JPH06224110A - 半導体露光装置及び半導体露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオンビーム等のレジスト透過性の悪い荷電
粒子線を用いて露光を行なう際に、高精度な位置合わせ
を実現する半導体露光装置及び半導体露光方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 基板１３上に第１の位置合わせマークＭｗ
を、移動台１１上に第２の位置合わせマークＭｓを備
え、第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の位置合わせ
マークＭｓの位置を検出するマーク検出系７と、露光用
光線または荷電粒子線に対する前記移動台１１の位置関
係、移動台１１と基板１３上のパターンとの位置関係を
求め、求められた２つの位置関係から、露光用光線また
は荷電粒子線と基板１３上のパターンとの位置関係を求
めて、露光すべきパターンと基板１３上のパターンの位
置合わせを行なうよう移動台１１を制御する処理系とを
有して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体露光装置及び半導
体露光方法に係り、特に、イオンビーム等のレジスト透
過性の悪い荷電粒子線を用いて露光対象の基板を設置す
る移動台上のマークを検出し、基板を露光する位置とは
別の位置で移動台上のマーク及び基板上のマークの両方
を別の光線または荷電粒子線を用いて検出し、これらの
位置関係から位置合わせを行なうことにより、高精度な
位置合わせを実現する半導体露光装置及び半導体露光方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水素やヘリウム等の軽イオンによるイオ
ンビーム投影露光方法は、１０［ｎｍ］程度の高解像度
が得られ、電子ビーム露光で問題となる近接効果が無
い、レジスト感度が高い等の特徴を持ち０．１［μｍ］
レベルの微細パターン形成の有力な手段として注目を集
めている（SEMICONCUCTOR INTERNATIONAL, APRIL 1992,
p24 参照）。

【０００３】しかしながら、イオンはレジスト透過性が
悪く、例えば水素イオンの場合には、一般に用いられる
８０［ｋＶ］程度の加速電圧では、レジスト中に１［μ
ｍ］も侵入しない。そのため、位置合わせ露光を行なう
際に、レジストで覆われた基板に刻まれたマークを露光
線であるイオンビームで検出する場合に、充分な強度の
位置合わせ信号が得られず、その結果として位置合わせ
精度が向上しないという問題がある。

【０００４】この問題を解決するために、マーク上のレ
ジストを細く絞ったレーザビームで飛散除去し、基板を
露出して位置合わせ信号を取得する方法が考えられてい
るが、工程数の増加や飛散したレジストによる基板の汚
れ等の問題が新たに発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体露光装置及び半導体露光方法では、イオンビーム
を用いて露光を行なう場合に、イオンのレジスト透過性
が悪く、位置合わせ露光を行なうためにレジストで覆わ
れた基板に刻まれたマークを露光線であるイオンビーム
で検出する際に、充分な強度の位置合わせ信号が得られ
ず、その結果として位置合わせ精度が向上しないという
問題があった。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するもので、
イオンビーム等のレジスト透過性の悪い荷電粒子線を用
いて露光する際に、露光対象となる基板を設置する移動
台上のマークを検出し、基板を露光する位置とは別の位
置で移動台上のマーク及び基板上のマークの両方を別の
光線または荷電粒子線を用いて検出し、これらの位置関
係から位置合わせを行なうことにより、高精度な位置合
わせを実現する半導体露光装置及び半導体露光方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の特徴の半導体露光装置は、図１に示
す如く、感光性材料を塗布した基板１３に所望のパター
ンを露光する半導体露光装置であって、前記基板１３上
には、１つ以上の第１の位置合わせマークＭｗを備え、
当該移動台１１上に１つ以上の第２の位置合わせマーク
Ｍｓを備えて、前記基板１３を保持して複数方向に移動
可能な移動台１１と、前記移動台１１及び基板１３上に
露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または荷
電粒子線を照射して前記第１の位置合わせマークＭｗ及
び第２の位置合わせマークＭｓの位置を検出するマーク
検出系７と、前記露光用光線または荷電粒子線によって
前記第２の位置合わせマークＭｓの１つを検出して、前
記露光用光線または荷電粒子線に対する前記移動台１１
の位置関係を求め、前記位置関係を求めるために使用し
た露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または
荷電粒子線により、前記基板１３が露光される位置とは
別の位置で、前記第２の位置合わせマークＭｓの１つ、
若しくは前記第２の位置合わせマークＭｓの１つとの相
対位置関係が既知である他の第２の位置合わせマークＭ
ｓと、前記第１の位置合わせマークＭｗの両方を検出し
て、前記移動台１１と前記基板１３上のパターンとの位
置関係を求め、前記求められた２つの位置関係から、露
光用光線または荷電粒子線と前記基板１３上のパターン
との位置関係を求めて、露光すべきパターンと前記基板
１３上のパターンの位置合わせを行なうよう前記移動台
１１を制御する処理系とを有して構成する。

【０００８】また、本発明の第２の特徴の半導体露光方
法は、感光性材料を塗布した基板１３に所望のパターン
を露光する半導体露光装置における露光方法であって、
前記基板１３上には、１つ以上の第１の位置合わせマー
クＭｗを備え、当該移動台１１上に１つ以上の第２の位
置合わせマークＭｓを備えて、前記基板１３を保持して
複数方向に移動可能な移動台１１と、前記移動台１１及
び基板１３上に露光用光線または荷電粒子線、或いは別
の光線または荷電粒子線を照射して前記第１の位置合わ
せマークＭｗ及び第２の位置合わせマークＭｓの位置を
検出するマーク検出系７とを有して構成し、前記露光用
光線または荷電粒子線によって前記第２の位置合わせマ
ークＭｓの１つを検出して、前記露光用光線または荷電
粒子線に対する前記移動台１１の位置関係を求める第１
のステップと、前記第１のステップで使用した露光用光
線または荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線
により、前記基板１３が露光される位置とは別の位置
で、前記第２の位置合わせマークＭｓの１つ、若しくは
前記第２の位置合わせマークＭｓの１つとの相対位置関
係が既知である他の第２の位置合わせマークＭｓと、前
記第１の位置合わせマークＭｗの両方を検出して、前記
移動台１１と前記基板１３上のパターンとの位置関係を
求める第２のステップと、前記第１及び第２のステップ
で求められた位置関係から、露光用光線または荷電粒子
線と前記基板１３上のパターンとの位置関係を求めて、
露光すべきパターンと前記基板１３上のパターンの位置
合わせを行なう第３のステップとを有する。

