JPH0550128B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明はウエハ等の基板に形成されたアライメ
ントマークの検出装置に関する。

（発明の背景） レーザービーム等でウエハ上に形成されたアラ
イメントマークを走査し、その結果得られる該ア
ライメントマークの位置情報からウエハの位置決
めをする装置は、例えば特開昭57−19726号公報
に開示されている。以下、この装置の概略を説明
する。第１図において、レーザー光源１から出力
されたレーザービームは振動ミラー２、ミラー４
を介して対物レンズ５に入射する。対物レンズ５
から出射したレーザービームは帯状スポツトLSP
となつてウエハＷ上に投射される。ウエハＷ上に
は第２図に示すようにLSI、VLSI等の回路パタ
ーンCP及びアライメントマーク６Ｘ，６Ｙ，６
θが第１回目の露光動作によつて複数形成されて
いる。ステツプアンドリピート方式の露光装置に
おいては、回路パターンCP、アライメントマー
ク６Ｘ，６Ｙ，６θが１組となつてマスクに描画
されており、これで順次ウエハを露光してゆき、
結果的に第２図に示すようなマトリツクス状に配
列される。この場合互いに直交するＸ、Ｙ軸をウ
エハＷ上に想定すると、Ｘ−アライメントマーク
６ＸはＹ軸と平行に、またＹ、θ−アライメント
マーク６Ｙ，６θはＸ軸に平行になるように露光
されている。更に、ウエハＷのオリエンテーシヨ
ンフラツトはＸ軸とほぼ平行である。第３図にア
ライメントマーク６Ｘ，６Ｙ，６θの具体的な形
状を示す。Ｘ−アライメントマーク６Ｘは微小な
矩形セグメントをＸ軸に対して所定角度（例えば
45度）傾けてＹ軸方向に複数配列した回折格子で
ある。Ｙ、θ−アライメントマーク６Ｙ，６θは
微小な矩形セグメントをＹ軸に対して所定角度傾
けてＸ軸方向に複数配列した回折格子である。Ｘ
−アライメントマーク６Ｘの長さlx、Ｙ、θ−ア
ライメントマークの長さl_Y、lθはそれぞれ設計上
特定されている。帯状のレーザスポツトLSPは各
アライメントマークの長手方向と直交する方向に
振動する。

第１図に戻つて、振動ミラー２はレーザー光源
１からのレーザー光の進行方向を振動させる。そ
の結果、帯状レーザースポツトLSPはアライメン
トマーク６（各アライメントマークを代表的に６
で表わす）の長手方向と直交する方向に振動す
る。アライメントマークを検出するには、帯状レ
ーザスポツトを振動させつつウエハＷと帯状レー
ザスポツトLSPの相対位置を変化させる（走査す
る）。この走査によつてアライメントマーク６か
ら回折光が発生する。回折光は対物レンズ５、ミ
ラー４を介して光電検出器３に導かれる。この場
合、回折光が生ずるのはアライメントマークに限
定されず、ウエハストリート７上の微小な凹凸
や、ウエハストリート７と回路パターンCPとの
境界部のエツジからも回折光が生ずる。しかし、
一般的には回折格子たるアライメントマーク６か
ら発生する回折光は他の部分から発生する回折光
に対して強度が大きいので、最大の強度をもつ回
折光から得られる光電出力を同期検波することに
よりアライメントマークの位置を検出していた。

ところが、ウエハプロセスの進行にともなつて
アライメントマーク６の形状及びウエハストリー
ト７と回路パターンCPとの境界部のエツジ形状
が変化するので、最大強度の回折光が必ずアライ
メントマークから発生するという保証は得られな
い。そのためアライメントマークの誤検出が度々
発生していた。簡単な解決策としては、アライメ
ントマーク６の近傍に広範囲なパターン禁止領域
を設けることが考えられる。しかしこれではウエ
ハストリート７が広くなつてしまうから、１枚の
ウエハから取り出せるLSIチツプ数が減少すると
いう欠点がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記欠点を解決しアライメン
トマークの検出率を向上した検出装置を提供する
ことである。

