DE19619280C2

DE19619280C2 - Positionsdetektierverfahren mit der Beobachtung oder Überwachung von Positionsdetektiermarkierungen

Info

Publication number: DE19619280C2
Application number: DE19619280A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Miyatake
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: US5827629A; US6046508A; US5958633A; KR100278091B1; DE19619280A1

Description

Ausgangspunkt a) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Detetektieren einer Relativposition einer Maske und eines Wafers und auf eine Positionsdetek tiermarkierung (eine Ausrichtungsmarkierung). Noch genauer bezieht sich die Erfindung auf ein Positionsde tektierverfahren (ein Ausrichtungsverfahren) das geeig net ist, den Durchsatz von kontaktloser Belichtung zu verbessern und auf eine Positionsdetektiermarkierung.

b) Beschreibung des Standes der Technik

Ein vertikales Detektierverfahren und ein schräges bzw. schiefes Detektierverfahren sind als ein Verfahren zum Detektieren der Positionen eines Wafers und eine Maske unter Verwendung einer Ausrichtungsvorrich tung mit einem Linsensystem kombiniert mit einem Bildverarbeitungssystem bekannt. Das vertikale Detek tierverfahren überwacht eine Ausrichtungsmarkierung entlang einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Maske und das schräge Detektierverfahren überwacht es schräg.

Ein chromatisches Bifokusverfahren ist als ein Fokus ierverfahren bekannt, das durch das vertikale Detektier verfahren verwendet wird. Das chromatische Bifokus verfahren überwacht Ausrichtungsmarkierungen, die auf eine Maske und einem Wafer ausgebildet sind, unter Verwendung von Licht mit unterschiedlichen Wellen längen und chromatischen Aberrationen des Linsensy stems, und fokusiert die Bilder der Masken auf dieselbe flache Ebene. Eine absolute Präzision der Positionsde tektierung durch das chromatische Bifokusverfahren kann hoch gemacht werden, da die optische Auflösung des Linsensystems im Prinzip hoch eingestellt werden kann.

Da jedoch eine Ausrichtungsmarkierung vertikal be obachtet wird, tritt ein Teil des optischen Systems in den Belichtungsbereich ein. Da das optische System das Be lichtungslicht abschirmt, ist es notwendig, das optische System aus dem Belichtungsbereich zurückzuziehen, wenn das Belichtungslicht angelegt wird. Eine Zeit, die notwendig ist zum Zurückziehen des optischen Systems verringert den Durchsatz. Die Ausrichtungsmarkierung kann nicht während der Belichtung beobachtet werden, was einer der Gründe für das Absinken einer Ausrich tungspräzision während der Belichtung ist.

Bei dem schrägen Detektierverfahren ist die optische Achse des optischen Systems schräg bezüglich der Ebe ne der Maske angeordnet und das System kann ohne Abschirmen des Belichtungssystems angeordnet wer den. Es ist daher nicht notwendig, das optische System während der Belichtung zurückzuziehen, was die Beob achtung einer Ausrichtungsmarkierung selbst während der Belichtung ermöglicht. Dadurch wird der Durchsatz nicht verringert und eine Positionsfehlausrichtung kann während der Belichtung verhindert werden.

Ein herkömmliches schräges Detektierverfahren ver wendet schräge Fokusierung, bei der reguläres Reflek tionslicht, das von der Markierung reflektiert wird, schräg fokusiert wird, um das Bild bzw. die Abbildung der Markierung zu detektieren. Eine absolute Präzision der Positionsdetektierung wird somit durch Bildverzer rung abgesenkt. Da ferner reguläres Reflektionslicht in eine Beobachtungslinse einfällt, kann die optische Achse des Beleuchtungs- oder Illuminationslichtes nicht mit der optischen Achse des Beobachtungslichtes zusam menfallen. Da die optischen Achsen des Beleuchtungs- und des Beobachtungslichtes notwendigerweise ge trennt sind, wird, wenn es nur eine leichte Verschiebung zwischen beiden Achsen gibt, die Detektierpräzision ab gesenkt und die Installation des optischen Systems wird kompliziert.

Die Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Aus richtungsverfahren vorzusehen, das in der Lage ist, eine Position mit hoher Ausrichtungspräzision zu detektie ren, und zwar selbst während der Belichtung und ohne Absenken des Durchsatzes.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Halbleiter substrat und eine Belichtungsmaske mit Ausrichtungs markierungen vorzusehen, die in der Lage sind, eine Position mit hoher Ausrichtungspräzision zu detektie ren, und zwar selbst während der Belichtung und ohne Absenken des Durchsatzes.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Er findung ist ein Positionsdetektierverfahren vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist: Anordnen eines Wafers mit einer Belichtungsoberfläche und einer Be lichtungsmaske. Richten der Belichtungsoberfläche zu der Belichtungsmaske, und zwar mit einem dazwischen liegenden Spalt, wobei der Wafer eine Positionsausrich tungswafermarkierung auf der Belichtungsoberfläche ausgebildet besitzt, wobei die Wafermarkierung eine Linear- oder Punktstreuquelle zum Streuen von einfal lendem Licht aufweist und wobei die Belichtungsmaske eine Positionsausrichtungsmaskenmarkierung mit einer Linear- oder Punktstreuquelle zum Streuen von einfal lendem Licht aufweist; und Detektieren einer Relativ position des Wafers und der Belichtungsmaske durch Anlegen von Beleuchtungslicht an die Wafermarkie rung und die Maskenmarkierung und Beobachten des gestreuten Lichtes von den Streuquellen der Wafermar kierung und der Maskenmarkierung.

Wenn im allgemeinen die Beleuchtungs- und Beob achtungsachsen koaxial sind und die Achsen schräg zu der Belichtungsebene eingestellt sind, kehrt reguläreres Reflektionslicht von der Wafermarkierung und der Maskenmarkierung nicht entlang der optischen Beob achtungsachse zurück.

Daher können die Bilder bzw. Abbildungen dieser Markierungen nicht beobachtet werden. Reguläre Re flektion bedeutet eine Reflektion, bei der, wenn paral lele Lichtströme oder -strahlen angelegt werden, das reflektierte Licht auch parallel ist und eine Reflektion, bei der der Einfallswinkel und der Reflektionswinkel derselbe sind. Wenn Streuquellen zum Streuen von ein fallendem Licht an der Wafermarkierung und der Mas kenmarkierung ausgebildet sind, dann bilden Lichtströ me zwischen gestreuten Lichtströmen in der Apertur einer Objekt- bzw. Objektivlinse des optischen Beob achtungssystems ein Bild, so daß das gestreute Licht beobachtet werden kann.

Gemäß einem weitern Aspekt der vorliegenden Er findung ist ein Halbleitersubstrat vorgesehen, das fol gendes aufweist: eine Belichtungsebene, die mit einer Positionsausrichtungswafermarkierung ausgebildet ist, die eine Vielzahl von Streuquellen zum Streuen von einfallendem Licht des Kanten- oder Punkttyps aufweist, wobei die Streuquellen in der Richtung senkrecht zu der Einfallsebene des einfallenden Lichtes angeord net sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, ist eine Belichtungsmaske vorgesehen, die folgendes aufweist: eine Positionsausrichtungsmaskenmarkierung mit einer Vielzahl von Streuquellen zum Streuen von einfallen dem Licht, des Kanten- oder Punkttyps, wobei die Streuquellen in der Richtung senkrecht zu der Einfalls ebene des einfallenden Lichtes angeordnet sind.

Wenn eine Vielzahl von Streuquellen der Wafermar kierung und der Maskenmarkierung in einer Richtung senkrecht zu der Einfallsebene angeordnet sind, dann können zur selben Zeit Bilder des gestreuten Lichts von einer Vielzahl von Streuquellen gebildet werden. Wenn eine Position detektiert wird durch gleichzeitige Beob achtung bzw. Überwachung der Bilder von gestreutem Licht von der Vielzahl von Streuquellen, kann ein Posi tionsdetektierfehler, der durch eine Variation der For men jeder Streuquelle beim Herstellungsvorgang be wirkt wird, reduziert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wafers, die eine Reflektion von einer Wafermarkierung und Kan tenstreulicht zeigt;

Fig. 2A eine schematische Querschnittsansicht einer Positionsdetektiervorrichtung, die in Ausführungsbei spielen der Erfindung verwendet wird;

Fig. 2B eine Draufsicht auf Wafermarkierungen und eine Maskenmarkierung;

Fig. 2C ein Diagramm, das Bilder zeigt, die durch Kantenstreulicht von Wafer- und Maskenmarkierungen gebildet werden, und eine Lichtintensitätsverteilung in einer Bildebene;

Fig. 2D eine Querschnittsansicht, die die Wafer und Maskenoberflächen in der Nähe der Objektiv- oder Ob jektoberfläche zeigen;

Fig. 3A eine Draufsicht auf eine Wafermarkierung, die für Beobachtungsexperimente von Kantenstreulicht verwendet wird,

Fig. 3B und 3C Querschnittsansichten der Wafermar kierung, die für Beobachtungsexperimente von Kanten streulicht verwendet werden;

Fig. 4A ein Diagramm, das von einer Fotografie eines Kantenstreulichtbildes der in Fig. 3B gezeigten Wafer markierung gezeichnet wurde;

Fig. 4B ein Diagramm, das von einer Fotografie eines vertikal detektierten Bildes der in Fig. 3B gezeigten Wafermarkierung gezeichnet wurde;

Fig. 5 ein Diagramm, das ein Bildsignal eines Kanten streulichtbildes der in Fig. 3B gezeigten Wafermarkie rung zeigt;

Fig. 6A und B Graphen, die die Ergebnisse von Ver setzungsmessungen durch Bildsignalverarbeitung zei gen;

Fig. 7A eine Draufsicht auf eine Wafermarkierung oder Maskenmarkierung gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel;

Fig. 7B bis 7D Querschnittsansichten von Wafern mit Wafermarkierungen;

Fig. 7E eine Querschnittsansicht einer Maske mit ei ner Maskenmarkierung;

Fig. 7F ein Diagramm, das von einer Metallmikrosko piefotografie von Kantenstreulicht von der in Fig. 7A gezeigten Wafermarkierung gezeichnet wurde;

Fig. 7G ein Diagramm, das von einem Bild von Kan tenstreulicht von der in Fig. 7A gezeigten Wafermarkie rung gezeichnet wurde, wobei das Bild durch eine Fern sehkamera aufgenommen wurde;

Fig. 8A bis 8F Diagramme, die Signalwellenformen bei jeder Scanlinie des wie in Fig. 7 gezeigt durch die Fernsehkamera aufgenommenen Bildes zeigen;

Fig. 9A eine Draufsicht auf eine Ausrichtungsmarkie rung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 9B eine Querschnittsansicht entlang einer Strich punktlinie B9-B9 in Fig. 9A;

Fig. 9C eine Querschnittsansicht entlang einer Strich punktlinie C9-C9 in Fig. 9A;

Fig. 9D1-9D3 Diagramme, die Bildsignale von Bil dern des Kantenstreulichts zeigen;

Fig. 9E ein Graph, der eine Korrelationsfunktion des in Fig. 9D3 gezeigten Bildsignales zeigt;

Fig. 10A eine Querschnittsansicht von Ausrichtungs markierungen gemäß einem vierten Ausführungsbei spiel;

Fig. 10B ein Diagramm, das ein Bildsignal eines Bildes des Kantenstreulichtes zeigt;

Fig. 10C ein Graph, der eine Korrelationsfunktion des in Fig. 10B gezeigten Bildsignales zeigt;

Fig. 11A, 11C und 11E perspektivische Ansichten ei nes Kantenmusters, das eine Wafermarkierung bildet;

Fig. 11B und 11D Diagramme, die Bilder durch Kan tenstreulicht von den in den Fig. 11A und 11C gezeigten Kanten zeigen;

Fig. 12 ein Graph, der ein Signal eines Punktbildes bzw. einer Punktabbildung zeigt, das durch Streulicht von einer Spitze bzw. einem Scheitelpunkt gebildet wird;

Fig. 13A bis 13C Draufsichten auf Wafer- und Mas kenmarkierungen mit einer Spitze bzw. einem Scheitel punkt, von dem Beleuchtungslicht gestreut wird;

Fig. 14A eine Querschnittsansicht von Ausrichtungs markierungen gemäß einem fünften Ausführungsbei spiel;

Fig. 14B ein Diagramm, das ein Signal eines Bildes zeigt das durch Kantenstreulicht gebildet wurde;