【０００９】また、本発明の第３の特徴の半導体露光装
置は、感光性材料を塗布した基板１３に所望のパターン
を露光する半導体露光装置であって、前記基板１３上に
は、１つ以上の第１の位置合わせマークＭｗを備え、当
該移動台１１上に１つ以上の第２の位置合わせマークＭ
ｓを備えて、前記基板１３を保持して複数方向に移動可
能な移動台１１と、当該マスク３上に１つ以上の第３の
位置合わせマークＭｍを備えて、前記基板１３上に露光
すべきパターンを持つマスク３と、前記移動台１１及び
基板１３上に露光用光線または荷電粒子線、或いは別の
光線または荷電粒子線を照射して前記第１の位置合わせ
マークＭｗ、第２の位置合わせマークＭｓ、及び前記第
３の位置合わせマークＭｍの像の位置を検出するマーク
検出系７と、前記基板１３が露光される位置とは別の位
置で、前記露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光
線または荷電粒子線によって、所定の前記第３の位置合
わせマークＭｍの像と前記第２の位置合わせマークＭｓ
との位置関係を求め、前記基板１３が露光される位置と
は別の位置で、前記露光用光線または荷電粒子線、或い
は別の光線または荷電粒子線によって、所定の前記第１
の位置合わせマークＭｗと前記第２の位置合わせマーク
Ｍｓとの位置関係を求め、前記基板１３が露光される位
置とは別の位置で、前記露光用光線または荷電粒子線、
或いは別の光線または荷電粒子線によって、前記位置関
係を求める時に使用した前記第２の位置合わせマークＭ
ｓを検出して、前記露光用光線または荷電粒子線に対す
る前記移動台１１の位置関係を求め、前記求められた３
つの位置関係から、前記露光用光線または荷電粒子線、
或いは別の光線または荷電粒子線と前記基板１３上のパ
ターンとの位置関係を求めて、露光すべきマスク３のパ
ターンと前記基板１３上のパターンの位置合わせを行な
うよう前記移動台１１を制御する処理系とを有して構成
する。

【００１０】また、本発明の第４の特徴の半導体露光方
法は、感光性材料を塗布した基板１３に所望のパターン
を露光する半導体露光装置における露光方法であって、
前記基板１３上には、１つ以上の第１の位置合わせマー
クＭｗを備え、当該移動台１１上に１つ以上の第２の位
置合わせマークＭｓを備えて、前記基板１３を保持して
複数方向に移動可能な移動台１１と、当該マスク３上に
１つ以上の第３の位置合わせマークＭｍを備えて、前記
基板１３上に露光すべきパターンを持つマスク３と、前
記移動台１１及び基板１３上に露光用光線または荷電粒
子線、或いは別の光線または荷電粒子線を照射して前記
第１の位置合わせマークＭｗ、第２の位置合わせマーク
Ｍｓ、及び前記第３の位置合わせマークＭｍの像の位置
を検出するマーク検出系７とをとを有して構成し、前記
基板１３が露光される位置とは別の位置で、前記露光用
光線または荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子
線によって、所定の前記第３の位置合わせマークＭｍの
像と前記第２の位置合わせマークＭｓとの位置関係を求
める第１のステップと、前記基板１３が露光される位置
とは別の位置で、前記露光用光線または荷電粒子線、或
いは別の光線または荷電粒子線によって、所定の前記第
１の位置合わせマークＭｗと前記第２の位置合わせマー
クＭｓとの位置関係を求める第２のステップと、前記基
板１３が露光される位置とは別の位置で、前記露光用光
線または荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線
によって、前記第１及び第２のステップで使用した前記
第２の位置合わせマークＭｓを検出して、前記露光用光
線または荷電粒子線に対する前記移動台１１の位置関係
を求める第３のステップと、前記第１、第２、及び第３
のステップで求められた位置関係から、露光用光線また
は荷電粒子線と前記基板１３上のパターンとの位置関係
を求めて、露光すべきマスク３のパターンと前記基板１
３上のパターンの位置合わせを行なう第４のステップと
を有する。

【００１１】また、本発明の第５の特徴の半導体露光装
置または半導体露光方法は、請求項１、２、３、または
４に記載の半導体露光装置または半導体露光方法におい
て、前記露光用光線または荷電粒子線は、イオンビーム
である。

【００１２】また、本発明の第６の特徴の半導体露光装
置または半導体露光方法は、請求項１、２、３、４、ま
たは５に記載の半導体露光装置または半導体露光方法に
おいて、前記別の光線または荷電粒子線を照射するマー
ク検出系７は、各位置合わせマークＭｗ，Ｍｓ，及びま
たはＭｍの検出を光学的方法によって行なう。

【００１３】また、本発明の第７の特徴の半導体露光装
置または半導体露光方法は、請求項１、２、３、４、ま
たは５に記載の半導体露光装置または半導体露光方法に
おいて、前記別の光線または荷電粒子線を照射するマー
ク検出系７は、各位置合わせマークＭｗ，Ｍｓ，及びま
たはＭｍのマーク画像を取得する顕微鏡及びカメラと、
前記取得したマーク画像の画像処理を行なってマーク位
置を求める画像処理装置２１とを有して構成し、マーク
検出を光学的方法によって行なう。

【００１４】また、本発明の第８の特徴の半導体露光装
置または半導体露光方法は、請求項７に記載の半導体露
光装置または半導体露光方法において、前記マーク検出
系７は、前記第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の位
置合わせマークＭｓの位置において、特定形状をなす光
線を、前記第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の位置
合わせマークＭｓ上で、前記光線の走査または前記移動
台１１の走査により走査し、走査位置と検出信号から前
記第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の位置合わせマ
ークＭｓのマーク位置を求める。

【００１５】また、本発明の第９の特徴の半導体露光装
置または半導体露光方法は、請求項７に記載の半導体露
光装置または半導体露光方法において、前記第１の位置
合わせマークＭｗ及び第２の位置合わせマークＭｓは、
回折格子形状のマークであり、前記マーク検出系７は、
前記第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の位置合わせ
マークＭｓに可干渉光を照射して、回折格子位置による
回折光の位相ずれを検出することにより、前記第１の位
置合わせマークＭｗ及び第２の位置合わせマークＭｓの
マーク位置を求める。

【００１６】また、本発明の第１０の特徴の半導体露光
装置または半導体露光方法は、請求項１、２、３、４、
または５に記載の半導体露光装置または半導体露光方法
において、前記別の光線または荷電粒子線を照射するマ
ーク検出系７は、前記第１の位置合わせマークＭｗ及び
第２の位置合わせマークＭｓの検出を電子線を用いて行
なう。

