JP3387068B2

JP3387068B2 - 露光方法及び装置、アライメント装置、アライメントマークを備えた被検物、並びにデバイス製造方法

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Publication number: JP3387068B2
Application number: JP28437092A
Authority: JP
Inventors: 和哉太田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 2003-03-17
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JPH05315223A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子、液
晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド等を製造する際に使用さ
れる投影露光装置のアライメント系に適用して好適なア
ライメント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際
に、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と
総称する）のパターンの像を投影光学系を介して感光基
板上に転写する投影露光装置が使用されている。一般に
半導体素子等は多数層のパターンから形成されているた
め、それを製造する際には感光基板上に種々のレチクル
のパターンを所定の順序で転写する必要がある。このよ
うに、既に各ショット領域にパターンが転写された感光
基板に対して別のレクチルの回路パターンを転写する際
には、その感光基板の各ショット領域と今回露光するレ
クチルのパターンとのアライメントを正確に行う必要が
ある。

【０００３】そのようなアライメントを正確に行う方法
として、２本のレーザービームを用いる２光束干渉方式
が知られている。図６に示すように、その２光束干渉方
式では、感光基板としてのウエハ１上の各ショット領域
の近傍に、位相型の回折格子よりなるアライメントマー
クとしてのウエハマークＷＭが形成される。位置の計測
方向をＸ方向とすると、ウエハマークＷＭはＸ方向にピ
ッチＰで形成されている。このウエハマークＷＭに投影
光学系を介して２本のレーザービームＬＢ１及びＬＢ２
が対称に照射される。この場合、レーザービームＬＢ１
によるウエハマークＷＭからの＋１次回折光ＬＢ１１と
レーザービームＬＢ２によるウエハマークＷＭからの−
１次回折光ＬＢ２１とが互いに平行で、且つウエハ１か
ら垂直上方に反射されるように、ピッチＰ及びそれらレ
ーザービームＬＢ１，ＬＢ２の入射角が設定されてい
る。

【０００４】それら回折光ＬＢ１１及びＬＢ２１を投影
光学系を介してアライメント光学系で干渉させると、所
定の干渉による信号が得られる。そして、レーザービー
ムＬＢ１とＬＢ２との周波数を異ならせるヘテロダイン
方式の場合には、その干渉による信号は所定のビート周
波数の信号となり、この信号の位相と基準の信号の位相
とを比較することによりＸ方向のウエハ１の位置を正確
に検出することができる。同様にＸ方向に直交するＹ方
向にもウエハマークが形成され、このウエハマークによ
りＹ方向の位置が検出される。また、レクチル側にも振
幅型の回折格子等よりなるアライメントマークとしての
レクチルマークが形成され、このレクチルマークにより
レクチルの位置検出が行われる。そして、ウエハマーク
とレクチルマークとを直接的に又は間接的に所定の位置
関係に設定することにより、アライメントが行われる。

