JP2004095908A - アライメント調整装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学系の構成を複雑にすることなく、基板をマスクに対して精密に位置合せすることのできるアライメント調整装置を提供する。
【解決手段】アライメント調整装置は、マスク５０に対してウエハ（基板）４０を位置合せするための斜方検出型の基板位置検出用カメラ（光学系）２０３ｂを備えている。前記マスクは、複数のずれ検出点を特定可能なずれ検出用マーク５８、５９を備え、前記基板位置検出用光学系に対する前記複数のずれ検出点の位置を、それぞれ検出することによって、前記光学系に対する前記マスクの法線を軸とした回転方向のずれθを検出する。
【選択図】 図５
【解決手段】アライメント調整装置は、マスク５０に対してウエハ（基板）４０を位置合せするための斜方検出型の基板位置検出用カメラ（光学系）２０３ｂを備えている。前記マスクは、複数のずれ検出点を特定可能なずれ検出用マーク５８、５９を備え、前記基板位置検出用光学系に対する前記複数のずれ検出点の位置を、それぞれ検出することによって、前記光学系に対する前記マスクの法線を軸とした回転方向のずれθを検出する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程におけるパターン露光やイオン注入などを行う際に、被処理基板とマスクとの位置合せを行うアライメント調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マスクを用いて基板にパターンを露光したり、部分的にイオン注入を行ったりする場合には、基板とマスクとの位置合せが不可欠である。このようなマスクと基板との位置合せを行う一方法として、カメラと画像処理系とを組み合わせたものがある。これは、基板のウエハマークとマスクのマスクマーク（例えば、窓）とをカメラで観察し、読み取った画像を画像処理して位置ずれを検出し、この検出結果に基づいて基板とマスクの各マークが一致するように基板とマスクとを相対的に移動して位置合せ（アライメント調整）を行うものである。
【０００３】
この検出に際し、各マークをマスクに対して垂直な方向から観察する場合と、斜め方向から観察する場合とがあるが、前者は観察のためのカメラの光学系が露光領域に入り込むので、露光やイオン注入の際には光学系を待避させることが必要となる。後者はマスク面に対して光軸が斜めになるようにカメラの光学系を配置することができるので、該光学系が露光光を遮らないように配置することが可能となる。このため、露光中に光学系（カメラ）を待避させる必要がなく、露光中も各マークを観察することができる。このような斜方検出法による位置検出方法は、例えば特開平９−１３９３３３号公報に開示されている。
【０００４】
光学系とマスクは、光学系の視野にマスクのマークが入るような位置関係にあることが必要である。そこで、例えば、マスクに形成されたプリアライメントマークと呼ばれるものを用いて、光学系に対するマスクの位置決めが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学系の視野にマスクのマークが入っていても、基板をマスクに対して位置合せする際に、検出誤差が生じる場合がある。その原因としては、斜方検出による像歪など種々のものが考えられるが、検出精度を向上させるための解決策は、現状では十分に得られていない。
【０００６】
本発明は、光学系の構成を複雑にすることなく、基板をマスクに対して精密に位置合せすることのできるアライメント調整装置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】
本発明者は、光学系に対して、マスクがその法線を軸とした回転方向にずれていると、基板をマスクに対して位置合せする際に、検出誤差が生じることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
（１）本発明は、マスクに対して基板を位置合せするための斜方検出型の基板位置検出用光学系を備えたアライメント調整装置であって、前記マスクは、複数のずれ検出点を特定可能なずれ検出用マークを備え、前記基板位置検出用光学系に対する前記複数のずれ検出点の位置を、それぞれ検出することによって、前記光学系に対する前記マスクの法線を軸とした回転方向のずれを検出する。
【０００９】
これにより、基板位置検出用光学系に対するマスクの回転方向のずれを、簡単な構成で精密に測定することができ、正確な位置合せをすることが可能になる。
【００１０】
（２）上記アライメント調整装置において、前記複数のずれ検出点は、前記基板位置検出用光学系によって検出されることが望ましい。基板位置の検出とずれの検出を同じ光学系によって行うので、精密な測定ができ、装置構成を簡単にすることができる。
【００１１】
（３）上記アライメント調整装置において、前記基板位置検出用光学系は、前記複数のずれ検出点のうち一方を検出した後、当該光学系の光軸を含む垂直面に沿って移動することで、他方のずれ検出点を検出することが望ましい。複数のずれ検出点を同一の検出装置で検出することで、より精度の高い測定をすることができる。
【００１２】
（４）上記アライメント調整装置において、前記ずれ検出用マークは、前記マスクのメンブレン内に設けられていることが望ましい。メンブレン内に設けられることで、マスクパターンとの位置合せを正確且つ容易にすることができる。
【００１３】
（５）上記アライメント調整装置において、前記マスク及び基板の間の距離（Ｇ）と、前記マスクの法線に対する前記光学系の光軸の角度（α）と、前記回転方向のずれ（θ）と、に基づいて、前記光学系を用いたマスクに対する基板位置の検出誤差（Ｏ）を算出することが望ましい。検出誤差を算出することで、検出データに基づく補正値を容易に算出することができる。
【００１４】
（６）上記アライメント調整装置において、前記マスク及び基板の間の距離（Ｇ）と、前記マスクの法線に対する前記光学系の光軸の角度（α）と、に基づいて、前記光学系によるマスク上のフォーカス位置と基板上のフォーカス位置との距離（Ｌ）を算出し、当該距離（Ｌ）と、前記回転方向のずれ（θ）と、に基づいて、前記光学系を用いたマスクに対する基板位置の検出に生ずる誤差（Ｏ）を算出することが望ましい。
【００１５】
（７）上記アライメント調整装置において、前記ずれ検出点の検出は、前記マスクが前記基板上に配置された状態で行うことが望ましい。位置合せ時に行うことで、より正確に測定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜１．アライメント調整装置の全体構成＞
