to the other microscope imaging apparatuses AY1, AX2, and AY2).
撮像された一対のマスクマークＭM5、ＭM5及びウエハマークＭW5に基づいて第１のマスク３０Ｅとウエハ４０との位置ずれを検出する方法についても、図９（第１の実施形態）と同様であることより、重複する説明は省略する。
The method for detecting the positional deviation between the
図３により既述した、顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によって第１のマスク３０Ｅとウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によって第１のマスク３０Ｅとウエハ４０のＹ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる。
The two displacement amounts of the
第１のマスク３０Ｅとウエハ４０の、各チップごとの位置合わせを、各顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２によって検出される位置ずれ量が、同時にゼロになるように行う点も、第１の実施形態と同様である。そして、第１のマスク３０Ｅとウエハ４０との位置合わせがなされた後、転写を行う。
The
次に、第２のマスク３０Ｆとウエハ４０との位置合わせ方法について説明する。具体的には、図１４により、ウエハ４０の第２のウエハマークＭW6及びマスクマークＭM6、ＭM6の詳細について説明する。なお、図１４は、第１のマスク３０Ｅの図１３に対応した部分の拡大図である。また、第１のマスク３０Ｅの説明で引用される図７〜図９に示される構成と同様の部分については、重複する説明を省略する。
Next, a method for aligning the
図１４に示されるように、第２のマスク３０Ｆには、第２のマスク３０Ｆとウエハ４０の各チップとを粗く位置合わせ（コースアライメント）したときに、第２のウエハマークＭW6が臨む開口３２が形成されている。この第２のウエハマークＭW6は、既述したように（図１３参照）、第１のウエハマークＭW5に隣接して設けられていたものである。なお、図１３におけるこの第１のウエハマークＭW5は、第１のマスク３０Ｅを使用した転写の際に消失しており、図１４には示されていない。
As shown in FIG. 14, the
第２のマスク３０Ｆに形成される２組のマスクマークＭM6、ＭM6は、それぞれ６×３個の小さな開口によって構成されており、一方、第２のウエハマークＭW6は、既述したように６×３個の凸部によって構成されている。
The two sets of mask marks MM6 and MM6 formed on the
第２のマスク３０Ｆとウエハ４０との位置合わせは、第１のマスク３０Ｅとウエハ４０との位置合わせと同様に、顕微鏡撮像装置の視野内において、中央に第２のウエハマークＭW6が配置され、その両側に２組のマスクマークＭM6、ＭM6が配される。したがって、重複する説明は省略する。
In the alignment of the
なお、顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によって第２のマスク３０Ｆとウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によって第２のマスク３０Ｆとウエハ４０のＹ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる点も同様である。
It should be noted that the two displacement amounts of the
第２のマスク３０Ｆとウエハ４０との位置合わせがなされた後、転写を行う。
After the
なお、図１４（Ａ）に示されるパターンＭ5P、Ｍ5Pは、マスクマークＭM5、ＭM5（図１３参照）が転写されたパターンであり、この転写に関与しない。 Note that the patterns M5P and M5P shown in FIG. 14A are patterns to which the mask marks MM5 and MM5 (see FIG. 13) are transferred, and are not involved in this transfer.
次に、第３のマスク３０Ｇとウエハ４０との位置合わせ方法について説明する。具体的には、図１５により、ウエハ４０の第３のウエハマークＭW7及びマスクマークＭM7、ＭM7の詳細について説明する。なお、図１５は、第１のマスク３０Ｅの図１３に対応した部分の拡大図である。また、第１のマスク３０Ｅの説明で引用される図７〜図９に示される構成と同様の部分については、重複する説明を省略する。
Next, a method for aligning the
図１５に示されるように、第３のマスク３０Ｇには、第３のマスク３０Ｇとウエハ４０の各チップとを粗く位置合わせ（コースアライメント）したときに、第３のウエハマークＭW7が臨む開口３２が形成されている。この第３のウエハマークＭW7は、既述したように（図１３参照）、第２のウエハマークＭW6に隣接して設けられていたものである。なお、図１３におけるこの第２のウエハマークＭW6は、第２のマスク３０Ｆを使用した転写の際に、第２のマスク３０Ｆの開口３２、３２の転写により消失しており、図１５には示されていない。
As shown in FIG. 15, the
第３のマスク３０Ｇに形成される２組のマスクマークＭM7、ＭM7は、それぞれ６×３個の小さな開口によって構成されており、一方、第３のウエハマークＭW7は、既述したように６×３個の凸部によって構成されている。
The two sets of mask marks MM7 and MM7 formed on the
第３のマスク３０Ｇとウエハ４０との位置合わせは、第１のマスク３０Ｅとウエハ４０との位置合わせと同様に、顕微鏡撮像装置の視野内において、中央に第３のウエハマークＭW7が配置され、その両側に２組のマスクマークＭM7、ＭM7が配される。したがって、重複する説明は省略する。
In the alignment of the
なお、顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によって第３のマスク３０Ｇとウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によって第３のマスク３０Ｇとウエハ４０のＹ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる点も同様である。
It should be noted that the two displacement amounts of the
第３のマスク３０Ｇとウエハ４０との位置合わせがなされた後、転写を行う。
After the
なお、図１５（Ａ）に示されるパターンＭ6P、Ｍ6Pは、マスクマークＭM6、ＭM6（図１４参照）が転写されたパターンであり、この転写に関与しない。 Note that the patterns M6P and M6P shown in FIG. 15A are patterns to which the mask marks MM6 and MM6 (see FIG. 14) are transferred, and are not involved in this transfer.
