JP2004356155A - マスクとウエハとの位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクとウエハとの位置合わせを高精度で実現する。
【解決手段】マスク又はウエハが搭載されるパレット若しくはウエハの一方に設けられた第１のマークと、他方に設けられた第２のマークとを撮像素子により撮像するステップと、撮像された第１第２のマークの画像信号に基づいて第１第２のマークの相対的な位置ずれ量を測定するステップと、測定した位置ずれ量に基づいてマスクとウエハとを相対的に位置合わせするステップとを含む。第１のマークは、Ｘ方向の位置を検出するための第１第２のＸマークと、Ｙ方向の位置を検出するための第１のＹマークとからなり、第１第２のＸマークはＹ方向に所定距離離れて対向して設けられる。第２のマークは、Ｘ方向の位置を検出するための第３のＸマークと、Ｙ方向の位置を検出するための第２のＹマークとからなる。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマスクとウエハとの位置合わせ方法に係り、特に半導体ウエハに近接配置されたマスクのマスクパターンをウエハ上のレジスト層に等倍転写する露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の露光装置として、電子ビーム近接露光装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
図１６は上記電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接露光装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２０と、マスク３０とから構成されている。
【０００４】
前記マスク３０は、表面にレジスト層４２が形成されたウエハ４０に近接するように（マスク３０とウエハ４０との隙間が、たとえば５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビームを照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビームがウエハ４０上のレジスト層４２に照射される。
【０００５】
また、走査手段２０は、図１７に示されるように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、マスク３０のマスクパターンがウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【０００６】
この電子ビーム近接露光装置１０は、図１８に示されるように真空チャンバ５０内に設けられている。また、真空チャンバ５０内には、ウエハ４０を吸着するために静電チャック６０と、この静電チャック６０に吸着されたウエハ４０を水平の直交２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのウエハステージ７０が設けられている。ウエハステージ７０は、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにウエハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウエハ４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。
【０００７】
なお、図１８上で、マスク３０をＸ方向及びＹ方向に移動させることができるマスクステージ８０が設けられ、ウエハ４０の導通をとるために、ウエハ４０の上面に押し当てられた導通ピン８１が設けられる。
【０００８】
ところで、ウエハはそれぞれマスクパターンの異なる複数のマスクを用いて複数回露光され、これにより集積回路が形成される。そして、各マスクパターンの露光時には、露光するマスクパターンが、既に露光済みのマスクパターンと所定の位置関係になるようにマスクとウエハとを相対的に位置合わせを行う必要がある。
【０００９】
一方、従来のマスクとウエハとの位置合わせ方法として、斜方検出法が知られている（特許文献２参照。）。
【００１０】
斜方検出法は、撮影光軸がウエハに近接配置されたマスク面に対して斜めになるように光学系を配置し、ウエハに設けられた位置合わせ用のウエハマークと、マスクに設けられた位置合わせ用のマスクマークとを同時に撮像し、その撮像した画像から各マーク間の位置ずれを検出し、この位置ずれがゼロになるようにマスクとウエハとを位置合わせするようにしている。
【００１１】
この斜方検出法は、露光を遮らないように顕微鏡撮像装置を配置することができ、露光中に光学系を退避させる必要がなく、露光中でも各マークを撮像することができるという利点がある。
【００１２】
また、この斜方検出法を更に改善した方法として、後述するマスクとウエハの位置合わせ方法及び装置が本出願人によりなされている（特許文献３参照）。この方法において、マスクに設けられた位置合わせ用のマークと、ウエハが搭載されるパレット又はウエハに設けられた位置合わせ用のマークとを各マークが設けられた面と直交する方向から同時に撮像する顕微鏡撮像装置が提案されており、また、図１９に示されるようなマークが提案されている。
【００１３】
同図は、顕微鏡撮像装置の視野Ｖ内にマスクマークＭと、パレットマークＷＰとを入れた場合に関して示している。マスクマークＭは、マスクのＸ方向の位置を検出するための５×２個の開口からなるマスクマークＭ_Ｘ と、マスクのＹ方向の位置を検出するための５×２個の開口からなるマスクマークＭ_Ｙ とから構成されており、パレットマークＷＰは、ウエハパレットのＸ方向の位置を検出するための５本の凸部（又は凹部）からなるパレットマークＷＰ_Ｘ と、ウエハパレットのＹ方向の位置を検出するための５本の凸部（又は凹部）からなるパレットマークＷＰ_Ｙ とから構成されている。
【００１４】
また、マスク３２には、マスク３２の下方に位置するパレットマークＷＰを観察するためのＬ字状の開口３３が形成されている。
【００１５】
【特許文献１】
米国特許第５，８３１，２７２ 号（日本特許第２９５１９４７ 号に対応）
【００１６】
【特許文献２】
特開平１１−２４３０４８号公報
【００１７】
【特許文献３】