【０００５】図７は従来のアライメントマークとしての
ウエハマークＷＭの製造工程を示し、先ず図７（ａ）に
示すように、ウエハ１の表面にＸ方向にピッチＰで周期
的な凹部１ａがエッチングにより形成される。その後、
図７（ｂ）に示すように、その凹部１ａを含む表面にス
パッタリング法により金属膜２が膜付けされる。その金
属膜２の内の凹部１ａに対応する部分が凹部２ａになる
ため、反射率の高いピッチＰの位相型の回折格子が形成
される。また、ピッチＰは例えば６μｍであり、金属膜
２の凹部２ａのピッチ方向（計測方向）の幅をＤとする
と、従来はほぼＤ／Ｐ＝１／２に設定されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７
（ｂ）に示すように従来のウエハマークＷＭにおいて
は、スパッタリング装置を使用することにより、金属膜
２の凹部２ａの底部に△ｈの段差が生じ、その凹部２ａ
が左右非対称になっていた。このような非対称のウエハ
マークＷＭに２本のレーザービームを照射して位置検出
を行うと、検出誤差が生ずる不都合があった。これは、
２光束干渉方式でアライメントを行う場合には、アライ
メントマークとしてのウエハマークＷＭの特定周期の成
分のみが抽出され、その重心の位置が求められるため、
非対称のウエハマークＷＭに対しては検出誤差が生ずる
ものと考えられる。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、アライメントマ
ークが非対称であっても検出誤差が生じにくい露光方法
を提供することを目的とする。また本発明は、そのよう
な露光方法の実施に使用するアライメント装置及び露光
装置、並びにそのような露光方法の実施に使用するアラ
イメントマークを備えた被検物を提供することをも目的
とする。更に本発明は、そのような露光方法を用いたデ
バイス製造方法を提供することをも目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のアライ
メント装置は、被検物（１）上に所定方向に形成された
凸部と凹部とよりなるアライメントマーク（ＷＭ）を検
知するアライメント装置において、そのアライメントマ
ークに対して検出用ビーム（ＬＢ１，ＬＢ２）を照射す
る照射光学系（５，１３，１４）と、その検出用ビーム
の照射によりそのアライメントマークから発生するビー
ムを受光して、その被検物のその所定方向における位置
を検知する受光光学系（５，１３，１４）とを有し、そ
の検出用ビームの波長が、そのアライメントマークの凹
部（２ｂ）のその所定方向の幅（ｄ）の１／３倍の長さ
よりも大きいものである。また、請求項４に記載の露光
装置は、本発明のアライメント装置を用いて位置検出さ
れたそのアライメントマークを備えた基板に、所定パタ
ーンの像を露光するものである。また、請求項５に記載
のアライメントマークを備えた被検物は、所定方向に形
成された凸部と凹部とよりなるアライメントマーク（Ｗ
Ｍ）を備え、その所定方向における位置を検知するため
にそのアライメントマークに対して検出用ビーム（ＬＢ
１，ＬＢ２）が照射される被検物（１）において、その
アライメントマークの凹部（２ｂ）のその所定方向の幅
（ｄ）が、その検出用ビームの波長の３倍の長さよりも
狭いものである。次に、請求項１０に記載の露光方法
は、所定方向に形成された凸部と凹部とよりなるアライ
メントマーク（ＷＭ）を備えた基板（１）上に、所定パ
ターンを露光する露光方法において、そのアライメント
マークのその凹部（２ｂ）のその所定方向の幅（ｄ）の
１／３倍の長さよりも大きい波長を持つ検出用ビーム
（ＬＢ１，ＬＢ２）を、そのアライメントマークに対し
て照射し、その検出用ビームの照射によりそのアライメ
ントマークから発生するビームを受光して、その被検物
のその所定方向における位置情報を検知し、その検知さ
れた位置情報に基づいて位置合わせされたその基板上
に、その所定パターンの像を転写するものである。ま
た、請求項１１に記載のデバイス製造方法は、回路パタ
ーンの像を、本発明の露光方法を用いて前記基板上に転
写する工程を含むものである。

【０００９】この場合、そのアライメントマーク（Ｗ
Ｍ）は、例えば図２に示すように、その位置合わせ方向
に第１のピッチＰ１で形成された凸部（２９ｂ）と凹部
（２９ａ）とよりなるパターン（３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ）を、第１のピッチＰ１よりも大きな第２のピッチＰ
２でその位置合わせ方向に繰り返して形成したものであ
ってもよい。その凹部（２９ａ）のその位置合わせ方向
の幅ｄ１も、その位置検出用の光の波長λの３倍の長さ
３・λよりも狭く設定される。更に、そのアライメント
マーク（ＷＭ）を、被検物（１）上に堆積された金属膜
（２）上に形成することが望ましい。

【００１０】

【作用】斯かる本発明によれば、アライメントマーク
（ＷＭ）の凹部（２ｂ）の幅ｄが位置検出用の光の波長
λの３倍の長さ３・λよりも狭いため、位置検出用の光
はその凹部（２ｂ）の中を伝播する際に指数関数的に減
衰し、たとえ凹部（２ｂ）の底面が非対称であったとし
ても、その非対称の底面の影響を受けない。従って、位
置検出用の光に対して、そのアライメントマーク（Ｗ
Ｍ）はほぼ完全に対称なマークと等価になり、検出誤差
は非常に小さくなる。

【００１１】また、アライメントマーク（ＷＭ）の検出
用に例えば２光束干渉方式を用いると、従来のアライメ
ントマーク、即ち凸部と凹部との幅がほぼ同じマークを
使用する場合と比べて、本発明の場合にはアライメント
マークからの１次回折光の強度が低下する虞がある。し
かしながら、回折光の検出感度を高めることにより、そ
の回折光の強度の低下に対応することができる。