以上説明した、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第３の実施形態によれば、ウエハ４０の複数箇所に隣接して位置合わせ用の３種類のウエハマークＭW5、ＭW6及びＭW7（第１、第２、第３のウエハマーク）を設け、第１のウエハマークＭW5と第１のマスクマークＭM5、ＭM5により第１のマスク３０Ｅとウエハ４０との位置合わせを行い転写し、第２のウエハマークＭW6と第２のマスクマークＭM6、ＭM6により第２のマスク３０Ｆとウエハ４０との位置合わせを行い転写し、第３のウエハマークＭW7と第３のマスクマークにより第３のマスク３０Ｇとウエハ４０との位置合わせを行い転写する。したがって、図１９の構成のように、マスクマークＭＭとウエハマークＷＭ１、ＷＭ２のセットを各マスクに対応させてマスクとウエハに設けずに、ウエハマークの占有する面積を極力抑制することができる。
According to the third embodiment of the mask and wafer alignment method according to the present invention described above, three types of wafer marks MW5, MW6, and MW7 for alignment adjacent to a plurality of locations on the wafer 40 ( First, second, and third wafer marks) are provided, and the
更に、本第３の実施形態によれば、図１３（Ａ）〜図１５（Ａ）に示されるように、マスク３０Ｅに重ね合わせ検証用マスクマークＫM1を設け、マスク３０Ｆに重ね合わせ検証用マスクマークＫM2を設け、マスク３０Ｇに重ね合わせ検証用マスクマークＫM3を設けるとともに、この重ね合わせ検証用マスクマークＫM1、ＫM2、ＫM3と対向する部分のウエハ４０に重ね合わせ検証用ウエハマークＫW1、ＫW2、ＫW3をそれぞれ設け、転写後の重ね合わせ検証用マスクマークのパターンＫP1、ＫP2、ＫP3（不図示）と重ね合わせ検証用ウエハマークＫW1、ＫW2、ＫW3との位置ずれを検出するので、それぞれの転写ステップにおけるマスク３０とウエハ４０との位置合わせ精度が容易に測定できる。
Furthermore, according to the third embodiment, as shown in FIGS. 13A to 15A, the overlay verification mask mark KM1 is provided on the
一般的に、マスク３０には製造過程で歪を生じることもあり、また、マスクホルダ等の装置の温度変化により、マスク３０の精度が設計値とずれていることもある。このような場合には、転写の際に等倍露光とせず、副偏向器２６、２８（図１参照）により電子ビーム１５の入射角度を制御して、投射倍率（Ｍａｇ．）を変更して転写する必要がある。この際、既述のウエハマークとマスクマークとで転写後にマスク３０とウエハ４０との位置合わせ精度を測定するのは困難である。
In general, the
一方、上記のような重ね合わせ検証用マークを設けることにより、マスク３０とウエハ４０との位置合わせ精度が容易に測定できる。したがって、たとえば、マスク３０やウエハ４０のロット変更直後にこのような位置合わせ精度の測定を行うことにより、以降の転写精度を向上させることが可能となる。
On the other hand, by providing the overlay verification mark as described above, the alignment accuracy between the
次に、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第４の実施形態について説明する。なお、第４の実施形態の説明の前に、この実施形態が克服すべき従来の技術について説明する。 Next, a fourth embodiment of a mask and wafer alignment method according to the present invention will be described. Prior to the description of the fourth embodiment, a conventional technique to be overcome by this embodiment will be described.