特開２００３−３７０３６号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の位置合わせ方法によっても、位置合わせ精度に限界があり、更に精度の向上が期待されている。すなわち、撮像素子としてのＣＣＤは、たとえば、１ピッチが６μｍであり、顕微鏡撮像装置内で１００倍に拡大してもウエハ又はマスクの６０ｎｍ以下の検出ができない。また、位置合わせ用のマークと撮像素子としてのＣＣＤの測定ライン方向が完全に平行に位置決めされないと回転誤差を生じるという問題がある、また、顕微鏡撮像装置のフォーカス状態によって位置合わせ精度に誤差を生じることも確認されている。
【００１９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、１つの顕微鏡撮像装置によってマスクとウエハとの高精度の位置合わせを、従来を上回る高精度で実現することができるマスクとウエハとの位置合わせ方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写する露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせ方法において、前記マスク又は前記ウエハが搭載されるパレット若しくは前記ウエハの一方に設けられた位置合わせ用の第１のマークと、前記マスク又は前記パレット若しくは前記ウエハの他方に設けられた位置合わせ用の第２のマークとを撮像素子により撮像するステップと、撮像された前記第１のマーク及び前記第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するステップと、前記測定した位置ずれ量に基づいて前記マスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせするステップとを含み、前記第１のマークは、Ｘ方向の位置を検出するための第１のＸマーク及び第２のＸマークと、Ｙ方向の位置を検出するための第１のＹマークとからなり、前記第１のＸマーク及び第２のＸマークは、いずれも長手方向がＹ方向を向きかつＸ方向に平行に配される複数本の線パターンであり、かつ、前記第１のＸマーク及び第２のＸマークはＹ方向に所定距離離れて対向して設けられ、前記第１のＹマークは、長手方向がＸ方向を向きかつＹ方向に平行に配される複数本の線パターンであり、前記第２のマークは、Ｘ方向の位置を検出するための第３のＸマークと、Ｙ方向の位置を検出するための第２のＹマークとからなり、前記第３のＸマークは、長手方向がＹ方向を向きかつＸ方向に平行に配される複数本の線パターンであり、前記第２のＹマークは、長手方向がＸ方向を向きかつＹ方向に平行に配される複数本の線パターンであることを特徴としている。
【００２１】
すなわち、顕微鏡撮像装置は、第１のマーク及び第２のマークが設けられている面と直交する方向から各マークを同時に撮像することができるとともに、各マークにそれぞれピントが合った画像信号を得ることができる。そして、顕微鏡撮像装置から同時に得られる第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するようにしている。すなわち、各マークが設けられている面と直交する方向から各マークを撮像することにより、１つの顕微鏡撮像装置によって第１のマークと第２のマークとの二次元の位置ずれ量を測定することができる。
【００２２】
また、顕微鏡撮像装置の基準位置（たとえば、顕微鏡の十字マーク）を基準にして第１のマーク及び第２のマークの位置を測定しておらず、顕微鏡撮像装置から同時に得られる第１のマークと第２のマークとの画像信号に基づいて各マーク間の相対的な位置ずれ量を測定するようにしたため、顕微鏡撮像装置の基準位置の変動に影響を受けない位置ずれ量の測定ができる。
【００２３】
更に、第１のマークは、Ｘ方向の位置を検出するための第１のＸマーク及び第２のＸマークとよりなり、かつ、第１のＸマーク及び第２のＸマークはＹ方向に所定距離離れて対向して設けられている。したがって、位置合わせ用のマークと撮像素子としてのＣＣＤの測定ライン方向が完全に平行に位置決めされないと回転誤差を生じるという問題に有効に対処でき、マスクとウエハとの高精度の位置合わせが実現できる。
【００２４】
なお、Ｘ方向及びＹ方向とは、一般的に観念されているように、水平の直交２軸方向を指す。したがって、本明細書の各平面図において、特にことわりのない場合には、Ｘ方向は紙面の左右方向を、Ｙ方向は紙面の上下方向を示す。
【００２５】
本願請求項２に示されるように、前記撮像素子を有する顕微鏡撮像装置の視野内に前記第１のマーク及び前記第２のマークが入っているときに、前記第３のＸマークが前記第１のＸマーク及び前記第２のＸマークと対向する位置に配置され、前記第２のＹマークが前記第１のＹマークと対向する位置に配置されることを特徴としている。
【００２６】
すなわち、このような構成を採ることにより、第１のマークと第２のマークとのＸ方向及びＹ方向の高精度の位置合わせが可能となる。
【００２７】
本願請求項３に示されるように、前記第１のマークと第２のマークとを撮像素子により撮像するステップにおいて、前記第１のマーク及び第２のマークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する顕微鏡撮像装置によって略同時に撮像することを特徴としている。
【００２８】
すなわち、第１のマークと第２のマークとが同時に撮像されることにより、顕微鏡撮像装置等の移動により生じる精度不良、経時的な精度不良（ウエハやマスクの熱膨張・収縮等）が生じない。
【００２９】
本願請求項４に示されるように、前記マスクには、前記パレット又はウエハに設けられた第１のマーク又は第２のマークを撮像するための開口が形成されていることを特徴としている。
【００３０】
すなわち、マスクの膜厚が小さければ、マスクを透過して第２のマーク（又は第１のマーク）を撮像できるが、マスクに開口が形成されていれば、第２のマーク（又は第１のマーク）の撮像はより確実に行える。
【００３１】
本願請求項５に示されるように、前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するステップにおいて、撮像された前記第１のマーク及び／又は前記第２のマークと前記撮像素子との水平方向傾き角度を算出し、該算出結果より前記水平方向傾き角度がゼロになるように撮像された画像データを座標変換し、次いで前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定することを特徴としている。
