JP2003051436A - 位置合わせ装置及び位置合わせ方法 - Google Patents
位置合わせ装置及び位置合わせ方法Info
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- JP2003051436A JP2003051436A JP2001236373A JP2001236373A JP2003051436A JP 2003051436 A JP2003051436 A JP 2003051436A JP 2001236373 A JP2001236373 A JP 2001236373A JP 2001236373 A JP2001236373 A JP 2001236373A JP 2003051436 A JP2003051436 A JP 2003051436A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスクの透過率が低い場合であっても、容易
に位置合わせを行うことができ、かつマスクの破損の生
じにくい位置合わせ装置を提供する。 【解決手段】 第１の保持手段が、第１のマークが形成
された第１の対象物を保持する。第２の保持手段が、第
２のマークが形成された第２の対象物を保持する。第２
の保持手段に保持された第２の対象物が、第１の保持手
段に保持された第１の対象物からある間隙を隔てて配置
される第１の位置、及びそれと異なる第２の位置に、移
動機構が第２の保持手段を移動させる。第１の測定装置
が、第１の対象物の第１のマークの位置、及び第２の保
持手段が第１の位置にあるときの第２のマークの位置を
測定する。第２の測定手段が、第２の保持手段が第２の
位置にあるときの第２のマークの位置を測定する。微調
機構が、第１の保持手段に保持された第１の対象物及び
第２の保持手段に保持された第２の対象物の一方を他方
に対して変位させる。
に位置合わせを行うことができ、かつマスクの破損の生
じにくい位置合わせ装置を提供する。 【解決手段】 第１の保持手段が、第１のマークが形成
された第１の対象物を保持する。第２の保持手段が、第
２のマークが形成された第２の対象物を保持する。第２
の保持手段に保持された第２の対象物が、第１の保持手
段に保持された第１の対象物からある間隙を隔てて配置
される第１の位置、及びそれと異なる第２の位置に、移
動機構が第２の保持手段を移動させる。第１の測定装置
が、第１の対象物の第１のマークの位置、及び第２の保
持手段が第１の位置にあるときの第２のマークの位置を
測定する。第２の測定手段が、第２の保持手段が第２の
位置にあるときの第２のマークの位置を測定する。微調
機構が、第１の保持手段に保持された第１の対象物及び
第２の保持手段に保持された第２の対象物の一方を他方
に対して変位させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置合わせ装置及
び位置合わせ方法に関し、特に微少間隙を隔てて対向配
置された２つの対象物の位置合わせを行う装置及び位置
合わせ方法に関する。
び位置合わせ方法に関し、特に微少間隙を隔てて対向配
置された２つの対象物の位置合わせを行う装置及び位置
合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線露光や電子線露光において、一般的
に近接露光が用いられる。近接露光では、マスクとウエ
ハとを微少間隙（プロキシミティギャップ）を隔てて配
置し、マスクを通してウエハ表面にＸ線または電子線を
照射する。マスクとウエハとの位置合わせは、マスクに
形成された位置合わせ用のマスクマークと、ウエハに形
成された位置合わせ用のウエハマークとを同時に観察
し、両者の位置ずれ量を検出することにより行われる。
に近接露光が用いられる。近接露光では、マスクとウエ
ハとを微少間隙（プロキシミティギャップ）を隔てて配
置し、マスクを通してウエハ表面にＸ線または電子線を
照射する。マスクとウエハとの位置合わせは、マスクに
形成された位置合わせ用のマスクマークと、ウエハに形
成された位置合わせ用のウエハマークとを同時に観察
し、両者の位置ずれ量を検出することにより行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】位置合わせ時に、ウエ
ハマークはマスクを通して観察される。マスクが可視光
を十分透過させる場合には特に問題はないが、可視光の
透過率が低い場合には、十分な明るい像を得ることがで
きず、位置合わせを行うのが困難になる。また、ウエハ
とマスクとの間隙を調節する際に、ウエハがマスクに接
触してしまい、マスクが損傷してしまう場合がある。
ハマークはマスクを通して観察される。マスクが可視光
を十分透過させる場合には特に問題はないが、可視光の
透過率が低い場合には、十分な明るい像を得ることがで
きず、位置合わせを行うのが困難になる。また、ウエハ
とマスクとの間隙を調節する際に、ウエハがマスクに接
触してしまい、マスクが損傷してしまう場合がある。
【０００４】本発明の目的は、マスクの透過率が低い場
合であっても、容易に位置合わせを行うことができ、か
つマスクの破損の生じにくい位置合わせ装置及び位置合
わせ方法を提供することである。
合であっても、容易に位置合わせを行うことができ、か
つマスクの破損の生じにくい位置合わせ装置及び位置合
わせ方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、第１の面上に第１のマークが形成された第１の対象
物を保持する第１の保持手段と、第２の面上に第２のマ
ークが形成された第２の対象物を保持する第２の保持手
段と、前記第２の保持手段に保持された第２の対象物の
第２の面が、前記第１の保持手段に保持された第１の対
象物の第１の面からある間隙を隔てて配置される第１の
位置、及び該第１の面の法線方向に平行な視線で見たと
き、前記第２の保持手段に保持された第２の対象物の少
なくとも一部が、前記第１の保持手段に保持された第１
の対象物と重ならない第２の位置に、前記第２の保持手
段を移動させる移動機構と、前記第１の保持手段に保持
された第１の対象物の第１のマークの位置、及び前記第
２の保持手段が前記第１の位置にあるときに、該第２の
保持手段に保持された第２の対象物の第２の面上の第２
のマークの位置を測定する第１の測定装置と、前記第２
の保持手段が前記第２の位置にあるときに、該第２の保
持手段に保持された第２の対象物の第２の面上の第２の
マークの位置を測定する第２の測定装置と、前記第１の
保持手段に保持された第１の対象物及び前記第２の保持
手段に保持された第２の対象物の一方を他方に対して変
位させる微調機構とを有する位置合わせ装置が提供され
る。
と、第１の面上に第１のマークが形成された第１の対象
物を保持する第１の保持手段と、第２の面上に第２のマ
ークが形成された第２の対象物を保持する第２の保持手
段と、前記第２の保持手段に保持された第２の対象物の
第２の面が、前記第１の保持手段に保持された第１の対
象物の第１の面からある間隙を隔てて配置される第１の
位置、及び該第１の面の法線方向に平行な視線で見たと
き、前記第２の保持手段に保持された第２の対象物の少
なくとも一部が、前記第１の保持手段に保持された第１
の対象物と重ならない第２の位置に、前記第２の保持手
段を移動させる移動機構と、前記第１の保持手段に保持
された第１の対象物の第１のマークの位置、及び前記第
２の保持手段が前記第１の位置にあるときに、該第２の
保持手段に保持された第２の対象物の第２の面上の第２
のマークの位置を測定する第１の測定装置と、前記第２
の保持手段が前記第２の位置にあるときに、該第２の保
持手段に保持された第２の対象物の第２の面上の第２の
マークの位置を測定する第２の測定装置と、前記第１の
保持手段に保持された第１の対象物及び前記第２の保持
手段に保持された第２の対象物の一方を他方に対して変
位させる微調機構とを有する位置合わせ装置が提供され
る。
【０００６】第２の保持手段に、基準マークが形成され
た部材を保持し、第２の保持手段が第１の位置に配置さ
れている時、及び第２の位置に配置されている時の基準
マークの位置を検出する。両者の位置情報を関連づける
ことにより、第２の保持手段が第２の対象物を保持して
第２の位置に配置されている時の、第２のマークの位置
情報から、第２の保持手段を第１の位置まで移動させた
ときの第２のマークの位置を知ることができる。これに
より、第２の保持手段を第２の位置から第１の位置まで
移動させたときに生ずるであろう第１の対象物と第２の
対象物との相対的な位置関係を、第２の保持手段が第２
の位置に配置されている状態で、調整することができ
る。
た部材を保持し、第２の保持手段が第１の位置に配置さ
れている時、及び第２の位置に配置されている時の基準
マークの位置を検出する。両者の位置情報を関連づける
ことにより、第２の保持手段が第２の対象物を保持して
第２の位置に配置されている時の、第２のマークの位置
情報から、第２の保持手段を第１の位置まで移動させた
ときの第２のマークの位置を知ることができる。これに
より、第２の保持手段を第２の位置から第１の位置まで
移動させたときに生ずるであろう第１の対象物と第２の
対象物との相対的な位置関係を、第２の保持手段が第２
の位置に配置されている状態で、調整することができ
る。
【０００７】本発明の他の観点によると、（ａ）第３の
保持手段を第３の位置に配置し、第３の測定装置で、該
第３の保持手段に固定された基準マークの位置を測定す
る工程と、（ｂ）前記第３の保持手段を第４の位置まで
移動させ、第４の測定装置で、該第３の保持手段に固定
された前記基準マークの位置を測定する工程と、（ｃ）
前記工程で得られた前記基準マークの２つの位置情報に
基づいて、前記第３の測定装置で測定される位置情報と
前記第４の測定装置で測定される位置情報とを関連づけ
た位置関係情報を求める工程と、（ｄ）前記第３の位置
に配置されているときの前記第３の保持手段に保持され
た第３の対象物に、ある間隙を隔てて対向するように、
第４の保持手段で第４の対象物を保持する工程と、
（ｅ）前記第４の測定装置で、前記第４の保持手段に保
持された第４の対象物上の第４のマークの位置を測定す
る工程と、（ｆ）第３の対象物を前記第３の保持手段で
保持し、該第３の保持手段を前記第４の位置まで移動さ
せる工程と、（ｇ）前記第３の保持手段が前記第４の位
置まで移動した状態で、該第３の保持手段に保持された
第３の対象物に形成された第３のマークの位置を、前記
第４の測定装置で測定する工程と、（ｈ）前記第３の保