図２２及び図２３は、図５と同様に電子ビーム近接露光装置１０の転写部を拡大した上面図である。ウエハ４０を吸着するウエハステージ（θＸＹステージ）６０には、Ｙ軸方向の位置決めを行うための２つのウエハステージマークＭSY、ＭSYが設けられている。また、図５と同様に、マスク３０のマスクパターン両側の領域外に、マスクマークＭMY、ＭMYが設けられている。
22 and 23 are enlarged top views of the transfer portion of the electron beam
先ず、図２２に示されるように、顕微鏡撮像装置ＡＹ２により、ウエハステージマークＭSY、ＭSYとマスク３０の右方のマスクマークＭMYを同時に撮像し（Ｂの円内）、ウエハステージマークＭSY、ＭSYとマスクマークＭMYとのＹ方向の相対位置関係を得、次いで、ウエハステージ６０とマスク３０とを相対移動させ、図２３に示されるように、顕微鏡撮像装置ＡＹ１により、ウエハステージマークＭSY、ＭSYとマスク３０の左方のマスクマークＭMYを同時に撮像し（Ｃの円内）、ウエハステージマークＭSY、ＭSYとマスクマークＭMYとのＹ方向の相対位置関係を得る。これにより、ウエハステージ６０のＸ、Ｙ方向の向きと、マスク３０のＸ、Ｙ方向の向きとのズレが検出できる。
First, as shown in FIG. 22, the wafer stage marks MSY and MSY and the mask mark MMY on the right side of the
したがって、このズレがゼロとなるようにウエハステージ６０とマスク３０とをθ方向に相対移動させ、再度同様の測定を繰り返すことにより、ウエハステージ６０のＸ、Ｙ方向の向きと、マスク３０のＸ、Ｙ方向の向きとを一致させることができる。
Accordingly, the
次に、図２４の拡大図により上記ウエハステージマークＭSY及びマスクマークＭMYの詳細について説明する。なお、マスクマークＭMYの符号は、図２２及び図２３とは異なっている。また、このウエハステージマークＭSY及びマスクマークＭM8は、本発明が適用されていない形態を示すマークである。 Next, details of the wafer stage mark MSY and the mask mark MMY will be described with reference to an enlarged view of FIG. Note that the sign of the mask mark MMY is different from that in FIGS. Further, the wafer stage mark MSY and the mask mark MM8 are marks indicating a form to which the present invention is not applied.
図２４に示されるように、第１のマスク３０Ｈには、第１のマスク３０Ｈとウエハステージ６０とを位置合わせ（アライメント）したときに、２組のウエハステージマークＭSYが臨む開口３２、３２が形成されている。この開口３２、３２の角部３２Ａは、応力集中によってクラックが発生しないように円弧状に形成されている。
As shown in FIG. 24, the
第１のマスク３０Ｈに形成されるマスクマークＭM8は、６×３個の小さな開口によって構成されており、一方、ウエハステージマークＭSYは、６×３個の凸部によって構成されている。
The mask mark MM8 formed on the
顕微鏡撮像装置ＡＹ１及びＡＹ２の構成は、図７及び図８と同様であることより、重複する説明は省略する。 Since the configurations of the microscope imaging devices AY1 and AY2 are the same as those in FIGS. 7 and 8, overlapping description is omitted.
撮像されたマスクマークＭM8及びウエハステージマークＭSY、ＭSYに基づいて第１のマスク３０Ｈとウエハステージ６０との位置ずれを検出する方法についても、図９と略同様であることより、重複する説明は省略する。
The method for detecting the positional deviation between the
次に、ウエハステージ６０のＸ、Ｙ方向の向きと、マスク３０のＸ、Ｙ方向の向きとが一致した状態で（θ方向の位置ずれがなくなった状態で）、ウエハステージ６０と第１のマスク３０ＨとをＸ、Ｙ方向に相対移動させ、ウエハ４０の各位置にマスクパターンを転写する。転写後のウエハ４０の状態を図２５に示す。この図２５は、第１の実施形態の図５に相当する（電子ビーム近接露光装置１０の転写部を拡大した上面図）。
Next, in a state in which the X and Y directions of the
次に、第２のマスク３０Ｄとウエハ４０との位置合わせ方法について説明する。具体的には、図２６により、ウエハ４０に転写された第１のマスクマークのパターンＭ8P及びマスクマークＭM9、ＭM9の詳細について説明する。なお、第１のマスク３０Ｈの説明で引用される図７〜図９に示される構成と同様の部分については、重複する説明を省略する。
Next, a method for aligning the
図２６に示されるように、第２のマスク３０Ｉには、第２のマスク３０Ｉとウエハ４０の各チップとを粗く位置合わせ（コースアライメント）したときに、第１のマスクマークのパターンＭ8Pが臨む開口３２が形成されている。この第１のマスクマークのパターンＭ8Pは、第１のマスク３０Ｈを使用した転写の際に、マスクマークＭM8（図２４参照）により形成されたパターンである。
As shown in FIG. 26, the second mask 30I is exposed to the first mask mark pattern M8P when the second mask 30I and each chip of the
本実施形態においては、第１の実施形態のウエハマークＭW2（図１０参照）に代えて、この第１のマスクマークのパターンＭ8Pを、第２のマスク３０Ｉとウエハ４０との位置合わせに使用するものである。この第１のマスクマークのパターンＭ8Pは、２組のマスクマークＭM9、ＭM9のＸ方向の中間部分に配される。
In this embodiment, instead of the wafer mark MW2 (see FIG. 10) of the first embodiment, this first mask mark pattern M8P is used for alignment of the second mask 30I and the
第２のマスク３０Ｉに形成される２組のマスクマークＭM9、ＭM9は、それぞれ６×３個の小さな開口によって構成されており、一方、第１のマスクマークのパターンＭ8Pは、既述したように、６×３個のものである。 The two sets of mask marks MM9 and MM9 formed on the second mask 30I are each composed of 6 × 3 small openings, while the pattern M8P of the first mask mark is as described above. , 6 × 3.
顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＸ２によって第２のマスク３０Ｄとウエハ４０のＸ方向の２つの位置ずれ量を検出することができ、顕微鏡撮像装置ＡＹ１、ＡＹ２によって第２のマスク３０Ｄとウエハ４０のＹ方向の２つの位置ずれ量を検出することができる点は、第１の実施形態等と同様である。
Two positional deviation amounts in the X direction between the
第２のマスク３０Ｄとウエハ４０との位置合わせがなされた後、転写を行う。
After the
以上説明した、マスクとウエハとの位置合わせ方法によれば、第２の実施形態と同様の効果が得られるのに加え、初回の転写の際に、第１のマスクマークＭM8と、ウエハステージ６０に設けられたウエハステージマークＭSY、ＭSYにより第１のマスクとウエハステージ６０とのθ方向の位置合わせを行うので、重ね合わせ転写精度を悪化させる不具合は解消できる。
According to the alignment method of the mask and the wafer described above, the same effect as that of the second embodiment can be obtained, and the first mask mark MM8 and the
ところが、図２６において、各マーク（第１のマスクマークＭM9、ＭM9、及び、第１のマスクマークのパターンＭ8P）が占める図の上下方向の幅ＷＤ１は、比較的大きく、マークの占有する面積を抑制する点では、不十分である。すなわち、通常このようなマークの占有する面積部分は、スクライブラインに使用されるが、このような幅ＷＤ１では、スクライブラインを超えてしまうこともある。以下に述べる第４の実施形態は、この点を改良したマスクとウエハとの位置合わせ方法である。 However, in FIG. 26, the width WD1 in the vertical direction of the figure occupied by each mark (the first mask marks MM9, MM9 and the pattern M8P of the first mask mark) is relatively large, and the area occupied by the mark is large. In terms of suppression, it is insufficient. That is, the area occupied by such a mark is usually used for a scribe line, but with such a width WD1, it may exceed the scribe line. The fourth embodiment described below is a mask / wafer alignment method improved in this respect.
次に、この本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第４の実施形態について説明する。なお、本実施形態を説明する図１６及び図１７において、既述の図２４〜図２６と同一、類似の構成については、同様の符号を附し、その説明を省略する。 Next, a fourth embodiment of the mask and wafer alignment method according to the present invention will be described. In FIGS. 16 and 17 for explaining the present embodiment, the same or similar components as those in FIGS. 24 to 26 described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
なお、第４の実施形態についても、既述の図２４〜図２６と同様に、第１のマスクマークＭM0（図１６参照）とウエハステージマークＭSY、ＭSYに基づいて第１のマスク３０Ｊとウエハステージ６０との位置合わせ（θ方向の相対移動）をする点は同様であり、その詳細は省略する。
Also in the fourth embodiment, the
図１６及び図１７は、図５と同様に電子ビーム近接露光装置１０の転写部を拡大した上面図であり、第４の実施形態の図２４及び図２６に対応するものである。ここで、図２４及び図２６と相違するのは、第１のマスクマークＭM0、及び、第１のマスクマークのパターンＭ0P（図２４及び図２６の第１のマスクマークＭM8、及び、第１のマスクマークのパターンＭ8Pに対応）の形態のみである。
FIGS. 16 and 17 are enlarged top views of the transfer portion of the electron beam
図１６において、第１のマスクマークＭM0は９×３個の小さな開口によって構成されており、図１６のウエハマークＭW8、ＭW8（それぞれ６×３個の凸部）より図の上下方向に長く形成されている。そして、第１のマスク３０Ｊとウエハ４０との位置合わせの際には、それぞれ図１６の長円により囲まれた部分が顕微鏡撮像装置Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２により撮像される。
In FIG. 16, the first mask mark MM0 is constituted by 9 × 3 small openings, and is formed longer in the vertical direction of the drawing than the wafer marks MW8 and MW8 (6 × 3 convex portions respectively) in FIG. Has been. When the
図１７において、第１のマスクマークの転写パターンＭ0Pは、同様に９×３個パターンであり、図１７の第２のマスクマークＭM9、ＭM9（それぞれ６×３個の小さな開口）より図の上下方向に長く形成されている。そして、第２のマスク３０Ｉとウエハ４０との位置合わせの際には、それぞれ図１７の長円により囲まれた部分が顕微鏡撮像装置Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２により撮像される。
In FIG. 17, the transfer pattern M0P of the first mask mark is similarly 9 × 3 patterns, and the second mask marks MM9 and MM9 (each 6 × 3 small openings) in FIG. It is long in the direction. When the second mask 30I and the
このように、図７〜図９に示される顕微鏡撮像装置ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２の撮像範囲と各マークの配置を最適化することにより、既述の図２４〜図２６の構成と同様の効果が得られる上に、この構成よりも各マーク（第２のマスクマークＭM9、ＭM9、及び第１のマスクマークのパターンＭ0P）が占める図の上下方向の幅ＷＤ２を小さくできる。その結果、このようなマークの占有する面積部分を、たとえば、スクライブラインの範囲内部に抑えることができる。 In this way, by optimizing the imaging range and the arrangement of the marks of the microscope imaging devices AX1, AY1, AX2, and AY2 shown in FIGS. 7 to 9, the configuration similar to that of FIGS. In addition to the effects, the vertical width WD2 of the figure occupied by each mark (the second mask marks MM9, MM9 and the first mask mark pattern M0P) can be made smaller than this configuration. As a result, the area occupied by such a mark can be suppressed within the range of the scribe line, for example.