【００１７】また、本発明の第１１の特徴の半導体露光
装置または半導体露光方法は、請求項１０に記載の半導
体露光装置または半導体露光方法において、前記マーク
検出系７は、前記第１の位置合わせマークＭｗ及び第２
の位置合わせマークＭｓ上で、電子線を前記電子線の走
査または前記移動台１１の走査により走査し、走査位置
と前記第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の位置合わ
せマークＭｓから発せられる二次電子信号からマーク位
置を求める。

【００１８】また、本発明の第１２の特徴の半導体露光
装置または半導体露光方法は、請求項１、２、３、４、
または５に記載の半導体露光装置または半導体露光方法
において、前記露光用荷電粒子線を照射するマーク検出
系７は、第２の位置合わせマークＭｓ上で、前記露光用
荷電粒子線を前記露光用荷電粒子線の走査または前記移
動台１１の走査により走査し、走査位置と前記第２の位
置合わせマークＭｓから発せられる二次電子または二次
イオン信号からマーク位置を求める。

【００１９】

【作用】本発明の第１の特徴の半導体露光装置、並びに
第２の特徴の半導体露光方法では、図１に示す如く、感
光性材料を塗布した基板１３に所望のパターンを露光す
る際に、基板１３上に１つ以上の第１の位置合わせマー
クＭｗを、移動台１１上に１つ以上の第２の位置合わせ
マークＭｓを設けておき、先ず、露光用光線または荷電
粒子線によって移動台１１上の第２の位置合わせマーク
Ｍｓの１つを検出して、露光用光線または荷電粒子線に
対する移動台１１の位置関係を求め、次に、前記位置関
係を求めるために使用した露光用光線または荷電粒子
線、或いは別の光線または荷電粒子線により、基板１３
が露光される位置とは別の位置で、移動台１１上の第２
の位置合わせマークＭｓの１つ、若しくは第２の位置合
わせマークＭｓの１つとの相対位置関係が既知である他
の第２の位置合わせマークＭｓと、基板３上の第１の位
置合わせマークＭｗの両方を検出して、移動台１１と基
板１３上のパターンとの位置関係を求め、更に、求めら
れた２つの位置関係から、露光用光線または荷電粒子線
と基板１３上のパターンとの位置関係を求めて、露光す
べきパターンと基板１３上のパターンの位置合わせを行
なうようにしている。

【００２０】このように、本発明ではイオンビーム等の
レジスト透過性の悪い荷電粒子線を用いて露光する際
に、露光対象となる基板１３を設置する移動台１１上の
マークＭｓを検出し、基板１３を露光する位置とは別の
位置で移動台１１上のマークＭｓ及び基板１３上のマー
クＭｗの両方を別の光線または荷電粒子線を用いて検出
し、これらの位置関係から位置合わせを行なうので、充
分な強度の位置合わせ信号により高精度な位置合わせを
実現できる。

【００２１】また、本発明の第３の特徴の半導体露光装
置、並びに第４の特徴の半導体露光方法では、図１に示
す如く、感光性材料を塗布した基板１３に所望のパター
ンを露光する際に、基板１３上に１つ以上の第１の位置
合わせマークＭｗを、移動台１１上に１つ以上の第２の
位置合わせマークＭｓを、更にマスク３上に１つ以上の
第３の位置合わせマークＭｍを設けて、また、露光用の
光学系５とは別に、基板１３を露光する位置とは別の位
置で露光用光線とは別の光線または荷電粒子線を照射し
て基板１３上の第１の位置合わせマークＭｗ、移動台１
１上の第２の位置合わせマークＭｓ、及びマスク３上の
第３の位置合わせマークＭｍの像の位置を検出するマー
ク検出系７を設置している。

【００２２】半導体露光方法を図２を参照しながら説明
する。尚、図２は、説明を簡単にするためＸ軸の一方向
のみを考慮にいれた説明図であり、ここでは、全ての位
置関係がステージ座標系のＸまたはＹ方向のみに直線的
にずれている場合、即ち回転がない場合を考える。

【００２３】先ず、基板１３が露光される位置とは別の
位置で、露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線
または荷電粒子線によって、所定の第３の位置合わせマ
ークＭｍの像と第２の位置合わせマークＭｓとの位置関
係（図２におけるＸｍ）を求め、次に、基板１３が露光
される位置とは別の位置で、露光用光線または荷電粒子
線、或いは別の光線または荷電粒子線によって、所定の
第１の位置合わせマークＭｗと第２の位置合わせマーク
Ｍｓとの位置関係（図２におけるＸｗ）を求め、次に、
基板１３が露光される位置とは別の位置で、露光用光線
または荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線に
よって、前記位置関係を求める時に使用した第２の位置
合わせマークＭｓを検出して、露光用光線または荷電粒
子線に対する移動台１１の位置関係（図２におけるＸ
ｓ）を求め、更に、求められた３つの位置関係から、露
光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または荷電
粒子線と基板１３上のパターンとの位置関係を求めて、
露光すべきマスク３のパターンと基板１３上のパターン
の位置合わせを行なうようにしている（図２では、Ｘ方
向の移動台１１の移動量はＸ＝Ｘｗ−Ｘｓ＋Ｘｍとな
る）。

【００２４】このように、本発明ではイオンビーム等の
レジスト透過性の悪い荷電粒子線を用いて露光する際
に、基板１３が露光される位置とは別の位置で、第３の
位置合わせマークＭｍの像と第２の位置合わせマークＭ
ｓとの位置関係、第１の位置合わせマークＭｗと第２の
位置合わせマークＭｓとの位置関係、露光用光線または
荷電粒子線に対する移動台１１の位置関係を求め、これ
らの位置関係から位置合わせを行なうので、充分な強度
の位置合わせ信号により高精度な位置合わせを実現でき
る。

【００２５】また、本発明の第５、第６、第７、第８、
及び第９の特徴の半導体露光装置または半導体露光方法
では、露光用光線または荷電粒子線を例えばイオンビー
ムとし、別の光線または荷電粒子線を照射するマーク検
出系７は、各位置合わせマークＭｗ，Ｍｓ，及びまたは
Ｍｍの検出を光学的方法によって行なうこととし、例え
ば、マーク検出系７を、顕微鏡、カメラ、及び画像処理
装置２１から構成し、第１の位置合わせマークＭｗ及び
第２の位置合わせマークＭｓの位置において、特定形状
をなす光線を、第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の
位置合わせマークＭｓ上で、前記光線の走査または移動
台１１の走査により走査し、走査位置と検出信号から第
１の位置合わせマークＭｗ及び第２の位置合わせマーク
Ｍｓのマーク位置を求めるようにしている。

