JPS58116541A - 整合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は整合装置及び整合方法、特に半導体回路パター
ンの露光機（いわゆるマスクアライナ−）等、精密な位
置合わせ（アライメント）を行なうものに関する。一般
に半導体素子、ＩＣ等は、８ｉ　、　ＧａＡｓ　等の基
板上に複雑な回路パターンを焼き付け、化学又は物理処
理を施す王権を何度も繰り返すことによって作製される
。

この際、前工程処理のなされた基板の所定位置に次工程
のパターンを正確にアライメントさせる必豐が生じてく
る。

近年、高速化、高集積化を指向してパターンの微細化が
追求されておりアライメント精度も０．１μｍオーダー
の極めて精度の渦い値が云々されるに至っている。

従来、このようなアライメントは作業者が目視で行なっ
ていたが近年急速にこの作業の自動化すなわち自動位置
合わせ（オートアライメント）が指向されている。例え
ば本件出願人による特開昭５３−９１７５４号公報に記
載される走査型光検出装［は、レーザ光をスポット状又
はスリット状に物体上に結像させて物体上を等速走査さ
せ、アライメント用に設けられたマークからの散乱光を
検出するものである。レーザ光走査法の出現により、回
路パターンが焼き付けられ複雑な微細断面形状をした半
導体用のクエ・・−からもＳ／Ｎ比の良い信号を抽出す
ることが可能となりオートアライメント技術が急速に普
及した。

レーザ光走査方式は例えに本件出願人による特開昭５４
−５３５６２号公報の光電検出装置にみられるようにマ
スクとウエノ・間隔がゼロのコンタクト法若しくはマス
クとウエノヘ間が微小量のプロキシミテイ法のみならず
レンズ若しくはミラーを用いたプロジェクション法に対
しても適用できる。

とζろで当該分野においてオートアライメントの精度を
向上させる為の要因の一つとしてレーザ光の干渉の問題
の解決が大きな課題となってくるに到った２、すなわち
、マスクのアライメント用マークのエツジ信号出力が変
動し、安定したアライメントが為されないということで
ある。この様子を第１図に示す。図中１は焼き付けるべ
きパターンが刻まれているマスク、２はウニ・・、３は
入射光である。ここでマスク１のアライメント用マーク
のエツジで散乱される光には２種類のものが存在する。

１つは図中４で示した様にアライメント用マークのエツ
ジから直接散乱して戻ってくる光であり、もう一つをま
ウニ／％２で反射されて戻ってくる光である。ウエノ・
２で反射されて戻ってくる光には２楕類あり、一方は５
で示されるようにマスク１のアライメント用マークのエ
ツジで散乱されてウエノ・２で反射されてくる光であり
、他方は６で示されるようにマスク１のアライメント用
マークのエツジを過ぎて、ウエノ・２で反射され、而る
後にアライメント用マークのエツジで散乱される光であ
る。ウニ／−，（ま一般に反射率が高いため、マスク１
のアライメント用マークのエツジから直接散乱される光
４と、ウエノ・２からの反射を介する光５若しくは６と
の干渉は大となり、マスク、ウエノ・間の微小変化によ
りアライメント時、フォトマスクのアライメント信号出
力は変動が激しく不安定となりアライメント精度に悪影
譬を島えていた。

以上はマスク１のアライメント用マークのエツジ信号出
力がウエノ・２の介在することによって干渉により不安
定となることを述へたものであるが、これとは別に理論
的に會ユウエＩ・２のアライメント用マークのエツジ信
号出力がマスクの介在することによって干渉により不安
定となることが考えられる。

すなわち、ウェハのアライメント用マークのエツジから
直接、散乱されてくる光と、マスク下面で反射し、再び
ウェハに戻ってウェハのアライメント用マークのエツジ
から散乱されてくる光が干渉することである。

しかし彦から、マスクは一般にガラス等反射率の低いも
ので構成されるため、実際に祉干渉が弱く、ウェハのア
ライメント用マークのエツジ信号出力は、安定したもの
となっている。

マスクのアライメント用マークのエツジ信号出力の干渉
による影響はマスクとウェハとの間隙がわずかなグロキ
シミフィ焼付けで顕著であるがレーザ光の可干渉距離が
長い丸め、レンズ若しくはミラー光学系を用いたプロジ
ェクション焼付けの場合にも程度の差こそあれ依然とし
て残る間融である。

本発明は斯かるマスク上のアシイメントマークエッジか
らのアライメント信号の干渉現象による不安定性を解消
し、安定した計測と、より烏い精腋のアライメントを可
能とした新規な整合装置及び整合方法を提供することを
目的とす心・ この目的は一方の物体が実質的に存在しない領域に第２
の験合用マークを設けることによって、更にはこの第２
の整合用マークを他方の物体上に設けることによって達
成される。

