JP3235782B2

JP3235782B2 - 位置検出方法及び半導体基板と露光マスク

Info

Publication number: JP3235782B2
Application number: JP04652597A
Authority: JP
Inventors: 勤宮武
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10242035A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アライメント時の
位置検出方法、及びアライメントマークに関し、特に、
近接露光のスループット向上に適した位置検出方法、及
びアライメントマークに関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズ系と画像処理系とを組み合わせた
アライメント装置を用いてウエハとマスクの位置合わせ
を行う方法として、垂直検出法と斜方検出法が知られて
いる。垂直検出法は、アライメントマークをマスク面に
垂直な方向から観測する方法であり、斜方検出法は、斜
めから観測する方法である。

【０００３】垂直検出法で用いられる合焦方法として、
色収差二重焦点法が知られている。色収差二重焦点法
は、マスクに形成されたマスクマークとウエハに形成さ
れたウエハマーク（ウエハマークとマスクマークとを総
称してアライメントマークと呼ぶ。）とを異なる波長の
光で観測し、レンズ系の色収差を利用して同一平面に結
像させる方法である。色収差二重焦点法は、原理的にレ
ンズの光学的な分解能を高く設定できるため、絶対的な
位置検出精度を高めることができる。

【０００４】一方、アライメントマークを垂直方向から
観測するために、観測のための光学系が露光領域に入り
込む。このままで露光すると、光学系が露光光を遮るこ
とになるため、露光時には光学系を露光領域から退避さ
せる必要がある。退避させるための移動時間が必要にな
るため、スループットが低下する。また、露光時にアラ
イメントマークを観測できないため位置検出ができなく
なる。これは、露光中のアライメント精度低下の原因に
なる。

【０００５】斜方検出法は、光軸がマスク面に対して斜
めになるように光学系を配置するため、露光光を遮らな
いように配置することができる。このため、露光中に光
学系を退避させる必要がなく、露光中でもアライメント
マークを観測することができる。従って、スループット
を低下させることなく、かつ露光中の位置ずれを防止す
ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】斜方検出法は、ウエハ
マークとマスクマークを斜方から観測して結像させるた
め、像歪により位置検出の絶対精度が低下する。また、
照明光の光軸と観測光の光軸が一致していないため、照
明光の光軸を観測光の光軸と同軸に配置することができ
ない。従って、照明光軸が理想的な光軸からずれ易くな
る。照明光軸が理想的な光軸からずれると、像が変化し
正確な位置検出を行うことが困難になる。

【０００７】本発明の目的は、スループットを落とすこ
となく、露光中も位置検出が可能な高精度なアライメン
トを行うことができる位置検出方法を提供することであ
る。

【０００８】本発明の一観点によると、入射光を散乱さ
せるエッジを有するウエハマークを露光面上に有するウ
エハであって、該ウエハマークのエッジが、露光面と平
行な平面へ垂直投影した像が曲線状になる曲線状部分を
有する前記ウエハと、入射光を散乱させるエッジを有す
るマスクマークを表面上に有する露光マスクであって、
該マスクマークのエッジが、露光マスクの表面と平行な
平面へ垂直投影した像が曲線状になる曲線状部分を有す
る前記露光マスクとを、前記露光面が前記露光マスクに
対向するように間隙を挟んで配置する工程と、前記ウエ
ハマーク及びマスクマークのエッジのうち曲線状部分に
照明光を照射し、曲線状部分からの散乱光を前記露光面
に対して斜め方向から観測して、前記ウエハと前記露光
マスクとの相対位置を検出する工程とを含む位置検出方
法が提供される。

【０００９】エッジからの散乱光を斜めから観測するた
め、観測光学系が露光領域に入り込まないような構成と
することが可能である。このため、露光時に光学系を退
避させる必要なく、また露光期間中もエッジからの散乱
光を観測することができる。エッジが曲線状であるた
め、製造プロセスのばらつきの影響によるエッジ形状及
び位置のばらつきを低減することができる。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する前に、
本願発明者の先の提案（特願平７−２９４４８５）につ
いて説明する。

【００１４】図１（Ａ）は、本発明の実施例で使用する
位置検出装置の概略断面図を示す。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。

【００１５】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、及び駆動機構１７から構成
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の下面（マスク面）との
間に一定の間隙が形成されるように平行に配置される。
ウエハ１１の露光面には、位置合わせ用のウエハマーク
１３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１４が形成されている。