【００２６】或いは、第１の位置合わせマークＭｗ及び
第２の位置合わせマークＭｓを回折格子形状のマークで
実現し、マーク検出系７により、第１の位置合わせマー
クＭｗ及び第２の位置合わせマークＭｓに可干渉光を照
射して、回折格子位置による回折光の位相ずれを検出す
ることにより、第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の
位置合わせマークＭｓのマーク位置を求めるようにして
いる。

【００２７】従って、イオンビームのようにレジスト透
過性の悪い荷電粒子線を用いて露光する場合にも、比較
的簡単な構成で、分解能の高い充分な強度の位置合わせ
信号により高精度な位置合わせを実現できる。

【００２８】また、本発明の第１０及び第１１の特徴の
半導体露光装置または半導体露光方法では、露光用光線
または荷電粒子線を例えばイオンビームとし、第１の位
置合わせマークＭｗ及び第２の位置合わせマークＭｓの
検出を、別の光線または荷電粒子線を照射するマーク検
出系７から発せられる電子線を用いて行なうこととし、
第１の位置合わせマークＭｗ及び第２の位置合わせマー
クＭｓ上で、電子線を前記電子線の走査または移動台１
１の走査により走査し、走査位置と第１の位置合わせマ
ークＭｗ及び第２の位置合わせマークＭｓから発せられ
る二次電子信号からマーク位置を求めるようにしてい
る。

【００２９】従って、イオンビームのようにレジスト透
過性の悪い荷電粒子線を用いて露光する場合にも、比較
的簡単な構成で、分解能の高い充分な強度の位置合わせ
信号により高精度な位置合わせを実現できる。

【００３０】更に、本発明の第１２の特徴の半導体露光
装置または半導体露光方法では、露光用光線または荷電
粒子線を例えばイオンビームとし、露光用荷電粒子線を
照射するマーク検出系７は、第２の位置合わせマークＭ
ｓ上で、露光用荷電粒子線を前記露光用荷電粒子線の走
査または前記移動台１１の走査により走査し、走査位置
と第２の位置合わせマークＭｓから発せられる二次電子
または二次イオン信号からマーク位置を求めるようにし
ている。

【００３１】従って、イオンビームのようにレジスト透
過性の悪い荷電粒子線を用いて露光する場合にも、比較
的簡単な構成で、分解能の高い充分な強度の位置合わせ
信号により高精度な位置合わせを実現できる。

【００３２】

【実施例】次に、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。第１実施例 図１に本発明の第１実施例に係る半導体露光装置の構成
図を示す。

【００３３】本実施例の半導体露光装置は、イオンビー
ム２を発するイオン源１と、露光すべきパターンが例え
ば５倍に拡大されたステンシル（穴空き）マスク３と、
所定の方向に移動可能なステージ１１と、ステンシルマ
スク３を透過したイオンビームを縮小して、ステージ１
１上のレジストが塗布されているウェハ１３に対して投
影するイオン投影光学系５と、ステージ１１上のステー
ジマークＭｓ及びウェハ１３上のマークＭｗを検出する
マーク検出系７から構成されている。

【００３４】イオン投影光学系５の詳細については、例
えば、文献"Image-projection ion-beam lithography",
SPIE Vol.1089 Electron-Beam, X-Ray, and Ion-Beam T
echnology; Submicrometer Lithographies , 1989, pp
26-37.を参照されたい。

【００３５】ステージ１１は、レーザ測長器（図１に示
すレーザ測長用干渉計９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）等の精密位置
測定システムで、その位置を測定制御可能な移動可能
（Ｘ，Ｙ，θ，Ｚ，アオリに対して移動可能）なステー
ジである。ステージ１１上には、図３（１）に示すよう
に、例えば十字形状に金属をエッチングしたステージマ
ークＭｓが付けられている。

【００３６】またステンシルマスク３には、図３（２）
に示すように、その４隅にステージ１１上のステージマ
ークＭｓに対応して、イオンビーム２を透過させるマス
クマークＭｍ₁ 〜Ｍｍ₄ が形成されており、ステージ１
１を移動して各々のマスクマークＭｍ₁ 〜Ｍｍ₄ が投影
される位置にステージマークＭｓを移動し、そこでステ
ージ１１を走査しながらステージマークＭｓから発生す
る二次電子または二次イオンの信号強度を測定すること
により、４隅のマスクマークＭｍ₁ 〜Ｍｍ₄ の位置で特
定されるステンシルマスクの像のステージ座標系での位
置を求めることができる。

【００３７】またウェハ１３には、図４に示すように、
１つ以上のウェハマークＭｗが形成されており、その上
にレジストが塗布されている。ここでは、ウェハ１３上
の１つの露光領域Ａｉの４隅に十字形状のマークＭｗが
あるものとする。尚、露光領域Ａｉは、通常製作すべき
半導体装置の１つまたは２つのチップが含まれている。

【００３８】イオン投影光学系５の脇には、光学的なマ
ーク検出系７が設けられている。光学的マーク検出系７
は、図５（１）に示すように、照明用光ファイバ２５、
反射鏡２７、及び対物レンズ２９から成る顕微鏡と、Ｃ
ＣＤカメラ２３によりマーク画像を取り込み、画像処理
装置２１で画像処理を行なってマーク位置を求めるもの
である。尚、このような光学的マーク検出系は、市販の
顕微鏡、ＣＣＤカメラ、及び画像処理装置により容易に
実現できる。

【００３９】以下、図６（ステップＳ１からＳ８まで）
及び図７（ステップＳ９からＳ１４まで）に示すフロー
チャート、並びに図８に示す各処理ステージにおける各
マークの位置関係の説明図を参照して、光学的マーク検
出系７による位置合わせの処理を説明する。尚、図８
は、説明を簡単にするためＸ軸の一方向のみを考慮にい
れた説明図であり、ここでは、全ての位置関係がステー
ジ座標系の１方向のみに直線的にずれている場合、即ち
回転がない場合を考える。また図８では、ステンシルマ
スク３のマスク中心、即ちイオン像中心にマスクマーク
Ｍｍがあり、対応するウェハ１３もパターン中心にウェ
ハマークＭｗがあるとして、描かれている。

【００４０】ＳＴＡＧＥ０ 初期状態 マスクマークＭｍ像、ステージマークＭｓ、及びウェハ
マークＭｗ、並びに光学的マーク検出系７の画像中心Ｃ
I の相対的な位置関係は、図８（１）に示す通りである
とする。