持手段を前記第３の位置まで移動させると共に、前記第
３のマークの位置情報と、前記位置関係情報とに基づい
て、前記第３の対象物及び第４の対象物の一方を他方に
対して相対的に移動させ、両者の位置合わせを行う工程
とを有する位置合わせ方法が提供される。
保持手段を第３の位置に配置し、第３の測定装置で、該
第３の保持手段に固定された基準マークの位置を測定す
る工程と、（ｂ）前記第３の保持手段を第４の位置まで
移動させ、第４の測定装置で、該第３の保持手段に固定
された前記基準マークの位置を測定する工程と、（ｃ）
前記工程で得られた前記基準マークの２つの位置情報に
基づいて、前記第３の測定装置で測定される位置情報と
前記第４の測定装置で測定される位置情報とを関連づけ
た位置関係情報を求める工程と、（ｄ）前記第３の位置
に配置されているときの前記第３の保持手段に保持され
た第３の対象物に、ある間隙を隔てて対向するように、
第４の保持手段で第４の対象物を保持する工程と、
（ｅ）前記第４の測定装置で、前記第４の保持手段に保
持された第４の対象物上の第４のマークの位置を測定す
る工程と、（ｆ）第３の対象物を前記第３の保持手段で
保持し、該第３の保持手段を前記第４の位置まで移動さ
せる工程と、（ｇ）前記第３の保持手段が前記第４の位
置まで移動した状態で、該第３の保持手段に保持された
第３の対象物に形成された第３のマークの位置を、前記
第４の測定装置で測定する工程と、（ｈ）前記第３の保
持手段を前記第３の位置まで移動させると共に、前記第
３のマークの位置情報と、前記位置関係情報とに基づい
て、前記第３の対象物及び第４の対象物の一方を他方に
対して相対的に移動させ、両者の位置合わせを行う工程
とを有する位置合わせ方法が提供される。
【０００８】第３の保持手段が第４の位置に配置されて
いる状態で、第３のマークの位置が検出される。この状
態では、第４の対象物は第３の対象物に対向配置されて
いない。このため、第４の対象物に遮られることなく、
第３のマークを観察することができる。
いる状態で、第３のマークの位置が検出される。この状
態では、第４の対象物は第３の対象物に対向配置されて
いない。このため、第４の対象物に遮られることなく、
第３のマークを観察することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する前に、
図１〜図５を参照して、実施例に関連する本願発明者の
先の提案について説明する。
図１〜図５を参照して、実施例に関連する本願発明者の
先の提案について説明する。
【００１０】図１は、先の提案による位置検出装置の概
略図を示す。先の提案による位置検出装置はウエハ／マ
スク保持部１０、光学系２０、及び制御装置３０を含ん
で構成されている。
略図を示す。先の提案による位置検出装置はウエハ／マ
スク保持部１０、光学系２０、及び制御装置３０を含ん
で構成されている。
【００１１】ウエハ／マスク保持部１０は、ウエハ保持
台１５、マスク保持台１６、微調機構１７及び１８を含
んで構成されている。位置合わせ時には、ウエハ保持台
１５の上面にウエハ１１を保持し、マスク保持台１６の
下面にマスク１２を保持する。ウエハ１１とマスク１２
とは、ウエハ１１の露光面とマスク１２のウエハ側の面
（マスク面）との間に一定の間隙が形成されるようにほ
ぼ平行に配置される。ウエハ１１の露光面には、位置合
わせ用のウエハマークが形成され、マスク１２のマスク
面には位置合わせ用のマスクマークが形成されている。
台１５、マスク保持台１６、微調機構１７及び１８を含
んで構成されている。位置合わせ時には、ウエハ保持台
１５の上面にウエハ１１を保持し、マスク保持台１６の
下面にマスク１２を保持する。ウエハ１１とマスク１２
とは、ウエハ１１の露光面とマスク１２のウエハ側の面
（マスク面）との間に一定の間隙が形成されるようにほ
ぼ平行に配置される。ウエハ１１の露光面には、位置合
わせ用のウエハマークが形成され、マスク１２のマスク
面には位置合わせ用のマスクマークが形成されている。
【００１２】微調機構１７は、ウエハ１１とマスク１２
との露光面内に関する相対位置が変化するように、ウエ
ハ保持台１５若しくはマスク保持台１６を移動させるこ
とができる。微調機構１８は、ウエハ１１の露光面とマ
スク１２のマスク面との間隔が変化するように、ウエハ
保持台１５を移動させることができる。図の左から右に
Ｘ軸、紙面に垂直な方向に表面から裏面に向かってＹ
軸、露光面の法線方向にＺ軸をとると、微調機構１７
は、ウエハ１１とマスク１２の、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、
Ｚ軸の回りの回転方向（θｚ方向）に関する相対位置を
調整し、微調機構１８は、Ｚ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸の回
りの回転（あおり）方向（θｘ及びθｙ方向）の相対位
置を調整する。
との露光面内に関する相対位置が変化するように、ウエ
ハ保持台１５若しくはマスク保持台１６を移動させるこ
とができる。微調機構１８は、ウエハ１１の露光面とマ
スク１２のマスク面との間隔が変化するように、ウエハ
保持台１５を移動させることができる。図の左から右に
Ｘ軸、紙面に垂直な方向に表面から裏面に向かってＹ
軸、露光面の法線方向にＺ軸をとると、微調機構１７
は、ウエハ１１とマスク１２の、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、
Ｚ軸の回りの回転方向（θｚ方向）に関する相対位置を
調整し、微調機構１８は、Ｚ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸の回
りの回転（あおり）方向（θｘ及びθｙ方向）の相対位
置を調整する。
【００１３】光学系２０は、像検出装置２１Ａ、２１
Ｂ、レンズ２２、２８、ハーフミラー２３、２６Ａ、光
ファイバ２４、ミラー２６Ｂを含んで構成される。光学
系２０の光軸２５は、ＺＸ面に平行であり、かつ露光面
に対して斜めになるように配置されている。
Ｂ、レンズ２２、２８、ハーフミラー２３、２６Ａ、光
ファイバ２４、ミラー２６Ｂを含んで構成される。光学
系２０の光軸２５は、ＺＸ面に平行であり、かつ露光面
に対して斜めになるように配置されている。
【００１４】光ファイバ２４から放射された照明光はハ
ーフミラー２３で反射して光軸２５に沿った光線束とさ
れ、レンズ２２を通して露光面に斜入射される。レンズ
２２を透過した照明光は平行光線束もしくは収束光線束
になる。
ーフミラー２３で反射して光軸２５に沿った光線束とさ
れ、レンズ２２を通して露光面に斜入射される。レンズ
２２を透過した照明光は平行光線束もしくは収束光線束
になる。
【００１５】ウエハ１１及びマスク１２に設けられたウ
エハマーク及びマスクマークがエッジ若しくは頂点を有
する場合には、エッジ若しくは頂点で照明光が散乱され
る。散乱光のうちレンズ２２に入射する光はレンズ２２
で収束され、その一部がハーフミラー２３と２６Ａを透
過して像検出装置２１Ａの受光面２９Ａ上に結像する。
受光面２９Ａ上への結像倍率は、例えば２０倍である。
散乱光のうちハーフミラー２６Ａで反射した光は、ミラ
ー２６Ｂで反射し、リレーレンズ２８で収束されて像検
出装置２１Ｂの受光面２９Ｂ上に結像する。受光面２９
Ｂ上への結像倍率は、例えば８０〜１００倍である。こ
のように、相互に倍率の異なる２つの観測光学系が配置
されている。
エハマーク及びマスクマークがエッジ若しくは頂点を有
する場合には、エッジ若しくは頂点で照明光が散乱され
る。散乱光のうちレンズ２２に入射する光はレンズ２２
で収束され、その一部がハーフミラー２３と２６Ａを透
過して像検出装置２１Ａの受光面２９Ａ上に結像する。
受光面２９Ａ上への結像倍率は、例えば２０倍である。
散乱光のうちハーフミラー２６Ａで反射した光は、ミラ
ー２６Ｂで反射し、リレーレンズ２８で収束されて像検
出装置２１Ｂの受光面２９Ｂ上に結像する。受光面２９
Ｂ上への結像倍率は、例えば８０〜１００倍である。こ
のように、相互に倍率の異なる２つの観測光学系が配置
されている。
【００１６】像検出装置２１Ａ及び２１Ｂは、それぞれ
受光面２９Ａ及び２９Ｂ上に結像したウエハ１１及びマ
スク１２からの散乱光による像を光電変換し画像信号を
得る。これらの画像信号は制御装置３０に入力される。
受光面２９Ａ及び２９Ｂ上に結像したウエハ１１及びマ
スク１２からの散乱光による像を光電変換し画像信号を
得る。これらの画像信号は制御装置３０に入力される。
【００１７】制御装置３０は、像検出装置２１Ａ及び２
１Ｂから入力された画像信号を処理して、ウエハ１１と
マスク１２との相対位置を検出する。さらに、ウエハ１
１とマスク１２が所定の相対位置関係になるように、微
調機構１７及び１８に対して制御信号を送出する。微調
機構１７は、この制御信号に基づいてマスク保持台１６
をＸＹ面内で平行移動させ、Ｚ軸の回りに回転させる。
微調機構１８は、この制御信号に基づいてウエハ保持台
１５をＺ軸方向に平行移動させ、Ｘ軸とＹ軸の回りに微
小回転させる。
１Ｂから入力された画像信号を処理して、ウエハ１１と
マスク１２との相対位置を検出する。さらに、ウエハ１
１とマスク１２が所定の相対位置関係になるように、微
調機構１７及び１８に対して制御信号を送出する。微調
機構１７は、この制御信号に基づいてマスク保持台１６
をＸＹ面内で平行移動させ、Ｚ軸の回りに回転させる。
微調機構１８は、この制御信号に基づいてウエハ保持台
１５をＺ軸方向に平行移動させ、Ｘ軸とＹ軸の回りに微
小回転させる。
【００１８】図２（Ａ）は、図１のウエハ１１及びマス
ク１２に形成された位置合わせ用のウエハマーク１３
Ａ、１３Ｂ、及びマスクマーク１４の相対位置関係を示
す平面図である。長方形パターンをＹ軸方向に３個、Ｘ
軸方向に１４個、行列状に配列して各ウエハマーク１３
Ａ及び１３Ｂが形成されている。同様の長方形パターン
をＹ軸方向に３個、Ｘ軸方向に５個、行列状に配置して
１つのマスクマーク１４が形成されている。位置合わせ
が完了した状態では、マスクマーク１４は、Ｙ軸方向に
関してウエハマーク１３Ａと１３Ｂとのほぼ中央に配置
される。
ク１２に形成された位置合わせ用のウエハマーク１３
Ａ、１３Ｂ、及びマスクマーク１４の相対位置関係を示
す平面図である。長方形パターンをＹ軸方向に３個、Ｘ
軸方向に１４個、行列状に配列して各ウエハマーク１３
Ａ及び１３Ｂが形成されている。同様の長方形パターン
をＹ軸方向に３個、Ｘ軸方向に５個、行列状に配置して
１つのマスクマーク１４が形成されている。位置合わせ