【００３２】
すなわち、第１のマーク又は第２のマークと撮像素子との水平方向傾き角度（回転量）に誤差があると、第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量の測定誤差を生じることとなる。測定の際にこのようなマークと撮像素子との回転量が得られていれば、回転量がゼロになるように撮像された画像データを座標変換できる。これにより、第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量の測定誤差を最小限に抑えることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るマスクとウエハの位置合わせ方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００３４】
図１は本発明に係るマスクとウエハの位置合わせ方法の第１の実施の形態に使用されるアライメント機構系を含む電子ビーム近接露光装置の要部縦断面図であり、図２は図１に示した電子ビーム近接露光装置の要部上面図である。なお、電子ビーム近接露光装置としての主要な構成は、図１６乃至図１８に示したものと同様のため、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
図１及び図２に示されるように、この電子ビーム近接露光装置には、１つのアライメントユニット（顕微鏡撮像装置）１００が、真空チャンバ５０内のフレーム５２に固定されている。この顕微鏡撮像装置１００は、電子ビーム近接露光装置による転写時に邪魔にならない露光領域外に固定されている。なお、図１及び図２上で１０２は電子光学鏡筒である。
【００３６】
顕微鏡撮像装置１００の照明手段を構成するランプハウス１１０は、真空チャンバ５０の外側に配設され、このランプハウス１１０から出射される照明光は、光ファイバ１１１、照明用の光学系１１２、及び真空チャンバ５０の天板に設けられた窓５４を介して顕微鏡撮像装置１００内に導かれるようになっている。
【００３７】
マスク３２が取り付けられているマスクステージ８０は、Ｘ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。
【００３８】
図３はマスク３２の平面図である。このマスク３２は、８インチマスクであり、４種類のマスクパターンＰ１〜Ｐ４が形成されている。また、各マスクパターンの左右の位置には、位置合わせ用のマスクマークＭ（第１のマーク）が形成されており、各マスクパターンとマスクマークＭとは一定の関係をもって形成されている。なお、図３上で、Ｍ１、Ｍ２は、マスクパターンＰ１の左右の位置に形成されたマスクマークを示している。
【００３９】
顕微鏡撮像装置１００によってマスクマークＭ１を観察する場合には、このマスクマークＭ１が顕微鏡撮像装置１００の視野Ｖに入るようにマスクステージ８０を移動させる。なお、このマスクステージ８０の位置（ｘ、ｙ）は、レーザ干渉計Ｌ_ＸＭ、Ｌ_ＹＭ（図８参照）によって測定できるようになっている。
【００４０】
一方、ウエハ４０は、図４に示されるようにウエハパレット４４上に図示しない電磁チャックによって吸着固定される。このウエハパレット４４は、図１８に示したウエハステージ７０の電磁チャック６０上に搭載され固定される。なお、図１８は、ウエハパレット４４を使用せずに、ウエハ４０が直接電磁チャック６０上に搭載されている場合に関して示している。
【００４１】
ウエハパレット４４には、図４に示されるようにパレットマークＷＰ１、ＷＰ２（第２のマーク）が設けられている。これらのパレットマークＷＰ１、ＷＰ２は、ウエハ４０の上面と面一の位置にマークが形成されている。
【００４２】
また、ウエハ４０には、各種のマスクパターンの転写等によって複数のダイＤが形成されるが、これらのダイＤの位置合わせ用のダイマークＤＭ（第２のマーク）がウエハ４０上に形成されている。なお、パレットマークＷＰ１、ＷＰ２と、各ダイマークＤＭとの位置関係は、ウエハ４０をウエハパレット４４に搭載した後、別途測定されデータとして保存されている。したがって、ウエハステージ７０上でのパレットマークＷＰ１、ＷＰ２の位置が検知できれば、各ダイマークＤＭの位置は前記パレットマークＷＰ１、ＷＰ２と各ダイマークＤＭとの位置関係から計算で求めることができる。なお、ウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）は、レーザ干渉計Ｌ_ＸＷ、Ｌ_ＹＷ（図８参照）によって測定できるようになっている。
【００４３】
図１及び図２に示した顕微鏡撮像装置１００は、マスク３２のマスクマークＭ１又はＭ２とダイマークＤＭ１若しくはＤＭ２又はパレットマークＷＰ１若しくはＷＰ２とを同時に観察し、及び、マスク３２のマスクマークＭ２とダイマークＤＭ２又はパレットマークＷＰ２とを同時に観察し、各マーク間の位置ずれ量を測定するもので、マスク面及びウエハパレット面（ウエハ面）と直交する方向から同時に撮像するとともに、高さ（Ｚ方向の位置）が異なる各マークに同時にピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有している。
【００４４】
図５は上記顕微鏡撮像装置１００の詳細を示す光学部品配置図である。同図に示されるように顕微鏡撮像装置１００の結像光学系は、対物レンズ１２０を共通にして３つの光路に分岐している。すなわち、顕微鏡撮像装置１００は、マスクマークＭを固体撮像素子（ＣＣＤ）１３０に結像させるマスクマーク撮像用光学系と、ダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰをＣＣＤ１３１に結像させるダイマーク撮像用光学系と、マスクマークＭをＣＣＤ１３２に結像させるオートフォーカス用光学系とを有している。
【００４５】
マスクマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２、及びマスクマーク結像用対物レンズ１２３から構成され、ダイマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２、１２４及びダイマーク結像用対物レンズ１２５から構成され、オートフォーカス用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２、１２４及びフォーカス用レンズ１２６から構成されている。
【００４６】
また、顕微鏡撮像装置１００は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、全反射ミラー１２７、レンズ１２８、及び光学系１１２、光ファイバ１１１からなる照明用光学系と、この照明用光学系を介して照明光を出射するランプハウス１１０とからなる照明手段を有している。なお、照明光学系内の光学系１１２は、ＮＡ可変絞り１１２Ａ、レンズ１１２Ｂ、及び視野可変絞り１１２Ｃから構成されている。
【００４７】
また、対物レンズ１２０及びダイマーク結像用対物レンズ１２５は、それぞれ光軸方向に微小量移動できるようになっており、対物レンズ１２０をたとえばピエゾ素子によって移動させることによってマスクマークＭがＣＣＤ１３０に結像するようにピント調整が行われ、ダイマーク結像用対物レンズ１２５を移動させることによってダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰがＣＣＤ１３１に結像するようにピント調整が行われる。
【００４８】
すなわち、対物レンズ１２０は、オートフォーカス用光学系を介してマスクマークＭを撮像するＣＣＤ１３２の出力信号のコントラストが最大になるように自動的にレンズ位置が制御される。ここで、オートフォーカス用光学系及びマスクマーク撮像用光学系は、マスクマークＭがＣＣＤ１３２に結像されるときにＣＣＤ１３０にも結像されるように予め調整されている。したがって、ＣＣＤ１３２にマスクマークＭが結像するように対物レンズ１２０を移動させることにより、ＣＣＤ１３０にマスクマークＭを結像させることができる。なお、オートフォーカス用光学系は、ピント調整が容易にできるようにマスクマーク撮像用光学系よりも撮影倍率が低くなっている。
【００４９】
また、ＣＣＤ１３１は、マスク３２からたとえば５０μｍ下側に配置されるウエハ４０（パレット）が結像するようにダイマーク結像用対物レンズ１２５の位置が調整されているが、マスク３２とウエハ４０との隙間が変更される場合にもダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰが結像できるように、ダイマーク結像用対物レンズ１２５は、たとえば超音波モータなどによって光軸方向に微小量移動できるようになっている。
【００５０】
なお、この実施の形態では、対物レンズ１２０とダイマーク結像用対物レンズ１２５とがそれぞれピント調整用に光軸方向に移動できるようになっているが、これに限らず、対物レンズ１２０、マスクマーク結像用対物レンズ１２３及びダイマーク結像用対物レンズ１２５のうちの少なくとも２つが光軸方向に移動できるように構成すれば、マスクマークＭ及びダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰにそれぞれピントを合わせることができる。
【００５１】
また、この顕微鏡撮像装置１００は、瞳位置に図示しない位相差板が着脱できるようになっており、位相差顕微鏡としての機能を備えている。更に、この顕微鏡撮像装置１００に適用される照明手段は、落射照明又は臨界照明に手動で切り替えられるように構成されている。
【００５２】
また、この実施の形態では、マスクマークＭとダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰとがそれぞれ結像される２つのＣＣＤ（ＣＣＤ１３０、１３１）を設けるようにしているが、２組の結像光学系の光路をミラーやハーフミラーを介して合流させ、マスクマークＭとダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰとを１つのＣＣＤに結像させるようにしてもよい。
【００５３】
図６はマスクマークＭとダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰとを１つのＣＣＤに結像させる顕微鏡撮像装置１００’の光学部品配置図である。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図６に示されるように、この顕微鏡撮像装置１００’のマスクマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、反射ミラー１４３、マスクマーク結像用対物レンズ１２３、及びハーフミラー１４４から構成され、ダイマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、ダイマーク結像用対物レンズ１２５、ハーフミラー１４２、及び１４４から構成されている。また、オートフォーカス用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、ダイマーク結像用対物レンズ１２５、ハーフミラー１４２、及びフォーカス用レンズ１２６から構成されている。
【００５５】
上記構成のマスクマーク撮像用光学系及びダイマーク撮像用光学系は、同一のアライメント用ＣＣＤ１４５にマスクマークＭとダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰとを同時に結像させることができる。
【００５６】
次に、マスクマークＭとダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰとの位置ずれ量の検出方法について説明する。
【００５７】
図７は顕微鏡撮像装置１００、１００’の視野Ｖ内にマスクマークＭと、ダイマークＤＭとを入れた場合に関して示している。マスクマークＭは、マスクのＸ方向の位置を検出するための２箇所に配される第１のＸマークＭ_Ｘ１及び第２のＸマークＭ_Ｘ２と、マスクのＹ方向の位置を検出するための第１のＹマークＭ_Ｙ とからなる。
【００５８】