図１は、本発明のアライメント調整装置が使用される半導体製造装置１の例を示している。
【００１７】
半導体製造装置１は、概略、処理対象となる複数のウエハ（基板）を格納するワーク室１１、プロセスに使用する複数のマスクを格納するマスク室１２、ウエハの向きを揃えるプリアライメント室１３、ウエハ露光やイオン注入を行うプロセス室１４、ロボットアームを配置して各室間のウエハの搬送を行うローダ室１５、ローダ室１５と各室相互間の遮蔽を行って製造装置１内の真空度を保つゲートバルブ１６等によって構成される。プロセス室１４内には、ウエハに塗布された感光膜への露光、ウエハへのイオン注入、ドライエッチング等を行うプロセス装置２０が配置されている。
【００１８】
＜２．プロセス装置の構成＞
図２は、プロセス装置２０の例として露光装置を示している。この露光装置は、ウエハ４０を載置するウエハステージ２０１、マスク５０を静電力で保持する静電チャック２０２、ウエハ４０のウエハマークやマスク５０のマスクマークを観察する複数の測定ユニット２０３、露光光線を発生する露光光発生部２０４、アライメント調整や露光の制御を行う制御部２０５を含んで構成される。
【００１９】
ウエハステージ２０１は、図示のＸ軸及びＹ軸方向におけるステップ送りと、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への微調整と各軸周りの微調整、Ｚ軸方向での粗調整が可能なウエハの載置台である。ウエハステージ２０１は、制御部２０５によって駆動されて、ウエハ４０とマスク５０との相対的な位置を決定する。
【００２０】
＜３．ウエハの構成＞
図３は、ウエハ４０の一部を拡大して示した平面図である。例えば、シリコン基板であるウエハの表面には、例えば、３０ｍｍ×３０ｍｍ程度のパターン領域４１が、マトリクス状に多数配置されている。各パターン領域４１間には後のチップ切り出しのための、例えば、数十ミクロン幅の隔離領域４２が格子状に形成されている。
【００２１】
この隔離領域４２内の適当な場所に１つの領域につき３つのウエハマーク４３〜４５が、シリコン酸化膜によって予め線状に形成されている。図示の例では、ウエハマーク４３はＹ軸方向に、ウエハマーク４４はＸ軸方向に、ウエハマーク４５はＸ、Ｙ各軸に対して４５°の方向に、形成されている。ウエハマーク４３〜４５を構成するシリコン酸化膜は、酸化の際に体積を増してウエハ面から少し***しており、測定ユニット２０３によって観察可能となっている。
【００２２】
＜４．マスクの構成＞
図４は、マスク５０を説明する説明図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２３】
マスク５０はステンシルマスクであり、外形が円形状で相対的に厚手の周縁部５１、この周縁部より内側の領域に形成された相対的に薄手のメンブレン部５２を備えている。
【００２４】
周縁部５１には、プリアライメント用の切欠き部、及びプロセス室１４での粗調整用のグローバルアライメントマーク５７を有している。切欠き部及びグローバルアライメントマーク５７は、マスクマーク５４乃至５６が測定ユニット２０３の視野に入るよう位置決めするためのものである。
【００２５】
メンブレン部５２は、中央部にマスクパターン部５３を備えている。メンブレン部５２のうちマスクパターン部５３の周囲には、ウエハ上のウエハマーク４３乃至４５に対応する位置に、それぞれマスクマーク（貫通孔）５４乃至５６が形成されている。
【００２６】
メンブレン部５２のうちマスクパターン部５３の周囲には、更にずれ検出用マーク５８、５９が描画されている。各マークは、例えば長さ１００μｍ、幅５μｍ程度の棒状の形を有し、ずれ検出点を特定可能になっている。これら２つの棒状のマーク５８、５９は、一直線上の異なる位置に並べられている。ずれ検出用マーク５８、５９は、メンブレン部５２内に設けられるので、マスクパターンの描画と同時に形成できる。従って、ずれ検出用マーク５８、５９の位置精度が高く、ずれ検出誤差を極めて小さくすることができる。
【００２７】
マスク５０は、例えば、シリコンを素材とした直径４インチ、周縁部の厚さ０．５ｍｍ、メンブレン部の厚さ１０μｍである。
【００２８】
図５は、図４のマスクの変形例を示す平面図である。このマスク５０ａには、図４のマスク５０と同様に、周縁部５１ａ、メンブレン部５２ａを有し、マスクパターン部５３ａ、マスクマーク５４ａ乃至５６ａ、切欠き部及びグローバルアライメントマーク５７ａ、５７ｂを有している。図４のずれ検出用マーク５８、５９のような角度検出専用のマークが描画されていない点と、マスクマーク５４ａ、５５ａがマスクパターン部５３ａの一辺に沿って配置されている点は、図４と異なっている。図５のマスク５０ａは、マスクマーク５４ａ、５５ａを後述の角度検出用にも、用いることができるようになっている。
【００２９】
＜５．光学系の構成＞
図６は、測定ユニット２０３の構成例を示している。測定ユニット２０３は、例えば、ハロゲンランプやＬＥＤによる照明光源２０３ａ及びカメラ２０３ｂによって構成される。照明光源２０３ａの光軸とカメラ２０３ｂの光軸とが、マスク５０面の法線に対して左右対称となるように配置されている。これにより、照明光源２０３ａから出射した照明光がウエハマーク４３及びマスク５０で反射してカメラ２０３ｂへの入射光となる。また、照明光源２０３ａの光軸及びカメラ２０３ｂの光軸を含む平面は、ウエハマーク４３が延びる方向と、略平行となっている。
【００３０】
カメラ２０３ｂは、例えば、結像光学系とＣＣＤとによって構成されている。図示しないが、制御部２０５はグローバルアライメント用マーク５７を観察することによってステージの位置を粗調整し、これにより、ウエハ４０のウエハマーク４３、４４、４５がそれぞれマスクマーク５４、５５、５６内に位置するようにする。更に、制御部２０５はカメラ２０３ｂによってマスクの窓（マスクマーク）５４、５５、５６とウエハマーク４３、４４、４５とを同時に観察し、各マスクマークの中央にウエハ４０の対応するウエハマークが存在するようにステージ２０１を微調整する。
【００３１】
＜６．回転方向のずれ角度θの検出＞
図７は、測定用光学系に対するマスクの回転方向のずれ角度を検出する方法の説明図である。ずれ角度の検出は、制御部２０５による制御及び演算により行われる。ここでは主として、図４のマスク５０の回転方向のずれ角度を、ずれ検出用マーク５８及び５９により検出する方法について説明するが、図５のマスク５０ａでも、同様の方法でマスクマークを用いて検出することができる。また、ここでは、斜方検出を行うカメラ２０３ｂは、アライメント調整装置の座標系におけるＹＺ平面に平行な光軸を持つものとする。マスク５０は、ずれ検出用マーク５８及び５９がＹ方向に間隔を空けて配置されるように粗調整されるが、本実施形態では、なおも生じる微小なずれ角度を検出する。