これにより第２の贅合用マークからの安定した出力が侍
られ、これを基準信号として用い、第１段階としてウェ
ハが実質的に存在しない状態でマスクの第１の整合用マ
ークとの札対位置関係を検出し、第２段階としてウェハ
が実質的に存在する状態で、マスクの第１の整合用マー
クに対向するウェハの整合用マークとの相対位置関係を
検出することにより、マスクとウェハのアライメントを
安定して行なうことができる。

更に第２の整合用マークをマスクに設ければマスク上の
第１の整合用マークと第２の整合用マークは相対位置関
係が保たれるため、マスク絶対位置が変化しても第２の
整合用マークを基準としこれに対するｔ＃Ｊｌの整合用
マーク位置が変化せず安定したマスクとウェハとのアラ
イメントを行なうことができる。

なお本発明においては第１の整合用マークと＄２の整合
用マークを別の対物レンズ系で観察することとなるが、
＄２の整合用マークをマスク上に設けた場合、一方でマ
スクに、他方でウェハにと双方独立にピントを合致でき
フォーカスずれによる誤差が除去される。

以下、図に従って本発明を具体的に説明することとする
。

第２図は本発明による好ましい実施例の一つである。

図中１はマスク、一点鎖線で示された２絋ウエハを示す
。

マスク１上には回路パターン（実素子パターン）の他、
アライメント用のマーク１０ａ　、　　ｌｌａ　。

１０ｂ、　　ｌｌｂが形成されている。マーク１０１゜
１１ａは各々対物レンズ１４ａ　、　　ｌｌａを介して
左視野系として視野合成され、マーク１０ｂ　、　　ｌ
ｌｂ　ｔｉｃ各々対物レンズ１４ｂ、　　１５ｂを介し
て右視野系として視野合成される。アライメント用マー
ク１１ａ　、　　ｌｌｂ　ｄ従来用いられていたマーク
であるが、本発明で特徴的なの１１アライメント用の寸
−りがｌｌａ　、　　ｌｌｂの他にｌＱａ　、　　１０
ｂとして新たに設けられていることである。

ここで注目しなければならないの／ｒｌ　１０ａ　、　
ｌＯｂで示されるマークの下にはウェハ２が存在してい
ないことである。なおコンタクト・グロキシミテイ法で
はできないがフロジエクション法の場合に、ウェハ２が
存在していてもシャッター等によりウェハ２からの反射
光を抑え少なくともマーク１０ａ　、　　１０ｂのある
領域をアライメント時、実質的にウェハ２が存在しない
状態を形成することも可能である。

このように１０ａ　、　　１０ｂで示されるマークの下
にはアライメント時、実質的にウェハ２が存在しない状
態となるため、第１図におけるウエノ・からの反射光５
若しくは６の光が存在せず、唯一散乱光４のみが存在す
ることとなる。ウエノ・２からの反射光５．６が存在し
ない為、干渉は起きず、極めて安定したマイク信号を抽
出することができる。

このウェハ域にかからぬ位置に設けられるマークｌＱａ
　、　　１０ｂがマスクとウェハとのアライメントの基
準として用いられる。

なお、マークＩＯａ　、　　１０ｂの下は実質的に光を
反射しないような処置例えばフォトマスクホルダーの該
当箇所に穴をあけ、フォトマスクを通り抜けた光をこの
穴を通して外部に逃がし、観察系に戻ら表いようにする
ことが望ましい。穴の替わりにマーク１０ａ　、　　１
０ｂに相当する箇所に反射防止処娃をしても良い。フォ
トマスクホルタ−に何らかの処理を施した場合に扛本発
明の特徴となるマーク１０ａ　、　　１０ｂが設けられ
る場所ｒよ自１゛′と限定されてしまうが、ウニ・・の
有効域以外の場所であり実際上問題ない。

マーク１０ａ　、　１０ｂ　　からの信号はウエノ・の
有無にかかわらず安定して抽出されることを既述したが
、アライメントの第１段階としてウエノ・が実質的に存
在しない状態で、レーザ光を走査すれば、パターン１０
ａ　、　　１０ｂのみならず、マーク１１ａ、　　ｌｌ
ｂからのエツジ信号が安菫して得られマーク１０ａ　、
　　１０ｂの位置に対し各々マーク１１へ１１ｂの位り
が女矩して構出測定される。後述するアライメントの第
２段階としてはウェハが実質的に存在する状態でマスク
上のマーク１０ａ。