このうち、第１のＸマークＭ_Ｘ１及び第２のＸマークＭ_Ｘ２は、いずれもＹ方向を向いた５本の平行線パターンの開口から構成され、また、第１のＸマークＭ_Ｘ１及び第２のＸマークＭ_Ｘ２はＹ方向に所定距離離れて対向して設けられている。第１のＹマークＭ_Ｙ は、Ｘ方向を向いた５本の平行線パターンの開口から構成されている。第１のＹマークＭ_Ｙ のＸ方向の配置位置は、第１のＸマークＭ_Ｘ１及び第２のＸマークＭ_Ｘ２の右方であり、Ｙ方向の配置位置は、第１のＸマークＭ_Ｘ１及び第２のＸマークＭ_Ｘ２の中間位置である。
【００５９】
ダイマークＤＭは、ウエハのＸ方向の位置を検出するための第３のＸマークであるダイマークＤＭ_Ｘ と、ウエハのＹ方向の位置を検出するための第２のＹマークであるダイマークＤＭ_Ｙ とからなる。このうち、ダイマークＤＭ_Ｘ は、Ｙ方向を向いた５本の平行線パターンの凸部（又は凹部）から構成され、ダイマークＤＭ_Ｙ は、Ｘ方向を向いた５本の平行線パターンの凸部（又は凹部）から構成されている。
【００６０】
これらのダイマークＤＭ_Ｘ 及びダイマークＤＭ_Ｙ は、顕微鏡撮像装置１００、１００’の視野Ｖ内に、マスクマークＭ及びダイマークＤＭが入っているときに、第１のＸマークＭ_Ｘ１及び第２のＸマークＭ_Ｘ２と対向する位置にダイマークＤＭ_Ｘ が配され、第１のＹマークＭ_Ｙ と対向する位置にダイマークＤＭ_Ｙ が配されるような位置に設けられる。
【００６１】
すなわち、図７において、ダイマークＤＭ_Ｘ は、第１のＸマークＭ_Ｘ１及び第２のＸマークＭ_Ｘ２とのＹ方向の中間に配されており、ダイマークＤＭ_Ｙ はダイマークＤＭ_Ｘ をＸ方向の中間に挟んで第１のＹマークＭ_Ｙ と対向する位置に配されている。
【００６２】
また、マスク３２には、マスク３２の下方に位置するダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰを観察するための矩形の開口３３が形成されている。この開口３３により、ダイマークＤＭでの散乱光による像は、マスク３２によって減衰することなく撮像されるため、ダイマークＤＭの像と背景とのコントラストが低下することがない。
【００６３】
マスクマークＭとダイマークＤＭとの位置ずれ量を求める場合には、マスクマークＭが結像されるＣＣＤ１３０から得られる画像信号を信号処理し、第１のＸマークＭ_Ｘ１及び第２のＸマークＭ_Ｘ２の中心位置とマスクマークＭ_Ｙ の中心位置をそれぞれ求める。同様にしてダイマークＤＭが結像されるＣＣＤ１３１から得られる画像信号を信号処理し、ダイマークＤＭ_Ｘ の中心位置とダイマークＤＭ_Ｙ の中心位置をそれぞれ求める。
【００６４】
上記のようにして求めたマスクマークＭの中心位置を示すＣＣＤ１３０上の画素位置と、ダイマークＤＭの中心位置を示すＣＣＤ１３１上の画素位置との画素位置の差分に基づいてマスクマークＭとダイマークＤＭとの位置ずれ量を測定する。そして、測定した位置ずれ量がゼロになるように、ウエハステージ７０又はマスクステージ８０を移動させ、マスクマークＭが示す位置とダイマークＤＭが示す位置とを一致させる。
【００６５】
なお、図７は、マスクマークＭが示す位置とダイマークＤＭが示す位置とが一致している場合に関して示している。また、顕微鏡撮像装置１００、１００’の対物レンズ１２０が微小量移動すると、撮影倍率が変動するが、図７に示される形状のマスクマークＭが示す位置及びダイマークＤＭが示す位置は、顕微鏡撮像装置１００、１００’の撮影倍率が変動しても変化量が極めて少ない。
【００６６】
次に、マスクマークＭ、ダイマークＤＭ又はパレットマークＷＰと顕微鏡撮像装置１００、１００’のＣＣＤの測定ラインが完全に平行に位置決めされないと回転誤差を生じる原理、及び、この誤差を補正する手段について説明する。
【００６７】
図１９及び図２０は、従来例におけるマスクとウエハとの位置ずれ量を検出する方法を説明する図である。なお、既述の図１９は、マスクマークＭが示す位置とパレットマークＷＰが示す位置とが一致している場合に関して示している。
【００６８】
図２０において、マスクマークＭによる中心位置は、Ｘ方向中央のマスクマークＭ_Ｘ の中心線ＣＭＸと、Ｙ方向中央のマスクマークＭ_Ｙ の中心線ＣＭＹとの交点であるＯ１である。一方、図示のように顕微鏡がマスクマークＭに対し回転して配置された状態、すなわち、マスクマークＭと顕微鏡撮像装置１００のＣＣＤ（撮像素子）とが水平方向に所定の傾き角度を生じている状態では、ＣＣＤの中心位置は、Ｘ方向の中心線ＣＸと、Ｙ方向の中心線ＣＹとの交点であるＯ３である。従って、Ｏ１とＯ３とは一致せず、この結果誤差を生じることとなる。
【００６９】
このような誤差を補正するためには、本発明で提案された第１のＸマーク（図７におけるＭ_Ｘ１）と第２のＸマーク（図７におけるＭ_Ｘ２）との組み合わせが有効である。すなわち、第１のＸマークＭ_Ｘ１と第２のＸマークＭ_Ｘ２とが離れて設けられていることにより、これらのマークの中心線が容易に求まる。これにより、これらのマークの中心線とＣＣＤ（撮像素子）とが水平方向に所定の傾き角度を生じている状態であっても、この傾き角度を容易に解消できる。
【００７０】
図８は電子ビーム近接露光装置の制御部の実施の形態を示すブロック図である。同図において、中央処理装置（ＣＰＵ）２００は、装置全体を統括制御するもので、マスクとウエハとの位置合わせ時の処理、露光時の電子ビームの偏向制御等を行う。顕微鏡撮像装置１００及び顕微鏡撮像装置１００’での撮像によって得られたマスクマークＭ及びダイマークＤＭを示す各画像信号は、信号処理回路２０２に加えられる。信号処理回路２０２は、入力した各画像信号に基づいてマスクマークＭとダイマークＤＭとの位置ずれ量を算出する。
【００７１】
ＣＰＵ２００は、信号処理回路２０２から入力する位置ずれ量がゼロになるようにステージ駆動回路２０４を介してウエハステージ７０を移動させ、又はステージ駆動回路２０６を介してマスクステージ８０を移動させる。
【００７２】
また、ＣＰＵ２００は、マスクマークＭとダイマークＤＭとが一致したときのウエハステージ７０のＸ方向及びＹ方向の位置（Ｘ、Ｙ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＷ、Ｌ_ＹＷから取り込み、同様にマスクステージ８０のＸ方向及びＹ方向の位置（ｘ、ｙ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＭ、Ｌ_ＹＭから取り込み、メモリ２０３に記憶させる。また、メモリ２０３には、図４で説明したようにパレットマークＷＰ１、ＷＰ２と、各ダイマークＤＭとの位置関係を示すデータが保存されている。なお、メモリ２０３に記憶したウエハステージ７０やマスクステージ８０の位置等に基づくマスクとウエハとの位置合わせ制御の詳細については後述する。