Fig. 15A eine Draufsicht auf eine Wafermarkierung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;

Fig. 15B eine schematische Querschnittsansicht der in Fig. 15A gezeigten Wafermarkierung und eines opti schen Beobachtungssystems, in dem die Wafermarkie rungen schräg beobachtet werden;

Fig. 15C ein Graph, der eine Abhängigkeit der detek tierten Position von Waferpositionen darstellt, wobei die in Fig. 15A gezeigte Wafermarkierung durch das in Fig. 15B dargestellte Verfahren beobachtet wird, um die Positionen jeweiliger Kanten zu detektieren;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht von Wafermarkie rungen und einer Maskenmarkierung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;

Fig. 17A bis 17C Draufsichten, die die Anordnung von optischen Systemen relativ zu einem Belichtungsbe reich darstellen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Zuerst wird das Kantenstreulicht, das durch die Aus führungsbeispiele der Erfindung beobachtet wird, unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Positions ausrichtungswafermarkierung, die auf der Waferober fläche 1 ausgebildet ist. Eine Projektion bzw. ein Vorsprung 2 mit einer rechteckigen Oberflächenform ist auf der Waferoberfläche 1 ausgebildet. Es sei auf das Koor dinatensystem mit einer x-Achse und y-Achse parallel zu den jeweiligen Seiten des Rechteckes hingewiesen. Wenn Beleuchtungs- oder Illuminationslicht mit einer Einfallsebene senkrecht zu der y-Achse schräg auf die Waferoberfläche 1 gerichtet wird, wird Licht 3, das auf die Spiegelfläche des Vorsprungs 2, wie z. B. eine obere flache Oberfläche auftrifft, in regulärer Weise reflek tiert, wohingegen Licht 4, das auf den Kantenteil auf trifft, gestreut wird. In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff reguläre Reflektion auf eine Reflektion, bei der, wenn parallele Lichtströme bzw. Strahlen angelegt werden, die reflektierten Lichtströme auch parallel sind, und eine Reflektion, bei der der Einfallswinkel gleich dem Reflektionswinkel ist.

Wir nehmen nun an, daß die Waferoberfläche 1 mit einem optischen System mit einer Objektivlinse 5 beob achtet wird, dessen optische Achse koaxial mit der ein fallenden optischen Achse (d. h. koaxial mit der opti schen Achse des einfallenden Lichtes) ist. Licht, das re gulär von der oberen flachen Oberfläche oder ähnli chem des Vorsprungs 2 reflektiert wird, fällt nicht auf die Objektivlinse 5 und ein Bild der Wafermarkierung wird nicht durch regulär reflektiertes Licht fokusiert. Im Gegensatz dazu wird von einer Kante gestreutes Licht in alle Richtungen abgestrahlt und ein Teil der gestreu ten Lichtstrahlen fällt auf die Objektivlinse. Daher kann dieses gestreute Licht in derselben Richtung wie die Einfallsrichtung des Beleuchtungslichtes beobachtet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Position eines Wafers detektiert durch die Be obachtung von Licht, das von einer Kante gestreut wird.

Fig. 2A ist eine schematische Querschnittsansicht ei ner Positionsdetektiervorrichtung, die durch die Aus führungsbeispiele der Erfindung verwendet wird. Die Positionsdetektiervorrichtung ist aufgebaut durch eine Wafer/Maskenhalteeinheit 10, ein optisches System 20, und einen Controller bzw. eine Steuerung 30.

Die Wafer/Maskenhalteeinheit 10 wird gebildet durch einen Waferhalter 15, einen Maskenhalter 16 und einen Antriebsmechanismus 17. Zur Positionsausrich tung wird ein Wafer 11 auf der Oberseite des Waferhal ters 15 gehalten und eine Maske 12 wird auf der Unter seite des Maskenhalters 16 gehalten. Der Wafer 11 und die Maske 12 sind parallel angeordnet, und bilden einen konstanten bzw. gleichmäßigen Spalt zwischen der Be lichtungsoberfläche des Wafers 11 und der Unterseite (Maskenoberfläche) der Maske 12. Positionsausrich tungswafermarkierungen 13 sind auf der Belichtungs oberfläche des Wafers 11 ausgebildet, und eine Posi tionsausrichtungsmaskenmarkierung 14 ist auf der Mas kenoberfläche der Maske 12 ausgebildet. Die Wafer markierungen und die Maskenmarkierung werden nachfolgend kollektiv als Ausrichtungsmarkierungen gezeichnet.

Die Wafermarkierungen 13 und die Maskenmarkie rung 14 weisen Kanten auf, die einfallendes Licht streu en. Wenn Lichtstrahlen auf diese Markierungen einfal len, wird das auf die Kante einfallende Licht gestreut und das auf die anderen Bereiche auftreffende bzw. ein fallende Licht wird regulär reflektiert.

Der Antriebsmechanismus 17 kann eine Relativbewe gung zwischen dem Waferhalter 15 und dem Masken halter 16 erzeugen. Nehmen wir eine X-Achse entlang der Links-Rechtsrichtung in Fig. 2A, eine Y-Achse ent lang der Richtung senkrecht zu dem Zeichnungsblatt von der Vorderseite zu der Rückseite davon und eine Z-Achse entlang der Richtung senkrecht zu der Belich tungsoberfläche an, dann kann eine Relativbewegung zwischen dem Wafer 11 und der Maske 12 in den X-, Y- und Z-Richtungen und in der Drehrichtung (θ_z Rich tung) um die Z-Achse realisiert werden. Eine Relativbe wegung kann auch in den Drehrichtungen (θ_x und θ_y Richtungen) um die X- und Y-Achsen realisiert werden.

Das optische System 20 wird durch einen Bilddetek tor 21, eine Linse 22, einen Halbspiegel 23, und eine Lichtquelle 24 gebildet.

Die optische Achse 25 des optischen Systems 20 ist schräg bezüglich der Belichtungsoberfläche eingestellt. Beleuchtungslicht, das von der Lichtquelle 24 abgege ben wird, wird durch den Halbspiegel 23 reflektiert, be wegt sich als Lichtströme oder Strahlen entlang der optischen Achse 25 und wird über die Linse 22 schräg auf die Belichtungsoberfläche gerichtet bzw. angelegt. Die Lichtquelle 24 ist in dem Brennpunkt auf der Bild seite der Linse 22 angeordnet, so daß das von der Licht quelle 24 abgestrahlte Beleuchtungslicht durch die Linse 22 gesammelt wird, und in parallele Lichtströme bzw. Strahlen umgewandelt wird. Die Lichtquelle 24 ist in der Lage, die Intensität des Beleuchtungslichtes einzustel len.

Von dem Licht, das an den Kanten der Wafermarkie rungen 13 und der Maskenmarkierung 14 gestreut wird, wird Licht, das in die Linse 22 einfällt durch die Linse 22 konvergiert und auf die Lichtaufnahmeoberfläche des Bilddetektors 21 fokusiert. Bei diesem optischen System 20 ist die Beleuchtung bzw. Illumination eine telezentri sche Beleuchtung und die optischen Beleuchtungs- und Beobachtungsachsen sind dieselbe optische Achse.

Der Bilddetektor 21 wandelt die Bilder der Wafer und Maskenmarkierungen, die auf die Lichtaufnahme bzw. Rezeptionsebene fokusiert sind fotoelektrisch in Bildsi gnale um. Die Bildsignale werden in die Steuerung 30 eingegeben.

Die Steuerung 30 verarbeitet die Bildsignale, die von dem Bilddetektor 21 geliefert wurden, zum Detektieren einer Relativposition der Wafermarkierungen 13 und der Maskenmarkierung 14 in Richtung der Y-Achse. Die Steuerung 30 schickt Steuersignale an den Antriebsme chanismus 17, um die Wafermarkierungen 13 und die Wafermarkierung 14 so einzustellen, daß sie eine vorbe stimmte Relativposition besitzen. Ansprechend auf die ses Steuersignal bewegt der Antriebsmechanismus 17 den Waferhalter 15 oder den Maskenhalter 16.

Fig. 2B ist eine Draufsicht, die die Beziehung einer Relativposition zwischen den Wafermarkierungen 13 und der Maskenmarkierung 14 zeigt. Drei rechteckige Muster mit jeweils vier Seiten parallel zu der X- oder Y-Achse sind in der X-Achsrichtung angeordnet, um eine Markierung zu bilden. Eine Markierung kann durch vier oder mehr rechteckige Muster gebildet sein, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Maskenmarkierung 14 ist zwischen einem Paar von Wafermarkierungen 13 angeordnet.

Die Wafermarkierungen 13 und die Maskenmarkie rung 14 weisen den in Fig. 2A gezeigten Querschnitt auf, der entlang einer Strichpunktlinie A2-A2 in Fig. 2B genommen wurde. Beleuchtungslicht des auf die Wafer markierungen 13 und die Maskenmarkierung 14 auf trifft bzw. auf diese einfällt, wird an den Kanten der rechteckigen Muster gemäß Fig. 2B gestreut, die zu der optischen Achse weisen. Licht, das zu anderen Berei chen, d. h. nicht auf die Kanten auftrifft, wird regulär reflektiert und geht nicht in die Linse 22. Daher kann der Bilddetektor 21 nur das Licht detektieren, das durch die Kanten gestreut wurde und in die Linse 22 eingetreten ist.

Als nächstes wird die Natur eines Bildes beschrieben, das durch das Kantenstreulicht gebildet wird.

Die Lichtintensitätsverteilung I eines Bildes, das durch inkohärentes monochromes Licht gebildet wird, ist wie folgt:

I(x, y) = ∫∫O(x-x', y-y')PSF(x', y')dx'dy' (1)

wobei O(x, y) eine Intensitätsverteilung von Licht dar stellt, das von der Oberfläche eines Beobachtungsge genstandes reflektiert wird, wobei PSF(x, y) eine Punkt verteilungsfunktion der Linse darstellt und wobei die Integration für die gesamte Oberfläche des Beobach tungsgegenstandes durchgeführt wird.

Jede Kante des in Fig. 2B gezeigten rechteckigen Mu sters kann als eine Serie von feinen Punkten angesehen werden, die parallel mit der Y-Achse angeordnet sind, und von denen Licht reflektiert wird. Es wird angenom men, daß die Intensitätsverteilung des reflektierten Lichts für jeden feinen Punkt eine Dirack Delta-Funk tion δ ist. Die Intensitätsverteilung des von einem feinen Punkt gestreuten Lichtes kann in der Praxis zu der Del ta-Funktion angepaßt bzw. geschätzt werden. Nehmen wir an, daß sich die Kanten in die Y-Achsrichtung er strecken und zwar innerhalb des Bereichs, der den Iso planatismus der Linse erfüllt, dann gilt O(x, y) = δ(x). Die Gleichung (1) kann in die folgende Gleichung trans formiert werden:

I(x) = ∫∫δ(x-x')PSF(x', y')dx'dy' = ∫PSF(x, y')dy' (2)

wobei I(x) eine Linienverteilungsfunktion der Linse ist, die wie folgt ausgedrückt werden kann:

I(x) = LSF(x) (3)

wobei LSF(x) eine Linienverteilungsfunktion der Linse darstellt.

Wenn das Beleuchtungslicht ein kontinuierliches Spektrum aufweist, dann ist I(x) durch die folgende Glei chung gegeben:

I(x) = ∫LSFλ(x - Δxλ)dλ (4)

wobei λ eine Wellenlänge des Lichtes darstellt, LSFλ eine Linienverteilungsfunktion bei der Wellenlänge λ darstellt, Δxλ eine laterale Versetzungs- bzw. Verschie bungsgröße eines Linienbildes darstellt, die bewirkt wird durch die chromatische Aberration der Linse bei der Wellenlänge λ, und wobei die Integration für den gesamten Wellenlängenbereich durchgeführt wird.

Aus der Gleichung (4) ist zu erkennen, daß das von einer Kante gestreute Beobachtungslicht gleich zur Be obachtung der Linienverteilungsfunktion der Linse ist. Daher kann ein stabiles Bild erhalten werden durch Be obachtung oder Observation von Licht, das von einer Kante gestreut wird, ohne durch die Ebenen-Intensitäts verteilung von Licht, das von dem Beobachtungsgegen stand reflektiert wird, beeinflußt zu werden.