【００１６】ウエハマーク１３及びマスクマーク１４に
は、入射光を散乱させるエッジが形成されている。これ
らのマークに光が入射すると、エッジに当たった入射光
は散乱し、その他の領域に当たった入射光は正反射す
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
う。

【００１７】駆動機構１７は、ウエハ保持台１５及びマ
スク保持台１６を相対的に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、ウエ
ハ１１とマスク１２は相対的に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、
Ｚ軸方向、Ｚ軸の回りの回転方向（θ_Z方向）、Ｘ軸及
びＹ軸の回りの回転（あおり）方向（θ_X及びθ_Y方
向）に移動可能である。

【００１８】光学系２０は、像検出装置２１、レンズ２
２、ハーフミラー２３、及び光源２４を含んで構成され
ている。

【００１９】光学系２０は、その光軸２５が露光面に対
して斜めになるように配置されている。光源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。光源２４はレンズ２２の像側の焦点に配置
されており、光源２４から放射された照明光はレンズ２
２でコリメートされて平行光線束になる。なお、光源２
４は、照射光の強度を調整することができる。

【００２０】ウエハマーク１３及びマスクマーク１４の
エッジで散乱された散乱光のうちレンズ２２に入射する
光は、レンズ２２で収束されて像検出装置２１の受光面
上に結像する。このように、光学系２０による照明はテ
レセン照明とされ、照明光軸と観測光軸は同一光軸とさ
れている。

【００２１】像検出装置２１は、受光面に結像したウエ
ハマーク及びマスクマークからの散乱光による像を光電
変換し画像信号を得る。画像信号は制御装置３０に入力
される。

【００２２】制御装置３０は、像検出装置２１から入力
された画像信号を処理して、ウエハマーク１３とマスク
マーク１４の相対位置を検出する。さらに、ウエハマー
ク１３とマスクマーク１４が所定の相対位置関係になる
ように、駆動機構１７に対して制御信号を送出する。駆
動機構１７は、この制御信号に基づいて、ウエハ保持台
１５もしくはマスク保持台１６を移動させる。

【００２３】図１（Ｂ）は、ウエハマーク１３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。四辺
がＸ軸もしくはＹ軸に平行に配置された長方形パターン
をＸ軸方向に３個配列して、１個のマークが構成されて
いる。なお、後述するように３個以上の長方形パターン
を配列してもよい。ウエハマーク１３は一対で構成され
ており、マスクマーク１４が一対のウエハマーク１３の
間に配置されている。

【００２４】図１（Ａ）のウエハマーク１３及びマスク
マーク１４は、図１（Ｂ）の一点鎖線Ａ１−Ａ１におけ
る断面を示している。ウエハマーク１３及びマスクマー
ク１４に入射した照明光は、図１（Ｂ）の各長方形パタ
ーンの光軸に向かって突き出した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、レンズ２
２には入射しない。従って、像検出装置２１でエッジか
らの散乱光のみを検出することができる。

【００２５】次に、エッジ散乱光による像の性質につい
て説明する。インコヒーレントな単色光による像の光強
度分布Ｉは、

【００２６】

【数１】

【００２７】と表される。ここで、Ｏ（ｘ，ｙ）は観測
物体表面からの反射光の強度分布、ＰＳＦ（ｘ，ｙ）は
レンズの点像強度分布（point spread function ）、積
分は観測物体の表面全域における積分を表す。

【００２８】図１（Ｂ）の各長方形パターンの１つのエ
ッジに着目すると、光を反射する微小な点がｙ軸に平行
に配列したものと考えることができる。この微小な１点
からの反射光強度分布をディラックのデルタ関数δと仮
定する。実際に、微小な１点からの散乱光の強度分布は
デルタ関数に近似することができるであろう。レンズの
アイソプラナティズムが成立する範囲で、エッジがｙ軸
方向に延びているとすると、Ｏ（ｘ，ｙ）＝δ（ｘ）と
おくことができる。

【００２９】式（１）は、

【００３０】

【数２】

【００３１】と変形できる。このＩ（ｘ）はレンズの線
像強度分布（line spread function）であり、

【００３２】

【数３】Ｉ（ｘ）＝ＬＳＦ（ｘ） …（３）と書くことができる。ここで、ＬＳＦ（ｘ）はレンズの
線像強度分布を表す。

【００３３】照明光が連続スペクトルを有する場合に
は、

【００３４】

【数４】

【００３５】と表される。ここで、λは光の波長、ＬＳ
Ｆλは波長λの線像強度分布、Δｘλは波長λの光に対
するレンズの色収差による線像の横ずれ量、積分は全波
長領域における積分を表す。