【００４１】ＳＴＡＧＥ１ ステージ１１の走査とステ
ージマークＭｓの検出により、マスクマークＭｍ像とス
テージマークＭｓが一致するステージ１１の位置を求め
る。先ずステップＳ１で、マスクマークＭｍの像とステ
ージマークＭｓが概ね一致する位置へステージ１１を移
動させる。この時、各マークの位置関係は図８（２）に
示す如くなる。次にステップＳ２で、ステージ１１を走
査させてステージマークＭｓの画像データを取り込む。
更にステップＳ３では、画像処理装置２１で信号解析を
行ない、画像データ上でマスクマークＭｍ像とステージ
マークＭｓが一致するステージ１１の位置を算出する。
以上のステップＳ１からＳ３までの処理を、ステンシル
マスク３上に形成されている全てのマスクマークＭｍ像
について行なう（ステップＳ４）。

【００４２】ＳＴＡＧＥ２ ウェハマークＭｗが、光学
的マーク検出系７によって検出されるステージ位置（ス
テージ座標系の位置）を求める。先ずステップＳ５で、
ウェハマークＭｗと光学的検出系７の画像中心Ｃ_I が概
ね一致する位置へステージ１１を移動させる。この時、
各マークの位置関係は図８（３）に示す如くなる。次に
ステップＳ６で、ステージ１１を走査させてウェハマー
クＭｗの画像データを取り込む。更にステップＳ７で
は、画像処理装置２１で信号解析を行ない、画像データ
上でウェハマークＭｗと光学的検出系７の画像中心Ｃ_I
が一致するステージ１１の位置を算出する。以上のステ
ップＳ５からＳ７までの処理を、ウェハ１３上に形成さ
れている全てのウェハマークＭｗについて行なう（ステ
ップＳ８）。

【００４３】ＳＴＡＧＥ３ ステージマークＭｓが光学
的マーク検出系によって検出されるステージ位置（ステ
ージ座標系の位置）を求める。先ずステップＳ９で、ス
テージマークＭｓと光学的検出系７の画像中心Ｃ_I が概
ね一致する位置へステージ１１を移動させる。この時、
各マークの位置関係は図８（４）に示す如くなる。次に
ステップＳ１０で、ステージ１１を走査させてステージ
マークＭｓの画像データを取り込む。更にステップＳ１
１では、画像処理装置２１で信号解析を行ない、画像デ
ータ上でステージマークＭｓと光学的検出系７の画像中
心Ｃ_I が一致するステージ１１の位置を算出する。

【００４４】ＳＴＡＧＥ４ ウェハ１３上のパターンと
転写されるべきイオン像（ステンシルマスク３の像）と
が一致するステージ位置を求める。ステップＳ１２で、
画像処理装置２１により、ウェハ１３上のパターンと転
写されるべきイオン像（ステンシルマスク３の像）とが
一致するステージ座標系での位置（ステージ１１の位
置）を算出する。例えばＸ座標については、ＳＴＡＧＥ
１で求められた座標がｘ_m 、ＳＴＡＧＥ２で求められた
座標がｘ_w 、ＳＴＡＧＥ３で求められた座標がｘ_s であ
るとすれば、初期状態からの移動距離ｘは、 ｘ＝ｘ_w −ｘ_s ＋ｘ_m で与えられる。

【００４５】ＳＴＡＧＥ５ 算出されたステージ座標上
の位置へステージ１１を移動させ露光を行なう。ステッ
プＳ１３で、算出されたステージ座標上の位置へステー
ジ１１を移動させる。この時、各マークの位置関係は図
８（５）に示す如くなる。次に、ステップＳ１４で露光
を行なう。ＳＴＡＧＥ１とＳＴＡＧＥ３における測定
は、各露光領域の露光毎に行う必要はない。基本的に
は、ＳＴＡＧＥ３の測定は、露光装置の立ち上げの際に
行い、ＳＴＡＧＥ１の測定は、さらにマスク交換の際に
行えば、以降、同じ値を用いる事が出来る。しかし、装
置の安全性等を考慮するならより高精度な位置合わせを
行うために、数十分〜数時間毎にＳＴＡＧＥ１とＳＴＡ
ＧＥ３を行う必要がある。

【００４６】尚、上述の処理中に行なうデータ処理は、
レーザ測長器からの位置データ、並びに画像処理装置２
１からの画像処理データを読み込み、算出結果をステー
ジ１１の位置を制御する駆動部に出力する入出力インタ
フェースを備えたマイクロプロセッサ等の装置により実
現できる。第２実施例 次に、図９により、本発明の第２実施例に係る半導体露
光装置を説明する。

【００４７】本実施例は図１に示す第１実施例の構成と
同様の構成を有するが、マーク検出系７のみその構成が
異なる。図９（１）は、本実施例のマーク検出系７’の
構成図である。

【００４８】本実施例のマーク検出系７’は、レーザ光
線を発するレーザ３１、整形光学系３３、ビームスプリ
ッタ３５、ミラー３７、検出光学系３９、及び検出器４
１から構成されている。

【００４９】試料であるウェハ１３は、図９（２）に示
すように、その上面に２［μｍ］角の凹部を２［μｍ］
間隔で並べた一次元回折格子４３を位置検出用マークと
して備えている。

【００５０】本実施例では、ウェハ１３上で直線形状を
なす光線４２が光線整形光学系３３によって生成されて
一次元回折格子４３に照射される。この光線を照射しな
がらステージ１１の走査を行なうと、図９（３）に示す
ような回折光の信号強度が得られ、信号強度が最大値と
なるステージ位置が一次元回折格子４３のステージ座標
系における位置となる。

【００５１】即ち、ステージ１１の走査を行ないながら
ステージ座標系におけるステージ１１の位置と、一次元
回折格子４３からの回折光を検出する検出器４１からの
信号強度とから、ウェハ１３上のマーク位置を求めるこ
とができる。 第３実施例 次に、図１０により、本発明の第３実施例に係る半導体
露光装置を説明する。

【００５２】本実施例は図１に示す第１実施例の構成と
同様の構成を有するが、マーク検出系７のみその構成が
異なる。図１０（１）は、本実施例のマーク検出系７”
の構成図である。

【００５３】本実施例のマーク検出系７”は、レーザ光
線を発するレーザ５１、ミラー５２、５３、５７、５
９、及び６３、ＡＯＭ（Acoustic Optical Modulater）
５４及び５５、レンズ６１、並びに検出器６５から構成
されている。

【００５４】試料であるウェハ１３は、図１０（３）に
示すように、その上面に５０［μｍ］角の凹部を５０
［μｍ］間隔で並べた回折格子６７を位置検出用マーク
として備えている。