（発明の概要） 第１０図に示すように本発明は、ウエハ等の基
板上のアライメントマーク形成領域付近を第１方
向に走査することによつてアライメントマークの
候補を探す第１手段１00と、第１方向とは異なつ
た方向をもつとともにアライメントマークの所定
の特徴を検出可能な第２方向に走査する第２手段
101と、第２方向に所定の特徴をもつたアライメ
ントマークの候補をアライメントマークであると
判定する第３手段1020から成る。アライメントマ
ークとして例えば矩形セグメントを複数配列した
回折格子を用いたとすると、先ず第１手段によつ
て上記形成領域付近を第１方向に光電的に走査し
て回折光を検出する。つまりアライメントマーク
の回折光発生機能という第１特徴を検出する。こ
の回折光はアライメントマーク以外からも発生さ
れるから回折光にピークが生じた部分を回折光発
生部分、即ちアライメントマーク候補とする。次
に第２手段によつてアライメントマークの候補を
第２方向（例えばアライメントマークの長手方
向）に光電的に走査して、アライメントマークの
長さという第２特徴を検出する。そして第３手段
によつて第１、第２特徴を備えたアライメントマ
ークの候補をアライメントマークであると判定す
るのである。光電的な走査はレーザースポツトと
ウエハとを相対的に移動することによつて行な
う。

（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。第４図に投
影型露光装置のウエハアライメント装置に本発明
を適用した実施例を示す。この実施例では、Ｘ−
アライメントマーク、Ｙ−アライメントマーク、
及びθ−アライメントマークを検出するために、
検出系（第１図のレーザ光源１、振動ミラー２、
ミラー４、対物レンズ５、及び光電検出器３から
成る系に対応するもの）が３組用意されている。

第４図において、互いに直交する軸をｘ軸及び
ｙ軸としたとき、第１テーブル１０はｙ軸方向に
摺動可能であり、第２テーブル１１は第１テーブ
ル１０の上をｘ軸方向に摺動可能である。モータ
１２は第１テーブル１０をｙ軸方向に駆動し、ま
たモータ１３は第２テーブル１１をｘ軸方向に駆
動する。これらは二次元移動装置を構成する。ウ
エハＷを吸着保持するためのウエハチヤツク１４
は第２テーブル１１上に回転可能に支持されてい
る。従つて、ウエハチヤツク１４に載置されたウ
エハは、第１テーブル１０を介して第２テーブル
１１を移動することによつてｙ軸方向に、また第
１テーブル１０上で第２テーブル１１を摺動する
ことによつてｘ軸方向に移動される。ウエハチヤ
ツク１４はモータ１５により回転される。第１変
位量測定装置１６は第２テーブル１１のｙ軸方向
の移動量を、また第２変位測定装置１７は第２テ
ーブル１１のｘ軸方向の移動量をそれぞれ測定す
る。第１、第２変位量測定装置１６，１７はそれ
ぞれの軸に沿つたテーブルの往動、復動に応じて
それぞれパルス出力を発生する手段と、このパル
ス出力をアツプ／ダウン計数してテーブルの変位
量を計測するカウンタを含んでおり、例えばレー
ザー干渉計、インクリメンタル型エンコーダが使
用される。

レーザー光源１８によつて発生されたレーザー
光は振動ミラー１９を介してハーフミラー２０に
入射する。ハーフミラー２０によつて反射された
レーザ光はミラー２１及び対物レンズ２２を介し
てウエハ上に帯状に投影される。ウエハから反射
してきた回折光は対物レンズ２２、ミラー２１を
介して第３光電検出器（後述）に導かれる。この
検出系はＸ−アライメントマークを検出するため
の光電顕微鏡である。ハーフミラー２０を通過し
たレーザー光はハーフミラー２３，２４に入射
し、ハーフミラー２４によつて反射されたレーザ
ー光は対物レンズ２５を介してウエハ上に帯状に
投影され、そしてウエハから反射してきた回折光
は対物レンズ２５、ハーフミラー２４を介して第
２光電検出器（後述）に導かれる。この検出系は
θ−アライメントマークを検出するための光電顕
微鏡である。ハーフミラー２４を通過したレーザ
ー光はミラー２６、対物レンズ２７を介してウエ
ハ上に帯状に投影され、そしてウエハから反射し
てきた回折光は対物レンズ２７、ミラー２６を介
して第１光電検出器（後述）に導かれる。この検
出系はＹ−アライメントマークを検出するための
光電顕微鏡である。投影レンズ２８は回路パター
ンが描かれたマスクの光像をウエハ面上に投影す
るためのものである。尚、投影レンズ２８の光軸
に対する各対物レンズ２２，２５，２７の座標位
置及び各対物レンズの光軸間距離は露光装置固有
のものとして予めわかつているものとする。