【００３２】
図７（ａ）によると、カメラ２０３ｂの視野２３は、ずれ検出用マーク５８、５９の何れか１つが入る程度の大きさである。まず、マスク５０に形成された一方のずれ検出用マーク５８を、カメラ２０３ｂで観察し、そのＸＹ方向の位置を記憶する。次に、カメラ２０３ｂをＹ方向に駆動する。マスク５０は、ずれ検出用マーク５８及び５９がＹ方向に配置されるようにプリアライメントされているので、プリアライメントに多少の誤差はあっても、ずれ検出用マーク５９をカメラの視野２３に入れることができる。ずれ検出用マーク５９がカメラの視野に入ったら、そのＸ方向及びＹ方向の位置を記憶する。ずれ検出用マーク５８、５９の位置は、カメラ２０３ｂの視野内のどこに、マーク５８、５９が見えているかによって、検出することができる。
【００３３】
特に、カメラの光軸に平行なＹＺ平面の法線方向（Ｘ方向）の位置を、精密に測定することが重要である。従って、ずれ検出用マーク５８、５９は、Ｘ方向の幅が狭い棒状の形に描画されている。図５のマスク５０ａのマスクマーク５４ａ、５５ａを用いて回転方向のずれ角を検出する場合には、マスクマーク５４ａ、５５ａの各辺のうちＹ軸に平行な片側の一辺を基準にするのが好ましい。
【００３４】
このようにして測定、記憶されたずれ検出用マーク５８、５９（あるいはマスクマーク５４ａ、５５ａのＹ軸に平行な一辺）のＸＹ方向の位置に基づき、これらマーク５８、５９間のＹ方向の距離Ｈと、Ｘ方向のずれＤを算出することができる。マスクの法線を軸とした回転方向のずれ角度θは、図７（ｂ）を参照して、
ｔａｎθ＝Ｄ／Ｈ
の関係より算出することができる。
【００３５】
なお、位置合せ用の光学系と別個にずれ角度検出用の装置を設けても良いが、本実施形態のように、位置合せ用の光学系をそのままずれ角度検出に使用することが望ましい。同じ光学系を用いることにより、検出精度を確保することができるとともに、装置内の省スペースを実現することができる。
【００３６】
本実施形態では１つのカメラ２０３ｂをＹ方向に駆動させることでずれ検出用マーク５８、５９を検出するので、カメラの光軸にずれが生じることがなく、精密な測定が可能となっている。但しこれに限らず、ずれ検出用マーク５８、５９の検出を、Ｙ方向に並べて配置された別々のカメラを用いて行ってもよい。
【００３７】
また、ずれ検出用マーク５８、５９の検出は、マスク５０がウエハ４０上に配置されてから行うことが望ましい。これによって、より精密な計測を行うことが可能である。
【００３８】
＜７．ウエハ位置の検出＞
＜７−１．ウエハ位置の検出方法の概要＞
図８は、マスクに対するウエハの位置関係の検出方法を説明する図である。カメラ２０３ｂの視野２３を、強調のため大きく図示している。
【００３９】
図８に示すように、カメラ２０３ｂの視野２３には、マスクマーク５４〜５６の何れか１つ、この図ではマスクマーク５４が、視野に入るようになっている。カメラ２０３ｂから見ると、マスクマーク５４の開口を通して、下方のウエハ４０の表面とこれに形成されたウエハマーク４３が見える。
【００４０】
照明光源２０３ａからの光は図８の上方から照射しているので、マスクマーク５４内に見えているウエハ４０の上部には、幅Ｓを有する影４７が見える。
【００４１】
マスクマーク５４の中心からのウエハマーク４３の偏差ΔＸと、影４７の幅Ｓに基づいて求められるマスク表面とウエハの距離（後述Ｇ）と、マスクマーク５５、５６についての同様の測定結果に基づいて、マスク５０とウエハ４０の位置合せをすることができる。しかし、測定用光学系に対するマスクの回転方向のずれ角度θが存在する場合、上記の方法だけでは正確な偏差ΔＸを導くことはできない。
【００４２】
＜７−２．補正の必要性＞
図９及び図１０は、回転方向のずれ角度θに基づく補正について説明する図である。特に図９は、個々のマスクマークをカメラ２０３ｂから見た図、図１０は、図９のＢ−Ｂ’線断面図である。マスク５０は、カメラ２０３ｂの光軸に対して角度θのずれを有している。
【００４３】
まず、マスクマーク５４の中心位置を求めるために、マスクマーク５４の両端の位置を検出する。マスク５０の表面は、鏡面又はこれに準じる光反射面となっており、マスクマーク５４の両端は、ウエハ４０上の影４７が背景にあれば識別することができるが、影４７が背景にない部分では識別することができない。従って、カメラ２０３ｂは、マスクマーク５４の左右両端位置を検出するために、マスクマーク５４のうち、影４７が背景にある部分にピントが合うようにする。例えば、マスクマークの左右両端に位置する点ＬＰ及びＲＰは、カメラ２０３ｂから同一の距離にあるので、両者同時にピントを合わせ、マスクマーク５４の左右両端位置を検出することができる。カメラ２０３ｂはマスク５０に対してＹ方向に傾斜した位置に設けられているので、この状態でマスク上にカメラのピントが合うのは、左右両端の検出位置ＬＰ及びＲＰを結んだ直線（フォーカスライン）ＭＬの部分だけとなる。
【００４４】
一方、ウエハ上のウエハマーク４３の位置も検出する必要がある。この場合、精密な測定をするためには、カメラから見て、マスクマークの左右両端の検出位置ＬＰ及びＲＰと同じ距離にある点を、検出する必要がある。カメラからの距離が異なると、ピントが合わないからである。図１０によると、カメラ２０３ｂから見てマスク上のフォーカスラインＭＬと同じ距離にあるのは、ＭＬよりＹ方向にかなりずれた、符号ＷＬで示す位置にある。従って、ウエハマーク４３の位置を正確に測定できるのは、図９のウエハマーク検出位置ＷＰである。
【００４５】
測定されたウエハマーク検出位置ＷＰのＸ座標及びマスクマーク左端検出位置ＬＰのＸ座標の差ＬＨと、ウエハマーク検出位置ＷＰのＸ座標及びマスクマーク右端検出位置ＲＰのＸ座標の差ＲＨとを比較することにより、マスクマーク５４とウエハマーク４３の位置関係がわかる。
【００４６】
しかしながら、カメラの向きに対してマスク５０がその法線を軸とした回転方向に角度θのずれがある場合、上記カメラを用いて検出される位置関係には、図９にオフセット量Ｏで示される誤差が生じる。実際、図９の例ではマスクマーク５４のほぼ中央にウエハマーク４３が配置されているが、上記算出されたＬＨとＲＨは、かなり異なる長さになっている。オフセット量Ｏが生じないようにするには、カメラから見てマスク上のフォーカスラインＭＬと同一方向にある点ＷＰ’で、ウエハマーク４３を検出することが考えられる。しかし、前述のように点ＷＰ’ではウエハ上にピントが合わないし、影４７の部分は暗いのでカメラ２０３ｂによる検出は困難である。