Die linke Seite in Fig. 2C zeigt die Bilder fokusiert auf der Lichtrezeptions- bzw. Aufnahmeebene des Bildde tektors 21 gemäß Fig. 2A. Nimmt man die Schnittrich tung der Einfallsebene, die die optische Beobachtungs achse umfaßt, mit der Lichtaufnahmeebene als die x-Achse und die Richtung senkrecht zu der x-Achse in der Lichtaufnahmeebene als die y-Achse, dann nimmt das Bild einer Kante eine gerade Linienform an, die parallel zu der y-Achse verläuft. Daher weist das Bild jeder Markierung drei gerade Linienformen auf, die parallel zu der y-Achse sind und in der x-Achsrichtung angeordnet sind.

Zwischen einem Paar von Bildern 13A, die durch Licht gebildet werden, das an den Kanten der Wafer markierungen 13 gestreut wurde, befindet sich ein Bild 14A, das durch Licht gebildet wurde, das an den Kanten der Maskenmarkierung 14 gestreut wurde. Da die optische Beobachtungsachse schräg zu der Belich tungsebene ist, werden die Wafermarkierungsbilder 13A und das Maskenmarkierungsbild 14A an unter schiedlichen Positionen entlang der x-Achsrichtung de tektiert. Die rechte Seite in Fig. 2C zeigt eine Intensi tätsverteilung von Wafermarkierungen 13A und einer Maskenmarkierung 14A entlang der y-Achsrichtung. Der Abstand zwischen der Mitte eines der Wafermar kierungsbilder 13A und der Mitte des Maskenmarkie rungsbildes 14A in der y-Achsrichtung wird durch y1 und der Abstand zwischen der Mitte dem anderen der Wafermarkierungsbilder 13A und der Mitte des Mas kenmarkierungsbildes 14A in die y-Achsrichtung wird durch y2 dargestellt. Durch die Messung der Abstände y1 und y2 ist die Beziehung einer Relativposition in der y-Achse zwischen den Wafermarkierungen 13 und der Maskenmarkierung 14 bekannt.

Wenn z. B. die Maskenmarkierung nicht zwischen ei nem Paar von Wafermarkierungen in der y-Achsrich tung zentriert ist, wird entweder der Wafer oder die Maske relativ zu dem anderen bewegt, um y1 gleich y2 zu machen. Auf diese Art und Weise kann eine Posi tionsausrichtung in der Y-Achse wie in Fig. 2B darge stellt ist, erreicht werden. Durch Präparieren von drei Sätzen von Positionsausrichtungsmarkierungen und durch das in den Fig. 2A und 2B gezeigte optische Sy stem kann eine Positionsausrichtung in den X und Y-Achsrichtungen und in der Θ-Richtung erreicht wer den. In Fig. 2A sind die optischen Achsen des Beleuch tungs- und des Beobachtungslichtes koaxial. Die ko axiale Anordnung ist nicht unbedingt notwendig, wobei andere Anordnungen möglich sind, solange reguläres Reflektionslicht nicht in die Objektivlinse des optischen Beobachtungssystems eintritt, und nur gestreutes Licht in die Objektivlinse eintritt.

Als nächstes wird ein Meßverfahren eines Spaltes zwischen der Belichtungsebene und der Maskenebene beschrieben. Ein Gegenstands- oder Objektpunkt der auf der Lichtaufnahmeebene des Bilddetektors 21 fo kusiert ist, befindet sich auf der Ebene senkrecht zu der optischen Achse in dem Objekt- oder Objektivraum des optischen Systems 20. Diese Ebene wird nachfolgend als "Objektoberfläche" bezeichnet.

Von den Kanten der Wafer- und Maskenmarkierun gen wird die Kante an der Objektoberfläche auf der Lichtaufnahmeebene fokusiert. Die Kante, die nicht auf der Objektoberfläche ist, wird jedoch weniger fokusiert, wenn sie sich von der Objektoberfläche wegbewegt. Daher wird von den Kanten jeder Markierung das Bild auf der Objektoberfläche das deutlichste und die Bilder werden in der Position, die in x-Achsrichtung weiter weg ist, weniger fokusiert. In diesem Fall ist das Bild der Kante auf der Objektoberfläche nicht ein schräg fokus iertes Bild, sondern ein vertikal fokusiertes Bild.

In Fig. 2C entspricht ein Abstand x1 einem Abstand in der x-Achsrichtung zwischen dem Wafermarkierungs bild 13A auf der Objektoberfläche und dem Maskenmarkierungsbild 14A auf der Objektoberfläche. Dieser Abstand x1 ist im allgemeinen gleich dem Abstand zwi schen den Punkten, die erhalten werden durch vertika les Projizieren der Bilder auf der Bildoberfläche, die der Wafermarkierung und der Maskenmarkierung auf der Objektoberfläche entsprechen, und zwar auf die Ein fallsebene.

Fig. 2D ist eine Querschnittsansicht, die die Einfalls ebenen der Waferoberfläche 11 und der Maskenober fläche 12 in der Nähe der Objektoberfläche zeigen. Ein Punkt Q₂ befindet sich auf einer Linie, die die Wafer oberfläche 11 mit der Objektoberfläche schneidet und ein Punkt Q₁ befindet sich auf einer Linie, die die Mas kenoberfläche 12 mit der Objektoberfläche schneidet. Das Liniensegment Q₁-Q₂ ist gleich x1/N, wobei N eine Fokusiervergrößerung ist.

Wenn wir die Länge des Liniensegmentes Q₁-Q₂ durch L(Q₁Q₂) darstellen, dann wird der Spalt 6 zwi schen der Waferoberfläche 11 und der Maskenoberflä che 12 durch die folgende Gleichung gegeben:

δ = L(Q₁Q₂) × sin(α) (5)

wobei α einen Winkel zwischen der senkrechten Rich tung bezüglich der Waferoberfläche 11 und der opti schen Achse 25 darstellt. Daher ist der Spalt 8 bekannt durch Erhalten der Länge des Liniensegmentes Q₁-Q₂, und zwar aus dem gemessenen Abstand X1 in Fig. 2C. Um den Spalt 6 genau zu kennen, wird es bevorzugt, den Abstand x1 genau zu messen. Daher ist die Tiefenschär fe der Linse vorzugsweise flach.

Ein enger Spalt zwischen der Waferoberfläche 11 und der Maskenoberfläche 12 kann auf einen gewünschten Wert eingestellt werden durch Steuern des Antriebsme chanismus 17 in der Z-Achse, damit der gemessene Wert x1 einen Zielwert des Abstandes x1 einnimmt, der durch die Steuerung 30 eingestellt wurde.

Als nächstes wird ein erstes Ausführungsbeispiel be schrieben, bei dem Licht, das von einer Wafermarkie rung gestreut wurde, beobachtet wird.

Fig. 3A ist eine Draufsicht auf eine Wafermarkierung, die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Eine Wafermarkierung wird durch drei rechteckige Mu ster, die parallel zueinander angeordnet sind, gebildet. Die Breite des rechteckigen Musters ist 6 µm und die Länge davon ist gleich 100 µm. Jedes rechteckige Mu ster wird gebildet aus einer Stufe, die auf der Oberfläche eines Wafers ausgebildet ist und besitzt Kanten, von denen einfallendes Licht gestreut wird. Im folgenden werden solche rechteckigen Muster mit Kanten, die ein fallendes Licht streuen, Kantenmuster genannt.

Die Fig. 3B und 3C sind Querschnittsansichten ent lang der Strichpunktlinie B3-B3 in Fig. 3A. In dem Fall des in Fig. 3B gezeigten Wafers ist ein Resist-Muster 41 (Microposit 2400 hergestellt von Shipley Co.) auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 40 ausgebildet. Die Höhe H1 des Resist-Musters 41 beträgt 1,2 µm und die Breite W davon beträgt 6 µm.

Die Abstände zwischen der Mittellinie des mittleren Kantenmusters und den Mittellinien der Kantenmuster auf beiden Seiten des mittleren Kantenmusters werden durch y3 und y4 dargestellt. Es wurden 10 Arten von Wafermarkierungen mit y3 bis y4 auf 0 nm, 20 nm, 40 nm, 60 nm, . . ., 180 nm Abstand auf dem verwende ten Wafer gebildet. Der Wert y3 - y4 wird nachfolgend als eine Verschiebungsgröße des mittleren Kantenmu sters bezeichnet. Jede Markierung besitzt einen Wert y3 + y4 von 26 µm.

In dem Fall des in Fig. 3C gezeigten Wafers sind Sili ziumvorsprünge 44 auf einem Siliziumsubstrat 40 ausge bildet. Die Höhe H2 des Vorsprungs 44 beträgt 0,5 µm. Zum Abdecken der Oberfläche des Siliziumsubstrats 40 sind ein Phosphorsilikatglasfilm 42 (PSG)-Film mit einer Dicke von 0,7 µm und ein Resist-Film 43 mit einer Dicke von 1,45 µm in dieser Reihenfolge aufgetragen. Die Breite und die Intervalle der Vorsprünge 44 sind diesel ben wie bei dem in Fig. 3B gezeigten Resist-Mustern 41.

Fig. 4A zeigt Bilder von Wafermarkierungen, die durch die in Fig. 3B gezeigten Resist-Muster gebildet wurden, wobei das Bild schräg beobachtet wurde, wie in Fig. 2A dargestellt ist. Ein für die Beobachtung verwen detes Mikroskop weist eine Objektivlinse mit einer nu merischen Apertur oder Blende NA von 0,4 und einer Detektiervergrößerung von 100 auf. Ein optisches Sy stem (optisches System mit koaxialer Beobachtung/Be leuchtung), bei dem die optische Beobachtungsachse koaxial mit der optischen Beleuchtungsachse ist, wurde für die Beobachtung verwendet, wobei die Einfallsebene der optischen Beleuchtungsachse parallel zu der Längs richtung (X-Richtung) jedes in Fig. 3A gezeigten Kan tenmusters war, und wobei der Winkel zwischen der Einfallsebene und der senkrechten zu der Waferoberflä che 30° betrug. Bei dem in Fig. 4A gezeigten Beispiel werden die Bilder von drei Wafermarkierungen beob achtet. Jede Wafermarkierung weist drei nebeneinander liegende Linienbilder auf, die den Bildern entsprechen, die gebildet werden durch Licht, das von den kürzeren Seiten der in Fig. 3A gezeigten Kantenmuster gestreut wurde.

Bilder unterhalb der drei benachbarten Linienbilder (entsprechend der Linienverteilungsfunkion der Linse) werden gebildet durch Kantenstreulicht von Serien nummermarkierungen, die unter den Wafermarkierun gen ausgebildet sind. Der Einfluß dieser Seriennum mernmarkierungsbilder kann abgeschwächt werden, wenn der Bilddetektor lateral beziehungsweise seitlich scant, wie in Fig. 4A zu sehen ist, und die Bildsignale nur von den Scanlinien detektiert, die über die drei neben einander liegenden Linienbilder fährt.

Fig. 4B zeigt Bilder der Wafermarkierungen, der in Fig. 3B gezeigten Resist-Muster, wie sie durch ein her kömmliches Mikroskop entlang der senkrechten Rich tung zu der Belichtungsebene beobachtet wurden. In Fig. 4B sind Bilder für die drei Wafermarkierungen ge zeigt. Das in Fig. 4A beobachtete Kantenstreulicht wird an den kürzeren Seitenkanten jeder in Fig. 4B gezeigten Wafermarkierung erzeugt. Die numerische Markierung unterhalb jeder Markierung ist eine Seriennummer der Wafermarkierung.

Fig. 5 zeigt ein Bildsignal der Linienbilder, die durch gestreutes Licht von den Kanten der in Fig. 4A gezeig ten mittleren Wafermarkierung gebildet wurden. Die Abzisse stellt eine Position auf der Waferoberfläche entlang der Y-Richtung in Fig. 3A dar, und die Ordinate stellt eine Lichtintensität dar. Drei scharfe rechteckige Signale (Spitzen) treten in Übereinstimmung mit den drei Linienbildern auf. Auf diese Art und Weise kann ein Bildsignal, das die rechteckigen Signale (Spitzen) dar stellt, die der Kante entsprechen, erhalten werden durch Detektierung des Kantenstreulichtes.

In den Fig. 4A, 4B und 5 sind die Bilder und das Bildsi gnal gezeigt, das durch die Beobachtung der in Fig. 3B gezeigten Wafermarkierungen der Resist-Muster erhal ten wurden. In gleicher Weise wurden auch in dem Fall der Wafermarkierungen mit der in Fig. 3C gezeigten Laminatstruktur scharfe Bilder und ein scharfes Bildsignal mit einem hohen S/N-Verhältnis erhalten.