が完了した状態では、マスクマーク１４は、Ｙ軸方向に
関してウエハマーク１３Ａと１３Ｂとのほぼ中央に配置
される。
【００１９】ウエハマーク１３Ａ、１３Ｂ、及びマスク
マーク１４の各長方形パターンの長辺はＸ軸と平行にさ
れ、短辺はＹ軸と平行にされている。各長方形パターン
の長辺の長さは例えば２μｍ、短辺の長さは例えば１μ
ｍであり、各マーク内における長方形パターンのＸ軸及
びＹ軸方向の配列ピッチは４μｍである。ウエハマーク
１３Ａと１３Ｂとの中心間距離は５６μｍである。
マーク１４の各長方形パターンの長辺はＸ軸と平行にさ
れ、短辺はＹ軸と平行にされている。各長方形パターン
の長辺の長さは例えば２μｍ、短辺の長さは例えば１μ
ｍであり、各マーク内における長方形パターンのＸ軸及
びＹ軸方向の配列ピッチは４μｍである。ウエハマーク
１３Ａと１３Ｂとの中心間距離は５６μｍである。
【００２０】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一点鎖線Ｂ２
−Ｂ２における断面図を示す。ウエハマーク１３Ａ及び
１３Ｂは、例えば露光面上に形成したＳｉＮ膜、ポリシ
リコン膜等をパターニングして形成される。マスクマー
ク１４は、例えばＳｉＣ等からなるメンブレン１２のマ
スク面上に形成したＴａ4Ｂ膜をパターニングして形成
される。
−Ｂ２における断面図を示す。ウエハマーク１３Ａ及び
１３Ｂは、例えば露光面上に形成したＳｉＮ膜、ポリシ
リコン膜等をパターニングして形成される。マスクマー
ク１４は、例えばＳｉＣ等からなるメンブレン１２のマ
スク面上に形成したＴａ4Ｂ膜をパターニングして形成
される。
【００２１】図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の一点鎖線Ｃ２
−Ｃ２における断面図を示す。光軸２５に沿ってウエハ
マーク１３Ａ、１３Ｂ及びマスクマーク１４に入射した
照明光は、図２（Ｃ）の各長方形パターンの短辺側のエ
ッジで散乱される。エッジ以外の領域に照射された光は
正反射し、図１のレンズ２２には入射しない。従って、
像検出装置２１Ａ及び２１Ｂでエッジからの散乱光のみ
を検出することができる。ここで、正反射とは、入射光
のうちほとんどの成分が、同一の反射方向に反射するよ
うな態様の反射をいい、反射角が入射角と等しくなる。
−Ｃ２における断面図を示す。光軸２５に沿ってウエハ
マーク１３Ａ、１３Ｂ及びマスクマーク１４に入射した
照明光は、図２（Ｃ）の各長方形パターンの短辺側のエ
ッジで散乱される。エッジ以外の領域に照射された光は
正反射し、図１のレンズ２２には入射しない。従って、
像検出装置２１Ａ及び２１Ｂでエッジからの散乱光のみ
を検出することができる。ここで、正反射とは、入射光
のうちほとんどの成分が、同一の反射方向に反射するよ
うな態様の反射をいい、反射角が入射角と等しくなる。
【００２２】図１の光学系２０の物空間において光軸２
５に垂直な１つの平面上の複数の点からの散乱光が、像
検出装置２１Ａ及び２１Ｂの受光面２９Ａ及び２９Ｂ上
に同時に結像する。受光面２９Ａ及び２９Ｂ上に結像し
ている物空間内の物点の集合した平面を「物面」と呼ぶ
こととする。
５に垂直な１つの平面上の複数の点からの散乱光が、像
検出装置２１Ａ及び２１Ｂの受光面２９Ａ及び２９Ｂ上
に同時に結像する。受光面２９Ａ及び２９Ｂ上に結像し
ている物空間内の物点の集合した平面を「物面」と呼ぶ
こととする。
【００２３】図２（Ｃ）において、ウエハマーク１３
Ａ、１３Ｂ及びマスクマーク１４の各エッジのうち、物
面２７上にあるエッジからの散乱光は受光面上に合焦す
るが、物面上にないエッジからの散乱光は合焦せず、エ
ッジの位置が物面から遠ざかるに従って当該エッジから
の散乱光による像のピントが合わなくなる。従って、各
マークのエッジのうち物面に最も近い位置にあるエッジ
からの散乱光による像が最も鮮明になり、物面から離れ
た位置にあるエッジからの散乱光による像はぼける。
Ａ、１３Ｂ及びマスクマーク１４の各エッジのうち、物
面２７上にあるエッジからの散乱光は受光面上に合焦す
るが、物面上にないエッジからの散乱光は合焦せず、エ
ッジの位置が物面から遠ざかるに従って当該エッジから
の散乱光による像のピントが合わなくなる。従って、各
マークのエッジのうち物面に最も近い位置にあるエッジ
からの散乱光による像が最も鮮明になり、物面から離れ
た位置にあるエッジからの散乱光による像はぼける。
【００２４】図３は、エッジからの散乱光による受光面
上の像のスケッチである。図３のｕ軸が図２（Ｃ）にお
ける物面２７とＺＸ面との交線方向に相当し、Ｖ軸が図
２（Ｃ）におけるＹ軸に相当する。ウエハマーク１３Ａ
及び１３Ｂからの散乱光による像４０Ａ及び４０Ｂがｖ
軸方向に離れて現れ、その間にマスクマーク１４からの
散乱光による像４１が現れる。
上の像のスケッチである。図３のｕ軸が図２（Ｃ）にお
ける物面２７とＺＸ面との交線方向に相当し、Ｖ軸が図
２（Ｃ）におけるＹ軸に相当する。ウエハマーク１３Ａ
及び１３Ｂからの散乱光による像４０Ａ及び４０Ｂがｖ
軸方向に離れて現れ、その間にマスクマーク１４からの
散乱光による像４１が現れる。
【００２５】各長方形パターンの前方のエッジと後方の
エッジによる散乱光が観測されるため、１つの長方形パ
ターンに対して２つの点状の像が現れる。各像におい
て、図２（Ｃ）の物面２７近傍のエッジからの散乱光に
よる像がはっきりと現れ、それからｕ軸方向に離れるに
従ってぼけた像となる。また、図２（Ｃ）に示すよう
に、観測光軸２５が露光面に対して傾いているため、ウ
エハマークからの散乱光による像４０Ａ及び４０Ｂの最
もピントの合っている位置とマスクマークからの散乱光
による像４１の最もピントの合っている位置とは、ｕ軸
方向に関して一致しない。
エッジによる散乱光が観測されるため、１つの長方形パ
ターンに対して２つの点状の像が現れる。各像におい
て、図２（Ｃ）の物面２７近傍のエッジからの散乱光に
よる像がはっきりと現れ、それからｕ軸方向に離れるに
従ってぼけた像となる。また、図２（Ｃ）に示すよう
に、観測光軸２５が露光面に対して傾いているため、ウ
エハマークからの散乱光による像４０Ａ及び４０Ｂの最
もピントの合っている位置とマスクマークからの散乱光
による像４１の最もピントの合っている位置とは、ｕ軸
方向に関して一致しない。
【００２６】マスクマークからの散乱光による像４１
が、ｖ軸方向に関して像４０Ａと４０Ｂとの中央に位置
するように、図１のウエハ保持台１５とマスク保持台１
６とを移動させることにより、Ｙ軸方向、即ち物面と露
光面との交線方向に関してウエハ１１とマスク１２との
位置合わせを行うことができる。
が、ｖ軸方向に関して像４０Ａと４０Ｂとの中央に位置
するように、図１のウエハ保持台１５とマスク保持台１
６とを移動させることにより、Ｙ軸方向、即ち物面と露
光面との交線方向に関してウエハ１１とマスク１２との
位置合わせを行うことができる。
【００２７】図１に示す位置検出装置では、ウエハマー
ク及びマスクマークを斜方から観測するため、光学系２
０を露光のためのエネルギビーム４０の経路内に配置す
る必要がない。このため、露光時に光学系２０を露光範
囲外に退避させる必要がない。また、位置合わせ完了後
にウエハを露光する場合、露光中も常時位置検出が可能
である。さらに、照明光軸と観察光軸を同軸にしている
ため、軸ずれがなく常に安定した像を得ることができ
る。
ク及びマスクマークを斜方から観測するため、光学系２
０を露光のためのエネルギビーム４０の経路内に配置す
る必要がない。このため、露光時に光学系２０を露光範
囲外に退避させる必要がない。また、位置合わせ完了後
にウエハを露光する場合、露光中も常時位置検出が可能
である。さらに、照明光軸と観察光軸を同軸にしている
ため、軸ずれがなく常に安定した像を得ることができ
る。
【００２８】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、像検出装置
２１により得られた画像信号を示す。横軸は図３のｖ軸
に対応し、縦軸は光強度を表す。なお、この画像信号
は、図３に示す受光面を走査して得られた画像信号のう
ち、像４０Ａ及び４０Ｂの最もピントの合っている位置
の走査線と像４１の最もピントの合っている位置の走査
線に対応する画像信号を合成したものである。
２１により得られた画像信号を示す。横軸は図３のｖ軸
に対応し、縦軸は光強度を表す。なお、この画像信号
は、図３に示す受光面を走査して得られた画像信号のう
ち、像４０Ａ及び４０Ｂの最もピントの合っている位置
の走査線と像４１の最もピントの合っている位置の走査
線に対応する画像信号を合成したものである。
【００２９】図４（Ａ）は、ウエハマークがポリシリコ
ンで形成されている場合、図４（Ｂ）はウエハマークが
ＳｉＮで形成されている場合を示す。なお、マスクマー
クは、共に、Ｔａ4Ｂで形成されている。図４（Ａ）及
び図４（Ｂ）に示すように、ほぼ中央にマスクマークに
対応する３本のピークが現れ、その両側にウエハマーク
に対応する３本のピークが現れている。
ンで形成されている場合、図４（Ｂ）はウエハマークが
ＳｉＮで形成されている場合を示す。なお、マスクマー
クは、共に、Ｔａ4Ｂで形成されている。図４（Ａ）及
び図４（Ｂ）に示すように、ほぼ中央にマスクマークに
対応する３本のピークが現れ、その両側にウエハマーク
に対応する３本のピークが現れている。
【００３０】以下、図４（Ａ）または図４（Ｂ）に示す
波形から、マスクマークとウエハマークとの相対位置を
検出する方法の一例を簡単に説明する。まず、マスクマ
ークに対応するピーク波形をｖ軸方向にずらしながら２
つのウエハマークの各々に対応するピーク波形との相関
係数を計算する。最大の相関係数を与えるずらし量が、
ウエハマークとマスクマークとの中心間距離に対応す
る。
波形から、マスクマークとウエハマークとの相対位置を
検出する方法の一例を簡単に説明する。まず、マスクマ
ークに対応するピーク波形をｖ軸方向にずらしながら２
つのウエハマークの各々に対応するピーク波形との相関
係数を計算する。最大の相関係数を与えるずらし量が、
ウエハマークとマスクマークとの中心間距離に対応す
る。
【００３１】マスクマークに対応するピーク波形とその
両側のウエハマークの各々に対応するピーク波形との間
隔が等しくなるように、ウエハとマスクとを移動するこ
とにより、図１のＹ軸方向に関して位置合わせを行うこ
とができる。
両側のウエハマークの各々に対応するピーク波形との間
隔が等しくなるように、ウエハとマスクとを移動するこ
とにより、図１のＹ軸方向に関して位置合わせを行うこ