【００３６】式（４）から、エッジからの散乱光を観測
することはレンズの線像強度分布を観測していることと
等価になることがわかる。従って、エッジからの散乱光
を観測することにより、観測物体からの反射光の面内強
度分布に左右されることなく、常に安定した像を得るこ
とができる。

【００３７】図１（Ｃ）の左図は、図１（Ａ）の像検出
装置２１の受光面に結像した散乱光による像の形状を示
す。観測光軸を含む入射面と受光面との交線方向（露光
面のＸ軸方向に対応する方向）をｘ軸、受光面内のｘ軸
に直交する方向（露光面のＹ軸方向に対応する方向）を
ｙ軸とすると、１つのエッジによる像はｙ軸に平行な直
線状形状になる。従って、各マークの像は、ｙ軸に平行
な直線状の像がｘ軸方向に３個配列した形状になる。

【００３８】ウエハマーク１３のエッジ散乱光による一
対の像１３Ａの間に、マスクマーク１４のエッジ散乱光
による像１４Ａが現れている。また、観測光軸が露光面
に対して斜めであるため、マスクマークの像１４Ａとウ
エハマークの像１３Ａとは、ｘ軸方向に関して異なる位
置に検出される。

【００３９】図１（Ｃ）の右側の図は、ウエハマークの
像１３Ａ及びマスクマークの像１４Ａのｙ軸方向の光強
度分布を示す。一方のウエハマークの像１３Ａとマスク
マークの像１４Ａとのｙ軸方向の距離をｙ１、他方のウ
エハマークの像１３Ａとマスクマークの像１４Ａとのｙ
軸方向の距離をｙ２とする。ｙ１とｙ２を測定すること
により、図１（Ｂ）におけるウエハマーク１３とマスク
マーク１４のｙ軸方向、すなわち照明光の入射面に対し
て垂直な方向の相対位置関係を知ることができる。

【００４０】例えば、マスクマークがＹ軸方向に関して
一対のウエハマークの中央に位置するように位置決めし
たい場合には、ｙ１とｙ２とが等しくなるように、ウエ
ハもしくはマスクのうち一方を他方に対して相対的に移
動させればよい。このようにして、図１（Ｂ）における
Ｙ軸方向に関して位置合わせすることができる。図１
（Ａ）、（Ｂ）に示すような位置合わせ用のマークと光
学系とを３組配置することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ_Z
方向に関して位置合わせすることができる。なお、図１
（Ａ）では、照明光軸と観測光軸とが同軸である場合を
説明したが、必ずしも同軸である必要はない。正反射光
が観測光学系の対物レンズに入射せず、散乱光のみが入
射する条件であればよい。

【００４１】次に、露光面とマスク面との間隔を測定す
る方法について説明する。光学系２０の物空間において
光軸２５に垂直な１つの平面上にある点からの散乱光
が、像検出装置２１の受光面に同時に結像する。受光面
に結像している物空間内の点の集合した平面を「物面」
とよぶ。

【００４２】ウエハマーク及びマスクマークの各エッジ
のうち、物面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
ず物面から遠ざかるに従ってピントがぼける。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、そのエッジ
からＸ軸方向に離れるに従ってぼけた像が得られる。

【００４３】図１（Ｃ）において、距離ｘ₁は、ウエハ
マークの像１３Ａとマスクマークの像１４Ａのそれぞれ
最もピントの合っている点のｘ軸方向の距離を表す。す
なわち、距離ｘ₁は、ウエハマークの合焦点とマスクマ
ークの合焦点とを入射面へ垂直投影した点の間隔にほぼ
等しい。

【００４４】図１（Ｄ）は、露光面１１及びマスク面１
２の物面近傍の入射面における断面図を示す。点Ｑ₂は
ウエハ面１１と物面との交線上の点、点Ｑ₁はマスク面
１２と物面との交線上の点である。線分Ｑ₁Ｑ₂の長さ
が図１（Ｃ）における距離ｘ ₁に対応する。

【００４５】線分Ｑ₁Ｑ₂の長さをＬ（Ｑ₁Ｑ₂）で表
すと、露光面１１とマスク面１２との間隔δは、

【００４６】

【数５】 δ＝Ｌ（Ｑ₁Ｑ₂）×ｓｉｎ（α） …（５）と表される。ここで、αは露光面１１の法線方向と光軸
２５とのなす角である。従って、図１（Ｃ）における距
離ｘ₁を測定して線分Ｑ₁Ｑ₂の長さを求めることによ
り、間隔δを知ることができる。間隔δをより正確に知
るためには、距離ｘ₁を正確に測定することが好まし
い。このためには、レンズの焦点深度が浅いほうがよ
い。また、図１（Ｂ）において、長方形パターンをＸ軸
方向に多数配列することが好ましい。