【００１２】また、そのアライメントマーク（ＷＭ）
が、位置合わせ方向に第１のピッチＰ１で形成された凸
部（２９ｂ）と凹部（２９ａ）とよりなるパターン（３
０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を、第１のピッチＰ１よりも大
きな第２のピッチＰ２でその位置合わせ方向に繰り返し
て形成したものである場合には、個々の凹部（２９ａ）
では、位置検出用の光がその中を伝播する際に、底面の
非対称性の影響を受けない程に減衰する。更に、アライ
メントマーク（ＷＭ）全体の面積に対する凹部（２９
ａ）の面積比が、図１の場合に比べて増加するため、１
次回折光等の検出光の強度を増加させることができる。
従って、検出信号のＳＮ比を改善することができる。

【００１３】また、そのアライメントマーク（ＷＭ）
を、被検物（１）上に堆積された金属膜（２）上に形成
した場合には、金属膜（２）上の凹部（２ｂ又は２９
ａ）では位置検出用の光が指数関数的に急激に減衰する
ため、特にそれら凹部の底部の非対称性の影響が少なく
なる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明によるアライメント装置の第１
実施例につき図１、図４及び図５を参照して説明する。
本実施例は投影露光装置のアライメント系に本発明を適
用したものである。図４は本例の投影露光装置の要部を
示し、この図４において、レチクル３をレクチルホルダ
ー４上に保持し、レクチル３に形成された回路パターン
に図示省略した照明光学系より露光光ＩＬを照射する。
その回路パターンが投影光学系５によって例えば５分の
１に縮小されて、レジスト等の感光材が塗布されたウエ
ハ１上に転写される。ウエハ１の各ショット領域の近傍
には計測方向に所定ピッチでアライメントマークとして
のウエハマークＷＭが形成されている。ウエハ１はウエ
ハホルダー６を介してウエハステージ７に載置され、ウ
エハステージ７は投影光学系５の光軸に垂直な２次元平
面内でウエハ１を位置決めするＸＹステージ及びその光
軸方向にウエハ１を位置決めするＺステージ等より構成
されている。

【００１５】ウエハステージ７上には移動鏡７が設置さ
れ、レーザー干渉計８のレーザービームを移動鏡７で反
射することにより、ウエハステージ７の中のＸＹステー
ジの座標が常時計測されている。また、駆動装置１１を
介してウエハステージ７を動作させることにより、例え
ばステップアンドリピート方式でウエハ１の露光領域の
位置決めが行われる。

【００１６】既に形成されているウエハ１上のパターン
とレクチル３のパターンとは、通常はパターンの幅寸法
の５分の１程度以下の精度で位置合わせする必要があ
る。この位置合わせを行うために、ウエハステージ７上
のウエハ１の近傍に基準マーク１０を取り付け、レクチ
ル３の上部側方に露光光ＩＬと同じ波長の光源を備えた
アライメント顕微鏡１２を配置する。また、１３はアラ
イメント光学系を示し、ウエハ３上のウエハマークＷＭ
はアライメント光学系１３によってその位置が検出され
る（詳細は特開平２−２７２３０５号公報等に開示され
ている）。

【００１７】アライメント光学系１３からは２本のレー
ザービームＬＢ１及びＬＢ２が射出され、これらレーザ
ービームは折り返しミラー１４及び投影光学系５を経て
ウエハ１上に照射される。この場合、ウエハマークＷＭ
からはウエハ１に対して垂直上方に回折光ＬＢ０が発生
するように２本のレーザービームの入射角及びウエハマ
ークＷＭのピッチを設定する。また、その回折光ＬＢ０
はレーザービームＬＢ１の＋１次回折光とレーザービー
ムＬＢ２の−１次回折光とが混合された光であり、その
回折光ＬＢ０は投影光学系５及び折り返しミラー１４を
経てアライメント光学系１３に入射する。

【００１８】この場合、ウエハ１上に照射されるそれら
２本のレーザービームＬＢ１，ＬＢ２の位置とレクチル
３との相対位置は、ウエハステージ７上に設けられた基
準マーク１０をアライメント顕微鏡１２を用いてレクチ
ル３越しに観察し、且つその同じ基準マーク１０をアラ
イメント光学系１３で検出することにより知ることがで
きる。