とができる。
【００３２】なお、図３に示す２次元の画像信号を、ｕ
軸方向及びｖ軸方向に平行移動し、マスクマークの像と
ウエハマークの像との相似性パターンマッチングを行う
ことにより、ウエハとマスクとの相対位置を求めてもよ
い。２次元画像のパターンマッチングを行うことによ
り、ｕ軸方向とｖ軸方向に関する像間の距離を求めるこ
とができる。
軸方向及びｖ軸方向に平行移動し、マスクマークの像と
ウエハマークの像との相似性パターンマッチングを行う
ことにより、ウエハとマスクとの相対位置を求めてもよ
い。２次元画像のパターンマッチングを行うことによ
り、ｕ軸方向とｖ軸方向に関する像間の距離を求めるこ
とができる。
【００３３】次に、ウエハとマスクとの間隔を測定する
方法について説明する。図３において、ウエハマークか
らの散乱光による像４０Ａ、４０Ｂ内のｕ軸方向に関し
て最もピントの合っている位置ｕ0が、図２（Ｃ）にお
ける物面２７と露光面との交線Ｐ0に相当する。また、
図３において、マスクマークからの散乱光による像４１
のうち、ｕ軸方向に関して最もピントの合っている位置
ｕ1が、図２（Ｃ）における物面２７とマスク面との交
線Ｐ1に相当する。例えば、図３に示す２次元画像のパ
ターンマッチングにより位置ｕ0とｕ1間の距離を求める
ことができる。
方法について説明する。図３において、ウエハマークか
らの散乱光による像４０Ａ、４０Ｂ内のｕ軸方向に関し
て最もピントの合っている位置ｕ0が、図２（Ｃ）にお
ける物面２７と露光面との交線Ｐ0に相当する。また、
図３において、マスクマークからの散乱光による像４１
のうち、ｕ軸方向に関して最もピントの合っている位置
ｕ1が、図２（Ｃ）における物面２７とマスク面との交
線Ｐ1に相当する。例えば、図３に示す２次元画像のパ
ターンマッチングにより位置ｕ0とｕ1間の距離を求める
ことができる。
【００３４】線分Ｐ0Ｐ1の長さをＬ（Ｐ0Ｐ1）で表す
と、ウエハ１１とマスク１２との間隔δは、
と、ウエハ１１とマスク１２との間隔δは、
【００３５】
【数１】δ＝Ｌ（Ｐ0Ｐ1）×ｓｉｎ（α）
と表される。ここで、αは露光面の法線方向と光軸２５
とのなす角である。従って、図３におけるｕ軸上の位置
ｕ0とｕ1間の距離Ｌ（ｕ0ｕ1）を測定して線分Ｐ 0Ｐ1の
長さを求めることにより、間隔δを知ることができる。
とのなす角である。従って、図３におけるｕ軸上の位置
ｕ0とｕ1間の距離Ｌ（ｕ0ｕ1）を測定して線分Ｐ 0Ｐ1の
長さを求めることにより、間隔δを知ることができる。
【００３６】なお、観測された像同士のパターンマッチ
ングを行うのではなく、基準となる像とのパターンマッ
チングを行ってもよい。この場合、所望の相対位置関係
を満たすようにウエハとマスクとを配置した状態におけ
る基準画像信号を、予め記憶しておく。観測されたウエ
ハマークと予め記憶されているウエハマークの像同士の
相似性パターンマッチングを行うことにより、ウエハの
基準位置からのずれ量を求める。同様にマスクの基準位
置からのずれ量を求める。このずれ量から、ウエハとマ
スクの相対位置を知ることができる。
ングを行うのではなく、基準となる像とのパターンマッ
チングを行ってもよい。この場合、所望の相対位置関係
を満たすようにウエハとマスクとを配置した状態におけ
る基準画像信号を、予め記憶しておく。観測されたウエ
ハマークと予め記憶されているウエハマークの像同士の
相似性パターンマッチングを行うことにより、ウエハの
基準位置からのずれ量を求める。同様にマスクの基準位
置からのずれ量を求める。このずれ量から、ウエハとマ
スクの相対位置を知ることができる。
【００３７】図１に示すＹ軸方向に関する位置合わせに
要求される精度は、集積回路装置の集積度向上に伴って
厳しくなっている。例えば、１６Ｇビットの記憶容量を
有するダイナミックＲＡＭの場合、１２．５ｎｍ程度の
位置合わせ精度が要求される。
要求される精度は、集積回路装置の集積度向上に伴って
厳しくなっている。例えば、１６Ｇビットの記憶容量を
有するダイナミックＲＡＭの場合、１２．５ｎｍ程度の
位置合わせ精度が要求される。
【００３８】図４に示す画像信号に基づいて位置合わせ
を行うためには、ウエハとマスクとの相対位置合わせが
ある程度の誤差範囲内に納まっていることが好ましい。
しかし、図１に示すウエハ１１をウエハ保持台１５に保
持し、マスク１２をマスク保持台１６に、この誤差範囲
内に納まる精度で保持することは困難である。このた
め、ウエハ１１とマスク１２とを保持した後、この誤差
範囲内に納まるように粗い位置合わせ（コースアライメ
ント）を行うことが好ましい。
を行うためには、ウエハとマスクとの相対位置合わせが
ある程度の誤差範囲内に納まっていることが好ましい。
しかし、図１に示すウエハ１１をウエハ保持台１５に保
持し、マスク１２をマスク保持台１６に、この誤差範囲
内に納まる精度で保持することは困難である。このた
め、ウエハ１１とマスク１２とを保持した後、この誤差
範囲内に納まるように粗い位置合わせ（コースアライメ
ント）を行うことが好ましい。
【００３９】結像倍率の低い受光面２９Ａ上の像による
画像信号に基づいて、このコースアライメントを容易に
行うことができる。コースアライメントが完了した後、
結像倍率の高い受光面２９Ｂ上の像による画像信号に基
づいて、より高精度の位置合わせ（ファインアライメン
ト）を行うことができる。ファインアライメントを行う
前にコースアライメントを行うことにより、ウエハとマ
スクとを保持する時に要求される位置合わせ精度が緩和
される。
画像信号に基づいて、このコースアライメントを容易に
行うことができる。コースアライメントが完了した後、
結像倍率の高い受光面２９Ｂ上の像による画像信号に基
づいて、より高精度の位置合わせ（ファインアライメン
ト）を行うことができる。ファインアライメントを行う
前にコースアライメントを行うことにより、ウエハとマ
スクとを保持する時に要求される位置合わせ精度が緩和
される。
【００４０】また、集積度向上に伴い、ウエハ１１とマ
スク１２との間隔も一定に保つことが要求される。この
間隔は、例えば、線幅０．１μｍのＸ線露光の場合に
は、１０〜２０μｍ程度であり、±１μｍ程度の精度が
要求される。結像倍率の低い受光面２９Ａ上の像による
画像信号に基づいて、ウエハとマスクとの間隔を検出す
る。
スク１２との間隔も一定に保つことが要求される。この
間隔は、例えば、線幅０．１μｍのＸ線露光の場合に
は、１０〜２０μｍ程度であり、±１μｍ程度の精度が
要求される。結像倍率の低い受光面２９Ａ上の像による
画像信号に基づいて、ウエハとマスクとの間隔を検出す
る。
【００４１】図１では、照明光の光軸と観測光学系の光
軸とが一致する場合について示したが、照明光の正反射
光が観測光学系２０のレンズ２２に入射しないような構
成であれば、必ずしも２つの光軸を一致させる必要はな
い。
軸とが一致する場合について示したが、照明光の正反射
光が観測光学系２０のレンズ２２に入射しないような構
成であれば、必ずしも２つの光軸を一致させる必要はな
い。
【００４２】次に、図５を参照して、倍率補正量検出方
法ついて説明する。
法ついて説明する。
【００４３】図５は、位置合わせすべきウエハ１１とマ
スク１２、及び光学系の概略平面図を示す。ウエハの露
光すべき表面内に、ＸＹ直交座標系を考える。ウエハ１
１の表面上に、第１及び第２のＸ軸用ウエハマークＵＸ
1及びＵＸ2が形成されている。両者は、Ｘ軸方向に関し
て相互に異なる位置に配置されている。さらに、ウエハ
１１の表面上に、第１及び第２のＹ軸用ウエハマークＵ
Ｙ1及びＵＹ2が配置されている。両者は、Ｙ軸方向に関
して相互に異なる位置に配置されている。
スク１２、及び光学系の概略平面図を示す。ウエハの露
光すべき表面内に、ＸＹ直交座標系を考える。ウエハ１
１の表面上に、第１及び第２のＸ軸用ウエハマークＵＸ
1及びＵＸ2が形成されている。両者は、Ｘ軸方向に関し
て相互に異なる位置に配置されている。さらに、ウエハ
１１の表面上に、第１及び第２のＹ軸用ウエハマークＵ
Ｙ1及びＵＹ2が配置されている。両者は、Ｙ軸方向に関
して相互に異なる位置に配置されている。
【００４４】マスク１２には、第１及び第２のｘ軸用マ
スクマークＭＸ1及びＭＸ2、第１及び第２のＹ軸用マス
クマークＭＹ1及びＭＹ2が形成されている。第１及び第
２のＸ軸用マスクマークＭＸ1及びＭＸ2は、それぞれ第
１及び第２のＸ軸用ウエハマークＵＸ1及びＵＸ2に対応
する位置に配置され、第１及び第２のＹ軸用マスクマー
クＭＹ1及びＭＹ2は、それぞれ第１及び第２のＹ軸用ウ
エハマークＵＹ1及びＵＹ2に対応する位置に配置されて
いる。
スクマークＭＸ1及びＭＸ2、第１及び第２のＹ軸用マス
クマークＭＹ1及びＭＹ2が形成されている。第１及び第
２のＸ軸用マスクマークＭＸ1及びＭＸ2は、それぞれ第
１及び第２のＸ軸用ウエハマークＵＸ1及びＵＸ2に対応
する位置に配置され、第１及び第２のＹ軸用マスクマー
クＭＹ1及びＭＹ2は、それぞれ第１及び第２のＹ軸用ウ
エハマークＵＹ1及びＵＹ2に対応する位置に配置されて
いる。
【００４５】これらのウエハマーク及びマスクマーク
は、図２（Ａ）に示したものと同様の構成を有する。光
学系２０Ｘ1が、第１のＸ軸用ウエハマークＵＸ1及び第
１のＸ軸用マスクマークＭＸ1のＸ軸方向のずれ量Δｘ1
を観測する。光学系２０Ｘ2が、第２のＸ軸用ウエハマ
ークＵＸ2及び第２のＸ軸用マスクマークＭＸ2のＸ軸方
向のずれ量Δｘ2を観測する。光学系２０Ｙ1が、第１の
Ｙ軸用ウエハマークＵＹ 1及び第１のＹ軸用マスクマー
クＭＹ1のＹ軸方向のずれ量Δｙ1を観測する。光学系２
０Ｙ2が、第２のＹ軸用ウエハマークＵＹ2及び第２のＹ
軸用マスクマークＭＹ2のＹ軸方向のずれ量Δｙ2を観測
する。これら光学系２０Ｘ1〜２０Ｙ2の各々は、図１に
示す光学系２０と同様の構成を有する。
は、図２（Ａ）に示したものと同様の構成を有する。光
学系２０Ｘ1が、第１のＸ軸用ウエハマークＵＸ1及び第
１のＸ軸用マスクマークＭＸ1のＸ軸方向のずれ量Δｘ1
を観測する。光学系２０Ｘ2が、第２のＸ軸用ウエハマ
ークＵＸ2及び第２のＸ軸用マスクマークＭＸ2のＸ軸方
向のずれ量Δｘ2を観測する。光学系２０Ｙ1が、第１の
Ｙ軸用ウエハマークＵＹ 1及び第１のＹ軸用マスクマー
クＭＹ1のＹ軸方向のずれ量Δｙ1を観測する。光学系２
０Ｙ2が、第２のＹ軸用ウエハマークＵＹ2及び第２のＹ
軸用マスクマークＭＹ2のＹ軸方向のずれ量Δｙ2を観測
する。これら光学系２０Ｘ1〜２０Ｙ2の各々は、図１に
示す光学系２０と同様の構成を有する。
【００４６】次に、マスク１２の倍率補正量を検出する