ウエハアライメントはウエハ上に想定されたＸ
−Ｙ軸と二次元移動装置のｘ−ｙ軸とを対応づけ
る動作である。このウエハアライメントに使用さ
れるＸ、Ｙ、θ−アライメントマークは、ウエハ
上に多数形成されたもののうち、第５図に示すよ
うなＸ−アライメントマーク６X′、Ｙ−アライ
メントマーク６Y′、及びθ−アライメントマー
ク６θ′である。Ｙ−アライメントマーク６Y′とθ
−アライメントマーク６θ′とは対物レンズ２７，
２５の光軸間距離にほぼ一致する間隔をもつて位
置するように第１回目露光で形成される。また、
Ｙ、θアライメントマーク６Y′，６θ′の中心間距
離L₁、Ｙ−アライメントマーク６Y′の中心とＸ
−アライメントマーク６X′との距離L₂、及びＹ
−アライメントマーク６Y′とＸ−アライメント
マーク６X′の中心との距離L₃はそれぞれ既知の
値ある。

第６図にはウエハアライメント装置を制御する
回路が示されている。第１光電検出器５０、第２
光電検出器５１及び第３光電検出器５２の出力は
ヘツドアンプ５３，５４，５５によつてそれぞれ
増幅され、更にAD変換器５６，５７，５８によ
つてそれぞれAD変換される。AD変換器５６，
５７，５８はコンピユータバス５９を介してマイ
クロコンピユータ、ミニコンピユータ等のコンピ
ユータ６０に接続される。第１変位量測定装置１
６のカウンタとして作用するアツプ／ダウンカウ
ンタ６１は第２テーブル１１のｙ軸方向の往動に
よつて発生するパルス出力をアツプ入力端子に、
またｙ軸方向の復動によつて発生するパルス出力
をダウン入力端子にそれぞれ印加される。第２変
位量測定装置１７のカウンタとして作用するアツ
プ／ダウンカウンタ６２は第２テーブル１１のｘ
軸方向の往動によつて発生するパルス出力をアツ
プ入力端子に、またｘ軸方向の復動によつて発生
するパルス出力をダウン入力端子にそれぞれ印加
される。アツプ／ダウンカウンタ６１，６２はコ
ンピユータバス５９を介してコンピユータ６０と
接続される。カウンタ６１のアツプ／ダウン入力
端子へ印加されるパルス出力はオアゲート６３を
介してアンドゲート６４の一方入力端子に印加さ
れる。アンドゲート６４の他方入力端子にはレジ
スタ６５の端子Q₁の出力が印加される。カウン
タ６２のアツプ／ダウン入力端子へ印加されるパ
ルス出力はオアゲート６６を介してアンドゲート
６７の一方入力端子に印加される。アンドゲート
６７の他方入力端子にはレジスタ６５の端子Q₂
の出力が印加される。レジスタ６５はコンピユー
タバス５９を介してコンピユータ６０と接続さ
れ、アンドゲート６４，６７の出力端子はコンピ
ユータ６０の割込入力端子IR₁，IR₂にそれぞれ
接続されている。アンドゲート６４の出力はAD
変換器５７の出力及びアツプ／ダウンカウンタ６
１の計数値を読み取るタイミング信号となる。ま
た、アンドゲート６７の出力はAD変換器５６の
出力及びアツプ／ダウンカウンタ６２の計数値を
読み取るタイミング信号となる。

DA変換器６８，６９，７０はコンピユータバ
ス５９を介してコンピユータ６０とそれぞれ接続
されている。DA変換器６８はコンピユータ６０
からの第１テーブル駆動データをDA変換してサ
ーボアンプ７１に印加する。DA変換器６９はコ
ンピユータ６０からの第２テーブル駆動データを
DA変換してサーボアンプ７２に印加する。DA
変換器７０はコンピユータ６０からのウエハチヤ
ツク駆動データをAD変換してサーボアンプ７３
に印加する。サーボアンプ７１，７２，７３はモ
ータ１２，１３，１５をそれぞれ駆動する。DA
変換器６８，６９，７０にはモータ１２，１３，
１５の回転方向及び回転速度を指定するデータが
コンピユータ６０から転送されてくる。キーボー
ド７４はコンピユータ６０に対する作動指令、必
要なデータ等を入力するものである。メモリー回
路７５はウエハアライメント動作に必要なデータ
を記憶するものである。