【００１９】図５は、アライメント光学系１３の構成を
示し、この図５において、レーザー光源１５から射出さ
れたレーザービームＬＢは、２分割プリズム１６によっ
て２本のレーザービームＬＢ１及びＬＢ２に分割され
る。一方のレーザービームＬＢ１は、第１の音響光学変
調素子（ＡＯＭ）１７及び直角プリズム１８を経て合成
プリズム１９に入射し、他方のレーザービームＬＢ２は
直角プリズム２３及び第２の音響光学変調素子（ＡＯ
Ｍ）２４を経て合成プリズム１９に入射する。音響光学
変調素子１７及び２４はそれぞれ異なる周波数ｆ₁ 及び
ｆ₂ で駆動され、音響光学変調素子１７及び２４によっ
て回折された光の内の＋１次回折光はそれぞれの駆動周
波数ｆ₁ 及びｆ₂ の分だけ周波数が高くなる。これら周
波数の異なる２本の＋１次回折光（これらをもレーザー
ビームＬＢ１及びＬＢ２と呼ぶ）が合成プリズム１９に
入射する。

【００２０】合成プリズム１９を透過したレーザービー
ムＬＢ１及び合成プリズム１９で反射されたレーザービ
ームＬＢ２は、対物レンズ２０により参照格子２１上に
集束され、この参照格子２１を透過した光の内で参照格
子２１に対して垂直下方に回折される２つの回折光が受
光素子２２で混合されて検出される。一方、合成プリズ
ム１９で反射されたレーザービームＬＢ１及び合成プリ
ズム１９を透過したレーザービームＬＢ２は、２分割プ
リズム２５を透過した後に対物レンズ２６により集束さ
れて図４の折り返しミラー１４に入射する。

【００２１】そして、図４のウエハ１のウエハマークＷ
Ｍからの回折光ＬＢ０は、図５の対物レンズ２６を通過
した後に、２分割プリズム２５で反射されて受光素子２
７に入射する。受光素子２２からの参照信号及び受光素
子２７からのアライメント信号をそれぞれアライメント
処理ユニット２８に供給する。受光素子２７により回折
光ＬＢ０を光電変換して得られたアライメント信号は、
音響光学変調素子１７及び２４のそれぞれの駆動周波数
ｆ₁ 及びｆ₂ の差の周波数Δｆを周波数とする正弦波で
あり、同様に受光素子２２から出力される参照信号も周
波数がΔｆの正弦波である。この参照信号とアライメン
ト信号との位相差を検出することにより、ウエハ１の位
置ずれを知ることができる。アライメント処理ユニット
２８によって検出されたウエハの位置ずれ量は装置全体
の動作を制御するメインコンピュータへ送られる。

【００２２】次に本例のウエハマークＷＭの詳細な構成
につき説明する。図１は本実施例のウエハマークＷＭの
拡大された断面形状を示し、この図１において、ウエハ
１の表面には計測方向であるＸ方向にピッチＰで凹部が
形成され、この凹部を含む表面の上に金属膜２が膜付け
されている。金属膜２の材質は、アルミニウム、金、銅
又はクロム等である。ウエハ１の凹部に対応して金属膜
２にもピッチＰで幅ｄの凹部２ｂが形成され、このウエ
ハマークに対して２本の波長λのレーザービームＬＢ１
及びＬＢ２が照射されている。ただし、両ビームＬＢ１
及びＬＢ２は周波数が異なるので、厳密な意味では波長
が僅かに異なっている。

【００２３】そして、本例では金属膜２の凹部２ｂのＸ
方向の幅ｄに対して、次の条件を課している。ｄ＜３・λ （１）更に、金属膜２の上に本実施例のように屈折率ｎ（約
１．７）のフォトレジストが塗布されている場合には、
その幅ｄの条件は次のようになる。ｄ＜３・λ／ｎ（２）厳密には条件（１）又は（２）における波長λは、レー
ザービームＬＢ１及びＬＢ２の波長の内の長い方の波長
である。従って、ウエハマークの凹部２ｂの幅ｄは、ア
ライメント検出光としてのレーザービームＬＢ１，ＬＢ
２の波長λの３倍の長さ３λ（又は３λ／ｎ）より狭く
設定されている。例えば、レーザービームＬＢ１，ＬＢ
２としてＨｅ−Ｎｅレーザー光を使用した場合には、波
長λは０．６３３μｍである。また、ピッチＰは一例と
して６μｍである。

