JPS60144937A - アライメントマ−クの検出装置 - 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】 （発明の技術分野） 本発明はウェ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ェ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ェ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ットＬＳ
ＰとなってウェハＷ上に投射される。ウェハＷ上には第
２図に示すようにＬＳＩ、■ＬＳＩ等の回路パターンＣ
Ｐ及びアライメントマーク６Ｘ。

６Ｙ１６θが第１回目の露光動作によって複数形成され
ている。ステップアンドリピート方式の露俟装置におい
ては、回路パターンＣＰ、アライメントマーク６Ｘ、６
Ｙ、６θが１絹となってマスクに描画されており、これ
で順次ウェハを露光してゆき、結果的に第２図に示すよ
うなマトリックス状に配列される。この場合互いに直交
するＸ、Ｙ軸をウェハ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ナアライ
メントマーク６Ｙ１６０はＹ軸に平行になるように側光
されている。更に、ウェハＷのオリエンテーションフラ
ットはＹ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Ｙ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６
Ｙ１６０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ｌｌＹ、ｌｌθはそれぞれ設計上特定
されている。帯状のレーザー光源）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図に戻って、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
ーザー光源ッ）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、帯状レーザスポットを振動させっつウェハＷと帯
状レーザー光源）ＬＳＰの相対位置を変化させる（走査
する）。

この走査によってアライメントマーク６がら回折光が発
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１ｓｌＶｆｆｌされず、ウェハスト
リート７上の微小な凹凸や、ウェハストリート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
。しがし、一般的には回折格子たるアライメントマーク
６が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がら
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、ウェハプロセスの進行にともなってアライメ
ントマーク６の形状及びウェハストリート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
諌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。しかしこれではウェハスト
リート７が広くなってしまうがら、１枚のウェハから取
り出せるＬＳＩチッ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、ウェハ等の基板上のア
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
とによってアライメントマークの候補を探す第１手段１
００と、第１方向とは異なっ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っ
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１０２とから成る。アライヌ−よ
っ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手段によっ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手段によって第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
ポットとウェハとを相対的に移動することによって行な
う。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。第４図に投影型側光装
置のウェ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図のレーザ光跡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絹用意されている。

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
軸方向に駆動しくまたモータ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。ウゴハＷを吸着保持するためのウェハチャック１４
は第２テーブル１１上に回転可能に支持されている。

従って、ウェハチャック１４に載置されたウェハは、第
１テーブル１０を介して第２テーブル１１を移動するこ
とによって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ってＸ軸方向に移動さ
れる。ウェハチャック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
沿ったテーブルの往動、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ップ／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によっ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−２０に入射する。ハー
フミラ−２０によって反射されたレーザ光はミラー２１
及び対物レンズ２２を介してウェハ上に帯状に投影され
る。ウェ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−２０を通過したレ
ーザー光はハーフミラ−２３，２４に入射し、ハーフミ
ラ−２４によって反射されたレーザー光は対物レンズ２
５を介してウェハ上に帯状に投影され１、干してウェハ
から反射してきた回折光は対物レンズ２５、ハーフミラ
−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−２４を通過したレーザー
光はミラー２６、対物レンズ２７を介してウェハ上に帯
状に投影され、そしてウェ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。この検出系ハＹ　−７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２
８は回路パターンが描かれたマスクの光像をウェハ面上
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
て予めわかっているものとする。

ウェハアライメントは、ウェハ上に想定されたＸ−ｙ軸
と二次元移動装置のｘ　−ｙ軸と全対応づける動作であ
る。このウェ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、ウェ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６０′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って
位置するように第１回目露光で形成される。また、￥８
θアライメントマーク６Ｙ′、６０′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１１１ｊＬ３はそれぞれ既知の値である。

第６図にはウェ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の出力はヘッドアンプ５３．５
４．５５によってそれぞれ増幅され、更にＡＤ変換器５
６．５７．５８によってそれぞれＡＤ変換される。ＡＤ
変換器５６．５７．５８はコンピュータバス５９を介し
てマイクロコンピュータ、ミニコンビエータ等のコンピ
ュータ６０に接続される。第１変位量測定装置１６のカ
ウンタとして作用するアップ／ダウンカウンタ６１は第
２テーブル１１のｙ軸方向の往動によって発生するパル
ス出力をアップ入力端子に、またｙ軸方向の復動によっ
て発生するノぐ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
用するアップ／ダウンカウンタ６２は第２テーブル１１
のＸ軸方向の往動によって発生するパルス出力なアップ
入力端子に、またＸ軸方向の復動によって発生するパル
ス出力をダウン入力端子にそれぞれ印加される。アップ
／ダウンカウンタ６１．６２はコンピュータバス５９を
介してコンピュータ６０と接続される。カウンタ６１の
アップ／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Ｑ、１の出力が印加される。カウンタ６
２のアップ／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はコンピュータバス５９を介してコンピュータ６０
と接続され、アントゲ−）６４．６７の出力端子はコン
ピュータ６０の割込入力端チェＲ１、工Ｒ２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
ップ／ダウンカウンタ６１の計数値を読み数るタイミン
グ信号となる。また、アンドゲート６７の出力はＡＤ変
換器５６の出力及びアップ／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はコンピュータバス５９を
介してコンピュータ６０とそれぞれ接続されてイル。Ｄ
Ａ変換器６８はコンピュータ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はコンピュータ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はコンピュータ６０からのウェハチャ
ック駆動データを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１２．１
３．１５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ュータ６０から転送されて
くる。