【００７３】
更に、ＣＰＵ２００は、マスクを走査する際の偏向量データとともにマスクの歪みに応じた補正データをデジタル演算回路２０５に供給し、デジタル演算回路２０５は偏向量データに基づいてマスクを走査するためのデジタル信号を主ＤＡＣ／ＡＭＰ２０８に出力し、補正データに基づいてマスクの歪みを補正するためのデジタル信号を副ＤＡＣ／ＡＭＰ２１０に出力する。
【００７４】
主ＤＡＣ／ＡＭＰ２０８は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換したのち増幅し、これを図１６に示される主偏向器２２、２４に出力する。これにより、電子ビーム１５は、光軸と平行な状態を維持したまま、図１７に示されるようにマスクの全面を走査するように偏向される。また、副ＤＡＣ／ＡＭＰ２１０は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換したのち増幅し、これを図１６に示される副偏向器２６、２８に出力する。これにより、電子ビーム１５のマスクへの入射角度が制御され、マスクが歪んでいてもマスクパターンを正規の位置に転写できるようにしている。
【００７５】
図９は本発明に係るマスクとウエハの位置合わせ方法を含む電子ビーム近接露光方法の動作手順を示すフローチャートである。
【００７６】
先ず、マスク３２をマスクステージ８０にロードし、マスクマークＭ１が顕微鏡撮像装置１００の視野に入るようにマスクステージ８０を移動させる（ステップＳ１０）。同様にしてウエハパレット４４をウエハステージ７０にロードし、ダイマークＤＭ１が顕微鏡撮像装置１００の視野に入るようにウエハステージ７０を移動させる（ステップＳ１２）。
【００７７】
顕微鏡撮像装置１００は、視野内のマスクマークＭ１及びダイマークＤＭ１にそれぞれピントが合うように図５で説明したように対物レンズ１２０やダイマーク結像用対物レンズ１２５を移動させる（ステップＳ１４）。
【００７８】
続いて、ダイマークＤＭ１を基準にしてマスクマークＭ１、Ｍ２を測定し、その測定結果に基づいてマスク３２の回転量θ_Ｍ を計算する（ステップＳ１６）。
【００７９】
図１０は上記ステップＳ１６の詳細を示すフローチャートである。同図に示されるように顕微鏡撮像装置１００の視野内のダイマークＤＭ１とマスクマークＭ１との位置ずれ量を顕微鏡撮像装置１００から得られる画像信号を処理することによって測定する（ステップＳ１６Ａ）。この測定した位置ずれ量がゼロか否かを判別し（ステップＳ１６Ｂ）、位置ずれ量≠０の場合には、位置ずれ量がゼロに近づく方向にマスクステージ８０を移動させ（ステップＳ１６Ｃ）、ステップＳ１６Ａで再びダイマークＤＭ１とマスクマークＭ１との位置ずれ量を測定する。そして、位置ずれ量＝０になるまでステップＳ１６Ａ、Ｓ１６Ｂ、Ｓ１６Ｃの処理を繰り返す。
【００８０】
ステップＳ１６Ｂで位置ずれ量＝０と判別されると、そのときのマスクステージ８０の移動位置（ｘ_１ 、ｙ_１ ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＭ、Ｌ_ＹＭから読み取ってメモリ２０３に記憶させるとともに、ウエハステージ７０の移動位置（Ｘ_１ 、Ｙ_１ ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＷ、Ｌ_ＹＷから読み取ってメモリ２０３に記憶させる（ステップＳ１６Ｄ）。
【００８１】
次に、マスク３２のマスクマークＭ２が顕微鏡撮像装置１００の視野に入るようにマスクステージ８０を移動させ、上記と同様にしてダイマークＤＭ１とマスクマークＭ２との位置ずれ量がゼロになるようにマスクステージ８０を移動させる（ステップＳ１６Ｅ、Ｓ１６Ｆ、Ｓ１６Ｇ）。そして、ステップＳ１６Ｆで位置ずれ量＝０と判別されたときのマスクステージ８０の移動位置（ｘ_２ 、ｙ_２ ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＭ、Ｌ_ＹＭから読み取ってメモリ２０３に記憶させる（ステップＳ１６Ｈ）。
【００８２】
上記のようにして測定されたマスクマークＭ１、Ｍ２がそれぞれダイマークＤＭ１と一致したときのマスクステージ８０の位置（ｘ_１ 、ｙ_１ ）、（ｘ_２ 、ｙ_２ ）からマスク３２の回転量θ_Ｍ を計算する（ステップＳ１６Ｉ）。
【００８３】
図９に戻って、ステップＳ１８では、マスクマークＭ２を基準にしてダイマークＤＭ１、ＤＭ２を測定し、その測定結果に基づいてウエハパレット４４の回転量θ_Ｐ を計算する。
【００８４】
図１１は上記ステップＳ１８の詳細を示すフローチャートである。
【００８５】
前記ステップＳ１６の処理が終了した時点では、ダイマークＤＭ１とマスクマークＭ２とが一致している状態にあり、また、このときのウエハステージ７０の位置（Ｘ_１ 、Ｙ_１ ）及びマスクステージ８０の位置（ｘ_２ 、ｙ_２ ）は測定済みである。
【００８６】
図１１のステップＳ１８Ａでは、ウエハパレット４４のダイマークＤＭ２が顕微鏡撮像装置１００の視野に入るようにウエハステージ７０を移動させ、顕微鏡撮像装置１００の視野内のマスクマークＭ２とダイマークＤＭ２との位置ずれ量を顕微鏡撮像装置１００から得られる画像信号を処理することによって測定する。この測定した位置ずれ量がゼロか否かを判別し（ステップＳ１８Ｂ）、位置ずれ量≠０の場合には、位置ずれ量がゼロに近づく方向にウエハステージ７０を移動させ（ステップＳ１８Ｃ）、ステップＳ１８Ａで再びマスクマークＭ２とダイマークＤＭ２との位置ずれ量を測定する。そして、位置ずれ量＝０になるまでステップＳ１８Ａ、Ｓ１８Ｂ、Ｓ１８Ｃの処理を繰り返す。
【００８７】
ステップＳ１８Ｂで位置ずれ量＝０と判別されると、そのときのウエハステージ７０の移動位置（Ｘ_２ 、Ｘ_２ ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＭ、Ｌ_ＹＭから読み取ってメモリ２０３に記憶させる（ステップＳ１８Ｄ）。
【００８８】