【００５５】本実施例では、回折格子上のマーク６７に
周波数の僅かに異なるレーザ光線を、図１０（２）に示
すように、マーク６７による一次回折光が一致するよう
にマーク法線の両側から照射し、検出された回折光のビ
ート（図１０（３）参照）からマーク位置を求める。こ
の方法は、所謂ヘテロダイン干渉計測によりマーク位置
を求めるもので、ヘテロダイン干渉計測の詳細は、例え
ば文献"New AlignmentSensor for Wafer Stepper", SPI
E Vol.1463, Optical/Laser Microlithography , 1991,
pp.304-314. 等を参照されたい。

【００５６】尚、以上説明した第２及び第３実施例は、
マーク位置に関して１方向のデータしか得られず、複数
方向の位置データが要求される場合には、所定の方向に
回折格子を設ける等の処置が必要となる。変形例 更に、マーク位置の検出を電子ビームによって行なうこ
とも可能である。この場合には、イオン投影光学系５の
脇に小型の電子ビーム系を設置することが好適である。
このような電子ビーム系については、例えば、文献"Exp
erimental evaluation of a scanning tunneling micro
scope-microlens system", J. Vac. Sci. Technol. B9
(6), 1991, pp.2955-2961. 等を参照されたい。

【００５７】本変形例による位置合わせの方法は、第１
実施例と同様に、ステージ１１を移動してウェハマーク
Ｍｍの１つを電子ビームによるマーク位置検出位置へ移
動し、電子ビームを走査してウェハマークＭｍからの二
次電子信号を検出し、走査範囲内の検出されたウェハマ
ークＭｍの位置とステージ１１の位置から、電子ビーム
によるマーク検出系の中心（光軸）とウェハ１３上のウ
ェハマークＭｍが一致するステージ位置を求める。この
手続きを、ウェハ１３上の各ウェハマークについて行な
うことにより、ウェハ１３上に形成されているパターン
とステージ座標系との関係を求めることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の特
徴の半導体露光装置、並びに第２の特徴の半導体露光方
法によれば、イオンビーム等のレジスト透過性の悪い荷
電粒子線を用いて露光する際に、露光対象となる基板を
設置する移動台上のマークを検出し、基板を露光する位
置とは別の位置で移動台上のマーク及び基板上のマーク
の両方を別の光線または荷電粒子線を用いて検出し、こ
れらの位置関係から位置合わせを行なうこととしたの
で、充分な強度の位置合わせ信号により高精度な位置合
わせを実現しうる半導体露光装置を提供することができ
る。

【００５９】また、本発明の第３の特徴の半導体露光装
置、並びに第４の特徴の半導体露光方法によれば、イオ
ンビーム等のレジスト透過性の悪い荷電粒子線を用いて
露光する際に、基板が露光される位置とは別の位置で、
第３の位置合わせマークの像と第２の位置合わせマーク
との位置関係、第１の位置合わせマークと第２の位置合
わせマークとの位置関係、露光用光線または荷電粒子線
に対する移動台の位置関係を求め、これらの位置関係か
ら位置合わせを行なうので、充分な強度の位置合わせ信
号により高精度な位置合わせを実現しうる半導体露光装
置を提供することができる。

【００６０】また、本発明の第５、第６、第７、第８、
及び第９の特徴の半導体露光装置または半導体露光方法
によれば、露光用光線または荷電粒子線を例えばイオン
ビームとし、別の光線または荷電粒子線を照射するマー
ク検出系による各位置合わせマークの検出を光学的方法
によって行なうこととし、第１の位置合わせマーク及び
第２の位置合わせマークの位置において、特定形状をな
す光線を、第１の位置合わせマーク及び第２の位置合わ
せマーク上で、前記光線の走査または移動台の走査によ
り走査し、走査位置と検出信号から第１の位置合わせマ
ーク及び第２の位置合わせマークのマーク位置を求める
か、或いは、第１の位置合わせマーク及び第２の位置合
わせマークを回折格子形状のマークで実現し、マーク検
出系により、第１の位置合わせマーク及び第２の位置合
わせマークに可干渉光を照射して、回折格子位置による
回折光の位相ずれを検出することにより、第１の位置合
わせマーク及び第２の位置合わせマークのマーク位置を
求めることとしたので、イオンビームのようにレジスト
透過性の悪い荷電粒子線を用いて露光する場合にも、比
較的簡単な構成で、分解能の高い充分な強度の位置合わ
せ信号により高精度な位置合わせを実現しうる半導体露
光装置を提供することができる。

【００６１】また、本発明の第１０及び第１１の特徴の
半導体露光装置または半導体露光方法によれば、露光用
光線または荷電粒子線を例えばイオンビームとし、第１
の位置合わせマーク及び第２の位置合わせマークの検出
を、別の光線または荷電粒子線を照射するマーク検出系
から発せられる電子線を用いて行なうこととし、第１の
位置合わせマーク及び第２の位置合わせマーク上で、電
子線を前記電子線の走査または移動台の走査により走査
し、走査位置と第１の位置合わせマーク及び第２の位置
合わせマークから発せられる二次電子信号からマーク位
置を求めることとしたので、イオンビームのようにレジ
スト透過性の悪い荷電粒子線を用いて露光する場合に
も、比較的簡単な構成で、分解能の高い充分な強度の位
置合わせ信号により高精度な位置合わせを実現しうる半
導体露光装置を提供することができる。

【００６２】更に、本発明の第１２の特徴の半導体露光
装置または半導体露光方法によれば、露光用光線または
荷電粒子線を例えばイオンビームとし、露光用荷電粒子
線を照射するマーク検出系により、第２の位置合わせマ
ーク上で、露光用荷電粒子線を前記露光用荷電粒子線の
走査または前記移動台の走査により走査し、走査位置と
第２の位置合わせマークから発せられる二次電子または
二次イオン信号からマーク位置を求めることとしたの
で、イオンビームのようにレジスト透過性の悪い荷電粒
子線を用いて露光する場合にも、比較的簡単な構成で、
分解能の高い充分な強度の位置合わせ信号により高精度
な位置合わせを実現しうる半導体露光装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る半導体露光装置の構
成図である。

【図２】本発明の原理説明図である。

【図３】図３（１）はステージの平面図、図３（２）は
ステンシルカスクの平面図、図３（３）はマスクマーク
の拡大平面図である。

【図４】ウェハの説明図であり、図４（１）は平面図、
図４（２）はウェハマークの説明図、図４（３）はウェ
ハマークの断面図である。

【図５】光学的マーク検出系の説明図であり、図５
（１）は構成図、図５（２）は画像の説明図である。

【図６】位置合わせ処理（ステップＳ１からＳ８まで）
のフローチャートである。

【図７】位置合わせ処理（ステップＳ９からＳ１４ま
で）のフローチャートである。

【図８】位置合わせ処理の各処理ステージにおける各マ
ークの位置関係の説明図である。

【図９】本発明の第２実施例に係る半導体露光装置の説
明図であり、図９（１）は光学的マーク検出系の構成
図、図９（２）はマーク検出の説明図、図９（３）は回
折光の信号強度を説明する図である。