次に、第７図ａ，ｂに示したフローチヤートを
参照して動作を説明する。ここで、二次元移動装
置の原点設定は既に終了しており、原点に対する
第２テーブル１１のｘ、ｙ軸方向の座標位置とア
ツプ／ダウンカウンタ６２，６１の計数値とは正
しく対応しているものとする。さて、キーボード
７４を操作することによつてウエハアライメント
開始指令がコンピユータ６０に入力されると（ス
テツプS1）、コンピユータ６０はDA変換器６８，
６９にウエハチヤツク１４（即ち第２テーブル１
１）をウエハ受渡し位置へ移動するための駆動デ
ータを転送するとともにレジスタ６５の端子Q₁，
Q₂の出力をＨに設定する。そのため、モータ１
２，１３はサーボアンプ７１，７２を介して指定
された方向及び速度で回転し、第２テーブル１１
をウエハ受渡し位置へ向けて駆動する。第２テー
ブル１１のｘ、ｙ軸方向の変位に応じて発生する
パルス出力はアツプ／ダウンカウンタ６２，６１
によつて計数されている。そして該パルス出力が
発生するたびにアンドゲート６７，６４からはタ
イミング信号(H)が出力されるので、コンピユータ
６０はそのたびにアツプ／ダウンカウンタ６２，
６１の計数値を読み込む。コンピユータ６０はメ
モリー回路７５に記憶されたウエハ受渡し位置の
ｘ−ｙ座標位置を読み出し、アツプ／ダウンカウ
ンタ６２，６１の計数値がこの座標値に対応した
ことを判別すると、DA変換器６８，６９のデー
タをクリアしてモータ１２，１３の回転を停止す
る。以上がウエハチヤツク１４をウエハ受渡し位
置へ移動する動作（ステツプS2）である。この
位置でウエハＷはウエハチヤツク１４に載置され
る。その際、ウエハＷのＸ軸は対物レンズ２５，
２７の光軸を結ぶ線分とほぼ平行となるように位
置決めして載置される。従つて、ウエハＷ上の
Ｙ、θ−アライメントマーク６Y′，６θ′を結ぶ線
分と対物レンズ２５，２７の光軸を結ぶ線分はほ
ぼ平行になつている。

ウエハ受渡しが終了すると、コンピユータ６０
はウエハチヤツク１４（即ち第２テーブル１１）
を所定のウエハアライメント位置へ移動するため
の駆動データをDA変換器６８，６９に転送す
る。ウエハＷは、ウエハ受渡し時に前述のように
位置決めされてウエハチヤツク１４に載置される
から、第２テーブル１１を所定のｘ−ｙ座標位置
に移動すればＹ、θ−アライメントマーク６Y′，
６θ′は対物レンズ２７，２５のほぼ真下にもたら
すことができる。モータ１２，１３によつて移動
される第２テーブル１２の座標位置はアツプ／ダ
ウンカウンタ６２，６１の計数値が対応している
から、コンピユータ６０はメモリー回路７５に記
憶されたウエハアライメント位置のｘ−ｙ座標位
置にアツプ／ダウンカウンタ６２，６１の計数値
が対応したことを判別するとDA変換器６８，６
９のデータをクリアしてモータ１２，１３を停止
させる。これによつてウエハＷはウエハアライメ
ント位置にもたらされる（ステツプS3）。このと
きコンピユータ６０はレジスタ６５の端子Q₁の
出力をＨに、端子Q₂の出力をＬにそれぞれ設定
する。