【００４７】制御装置３０に、予め距離ｘ₁の目標値を
記憶させておき、測定された距離ｘ ₁が目標値に近づく
ように駆動機構１７を制御することにより、露光面１１
とマスク面１２との間隔を所望の間隔に設定することが
できる。

【００４８】図２（Ａ）は、ウエハマークの１つの長方
形パターンの斜視図の一例を示す。図のＸＺ平面内の斜
光軸に沿って照明光を斜入射させ、Ｙ軸に沿って延在す
るエッジからの散乱光を観測する。この場合、散乱光に
よる像は、前述の式（４）で示す強度分布になるため、
図２（Ｂ）に示すように、受光面のｙ軸に沿って延在す
る一方向に長い像が得られる。この像は、レンズの線像
強度分布に相当する。

【００４９】図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示す長方形パ
ターンのＹ軸方向の長さを短くしたパターンを示す。エ
ッジの長さがレンズの解像度よりも短くなると、式
（１）における反射光の強度分布Ｏ（ｘ，ｙ）はδ
（ｘ，ｙ）とおくことができるであろう。従って、式
（１）は、

【００５０】

【数６】

【００５１】と変形することができる。ここで、ＰＳＦ
（ｘ，ｙ）は、レンズの点像強度分布を表す。

【００５２】照明光が連続スペクトルを有する場合に
は、

【００５３】

【数７】

【００５４】と表すことができる。ここで、λは光の波
長、ＰＳＦλは波長λの点像強度分布、Δｘλは波長λ
の光に対するレンズの色収差による点像のｘ軸方向の横
ずれ量、Δｙλは波長λの光に対するレンズの色収差に
よる点像のｙ軸方向の横ずれ量、積分は全波長領域にお
ける積分を表す。

【００５５】このように、エッジの長さをレンズの分解
能以下にすることにより、図２（Ｄ）に示すようにレン
ズの点像強度分布に近似される点像を得ることができ
る。

【００５６】図２（Ｅ）は、３つの平面が交わった頂点
近傍により照明光を散乱させる長方形パターンの斜視図
を示す。図２（Ｅ）に示すような頂点近傍からの散乱光
による像も、式（６）及び（７）に示すような点像強度
分布に近似されると考えられる。本明細書において、照
明光を散乱させるエッジを有するパターンの一単位をエ
ッジパターンと呼ぶ。

【００５７】図３は、照明光を散乱させる頂点を有する
マスクマーク及びウエハマークの一配置例を示す。ウエ
ハマーク５２Ａと５２Ｂとの間にマスクマーク６２が配
置されている。各アライメントマーク５２Ａ、５２Ｂ、
及び６２は、正方形の平面形状を有するエッジパターン
をＸ軸方向にピッチＰで３行、Ｙ軸方向に２列配列して
構成されている。正方形状の各エッジパターンの１つの
頂点がＸ軸の正の向き、すなわち観測光軸の方向を向く
ように配置されている。

【００５８】図３に示すように、照明光を散乱させる頂
点を有するエッジパターンを配列して、頂点からの散乱
光を観測しても、図１（Ａ）〜（Ｃ）で説明した方法と
同様の方法でウエハとマスクの位置合わせを行うことが
できる。

【００５９】次に、本発明の実施例による位置検出方法
について説明する。実施例で用いる斜方検出光学系は、
図１（Ａ）に示すものと同様である。図１（Ｂ）及び図
２（Ａ）では、直線状のエッジからの散乱光を観測して
位置合わせを行う場合を説明し、図２（Ｅ）及び図３で
は、頂点からの散乱光を観測して位置合わせを行う場合
を説明した。本実施例では、露光面もしくはマスク面へ
の垂直投影像が曲線となるエッジからの散乱光を観測す
る。

【００６０】図４（Ａ）は、曲線状のエッジを有するウ
エハマークの平面図を示し、図４（Ｂ）は、その斜視図
を示す。このウエハマークは、シリコン基板表面に形成
されたＳｉＣ層の上に堆積したＴａ₄Ｂ膜をパターニン
グすることにより形成され、長さ約３μｍ、幅約１μｍ
のメサ構造を有するエッジパターン３個から構成され
る。各エッジパターンの両端は、曲率半径約０．５μｍ
の半円周状とされている。なお、バックエッチングによ
りシリコン基板の一部を除去し、ＳｉＣ層を残すことに
より、Ｘ線マスクが形成される。