以上に説明した構成は、本発明の各実施形態であるが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、各種の構成が採り得る。 The configuration described above is each embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments, and various configurations can be adopted.
特に、ウエハやマスクに形成する位置決め用のマークは、上記各実施形態に限定されるものではなく、これ以外の各種実施形態が採り得る。 In particular, the positioning marks formed on the wafer and the mask are not limited to the above embodiments, and various other embodiments can be adopted.
たとえば、第１の実施形態においては、２組のウエハマークＭW1、ＭW1の中間に同一形状のウエハマークＭW2が設けられており、ウエハ４０と第１のマスク３０Ａとの位置合わせの際にウエハマークＭW1、ＭW1が使用され、ウエハ４０と第２のマスク３０Ｂとの位置合わせの際にウエハマークＭW2が使用されているが、開口３２の配置を変更することにより、各ウエハマークの使用順序をこの逆にすることも可能である。
For example, in the first embodiment, the wafer mark MW2 having the same shape is provided between the two sets of wafer marks MW1 and MW1, and the wafer mark is aligned when the
また、第２の実施形態においては、第１のマスク３０Ｃに形成されるマスクマークＭM3が、他のマーク（ウエハマークＭW3等）より上下に長い２０×３個の小さな開口によって構成されているが、このような形状が必須のものではない。
In the second embodiment, the mask mark MM3 formed on the
また、第３の実施形態においては、ウエハ４０と第１のマスク３０Ｅ、第２のマスク３０Ｆ、及び第３のマスク３０Ｇとの位置合わせの構成となっているが、４重以上の重ね合わせ露光の構成とすることもできる。このように、４重以上の重ね合わせ露光によっても、本発明と同様の効果が得られ、本発明の均等範囲のものと言える。
In the third embodiment, the
また、本発明は斜方検出法に適用すると顕著な効果が得られるものであるが、斜方検出法に限定されるものではなく（第４の実施形態を除いて）、たとえば、垂直方向の検出法に適用しても顕著な効果が得られる。ただし、この場合には、顕微鏡撮像装置を露光の際に電子ビーム照射位置より退避させる工夫が必要となる。 In addition, the present invention provides a remarkable effect when applied to the oblique detection method. However, the present invention is not limited to the oblique detection method (except for the fourth embodiment), for example, in the vertical direction. Even when applied to the detection method, a remarkable effect is obtained. However, in this case, it is necessary to devise a technique for retracting the microscope imaging apparatus from the electron beam irradiation position during exposure.
更に、マスクに形成する開口は、ウエハマークの位置や大きさに応じて適宜形成されればよく、実施形態の形状に限定されるものではない。 Furthermore, the opening formed in the mask may be appropriately formed according to the position and size of the wafer mark, and is not limited to the shape of the embodiment.
更に、本発明は電子ビーム近接露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせに限られず、マスクがウエハに近接配置される露光装置であれば、Ｘ線等の荷電粒子線を使用する露光装置にも適用できる。 Furthermore, the present invention is not limited to the alignment of the mask and the wafer in the electron beam proximity exposure apparatus, and may be an exposure apparatus that uses charged particle beams such as X-rays as long as the mask is positioned close to the wafer. Applicable.