上記のようにして測定されたダイマークＤＭ１、ＤＭ２がそれぞれマスクマークＭ２と一致したときのウエハステージ７０の位置（Ｘ_１ 、Ｙ_１ ）、（Ｘ_２ 、Ｙ_２ ）からウエハパレット４４の回転量θ_Ｐ を計算する（ステップＳ１８Ｅ）。なお、ウエハステージ７０の位置（Ｘ_１ 、Ｙ_１ ）は、図１０のステップＳ１６Ｄで既に測定されている。
【００８９】
図９に戻って、ステップＳ２０では、マスクステージ８０を駆動してマスク３２を転写位置に移動させ、そのときのマスクステージ８０の位置（ｘ_０ 、ｙ_０ ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＭ、Ｌ_ＹＭから読み取る（ステップＳ２０）。
【００９０】
次に、転写位置に移動したマスク３２に対してウエハ４０の各ダイＤを位置合わせするための各ダイＤの位置（ウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）とウエハステージ７０の回転量θ）を計算する（ステップＳ２２）。
【００９１】
たとえば、転写位置のマスク３２のマスクマークＭ１に、ダイマークＤＭ１を一致させるためのウエハステージ７０の移動位置（Ｘ、Ｙ）は、次式、
【００９２】
【数１】
Ｘ＝Ｘ_１ ＋（ｘ_０ −ｘ_１ ）
Ｙ＝Ｙ_１ ＋（ｙ_０ −ｙ_１ ） …（１）
で表すことができる。
【００９３】
ただし、転写位置のマスク３２に対してウエハ４０の各ダイＤを位置合わせする必要があるため、図４で説明したように予め測定されているダイマークＤＭ１と各ダイマークＤＭとの位置関係を示すデータと前記式（１）で得られる位置データとに基づいて、転写位置のマスク３２に対してウエハ４０の各ダイＤを位置合わせするためのウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）を求める。
【００９４】
また、マスク３２の回転量θ_Ｍ 及びウエハパレット４４の回転量θ_Ｐ がともにゼロの場合には、上記のようにして求めたウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）を使用してウエハ４０の各ダイＤを位置合わせをすることができるが、マスク３２やウエハパレット４４が回転して各ステージに取り付けられている場合には、ステップＳ１６で求めたマスク３２の回転量θ_Ｍ 、及びステップＳ１８で求めたウエハパレット４４の回転量θ_Ｐ に基づいてウエハステージ７０を回転させる。
【００９５】
このときのウエハステージ７０の回転量をθとすると、回転量θは、次式、
【００９６】
【数２】
θ＝θ_Ｍ −θ_Ｐ …（２）
で表すことができる。
【００９７】
また、ウエハパレット４４の回転量θ_Ｐ と上記ウエハステージ７０の回転量θによってウエハパレット４４のＸＹ平面上での回転量を求めることができる。このウエハパレット４４のＸＹ平面上の回転量と、ウエハステージ７０の回転中心とに基づいてウエハ４０の各ダイＤのダイマークＤＭの変位量（ウエハパレット４４がＸＹ平面上で回転していない場合を基準にした変位量）を求め、この変位量によって前記ウエハ４０の各ダイＤを位置合わせするためのウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）を修正する。
【００９８】
上記のようにして計算した転写位置に移動したマスク３２に対してウエハ４０の各ダイＤを位置合わせするための各ダイＤの位置（ウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）とウエハステージ７０の回転量θ）に基づいてウエハステージ７０を移動させるとともに、ウエハステージ７０を回転させる（ステップＳ２４）。
【００９９】
次に、電子ビームによってマスク３２に形成されたマスクパターンをウエハに転写する（ステップＳ２６）。続いて、全てのダイの転写が終了したか否かを判別し（ステップＳ２８）、終了していない場合にはステップＳ２４に戻って他のダイの位置合わせを行い、再びマスクパターンの転写を行う。このようにして全てのダイの転写が終了すると、ウエハをアンロードして終了する。
【０１００】
図１２は本発明に係るマスクとウエハの位置合わせ装置の第２の実施の形態のアライメント機構系を含む電子ビーム近接露光装置の要部縦断面図であり、図１３は図１２に示した電子ビーム近接露光装置の要部上面図である。なお、図１及び図２に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０１】
第１の実施の形態では、露光領域外に固定されている顕微鏡撮像装置１００の視野にマスクマークＭが入るようにマスク３２が移動できるようになっているのに対し、第２の実施の形態では、マスクステージ８２に取り付けられたマスク３２は移動せず、顕微鏡撮像装置１５０が顕微鏡ステージ８４によってＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。
【０１０２】
なお、顕微鏡撮像装置１５０には、ランプハウス１１０から光ファイバ１１１、光学系１１２、及び真空チャンバ５０の天板に設けられた窓５４、及び光ファイバ１１３を介して照明光が導かれるようになっている。また、この顕微鏡撮像装置１５０は、電子光学鏡筒１０２とマスク３２との間に顕微鏡先端の対物レンズ等が挿入できるように構成されているが、他の内部構成は、図５に示した顕微鏡撮像装置１００と同様なため、その詳細な説明は省略する。
【０１０３】
図１４は第２の実施の形態のアライメント機構系を使用したマスクとウエハの位置合わせ方法を含む電子ビーム近接露光方法の動作手順を示すフローチャートである。
【０１０４】
先ず、マスク３２をマスクステージ８２にロードし（ステップＳ１００）、続いて、マスクマークＭ１が顕微鏡撮像装置１５０の視野に入るように顕微鏡ステージ８４を移動させる（ステップＳ１０２）。また、ウエハパレット４４をウエハステージ７０にロードし、ダイマークＤＭ１が顕微鏡撮像装置１５０の視野に入るようにウエハステージ７０を移動させる（ステップＳ１０４）。
【０１０５】
顕微鏡撮像装置１５０は、視野内のマスクマークＭ１及びダイマークＤＭ１にそれぞれピントが合うように対物レンズ１２０やパレットマーク結像用対物レンズ１２５を移動させる（ステップＳ１０６）。
【０１０６】
次に、ダイマークＤＭ１を基準にしてマスクマークＭ１、Ｍ２を測定し、その測定結果に基づいてマスク３２の回転量θ_Ｍ を計算する（ステップＳ１０８）。
【０１０７】