【００４７】
かかるオフセット量Ｏが生じることが避けられないならば、マスクの回転方向のずれ角度θに基づいてオフセット量Ｏを算出することによって、上記ＬＨとＲＨを補正する必要がある。
【００４８】
＜７−３．オフセット量Ｏの算出＞
まず、影４７をカメラ２０３ｂから見た幅Ｓを算出する。そのためには、マスクマーク５４の上端ＭＥのＹ座標の測定値と、このＭＥよりＹ方向の下方における影４７の端部ＳＥのＹ座標の測定値との差を求める。ＭＥとＳＥは何れも、上記ＭＬ及びＷＬほどカメラ２０３ｂのピントが合う位置にあるわけではないので、算出される幅Ｓの値は、ある程度の誤差をもっている。
【００４９】
次に、ウエハからマスク表面までの距離Ｇを求める。カメラ２０３ｂの光軸はマスクの法線に対して角度αの傾きを有するから、図１０より、
２Ｇｓｉｎα＝Ｓ
である。よって、距離Ｇは、
Ｇ＝Ｓ／（２ｓｉｎα）
である。例えばα＝３０°と設定すればＧ＝Ｓとなり、直感的に距離Ｇを把握しやすく便利である。なお、図１０の符号５０’は、マスク５０の鏡像である。
【００５０】
次に、マスクでのフォーカスラインＭＬと、ウエハでのフォーカスラインＷＬとの距離Ｌを求める。図１０より、
Ｌ＝Ｇ／ｓｉｎα
である。
【００５１】
次に、距離Ｌから、オフセット量Ｏを求める。図９より、
Ｏ＝Ｌｔａｎθ
である。以上により、ずれ角度θに起因するオフセット量Ｏを求めることができる。
【００５２】
＜７−４．偏差ΔＸの算出＞
オフセット量Ｏが求められたら、これをもとに、各マスクマークの中心に対するウエハマークの偏差ΔＸを算出する。
【００５３】
まず、上述＜７−２．＞で述べた方法により、マスクマーク両端のＸ座標とウエハマークのＸ座標との差ＬＨ、ＲＨをそれぞれ求める。オフセット量Ｏを求める過程で、マスク上のフォーカスラインＭＬとウエハ上のフォーカスラインＷＬの距離Ｌが算出されているので、マスクマークの両端検出位置ＬＰ及びＲＰから、ウエハマーク検出位置ＷＰを認識することも容易である。
【００５４】
距離ＬＨ、ＲＨが求められたら、オフセット量Ｏにより補正されたマスクマーク５４の中心からの偏差ΔＸは、
ΔＸ＝（ＬＨ−ＲＨ）／２−Ｏ
により求めることができる。
【００５５】
＜８．ステージの調整＞
残りのマスクマーク５５、５６についても、同様にウエハマーク４３の位置ＬＨ、ＲＨを求め、オフセット量Ｏに基づいて、ＬＨ、ＲＨを補正してマスクマークの中心からの偏差ΔＸを求める。また、マスク表面とウエハの距離Ｇを求める。
【００５６】
残りのマスクマーク５５、５６での計算で用いるオフセット量Ｏは、マスクマーク５５、５６での計測においても、それぞれ改めて求めることが望ましい。これは、マスクの回転方向のずれ角度θが同じでも、マスク表面とウエハの距離Ｇの値によって、フォーカス位置ＭＬとＷＬの距離Ｌが異なるからである。但し、マスクマーク５４で求めるオフセット量Ｏと共通のものを用いても良い。
【００５７】
こうして測定された各マスクマークでの中心からのウエハマーク４３の偏差ΔＸと、各マスクマークとウエハの距離Ｇとに基づき、ウエハを搭載したステージを微調整する。これによりウエハとマスク間の距離を均等にし、ウエハとマスクのパターン位置を正確に合わせる。
【００５８】
この後、露光装置２０４を作動させて（感光材料を塗布した）ウエハ４０に潜像を形成し、現像、エッチングなどを行ってウエハ４０に所望のパターンを形成する。イオン注入の場合にも、同様のプロセスによってウエハ４０とマスク５０間のアライメント調整を行うことができる。
【００５９】
なお、本実施形態を適用可能なずれ角度θの範囲は特に限定されず、光軸に対し、マスクの法線を軸とした±５°くらいのずれ角度θがあってもよい。この程度のずれ角があっても、オフセット量Ｏに基づき偏差ΔＸを正確に算出できるため、ウエハ位置を正確に位置合せすることができる。かかるずれ角度θが生じるように、マスク５０を意図的に配置してもよい。
【００６０】
また、ずれ角度θに基づく処理は、オフセット量Ｏを求めて補正された偏差ΔＸを求めるものに限定されず、マスク５０の回転機構（図示せず）を設けても良い。すなわち、ずれ角度θに基づき、マスク５０をその法線まわりに回転させることによって、ずれ角度を解消しても良い。
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で、基板をマスクに対して精密に位置合せすることのできるアライメント調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメント調整装置が使用される半導体製造装置の例を示す概念図である。
【図２】上記半導体製造装置に備えられる露光装置を示す概念図である。
【図３】上記露光装置にて露光されるウエハの一部を示す拡大平面図である。
【図４】上記露光装置に用いられるマスクの説明図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図４の変形例によるマスクを示す平面図である。
【図６】上記露光装置に備えられる測定ユニットの構成例を示す概念図である。
【図７】測定用光学系に対するマスクの回転方向のずれ角度を検出する方法の説明図である。
【図８】マスクに対するウエハの位置関係の検出方法を説明する図である。
【図９】回転方向のずれ角度θに基づく補正の方法を説明する図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ’線断面図である。
【符号の説明】
２０…プロセス装置、４０…ウエハ（基板）、４３〜４５…ウエハマーク、４７…影、５０…マスク、５２…メンブレン部、５４〜５６…マスクマーク、５７…グローバルアライメントマーク、５８・５９…ずれ検出用マーク、２０３…測定ユニット、２０３ａ…照明光源、２０３ｂ…カメラ、２３…カメラの視野、２０４…露光光発生部、２０５…制御部、θ…ずれ角度、Ｇ…ウエハとマスク表面の距離、α…検出光の入射角、Ｏ…オフセット量、ＭＬ…マスク上のフォーカスライン、ＷＬ…ウエハ上のフォーカスライン、Ｌ…ＭＬとＷＬの距離