【図１０】本発明の第３実施例に係る半導体露光装置の
説明図であり、図１０（１）は光学的マーク検出系の構
成図、図１０（２）はマーク検出の説明図、図１０
（３）は回折光ビートの位相を説明する図である。

【符号の説明】

１…イオン源 ２…イオンビーム ３…ステンシルマスク（マスク） ５…イオン投影光学系 ７，７’，７”…光学的マーク検出系 ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ…レーザ測長用干渉計 １１…ステージ（移動台） １３…ウェハ（基板） １５…レーザ波長用ミラー １７…スクライブライン １９…レジスト ２１…画像処理装置 ２３…ＣＣＤカメラ ２５…照明用光ファイバ ２７…反射鏡 ２９…対物レンズ ３１…レーザ ３３…光線整形光学系 ３５…ビームスプリッタ ３７…ミラー ３９…検出光学系 ４１…検出器 ４２…試料上の光線 ４３…一次元回折格子 ５１…レーザ ５２，５３，５７、５９，６３…ミラー ５４，５５…ＡＯＭ（Acoustic Optical Modulater） ６１…レンズ ６５…検出器 ６７…回折格子 ＡＩ…画像範囲 Ｃ_I …（光学的マーク検出系の）画像中心 Ｃ_M …マーク中心 Ｍｓ…ステージマーク Ｍｍ，Ｍｍ₁ 〜Ｍｍ₄ …マスクマーク Ｍｗ…ウェハマーク ＰＡ…パターン領域 Ａｉ…露光領域 Ｘｓ，Ｘｗ，Ｘｍ，ｘ_s ，ｘ_w ，ｘ_m …ステージ座標系
のＸ座標

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8831−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ３５１