Die Fig. 6A und 6B zeigen die Meßergebnisse der Verschiebungsgrößen y3 - y4 der mittleren Kantenmu ster, die erhalten wurde durch Bildsignalverarbeitung. Fig. 6A verwendet die in Fig. 3B gezeigten Wafermar kierungen des Resist-Musters und Fig. 6B verwendet die in Fig. 3C gezeigten Wafermarkierungen der Lami natstruktur. Die Abzisse stellt eine Seriennummer der Wafermarkierung dar. Die Verschiebungsgröße y3 - y4 der Wafermarkierung mit der Seriennummer n ist n × 20 nm. Die Ordinate stellt die Verschiebungsgröße y3 - y4 in der Einheit nm dar, wie sie durch Experimente erhalten wurde.

In den Fig. 6A und 6B stellt ein Symbol ⬩ eine Ver schiebungsgröße dar, die durch vertikale Detektierung mit koaxialer Beobachtung/Beleuchtung erhalten wur de und ein Symbol ⬩ stellt eine Verschiebungsgröße dar, die durch schräge Detektierung mit Kantenstreulicht erhalten wurde. Die Verschiebungsgröße, die durch Kantenstreulicht beobachtet wurde, wurde durch glei che Musteranpassung berechnet (japanische Offenle gungsschrift Nr. 2-91502 von der 14. Zeile in der unteren linken Spalte auf Seite 4 zu der dritten Zeile in der oberen linken Spalte auf Seite 7).

Ein Verfahren zum Messen einer Verschiebungsgrö ße durch gleiche Musteranpassung wird nachfolgend kurz beschrieben. Zuerst wird ein Differentialbildsignal, das den Kontrast des in Fig. 5 gezeigten Bildsignales heraushebt bzw. verstärkt erhalten. Die Differentialwel lenform des mittleren rechteckigen Signals (Spitze) wird nach links bewegt, um es über die Differentialwellen form des linken rechteckigen Signals (Spitze) zu überla gern und die Verschiebungsgröße mit einem maximalen Korrelationswert wird auf den Abstand y3 eingestellt. In gleicher Weise wird die Differentialwellenform des mittleren rechteckigen Signals (Spitze) nach rechts be wegt, um es über die Differentialwellenform des rechten rechteckigen Signals (Spitze) zu überlagern und die Verschiebungsgröße mit einem maximalen Korrela tionswert wird auf den Abstand y4 eingestellt. Aus den erhaltenen Abständen y3 und y4 wird die Verschie bungsgröße y3 - y4 berechnet.

Um die Abstände y3 und y4 noch genauer zu messen und den Korrelationswert zu erhöhen, wird es bevor zugt, daß die Wellenform jedes rechteckigen Signals (Spitze) analog gemacht wird.

Wie in Fig. 6A gezeigt ist, sind bei dem Fall der Wa fermarkierungen der Resist-Muster, die durch Detektie ren des Kantenstreulichtes erhaltenen Verschiebungs größen y3 - y4 im allgemeinen gleich zu denen, die durch vertikale Detektierung erhalten wurden, und zwar für die Wafermarkierungen aller Seriennummern 0 bis 9.

Wie in Fig. 6B gezeigt ist, sind in dem Fall der Wafer markierungen der Siliziumvorsprünge die Verschie bungsgrößen y3 - y4, die durch Detektierung des Kan tenstreulichtes erhalten wurden etwas größer als die, die durch vertikale Detektierung erhalten wurden, und zwar für die Wafermarkierungen aller Seriennummern 0 bis 9. Eine Erhöhung der beobachteten Verschie bungsgröße betrug ungefähr 13 nm. Wie später bei nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben wird, kann diese Erhöhung klein gemacht werden durch Ausbilden einer Wafermarkierung mit einer Vielzahl von Kantenmustern, oder durch andere Maßnahmen.

Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem Licht beobachtet wird, das von Wafer- und Maskenmarkierungen mit Ausrichtungsprä zisionsauswertungs-Vernier-Mustern gestreut wird.

Fig. 7A ist eine Draufsicht auf eine zu beobachtende Wafermarkierung und eine Maskenmarkierung. Recht eckige Muster, die gemäß Fig. 7A seitlich lang sind, sind in der vertikalen Richtung angeordnet und zwar mit einem Abstand von 4 µm.

Beobachtungen wurden durchgeführt für Wafer mit Wafermarkierungen aus Resist-Polysilizium oder Alu minium, wie sie in Fig. 7A gezeigt sind, und für Masken mit einer Maskenmarkierung wie in Fig. 7A gezeigt ist. Die Fig. 7B bis 7E sind Teilquerschnittsansichten des Wafers und der Maske, und zwar entlang einer Strich punktlinie B7-B7 in Fig. 7A.

Fig. 7B zeigt einen Wafer mit Wafermarkierungen aus Resist. Auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 40 sind Resistmuster 41 ausgebildet. Die Höhe der Re sist-Nuster beträgt 1,8 µm.

Fig. 7C zeigt einen Wafer mit Wafermarkierungen aus Polysilizium. Ein SiO₂ Film 51 wird auf der Oberflä che eines Siliziumsubstrats 50 ausgebildet. Es wird eine Wafermarkierung 52 aus Polysilizium auf der Oberflä che des SiO₂ Films 51 ausgebildet. Ein die Oberfläche des SiO₂ Films 51 und der Wafermarkierung 52 abdec kender Resist-Film 53 wird aufgebracht. Die Dicke des SiO₂ Films 51 beträgt 102,6 nm, die Dicke der Wafer markierung beträgt 198,6 nm und die Dicke des Resist- Films 53 beträgt 1,8 µm. Nehmen wir an, daß dieses Substrat durch MOSFET Herstellungsverfahren ausge bildet wird, dann entspricht der SiO₂ Film 51 dem gate- Isolierfilm, und die Polysiliziumwafermarkierung 52 ent spricht der gate-Elektrode.

Fig. 7D zeigt einen Wafer mit Wafermarkierungen, die aus Aluminium hergestellt sind. Ein SiO₂-Film 61 wird auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrates 60 aus gebildet. Eine Wafermarkierung 62 aus Aluminium wird auf der Oberfläche des SiO₂ Films 61 ausgebildet. Die Oberfläche des SiO₂ Films 61 und der Wafermarkierung 62 ist mit einem darüber angebrachten Resist-Film 63 abgedeckt. Die Dicke der Wafermarkierung beträgt 523 nm und die Dicke des Resist-Films 63 beträgt 1,8 µm. Auf der Oberfläche der Wafermarkierung 62 ist ein dünner Siliziumfilm ausgebildet, und zwar als ein Antireflektionsfilm.

Fig. 7E zeigt eine Maske mit einer Maskenmarkie rung. Eine Maskenmarkierung 71 ist auf der Bodenseite eines Röntgenstrahlübertragungsfilmes (Membran 70) ausgebildet, der aus SiN ausgebildet ist, wobei die Mas kenmarkierung aus Tantal ausgebildet ist, das als ein Röntgenstrahlabsorptionsglied dient. Die Dicke des Röntgenstrahlübertragungsfilmes 70 beträgt zwei µm und die Höhe der Maskenmarkierung 71 beträgt 0,75 µm.

Kantenstreulicht von den in Fig. 7B bis 7E gezeigten Proben wurden entlang der Richtung (die Richtung, die durch den Pfeil 42 in Fig. 7B angezeigt ist) mit einem Winkel nach unten um 30° bezüglich der normalen bzw. senkrechten Richtung der Waferoberfläche (Zeich nungsoberfläche) gemäß Fig. 7A beobachtet. Streulicht von den Wafermarkierungen in den Fig. 7B bis 7D wur de durch die Membran der Röntgenstrahlmaske detek tiert. Ein Metallmikroskop, das für die Beobachtung ver wendet wurde, weist eine Objektivlinse mit einer nume rischen Apertur oder Blende NA von 0,4 und einer De tektiervergrößerung von 100 auf. Das Beleuchtungslicht ist weißes Licht, das von einer Halogenlampe abge strahlt wird und die Beleuchtung erfolgt koaxial Beob achtung/Beleuchtung mit telezentrischer Beleuchtung.

Fig. 7F ist ein Diagramm, das von einer Fotografie von fokusiertem Licht, das von den Kanten des Wafers gestreut wurde (Fig. 7C) gezeichnet wurde, wobei die Wafermarkierungen aus Polysilizium hergestellt waren. In ungefähr dem unteren Bereich des oberen Drittels des in Fig. 7F gezeigten Bildes sind zwei Bilder des Kan tenstreulichtes in der Ebene der Objektoberfläche deut lich fokusiert. Die Bilder von Licht, die von den oberen und unteren Kanten gestreut wurden, sind unscharf, da die Kanten von der Objektoberfläche beabstandet sind. Wie zuvor kann das Licht das von der Kante in der Ebene der Objektoberfläche gestreut wurde, deutlich fokusiert werden, was equivalent zu vertikaler Detek tion ist und Bildverzerrungen werden bei der schrägen Detektierung nicht erzeugt. Da weißes Licht als das Beleuchtungslicht verwendet wird, wird eine Lichtinter ferenz zwischen der Maske und dem Wafer nicht beob achtet Deutliche Bilder wurden von den in den Fig. 7B, 7D und 7E gezeigten Masken oder Wafern detektiert, und zwar ähnlich zu dem in Fig. 7C gezeigten Wafer.

Fig. 7G zeigt Bilder, die durch eine Fernsehkamera aufgenommen wurden, und zwar mit einer optischen Vergrößerung von 100 und einer elektrischen Vergrö ßerung von 9,3. Die horizontale Scanrichtung liegt in seitlicher Richtung (Y-Richtung) in Fig. 7A. Der Ab stand zwischen den Scanlinien beträgt 15 µm, und zwar zum Abstand auf der Objektoberfläche umgewandelt. Das heißt der Abstand zwischen den Scanlinien beträgt nur in dem geraden Feld 30 nm. Wie in Fig. 7G gezeigt ist, sind die Bilder im Mittelbereich deutlich fokusiert und die oberen und unteren Bilder unscharf. Deutliche Bilder wurden auch für andere Proben detektiert, und zwar ähnlich zu den in Fig. 7C gezeigten Wafern.

Fig. 8A bis 8F zeigen Signalwellenformen, die Scanli nien entsprechen, die der Aufnahme eines deutlichen oberen dritten Bildes entsprechen. Fig. 8A bis 8F sind Signalwellenformen, die den 120zigsten bis 124zigsten Scanlinien in dem geraden Feld entsprechen. Die Abzis se stellt die seitliche Richtung (Y-Richtung) in Fig. 7A dar und die Ordinate stellt die Lichtintensität dar.

Wie in Fig. 8B bis 8E gezeigt ist, treten rechteckige Signale (Spitzen) in dem Mittelbereich der vier Scanli nien von der 121zigsten bis zur 124zigsten auf. Diese Signale (Spitzen) entsprechen dem Bild, das durch Kan tenstreulicht gebildet wurde.

Abzüglich der rechteckigen Signale (Spitzen) auf bei den Seiten entspricht das mittlere rechteckige Signal (Spitze) horizontalen Syne-Signalen des Videosignals.

Die Signalwellenformen ähnlich wie die des dritten Bildes wurden auch von den oberen in Fig. 7G gezeig ten vierten und fünften Bildern erhalten. Rechteckige Signale (Spitzen) bei den fünf Scanlinien wurden für das vierte Bild detektiert und rechteckige Spitzen wurden bei den vier Scanlinien für das fünfte Bild detektiert. Für die in Fig. 7G gezeigten drei deutlichen Bilder wurden somit deutliche rechteckige Signale detektiert, und zwar durch insgesamt 13 Scanlinien.

Wenn Scanlinien in dem ungeraden Feld in Betracht gezogen werden, werden deutliche rechteckige Wellen formen durch insgesamt 26 Scanlinien detektiert. Der Abstand der Scanlinien beträgt 15 µm und die optische Vergrößerung beträgt 100. Daher bedeutet das Detek tieren der rechteckigen Signal-(spitzen) Wellenform bei jeder Scanlinie das Detektieren einer Markierung, die in dem Bereich 26 [Linien] × 15 [µm/Linie]/100 = 3,9 [µm] auf der Objektoberfläche entlang der X-Richtung in Fig. 7A angeordnet ist. Dieser Größenbereich ist im all gemeinen derselbe wie der detektierbare Bereich bei dem herkömmlichen chromatischen Bifokusverfahren. Um den detektierbaren Bereich zu vergrößern, wird der Abstand entlang der X-Richtung zwischen rechteckigen Mustern verkleinert wie in Fig. 7A dargestellt ist.