方法を説明する。最初に、各ウエハマークＵＸ1〜ＵＹ2
と、それらに対応するマスクマークＭＸ1〜ＭＹ2を観測
し、粗い位置合わせを行う。
方法を説明する。最初に、各ウエハマークＵＸ1〜ＵＹ2
と、それらに対応するマスクマークＭＸ1〜ＭＹ2を観測
し、粗い位置合わせを行う。
【００４７】次に、ずれ量Δｘ1、Δｙ1、及びΔｙ2を
測定する。ずれ量Δｘ1に基づいて、ウエハ１１とマス
ク１２とのＸ軸方向の相対位置を調節する。より具体的
には、ずれ量Δｘ1が０になるように、ウエハ１１に対
してマスク１２をＸ軸方向に移動させる。
測定する。ずれ量Δｘ1に基づいて、ウエハ１１とマス
ク１２とのＸ軸方向の相対位置を調節する。より具体的
には、ずれ量Δｘ1が０になるように、ウエハ１１に対
してマスク１２をＸ軸方向に移動させる。
【００４８】ずれ量Δｙ1及びΔｙ2に基づいて、ウエハ
１１とマスク１２とのＹ軸方向の相対位置を調節する。
例えば、（Δｙ1＋Δｙ2）／２が０になるように、ウエ
ハ１１に対してマスク１２をＹ軸方向に移動させる。さ
らに、ずれ量Δｙ1及びΔｙ2に基づいて、ウエハ１１と
マスク１２との面内回転方向の相対位置を調節する。例
えば、ｔａｎ-1〔（Δｙ1−Δｙ2）／Ｌｘ〕から求まる
角度だけ、マスク１２を面内方向に回転させる。
１１とマスク１２とのＹ軸方向の相対位置を調節する。
例えば、（Δｙ1＋Δｙ2）／２が０になるように、ウエ
ハ１１に対してマスク１２をＹ軸方向に移動させる。さ
らに、ずれ量Δｙ1及びΔｙ2に基づいて、ウエハ１１と
マスク１２との面内回転方向の相対位置を調節する。例
えば、ｔａｎ-1〔（Δｙ1−Δｙ2）／Ｌｘ〕から求まる
角度だけ、マスク１２を面内方向に回転させる。
【００４９】ここまでの操作により、Ｘ軸方向に関して
は、第１のＸ軸用ウエハマークＵＸ 1が形成されている
位置において、ウエハ１１とマスク１２との位置が整合
する。マスク１２が熱膨張等により変形している場合、
その他の位置においては、両者の位置がマスクの変形量
だけずれる。Ｙ軸方向に関しては、第１のＹ軸用ウエハ
マークＵＹ1と第２のＹ軸用ウエハマークＵＹ2とが配置
されている位置のほぼ中央の位置において、ウエハ１１
とマスク１２との位置が整合する。
は、第１のＸ軸用ウエハマークＵＸ 1が形成されている
位置において、ウエハ１１とマスク１２との位置が整合
する。マスク１２が熱膨張等により変形している場合、
その他の位置においては、両者の位置がマスクの変形量
だけずれる。Ｙ軸方向に関しては、第１のＹ軸用ウエハ
マークＵＹ1と第２のＹ軸用ウエハマークＵＹ2とが配置
されている位置のほぼ中央の位置において、ウエハ１１
とマスク１２との位置が整合する。
【００５０】次に、ずれ量Δｘ2を測定する。ずれ量Δ
ｘ2が０でない場合には、長さＬｘに対してずれ量Δｘ2
だけ、マスク１２がＸ軸方向に歪んでいることになる。
すなわち、Δｘ2／Ｌｘから、Ｘ軸方向の倍率補正量を
求めることができる。
ｘ2が０でない場合には、長さＬｘに対してずれ量Δｘ2
だけ、マスク１２がＸ軸方向に歪んでいることになる。
すなわち、Δｘ2／Ｌｘから、Ｘ軸方向の倍率補正量を
求めることができる。
【００５１】次に、ずれ量Δｘ1、Δｘ2、及びΔｙ1を
測定する。なお、ここまでの工程で、ずれ量Δｘ1を０
とし、そのときのずれ量Δｘ2を測定しているため、再
度測定し直さなくてもよい。Ｙ軸方向に関しては、ずれ
量Δｙ1を測定した後、マスク１２をＹ軸方向に移動さ
せているため、再度ずれ量Δｙ1を測定する必要があ
る。
測定する。なお、ここまでの工程で、ずれ量Δｘ1を０
とし、そのときのずれ量Δｘ2を測定しているため、再
度測定し直さなくてもよい。Ｙ軸方向に関しては、ずれ
量Δｙ1を測定した後、マスク１２をＹ軸方向に移動さ
せているため、再度ずれ量Δｙ1を測定する必要があ
る。
【００５２】ずれ量Δｙ1に基づいて、ウエハ１１とマ
スク１２とのＹ軸方向の相対位置を調節する。より具体
的には、ずれ量Δｙ1が０になるように、ウエハ１１に
対してマスク１２をＹ軸方向に移動させる。
スク１２とのＹ軸方向の相対位置を調節する。より具体
的には、ずれ量Δｙ1が０になるように、ウエハ１１に
対してマスク１２をＹ軸方向に移動させる。
【００５３】ずれ量Δｘ1及びΔｘ2に基づいて、ウエハ
１１とマスク１２とのＸ軸方向の相対位置を調節する。
例えば、（Δｘ1＋Δｘ2）／２が０になるように、ウエ
ハ１１に対してマスク１２をＸ軸方向に移動させる。さ
らに、ずれ量Δｘ1及びΔｘ2に基づいて、ウエハ１１と
マスク１２との面内回転方向の相対位置を調節する。例
えば、ｔａｎ-1〔（Δｘ1−Δｘ2）／Ｌｙ〕から求まる
角度だけ、マスク１２を面内方向に回転させる。
１１とマスク１２とのＸ軸方向の相対位置を調節する。
例えば、（Δｘ1＋Δｘ2）／２が０になるように、ウエ
ハ１１に対してマスク１２をＸ軸方向に移動させる。さ
らに、ずれ量Δｘ1及びΔｘ2に基づいて、ウエハ１１と
マスク１２との面内回転方向の相対位置を調節する。例
えば、ｔａｎ-1〔（Δｘ1−Δｘ2）／Ｌｙ〕から求まる
角度だけ、マスク１２を面内方向に回転させる。
【００５４】ここまでの操作により、Ｙ軸方向に関して
は、第１のＹ軸用ウエハマークＵＹ 1が形成されている
位置において、ウエハ１１とマスク１２との位置が整合
する。マスク１２が熱膨張等により変形している場合、
その他の位置においては、両者の位置がマスクの変形量
だけずれる。Ｘ軸方向に関しては、第１のＸ軸用ウエハ
マークＵＸ1と第２のＸ軸用ウエハマークＵＸ2とが配置
されている位置のほぼ中央の位置に置いて、ウエハ１１
とマスク１２との位置が整合する。
は、第１のＹ軸用ウエハマークＵＹ 1が形成されている
位置において、ウエハ１１とマスク１２との位置が整合
する。マスク１２が熱膨張等により変形している場合、
その他の位置においては、両者の位置がマスクの変形量
だけずれる。Ｘ軸方向に関しては、第１のＸ軸用ウエハ
マークＵＸ1と第２のＸ軸用ウエハマークＵＸ2とが配置
されている位置のほぼ中央の位置に置いて、ウエハ１１
とマスク１２との位置が整合する。
【００５５】次に、ずれ量Δｙ2を測定する。ずれ量Δ
ｙ2が０でない場合には、長さＬｙに対してずれ量Δｙ2
だけ、マスク１２がＹ軸方向に歪んでいることになる。
すなわち、Δｙ2／Ｌｙから、Ｙ軸方向の倍率補正量を
求めることができる。
ｙ2が０でない場合には、長さＬｙに対してずれ量Δｙ2
だけ、マスク１２がＹ軸方向に歪んでいることになる。
すなわち、Δｙ2／Ｌｙから、Ｙ軸方向の倍率補正量を
求めることができる。
【００５６】Ｘ軸方向及びＹ軸方向の倍率補正量が求ま
ると、この補正量に基づいてマスク１２の倍率補正を行
う。
ると、この補正量に基づいてマスク１２の倍率補正を行
う。
【００５７】倍率補正は、例えば、マスクを局所的に加
熱して熱変形させることにより行われる。加熱部位を適
当に選択することにより、Ｘ軸方向またはＹ軸方向にほ
ぼ独立に変形させることができる（島津らによる「Ｘ線
マスク熱変形補正による合わせ法の提案」、１９９７年
秋期第５８回応用物理学会学術講演予稿集、講演番号４
ｐ−ＺＬ−８、第７００頁参照）。または、マスクに外
部から応力を加えてマスクを変形させてもよい。マスク
の倍率補正を行った後、露光を行う。なお、倍率補正後
に、再度微細な位置合わせを行ってもよい。
熱して熱変形させることにより行われる。加熱部位を適
当に選択することにより、Ｘ軸方向またはＹ軸方向にほ
ぼ独立に変形させることができる（島津らによる「Ｘ線
マスク熱変形補正による合わせ法の提案」、１９９７年
秋期第５８回応用物理学会学術講演予稿集、講演番号４
ｐ−ＺＬ−８、第７００頁参照）。または、マスクに外
部から応力を加えてマスクを変形させてもよい。マスク
の倍率補正を行った後、露光を行う。なお、倍率補正後
に、再度微細な位置合わせを行ってもよい。
【００５８】次に、図６を参照して、本発明の実施例に
よる位置合わせ装置について説明する。
よる位置合わせ装置について説明する。
【００５９】基台５０の上に、リニアガイド５１が取り
付けられ、移動機構５２が、リニアガイド５１に沿って
並進移動する。移動機構５２に、微調機構１７及び１８
を介してウエハ保持台１５が取り付けられている。ウエ
ハ保持台１５が、その上面にウエハ１１を保持する。ウ
エハ保持台１５の上方にマスク保持台１６が配置されて
いる。マスク保持台１６は、その下面にマスク１２を保
持する。微調機構１７、１８、ウエハ保持台１５、及び
マスク保持台１６の構成は、図１に示した先の提案によ
る位置合わせ装置の構成と同様である。図６に示した位
置合わせ装置においても、図１に示したＸＹＺ直交座標
系と同様の座標系を考える。リニアガイド５１は、移動
機構５２をＹ軸に平行な方向に案内する。
付けられ、移動機構５２が、リニアガイド５１に沿って
並進移動する。移動機構５２に、微調機構１７及び１８
を介してウエハ保持台１５が取り付けられている。ウエ
ハ保持台１５が、その上面にウエハ１１を保持する。ウ
エハ保持台１５の上方にマスク保持台１６が配置されて
いる。マスク保持台１６は、その下面にマスク１２を保
持する。微調機構１７、１８、ウエハ保持台１５、及び
マスク保持台１６の構成は、図１に示した先の提案によ
る位置合わせ装置の構成と同様である。図６に示した位
置合わせ装置においても、図１に示したＸＹＺ直交座標
系と同様の座標系を考える。リニアガイド５１は、移動
機構５２をＹ軸に平行な方向に案内する。
【００６０】移動機構５２は、ウエハ保持台１５を、ウ
エハ１１がマスク１２に対向する露光位置５３から待避
位置５４まで移動させることができる。ウエハ保持台１
５が待避位置５４に配置されると、ウエハ保持台１５に
保持されたウエハ１１は、Ｚ軸に平行な視線で見た時、
マスク保持台１６に保持されたマスク１２と重ならない
ように配置される。
エハ１１がマスク１２に対向する露光位置５３から待避
位置５４まで移動させることができる。ウエハ保持台１
５が待避位置５４に配置されると、ウエハ保持台１５に
保持されたウエハ１１は、Ｚ軸に平行な視線で見た時、
マスク保持台１６に保持されたマスク１２と重ならない
ように配置される。
【００６１】マスク保持台１６の上方に光学系２０Ｘ1
及び２０Ｘ2が配置されている。光学系２０Ｘ1及び２０
Ｘ2の各々は、図１に示した光学系２０と同様のもので
ある。なお、図６では、２つの光学系しか示されていな
いが、実際には、図５に示したように、４つの光学系２
０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、及び２０Ｙ2が配置されてい