次に、アライメントマークの検出動作に入る。
この検出動作は、先ずY3θ−アライメントマーク
６Y′，６θ′の候補を探すことから始まる。コンピ
ユータ６０はDA変換器６８に駆動データを転送
し、第１、第２テーブル１０，１１を介してウエ
ハをｙ軸方向にのみ移動させ（ステツプS4）、同
時にAD変換器５６，５７のAD変換動作を開始
させる（ステツプS5）。そして、コンピユータ６
０は第２テーブル１１の移動につれてDA変換器
５６，５７から発生されるデジタル出力を読み取
り、両出力のピークを検出する（ステツプS6）。
例えば第８図に示すように第１光電検出器５０の
出力にピークP₁〜P_oが生じたとすると、コンピ
ユータ６０は各ピークに対応したAD変換器５６
の出力及び各ピークが生じたときのアツプ／ダウ
ンカウンタ６１の計数値を対応づけてメモリー回
路７５に順次記憶させる（ステツプS7）。同様に
して第２光電検出器５１の出力についても各ピー
クに対応したAD変換器５７の出力及び各ピーク
が発生したときのアツプ／ダウンカウンタ６１の
計数値をメモリー回路７５に記憶させる。第２テ
ーブル１１の移動量が所定走査量に達したことを
検出すると（ステツプS8）、コンピユータ６０は
DA変換器６８をクリアしてモータ１２の回転を
停止する（ステツプS9）。引き続いて、コンピユ
ータ６０は第１、第２光電検出器５０，５１の出
力の各ピークに対応してメモリー回路７５にそれ
ぞれ記憶されたAD変換器５６，５７の出力とア
ツプ／ダウンカウンタ６１の計数値とを、ピーク
値の大きい順にそれぞれ並べ換える（ステツプ
S10）。この並べ換え動作は、第８図において第
１光電検出器５０のピーク値の大きい順序がピー
クP₄、P₆…であつたとすると、メモリー回路７
５のM₁番地にピークP₄に対応したDA変換出力
と計数値とを格納し、M₂番地にピークP₆に対応
したDA変換出力と計数値を格納し、以下ピーク
値の大きい順に同様のことを繰り返し、最小ピー
ク値に対応するものをM_o番地に格納する。第２
光電検出器５７の出力についても同様の並べ換え
動作を行ない、メモリー回路７５のN₁番地から
N_oに各ピークに対応したAD変換出力と計数値と
を格納する。以上の動作のあいだ第２テーブル１
１はｘ軸方向に動かない。

次に、Ｙ−アライメントマーク６Y′の判定動
作に入る。コンピユータ６０はメモリー回路７５
のM₁番地に格納された計数値に応じた位置へ第
２テーブル１１を移動させるべく、DA変換器６
８に駆動データを転送し、第１、第２テーブル１
０，１１を介してウエハＷをｙ軸方向にのみ移動
させる（ステツプS11）。コンピユータ６０はア
ツプ／ダウンカウンタ６１の計数値とメモリー回
路７５のM₁番地に格納された計数値が一致した
かどうかをモニターし（ステツプS12）、両者が
一致するとモータ１２の回転、即ちウエハの送り
を停止する（ステツプS13）。続いて、コンピユ
ータ６０はDA変換器６９に駆動データを転送し
て第２テーブル１１をｘ軸の一方向に所定オフセ
ツト量ぶん移動してレジスタ６５の端子Q₁の出
力をＬに、端子Q₂の出力をＨにそれぞれ設定す
る。そして、該オフセツト量ぶん移動した位置か
ら第２テーブルをｘ軸の他方向へ駆動する（ステ
ツプS14）。このオフセツト量はＹ−アライメン
トマーク６Y′の長さl_Yに等しいか、それよりも大
きな値がメモリー回路７５に記憶されており、帯
状レーザースポツトLSPがＹ−アライメントマー
ク６Y′の全域を確実に走査できるようになつて
いる。従つて、帯状レーザースポツトLSPはピー
クP₄を発生した部分（ウエハ上の回折光発生部
分）をｘ軸方向に走査することになる。この走査
によつて、回折光発生部分のｘ軸方向の長さに応
じた広がりを持つた台形状の光電出力が第１光電
検出器５０から出力される。この光電出力の波形
は第９図に示されており、ａ，ｂ，ｃは回折光発
生部分の長さの違いによる波形の違いを示す。コ
ンピユータ６０はAD変換器５６の出力をメモリ
ー回路７５に記憶された適当なスライスデータ
（第９図のスライスレベルVthに対応）とデジタ
ル比較することにより、光電出力がスライスレベ
ルVth以上になつたときのアツプ／ダウンカウン
タ６２の計数値をメモリー回路７５に記憶させ
る。第２テーブル１１のｘ軸方向移動が進んで、
光電出力がスライスレベルVth以下になるとコン
ピユータ６０はその時のアツプ／ダウンカウンタ
６２の計数値をメモリー回路７５に記憶させる。
次にコンピユータ６０はメモリー回路７５に記憶
されたアツプ／ダウンカウンタ６２の２つの計数
値を減算することによつて回折光発生部分の長さ
を計算する（ステツプS15）。このときの長さを
第９図ａに示すようなl₁であるとすると、Ｙ−ア
ライメントマークの長さは第３図に示すように既
知の長さl_Yであるから、コンピユータ６０は長さ
l₁とl_Yとを比較することによつて回折光発生部分
がＹ−アライメントマーク６Y′であるかどうか
を判定する（ステツプS16）。もし、l₁＝l_Yでなつ
たとすると、コンピユータ６０はメモリー回路７
５のM₂番地に格納された計数値を読み出し（ス
テツプS16）、以下ステツプS11からステツプS16
の動作を繰り返す。このときの回折光発生部分の
長さが第９図ｂに示すようなl₂であり、l₂＝l_Yで
あればM₂番地に格納された計数値（Ycount）を
Ｙ−アライメントマーク６Y′のｙ座標位置とし
てメモリー回路７５に保持しておく（ステツプ
S18）。