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程におけるパターン露光やイオン注入などを行う際に、被処理基板とマスクとの位置合せを行うアライメント調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マスクを用いて基板にパターンを露光したり、部分的にイオン注入を行ったりする場合には、基板とマスクとの位置合せが不可欠である。このようなマスクと基板との位置合せを行う一方法として、カメラと画像処理系とを組み合わせたものがある。これは、基板のウエハマークとマスクのマスクマーク（例えば、窓）とをカメラで観察し、読み取った画像を画像処理して位置ずれを検出し、この検出結果に基づいて基板とマスクの各マークが一致するように基板とマスクとを相対的に移動して位置合せ（アライメント調整）を行うものである。
【０００３】
この検出に際し、各マークをマスクに対して垂直な方向から観察する場合と、斜め方向から観察する場合とがあるが、前者は観察のためのカメラの光学系が露光領域に入り込むので、露光やイオン注入の際には光学系を待避させることが必要となる。後者はマスク面に対して光軸が斜めになるようにカメラの光学系を配置することができるので、該光学系が露光光を遮らないように配置することが可能となる。このため、露光中に光学系（カメラ）を待避させる必要がなく、露光中も各マークを観察することができる。このような斜方検出法による位置検出方法は、例えば特開平９−１３９３３３号公報に開示されている。
【０００４】
光学系とマスクは、光学系の視野にマスクのマークが入るような位置関係にあることが必要である。そこで、例えば、マスクに形成されたプリアライメントマークと呼ばれるものを用いて、光学系に対するマスクの位置決めが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学系の視野にマスクのマークが入っていても、基板をマスクに対して位置合せする際に、検出誤差が生じる場合がある。その原因としては、斜方検出による像歪など種々のものが考えられるが、検出精度を向上させるための解決策は、現状では十分に得られていない。
【０００６】
本発明は、光学系の構成を複雑にすることなく、基板をマスクに対して精密に位置合せすることのできるアライメント調整装置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】
本発明者は、光学系に対して、マスクがその法線を軸とした回転方向にずれていると、基板をマスクに対して位置合せする際に、検出誤差が生じることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
（１）本発明は、マスクに対して基板を位置合せするための斜方検出型の基板位置検出用光学系を備えたアライメント調整装置であって、前記マスクは、複数のずれ検出点を特定可能なずれ検出用マークを備え、前記基板位置検出用光学系に対する前記複数のずれ検出点の位置を、それぞれ検出することによって、前記光学系に対する前記マスクの法線を軸とした回転方向のずれを検出する。
【０００９】
これにより、基板位置検出用光学系に対するマスクの回転方向のずれを、簡単な構成で精密に測定することができ、正確な位置合せをすることが可能になる。
【００１０】
（２）上記アライメント調整装置において、前記複数のずれ検出点は、前記基板位置検出用光学系によって検出されることが望ましい。基板位置の検出とずれの検出を同じ光学系によって行うので、精密な測定ができ、装置構成を簡単にすることができる。
【００１１】
（３）上記アライメント調整装置において、前記基板位置検出用光学系は、前記複数のずれ検出点のうち一方を検出した後、当該光学系の光軸を含む垂直面に沿って移動することで、他方のずれ検出点を検出することが望ましい。複数のずれ検出点を同一の検出装置で検出することで、より精度の高い測定をすることができる。
【００１２】
（４）上記アライメント調整装置において、前記ずれ検出用マークは、前記マスクのメンブレン内に設けられていることが望ましい。メンブレン内に設けられることで、マスクパターンとの位置合せを正確且つ容易にすることができる。
【００１３】
（５）上記アライメント調整装置において、前記マスク及び基板の間の距離（Ｇ）と、前記マスクの法線に対する前記光学系の光軸の角度（α）と、前記回転方向のずれ（θ）と、に基づいて、前記光学系を用いたマスクに対する基板位置の検出誤差（Ｏ）を算出することが望ましい。検出誤差を算出することで、検出データに基づく補正値を容易に算出することができる。
【００１４】
（６）上記アライメント調整装置において、前記マスク及び基板の間の距離（Ｇ）と、前記マスクの法線に対する前記光学系の光軸の角度（α）と、に基づいて、前記光学系によるマスク上のフォーカス位置と基板上のフォーカス位置との距離（Ｌ）を算出し、当該距離（Ｌ）と、前記回転方向のずれ（θ）と、に基づいて、前記光学系を用いたマスクに対する基板位置の検出に生ずる誤差（Ｏ）を算出することが望ましい。
【００１５】
（７）上記アライメント調整装置において、前記ずれ検出点の検出は、前記マスクが前記基板上に配置された状態で行うことが望ましい。位置合せ時に行うことで、より正確に測定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜１．アライメント調整装置の全体構成＞
図１は、本発明のアライメント調整装置が使用される半導体製造装置１の例を示している。
【００１７】
半導体製造装置１は、概略、処理対象となる複数のウエハ（基板）を格納するワーク室１１、プロセスに使用する複数のマスクを格納するマスク室１２、ウエハの向きを揃えるプリアライメント室１３、ウエハ露光やイオン注入を行うプロセス室１４、ロボットアームを配置して各室間のウエハの搬送を行うローダ室１５、ローダ室１５と各室相互間の遮蔽を行って製造装置１内の真空度を保つゲートバルブ１６等によって構成される。プロセス室１４内には、ウエハに塗布された感光膜への露光、ウエハへのイオン注入、ドライエッチング等を行うプロセス装置２０が配置されている。
【００１８】
＜２．プロセス装置の構成＞
図２は、プロセス装置２０の例として露光装置を示している。この露光装置は、ウエハ４０を載置するウエハステージ２０１、マスク５０を静電力で保持する静電チャック２０２、ウエハ４０のウエハマークやマスク５０のマスクマークを観察する複数の測定ユニット２０３、露光光線を発生する露光光発生部２０４、アライメント調整や露光の制御を行う制御部２０５を含んで構成される。
【００１９】
ウエハステージ２０１は、図示のＸ軸及びＹ軸方向におけるステップ送りと、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への微調整と各軸周りの微調整、Ｚ軸方向での粗調整が可能なウエハの載置台である。ウエハステージ２０１は、制御部２０５によって駆動されて、ウエハ４０とマスク５０との相対的な位置を決定する。