１０ｂの位置に対しウェハ上のアライメントマークの位
ｋｔ−検出測定することとなる。次に第３図においてマ
スク面を観察するアライメントスコープ系を示す。図で
は片側の視野すなわち第２図における左側の領域りのみ
か記載されている。

１４ｍ　、　　１５ａ　ｔｌ対物レンズ、２１ａｆｌＬ
’−ザー、２２ａ　ｔまレーザーをスポットｉｔ　ｉ　
像するレンズ、２３ｍ龜回転多面鏡、２４ａはｆ−θレ
ンズ、２５ａは観察系とのビームスプリッタ−１２６ａ
ｒユフイールドレンズ、２７ａは視野分割プリズム、２
８ａ。

２８’ａ　　ｌｄ、％５光ビームスプリッター１２９ａ
　、　２９’ａはリレーレンズ、３０ａ　、　３０’ａ
は１／４波長板、３１ａ　、　３１’ａはレーザー光透
過フィルター、３２ａ。

３２′ａは瞳結像レンズ、３３ａ　、　３３’ａ　は零
次光を除くための空間周波数フィルター（ストッパー）
、３”　ｓ　３４’ａはコンデンサーレンズ、３５ａ　
、　３５’ａはフォトディテクターで以上が光電検出系
を構成する。また３６ａはエレクタ−レンズ、３７ａは
撮儂素子、３８ａ　、　３８’ａは視野照明系、３９ａ
　、　３９’ａに照明光源を示す。

ここでアライメントスコープ系の構成は例えば照明光源
３９ａ　、　３９’ａ　Ｋオプティカルファイバーを用
いるとか、光路の曲げ方を変える等種々の変形が考えら
れるが、第３図を代表例として示すこととする。

第３図で対物レンズ１４ａ、１５ａ　上に１／４波長板
３０ａ　、　３０’ａを設けたのは偏光ビームスプリッ
タ−２８ａ　、　２８’ａとの関連である。

すなわち偏光ビームスグリツタ−２８ｇ　、　２ｇ’　
ａを反射して対物レンズ１４ｇ　、　１５ａ　に入るス
キャンされたレーザ光は１／４波長板３０ａ　、　３０
’ａを通りマスク若しく社ウェハで反射され再び１／４
波長板３０ａ　、　３０’ａを通ることによって偏光方
向が９０°回転し、書度偏光ビームスプリッタ−２８３
゜２８′ａに入ると今度は透過してフォトディテクター
　３５ａ　、　３５’ａに達する。

このような偏光手段を用いることにより走査信号検出が
極めて光電損失が少なく、効率的になされる。

第３因の様な光学系を用いて第２図の様に配列されたマ
スク１、ウエノ・２を観察するわけであるが、第２図に
不すように対物レンズ１４ａと１５ａ１またこれと対称
的に構成きれる対物レンズ１４ｂと１５ｂが互いにペア
をなしている。次にこのようなアライメントスコープ糸
で観察されるアライメント用マークについて説明する。

第４図り従来のアライメント用マーク′Ｊｋ７１＜す。

４３ａ　、　４４ｍ　、　４３ｂ　、　４４ｂ　　ｒＱ
−ｚスフのアライメントマークを、また４５ａ　、　４
６ａ　、　４５ｂ　、　４６ｂ　　Ｆｉウェハのアライ
メントマークを示す。

第４図は従来の系を用いて観察される像の一例であり２
つの対物レンズ１５ａ、１５ｂ　　を介して視野合成し
た場合の系を示し１いる。すなわち４３ａ　、　４４ａ
　、　４５ａ　、　４６ａ　　は一方の対物レンズ１５
ａを介して、また４３ｂ　、　４４ｂ　、　４５ｂ　、
　４６ｂ　　は他方の対物レンズ１５ｂを介して表示面
に視野合成されている。マスク上のアライメントマーク
４３ａの２本のａは平行で、同様に２本の平行な線より
なるアライメントマーク４４ａに直交する４１１１成に
設定され１いる。

またウェハ上のアライメントマーク４５ａ　、　４６ａ
は互いに直交するように設定されている。４３ｂ。

４４ｂ　、　４５ｂ　、　４６ｂも同様な関係にある。

４８はレーザ走査ビームの走査ラインテありビームが走
査これることによりマスク及びウェハのアライメントマ
ークのエツジ部からの走査４Ｆ４号出力が時系列的に得
られる。ｆ−ｅレンズニヨｔ）　ｖ−サヒームの走査速
度が一定であるからアライメントマークのエツジ間隔は
時系列的な信号出力の時間間隔より検出でき、これが飯
米、マスクとウェハとのアライメントはウェハの存在す
る状態で行なっていたので既述したようにマスクのアラ
イメントマーク４３ａ　、　４４ａ　。