次にθ−アライメントマーク６θ′の判定動作に
移る。この動作のステツプS19ないしステツプ
S26は、メモリー回路７５のN₁ないしN_o番地に
格納された計数値に基づいて第２光電検出器５１
の出力のピークに対応した回折光発生部分の長さ
を測定し、測定された長さとθ−アライメントマ
ーク６θ′の既知の長さlθとを比較し、測定された
長さと既知の長さとが一致したときのメモリー回
路７５に格納された計数値（θcount）をθ−ア
ライメントマーク６θ′のｙ座標位置としてメモリ
ー回路７５に保持しておくものである。ステツプ
S19ないしステツプS26は判定対象となるアライ
メントマークが異なつているだけで基本的にステ
ツプS11ないしステツプ18と同じである。

続いて、メモリー回路７５に保持された計数値
Ｙ countとθ countを比較し（ステツプS27）、
両者が一致していなければウエハＷのＹ軸が二次
元移動装置のｙ軸に対して回転していることにな
る。そこでコンピユータ６０はこの回転量を計算
する（ステツプS28）。Ｙ−アライメントマーク
６Y′とθ−アライメントマーク６θ′との間隔は既
知であり、また計数値Ｙ countと計数値θ
countとの差からＹ−アライメントマークとθ−
アライメントマークとのずれを知ることができる
から、上記回転量は容易に計算することができ
る。コンピユータ６０は計算された回転量に応じ
た駆動データをDA変換器７０へ転送し、回転ず
れが補正されるようにモータ１５を介してウエハ
チヤツク１４を回転する（ステツプS29）。例え
ば、ウエハチヤツク１４の回転中心はＹ−アライ
メントマーク６Y′の真下付近に設定しておき、
ウエハチヤツク１４を回転ずれ量ぶん回転する。
回転ずれを補正されたチヤツク１４はウエハＷの
露光が終了するまでその状態を保たれる。

次に、Ｙ、θ−アライメントマーク検出系によ
つてＹ、θ−アライメントマーク６Y′，６θ′が、
ウエハチヤツクの回転補正の後も検出されている
かを確認し（ステツプS30）、次に、対物レンズ
２２の下方へＸ−アライメントマーク６X′をも
たらし、AD変換器５８の出力により該マーク６
X′を確認する（ステツプS31）。その際、Ｙ−ア
ライメントマーク６Y′とＸ−アライメントマー
ク６X′とのＸ、Ｙ軸方向のそれぞれの間隔L₂，
L₃はそれぞれ既知であり、また対物レンズ２２
のｘ−ｙ座標位置も既知であるから、これに基づ
いてコンピユータ６０は第２テーブル１１をｘ、
ｙ軸方向へどれだけ移動すればＸ−アライメント
マーク６X′が対物レンズ２２の下方へ位置する
かを計算できる。この計算結果に応じてモータ１
２，１３を駆動し、AD変換器５８の出力が所定
値以上を示していることが検出できれば、その回
折光発生部分をＸ−アライメントマーク６X′で
あると判定できる。尚、Ｙ−アライメントマーク
６Y′のｘ軸方向の中心は光電出力がVth以上にな
つたとき、及びVth以下になつたときのアツプ／
ダウンカウンタ６２のそれぞれの計数値から計算
できるから、第２テーブル１１の移動による対物
レンズ２２とＸ−アライメントマーク６X′との
位置づけは正確に行なうことができる。Ｘ−アラ
イメントマーク６X′は計算により正確に対物レ
ンズ２２の光軸下へもたらすことができるから、
Ｘ−アライメントマーク６X′の長さlxを測定す
ることは必須のことではない。しかし確実性を望
むならＹ、θ−アライメントマークと同様のステ
ツプで長さを測定してＸ−アライメントマーク６
X′を検出してもよい。