【００２４】但し、実験した結果では、凹部２６のＸ方
向の幅ｄはレーザービームＬＢ１，ＬＢ２の波長λ、フ
ォトレジストの屈折率ｎに対して、次の条件を満たす場
合に顕著な効果が保たれた。ｄ≦２・λ／ｎ（３）即ち、幅ｄは屈折率補正後の波長（λ／ｎ）の２倍以下
のときに、アライメントの際の検出誤差が特に小さくな
った。具体的に、フォトレジストの屈折率ｎが１．７、
レーザービームＬＢ１，ＬＢ２の波長が０．６３３μｍ
のときには、条件（３）で定まる幅ｄの上限は０．７５
μｍである。そして、実際には幅ｄを０．７μｍ程度に
して特に良好な結果が得られた。

【００２５】図１のようなウエハマークを使用すると、
その凹部２ｂの内部ではレーザービームＬＢ１及びＬＢ
２は指数関数的に減衰して底部にはほとんど達すること
がない。従って、その凹部２ｂの底部に段差Δｈ１が生
じてウエハマークがＸ方向に非対称になった場合でも、
レーザービームＬＢ１，ＬＢ２に対してはそのウエハマ
ークは対称なマークと等価になる。従って、それらレー
ザービームＬＢ１，ＬＢ２による計測結果が正確にその
マークの位置になり、検出誤差は生じない。この場合、
ウエハ１の表面の凹部の段差を大きくする程に金属膜２
の凹部２ｂの深さが大きくなり、その凹部２ｂに進入す
る光をより大きく減衰させることができる。従って、よ
り検出誤差を小さくすることができる。

【００２６】次に、本発明の第２実施例のウエハマーク
につき図２を参照して説明する。図２はこの実施例のウ
エハマークを示し、この図２において、ウエハ１上には
スパッタリングにより金属膜２が膜付けされている。本
実施例では、その金属膜２の計測方向であるＸ方向に、
それぞれ幅ｄ１の凹部２９ａ及び凸部２９ｂをピッチＰ
１で並べて凹部群３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，‥‥を形成
する。そして、これら凹部群３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，
‥‥をＸ方向にピッチＰ２で周期的に並べる。このピッ
チＰ２が、図１の例のピッチＰに対応するものである。
これら凹部群３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，‥‥は、ウエハ
１上に形成された凹部群に倣って形成されたものであ
る。また、凹部群３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，‥‥のそれ
ぞれの全体の幅をＱ１として、各凹部群に含まれる凹部
２９ａの個数をＮとすると、幅Ｑ１は次のようになる。Ｑ１＝（Ｎ−１）・Ｐ１＋ｄ１（４）

【００２７】本例ではその幅Ｑ１を、凹部群３０ａ，３
０ｂ，３０ｃ，‥‥のピッチＰ２のほぼ１／２に設定す
る。各凹部群の内部の凹部２９ａの個数Ｎを多くするた
めには、条件（４）よりピッチＰ１を小さくすればよ
く、図２の例ではピッチＰ１を凹部２９ａの幅ｄ１の約
２倍に設定している。また、図２のウエハマークＷＭに
照射されるアライメント光の波長をλとして、その凹部
２９ａのＸ方向の幅ｄ１に関して次の条件を課す。ｄ１＜３・λ 又はｄ１＜３・λ／ｎ（５）

【００２８】これにより凹部２９ａに入射するアライメ
ント光は、途中でほとんど減衰して凹部２９ａの底部に
は達しない。従って、凹部２９ａの底部に段差Δｈ２が
生じてウエハマークがＸ方向に非対称になった場合で
も、アライメント光に対してはそのウエハマークは対称
なマークと等価になる。従って、そのアライメント光に
よる計測結果が正確にそのマークの位置になり、検出誤
差は生じない。更に、本例ではピッチＰ２の周期性を保
ちつつ、凹部２９ａの個数を増加させることにより、凹
部２９ａと凸部２９ｂ（凹部群の間の凸部を含む）との
面積比を１に近づけることができる。従って、１次回折
光の強度を大きくすることができ、検出信号のＳＮ比を
高めることができる。