【００６１】図４（Ａ）のウエハマークからのエッジ散
乱光を観測する場合には、エッジパターンの長手方向、
それに直交する面内方向、及び基板法線方向が、それぞ
れ図１（Ａ）のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸となるように、シ
リコン基板を図１（Ａ）のウエハ保持台１５の上に載置
する。すなわち、曲率半径０．５μｍの曲線状エッジか
らの散乱光を観測することになる。

【００６２】図５は、図４に示すウエハマークのうち１
つの曲線状エッジからの散乱光を、図１（Ａ）に示す斜
方検出光学系で観測したのきの光強度分布の測定結果を
示す。図５の縦方向が光強度を表し、横方向がシリコン
基板表面のＹ軸に対応する。すなわち、横方向が図１
（Ｃ）のｙ軸に相当し、奥行き方向がｘ軸に相当する。
なお、観測光学系のレンズの拡大倍率は１００倍、対物
レンズの開口角（ＮＡ）は０．３５、照明光は白色光で
ある。

【００６３】図５に示すように、曲線状エッジからの散
乱光による像はほぼ点状となり、その光強度はほぼ一点
で最大値をとる。すなわち、頂点を有するウエハマーク
の頂点からの散乱光とほぼ同様の像が得られることがわ
かる。

【００６４】図２（Ｅ）に示すような頂点の位置は、ウ
エハマーク形成時の製造プロセスのばらつきの影響を受
けやすい。これに対し、円周状のエッジの位置は、製造
プロセスのばらつきの影響を受けにくい。このため、安
定して高精度な位置合わせを行うことが可能になる。な
お、図４では、ウエハマークのエッジを半円周状とした
場合を示したが、ほぼ点状の像を得られる形状であれ
ば、その他の滑らかな曲線状としてもよい。また、この
ような形状のウエハマークを形成するためには、必ずし
もウエハマーク形成のためのウエハマークパターン外周
を滑らかにする必要はない。フォトマスクの外周を矩形
状とし、エッチング時のサイドエッチにより滑らかなエ
ッジを形成してもよい。

【００６５】図４に示すウエハマークのエッジの曲率半
径は、０．５μｍ程度であった。これは、レンズの解像
度にほぼ等しい。エッジの曲率半径をレンズの解像度と
ほぼ同程度もしくは解像度以下とすると、エッジからの
散乱光によりほぼ点状の像が得られる。従って、高精度
の位置合わせを行うためには、エッジの曲率半径をレン
ズの解像度と同程度もしくはそれ以下とすることが好ま
しい。これは、レンズの解像度よりも大きな曲率半径を
有するエッジを使用できないという意味ではない。所望
の位置合わせ精度を得るために、どの程度の曲率半径が
好ましいか、種々の形状のエッジを用いて実験的に確か
めることが好ましい。

【００６６】図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、マスクマーク
及びウエハマークの一配置例を示す。共に２つのウエハ
マーク４０Ａと４０Ｂ、及びウエハマーク４２Ａと４２
ＢがＹ軸方向に配列している。マスクマーク４１及び４
３が、それぞれ２つのウエハマーク４０Ａと４０Ｂ、及
び４２Ａと４２Ｂの間に配置される。

【００６７】図６（Ａ）に示す各アライメントマーク４
０Ａ、４０Ｂ、及び４１は、Ｘ軸方向に長い長円状の平
面形状を有するエッジパターンをＸ軸方向に２行、Ｙ軸
方向に２列配列して構成されている。

【００６８】図６（Ｂ）に示す各アライメントマーク４
２Ａ、４２Ｂ、及び４３は、円形状の平面形状を有する
エッジパターンをＸ軸方向に３行、Ｙ軸方向に２列配列
して構成されている。

【００６９】図６（Ａ）、６（Ｂ）に示すように、滑ら
かなエッジを有するエッジパターンを配列して、エッジ
からの散乱光を観測しても、図１（Ａ）〜（Ｃ）で説明
した方法と同様の方法でウエハとマスクの位置合わせを
行うことができる。図６（Ａ）及び６（Ｂ）において、
各アライメントマークは、位置合わせが完了した状態で
は、１つのアライメントマークを平行移動して他のアラ
イメントマークに重ねることができるような構成とされ
ている。このため、アライメントマーク間のＹ軸方向の
距離を容易に測定することができる。また、エッジパタ
ーンをＸ軸方向に所定のピッチで複数配列することによ
り、いずれかのエッジにピントを合わせることができ、
安定して位置検出を行うことができる。また、図２
（Ｄ）で説明したように、ウエハとマスクとの間隔を求
めることができる。