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光性材料を塗布した基板（１３）に所
   望のパターンを露光する半導体露光装置であって、 前記基板（１３）上には、１つ以上の第１の位置合わせ
   マーク（Ｍｗ）を備え、 当該移動台（１１）上に１つ以上の第２の位置合わせマ
   ーク（Ｍｓ）を備えて、前記基板（１３）を保持して複
   数方向に移動可能な移動台（１１）と、 前記移動台（１１）及び基板（１３）上に露光用光線ま
   たは荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線を照
   射して前記第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）及び第２の
   位置合わせマーク（Ｍｓ）の位置を検出するマーク検出
   系（７）と、 前記露光用光線または荷電粒子線によって前記第２の位
   置合わせマーク（Ｍｓ）の１つを検出して、前記露光用
   光線または荷電粒子線に対する前記移動台（１１）の位
   置関係を求め、 前記位置関係を求めるために使用した露光用光線または
   荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線により、
   前記基板（１３）が露光される位置とは別の位置で、前
   記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）の１つ、若しくは前
   記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）の１つとの相対位置
   関係が既知である他の第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）
   と、前記第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）の両方を検出
   して、前記移動台（１１）と前記基板（１３）上のパタ
   ーンとの位置関係を求め、 前記求められた２つの位置関係から、露光用光線または
   荷電粒子線と前記基板（１３）上のパターンとの位置関
   係を求めて、露光すべきパターンと前記基板（１３）上
   のパターンの位置合わせを行なうよう前記移動台（１
   １）を制御する処理系とを有することを特徴とする半導
   体露光装置。
2. 【請求項２】 感光性材料を塗布した基板（１３）に所
   望のパターンを露光する半導体露光装置における露光方
   法であって、 前記基板（１３）上には、１つ以上の第１の位置合わせ
   マーク（Ｍｗ）を備え、 当該移動台（１１）上に１つ以上の第２の位置合わせマ
   ーク（Ｍｓ）を備えて、前記基板（１３）を保持して複
   数方向に移動可能な移動台（１１）と、 前記移動台（１１）及び基板（１３）上に露光用光線ま
   たは荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線を照
   射して前記第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）及び第２の
   位置合わせマーク（Ｍｓ）の位置を検出するマーク検出
   系（７）とを具備し、 前記露光用光線または荷電粒子線によって前記第２の位
   置合わせマーク（Ｍｓ）の１つを検出して、前記露光用
   光線または荷電粒子線に対する前記移動台（１１）の位
   置関係を求める第１のステップと、 前記第１のステップで使用した露光用光線または荷電粒
   子線、或いは別の光線または荷電粒子線により、前記基
   板（１３）が露光される位置とは別の位置で、前記第２
   の位置合わせマーク（Ｍｓ）の１つ、若しくは前記第２
   の位置合わせマーク（Ｍｓ）の１つとの相対位置関係が
   既知である他の第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）と、前
   記第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）の両方を検出して、
   前記移動台（１１）と前記基板（１３）上のパターンと
   の位置関係を求める第２のステップと、 前記第１及び第２のステップで求められた位置関係か
   ら、露光用光線または荷電粒子線と前記基板（１３）上
   のパターンとの位置関係を求めて、露光すべきパターン
   と前記基板（１３）上のパターンの位置合わせを行なう
   第３のステップとを有することを特徴とする半導体露光
   方法。
3. 【請求項３】 感光性材料を塗布した基板（１３）に所
   望のパターンを露光する半導体露光装置であって、 前記基板（１３）上には、１つ以上の第１の位置合わせ
   マーク（Ｍｗ）を備え、 当該移動台（１１）上に１つ以上の第２の位置合わせマ
   ーク（Ｍｓ）を備えて、前記基板（１３）を保持して複
   数方向に移動可能な移動台（１１）と、 当該マスク（３）上に１つ以上の第３の位置合わせマー
   ク（Ｍｍ）を備えて、前記基板（１３）上に露光すべき
   パターンを持つマスク（３）と、 前記移動台（１１）及び基板（１３）上に露光用光線ま
   たは荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線を照
   射して前記第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）、第２の位
   置合わせマーク（Ｍｓ）、及び前記第３の位置合わせマ
   ーク（Ｍｍ）の像の位置を検出するマーク検出系（７）
   と、 前記基板（１３）が露光される位置とは別の位置で、前
   記露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または
   荷電粒子線によって、所定の前記第３の位置合わせマー
   ク（Ｍｍ）の像と前記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）
   との位置関係を求め、 前記基板（１３）が露光される位置とは別の位置で、前
   記露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または
   荷電粒子線によって、所定の前記第１の位置合わせマー
   ク（Ｍｗ）と前記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）との
   位置関係を求め、 前記基板（１３）が露光される位置とは別の位置で、前
   記露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または
   荷電粒子線によって、前記位置関係を求める時に使用し
   た前記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）を検出して、前
   記露光用光線または荷電粒子線に対する前記移動台（１
   １）の位置関係を求め、 前記求められた３つの位置関係から、前記露光用光線ま
   たは荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線と前
   記基板（１３）上のパターンとの位置関係を求めて、露
   光すべきマスク（３）のパターンと前記基板（１３）上
   のパターンの位置合わせを行なうよう前記移動台（１
   １）を制御する処理系とを有することを特徴とする半導
   体露光装置。
4. 【請求項４】 感光性材料を塗布した基板（１３）に所
   望のパターンを露光する半導体露光装置における露光方
   法であって、 前記基板（１３）上には、１つ以上の第１の位置合わせ
   マーク（Ｍｗ）を備え、 当該移動台（１１）上に１つ以上の第２の位置合わせマ
   ーク（Ｍｓ）を備えて、前記基板（１３）を保持して複
   数方向に移動可能な移動台（１１）と、 当該マスク（３）上に１つ以上の第３の位置合わせマー
   ク（Ｍｍ）を備えて、前記基板（１３）上に露光すべき
   パターンを持つマスク（３）と、 前記移動台（１１）及び基板（１３）上に露光用光線ま
   たは荷電粒子線、或いは別の光線または荷電粒子線を照
   射して前記第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）、第２の位
   置合わせマーク（Ｍｓ）、及び前記第３の位置合わせマ
   ーク（Ｍｍ）の像の位置を検出するマーク検出系（７）
   とを具備し、 前記基板（１３）が露光される位置とは別の位置で、前
   記露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または
   荷電粒子線によって、所定の前記第３の位置合わせマー
   ク（Ｍｍ）の像と前記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）
   との位置関係を求める第１のステップと、 前記基板（１３）が露光される位置とは別の位置で、前
   記露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または
   荷電粒子線によって、所定の前記第１の位置合わせマー
   ク（Ｍｗ）と前記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）との
   位置関係を求める第２のステップと、 前記基板（１３）が露光される位置とは別の位置で、前
   記露光用光線または荷電粒子線、或いは別の光線または
   荷電粒子線によって、前記第１及び第２のステップで使
   用した前記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）を検出し
   て、前記露光用光線または荷電粒子線に対する前記移動
   台（１１）の位置関係を求める第３のステップと、 前記第１、第２、及び第３のステップで求められた位置
   関係から、露光用光線または荷電粒子線と前記基板（１
   ３）上のパターンとの位置関係を求めて、露光すべきマ
   スク（３）のパターンと前記基板（１３）上のパターン
   の位置合わせを行なう第４のステップとを有することを
   特徴とする半導体露光方法。
5. 【請求項５】 前記露光用光線または荷電粒子線は、イ
   オンビームであることを特徴とする請求項１、２、３、
   または４に記載の半導体露光装置または半導体露光方
   法。
6. 【請求項６】 前記別の光線または荷電粒子線を照射す
   るマーク検出系（７）は、各位置合わせマーク（Ｍｗ，
   Ｍｓ，及びまたはＭｍ）の検出を光学的方法によって行
   なうことを特徴とする請求項１、２、３、４、または５
   に記載の半導体露光装置または半導体露光方法。
7. 【請求項７】 前記別の光線または荷電粒子線を照射す
   るマーク検出系（７）は、 各位置合わせマーク（Ｍｗ，Ｍｓ，及びまたはＭｍ）の
   マーク画像を取得する顕微鏡及びカメラと、 前記取得したマーク画像の画像処理を行なってマーク位
   置を求める画像処理装置（２１）とを有し、 マーク検出を光学的方法によって行なうことを特徴とす
   る請求項１、２、３、４、または５に記載の半導体露光
   装置または半導体露光方法。
8. 【請求項８】 前記マーク検出系（７）は、前記第１の
   位置合わせマーク（Ｍｗ）及び第２の位置合わせマーク
   （Ｍｓ）の位置において、特定形状をなす光線を、前記
   第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）及び第２の位置合わせ
   マーク（Ｍｓ）上で、前記光線の走査または前記移動台
   （１１）の走査により走査し、走査位置と検出信号から
   前記第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）及び第２の位置合
   わせマーク（Ｍｓ）のマーク位置を求めることを特徴と
   する請求項７に記載の半導体露光装置または半導体露光
   方法。
9. 【請求項９】 前記第１の位置合わせマーク（Ｍｗ）及
   び第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）は、回折格子形状の
   マークであり、 前記マーク検出系（７）は、前記第１の位置合わせマー
   ク（Ｍｗ）及び第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）に可干
   渉光を照射して、回折格子位置による回折光の位相ずれ
   を検出することにより、前記第１の位置合わせマーク
   （Ｍｗ）及び第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）のマーク
   位置を求めることを特徴とする請求項７に記載の半導体
   露光装置または半導体露光方法。
10. 【請求項１０】 前記別の光線または荷電粒子線を照射
    するマーク検出系（７）は、前記第１の位置合わせマー
    ク（Ｍｗ）及び第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）の検出
    を電子線を用いて行なうことを特徴とする請求項１、
    ２、３、４、または５に記載の半導体露光装置または半
    導体露光方法。
11. 【請求項１１】 前記マーク検出系（７）は、前記第１
    の位置合わせマーク（Ｍｗ）及び第２の位置合わせマー
    ク（Ｍｓ）上で、電子線を前記電子線の走査または前記
    移動台（１１）の走査により走査し、走査位置と前記第
    １の位置合わせマーク（Ｍｗ）及び第２の位置合わせマ
    ーク（Ｍｓ）から発せられる二次電子信号からマーク位
    置を求めることを特徴とする請求項１０に記載の半導体
    露光装置または半導体露光方法。
12. 【請求項１２】 前記露光用荷電粒子線を照射するマー
    ク検出系（７）は、第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）上
    で、前記露光用荷電粒子線を前記露光用荷電粒子線の走
    査または前記移動台（１１）の走査により走査し、走査
    位置と前記第２の位置合わせマーク（Ｍｓ）から発せら
    れる二次電子または二次イオン信号からマーク位置を求
    めることを特徴とする請求項１、２、３、４、または５
    に記載の半導体露光装置または半導体露光方法。