る。これらの光学系２０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、及び
２０Ｙ2は、マスク１２に形成されたマスクマークの位
置を検出するとともに、ウエハ保持台１５が露光位置５
３に配置されている状態で、ウエハ１１の露光面に形成
されたウエハマークの位置を検出する。これらのマーク
の位置検出方法は、図３及び図４を参照して説明したの
で、ここでは説明を省略する。さらに、図２（Ｃ）及び
図３を参照して説明したように、マスク１２とウエハ１
１とのギャップを測定することができる。
及び２０Ｘ2が配置されている。光学系２０Ｘ1及び２０
Ｘ2の各々は、図１に示した光学系２０と同様のもので
ある。なお、図６では、２つの光学系しか示されていな
いが、実際には、図５に示したように、４つの光学系２
０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、及び２０Ｙ2が配置されてい
る。これらの光学系２０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、及び
２０Ｙ2は、マスク１２に形成されたマスクマークの位
置を検出するとともに、ウエハ保持台１５が露光位置５
３に配置されている状態で、ウエハ１１の露光面に形成
されたウエハマークの位置を検出する。これらのマーク
の位置検出方法は、図３及び図４を参照して説明したの
で、ここでは説明を省略する。さらに、図２（Ｃ）及び
図３を参照して説明したように、マスク１２とウエハ１
１とのギャップを測定することができる。
【００６２】なお、図３では、ウエハマークの像４０Ａ
及び４０Ｂと、マスクマークの像４１とが、同時に観測
される場合を説明したが、両者は必ずしも同時に観測さ
れる必要はない。例えば、マスク１２がマスク保持台１
６に保持されていない状態で、ウエハマークの像４１の
みを観測して、最もピントの合っている位置ｕ1を検出
する。次に、マスク１２を取り付けて、マスクマークの
像４０Ａ及び４０Ｂを観測して、最もピントの合ってい
る位置ｕ0を検出する。マスク１２を取り付ける前後
で、ウエハ１１のＺ軸方向の位置（高さ）が変化しない
ならば、異なる時期に測定された位置ｕ0とｕ1とから、
マスク１２とウエハ１１とのギャップを求めることがで
きる。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置も、異なる時期に測
定することが可能である。
及び４０Ｂと、マスクマークの像４１とが、同時に観測
される場合を説明したが、両者は必ずしも同時に観測さ
れる必要はない。例えば、マスク１２がマスク保持台１
６に保持されていない状態で、ウエハマークの像４１の
みを観測して、最もピントの合っている位置ｕ1を検出
する。次に、マスク１２を取り付けて、マスクマークの
像４０Ａ及び４０Ｂを観測して、最もピントの合ってい
る位置ｕ0を検出する。マスク１２を取り付ける前後
で、ウエハ１１のＺ軸方向の位置（高さ）が変化しない
ならば、異なる時期に測定された位置ｕ0とｕ1とから、
マスク１２とウエハ１１とのギャップを求めることがで
きる。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置も、異なる時期に測
定することが可能である。
【００６３】移動機構５２が待避位置５４に配置されて
いるときのウエハ保持台１５の上方に、光学系６０
Ｘ1、６０Ｘ2、６０Ｙ1、及び６０Ｙ2が配置されてい
る。光学系６０Ｘ1、６０Ｘ2、６０Ｙ1、及び６０Ｙ
2は、それぞれ光学系２０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、及び
２０Ｙ2と同様の構成及び機能を有する。
いるときのウエハ保持台１５の上方に、光学系６０
Ｘ1、６０Ｘ2、６０Ｙ1、及び６０Ｙ2が配置されてい
る。光学系６０Ｘ1、６０Ｘ2、６０Ｙ1、及び６０Ｙ
2は、それぞれ光学系２０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、及び
２０Ｙ2と同様の構成及び機能を有する。
【００６４】光学系２０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、２０
Ｙ2、６０Ｘ1、６０Ｘ2、６０Ｙ1、及び６０Ｙ2の測定
結果が、制御装置に３０に入力される。制御装置３０
は、測定結果を記憶装置３０Ａに記憶する。記憶装置３
０Ａは、例えば半導体メモリで構成される。さらに、制
御装置３０は、微調機構１７、１８、及び移動機構５２
を制御する。
Ｙ2、６０Ｘ1、６０Ｘ2、６０Ｙ1、及び６０Ｙ2の測定
結果が、制御装置に３０に入力される。制御装置３０
は、測定結果を記憶装置３０Ａに記憶する。記憶装置３
０Ａは、例えば半導体メモリで構成される。さらに、制
御装置３０は、微調機構１７、１８、及び移動機構５２
を制御する。
【００６５】次に、図７〜図１０を参照して、本発明の
実施例による位置合わせ方法について説明する。図７〜
図１０は、マスク保持台１６、ウエハ保持台１５、及び
光学系２０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、２０Ｙ2、６０
Ｘ1、６０Ｘ2、６０Ｙ1、及び６０Ｙ2の配置を示す平面
図である。
実施例による位置合わせ方法について説明する。図７〜
図１０は、マスク保持台１６、ウエハ保持台１５、及び
光学系２０Ｘ1、２０Ｘ2、２０Ｙ1、２０Ｙ2、６０
Ｘ1、６０Ｘ2、６０Ｙ1、及び６０Ｙ2の配置を示す平面
図である。
【００６６】図７に示すように、ウエハ保持台１５にダ
ミーウエハ５５を保持し露光位置５３に配置する。この
とき、マスクは未だマスク保持台１６に保持されていな
い。ダミーウエハ５５の表面上に、４つの基準マーク５
６Ｘ1、５６Ｘ2、５６Ｙ1、及び５６Ｙ2が形成されてい
る。基準マーク５６Ｘ1、５６Ｘ2、５６Ｙ1、及び５６
Ｙ2の各々は、図２（Ａ）に示したウエハマーク１３Ａ
及び１３Ｂと同様の構成を有し、それぞれ図５に示した
ウエハマークＵＸ1、ＵＸ2、ＵＹ1、及びＵＹ2に対応す
る。光学系２０Ｘ1〜２０Ｙ2で、それぞれ基準マーク５
６Ｘ1〜５６Ｙ2の位置を測定する。
ミーウエハ５５を保持し露光位置５３に配置する。この
とき、マスクは未だマスク保持台１６に保持されていな
い。ダミーウエハ５５の表面上に、４つの基準マーク５
６Ｘ1、５６Ｘ2、５６Ｙ1、及び５６Ｙ2が形成されてい
る。基準マーク５６Ｘ1、５６Ｘ2、５６Ｙ1、及び５６
Ｙ2の各々は、図２（Ａ）に示したウエハマーク１３Ａ
及び１３Ｂと同様の構成を有し、それぞれ図５に示した
ウエハマークＵＸ1、ＵＸ2、ＵＹ1、及びＵＹ2に対応す
る。光学系２０Ｘ1〜２０Ｙ2で、それぞれ基準マーク５
６Ｘ1〜５６Ｙ2の位置を測定する。
【００６７】以下、基準マーク５６Ｘ1を取り上げて説
明するが、その他の基準マーク５６Ｘ2、５６Ｙ1及び５
６Ｙ2についても以下の説明と同様の手順を実行する。
明するが、その他の基準マーク５６Ｘ2、５６Ｙ1及び５
６Ｙ2についても以下の説明と同様の手順を実行する。
【００６８】基準マーク５６Ｘ1の中心のＸ座標をｘ1と
し、Ｚ軸方向の高さをｚ1とする。ウエハ保持台１５
を、待避位置５４まで移動させる。光学系６０Ｘ1で、
基準マーク５６Ｘ1の位置を測定する。基準マーク５６
Ｘ1のＸ座標をｘ2とし、Ｚ軸方向の高さをｚ2とする。
ウエハ保持台１５をＹ軸方向に移動させたとき、Ｘ軸方
向及びＺ軸方向への変位がなく、かつ光学系２０Ｘ1の
観測座標と光学系６０Ｘ1の観測座標との相対関係が調
整済みであれば、ｘ1＝ｘ2、かつｚ1＝ｚ2になるが、一
般的には、ｘ1≠ｘ2、かつｚ1≠ｚ2となる。
し、Ｚ軸方向の高さをｚ1とする。ウエハ保持台１５
を、待避位置５４まで移動させる。光学系６０Ｘ1で、
基準マーク５６Ｘ1の位置を測定する。基準マーク５６
Ｘ1のＸ座標をｘ2とし、Ｚ軸方向の高さをｚ2とする。
ウエハ保持台１５をＹ軸方向に移動させたとき、Ｘ軸方
向及びＺ軸方向への変位がなく、かつ光学系２０Ｘ1の
観測座標と光学系６０Ｘ1の観測座標との相対関係が調
整済みであれば、ｘ1＝ｘ2、かつｚ1＝ｚ2になるが、一
般的には、ｘ1≠ｘ2、かつｚ1≠ｚ2となる。
【００６９】位置関係情報Δｘ、Δｚを、それぞれΔｘ
＝ｘ1−ｘ2、Δｚ＝ｚ1−ｚ2と定義する。位置関係情報
Δｘ及びΔｚは、図６に示した記憶装置３０Ａに記憶さ
れる。基準マーク５６Ｘ1〜５６Ｙ2の位置を測定した
後、ダミーウエハ５５をウエハ保持台１５から取り外
す。
＝ｘ1−ｘ2、Δｚ＝ｚ1−ｚ2と定義する。位置関係情報
Δｘ及びΔｚは、図６に示した記憶装置３０Ａに記憶さ
れる。基準マーク５６Ｘ1〜５６Ｙ2の位置を測定した
後、ダミーウエハ５５をウエハ保持台１５から取り外
す。
【００７０】図８に示すように、マスク保持台１６にマ
スク１２を保持する。マスク１２のマスク面に、マスク
マーク５７Ｘ1、５７Ｘ2、５７Ｙ1、及び５７Ｙ2が形成
されている。マスクマーク５７Ｘ1、５７Ｘ2、５７
Ｙ1、及び５７Ｙ2の各々は、図２（Ａ）に示したウエハ
マーク１４と同様の構成を有し、それぞれ図５に示した
マスクマークＭＸ1、ＭＸ2、ＭＹ1、及びＭＹ2に対応す
る。
スク１２を保持する。マスク１２のマスク面に、マスク
マーク５７Ｘ1、５７Ｘ2、５７Ｙ1、及び５７Ｙ2が形成
されている。マスクマーク５７Ｘ1、５７Ｘ2、５７
Ｙ1、及び５７Ｙ2の各々は、図２（Ａ）に示したウエハ
マーク１４と同様の構成を有し、それぞれ図５に示した
マスクマークＭＸ1、ＭＸ2、ＭＹ1、及びＭＹ2に対応す
る。
【００７１】光学系２０Ｘ1で、マスクマーク５７Ｘ1の
Ｘ軸方向に関する位置、及びＺ軸方向の高さを測定す
る。マスクマーク５７Ｘ1のＸ座標をｘ0、Ｚ軸方向の高
さをｚ 0とし、両者を記憶装置３０Ａに記憶させる。他
のマスクマーク５７Ｘ2、５７Ｙ 1、及び５７Ｙ2につい
ても同様の手順を実行する。
Ｘ軸方向に関する位置、及びＺ軸方向の高さを測定す
る。マスクマーク５７Ｘ1のＸ座標をｘ0、Ｚ軸方向の高
さをｚ 0とし、両者を記憶装置３０Ａに記憶させる。他
のマスクマーク５７Ｘ2、５７Ｙ 1、及び５７Ｙ2につい
ても同様の手順を実行する。
【００７２】図９に示すように、ウエハ保持台１５にウ
エハ１１を保持し、待避位置５４に配置する。ウエハ１
１の露光面に、複数の単位露光領域１１Ａが画定されて
いる。単位露光領域１１Ａごとに、位置合わせ及び露光
が行われる。
エハ１１を保持し、待避位置５４に配置する。ウエハ１
１の露光面に、複数の単位露光領域１１Ａが画定されて