【００２９】なお、図２のウエハマークの代わりに、図
３に示すウエハマークを使用してもよい。図３において
は、ウエハ１上の金属膜２上の計測方向であるＸ方向
に、それぞれ幅ｄ１の凹部３１ａ及び凸部３１ｂをピッ
チＰ３で並べて凹部群３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，‥‥を
形成する。そして、これら凹部群３２ａ，３２ｂ，３２
ｃ，‥‥をＸ方向にピッチＰ２で周期的に並べる。これ
ら凹部群の全体の幅はそれぞれＱ２であり、幅Ｑ２はほ
ぼＰ２／２に設定されている。凹部３１ａの幅ｄ１及び
凹部群のピッチＰ２は図２の例と同一である。

【００３０】図３の例と図２の例とを比較すると、図３
の例では凹部３１ａ及び凸部３１ｂを配列するときのピ
ッチＰ３が、図２のピッチＰ１よりも大きくなってい
る。そのため、図３の凹部３１ａの個数は図２の凹部２
９ａの個数よりも少なくなっている。このため、図３の
構成では凹部３１ａの面積が小さくなり、検出信号のＳ
Ｎ比の点では劣ることになる。しかしながら、図３の構
成では、凸部３１ｂの幅が図２の凸部２９ｂの幅より広
くなっているために、ウエハマークの形成工程でその凸
部３１ｂが崩れてウエハマークが崩れる危険性が低減し
ている。

【００３１】なお、上述実施例ではアライメントマーク
に２本のレーザービームを照射して位置検出を行ってい
るが、例えばそのアライメントマークに１本の検出ビー
ムを照射することによっても位置検出を行うことができ
る。この際にも回折効果を利用するものとすると、アラ
イメントマークから左右に対称に回折される２本の回折
光をアライメント光学系の中で干渉させて干渉縞を形成
すればよい。

【００３２】また、本実施例のアライメント系はヘテロ
ダイン方式を採用しているものとしたが、例えばホモダ
イン方式、あるいは偏光方向が異なる２光束をアライメ
ントマークに照射し、マークからの回折光を検光子等を
介して干渉させて受光する方式等に対しても、本発明を
適用して全く同様の効果を得ることができる。また、ア
ライメントマークからの回折光の位相を検出する方式の
みならず、例えば特開昭６０−１８６８４５号公報に開
示されている所謂レーザステップアライメント方式で位
置検出を行う場合のアライメントマーク、又は撮像素子
を用いた画像処理方式のアライメント装置のアライメン
トマークに対しても、本発明を適用して全く同様の効果
を得ることができる。例えばレーザステップアライメン
ト方式の場合には、アライメントマークとスリット状の
プローブ光とを相対的に走査して、そのプローブ光によ
りそのアライメントマークから所定の方向に射出される
回折光の強度変化を検出することにより、位置検出が行
われる。

【００３３】なお、図１〜図３に示したアライメントマ
ークではＸ方向（計測方向）に関する形状についてのみ
説明したが、非計測方向（Ｘ方向に垂直な方向）につい
ては何も説明していなかった。しかしながら、Ｙ方向の
形状は直線状であっても、複数個のドットマークをＹ方
向に所定ピッチで配列したものでも良く、どのような形
状でも良い。例えば、Ｙ方向に直線状のアライメントマ
ークとは、１次元の格子状のパターンであり、Ｙ方向に
も所定のピッチで配列したアライメントマークとは２次
元の格子状のパターンである。

【００３４】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、アライメントマークの
凹部は位置検出用の光に対して実質的に対称になるた
め、アライメントの際の検出誤差が小さくなる利点があ
る。また、本発明の場合にはアライメントマークからの
回折光が弱くなる虞があるが、その弱い回折光の検出感
度を高めることにより対応することができる。

【００３６】また、そのアライメントマークが、位置合
わせ方向に第１のピッチで形成された凸部と凹部とより
なるパターンを、その第１のピッチよりも大きな第２の
ピッチでその位置合わせ方向に繰り返して形成したもの
である場合には、凹部の面積を凸部の面積に近づけるこ
とができるため、回折光の強度を強くすることができ、
検出信号のＳＮ比が改善される。更に、そのアライメン
トマークを、被検物上に堆積された金属膜上に形成した
場合には、凹部での位置検出用の光の減衰が急激である
ため、本発明の効果が特に大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアライメント装置の第１実施例の
ウエハマークを示す拡大断面図である。