【００２０】
＜３．ウエハの構成＞
図３は、ウエハ４０の一部を拡大して示した平面図である。例えば、シリコン基板であるウエハの表面には、例えば、３０ｍｍ×３０ｍｍ程度のパターン領域４１が、マトリクス状に多数配置されている。各パターン領域４１間には後のチップ切り出しのための、例えば、数十ミクロン幅の隔離領域４２が格子状に形成されている。
【００２１】
この隔離領域４２内の適当な場所に１つの領域につき３つのウエハマーク４３〜４５が、シリコン酸化膜によって予め線状に形成されている。図示の例では、ウエハマーク４３はＹ軸方向に、ウエハマーク４４はＸ軸方向に、ウエハマーク４５はＸ、Ｙ各軸に対して４５°の方向に、形成されている。ウエハマーク４３〜４５を構成するシリコン酸化膜は、酸化の際に体積を増してウエハ面から少し***しており、測定ユニット２０３によって観察可能となっている。
【００２２】
＜４．マスクの構成＞
図４は、マスク５０を説明する説明図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２３】
マスク５０はステンシルマスクであり、外形が円形状で相対的に厚手の周縁部５１、この周縁部より内側の領域に形成された相対的に薄手のメンブレン部５２を備えている。
【００２４】
周縁部５１には、プリアライメント用の切欠き部、及びプロセス室１４での粗調整用のグローバルアライメントマーク５７を有している。切欠き部及びグローバルアライメントマーク５７は、マスクマーク５４乃至５６が測定ユニット２０３の視野に入るよう位置決めするためのものである。
【００２５】
メンブレン部５２は、中央部にマスクパターン部５３を備えている。メンブレン部５２のうちマスクパターン部５３の周囲には、ウエハ上のウエハマーク４３乃至４５に対応する位置に、それぞれマスクマーク（貫通孔）５４乃至５６が形成されている。
【００２６】
メンブレン部５２のうちマスクパターン部５３の周囲には、更にずれ検出用マーク５８、５９が描画されている。各マークは、例えば長さ１００μｍ、幅５μｍ程度の棒状の形を有し、ずれ検出点を特定可能になっている。これら２つの棒状のマーク５８、５９は、一直線上の異なる位置に並べられている。ずれ検出用マーク５８、５９は、メンブレン部５２内に設けられるので、マスクパターンの描画と同時に形成できる。従って、ずれ検出用マーク５８、５９の位置精度が高く、ずれ検出誤差を極めて小さくすることができる。
【００２７】
マスク５０は、例えば、シリコンを素材とした直径４インチ、周縁部の厚さ０．５ｍｍ、メンブレン部の厚さ１０μｍである。
【００２８】
図５は、図４のマスクの変形例を示す平面図である。このマスク５０ａには、図４のマスク５０と同様に、周縁部５１ａ、メンブレン部５２ａを有し、マスクパターン部５３ａ、マスクマーク５４ａ乃至５６ａ、切欠き部及びグローバルアライメントマーク５７ａ、５７ｂを有している。図４のずれ検出用マーク５８、５９のような角度検出専用のマークが描画されていない点と、マスクマーク５４ａ、５５ａがマスクパターン部５３ａの一辺に沿って配置されている点は、図４と異なっている。図５のマスク５０ａは、マスクマーク５４ａ、５５ａを後述の角度検出用にも、用いることができるようになっている。
【００２９】
＜５．光学系の構成＞
図６は、測定ユニット２０３の構成例を示している。測定ユニット２０３は、例えば、ハロゲンランプやＬＥＤによる照明光源２０３ａ及びカメラ２０３ｂによって構成される。照明光源２０３ａの光軸とカメラ２０３ｂの光軸とが、マスク５０面の法線に対して左右対称となるように配置されている。これにより、照明光源２０３ａから出射した照明光がウエハマーク４３及びマスク５０で反射してカメラ２０３ｂへの入射光となる。また、照明光源２０３ａの光軸及びカメラ２０３ｂの光軸を含む平面は、ウエハマーク４３が延びる方向と、略平行となっている。
【００３０】
カメラ２０３ｂは、例えば、結像光学系とＣＣＤとによって構成されている。図示しないが、制御部２０５はグローバルアライメント用マーク５７を観察することによってステージの位置を粗調整し、これにより、ウエハ４０のウエハマーク４３、４４、４５がそれぞれマスクマーク５４、５５、５６内に位置するようにする。更に、制御部２０５はカメラ２０３ｂによってマスクの窓（マスクマーク）５４、５５、５６とウエハマーク４３、４４、４５とを同時に観察し、各マスクマークの中央にウエハ４０の対応するウエハマークが存在するようにステージ２０１を微調整する。
【００３１】
＜６．回転方向のずれ角度θの検出＞
図７は、測定用光学系に対するマスクの回転方向のずれ角度を検出する方法の説明図である。ずれ角度の検出は、制御部２０５による制御及び演算により行われる。ここでは主として、図４のマスク５０の回転方向のずれ角度を、ずれ検出用マーク５８及び５９により検出する方法について説明するが、図５のマスク５０ａでも、同様の方法でマスクマークを用いて検出することができる。また、ここでは、斜方検出を行うカメラ２０３ｂは、アライメント調整装置の座標系におけるＹＺ平面に平行な光軸を持つものとする。マスク５０は、ずれ検出用マーク５８及び５９がＹ方向に間隔を空けて配置されるように粗調整されるが、本実施形態では、なおも生じる微小なずれ角度を検出する。
【００３２】
図７（ａ）によると、カメラ２０３ｂの視野２３は、ずれ検出用マーク５８、５９の何れか１つが入る程度の大きさである。まず、マスク５０に形成された一方のずれ検出用マーク５８を、カメラ２０３ｂで観察し、そのＸＹ方向の位置を記憶する。次に、カメラ２０３ｂをＹ方向に駆動する。マスク５０は、ずれ検出用マーク５８及び５９がＹ方向に配置されるようにプリアライメントされているので、プリアライメントに多少の誤差はあっても、ずれ検出用マーク５９をカメラの視野２３に入れることができる。ずれ検出用マーク５９がカメラの視野に入ったら、そのＸ方向及びＹ方向の位置を記憶する。ずれ検出用マーク５８、５９の位置は、カメラ２０３ｂの視野内のどこに、マーク５８、５９が見えているかによって、検出することができる。
【００３３】
特に、カメラの光軸に平行なＹＺ平面の法線方向（Ｘ方向）の位置を、精密に測定することが重要である。従って、ずれ検出用マーク５８、５９は、Ｘ方向の幅が狭い棒状の形に描画されている。図５のマスク５０ａのマスクマーク５４ａ、５５ａを用いて回転方向のずれ角を検出する場合には、マスクマーク５４ａ、５５ａの各辺のうちＹ軸に平行な片側の一辺を基準にするのが好ましい。
【００３４】