いる。単位露光領域１１Ａごとに、位置合わせ及び露光
が行われる。
【００７３】単位露光領域１１Ａの各々に、４つのウエ
ハマーク５８Ｘ1、５８Ｘ2、５８Ｙ 1、及び５８Ｙ2が形
成されている。光学系６０Ｘ1でウエハマーク５８Ｘ1の
位置を測定する。ウエハマーク５８Ｘ1のＸ座標をｘ3、
Ｚ軸方向の高さをｚ3とする。他のウエハマーク５８
Ｘ2、５８Ｙ1、及び５８Ｙ2についても同様の手順を実
行する。
ハマーク５８Ｘ1、５８Ｘ2、５８Ｙ 1、及び５８Ｙ2が形
成されている。光学系６０Ｘ1でウエハマーク５８Ｘ1の
位置を測定する。ウエハマーク５８Ｘ1のＸ座標をｘ3、
Ｚ軸方向の高さをｚ3とする。他のウエハマーク５８
Ｘ2、５８Ｙ1、及び５８Ｙ2についても同様の手順を実
行する。
【００７４】ウエハ保持台１５を露光位置５３まで移動
させると、ウエハマーク５８Ｘ1とマスクマーク５７Ｘ1
とのＸ軸方向の位置ずれ量はｘ0−（ｘ3−Δｘ）とな
り、ウエハマーク５８Ｘ1が形成された位置におけるマ
スクとウエハとの間隙の大きさは、ｚ0−（ｚ3−Δｚ）
となる。同様に、ウエハマーク５８Ｘ2とマスクマーク
５７Ｘ2とのＸ軸方向の位置ずれ量、ウエハマーク５８
Ｙ1とマスクマーク５７Ｙ1とのＹ軸方向の位置ずれ量、
及びウエハマーク５８Ｙ2とマスクマーク５７Ｙ 2とのＹ
軸方向の位置ずれ量が求まる。さらに、これらのマーク
が形成された位置におけるウエハとマスクとの間隙の大
きさが求まる。
させると、ウエハマーク５８Ｘ1とマスクマーク５７Ｘ1
とのＸ軸方向の位置ずれ量はｘ0−（ｘ3−Δｘ）とな
り、ウエハマーク５８Ｘ1が形成された位置におけるマ
スクとウエハとの間隙の大きさは、ｚ0−（ｚ3−Δｚ）
となる。同様に、ウエハマーク５８Ｘ2とマスクマーク
５７Ｘ2とのＸ軸方向の位置ずれ量、ウエハマーク５８
Ｙ1とマスクマーク５７Ｙ1とのＹ軸方向の位置ずれ量、
及びウエハマーク５８Ｙ2とマスクマーク５７Ｙ 2とのＹ
軸方向の位置ずれ量が求まる。さらに、これらのマーク
が形成された位置におけるウエハとマスクとの間隙の大
きさが求まる。
【００７５】これらの情報から、ウエハとマスクとの位
置合わせを行うためのＸ軸、Ｙ軸方向の移動量、及びθ
ｚ方向の回転角度を求めることができる。これにより、
ウエハとマスクとの位置合わせを行うことができる。ウ
エハ保持台１５が待避位置５４に配置されている状態で
微調機構１７及び１８を動作させ、位置合わせを行う。
置合わせを行うためのＸ軸、Ｙ軸方向の移動量、及びθ
ｚ方向の回転角度を求めることができる。これにより、
ウエハとマスクとの位置合わせを行うことができる。ウ
エハ保持台１５が待避位置５４に配置されている状態で
微調機構１７及び１８を動作させ、位置合わせを行う。
【００７６】図１０に示すように、ウエハ保持台１５を
露光位置５３まで移動させる。待避位置５４で位置合わ
せが行われているため、ウエハ保持台１５を露光位置５
３まで移動させた状態で、既にウエハとマスクとの位置
合わせは完了している。
露光位置５３まで移動させる。待避位置５４で位置合わ
せが行われているため、ウエハ保持台１５を露光位置５
３まで移動させた状態で、既にウエハとマスクとの位置
合わせは完了している。
【００７７】上記実施例では、図９に示したように、ウ
エハマークを、マスクを介することなく直接観察するこ
とができる。このため、マスクの透過率が低い場合であ
っても、ウエハマークの位置を容易に検出することがで
きる。また、ウエハ保持台１５が待避位置５４に配置さ
れている状態で位置合わせが行われるため、ウエハがマ
スクに接触することによるマスクの破損を防止すること
ができる。
エハマークを、マスクを介することなく直接観察するこ
とができる。このため、マスクの透過率が低い場合であ
っても、ウエハマークの位置を容易に検出することがで
きる。また、ウエハ保持台１５が待避位置５４に配置さ
れている状態で位置合わせが行われるため、ウエハがマ
スクに接触することによるマスクの破損を防止すること
ができる。
【００７８】上記実施例では、ダミーウエハ５５を用い
て位置関係情報Δｘ及びΔｚを求めたが、ダミーウエハ
５５の代わりに、実際に露光すべきウエハを用いて位置
関係情報Δｘ及びΔｚを求めることも可能である。例え
ば、決められた期間ごとに、最初に処理されるウエハを
用いて位置関係情報を求めてもよい。２枚目以降のウエ
ハを処理する際には、１枚目のウエハを用いて得られた
位置関係情報を利用して、マスクとウエハとの位置合わ
せが行なわれる。
て位置関係情報Δｘ及びΔｚを求めたが、ダミーウエハ
５５の代わりに、実際に露光すべきウエハを用いて位置
関係情報Δｘ及びΔｚを求めることも可能である。例え
ば、決められた期間ごとに、最初に処理されるウエハを
用いて位置関係情報を求めてもよい。２枚目以降のウエ
ハを処理する際には、１枚目のウエハを用いて得られた
位置関係情報を利用して、マスクとウエハとの位置合わ
せが行なわれる。
【００７９】次に、図１１を参照して、本発明の他の実
施例による位置合わせ装置について説明する。
施例による位置合わせ装置について説明する。
【００８０】図１１（Ａ）は、他の実施例による位置合
わせ装置のウエハ保持台及びそれに取り付けられたター
ゲットステージの平面図を示し、図１１（Ｂ）は、その
一点鎖線Ｂ１１−Ｂ１１における断面図を示す。
わせ装置のウエハ保持台及びそれに取り付けられたター
ゲットステージの平面図を示し、図１１（Ｂ）は、その
一点鎖線Ｂ１１−Ｂ１１における断面図を示す。
【００８１】図１１（Ｂ）に示すように、ターゲットス
テージ７０が、リニアアクチュエータ７１及び接続部材
７３を介してウエハ保持台１５に取り付けられている。
ターゲットステージ７０は、ウエハ保持台１５に保持さ
れたウエハ１１の露光面に平行なターゲット面７０Ａを
有する。リニアアクチュエータ７１は、ターゲット７０
をＺ軸方向に変位させ、ターゲット面７０Ａがウエハ１
１の露光面と同じ高さになるように調整することができ
る。
テージ７０が、リニアアクチュエータ７１及び接続部材
７３を介してウエハ保持台１５に取り付けられている。
ターゲットステージ７０は、ウエハ保持台１５に保持さ
れたウエハ１１の露光面に平行なターゲット面７０Ａを
有する。リニアアクチュエータ７１は、ターゲット７０
をＺ軸方向に変位させ、ターゲット面７０Ａがウエハ１
１の露光面と同じ高さになるように調整することができ
る。
【００８２】図１１（Ａ）に示すように、ターゲット面
７０Ａ上に、基準マーク７２Ｘ1、７２Ｘ2、７２Ｙ1、
及び７２Ｙ2が形成されている。これらの基準マーク
は、図７に示したダミーウエハ５５に形成されていた基
準マーク５６Ｘ1〜５６Ｙ2と同様のものである。図７を
参照して説明した手順におけるダミーウエハ５５の基準
マーク５６Ｘ1〜５６Ｙ2の代わりにターゲット７０の基
準マーク７２Ｘ1〜７２Ｙ2を用いて、位置関係情報Δｘ
及びΔｚを求めることができる。このとき、ターゲット
面７０Ａの高さをウエハ１１の露光面と同一の高さにし
ておくことが好ましい。
７０Ａ上に、基準マーク７２Ｘ1、７２Ｘ2、７２Ｙ1、
及び７２Ｙ2が形成されている。これらの基準マーク
は、図７に示したダミーウエハ５５に形成されていた基
準マーク５６Ｘ1〜５６Ｙ2と同様のものである。図７を
参照して説明した手順におけるダミーウエハ５５の基準
マーク５６Ｘ1〜５６Ｙ2の代わりにターゲット７０の基
準マーク７２Ｘ1〜７２Ｙ2を用いて、位置関係情報Δｘ
及びΔｚを求めることができる。このとき、ターゲット
面７０Ａの高さをウエハ１１の露光面と同一の高さにし
ておくことが好ましい。
【００８３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００８４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウエハの露光面に形成されたウエハマークを、マスクを
通すことなく直接観察し、その位置を検出することがで
きる。また、マスクの配置されていない待避位置で、ウ
エハとマスクとの間隙の調節を行うことができるため、
ウエハがマスクに接触することによるマスクの破損を防
止することができる。
ウエハの露光面に形成されたウエハマークを、マスクを
通すことなく直接観察し、その位置を検出することがで
きる。また、マスクの配置されていない待避位置で、ウ
エハとマスクとの間隙の調節を行うことができるため、
ウエハがマスクに接触することによるマスクの破損を防
止することができる。
【図１】先の提案による位置合わせ装置の概略を示す断
面図である。
面図である。
【図２】ウエハマークとマスクマークの平面図及び断面
図である。
図である。
【図３】ウエハマークとマスクマークからの散乱光によ
る像をスケッチした図である。
る像をスケッチした図である。
【図４】図１に示す位置検出装置により得られた散乱光
による像の画像信号の一例を示すグラフである。
による像の画像信号の一例を示すグラフである。
【図５】先の提案による位置検出装置におけるウエハ、
マスク及び光学系の配置を説明するための平面図であ
る。
マスク及び光学系の配置を説明するための平面図であ
る。
【図６】実施例による位置合わせ装置の主要部の概略断
面図である。
面図である。
【図７】実施例による位置合わせ方法を説明するための
ダミーウエハ、それを保持するウエハ保持台、及び光学
系の位置関係を示す概略平面図である。
ダミーウエハ、それを保持するウエハ保持台、及び光学
系の位置関係を示す概略平面図である。
【図８】実施例による位置合わせ方法を説明するための
マスク及び光学系の位置関係を示す概略平面図である。
マスク及び光学系の位置関係を示す概略平面図である。
【図９】実施例による位置合わせ方法を説明するための
ウエハ、それを保持するウエハ保持台、及び光学系の位
置関係を示す概略平面図である。
ウエハ、それを保持するウエハ保持台、及び光学系の位
置関係を示す概略平面図である。
【図１０】実施例による位置合わせ方法を説明するため
のマスク、ウエハ、及び光学系の位置関係を示す概略平
面図である。
のマスク、ウエハ、及び光学系の位置関係を示す概略平
面図である。
【図１１】他の実施例による位置合わせ装置のウエハ保
持台及びターゲットの平面図及び断面図である。
持台及びターゲットの平面図及び断面図である。
１０ ウエハ／マスク保持部
１１ ウエハ
１２ マスク
１３Ａ、１３Ｂ ウエハマーク
１４ マスクマーク
１５ ウエハ保持台
１６ マスク保持台
１７、１８ 微調機構
２０、６０ 光学系
２１Ａ、２１Ｂ 像検出装置
２２ レンズ
２３、２６Ａ ハーフミラー
２４ 光ファイバ
２５ 光軸