以上の動作によつてウエハＷのＸ−Ｙ軸の二次
元移動装置のｘ−ｙ軸とが回転ずれなしに対応す
ることになる。このウエハアライメント動作が終
了するとステツプアンドリピート露光動作に移
る。

尚、ステツプS11ないしステツプS29でＹ、θ
−アライメントマーク６Y′，６θ′を検出して回転
ずれ補正を行なつた後に、両マーク間距離L₁を
測定するステツプを入れればＹ、θアライメント
マークの誤検出率は更に低下する。この追加ステ
ツプは、ステツプS29の次にレジスタ６５の端子
Q₁の出力をＬ、端子Q₂の出力をＨに設定して第
２テーブル１１をｘ軸方向に移動し、距離L₁移
動した所で第２テーブル１１を停止し（θ−アラ
イメントマーク６θ′を対物レンズ２７の下方へ移
動）、次にAD変換器５６の出力を読み込んでこ
の出力が前記所定のスライスデータ以上であるこ
とを検出（ピークがあることを検出）するもので
ある。また、ステツプS33の後に第２テーブル１
１のｘ、ｙ軸方向の移動量を測定するステツプを
追加して、対物レンズ２２がＸ−アライメントマ
ーク６X′を検出するまでの移動量を測定し、第
２テーブル１１のｘ軸方向の移動量と距離L₂を、
また第２テーブル１１のｙ軸方向の移動量と距離
L₃をそれぞれ比較すればＸ−アライメントマー
ク６X′の誤検出率も更に低下する。

（発明の効果） 以上のような本発明によればアライメントマー
クの二次元的特徴によつてアライメントマーク検
出を行なうので、誤検出率を低減することがで
き、更にアライメントマーク周辺に設けるパター
ン禁止領域を狭くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアライメント装置を概略的に表
わした説明図、第２図はウエハの被露光パターン
を示す図、第３図はアライメントマークを具体的
に示す図、第４図は本発明を露光装置のウエハア
ライメント装置に適用した実施例の構造図、第５
図は実施例の動作に使用されるアライメントマー
クを示す図、第６図は上記実施例の動作を制御す
る制御回路のブロツク図、第７図ａ，ｂは上記制
御回路の動作を説明するためのフローチヤート、
第８図、第９図は光電検出器の出力波形を示す波
形図、第１０図はクレイム対応図である。 （主要部分の符号の説明）、１０……第１テー
ブル、１１……第２テーブル、１６，１７……変
位量測定装置、１８……レーザー光源、１９……
振動ミラー、２２，２５，２７……対物レンズ、
５０，５１，５２……光電検出器、５６，５７，
５８……AD変換器、６０……コンピユータ、６
１，６２……アツプ／ダウンカウンタ、６５……
レジスタ、６８，６９，７０……DA変換器、１
２，１３，１５……モータ、７５……メモリー回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上のアライメントマーク形成領域付近を
   第１方向に走査することによつて、アライメント
   マークの候補を探す第１手段；前記第１方向と異
   なる第２方向に前記アライメントマークの候補を
   走査し、該第２方向における前記アライメントマ
   ークの所定の特徴を検出する第２手段；及び前記
   第２方向に所定の特徴を備えた前記アライメント
   マークの候補をアライメントマークと判定する第
   ３手段を備えたことを特徴とするアライメントマ
   ークの検出装置。 ２ 前記アライメントマークは前記第２方向に直
   線状に一定の長さで伸びた線状のマーク６Ｙ，６
   θから成り、前記第１手段は前記第１方向に関し
   て所定の長さで前記線状マークを含む走査範囲内
   から、前記マークもしくは類似のパターンの光学
   特性に応じて変化する光電子信号波形P₁〜P_oを
   検出する光電検出器５０，５１，５２と、前記光
   電信号波形の中で前記マークに対応した前記第１
   方向に関する波形位置を抽出して記憶する記憶手
   段７５とを備え、 前記第２手段は前記記憶手段に記憶された各位
   置で前記第２方向に関する走査を行ない、前記光
   電検出器からの光電信号の波形の長さを計測する
   計測手段（60、S15、S23）を備えたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項の記載の装置。