このようにして測定、記憶されたずれ検出用マーク５８、５９（あるいはマスクマーク５４ａ、５５ａのＹ軸に平行な一辺）のＸＹ方向の位置に基づき、これらマーク５８、５９間のＹ方向の距離Ｈと、Ｘ方向のずれＤを算出することができる。マスクの法線を軸とした回転方向のずれ角度θは、図７（ｂ）を参照して、
ｔａｎθ＝Ｄ／Ｈ
の関係より算出することができる。
【００３５】
なお、位置合せ用の光学系と別個にずれ角度検出用の装置を設けても良いが、本実施形態のように、位置合せ用の光学系をそのままずれ角度検出に使用することが望ましい。同じ光学系を用いることにより、検出精度を確保することができるとともに、装置内の省スペースを実現することができる。
【００３６】
本実施形態では１つのカメラ２０３ｂをＹ方向に駆動させることでずれ検出用マーク５８、５９を検出するので、カメラの光軸にずれが生じることがなく、精密な測定が可能となっている。但しこれに限らず、ずれ検出用マーク５８、５９の検出を、Ｙ方向に並べて配置された別々のカメラを用いて行ってもよい。
【００３７】
また、ずれ検出用マーク５８、５９の検出は、マスク５０がウエハ４０上に配置されてから行うことが望ましい。これによって、より精密な計測を行うことが可能である。
【００３８】
＜７．ウエハ位置の検出＞
＜７−１．ウエハ位置の検出方法の概要＞
図８は、マスクに対するウエハの位置関係の検出方法を説明する図である。カメラ２０３ｂの視野２３を、強調のため大きく図示している。
【００３９】
図８に示すように、カメラ２０３ｂの視野２３には、マスクマーク５４〜５６の何れか１つ、この図ではマスクマーク５４が、視野に入るようになっている。カメラ２０３ｂから見ると、マスクマーク５４の開口を通して、下方のウエハ４０の表面とこれに形成されたウエハマーク４３が見える。
【００４０】
照明光源２０３ａからの光は図８の上方から照射しているので、マスクマーク５４内に見えているウエハ４０の上部には、幅Ｓを有する影４７が見える。
【００４１】
マスクマーク５４の中心からのウエハマーク４３の偏差ΔＸと、影４７の幅Ｓに基づいて求められるマスク表面とウエハの距離（後述Ｇ）と、マスクマーク５５、５６についての同様の測定結果に基づいて、マスク５０とウエハ４０の位置合せをすることができる。しかし、測定用光学系に対するマスクの回転方向のずれ角度θが存在する場合、上記の方法だけでは正確な偏差ΔＸを導くことはできない。
【００４２】
＜７−２．補正の必要性＞
図９及び図１０は、回転方向のずれ角度θに基づく補正について説明する図である。特に図９は、個々のマスクマークをカメラ２０３ｂから見た図、図１０は、図９のＢ−Ｂ’線断面図である。マスク５０は、カメラ２０３ｂの光軸に対して角度θのずれを有している。
【００４３】
まず、マスクマーク５４の中心位置を求めるために、マスクマーク５４の両端の位置を検出する。マスク５０の表面は、鏡面又はこれに準じる光反射面となっており、マスクマーク５４の両端は、ウエハ４０上の影４７が背景にあれば識別することができるが、影４７が背景にない部分では識別することができない。従って、カメラ２０３ｂは、マスクマーク５４の左右両端位置を検出するために、マスクマーク５４のうち、影４７が背景にある部分にピントが合うようにする。例えば、マスクマークの左右両端に位置する点ＬＰ及びＲＰは、カメラ２０３ｂから同一の距離にあるので、両者同時にピントを合わせ、マスクマーク５４の左右両端位置を検出することができる。カメラ２０３ｂはマスク５０に対してＹ方向に傾斜した位置に設けられているので、この状態でマスク上にカメラのピントが合うのは、左右両端の検出位置ＬＰ及びＲＰを結んだ直線（フォーカスライン）ＭＬの部分だけとなる。
【００４４】
一方、ウエハ上のウエハマーク４３の位置も検出する必要がある。この場合、精密な測定をするためには、カメラから見て、マスクマークの左右両端の検出位置ＬＰ及びＲＰと同じ距離にある点を、検出する必要がある。カメラからの距離が異なると、ピントが合わないからである。図１０によると、カメラ２０３ｂから見てマスク上のフォーカスラインＭＬと同じ距離にあるのは、ＭＬよりＹ方向にかなりずれた、符号ＷＬで示す位置にある。従って、ウエハマーク４３の位置を正確に測定できるのは、図９のウエハマーク検出位置ＷＰである。
【００４５】
測定されたウエハマーク検出位置ＷＰのＸ座標及びマスクマーク左端検出位置ＬＰのＸ座標の差ＬＨと、ウエハマーク検出位置ＷＰのＸ座標及びマスクマーク右端検出位置ＲＰのＸ座標の差ＲＨとを比較することにより、マスクマーク５４とウエハマーク４３の位置関係がわかる。
【００４６】
しかしながら、カメラの向きに対してマスク５０がその法線を軸とした回転方向に角度θのずれがある場合、上記カメラを用いて検出される位置関係には、図９にオフセット量Ｏで示される誤差が生じる。実際、図９の例ではマスクマーク５４のほぼ中央にウエハマーク４３が配置されているが、上記算出されたＬＨとＲＨは、かなり異なる長さになっている。オフセット量Ｏが生じないようにするには、カメラから見てマスク上のフォーカスラインＭＬと同一方向にある点ＷＰ’で、ウエハマーク４３を検出することが考えられる。しかし、前述のように点ＷＰ’ではウエハ上にピントが合わないし、影４７の部分は暗いのでカメラ２０３ｂによる検出は困難である。
【００４７】
かかるオフセット量Ｏが生じることが避けられないならば、マスクの回転方向のずれ角度θに基づいてオフセット量Ｏを算出することによって、上記ＬＨとＲＨを補正する必要がある。
【００４８】
＜７−３．オフセット量Ｏの算出＞
まず、影４７をカメラ２０３ｂから見た幅Ｓを算出する。そのためには、マスクマーク５４の上端ＭＥのＹ座標の測定値と、このＭＥよりＹ方向の下方における影４７の端部ＳＥのＹ座標の測定値との差を求める。ＭＥとＳＥは何れも、上記ＭＬ及びＷＬほどカメラ２０３ｂのピントが合う位置にあるわけではないので、算出される幅Ｓの値は、ある程度の誤差をもっている。
【００４９】
次に、ウエハからマスク表面までの距離Ｇを求める。カメラ２０３ｂの光軸はマスクの法線に対して角度αの傾きを有するから、図１０より、
２Ｇｓｉｎα＝Ｓ
である。よって、距離Ｇは、
Ｇ＝Ｓ／（２ｓｉｎα）
である。例えばα＝３０°と設定すればＧ＝Ｓとなり、直感的に距離Ｇを把握しやすく便利である。なお、図１０の符号５０’は、マスク５０の鏡像である。
【００５０】
次に、マスクでのフォーカスラインＭＬと、ウエハでのフォーカスラインＷＬとの距離Ｌを求める。図１０より、
Ｌ＝Ｇ／ｓｉｎα
である。
【００５１】
次に、距離Ｌから、オフセット量Ｏを求める。図９より、
Ｏ＝Ｌｔａｎθ
である。以上により、ずれ角度θに起因するオフセット量Ｏを求めることができる。
【００５２】
＜７−４．偏差ΔＸの算出＞