Wenn eine Signalwellenform mit einem deutlichen rechteckigen Signal (Spitze) beobachtet wird, kann die Position durch ähnliche Musteranpassungstechniken detektiert werden.

Bei dem obigen Verfahren wird eine Position unter Verwendung von gestreutem Licht und nur einem Satz von Kanten der Wafer- und Maskenmarkierungen de tektiert. Wenn sich die scharfe Kante jeder Markierung infolge Variationen eines Maskenformvorgangs oder ei nes Waferherstellungsvorgangs verändert, wird die Po sitionsdetektierpräzision verringert. Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Anzahl von Kantenmustern erhöht wird, um zu verhin dern, daß die Positionsdetektierpräzision verringert wird.

Fig. 9A ist eine Draufsicht auf Ausrichtungsmarkie rungen eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfin dung. Wir nehmen das Koordinatensystem an, mit der Waferoberfläche als eine X-Y-Ebene und die senkrech te Richtung dazu als Z-Achse. Ein Paar von Wafermar kierungen 52A und 52B ist entlang der Y-Achsrichtung angeordnet und eine Maskenmarkierung 62 ist zwischen den Wafermarkierungen 52A und 52B angeordnet. An dere folgende Ausführungsbeispiele werden mit dem selben Koordinatensystem beschrieben.

Jede der Wafermarkierungen 52A und 52B besitzt die Struktur des Maskenmusters wie es in Fig. 7A gezeigt ist, und zwar mit drei Spalten, die in Y-Achsrichtung angeordnet sind. Das heißt rechteckige Muster (Kan tenmuster) 51 mit Kanten zum Streuen von einfallen dem Licht sind in einer Matrixform entlang der X- und Y-Achsen angeordnet. In Fig. 9A sind drei Kantenmu ster 51 entlang der Y-Achse angeordnet und fünf Kan tenmuster 51 sind entlang der X-Achse angeordnet. In gleicher Weise ist die Maskenmarkierung 62 gebildet durch Kantenmuster 61, die in einer Matrixform ange ordnet sind. Fig. 9B ist eine Querschnittsansicht einer Strichpunktlinie B9-B9 in Fig. 9A. Kantenmuster 51 sind auf der Oberfläche eines Wafers 50 ausgebildet. Kan tenmuster 61 sind auf der Bodenseite einer Maske 60 ausgebildet.

Fig. 9C ist eine Querschnittsansicht entlang einer Strichpunktlinie C9-C9 in Fig. 9A. Bei jeder Ausrich tungsmarkierung sind Kantenmuster 51 oder 61 mit ei ner Länge W in der Y-Achsrichtung entlang der Y-Ach se angeordnet, und zwar mit einem Abstand P. Der Ab stand zwischen den Mitten der Wafermarkierung 52A und der Maskenmarkierung 62 wird durch y5 dargestellt und der Abstand zwischen den Mitten der Wafermar kierung 52B und der Maskenmarkierung 62 wird durch y6 dargestellt.

Fig. 9D1 zeigt ein Bildsignal, das durch Beobachtung von Kantenstreulicht von den Wafermarkierungen 52A und 52B, die in den Fig. 9A bis 9C gezeigt sind, beobach tet wurden, und zwar entlang der schrägen optischen Achse, die die X-Z Ebene enthält. Fig. 9D2 zeigt ein Bildsignal, das erhalten wurde durch Beobachtung von Kantenstreulicht von der Maskenmarkierung 62 mit demselben optischen System. Fig. 9D3 zeigt ein zusam mengesetztes Bildsignal, das aus den zwei in den Fig. 9D1 und 9D2 gezeigten Bildsignalen zusammenge setzt ist Abzisse stellt eine Position entlang der Y-Achs richtung dar und die Ordinate stellt eine Signalintensität dar. Bei jeder Ausrichtungsmarkierung sind drei Kan tenmuster, die in der Y-Achsrichtung angeordnet sind auf der flachen Ebene senkrecht zu der schrägen opti schen Achse. Daher können die drei Kantenmuster, die in der Y-Achsrichtung angeordnet sind, auf der Objekt oberfläche des optischen Beobachtungssystems ausge richtet werden, und Kantenstreulicht von jedem Kan tenmuster kann ein deutliches Bild bilden. Drei rechtec kige Signale (Spitzen) erscheinen bei jeder der Positio nen, die den Wafermarkierungen 52A und 52B und der Maskenmarkierung 62 entsprechen. Die Breite des rechteckigen Signals (Spitze) ist gleich der Länge W des Kantenmusters in der Y-Richtung und der Abstand zwi schen den rechteckigen Signalen (Spitzen) ist gleich dem Abstand P zwischen den Kantenmustern, die in der Y-Achsrichtung angeordnet sind.

Fig. 9E zeigt Korrelationswerte zwischen den Diffe rentialwellenformen der Wafermarkierung 52A und der Maskenmarkierung 62, die erhalten wurden von einem Differentialbildsignal des in Fig. 9D3 gezeigten Bildsi gnals. Die Abzisse stellt eine Verschiebungsgröße Δy in der y-Achsrichtung dar und die Ordinate stellt einen Korrelationswert dar. In Fig. 9D3 wird die Differential wellenform der Wafermarkierung 52A parallel bewegt, und zwar in die positive y-Achsrichtung. Wenn das rech te rechteckige Signal (Spitze) der Wafermarkierung 52A auf dem linken rechteckigen Signal (Spitze) der Maskenmarkierung 62 überlagert wird, wird der Korre lationswert groß und eine Spitze a1. die in Fig. 9E ge zeigt ist, tritt auf.

Wenn die Differentialwellenform ferner in die positi ve y-Achsrichtung bewegt wird, und zwar um den Ab stand P, dann sind die rechten und mittleren zwei recht eckigen Signale (Spitzen) der Wafermarkierung 52A überlagert, und zwar jeweils über den mittleren und linken zwei rechteckigen Signalen (Spitzen) der Mas kenmarkierung 62. Da die zwei Paare von rechteckigen Signalen (Spitzen) überlagert sind, wird der Korrela tionswert größer als wenn ein Paar von rechteckigen Signalen (Spitzen) überlagert ist, und ein rechteckiges Signal (Spitze) a2, das höher ist als das rechteckige Si gnal (Spitze) a1, tritt auf.

Wenn die Differentialwellenform weiter in die positi ve y-Achsrichtung bewegt wird, und zwar um den Ab stand P, dann sind drei rechteckige Signale (Spitzen) der Wafermarkierung 52A überlagert, und zwar jeweils auf den drei rechteckigen Signalen (Spitzen) der Masken markierung 62. Der Korrelationswert nimmt einen Ma ximum an und die höchste Spitze a3 tritt auf. Wenn die Wellenform weiter bewegt wird, dann treten Spitzen mit im allgemeinen denselben Höhen wie den Spitzen a2 und a1 sequentiell auf. Die Verschiebungsgröße Δy, die die höchste Spitze a3 erzeugt, entspricht dem Mittenab stand y5 zwischen den Wafer- und Maskenmarkierun gen 52A und 62. Der Mittenabstand y6 zwischen den Wafer- und Maskenmarkierungen 52B und 62 kann in gleicher Weise erhalten werden.

Wie oben bemerkt, erlauben drei Kantenmuster, die in der Y-Achsrichtung angeordnet sind, daß zur selben Zeit Kantenstreulicht von drei Kantenmustern detek tiert werden kann. Dies bedeutet, daß selbst dann, wenn die Form von einem Kantenmuster von einer Idealform abweicht infolge von Variationen des Herstellungsvor gangs oder ähnlichem, daß Beobachtungen von Kanten streulicht von den anderen Kantenmustern, die nicht verformt sind, eine hohe Präzisionspositionsdetektie rung erlauben. Die Anzahl der Kantenmuster, die in der y-Achsrichtung angeordnet sind, ist nicht auf drei be schränkt, aber es wird erwartet, daß zwei oder mehr Kantenmuster ähnliche Effekte wie oben beschrieben vorsehen.

Bei der Verwendung von in den Fig. 9A und 9C ge zeigten Ausrichtungsmarkierungen treten etwas kleine re Spritzen a2 auf beiden Seiten der maximalen Spitze a3 auf, wie in Fig. 9E gezeigt ist. Wenn die Spitze a2 fehlerhafterweise als die maximale Spitze betrachtet wird, dann ist eine korrekte Positionsdetektierung un möglich. Diese Fehleinschätzung wird wahrscheinlich, wenn die Anzahl von Kantenmustern, die in der y-Achs richtung angeordnet sind, erhöht wird, oder wenn sich das S/N-Verhältnis des Bildsignals verringert.

Nun wird ein viertes Ausführungsbeispiel beschrie ben, bei dem Ausrichtungsmarkierungen verwendet werden, die die Spitzenfehleinschätzung unterdrücken. Fig. 10A ist eine Querschnittsansicht von Ausrichtungs markierungen des vierten Ausführungsbeispiels. Die ebene Anordnung bzw. das Layout der Ausrichtungs markierungen ist dasselbe wie bei dem in Fig. 9A ge zeigten dritten Ausführungsbeispiel. Jede der Ausrich tungsmarkierungen 52A, 52B und 62 besitzt drei Kan tenmuster, die in der Y-Achsrichtung angeordnet sind. Bei jeder Ausrichtungsmarkierung ist die Kantenlänge des Kantenmusters entlang der Y-Achsrichtung nicht gleichförmig. Jedes Kantenmuster ist so ausgebildet, daß wenn eine Ausrichtungsmarkierung parallel in die Y-Achsrichtung bewegt wird und über einer anderen Ausrichtungsmarkierung überlagert wird, daß die Län gen der entsprechenden Kanten des Kantenmuster mit einander zusammenfallen.

Die Kantenlänge des mittleren Kantenmusters jeder in Fig. 10A gezeigten Ausrichtungsmarkierung beträgt W2 und die Kantenlängen von Kantenmustern auf bei den Seiten des mittleren Kantenmusters betragen W1. Bei dem in Fig. 10A gezeigten Ausführungsbeispiel ist W1 < W2. Bei jeder Ausrichtungsmarkierung ist der Abstand von Kantenmustern in der Y-Achsrichtung P. Der Mittenabstand zwischen den Wafer- und Masken markierungen 52A und 62 ist y5 und der Mittenabstand zwischen den Wafer- und Maskenmarkierungen 52B und 62 ist y6.

Fig. 10B zeigt ein Bildsignal, das durch Beobachtung der in Fig. 10A gezeigten Ausrichtungsmarkierungen entlang der schrägen Achse in der X-Z-Ebene erhalten wurde. Drei rechteckige Signale (Spitzen) wurden an Positionen detektiert, die den jeweiligen Wafermarkie rungen 52A und 52B und der Maskenmarkierung 62 entsprechen. Bei jeder Ausrichtungsmarkierung beträgt die Breite des mittleren rechteckigen Signals (Spitze) W2 und die Breiten der rechteckigen Signale (Spitzen) auf beiden Seiten des mittleren rechteckigen Signals (Spitze) beträgt W1. Bei jeder Ausrichtungsmarkierung ist der Abstand zwischen rechteckigen Signalen (Spit zen) derselbe wie der Abstand P zwischen Kantenmu stern in der Y-Achsrichtung.

Fig. 10C zeigt einen Korrelationswert zwischen Dif ferentialwellenformen der Wafer- und Maskenmarkie rungen 52A und 62 eines Differentialbildsignals des in Fig. 10B gezeigten Bildsignals. Ähnlich zur Fig. 9E er scheinen fünf rechteckige Signale (Spitzen). Ein rechtec kiges Signal (Spitze) b1 entspricht dem Fall, wenn das rechte rechteckige Signal (Spitze) der Wafermarkierung 52A über dem linken rechteckigen Signal (Spitze) der Maskenmarkierung 62 überlagert ist. Ein rechteckiges Signal (Spitze) b2 entspricht dem Fall, wenn die rechten und mittleren rechteckigen Signale (Spitzen) der Wafer markierung 52A über den mittleren und linken rechtec kigen Signalen (Spitzen) der Maskenmarkierung 62 überlagert sind. Ein rechteckiges Signal (Spitze) b3 entspricht dem Fall, wenn die drei rechteckigen Signale (Spitzen) der Wafermarkierung 52A über den drei rechteckigen Signalen (Spitzen) der Maskenmarkierung 62 überlagert sind.