４３ｂ　、　４４ｂ　からのエツジ信号出力が干渉作用
により変動し、安定したアライメント操作が困難であっ
た。

第５図ｈ１本発明のアライメント用マークを用い視野合
成された系、全体の説明図である。

対物レンズ１４ａ、１５ａ　　により谷々マーク１０ａ
。

１１ａが視野分割プリズム２７ａ上にその陵線に関し振
り分けられて投影され、而る抜エレクターレンズ・３６
ａにより同一表示面として撮（１１素子３７ａ上に視野
合成されるよう投影される。同様にマスク中心について
対称的な位置に設けられル対物しｙス１４ｂ、　　１５
ｂ　Ｋ　ｊ　１１）　？−り１０ｂ、ｌｌｂが不図示の
撮像素子３７ｂ上に視野合成きれるよう投影される。

撮像素子３７ａ　、　　３７ｂからの出力を貴台成し、
同一表示面に表示することはもとより可能である。

ここで注目すべきは、マスク上に設けられるアライメン
ト用マーク４１ａ、　　４２ａ、　　４３ａ、　４４ａ
。

４１ｂ　、　４２ｂ　、　４３ｂ　、　４４ｂ　　のう
ち、対物レンズ光軸方向から見てウェハ域外にアライメ
ント用マー１０レ ク４１ａ　、　４２ａ　、　４１ｂ　、　４２ｂ　すな
わち１０ａ、−が設けられることである。

以下、第５図の左視舒におけるマーク１０ａ。

１１ａについて第６因を用いて詳述する。＄５図の右視
野におけるマーク１０ｂ、ｌｌｂ　　については対称性
より同様に扱えるので省略する。

第６図においてマスク上のマーク４１ｍは４３ａに平行
で、ま九４２１は４４１Ａに平行であり、４３ａと４４
ａは互いに直交する。

従来、マスク上のマーク４３ａ、４４ａ　　Ｋ対し、ウ
ェハ上のマーク４５ａ　、　　４６ｍをアライメントさ
せていたが本発明においてはマスク上のマーク４１ａ、
　　４２ｍに対し、ウェハ上のマーク４５ａ　、４６ａ
をアライメントさせることを用いる。

この前提としてマスク上のマーク４１ｇ　、　４２ｍに
対し、マスク上のマーク４３ａ　、　　４４ａの位置関
係が特定されることが必要である。これは既述したよう
に第１段階としてウェハが実質的に存在しない状態で安
定して検出するものである。

ここで第２段階としてウェハが実質的に存在フる状態で
、走査ビーム４８ａで走査するとマスク及びウェハのマ
ークの各エツジ信号からのフォトティチクター３５ａ　
、　３５’ａによる時糸夕１ｊ的出力が第７図に示され
るように得られる。

第７図で４１−１と示したのがマーク４１ａの左側の線
からの出力、４１−２と示したのがマーク４１ａの右側
の線からの出力で他の添字もこれに準する。第７図にお
いて視野分割線４７ａからの出力も微かながら観察され
るので図中に示しだ。

視野分割線４７ａは視野分割プリズム２７ａの陵部が投
影されて生ずるものである。マスクのマーク４１ａと４
３ａ　、　　４２ａ　、と４４ａ　　とは互いに平行で
あり４１−１と４３−１の時間間隔ＴＩ、４１−２と４
３−２の時間間隔１゛鵞、４２−１と４４−１の時間間
隔Ｔｓ、４２２と４４−２の時間間隔Ｔ４は一定の値と
なる。マスクのマーク４１ａ、４２ａが各々４３ａ。

４４ａに平行となるように設けることは走査ビーム４８
ａが図中上下に偏位する場合にも安定した針側をなすこ
とができる点で有用である。

ここでマスクのマーク１０ａ　ｕウェハが実質的に存在
しない領域に設けられ、マーク１ｌａｈウエハが実質的
に存在する領域に設けられることはＭ要である。すなわ
ち＠７図における各信号出力のうち、マスク上のマーク
４３ａ、　　４４ａからの出力４３−１．４３−２．４
４−１．４４−２ｔ；ｊウェハからの反射光との干渉作
用により不安定な一方、マスク上のマーク４１ａ、　　
４２ｍからの出力４１−１゜４１−２．４２−１．４２
−２はウェハが実質的に存在しないため干渉作用が無く
極めて安定していることである。