オフセット量Ｏが求められたら、これをもとに、各マスクマークの中心に対するウエハマークの偏差ΔＸを算出する。
【００５３】
まず、上述＜７−２．＞で述べた方法により、マスクマーク両端のＸ座標とウエハマークのＸ座標との差ＬＨ、ＲＨをそれぞれ求める。オフセット量Ｏを求める過程で、マスク上のフォーカスラインＭＬとウエハ上のフォーカスラインＷＬの距離Ｌが算出されているので、マスクマークの両端検出位置ＬＰ及びＲＰから、ウエハマーク検出位置ＷＰを認識することも容易である。
【００５４】
距離ＬＨ、ＲＨが求められたら、オフセット量Ｏにより補正されたマスクマーク５４の中心からの偏差ΔＸは、
ΔＸ＝（ＬＨ−ＲＨ）／２−Ｏ
により求めることができる。
【００５５】
＜８．ステージの調整＞
残りのマスクマーク５５、５６についても、同様にウエハマーク４３の位置ＬＨ、ＲＨを求め、オフセット量Ｏに基づいて、ＬＨ、ＲＨを補正してマスクマークの中心からの偏差ΔＸを求める。また、マスク表面とウエハの距離Ｇを求める。
【００５６】
残りのマスクマーク５５、５６での計算で用いるオフセット量Ｏは、マスクマーク５５、５６での計測においても、それぞれ改めて求めることが望ましい。これは、マスクの回転方向のずれ角度θが同じでも、マスク表面とウエハの距離Ｇの値によって、フォーカス位置ＭＬとＷＬの距離Ｌが異なるからである。但し、マスクマーク５４で求めるオフセット量Ｏと共通のものを用いても良い。
【００５７】
こうして測定された各マスクマークでの中心からのウエハマーク４３の偏差ΔＸと、各マスクマークとウエハの距離Ｇとに基づき、ウエハを搭載したステージを微調整する。これによりウエハとマスク間の距離を均等にし、ウエハとマスクのパターン位置を正確に合わせる。
【００５８】
この後、露光装置２０４を作動させて（感光材料を塗布した）ウエハ４０に潜像を形成し、現像、エッチングなどを行ってウエハ４０に所望のパターンを形成する。イオン注入の場合にも、同様のプロセスによってウエハ４０とマスク５０間のアライメント調整を行うことができる。
【００５９】
なお、本実施形態を適用可能なずれ角度θの範囲は特に限定されず、光軸に対し、マスクの法線を軸とした±５°くらいのずれ角度θがあってもよい。この程度のずれ角があっても、オフセット量Ｏに基づき偏差ΔＸを正確に算出できるため、ウエハ位置を正確に位置合せすることができる。かかるずれ角度θが生じるように、マスク５０を意図的に配置してもよい。
【００６０】
また、ずれ角度θに基づく処理は、オフセット量Ｏを求めて補正された偏差ΔＸを求めるものに限定されず、マスク５０の回転機構（図示せず）を設けても良い。すなわち、ずれ角度θに基づき、マスク５０をその法線まわりに回転させることによって、ずれ角度を解消しても良い。
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で、基板をマスクに対して精密に位置合せすることのできるアライメント調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメント調整装置が使用される半導体製造装置の例を示す概念図である。
【図２】上記半導体製造装置に備えられる露光装置を示す概念図である。
【図３】上記露光装置にて露光されるウエハの一部を示す拡大平面図である。
【図４】上記露光装置に用いられるマスクの説明図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図４の変形例によるマスクを示す平面図である。
【図６】上記露光装置に備えられる測定ユニットの構成例を示す概念図である。
【図７】測定用光学系に対するマスクの回転方向のずれ角度を検出する方法の説明図である。
【図８】マスクに対するウエハの位置関係の検出方法を説明する図である。
【図９】回転方向のずれ角度θに基づく補正の方法を説明する図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ’線断面図である。
【符号の説明】
２０…プロセス装置、４０…ウエハ（基板）、４３〜４５…ウエハマーク、４７…影、５０…マスク、５２…メンブレン部、５４〜５６…マスクマーク、５７…グローバルアライメントマーク、５８・５９…ずれ検出用マーク、２０３…測定ユニット、２０３ａ…照明光源、２０３ｂ…カメラ、２３…カメラの視野、２０４…露光光発生部、２０５…制御部、θ…ずれ角度、Ｇ…ウエハとマスク表面の距離、α…検出光の入射角、Ｏ…オフセット量、ＭＬ…マスク上のフォーカスライン、ＷＬ…ウエハ上のフォーカスライン、Ｌ…ＭＬとＷＬの距離
Claims (7)
- マスクに対して基板を位置合せするための斜方検出型の基板位置検出用光学系を備えたアライメント調整装置であって、
前記マスクは、複数のずれ検出点を特定可能なずれ検出用マークを備え、
前記基板位置検出用光学系に対する前記複数のずれ検出点の位置を、それぞれ検出することによって、前記光学系に対する前記マスクの法線を軸とした回転方向のずれを検出する、アライメント調整装置。 - 請求項１において、
前記複数のずれ検出点は、前記基板位置検出用光学系によって検出される、アライメント調整装置。 - 請求項２において、
前記基板位置検出用光学系は、前記複数のずれ検出点のうち一方を検出した後、当該光学系の光軸を含む垂直面に沿って移動することで、他方のずれ検出点を検出する、アライメント調整装置。 - 請求項１乃至請求項３の何れか一項において、
前記ずれ検出用マークは、前記マスクのメンブレン内に設けられている、アライメント調整装置。 - 請求項１乃至請求項４の何れか一項において、
前記マスク及び基板の間の距離と、前記マスクの法線に対する前記光学系の光軸の角度と、前記回転方向のずれと、に基づいて、前記光学系を用いたマスクに対する基板位置の検出誤差を算出する、アライメント調整装置。 - 請求項１乃至請求項４の何れか一項において、
前記マスク及び基板の間の距離と、前記マスクの法線に対する前記光学系の光軸の角度と、に基づいて、前記光学系によるマスク上のフォーカス位置と基板上のフォーカス位置との距離を算出し、
前記マスク上のフォーカス位置と基板上のフォーカス位置との距離と、前記回転方向のずれと、に基づいて、前記光学系を用いたマスクに対する基板位置の検出に生ずる誤差を算出する、アライメント調整装置。 - 請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
前記ずれ検出点の検出は、前記マスクが前記基板上に配置された状態で行う、アライメント調整装置。
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