In dem Zustand, wo das rechteckige Signal (Spitze) b2 auftritt, ist der Korrelationswert kleiner als in dem Fall, wo alle rechteckigen Signale (Spitzen) dieselbe Breite besitzen, da die Breiten der überlagerten rechteckigen Signale (Spitzen) unterschiedlich sind (W1 < W2). Infol gedessen ist die Höhe des rechteckigen Signals (Spitze) b2 kleiner als die Höhe des rechteckigen Signals (Spitze) a2, die in Fig. 9E gezeigt ist. Da das Verhältnis der Höhe des höchsten rechteckigen Signals (Spitze) b3 zu den Höhen der rechteckigen Signale (Spitzen) b2 auf beiden Seiten des höchsten rechteckigen Signals (Spitze) groß wird, ist es schwer, daß das höchste rechteckige Signal (Spitze) fehlerhaft eingeschätzt wird.

Bei dem in Fig. 10A gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kantenlängen der Kantenmuster jeder Ausrich tungsmarkierung unregelmäßig ausgebildet. Statt des sen könnten die Kantenlängen gleichförmig ausgebildet sein und die Abstände zwischen den Kantenmustern könnten unregelmäßig ausgebildet sein. Alternativ könnten sowohl die Kantenlängen als auch die Abstän de unregelmäßig ausgeführt sein. Um die Erzeugung von Fehlausrichtung zu unterdrücken, ist der irreguläre Grad der Kantenlängen oder Abstände vorzugsweise auf +/-10% oder höher eingestellt.

In den Fig. 9E und 10C wird das Bildsignal der Wafer markierung oder der Maskenmarkierung parallel be wegt, um das Bildsignal mit dem anderen Bildsignal zu überlagern und um die Relativposition zu detektieren. Andere Verfahren können verwendet werden zum De tektieren der Relativposition. Zum Beispiel können die Bildsignale der Wafermarkierung und der Maskenmar kierung an einer Vielzahl von Punkten in der Nähe der Mitten der Bildsignale gefaltet oder zurückgebogen werden. Der Faltpunkt mit dem höchsten Korrelations koeffizienten wird als die Mitte der Markierung ver wendet. Auf diese Art und Weise können die Mittelposi tionen der Wafer und Maskenmarkierungen erhalten werden und die Position jeder Markierungen kann de tektiert werden. In diesem Fall ist jede Markierung so aufgebaut, daß beide Seiten der Mitte symmetrisch wer den.

Als nächstes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel un ter Bezugnahme auf die Fig. 11A bis 11E, 12, 13A bis 13C und 14A und 14B beschrieben.

Fig. 11A ist eine perspektivische Ansicht eines Kan tenmusters einer Wafermarkierung. Beleuchtungslicht wird schräg entlang der schrägen optischen Achse in der X-Z-Ebene angelegt und Licht, das von der Kante ge streut wird und sich in die Y-Achsrichtung erstreckt, wird beobachtet. Auf diese Art und Weise besitzt das durch das gestreute Licht gebildete Bild eine Intensitäts verteilung, die durch die Gleichung (4) gegeben ist. Da her wird ein langes Linienbild wie in Fig. 11B gezeigt ist, erhalten, das der Linienverteilungsfunktion der Linse entspricht.

Wie in Fig. 11C gezeigt ist, ist die Länge der Kante in der Y-Achsrichtung kürzer. Wenn die Kantenlänge kür zer wird als die Auflösung der Linse, dann kann die Intensitätsverteilung O(x, y) des reflektierten Lichtes, die durch Gleichung (1) gegeben ist durch δ(x, y) substituiert werden. Daher kann die Gleichung (1) wie folgt umge wandelt werden:

I(x, y) = ∫∫δ(x-x', y-y')PSF(x', y')dx'dy' = PSF(x, y) (6)

wobei PSF(x, y) eine Punktverteilungsfunktion der Linse darstellt.

Wenn Beleuchtungslicht ein kontinuierliches Spek trum besitzt kann dies wie folgt ausgedrückt werden:

I(x, y) = ∫PSFλ(x - Δxλ, y - Δyλ)dλ (7)

wobei λ eine Wellenlänge des Lichtes darstellt, PSFλ eine Punktverteilungsfunktion bei der Wellenlänge λ darstellt, Δxλ eine seitliche Verschiebungsgröße eines Punktbildes in der X-Achsrichtung darstellt, die durch die chromatische Aberration der Linse bei der Wellen länge λ bewirkt wird, wobei Δyλ eine seitliche Verschie bungsgröße eines Punktbildes in der Y-Achsrichtung darstellt, die bewirkt wird durch die chromatische Aber ration der Linse bei der Wellenlänge λ, und wobei die Integration für den gesamten Wellenlängenbereich durchgeführt wird.

Wie oben kann, wenn die Kantenlängen gleich oder kürzer gemacht werden als die Auflösung der Linse, ein Punktbild wie es in Fig. 11D gezeigt ist, erhalten wer den, das analog zu der Punktverteilungsfunktion der Linse ist.

Fig. 11E ist eine perspektische Ansicht eines Kanten musters, bei dem Beleuchtungslicht in der Nähe des Scheitelpunktes an dem sich drei Ebenen schneiden, ge streut wird. In dieser Beschreibung wird ein Muster mit einer Kante, die Beleuchtungslicht streut und ein Mu ster mit einem Scheitelpunkt der Beleuchtungslicht streut, kollektiv als Kantenmuster bezeichnet.

Das Bild, dar durch das gestreute Licht in der Nähe des in Fig. 11E gezeigten Scheitelpunkts gebildet wird, kann auch analog zu der Punktverteilungsfunktion, die durch die Gleichungen (6) und (7) gegeben ist, angese hen werden. Auf einem SiO₂-Film auf einem Siliziumwa fer wird eine Aluminiumwafermarkierung gebildet, die eine quadratische ebene Form besitzt, mit einer Seiten länge von 40 µm und einer Dicke von 523 nm. Ein Re sistfilm ist über der Wafermarkierung angeordnet, und zwar mit einer Dicke von 1,8 µm. Gestreutes Licht von dem Scheitelpunkt der Wafermarkierung wurde beob achtet und ein Punktbild, wie es z. B. in Fig. 11D gezeigt ist konnte beobachtet werden. Der Winkel zwischen der senkrechten Richtung bezüglich des Wafers und der optischen Beleuchtungs- und Beobachtungsachsen wur de auf 30° eingestellt.

Fig. 12 zeigt ein Bildsignal eines Punktbildes, das durch Streulicht von dem Scheitelpunkt gebildet wurde. Eine Zacken- bzw. spikeförmige Spitze in der Mitte ent spricht dem Punktbild, das durch gestreutes Licht gebil det wird. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, wurde eine scharfe Spitze mit sehr geringen Wellenformverzerrungen er halten.

Die Fig. 13A bis 13C sind Draufsichten auf Masken markierungen und Wafermarkierungen mit einem Scheitelpunkt der Beleuchtungslicht streut. Eine Mas kenmarkierung 62 ist zwischen Wafermarkierungen 52A und 52B angeordnet.

Die Ausrichtungsmarkierungen 52A, 52B und 62, die in Fig. 13A gezeigt sind, werden jeweils gebildet durch Kantenmuster mit einer quadratisch ebenen Form, die in drei Reihen angeordnet sind, und zwar mit einem Abstand P in der X-Achsrichtung und in zwei Zeilen in Y-Richtung. Ein Scheitelpunkt jedes Kantenmusters ei ner quadratisch ebenen Form ist in positive X-Achsrich tung gerichtet d. h. in Richtung der optischen Beobach tungsachsrichtung.

Ein in Fig. 13B gezeigtes Kantenmuster besitzt eine Form eines ebenen, gleichschenkeligen rechtwinkligen Dreiecks und sein Scheitelpunkt ist zu der positiven X-Achsrichtung gerichtet. Ein ein Fig. 13C gezeigtes Kantenmuster besitzt eine Ebene Chevron- bzw. Zick- zack-Form und dessen Scheitelpunkt ist zu der positiven X-Achsrichtung gerichtet. Die Anordnungen von Kan tenmustern, die die in Fig. 13B und 13C gezeigten Aus richtungsmarkierungen bilden, sind ähnlich zu den in Fig. 13A gezeigten Ausrichtungsmarkierungen.

Eine Positionsausrichtung zwischen einem Wafer und einer Maske kann erreicht werden durch ein Verfahren ähnlich dem Verfahren, das unter Bezugnahme auf die Fig. 9A bis 9E beschrieben wurde, und zwar durch Be obachtung von Streulicht von den Scheitelpunkten der gemäß den Fig. 13A bis 13C angeordneten Kantenmu stern. Bei dem unter Bezugnahme auf die Fig. 9A bis 9E beschriebenen Verfahren wird das Bildsignal differen ziert, um einen Korrelationswert zu erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Bildsignal, das durch Streulicht von dem Scheitelpunkt gebildet wird, jedoch schon eine scharfe Spitze, so daß das Bildsignal selbst verwendet werden kann zum Erhalten eines Korrela tionswerts, ohne Differenzieren.

Die dreieckige ebene Form, wie sie in Fig. 13B ge zeigt ist, kann den Abstand P in der X-Achsrichtung im Vergleich zu der quadratischen ebenen Form verrin gern. Bei der in Fig. 13C gezeigten ebenen Chevron- Form kann der Abstand noch weiter verringert werden.

Die Faktoren zum Erzeugen von Positionsdetektier fehlern, die in einem Linienbild und einem Punktbild analog zu der Linienverteilungsfunktion und der Punkt verteilungsfunktion enthalten sind, werden unterschied lich angesehen. Wenn ein Fehlerfaktor die Tendenz be sitzt, daß Fehlerkomponenten akkumuliert werden, wenn ein Bild, das durch Streulicht erzeugt wird, in der Längsrichtung (d. h. Y-Richtung in Fig. 11A) integriert wird, dann kann dieser Fehlerfaktor das Linienbild er heblich beeinflussen, obwohl er das Punktbild nicht be einflussen kann. Wenn dementgegen ein Fehlerfaktor die Tendenz besitzt, daß Fehlerkomponenten ausge löscht werden, wenn ein durch Streulicht gebildetes Bild in der Längsrichtung integriert wird, dann kann dieser Fehlerfaktor das Punktbild erheblich beeinflussen, ob wohl er das Linienbild nicht beeinflußt. Es wird somit angenommen, daß der Positionsdetektierfehler redu ziert werden kann, wenn ein Linienbild verwendet wird oder wenn ein Punktbild verwendet wird.

Es kann erwartet werden, daß der Gesamtpositions detektierfehler reduziert werden kann, wenn sowohl ei ne Kante, die ein Linienbild als auch eine Kante oder ein Scheitelpunkt, der ein Punktbild bildet, in einer Ausrich tungsmarkierung verwenden werden.

Fig. 14A ist eine Querschnittsansicht von Ausrich tungsmarkierungen gemäß einem fünften Ausführungs beispiel. Die Wafermarkierungen 52A und 52B sind auf der Oberfläche eines Wafers 50 ausgebildet und eine Maskenmarkierung 62 ist auf der Bodenseite einer Mas ke 60 ausgebildet. Jede Ausrichtungsmarkierung wird gebildet durch fünf Kantenmuster, die entlang der Y-Achsrichtung angeordnet sind. Von den fünf Kanten mustern besitzen die Kantenmuster an entgegengesetz ten Enden Kantenlängen in Y-Achsrichtung, die kürzer sind als die Auflösung der Linse, wie z. B. in Fig. 11C gezeigt ist oder sie besitzen Scheitelpunkte zum Streuen von Beleuchtungslicht, wie in Fig. 11 E gezeigt ist.

Fig. 14B zeigt ein Bildsignal, das durch Beobachtung von Kantenstreulicht von den in Fig. 14A gezeigten Ausrichtungsmarkierungen entlang der schrägen opti schen Achsrichtung in der X-Z-Ebene erhalten wurden.