【００７０】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。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
斜方からウエハマーク及びマスクマークのエッジからの
散乱光を観測して、高精度に位置検出することができ
る。エッジが滑らかな曲線形状を有するため、エッジパ
ターン形成時の製造プロセスのばらつきの影響を軽減す
ることができる。位置合わせを行った後にウエハを露光
する場合、露光範囲に光学系を配置する必要がないた
め、露光期間中も常時位置検出を行うことができる。こ
のため、高精度な露光が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は、先の提案及び本発明の実施例で
使用する位置検出装置の概略断面図、図１（Ｂ）は、先
の提案によるウエハマーク及びマスクマークの平面図、
図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）のウエハマーク及びマスクマ
ークからのエッジ散乱光による像及び像面内の光強度分
布を示す図、図１（Ｄ）は、ウエハ面及びマスク面の物
面近傍の断面図である。

【図２】先の提案によるウエハマークの斜視図及び結像
面に現れた像を示す図である。

【図３】照明光を散乱させる頂点を有するウエハマーク
及びマスクマークの平面図である。

【図４】本発明の実施例によるウエハマークを構成する
エッジパターンの平面図及び斜視図である。

【図５】図４のウエハマークの１つのエッジからの散乱
光による像の光強度分布を示す図である。

【図６】本発明の実施例によるウエハマーク及びマスク
マークの配置例を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ウエハ／マスク保持部１１ウエハ１２マスク１３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駆動機構２０光学系２１像検出装置２２レンズ２３ハーフミラー２４光源２５光軸３０制御装置５２、４０、４２ウエハマーク６２、４１、４３マスクマーク７２物面７３光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−27449（ＪＰ，Ａ) 特開平３−177013（ＪＰ，Ａ) 特開平２−224318（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−43142（ＪＰ，Ａ) 特開平２−46458（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光を散乱させるエッジを有するウエ
ハマークを露光面上に有するウエハであって、該ウエハ
マークのエッジが、露光面と平行な平面へ垂直投影した
像が曲線状になる曲線状部分を有する前記ウエハと、入
射光を散乱させるエッジを有するマスクマークを表面上
に有する露光マスクであって、該マスクマークのエッジ
が、露光マスクの表面と平行な平面へ垂直投影した像が
曲線状になる曲線状部分を有する前記露光マスクとを、
前記露光面が前記露光マスクに対向するように間隙を挟
んで配置する工程と、前記ウエハマーク及びマスクマークのエッジのうち曲線
状部分に照明光を照射し、曲線状部分からの散乱光を前
記露光面に対して斜め方向から観測して、前記ウエハと
前記露光マスクとの相対位置を検出する工程とを含む位
置検出方法。
【請求項２】前記マスクマーク及びウエハマークのエ
ッジのうち曲線状部分を露光面もしくはマスク表面へ垂
直投影した像の曲率半径が、観測光学系の分解能とほぼ
等しいかまたはそれ以下である請求項１に記載の位置検
出方法。
【請求項３】前記相対位置を検出する工程において、
前記露光面に対して斜めの観測光軸を有する光学系で前
記散乱光を観測し、前記照明光は前記ウエハマーク及び
マスクマークからの正反射光が前記光学系に入射しない
方向から照射される請求項１または２に記載の位置検出
方法。
【請求項４】前記照明光の光軸と前記観測光軸とが共
通である請求項３に記載の位置検出方法。
【請求項５】前記ウエハマークが、前記照明光の入射
面に対して垂直な方向に沿って複数個配列し、前記マス
クマークが、前記照明光の入射面に対して垂直な方向に
沿って複数個配列し、前記相対位置を検出する工程において、前記照明光の入
射面に対して垂直な方向に関する相対位置を検出する請
求項４に記載の位置検出方法。
【請求項６】前記ウエハマークのエッジと前記マスク
マークのエッジとは、位置合わせが完了した状態では一
方を平行移動して他方に重ねることができるように配置
されており、前記相対位置を検出する工程が、前記ウエハマークのエ
ッジと前記マスクマークのエッジのうち一方を平行移動
すると他方に重ね合わせることができるように、前記ウ
エハと前記露光マスクとの位置を移動する工程を含む請
求項５に記載の位置検出方法。