１５…電子ビーム、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、３０…マスク、３２…開口、３２Ａ…角部、４０…ウエハ、５０…静電チャック、６０…θＸＹステージ、９０…顕微鏡対物レンズ、９３…白色光源、９７…撮像部、ＡＸ１、ＡＹ１、ＡＸ２、ＡＹ２…顕微鏡撮像装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第１のマスクパターンと、位置合わせ用の第１のマスクマークと、前記ウエハに設けられ、撮像手段の同一視野範囲に入る複数の位置合わせ用のウエハマークのうち第１のウエハマークに対向するとともに、第２のウエハマークに対向しない形状であって、該第１のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第１のマスクを使用し、
前記撮像手段によって前記第１のマスクマークを撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された１以上の開口部を介して前記第１のウエハマークを撮像し、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第１のマスクマークと前記第１のウエハマークとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第１のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写し、
第２のマスクパターンと、位置合わせ用の第２のマスクマークと、前記第２のウエハマークに対向し、該第２のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第２のマスクを使用し、
前記撮像手段によって前記第２のマスクマークを撮像するとともに、前記第２のマスクに形成された１以上の開口部を介して前記第２のウエハマークを撮像し、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第２のマスクマークと前記第２のウエハマークとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第２のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写することを特徴とするマスクとウエハとの位置合わせ方法。 In an exposure apparatus in which a mask is placed close to a wafer, the mask pattern formed on the mask is transferred to the resist layer on the wafer after being transferred, and this operation is repeated a plurality of times using a plurality of types of masks. In the mask and wafer alignment method,
A first mask pattern, a first mask mark for alignment, and a first wafer mark among a plurality of alignment wafer marks provided on the wafer and entering the same field of view of the imaging means. In addition, a first mask having a shape that does not face the second wafer mark and has one or more openings for securing an imaging range for imaging the first wafer mark is used. And
Imaging the first mask mark by the imaging means, and imaging the first wafer mark through one or more openings formed in the first mask,
Detecting a positional deviation between the first mask mark and the first wafer mark based on an image signal output from the imaging means;
Transfer after relatively aligning the first mask and the wafer so that the detected displacement is zero,
A second mask pattern, a second mask mark for alignment, and one or more apertures that face the second wafer mark and secure an imaging range for imaging the second wafer mark And a second mask in which is formed,
Imaging the second mask mark by the imaging means, and imaging the second wafer mark through one or more openings formed in the second mask,
Detecting a positional deviation between the second mask mark and the second wafer mark based on an image signal output from the imaging means;
A method of aligning a mask and a wafer, wherein the second mask and the wafer are relatively aligned so that the detected positional deviation becomes zero, and then transferred.
第１のマスクパターンと、位置合わせ用の第１のマスクマークと、前記ウエハに設けられる位置合わせ用のウエハマークに対向し、該ウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための開口部と、が形成された第１のマスクを使用し、
撮像手段によって前記第１のマスクマークを撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された開口部を介して前記ウエハマークを撮像し、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第１のマスクマークと前記ウエハマークとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第１のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写し、
第２のマスクパターンと、位置合わせ用の第２のマスクマークと、前記ウエハに転写された前記第１のマスクマークのパターンに対向し、該第１のマスクマークのパターンを撮像するための撮像範囲を確保するための開口部と、が形成された第２のマスクを使用し、
前記撮像手段によって前記第２のマスクマークを撮像するとともに、前記第２のマスクに形成された開口部を介して前記第１のマスクマークのパターンを撮像し、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第２のマスクマークと前記第１のマスクマークのパターンとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第２のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写することを特徴とするマスクとウエハとの位置合わせ方法。 In an exposure apparatus in which a mask is placed close to a wafer, the mask pattern formed on the mask is transferred to the resist layer on the wafer after being transferred, and this operation is repeated a plurality of times using a plurality of types of masks. In the mask and wafer alignment method,
A first mask pattern, a first mask mark for alignment, and an opening for securing an imaging range for imaging the wafer mark facing the wafer mark for alignment provided on the wafer And using a first mask formed with,
The first mask mark is imaged by an imaging means, and the wafer mark is imaged through an opening formed in the first mask,
Detecting a positional deviation between the first mask mark and the wafer mark based on an image signal output from the imaging means;
Transfer after relatively aligning the first mask and the wafer so that the detected displacement is zero,
Imaging for imaging the pattern of the first mask mark facing the second mask pattern, the second mask mark for alignment, and the pattern of the first mask mark transferred to the wafer Using a second mask formed with an opening for securing a range;
While imaging the second mask mark by the imaging means, and imaging the pattern of the first mask mark through the opening formed in the second mask,
Detecting a positional deviation between the second mask mark and the pattern of the first mask mark based on an image signal output from the imaging means;
A method of aligning a mask and a wafer, wherein the second mask and the wafer are relatively aligned so that the detected positional deviation becomes zero, and then transferred.