Es treten fünf Spitzen auf an jeder der Positionen, die den Wafermarkierungen 52A und 52B und der Masken markierung 62 entsprechen. Von diesen fünf Spitzen sind die Spitzen an den gegenüberliegenden Enden schmal und können analog zu einer Punktverteilungs funktion der Linse angesehen werden. Dieses Bildsignal wird differenziert und das Differentialbildsignal wird verwendet zur gleichen Musteranpassung, um die Rela tivposition zu detektieren. Die Positionsdetektierung kann daher durchgeführt werden unter Verwendung von sowohl den Punkt- als auch Linienbildern.

Bei den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen wurde das Verfahren zum Reduzieren eines Positions detektierfehlers beschrieben durch Anordnen von Kan tenmustern entlang der senkrechten Richtung der Ein fallsebene. Als nächstes wird ein Verfahren zum Detek tieren einer Position beschrieben, das nicht durch einen Spalt zwischen einem Wafer und einer Maske beein flußt wird, und bei dem die Kantenmuster parallel zu der Einfallsebene angeordnet sind.

Fig. 15A ist eine Draufsicht auf eine Wafermarkie rung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. Einund zwanzig rechteckige Kantenmuster 70 sind in der X-Achsrichtung angeordnet und zwar mit einem Ab stand von 4 µm. Diese Kantenmustersäule ist in drei Spalten in der Y-Achsrichtung angeordnet.

Fig. 15B ist eine schematische Querschnittsansicht ei ner Wafermarkierung und eines optischen Systems, in dem die Wafermarkierung entlang der optischen Achs richtung mit einem Einfallswinkel von 30° in der X-Z- Ebene beobachtet wird. Kantenmuster 70 werden auf der Oberfläche des Wafers 71 ausgebildet. Beleuch tungslicht wird koaxial mit der schrägen optischen Ach se 73 angelegt und gestreutes Licht von den Kanten der Kantenmuster 70 wird beobachtet. Eine unterbrochene Linie 72 zeigt die Objektoberfläche der Objekt- bzw. Objektivlinse des optischen Beobachtungssystems an.

Wenn der Wafer 71 in der Position u1 ist, dann ist das fünfte Kantenmuster von links in Fig. 15B auf der Ob jektoberfläche 72 positioniert.

Wenn als nächstes der Wafer 71 parallel entlang der optischen Achse 73 zu den Positionen u2 und u3 bewegt wird, dann sind das dritte Kantenmuster von links und das im weitesten links liegende Kantenmuster auf der Objektoberfläche 72 positioniert.

Wenn der Abstand der Kantenmuster 70 in der X-Achsrichtung 4 µm beträgt, dann kommen die Kan tenmuster eins nach dem anderen auf die Objektober fläche, wenn der Wafer 71 zu einem Zeitpunkt um 2 µm entlang der optischen Achse bewegt wird. Wenn somit die Tiefenschärfe der Linse 1 µm beträgt, befindet sich immer ein Kantenmuster auf der Objektoberfläche und ein deutliches Bild kann erhalten werden.

Fig. 15C zeigt eine Abhängigkeit einer Detektierprä zision von einer Waferposition, wobei die Kantenmu sterposition detektiert wird durch Beobachtung von in Fig. 15A gezeigten Wafermarkierungen und durch das unter Bezugnahme auf Fig. 15B beschriebene Verfah ren. Die Abzisse stellt eine Seriennummer eines fokus ierten Kantenmuster dar und die Ordinate stellt einen detektierten Wert in der Einheit nm dar. Der detektierte Wert ist definiert als eine Hälfte einer Differenz zwi schen Abständen oder Räumen zwischen einem Kan tenmuster in der Mitte in Y-Achsrichtung und dem ei nen und dem anderen der Kantenmuster auf beiden Seiten des erstgenannten Kantenmusters.

Die Bewegungsdistanz des Wafers entlang der optischen Achse von dem Beobachtungszustand des ersten Kantenmusters zu dem Beobachtungszustand des ein undzwanzigsten Kantenmusters beträgt 40 µm. Wie in Fig. 15C gezeigt ist, liegt der detektiert Wen innerhalb des Bereich von -17 Nm bis +25 nm, selbst wenn der Wafer um 40 µm bewegt wird.

Selbst wenn der Wafer entlang der optischen Achs richtung bewegt wird, kann die Position eines Kanten musters relativ präzise detektiert werden. Wenn der Wafer auch entlang der senkrechten Richtung zu der Oberfläche des Wafers bewegt wird, kann er relativ präzise detektiert werden. Der Hauptvariationsfaktor bei detektierten Werten kann die Variation der Formen der Kantenmuster sein. Daher kann eine präzisere Posi tionsdetektierung, wie bei dem beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel, erwartet werden, wenn eine Viel zahl von Sätzen von Kantenmustern in der Y-Achsrich tung angeordnet ist, und eine Vielzahl von Kantenmu stern zur selben Zeit beobachtet wird.

Die Merkmale dieses Verfahrens, die sich aus den obigen Experimentalergebnissen ergeben, werden unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben.

Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht von Wafer- und Maskenmarkierungen mit einer Vielzahl von Kanten mustern, die parallel zur Einfallsebene angeordnet sind. Eine unterbrochene Linie 72 zeigt die Objektoberfläche einer Objektivlinse des optischen Beobachtungssystems an.

Wenn ein Wafer 71 in einer Position v1 oder v2 ge mäß Fig. 16 ist, befindet sich eines der Kantenmuster auf der Objektoberfläche 72. Daher kann selbst, wenn sich der Wafer 71 bei irgendeiner der Positionen v1 und v2 befindet, ein Kantenbild durch Streulicht von dem Wa fer und der Maskenmarkierung deutlich detektiert wer den. Da die Maskenmarkierung eine Vielzahl von Kan tenmustern in der X-Achsrichtung angeordnet aufweist, kann das Kantenbild durch Streulicht von der Masken markierung deutlich detektiert werden, selbst wenn die Z-Achsenposition der Maske verschoben wird. Der Ab stand zwischen Kantenmustern ist so ausgewählt, daß ein Kantenmuster in den Tiefenschärfenbereich der Lin se eintritt, wobei das Kantenmuster deutlich detektiert werden kann, selbst wenn sich die Kante gerade nicht mehr auf der Objektoberfläche befindet.

Eine stabile Positionsdetektierung kann daher durch geführt werden, selbst wenn sich die Positionen des Wa fers und der Maske in der Z-Achsrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs verschieben. Der Spalt zwi schen dem Wafer und der Maske kann durch ein Verfah ren ähnlich dem unter Bezugnahme auf die Fig. 2C und 2D beschriebenen erhalten werden.

In Fig. 15 und 16 wurde die Beobachtung von Streu licht von einer geraden Linienkante beschrieben. Auch durch die Beobachtung von Streulicht von einem Schei telpunkt kann eine stabile Positionsdetektierung sicher gestellt werden durch Anordnen einer Vielzahl von Kantenmustern in der X-Achsrichtung mit einem vor bestimmten Abstand und zwar selbst dann, wenn sich die Wafer und die Maske in der Z-Achsrichtung ver schieben. Der Spalt zwischen dem Wafer und der Maske kann auch erhalten werden.

Bei den ersten bis sechsten Ausführungsbeispielen kann die Positionsausrichtung in der Kantenlängsrich tung durchgeführt werden durch schräge Beobachtung der Wafer- und Maskenmarkierungen. Da das optische System nicht in dem Belichtungsbereich plaziert werden muß, ist die Positionsdetektierung sogar während der Belichtung, nach der Positionsausrichtung möglich. Da die optischen Beleuchtungs- und Beobachtungsachsen koaxial sind, tritt keine Achsenfehlausrichtung auf, so daß immer ein stabiles Bild erhalten werden kann.

Da telezentrische Beleuchtung verwendet wird, kann eine Veränderung eines Bildes durch Kantenstreulicht unterdrückt werden, wenn sich die Kante in dem Tiefen schärfenbereich verschiebt.

Reguläres Reflektionslicht des Beleuchtungslichtes tritt nicht in das optische Beobachtungssystem ein, son dern nur gestreutes Licht. Daher kann durch Einstellen der Intensität des Beleuchtungslichtes ein S/N-Verhält nis eines durch Streulicht gebildeten Bildes eingestellt werden. Da reguläres Reflektionslicht nicht eintritt, be einflußt eine untere Schicht auf einem Wafer nicht nach teilig die Positionsdetektierung. Kantenstreulicht ver wendet ein Streuphänomen auf unebenen Oberflächen. Daher kann der Einfluß von Lichtinterferenzphänome nen und ähnlichem in einem Resist-Film eliminiert wer den, so daß eine stabile Positionsdetektierung möglich ist. Da inkohärentes Beleuchtungslicht verwendet wer den kann, tritt keine Lichtinterferenz an dem Spalt zwi schen einer Waferoberfläche und einer Maskenoberflä che auf. Kantenstreulicht kann selbst dann beobachtet werden, wenn kohärentes Licht verwendet wird.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen ist der Winkel zwischen der optischen Beobachtungsachse und der Senkrechten zu der Belichtungsoberfläche auf 30° ein gestellt. Ein deutliches Bild durch Streulicht wurde in dem Winkelbereich von 15-45° erhalten.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurden die optischen Beleuchtungs- und Beobachtungsachsen ko axial eingestellt. Die Positionsbeziehung zwischen den optischen Beleuchtungs- und Observationsachsen muß nicht notwendigerweise koaxial sein, wenn wie zuvor beschrieben, reguläres Reflektionslicht des Beleuch tungslichtes nicht in das optische Beobachtungssystem eintritt. Zum Beispiel können die optischen Beleuch tungs- und Beobachtungsachsen so eingestellt sein, daß ein Winkel zwischen zwei, vertikal auf die Belichtungs oberfläche projizierten Linienbildern, kleiner als 90° ist.

Fig. 17A ist eine schematische Draufsicht, die die Po sitionsbeziehung zwischen Positionsausrichtungsmar kierungen, ein optisches Beleuchtungssystem, und ein optisches Beobachtungssystem zeigt, wobei die opti schen Beleuchtungs- und Beobachtungsachsen so einge stellt sind, daß ein Winkel zwischen zwei, vertikal auf die Belichtungsoberfläche projizierten Linienbildern, klei ner als 90° ist. In einem Belichtungsbereich EA sind eine X-Achsenpositionsausrichtungsmarkierung M_x und Y-Achsenpositionsausrichtungsmarkierungen M_y1 und M_y2 angeordnet. In Fig. 17A sind die Wafer- und Mas kenmarkierungen als eine Markierung dargestellt.

Mit diesen drei Markierungen M_x, M_y1 und M_y2 ist eine Positionsausrichtung in X- und Y-Achsrichtungen und in der Rotationsrichtung (θ_z-Richtung) in der X-Y- Ebene möglich.

Beleuchtungslicht wird von einem optischen Beleuch tungssystem L_x an die Markierung M_x angelegt und Kantenstreulicht von der Markierung M_x wird durch ein optisches Beobachtungssystem D_x beobachtet. Da ein Winkel α_x zwischen zwei, vertikal auf die Belichtungs oberfläche projizierten Linienbildern der optischen Be leuchtungs- und Beobachtungsachsen, kleiner als 90° ist, können beide der optischen Systeme D_x und L_x auf einer Seite des Belichtungsbereichs EA gesetzt werden.

Die optischen Beleuchtungssysteme L_y1 und L_y2 und die optischen Beobachtungssysteme D_y1 und D_y2 der Markierungen M_y1 und M_y2 können auch auf eine Seite des Belichtungsbereichs bzw. der Belichtungsfläche EA gesetzt werden.

Die vertikal auf die Belichtungsoberfläche projizier ten Bilder der optischen Beleuchtungsachse und der op tischen Beobachtungsachse können übereinander über lagert werden und nur die Winkel zwischen beiden Ach sen und der Z-Achse unterschiedlich eingestellt sein.

Fig. 17B zeigt eine weitere Anordnung, bei der die optischen Achsen der optischen Beleuchtungssysteme L_x, L_y1 und L_y2, die in Fig. 17A gezeigt sind, koaxial mit den optischen Achsen der optischen Beobachtungssy steme D_x, D_y1 und D_y2 gesetzt sind unter Verwendung von Halbspiegeln HM_x, HM_y1 und HM_y2. Die Koaxial anordnung der optischen Achsen der optischen Be leuchtungs- und Beobachtungssysteme ermöglicht die Einstellung von optischen Systemen.