以下、本発明におけるマスクとウェハとのアライメント
法を詳述する。

本究明においてＩＩ′ｉ第１段階としてウエノ・の実線
に存在しない状態若しく社シャッター等により光束を辿
る状態すなわち光路中にウェハが実質的に存在しない状
態で、マスク上をレーザビーム走査し、マスク上のマー
ク４１ａ　、　４２ａ　　と４３ａ　、　４４ｇ　　の
時間間隔を測定しておき、こ７Ｌをメモリーさせておく
。ここでウエノ・力；実質的に存在しないためマスク上
のマーク４１ａ、４２ａ。

４３ａ、　４４ａからのエラ２４８号出力４１−１．４
１−２゜４２−１．４２−２．４３−１．４３−２．４
４−１．４４−２は変動せず、各マーク間の時間間隔は
正確ＶＣ６１曲１さオＬる。

第２段階としてウエノ・を実質的ｅこマスクの下に存在
させマスク上をレーザビーム７１ｆする。

マスク上のマーク４１ａ　、　　４２ａの１警こ虻エウ
エ／％　ｉｉ介在しないため依然としてエツジ信号出力
４１−１、４１−２．４２−１．４２−２　　ｕ安定し
て得られる。

＄２段階でマスク上のアライメントマーク４３ａ　、　
　４４ａからのエツジ（ｉ号出力は干渉（Ｙ用により不
安定となり、このときのエツジ（ｒｉ号小出力４３１．
４３−２．４４−１．４４メはアライメント１トに使用
しないこととする。ただウエノ・のアライメントマーク
４５Ｂ、４６ａ　　からのエツジに号出力４５．４６＆
！安定して得られ、これをアライメント操作に用いる。

マスクが実質的に存在してもウエノ・上のアライメント
マークからのエツジ信号出力が安定して得られるのは既
述したようにマスク下面の反射率が低く、干渉作用が弱
いためである。マスクとウエノ・の位置す１しは第１段
階、第２段階の信号が合成されて検出される。すなわち
、第７図において第１段階でれ時間間隔Ｔｌ　ｍ　Ｔ１
１　＠　’ｒ、　ｆ’ｒ、　、　Ｔ’ｓｉ　、　’ｒ、
が安定して得られ、第２段階では時間間隔Ｔａ、Ｔｂ　
が安定して得られることとなる。マスクとウエノ・との
アライメントの完了を、マスク上のアライメント用マー
ク４３ａ　、　４４ａ　（Ｄ丁度申出ｊにウエノ１上の
アライメントマーク４５４４６ａがはさみこまれること
をもって為す場合、走査ビームの走査速度が一定なので
ウエノ・はマスクに対し次式が成立するように相対的に
移動させれば良い。

Ｔ、　　＋’ｒ、＋’ｒ１茸 Ｔａ　ｘ ここ′でＴａは４１−１から４５までの時間削１隔、Ｔ
ｂ１ｆ　４２−１カラ４６−１　ｆノ１Ｌ）ｆ！１間隔
、Ｔｔ　Ｗヨ４１−１までの時間間隔、Ｔ３　　は４２
−１力菖ら４４−１までの時間間隔、Ｔ４は４２−２力
箋ら４４−２までのｋＦｊ間間隔、’Ｉ’ｓａは４２−
１から４２−２まテノｔ＋＊間間隔である。

ところでマスク上のマークｌｌａ　（４３ａ、　４４ａ
）が無いと、−ｒスフ上のマーク１０ａ　（４１ａ　、
　４２ａ　）ね一方の対物レンズ１４ａで観察され、一
方つエバ上のマーク４５ａ　、　　４６ａ　１１他方の
対物レンズ１５ａで観察されるため、すなわち異なる対
物レンズで観察されるため、マスクとウエノ・の完全な
る位１ｉｉＴ＠係が保証されない。然るＶこ本発明にお
いてはマスク上のり−クｌｌａ　（４３ａ、　４４ａ　
）を使用し、第１段階の測定にふ・いてこのマスク上の
マークを対物レンズ１５ａで観察し、第２段階の測定に
おいてウニＩ・上のマーク４５ａ、４６ｍを同じ対物レ
ンズ１５ａで観察するため、対物レンズ１５ａが１４ｍ
に対し相対的に位置変化することがあってもマスクとウ
ェハの完全なる位置関係が保証される。