第１のマスクパターンと、位置合わせ用の第１のマスクマークと、前記ウエハの複数箇所に隣接して設けられ、撮像手段の同一視野範囲に入る複数の位置合わせ用のウエハマークのうち第１のウエハマークに対向するとともに、第２のウエハマークに対向しない形状であって、該第１のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第１のマスクを使用し、
前記撮像手段によって前記第１のマスクマークを撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された開口部を介して前記第１のウエハマークを撮像し、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第１のマスクマークと前記第１のウエハマークとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第１のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写し、
第２のマスクパターンと、位置合わせ用の第２のマスクマークと、前記ウエハの複数箇所に隣接して設けられ、撮像手段の同一視野範囲に入る複数の位置合わせ用のウエハマークのうち第２のウエハマークに対向するとともに、第３のウエハマークに対向しない形状であって、該第２のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第２のマスクを使用し、
前記撮像手段によって前記第２のマスクマークを撮像するとともに、前記第２のマスクに形成された開口部を介して前記第２のウエハマークを撮像し、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第２のマスクマークと前記第２のウエハマークとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第２のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写し、
第３のマスクパターンと、位置合わせ用の第３のマスクマークと、前記ウエハの複数箇所に隣接して設けられる複数の位置合わせ用のウエハマークのうち第３のウエハマークに対向し、該第３のウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための１以上の開口部と、が形成された第３のマスクを使用し、
前記撮像手段によって前記第３のマスクマークを撮像するとともに、前記第３のマスクに形成された開口部を介して前記第３のウエハマークを撮像し、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第３のマスクマークと前記第３のウエハマークとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第３のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写することを特徴とするマスクとウエハとの位置合わせ方法。 In an exposure apparatus in which a mask is placed close to a wafer, the mask pattern formed on the mask is transferred to the resist layer on the wafer after being transferred, and this operation is repeated a plurality of times using a plurality of types of masks. In the mask and wafer alignment method,
A first mask pattern, a first mask mark for alignment, and a first one of a plurality of alignment wafer marks that are provided adjacent to a plurality of locations on the wafer and fall within the same field of view of the imaging means. One or more openings for securing an imaging range for imaging the first wafer mark are formed, which are opposed to the second wafer mark and do not oppose the second wafer mark. Using the first mask,
While imaging the first mask mark by the imaging means, and imaging the first wafer mark through an opening formed in the first mask,
Detecting a positional deviation between the first mask mark and the first wafer mark based on an image signal output from the imaging means;
Transfer after relatively aligning the first mask and the wafer so that the detected displacement is zero,
The second mask pattern, the second mask mark for alignment, and the second of the plurality of alignment wafer marks provided adjacent to the plurality of locations of the wafer and entering the same field of view of the imaging means. And at least one opening for securing an imaging range for imaging the second wafer mark, which is opposed to the third wafer mark and is not opposed to the third wafer mark. Using a second mask,
Imaging the second mask mark by the imaging means, and imaging the second wafer mark through an opening formed in the second mask,
Detecting a positional deviation between the second mask mark and the second wafer mark based on an image signal output from the imaging means;
Transfer after relatively aligning the second mask and the wafer so that the detected displacement is zero,
A third mask pattern, a third mask mark for alignment, and a third wafer mark among a plurality of alignment wafer marks provided adjacent to the plurality of locations on the wafer, Using a third mask formed with one or more openings for securing an imaging range for imaging three wafer marks;
Imaging the third mask mark by the imaging means, and imaging the third wafer mark through an opening formed in the third mask,
Detecting a positional deviation between the third mask mark and the third wafer mark based on an image signal output from the imaging means;
A method of aligning a mask and a wafer, wherein the third mask and the wafer are relatively aligned and transferred so that the detected positional deviation becomes zero.
前記ウエハ上に第１層用のパターンを転写する際に、
前記第１層用のマスクパターンと、前記ウエハが固定されるウエハステージに設けられる位置合わせ用のウエハステージマークに対向し、該ウエハステージマークを撮像するための撮像範囲を確保するために、前記マスクパターン両側の２箇所に設けられる開口部と、前記マスクパターン両側の２箇所に設けられ、外形が略長方形状の位置合わせ用のマークであって、その長手方向端部が該マーク及び前記開口部を含む矩形状の平面領域の両端辺近傍まで設けられる第１のマスクマークと、が形成された第１のマスクを使用し、
該第１のマスクと前記ウエハステージとを位置決めし、
その光軸が鉛直に対し所定の傾斜角度をもって配される２組の撮像手段のうち、１の撮像手段によって前記第１のマスクマークの一方を撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された開口部を介して前記ウエハステージマークを撮像し、
前記第１のマスクと前記ウエハステージとを再位置決めし、
他の１の撮像手段によって前記第１のマスクマークの他方を撮像するとともに、前記第１のマスクに形成された開口部を介して前記ウエハステージマークを撮像し、
前記２組の撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第１のマスクマークと前記ウエハステージマークとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第１のマスクと前記ウエハステージとのθ方向を相対的に位置合わせし、
前記第１のマスクと前記ウエハステージとをＸ、Ｙ方向に間欠的に相対移動させながら、前記ウエハ上の複数箇所に前記第１層用のパターン及び前記第１のマスクマークを転写し、
前記ウエハ上に第２層用のパターンを転写する際に、
第２のマスクパターンと、該マスクパターン両側の２箇所に設けられる位置合わせ用の第２のマスクマークと、前記ウエハに転写された前記第１のマスクマークのパターンに対向し、該第１のマスクマークのパターンを撮像するための撮像範囲を確保するために、前記マスクパターン両側の２箇所に設けられる開口部と、が形成された第２のマスクを使用し、
前記撮像手段によって前記第２のマスクマークを撮像するとともに、前記第２のマスクに形成された開口部を介して前記第１のマスクマークのパターンを撮像し、
前記撮像手段から出力される画像信号に基づいて前記第２のマスクマークと前記第１のマスクマークのパターンとの位置ずれを検出し、