Fig. 17C ist eine schematische Draufsicht, die die Po sitionsbeziehung zwischen Positionsausrichtungsmar kierungen, einem optischen Beleuchtungssystem und ei nem optischen Beobachtungssystem zeigt, bei dem, wie bei herkömmlicher Positionsausrichtung das Beleuch tungslicht schräg zu der Belichtungsoberfläche angelegt wird und das Bild einer Markierung beobachtet wird unter Verwendung von regulärem Reflektionslicht von der Markierung. Ähnlich zu Fig. 17A sind in einem Be lichtungsbereich EA eine X-Achsenpositionsausrich tungsmarkierung M_x und Y-Achsenpositionsausrich tungsmarkierungen M_y1 und M_y2 angeordnet.

Um regulär reflektiertes Licht von einer Markierung zu beobachten, müssen die optischen Beleuchtungs- und Beobachtungsachsen notwendigerweise im allgemeinen symmetrisch zu einer Senkrechten der Belichtungsober fläche sein. Zum Beispiel wird Beleuchtungslicht von einem optischen Beleuchtungssystem L_x nach unten auf einer Markierung M_x angelegt und reguläres Reflek tionslicht wird durch ein optisches Detektiersystem an einer tieferen Position in Fig. 17C beobachtet. Es ist daher notwendig, das optische Beleuchtungssystem und das optische Beobachtungssystem so anzuordnen, daß sie durch den Belichtungsbereich zueinander weisen. Um eine Verschiebung der Relativposition zwischen den optischen Beleuchtungs- und Beobachtungsachsen zu verhindern, wird es bevorzugt, die optischen Be leuchtungs- und Beobachtungssysteme L_x und D_x an einer Festleg- bzw. Halteinheit F_x anzubringen.

Die optischen Beleuchtungssysteme L_y1 und L_y2 und die optischen Beobachtungssysteme D_y1 und D_y2 der Markierungen M_y1 und M_y2 müssen auch durch den Belichtungsbereich zueinander weisen. Es wird auch be vorzugt, die optischen Beleuchtungs- und Beobach tungssysteme L_y1 und D_y1 an einer Halteeinheit F_y1 an zubringen und die optischen Beleuchtungs- und Beob achtungssysteme L_y2 und D_y2 an einer Halteeinheit F_y2 anzubringen. Die Einstellung der optischen Systeme um den Belichtungsbereich EA herum wird somit aufwen dig und das ganze System wird recht groß bzw. sperrig.

Im Gegensatz dazu können die in Fig. 17A und Fig. 17B gezeigten Positionsausrichtungssysteme die optischen Beleuchtungs- und Beobachtungssysteme auf einer Seite des Belichtungsbereichs EA anordnen, was die Einstellung der optischen Systeme vereinfacht. Es ist daher möglich, das gesamte System kompakt zu machen und die Einstellung der optischen Achse zu erleichtern. Wenn die optischen Achsen der optischen Beleuch tungs- und Beobachtungssysteme, wie in Fig. 17B ge zeigt ist, koaxial gemacht werden, ist die Einstellung der optischen Achsen nicht notwendig.

Die vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Erfindung ist nicht nur auf die obigen Ausführungs beispiele beschränkt. Es ist für den Fachmann deutlich zu erkennen, daß unterschiedliche Modifikationen, Ver besserungen, Kombinationen und ähnliches durchge führt werden können, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Es werden ein Wafer mit einer Belichtungsoberfläche und eine Belichtungsmaske angeordnet, wobei die Be lichtungsoberfläche zu der Belichtungsmaske gerichtet wird und zwar mit einem Spalt dazwischen angeordnet, wobei der Wafer eine Positionsausrichtungswafermar kierung auf der Belichtungsoberfläche ausgebildet be sitzt, wobei die Wafermarkierung eine Linear- oder Punktstreuquelle zum Streuen von einfallendem Licht aufweist, und wobei die Belichtungsmaske eine Posi tionsausrichtungsmarkierung mit einer Linear- oder Punktstreuquelle zum Streuen von einfallendem Licht aufweist. Eine Relativposition des Wafers und der Be lichtungsmaske wird detektiert durch Anlegen von Be leuchtungslicht auf die Wafermarkierung und die Mas kenmarkierung und durch Beobachten bzw. Observie ren von gestreutem Licht von den Streuquellen der Wa fermarkierung und der Maskenmarkierung.

Claims

1. Verfahren zum Detektieren einer Position, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Anordnen eines Wafers mit einer Belichtungsober fläche und einer Belichtungsmaske, Anordnen bzw. Richten der Belichtungsoberfläche zu der Belich tungsmaske mit einem dazwischen angeordneten Spalt, wobei der Wafer eine Positionsausrichtungs markierung auf der Belichtungsoberfläche ausge bildet besitzt, wobei die Wafermarkierung eine Li near- oder Punktstreuquelle zum Streuen von ein fallendem Licht aufweist, und wobei die Belich tungsmaske eine Positionsausrichtungsmasken markierung mit einer Linear- oder Punktstreuquel le zum Streuen von einfallendem Licht aufweist; und
Detektieren einer Relativposition des Wafers und der Belichtungsmaske durch Anlegen von Beleuch tungslicht an die Wafermarkierung und die Mas kenmarkierung und durch Beobachten von Streu licht von den Streuquellen der Wafermarkierung und der Maskenmarkierung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Detek tierschritt der Relativposition das Streulicht mit ei nem optischen System beobachtet wird, das eine optische Beobachtungs- bzw. Observationsachse aufweist, die schräg zu der Belichtungsebene ist, und wobei das Beleuchtungslicht entlang einer Richtung angelegt wird, die nicht erlaubt, daß regu läres Reflektionslicht von der Wafermarkierung und der Maskenmarkierung in das optische System einfällt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei dem Detektierschritt der Relativposition ein Win kel zwischen einem vertikal auf die Belichtungsebe ne projiziertem Linienbild der optischen Beleuch tungsachse und einem vertikal auf die Belichtungs ebene projiziertem Linienbild der optischen Beob achtungsachse kleiner als 90° ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die optische Beleuchtungsachse und die optische Beobachtungsachse koaxial zueinan der sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei das Beleuchtungslicht parallel ge richtetes bzw. kollimiertes Licht ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die Streuquellen der Wafermarkie rung und der Maskenmarkierung eine lineare Kan tenform aufweisen, und wobei der Detektierschritt für die Relativposition eine Relativposition in Längsrichtung der Kantenform detektiert.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei der Detektierschritt der Relativpo sition die folgenden Schritte aufweist:
Messen eines Abstandes bzw. einer Distanz zwi schen zwei vertikal auf die Einfallsebene projizier ten Bildern, die die optischen Achsen des optischen Systems enthalten, wobei die zwei Bilder ein Bild aufweisen, das durch die Streulichtquelle der Wa fermarkierung in einer fokusierten Position des op tischen Systems und ein Bild durch die Streuquelle der Maskenmarkierung in einer fokusierten Posi tion des optischen Systems gebildet wird; und
Erhalten eines Abstandes zwischen der Belich tungsebene und der Belichtungsmaske gemäß dem durch den Abstandsmeßschritt gemessenen Ab stand.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei eine Vielzahl von Streuquellen der Wafermarkierung und eine Vielzahl von Streuquel len der Maskenmarkierung jeweils auf einer ersten und einer zweiten geraden Linie senkrecht zu der Einfallsebene des Beleuchtungslicht angeordnet ist, und wobei der Detektierschritt für die Relativposi tion den Schritt des gleichzeitigen Beobachtens von Streulicht von der Vielzahl von Streuquellen der Wafermarkierung auf der ersten geraden Linie und dem Streulicht von der Vielzahl von Streuquellen der Maskenmarkierung auf der zweiten geraden Linie aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die Streuquellen der Wafermarkie rung und die Streuquellen der Maskenmarkierung so angeordnet sind, daß wenn die Streuquellen von entweder der Maskenmarkierung oder der Wafer markierung parallel zu den Streuquellen der ande ren, d. h. der Wafermarkierung oder der Masken markierung bewegt werden, die Streuquellen über den anderen Streuquellen überlagert sind, und zwar in einem vollständigen Positionsausrichtungs zustand.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die Vielzahl von Streuquellen der Wafermarkierung und der Maskenmarkierung symmetrisch bezüglich einer Ebene parallel zu der Einfallsebene des Beleuchtungslichtes angeordnet sind.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei mindestens drei Streuquellen der Wafermarkierung und mindestens drei Streuquel len der Maskenmarkierung jeweils auf den ersten und zweiten geraden Linien angeordnet sind, und zwar mit einem unregelmäßigen Abstand zwischen den Streuquellen.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei mindestens drei Streuquellen der Wafermarkierung und mindestens drei Streuquel len der Maskenmarkierung jeweils auf den ersten und zweiten geraden Linien angeordnet sind, und zwar mit einem unregelmäßigen Abstand zwischen Streuquellen.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die Wafermarkierung und die Mas kenmarkierung jeweils sowohl eine Streuquelle des Kantentyps als auch eine Streuquelle eines Punkt typs aufweisen und wobei der Detektierschritt für die Relativposition gleichzeitig Streulicht von so wohl den Streuquellen des Kantentyps als auch des Punkttyps der Wafermarkierung und der Masken markierung beobachtet.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei eine Vielzahl von Streuquellen der Wafermarkierungen und eine Vielzahl von Streu quellen der Maskenmarkierung in der Richtung parallel zu der Einfallsebene des Beleuchtungslich tes angeordnet ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die Wafermarkierung eine Vielzahl von Streuquellen des Kantentyps aufweist, deren Längen nicht gleichförmig sind und wobei die Mas kenmarkierung eine Vielzahl von Streuquellen des Kantentyps aufweist deren Längen nicht gleichför mig sind.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei in dem Detektierschritt für die Re lativposition das Streulicht mit einem optischen Sy stem mit einer Objektivlinse beobachtet wird, wo bei die Wafermarkierung und die Maskenmarkie rung jeweils eine Vielzahl von Streuquellen des Kantentyps aufweisen und wobei mindestens eine der Streuquellen des Kantentyps der Wafermarkie rung und mindestens eine Streuquelle des Kanten typs der Maskenmarkierung eine Länge aufweisen, die gleich oder kürzer als die Auflösung der Objek tivlinse ist.

17. Halbleitersubstrat, das folgendes aufweist:
eine Belichtungsebene, die mit einer Positionsaus richtungswafermarkierung mit einer Vielzahl von Streuquellen zum Streuen von einfallendem Licht des Kantentyps oder des Punkttyps ausgebildet ist,
wobei die Streuquellen in der Richtung senkrecht zu der Einfallsebene des einfallenden Lichts ange ordnet sind.

18. Halbleitersubstrat nach Anspruch 17, wobei die Streuquellen mindestens zwei oder mehr Streu quellen des Kantentyps, deren Längen nicht gleich förmig sind, aufweisen.

19. Halbleitersubstrat nach Anspruch 17 oder 18, wobei mindestens drei Streuquellen in der Rich tung senkrecht zu der Einfallsebene des einfallen den Lichts angeordnet sind, wobei die Längen der Streuquellen nicht gleichförmig sind.

20. Halbleitersubstrat nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei mindestens drei Streuquellen in der Richtung senkrecht zu der Einfallsebene des einfal lenden Lichts angeordnet sind, wobei die Längen der Streuquellen nicht gleichförmig sind.

21. Halbleitersubstrat nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei eine Vielzahl von Streuquellen in der Richtung parallel zu der Einfallsebene des ein fallenden Lichts angeordnet ist.

22. Belichtungsmaske, die folgendes aufweist:
eine Positionsausrichtungsmaskenmarkierung mit einer Vielzahl von Streuquellen zum Streuen von einfallendem Licht des Kantentyps oder des Punkt typs, wobei die Streuquellen in der Richtung senkrecht zu der Einfallsebene des einfallenden Lichtes angeordnet sind.

23. Belichtungsmaske nach Anspruch 22, wobei die Streuquellen mindestens zwei oder mehr Streu quellen des Kantentyps aufweisen, deren Längen nicht gleichförmig sind.

24. Belichtungsmaske nach Anspruch 22 oder 23, wobei mindestens drei Streuquellen in der Rich tung senkrecht zu der Einfallsebene des einfallen den Lichts angeordnet sind, wobei die Längen der Streuquellen nicht gleichförmig sind.

25. Belichtungsmaske nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei eine Vielzahl von Streuquellen in der Richtung parallel zu der Einfallsebene des einfal lenden Lichts angeordnet ist.