ところでＴａ、　Ｔｂ　の式でわかる様に第１のアライ
メント用マークｌ１ｍと、第２のアライメント用マーク
１０ａと扛同−若１．＜は相似の形状でなくとも良い。

すなわち例えばｔ！ＰＪ８図に示されるようにマーク４
１ａ　、　　４２ｍが１本に重なったようなマーク５１
ａ　、　　５２ａであっても良い、ｒ４９図はマスク上
の＠１のアライメント用マークとして４３ａ　、　４４
ａを、第２のアライメント用マークとして５１１゜５２
ａを用いたときの各マークのエツジ信号出方をホす。ウ
ェハが実質的に存在しない状態でのマスク上のアライメ
ントマークからの出力パルス５１から４３−１までの時
間間隔をＴｌｌ、５１から４３−２までの時間間隔をＴ
ｕｔ、５２から４４−１までの時間間隔をＴｌｌ　、　
５２がら４４−２１での時間間隔をＴ４１で示す、また
ウェハが実質的に存在した状態でのマスク上のマーク５
１ａ。

５２ｍからのエツジ信号出力５１．５２とウェハ上のマ
ーク４５ｇ　、　４６ａからのエツジ１ｇ号出方４５゜
４６との時間間隔を各々Ｔａｌ、Ｔｂｌとする。マスク
上のアライメント用マーク４３ａ、４４ａ　　の丁度中
間にウェハ上のアライメント用マーク４５ａ、　４６ａ
がはさみこまｆすることをもってマスクとウェハのアラ
イメントが完了するとする場合、次式を満たすようウェ
ハがマスクに対し相対的に移動される。

Ｔｂ１＝””　＋　Ｔ４１ ここで光電検出系のブロック図を第１０図に、また時間
間隔測定の実施例を第１１図に示す。

第１０図、＄１１図において主としてウェハの実質的に
存在する第２段階の系について説明する。

フォトディテクター３５ａ　、　３５’ａからの出力は
（第１１図（ａ）　）　ｔａ、アンプで増幅され、論理
レベル交換回路でパルス化され（第１１図（ｂ）　）　
、計測モード設定回路によねパルス第１発註をたたくか
、第２発註をたたくか選択され、各々論理ゲート発生回
路１．２を介してゲート信号が加わり（第１１図（Ｃ）
若しくＵ（ｅ））、ＡＮＤ回路を経てマスクの第２のア
ライメントマーク５１若しくは５２からの４ｄ号と、ウ
ェハのアライメントマーク４５若しくは４６からの信号
との時間間隔Ｔａ、　Ｔｂが計測され（第１１図（ｄ）
着しくはげ））、これが前述の式を満たすようＸ、Ｙ、
θ駆動される。ところでウェハが実質的に存在しない第
１段階の測定系については計測モード設定回路により適
宜なケート信号が選択されマスクのアライメントマーク
５１と４３−１からの信号の時間間隔Ｔ、、　、　５１
と４３−２　からの信号の時間間隔Ｔ２１が計測され、
次のｖＪ２段階の測定にあたっての基準値が形成される
。第１１図におけるゲート信号龜２ΔＴのパルス幅をも
ち、ウェハのアライメントマーク４５若しくＦｉ４６が
２八Ｔに相応する許容展をもって各々マスクのアライメ
ントマーク４３−１．４３−２若しくは４４−１．４４
−２の間に、はさまれるときＡＮＤ回路よりウエノ・に
関する出力が得られるようになっている。

ここでウェハのアライメントマークがマスクのアライメ
ントマークにはさまれないときはウェハに関する出力が
得られなくなる。勿論、この場合も考慮してゲート信号
を適宜選択することは可能である。

第１１図は簡略化された実施例をンバしている。

ところで以上、第５図において示した如くマスク上のマ
ーク４１ａ　、　　４２ａは４３ａ　、　　４４ａとペ
アになり、一方の走査ビーム４８ａで走査され、他方４
１Ｊ　　４２ｂは４３ｂ　、　４４ｂ　　とベアになり
他方の走査ビーム４８ｂで走査されると述べたが、１な
わち新たなマークを２箇所設けるとして述べたが原理的
に祉少なくとも１箇所あれに良い。

上のアライメントマーク４１ａ　、　　４２ａ　、　　
４３ｇ　。

４４ａ　、　４４ｂ　、　４３ｂ　、　４１ｂ　、　４
２ｂと順次走査されるような場合、アライメントマーク
４１ａ　、　　４２ａが有れば４１ｂ、　　４２ｂが無
くとも良い。同様に４１ｂ。

４２ｂが有れば４１ａ、　　４２ａが無くとも良い。

また本発明においてビームの走査方向扛図示されたもの
に限らず、視野合成される結果、マスクの第１．＄２の
マーク及びウェハのマークを検出できるものであればど
のような走査方向であっても良い。