前記検出した位置ずれがゼロになるように前記第２のマスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせした後に転写することを特徴とするマスクとウエハとの位置合わせ方法。 In an exposure apparatus in which a mask is placed close to a wafer, the mask pattern formed on the mask is transferred to the resist layer on the wafer after being transferred, and this operation is repeated a plurality of times using a plurality of types of masks. In the mask and wafer alignment method,
When transferring the pattern for the first layer onto the wafer,
The first layer mask pattern and the wafer stage mark for alignment provided on the wafer stage to which the wafer is fixed are opposed to the wafer stage mark to secure an imaging range for imaging the wafer stage mark. An opening provided at two locations on both sides of the mask pattern and an alignment mark provided at two locations on both sides of the mask pattern and having a substantially rectangular outer shape, the longitudinal ends of which are the mark and the opening Using a first mask formed with a first mask mark provided to the vicinity of both ends of a rectangular planar region including a portion,
Positioning the first mask and the wafer stage;
One of the first mask marks is picked up by one of the two image pickup means whose optical axis is arranged at a predetermined inclination angle with respect to the vertical, and formed on the first mask. Imaging the wafer stage mark through the opening,
Repositioning the first mask and the wafer stage;
While imaging the other of the first mask marks by another one imaging means, imaging the wafer stage mark through an opening formed in the first mask,
Detecting a positional deviation between the first mask mark and the wafer stage mark based on image signals output from the two sets of imaging means;
Relatively aligning the θ direction of the first mask and the wafer stage so that the detected displacement is zero,
While intermittently relatively moving the first mask and the wafer stage in the X and Y directions, the pattern for the first layer and the first mask mark are transferred to a plurality of locations on the wafer,
When transferring the pattern for the second layer onto the wafer,
A second mask pattern, a second mask mark for alignment provided at two positions on both sides of the mask pattern, and a pattern of the first mask mark transferred to the wafer, In order to secure an imaging range for imaging a mask mark pattern, a second mask formed with openings provided at two locations on both sides of the mask pattern is used.
While imaging the second mask mark by the imaging means, and imaging the pattern of the first mask mark through the opening formed in the second mask,
Detecting a positional deviation between the second mask mark and the pattern of the first mask mark based on an image signal output from the imaging means;
A method of aligning a mask and a wafer, wherein the second mask and the wafer are relatively aligned so that the detected positional deviation becomes zero, and then transferred.
該重ね合わせ検証用マスクマークと対向する部分の前記ウエハに重ね合わせ検証用ウエハマークを設け、
転写後の前記重ね合わせ検証用マスクマークのパターンと前記重ね合わせ検証用ウエハマークとの位置ずれを検出し、前記マスクと前記ウエハとの位置合わせ精度を測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスクとウエハとの位置合わせ方法。 A mask mark for overlay verification is provided inside the rectangular plane area including the mask pattern and the opening, and a portion other than the mask pattern and the mask mark formed on the mask,
A wafer mark for overlay verification is provided on the portion of the wafer facing the overlay verification mask mark;
2. The alignment accuracy between the mask and the wafer is measured by detecting a positional deviation between the pattern of the overlay verification mask mark after transfer and the overlay verification wafer mark. 6. The method for aligning a mask and a wafer according to any one of 5 above.
前記それぞれのマスクには、前記マスクパターンと、位置合わせ用のマスクマークと、前記ウエハに設けられる位置合わせ用のウエハマークに対向し、該ウエハマークを撮像するための撮像範囲を確保するための開口部とが形成されていることを特徴とするマスクのセット。 An exposure method in which a mask is placed close to a wafer, the mask pattern formed on the mask is transferred to the resist layer on the wafer after being transferred, and this operation is repeated a plurality of times using a plurality of types of masks. In a set of masks consisting of multiple types of masks used,
Each of the masks faces the mask pattern, an alignment mask mark, and an alignment wafer mark provided on the wafer, and secures an imaging range for imaging the wafer mark. A set of masks, wherein an opening is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004172172A JP2005353795A (en) | 2004-06-10 | 2004-06-10 | Alignment method for mask and wafer and set of mask |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2004172172A JP2005353795A (en) | 2004-06-10 | 2004-06-10 | Alignment method for mask and wafer and set of mask |
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|---|---|
| JP2005353795A true JP2005353795A (en) | 2005-12-22 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101867648B1 (en) * | 2013-09-10 | 2018-06-15 | 캐논 가부시끼가이샤 | Method of obtaining position, exposure method, and method of manufacturing article |
-
2004
- 2004-06-10 JP JP2004172172A patent/JP2005353795A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101867648B1 (en) * | 2013-09-10 | 2018-06-15 | 캐논 가부시끼가이샤 | Method of obtaining position, exposure method, and method of manufacturing article |
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