【図２】本発明の第２実施例のウエハマークを示す拡大
断面図である。

【図３】その第２実施例のウエハマークの変形例を示す
拡大断面図である。

【図４】それら実施例で使用される投影露光装置の要部
を示す構成図である。

【図５】図４のアライメント光学系１３を示す構成図で
ある。

【図６】２光束干渉によるアライメント方法の説明に供
する線図である。

【図７】従来のウエハマークの製造工程を示す拡大断面
図である。

【符号の説明】

１ウエハ２金属膜２ｂ凹部３レチクル５投影光学系６ウエハホルダー７ウエハステージ８移動鏡１０基準マーク１２アライメント顕微鏡１３アライメント光学系１５レーザー光源１７，２４音響光学変調素子２１参照格子２２，２７受光素子２９ａ凹部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ凹部群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検物上に所定方向に形成された凸部と
凹部とよりなるアライメントマークを検知するアライメ
ント装置において、前記アライメントマークに対して検出用ビームを照射す
る照射光学系と、前記検出用ビームの照射により前記アライメントマーク
から発生するビームを受光して、前記被検物の前記所定
方向における位置を検知する受光光学系とを有し、前記検出用ビームの波長は、前記アライメントマークの
凹部の前記所定方向の幅の１／３倍の長さよりも大きい
ことを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】前記アライメントマーク上には屈折率ｎ
のフォトレジストが塗布されており、前記検出用ビームの波長は、前記アライメントマークの
凹部の前記所定方向の幅のｎ／３倍の長さよりも大きい
ことを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。
【請求項３】前記検出用ビームの波長は、前記アライ
メントマークの凹部の前記所定方向の幅のｎ／２倍の長
さ以上であることを特徴とする請求項２記載のアライメ
ント装置。
【請求項４】請求項１〜３の何れか一項記載のアライ
メント装置を用いて位置検出された前記アライメントマ
ークを備えた基板に、所定のパターンの像を露光するこ
とを特徴とする露光装置。
【請求項５】所定方向に形成された凸部と凹部とより
なるアライメントマークを備え、前記所定方向における
位置を検知するために前記アライメントマークに対して
検出用ビームが照射される被検物において、前記アライメントマークの凹部の前記所定方向の幅は、
前記検出用ビームの波長の３倍の長さよりも狭いことを
特徴とするアライメントマークを備えた被検物。
【請求項６】前記アライメントマークは、前記所定方
向に第１のピッチで形成された凸部と凹部とよりなるパ
ターンを、前記第１のピッチよりも大きな第２のピッチ
で前記所定方向に繰り返して前記被検物上に形成されて
いることを特徴とする請求項５記載のアライメントマー
クを備えた被検物。
【請求項７】前記アライメントマークは、前記被検物
上に堆積された金属膜上に形成されていることを特徴と
する請求項５又は６記載のアライメントマークを備えた
被検物。
【請求項８】前記金属膜上には屈折率ｎのフォトレジ
ストが塗布されており、前記アライメントマークの凹部の前記所定方向の幅は、
前記波長の３／ｎ倍の長さよりも狭いことを特徴とする
請求項７記載のアライメントマークを備えた被検物。
【請求項９】前記アライメントマークの凹部の前記所
定方向の幅は、前記波長の２／ｎ倍の長さ以下であるこ
とを特徴とする請求項８記載のアライメントマークを備
えた被検物。
【請求項１０】所定方向に形成された凸部と凹部とよ
りなるアライメントマークを備えた基板上に、所定パタ
ーンの像を露光する露光方法において、前記アライメントマークの前記凹部の前記所定方向の幅
の１／３倍の長さよりも大きい波長を持つ検出用ビーム
を、前記アライメントマークに対して照射し、前記検出用ビームの照射により前記アライメントマーク
から発生するビームを受光して、前記被検物の前配所定
方向における位置情報を検知し、前記検知された位置情報に基づいて位置合わせされた前
記基板上に、前記所定パターンを転写することを特徴と
する露光方法。
【請求項１１】回路パターンを、請求項１０記載の露
光方法を用いて前記基板上に転写する工程を含むことを
特徴とするデバイス製造方法。