ところで本発明について種々の変形例が考えられる。

第１ｉ図に示されるものは、精度を高めるため、左右方
向だけでなく上下方向にも対物レンズベアを配置したも
のである。

マスク上、クロスで示す８箇所が２ライメント川マーク
が設けられる位置である。このうち４箇Ｆ９ｒ６０ａ、
　　６０ｂ、　　６２ｍ、　　６２ｂ　ｈウェハ２の介
１ 在しない領域に設けられる。

第１３図に示すものはマスク１上のアライメント用マー
クを矩形状となるよう４箇所に設けたものである。

コ（Ｄ　’）　チ、７０ａ、　　７１ａ　Ｕウェハ２の
介在しない領域に設けられる。

第１４図に示すものは、顕Ｗｌ硯糸の視野を点線で示す
様にうまくとることにより、対物レンズとして左右１本
づつの１ｔｔＺ本で十分な検出を行なうことができる実
施例である。

但し、この実施例ではコンタクト法の場合、マスクとウ
ェハ２の双方同時に完全にピントを合致させることが可
能であるがグロキシミティ法の場合、マスクとウェハに
微小片ヤップがあるためマスクとウェハ双方に完全にピ
ントを合致きせることかできない。しかし実用上、本実
施例はプロキシミティ法にも充分適用可能である。とこ
ろでマスクとウェハーのアライメントが完了すると装置
は露光動作に移行する。

アライメ／ｉｔ、６位置と無光する位置が同一の場合、
すなわちマスクとウェハーがアライメントを完了した位
置で露光を受ける場合、対物レンズ系を無光の邪魔とな
らぬ様、マスク上側の位置から光路外へ退避させる必要
がある。対物系は姦光後再び元の位置に戻ってくるよう
にすれば良い。この他に第１５図に示されるようにアラ
イメント位ｔＡと露光位置Ｅが完全に分陰されるもので
あっても良い。

すなわちこの場合、アライメント用の対物レンズ１４ａ
、　　１５ａ、　　１４ｂ、　　１５ｂ　テマスクとウ
ェハがアライメントされた後、マスクとウェハ扛相対位
置を保ったまま一体的に露光位置Ｅに送られ露光を受け
ることとなる。

以上、述べてきた様に、本発明はマスク信号をウェハに
よる影響を全く受けない状態で取り出しアライメントの
安定化を図ることを特徴とする。本発明を用いれば第１
４図に示される実施例を除いて顕微鏡対物レンズがマス
ク用、ウェハ用と別箇独立して設けられるため、マスク
とウェハ双方に完全にピントを合致させることができ、
特にプロキシミティ法で社フォーカスのずれによる誤差
の混入が除去される。

すなわちウェハの実質的に存在しない領域に設けられる
対物レンズはマスクにピントが合うように、まだウェハ
が実質的に存在する領域に設けられる対物レンズｈマス
クではな、く焼付は時のウェハ位置にピントが合うよう
に設定することができる。

更に本発明においてウェハの実質的に存在しない領域に
設けられるマスク上のアライメントマークはアライメン
トスコープ内での率なる指標として用いられるだけで実
素子パターン々！との相対精度を必要としないので、ア
ライメントマークを設けることも比較的容易になされ得
る。

本発明は基本的には基準信号をマスク以外から取り出し
ても良いものであるが、特にマスクから取り出すことに
よって次のような効果がある。

すなわちウェハが実質的に存在しない状態で第１段階の
測定が終わり、而る後にウェハが実質的に存在する状態
で第２段階の測定を行なう際、ウェハとマスクがコンタ
クトすることによりマスク絶対位置が第１段階の測定位
置からシフトすることが考えられるが、本発明において
はマスク上の２種類の７ライメントマーク、すなわちウ
ェハ域にかが知らない第２のマークと、ウェハ域にかか
る第１のマークが同一量シフトすることとなり、第１段
階でのメモリーされた測定値を用いてシフトされたマス
クに対しウェハを正確にアライメントできることとなる
。この場合、勿論表示向上でシフト量が同一となるよう
第１のマークと第２のマークを観察する光学系は同一倍
率であることが望ましい。アライメントスコープにおけ
る対物レンズ１４ｍ　、　　１５３１の相対位置の微小
変化祉毎回ウェハが露光を受けて搬出される毎に時間間
隔を測定し、メモリーしておけば完全に補正されること
となる。

またマスクとウェハとの間に予めオフセット箪のある場
合はその値に応じて時間間隔Ｔａ、Ｔｂを調整してやれ
ば良い。なお、本発明では光電検知の方法をレーザ光走
査によって行なったが他の方法例えば光電顕微鏡を用い
る方法や、撮像管、ＣＣＤ４の電子的な走査方式を用い
ることも勿論可能である。