キーボード７４はコンピュータ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７
５はウェ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）に示したフローチャートを
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ｘｚ　ｙ軸方向の座標位置とアップ／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ってウ
ェハアライメント開始指令がコンピュータ６０に入力さ
れると（ステップＳ１）、コンピュータ６０はＤＡ変換
器６８．６９にウェハチャック１４゛（即ち第２テーブ
ル１１）をウェ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１２．１３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をウェハ受渡し位置へ向け
て駆動する。第２テーブル１１のｘ、Ｓｙ軸方向の変位
に応じて発生するパルス出力はアップ／ダウンカウンタ
６２．６１によって計数されている。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０が出力されるので、コンピュータ６０はそ
のたびにアップ／ダウンカウンタ６２．６１の計数値を
読み込む。コンピュータ６０はメモリー回路７５に記憶
されたウェハ受渡し位置のｘ　−ｙ座標位置を読み出し
、アップ／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、ＤＡｆｌ［６８，６
９のデータをクリアしてモータ１２．１３の回転を停止
する。以上がウェハチャック１４をウェハ受渡し位置へ
移動する動作（ステンブ８２）である。この位置でウェ
ハＷはウェハチャック１４に載置される。その際、ウェ
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。従って
、ウェハＷ上のＹ１θ−アライメントマーク６Ｙ′、６
０′を結ぶ線分と対物レンズ２５．２７の光軸を結ぶ線
分はほぼ平行になっている。

ウェハ受渡しが終了すると、コンピュータ６゜はウェハ
チャック１４（即ち第２テーブル１１）を所定のウェハ
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。ウェハＷは、ウェハ受渡し
時に前述のように位置決めされてウェハチャック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’
、６θｌ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によって移動される第
２テーブル１２の座標位置はアップ／ダウンカウンタ６
２．６１の計数値が対応しているから、コンピュータ６
ｅはメモリー回路７５に記憶されたウェハアライメント
位置のｘ　−ｙ座標位置にアップ／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
６８．６９のデータをクリアしてモータ１２．１３を停
止させる。これによってウェハＷはウェハアライメント
位置にもたらされる（ステップ８３）。このときコンピ
ュータ６０はレジスタ６５の端子Ｑｌ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Ｙｌｏ−アライメントマーク６Ｙ
’、６０′の候補を探すことから始まる。コンピュータ
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を介してウェハをｙ軸方向にのみ
移動させ（ステップＳ４）、同時にＡＤ変換器５６．５
７のＡＤ変換動作を開始させる（ステップ８５）。そし
て、コンピュータ６０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、面出力のピークを検出する（ステップ８６）
。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〜Ｐｎが生じたとすると、コンピュータ６
０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ップ／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にたＡＤ変換器５７の
出力及び各ピークが発生したときのアップ／ダウンカウ
ンタ６１の計数価ラメモリ−回路７５に記憶させる。第
２テーブル１１の移１（ｌＩ量が所定走査量に達したこ
とを検出すると（ステップＳ８）、コンピュータ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（ステップ８９）。

引き紗いて、コンピュータ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７
５にそれぞれ記憶されたＡＤ変換器５６．５７の出力と
アップ／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（ステップ５１０）。

この並べ換え動作は、第８図において第１光電検出器５
０のピーク値の大きい順序がピークＰ４、Ｐ６・・・・
・・であったとすると、メモリー回路７５のＭ　１１番
地にピークＰ４に対応したＤＡ変換出力と指数値とを格
納し、Ｎ２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
’１６り返し、最小ピーク４ｊｌｆに対応するものをＭ
ｎ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Ｎ
１番地からＮｎ番地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１１はＸ軸方向に動がない。

次に、Ｙ−アライメントマーク６Ｙ’の判定動作に入る
。コンピュータ６０はメモリー回路７５のＮ１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を介してウェハＷをｙ軸方
向にのみ移動させる（ステップ５１１）。コンピュータ
６０はアップ／ダウンカウンタ６１の計数値とメモリー
回路７５のＮ１番地に格納された計数値が一致したがど
ぅがヲモニターしくステップ８１２）、両者が一致する
とモータ１２の回転、即ちウェハの送りを停止する（ス
テップ５１３）。続いて、コンピュータ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ラ）ｌ″ぶん移動してレジスタ６
５の端子Ｑ１の出力をＬに、端子Ｑ２の出力ｉＨにそれ
ぞれ設定する。そして、該オフセッ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（ステッ
プ５１４）。