２６Ｂ ミラー
２７ 物面
２８ リレーレンズ
２９Ａ、２９Ｂ 結像面
３０ 制御装置
３１ 変形補償手段
４０Ａ、４０Ｂ ウエハマークからの散乱光による像
４１ マスクマークからの散乱光による像
５０ 基台
５１ リニアガイド
５２ 移動機構
５３ 露光位置
５４ 退避位置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｋ
Ｆターム(参考） 2F065 AA20 BB27 CC20 FF01 FF04
JJ03 JJ05 JJ08 LL02 LL04
PP12 QQ31 UU02
5F031 CA02 JA38 JA50 MA27
5F046 BA02 CC01 CC03 DA16 EA04
EA09 EB01 EB02 ED01 FA10
FA17 FC04 FC06 FC07 GA02
GA18
5F056 AA25 BD05 CC07 FA06
Claims (11)
- 【請求項１】 第１の面上に第１のマークが形成された
第１の対象物を保持する第１の保持手段と、 第２の面上に第２のマークが形成された第２の対象物を
保持する第２の保持手段と、 前記第２の保持手段に保持された第２の対象物の第２の
面が、前記第１の保持手段に保持された第１の対象物の
第１の面からある間隙を隔てて配置される第１の位置、
及び該第１の面の法線方向に平行な視線で見たとき、前
記第２の保持手段に保持された第２の対象物の少なくと
も一部が、前記第１の保持手段に保持された第１の対象
物と重ならない第２の位置に、前記第２の保持手段を移
動させる移動機構と、 前記第１の保持手段に保持された第１の対象物の第１の
マークの位置、及び前記第２の保持手段が前記第１の位
置にあるときに、該第２の保持手段に保持された第２の
対象物の第２の面上の第２のマークの位置を測定する第
１の測定装置と、 前記第２の保持手段が前記第２の位置にあるときに、該
第２の保持手段に保持された第２の対象物の第２の面上
の第２のマークの位置を測定する第２の測定装置と、 前記第１の保持手段に保持された第１の対象物及び前記
第２の保持手段に保持された第２の対象物の一方を他方
に対して変位させる微調機構とを有する位置合わせ装
置。 - 【請求項２】 前記移動機構が、前記第１の保持手段に
保持された第１の対象物の第１の面に平行な直線に沿っ
て、前記第２の保持手段を並進移動させる請求項１に記
載の位置合わせ装置。 - 【請求項３】 前記第１の測定装置が、前記第１の保持
手段に保持された第１の対象物の第１の面に平行な方
向、及び垂直な方向に関して、マークの位置を測定する
ことができ、前記第２の測定装置が、前記第２の保持手
段に保持された第２の対象物の第２の面に平行な方向、
及び垂直な方向に関して、マークの位置を測定すること
ができる請求項１または２に記載の位置合わせ装置。 - 【請求項４】 さらに、前記移動機構を駆動すると、前
記第２の保持手段と共に移動し、該第２の保持手段に保
持された第２の対象物の第２の面と同一方向を向くター
ゲット面、及び該ターゲット面上に形成された基準マー
クを有し、該基準マークの位置が、前記第１及び第２の
測定装置で測定可能であるステージターゲットを有する
請求項１〜３のいずれかに記載の位置合わせ装置。 - 【請求項５】 さらに、前記第２の保持手段が前記第１
の位置にあるときに、該第２の保持手段に固定された前
記第２の対象物の第２のマークを、前記第１の測定装置
で測定して得られた第１の位置情報と、該第２の保持手
段を前記第２の位置まで移動させたときに、前記第２の
測定装置で測定された該第２のマークの第２の位置情報
とに基づいて、前記移動機構及び前記微調機構を駆動す
る制御手段を有する請求項１〜３のいずれかに記載の位
置合わせ装置。 - 【請求項６】 前記制御手段は、前記第１の位置情報と
前記第２の位置情報とから求められた位置関係情報を記
憶する記憶手段を有する請求項５に記載の位置合わせ装
置。 - 【請求項７】 さらに、前記第２の保持手段が前記第１
の位置にあるときに、該第２の保持手段に固定された基
準マークを、前記第１の測定装置で測定して得られた第
１の位置情報と、該第２の保持手段を前記第２の位置ま
で移動させたときに、前記第２の測定装置で測定された
該基準マークの第２の位置情報とに基づいて、前記移動
機構及び前記微調機構を駆動する請求項４に記載の位置
合わせ装置。 - 【請求項８】 前記制御手段は、前記第１の位置情報と
前記第２の位置情報とから求められた位置関係情報を記
憶する記憶手段を有する請求項７に記載の位置合わせ装
置。 - 【請求項９】 （ａ）第３の保持手段を第３の位置に配
置し、第３の測定装置で、該第３の保持手段に固定され
た基準マークの位置を測定する工程と、 （ｂ）前記第３の保持手段を第４の位置まで移動させ、
第４の測定装置で、該第３の保持手段に固定された前記
基準マークの位置を測定する工程と、 （ｃ）前記工程で得られた前記基準マークの２つの位置
情報に基づいて、前記第３の測定装置で測定される位置
情報と前記第４の測定装置で測定される位置情報とを関
連づけた位置関係情報を求める工程と、 （ｄ）前記第３の位置に配置されているときの前記第３
の保持手段に保持された第３の対象物に、ある間隙を隔
てて対向するように、第４の保持手段で第４の対象物を
保持する工程と、 （ｅ）前記第４の測定装置で、前記第４の保持手段に保
持された第４の対象物上の第４のマークの位置を測定す
る工程と、 （ｆ）第３の対象物を前記第３の保持手段で保持し、該
第３の保持手段を前記第４の位置まで移動させる工程
と、 （ｇ）前記第３の保持手段が前記第４の位置まで移動し
た状態で、該第３の保持手段に保持された第３の対象物
に形成された第３のマークの位置を、前記第４の測定装
置で測定する工程と、 （ｈ）前記第３の保持手段を前記第３の位置まで移動さ
せると共に、前記第３のマークの位置情報と、前記位置
関係情報とに基づいて、前記第３の対象物及び第４の対
象物の一方を他方に対して相対的に移動させ、両者の位
置合わせを行う工程とを有する位置合わせ方法。 - 【請求項１０】 前記両者の位置合わせを行う工程にお
いて、前記第３のマークの位置情報と、前記位置関係情
報とに基づいて、前記第３の対象物を変位させ、その
後、前記第３の保持手段を前記第３の位置まで移動させ
る請求項９に記載の位置合わせ方法。 - 【請求項１１】 前記工程（ａ）が、 前記基準マークが設けられた第５の対象物を前記第３の
保持手段に保持する工程と、 前記第３の保持手段に保持された前記第５の対象物に設
けられた前記基準マークの位置を測定する工程とを含む
請求項１０に記載の位置合わせ方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001236373A JP3639231B2 (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 位置合わせ装置及び位置合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001236373A JP3639231B2 (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 位置合わせ装置及び位置合わせ方法 |
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|---|---|
| JP2003051436A true JP2003051436A (ja) | 2003-02-21 |
| JP3639231B2 JP3639231B2 (ja) | 2005-04-20 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3639231B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007512694A (ja) * | 2003-11-28 | 2007-05-17 | ズス・マイクロテック・リソグラフィ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | マスク位置調節装置における直接的アライメント |
| JP2009260273A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-11-05 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置の較正用基板及び描画方法 |
| JP2009302531A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-24 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
| JP2012089575A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Canon Inc | リソグラフィ装置及び物品の製造方法 |
-
2001
- 2001-08-03 JP JP2001236373A patent/JP3639231B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US8264671B2 (en) | 2008-06-02 | 2012-09-11 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US8446564B2 (en) | 2008-06-02 | 2013-05-21 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US8477289B2 (en) | 2008-06-02 | 2013-07-02 | Asml Netherlands B.V. | Position measurement using natural frequency vibration of a pattern |
| JP2012089575A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Canon Inc | リソグラフィ装置及び物品の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3639231B2 (ja) | 2005-04-20 |
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