その際、特にウェハの信号を取る側の顕微縫糸で暗視野
法的な検出を行なうとコントラストが強調されて有利な
場合が多い。

また本発明ではオートアライメント用のマークの為に、
故意に実素子をつぶす実施例のみを示したがアライメン
トマークをスクライブ用のライン上に設ければ実素子を
つぶすことなく、効率的にパターンの配列を行なうこと
ができる。

ところで、本発明瘉よコンタクト／グロキシミテイ法を
中心に説明したが、他の焼き付は力法例えばレンズ或い
はミラーによるプロジェクション法に本適用できるも？
である。

まだ本発明の方法は光無光法のみならずＸ＃露光法等、
他の焼き付は露光法に対し広汎な応Ｉ彬が可能である。

【図面の簡単な説明】

ｉ１図はマスク上のアライメントマーク４Ｎ−＋の干渉
による影響の説明図、 第２図は本発明のマスク上のアライメントマークのウェ
ハとの相対位置を示す図、 第３図は本発明におけるアライメントスコープ系の左半
分を示す斜視図、 第４図は従来のマスク、ウエノ・上のアライメントマー
クの全体図、 第５図は本発明のマスク、ウエノ・上のアライメントマ
ークの一実施例の全体図、 第６図は第３図に示すアライメントスコープでの観察像
の図、 第７図Ｕｇｇ６図で示し九観察偉からの出力の図、 第８図は第３図に示すアライメントスコープでの観察像
の別の実施例の図、 第９図は第８図で示した観察像からの出力の図、 第１０図は光電検出系のブロック図、 第１１図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）　（ｅ）　（
ｆ）は時間間隔測定の実施例の図、 第１２図乃至第１４図は本発明のアライメントマークの
異なる実施例の図、 第１５図はアライメント位置と露光位置が分離された系
の説明図、 図中 １はマスク、２はウエノ・、３ｈ入射光、４〜６は散乱
光、１’Ｏａ、　ｌｌａ、　１０ｂ、　ｌｌｂ　ｎマス
クのアライメント用マーク、１４ａ、　１５ａ。 １４ｂ、　１５ｂ　Ｕ対物レンズ、２１ａＬＩｉレーザ
ー、２３ａは回転多血辣、２４ａはｆ　−６ｖ　ｙズ、
３５ａはフォトディテクター、３７ａは撮像管、４１ａ
、　４２ａ、　４３ａ、　４４ａ、　４１ｂ、　４２ｂ
、　４３ｂ、　４４ｂはマスク上のアライメント用マー
ク、 ４５ａ、４６ｇ、４５ｂ、４６ｂはウエノ・上のアライ
メント用マークである。 出願　　人　　キャノン株式会社

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の２つの物体の位置を整合させるための第１
   の整合用マークを各々の物体の相対向する位置に設は九
   整合装置において、一方の物体が実質的に存在しない領
   域に第２の整合用マークが設けられたことを特徴とする
   整合装置。
2. （２）所定の２つの物体の位置を整合させるための第１
   の整合用マークを各々の物体の相対向する位置に設けた
   整合装置において、一方の物体が実質的に存在しない領
   域であって他方の物体上にｖ、２の整合用マークが設け
   られたことを特徴とする整合装置。
3. （３）　　−記第１の整合用マークを観察する第１の光
   学系のピントが一方の物体に合致し、前記第２の整合用
   マークを観察する第２の光学系のピントが他方の物体に
   合致する特許請求の範囲第２項記載の整合装置。
4. （４）前記第１の整合用マークが複数個設けられ、−紀
   第２の整合用マークが少なくとも１個設けられる特許請
   求の範囲第２項記載の整合装置。
5. （５）前記第１．第２の整合用マークが同数設けられる
   特許請求の範囲第４項記載の整合装置。
6. （６）　　削記他方の物体の第１．第２の整合用マーク
   が少くとも２つの方向を有するエツジを有し各々対応す
   るエツジが平行である特許請求の範囲第２項記載の整合
   装置。
7. （７）所定の２つの物体の位置を整合させるため、各々
   の物体に設けられる整合用マークからの信号を検出する
   ことにより２つの物体を整合する方法において、 一方の物体が実質的に存在しない領域にあって他方の物
   体上に設けられた第２の整合用マーク及び該他方の物体
   の第１の整合用マークからの信号を、一方の物体が実質
   的に存在しない状態で検出する第１の段階と、 一方の物体が実質的に存在する状態で、前記第２の整合
   用マーク及び該一方の物体の第１の整合用マークからの
   信号を検出するｔｓ２の段階と、 閑記第１．第２の段階で得られる信号を合成し、前記２
   つの物体の位置のずれを検出する第３の段階を含むこと
   を特徴とする整合方法。