このオフセット量はＹ−アライメントマーク６Ｙ’の長
さｌＹ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、帯状レーザースポットＬＳＰが
Ｙ−アライメントマーク６Ｙ’の全域を確実に走査でき
るようになっている。従って、帯状レーザースボッ）Ｌ
ＳＰはピークＰ４を発生した部分（ウェハ上の回折光発
生部分）をＸ軸方向に走査することになる。この走査に
よって、回折光発生部分のＸ軸方向の長さに応じた広が
りを持っ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。コンピュータ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■ｔｈ以上になったときのアップ／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３：＃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ュータ６０は
その時のアップ／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。次にコンピュータ６０はメモ
リー回路７５に記憶されたアップ／ダウンカウンタ６２
の２つの計数値を減算することによって回折光発生部分
の長さを計算する（ステップ５１５）。このときの長さ
を第９図（ａ）に示すような１１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ｌＹであるから、コンピュータ６０は長さ１１と７
Ｙとを比較することによっ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
ップ８１６）。もし、１１＝ｌＹでなかったとすると、
コンピュータ６０はメモリー回路７５のＭ２番地に格納
された計数値を読み出しくステップ８１６）、以下ステ
ップ８１１がらステップ８１６の動作を綽り返す。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１２であり、ｌ２−ｌＹであればＭ２番地に格納され
た計数値（Ｙ　ｃｏｕｎ　ｔ　）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　（ステップ８１８）。

次にθ−アライメントマーク６θ′の判定動作に移る。

この動作のステップ８１９ないしステップ８２６は、メ
モリー回路７５のＮ１ないしＮｎ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６０′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。ステップ
Ｓ１９ないしステップ８２６は判定対象となるアライメ
ントマークが異なっているだけで基本的にステップＳｌ
ｌないしステップ８１８と同じである。

続いて、メモリー回路７５に保持さゎた計数値Ｙ　ｃｏ
ｕｎｔとθｃｏｕｎｔ　ｆ比較しくステップ５２７）、
両者が一致していなければウェハ■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
ンピュータ６０はこの回転ｊｔ＋計算する（ステップ８
２８）。Ｙ−アライメントマータロＹ’とθ−アライメ
ントマーク６０′との間隔は既知であり、また計数値Ｙ
　ｃｏｕｎｔと計数値θＣ，ｏｕｎ　ｔ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。

コンピュータ６０は計算き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を介してウェハチャック１４を回転する
（ステップ５２９）。例えば、ウェハチー？７り１４の
回転中心はＹ−アライメントマーり６Ｙ’の真下付近に
設定しておき、ウェハチャック１４を回転ずれ量ぶん回
転する。回転ずれを補正されたチャック１４はウェハ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ってＹ、
θ−アライメントマーク６Ｙ’、６θ′・が、ウェハチ
ャックの回転補正の後も検出されているかを確認しくス
テップ５３０）、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６Ｘ’を確認する（ステップ５３１
）。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Ｘ１Ｙ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２
２のｘ　−ｙ座標位置も既知であるから、これに基づい
てコンピュータ６０は第２テーブル１１をＺ％　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１２．１３を駆動し、ＡＤ変
換器５８の出力が所定値以上な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
ったとき、及びｖｔｈ以下になったときのアップ／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チーシル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ｌｌｘ
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Ｙｌｏ−アライメントマークと
同様のステップで長さを測定してＸ−アライメントマー
ク６Ｘ’を検出してもよい。

以上の動作によってウェハＷのＸ−Ｙ軸と二次元移動装
置のｘ　−ｙ軸とが回転すれなしに対応することになる
。このウェハアライメント動作が終了するとステップア
ンドリピート露光動作に移る。

尚、ステップ８１１ないしステップ８２９でη、θ−ア
ライメントマーク６Ｙ′、６θ′を検出して回転ずれ補
正を行なった後に、両マーク間距離Ｌ１を測定するステ
ップを入れればＹ１θアライメントマークの誤検出率は
更に低下する。この追加ステップは、ステップ８２９の
次にレジスタ６５の端子Ｑ１の出力をＬ１端子Ｑ′２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、ｆｆ：＃Ｌｕ移動した所で第２テーブル１１を停止
しく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
、ステップ８３３の後に第２テーブル１１のｘ、ｙ軸方
向の移動量を測定するステップを追加して、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＠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
元的特徴によっ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狡くすることがで
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図はウェ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ノ・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ック図、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ャー
ト、第８図、第９図は光電検出器の出力波形を示Ｔ波形
図、第１０図はフ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・・・・・・変位引測
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・・・・・・・・・
コンピユー々 ６１．６２・・・・・・アップ／ダウンカウンタ６５・
・・・・・レジスタ　６８．６９．７０・・・ＤＡ変換
器１２．１３．１５・・・・・・モータ　７５・・・・
・・メモリー回路出願人　日本光学工業株式会社 代理人　渡　辺　隆′男 第１図 第２図 第５図 第４図 第６図 第７図（の 第７図（８）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上のアライメンートマーク形成領域付近を第１方向
   に走査Ｔることによって、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シ、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手段を備工たことを特徴とするアライメントマークの
   検出装置。