図１５は上記ステップＳ１０８の詳細を示すフローチャートである。
【０１０８】
同図に示されるように顕微鏡撮像装置１５０の視野内のマスクマークＭ１とダイマークＤＭ１との位置ずれ量を顕微鏡撮像装置１５０から得られる画像信号を処理することによって測定する（ステップＳ１０８Ａ）。この測定した位置ずれ量がゼロか否かを判別し（ステップＳ１０８Ｂ）、位置ずれ量≠０の場合には、位置ずれ量がゼロに近づく方向にウエハステージ７０を移動させ（ステップＳ１０８Ｃ）、ステップＳ１０８Ａで再びマスクマークＭ１とダイマークＤＭ１との位置ずれ量を測定する。そして、位置ずれ量＝０になるまでステップＳ１０８Ａ、Ｓ１０８Ｂ、Ｓ１０８Ｃの処理を繰り返す。
【０１０９】
ステップＳ１０８Ｂで位置ずれ量＝０と判別されると、そのときのウエハステージ７０の移動位置（Ｘ_１ 、Ｙ_１ ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＷ、Ｌ_ＹＷから読み取ってメモリ２０３に記憶させる（ステップＳ１０８Ｄ）。
【０１１０】
次に、マスク３２のマスクマークＭ２が顕微鏡撮像装置１５０の視野に入るように顕微鏡ステージ８４を移動させる（ステップＳ１０８Ｅ）。なお、電子光学鏡筒１０２とマスク３２との隙間は狭いため、マスクマークＭ２を視野に入れるように顕微鏡撮像装置１５０を移動させることができない場合が考えられるが、この場合にはマスクマークＭ２を観察するための他の顕微鏡撮像装置を設ける必要がある。
【０１１１】
その後、上記と同様にしてマスクマークＭ２とダイマークＤＭ１との位置ずれ量がゼロになるようにウエハステージ７０を移動させる（ステップＳ１０８Ｆ、Ｓ１０８Ｇ、Ｓ１０８Ｈ）。そして、ステップＳ１０Ｇで位置ずれ量＝０と判別されたときのウエハステージ７０の移動位置（Ｘ_２ 、Ｙ_２ ）をレーザ干渉計Ｌ_ＸＷ、Ｌ_ＹＷから読み取ってメモリ２０３に記憶させる（ステップＳ１０８Ｉ）。
【０１１２】
上記のようにして測定されたマスクマークＭ１、Ｍ２がそれぞれダイマークＤＭ１と一致したときのウエハステージ７０の位置（Ｘ_１ 、Ｙ_１ ）、（Ｘ_２ 、Ｙ_２ ）からマスク３２の回転量θ_Ｍ を計算する（ステップＳ１０８Ｊ）。
【０１１３】
図１４に戻って、ステップＳ１１０では、マスクマークＭ２を基準にしてダイマークＤＭ１、ＤＭ２を測定し、その測定結果に基づいてウエハパレット４４の回転量θ_Ｐ を計算する（図１１のフローチャート参照）。
【０１１４】
次に、顕微鏡ステージ８４を駆動して顕微鏡撮像装置１５０を転写領域から退避させる（ステップＳ１１２）。
【０１１５】
続いて、マスク３２に対してウエハ４０の各ダイＤを位置合わせするための各ダイＤの位置（ウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）とウエハステージ７０の回転量θ）を計算する（ステップＳ１１４）。なお、図９のステップＳ２２と同様に計算することができるが、第２の実施の形態のアライメント機構系では、マスク３２を移動させないため、式（１）に示した計算は不要である。
【０１１６】
上記のようにして計算した各ダイＤの位置（ウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）とウエハステージ７０の回転量θ）に基づいてウエハステージ７０を移動させるとともに、ウエハステージ７０を回転させる（ステップＳ１１６）。
【０１１７】
次に、電子ビームによってマスク３２に形成されたマスクパターンをウエハに転写する（ステップＳ１１８）。続いて、全てのダイの転写が終了したか否かを判別し（ステップＳ１２０）、終了していない場合にはステップＳ１１６に戻って他のダイの位置合わせを行い、再びマスクパターンの転写を行う。このようにして全てのダイの転写が終了すると、ウエハをアンロードして終了する。
【０１１８】
以上、本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【０１１９】
たとえば、本実施の形態では、マスクマークＭとダイマークＤとの位置ずれ量がゼロになるようにマスクステージ又はウエハステージを移動させ、そのときのマクスステージ及びウエハステージの移動位置を測定するようにしたが、これに限らず、マスクマークＭとダイマークＤとの位置ずれ量を顕微鏡撮像装置の画面上の位置ずれ量から測定するとともに、この測定時におけるマクスステージ及びウエハステージの移動位置を測定し、これらの測定結果に基づいてマスクマークＭとダイマークＤとの位置ずれ量がゼロになるときのマスクステージ及びウエハステージの移動位置を算出するようにしてもよい。
【０１２０】
また、本実施の形態では、ウエハ４０がウエハパレット４４に搭載され、更にウエハパレット４４がウエハステージ７０（ウエハステージ７０の電磁チャック６０）に搭載される例について説明したが、これに限らず、本発明はウエハ４０を直接ウエハステージ７０上の電磁チャック６０に吸着させる場合にも適用できる。
【０１２１】
また、本実施の形態では、マスク３２のマスクマークＭとウエハ４０のダイマークＤとの位置ずれ量が測定されているが、これに代えて、マスク３２のマスクマークＭとウエハパレット４４上の少なくとも２つのパレットマークＷＰの位置を測定する態様であってもよい。この場合には、図４で説明したように予め測定されているパレットマークＷＰと各ダイマークＤＭとの位置関係を示すデータと前記式（１）で得られる位置データとに基づいて、位置合せを行えばよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、顕微鏡撮像装置は、第１のマーク及び第２のマークが設けられている面と直交する方向から各マークを同時に撮像することができるとともに、各マークにそれぞれピントが合った画像信号を得ることができる。そして、顕微鏡撮像装置から同時に得られる第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するようにしている。すなわち、各マークが設けられている面と直交する方向から各マークを撮像することにより、１つの顕微鏡撮像装置によって第１のマークと第２のマークとの二次元の位置ずれ量を測定することができる。
【０１２３】
また、顕微鏡撮像装置の基準位置（たとえば、顕微鏡の十字マーク）を基準にして第１のマーク及び第２のマークの位置を測定しておらず、顕微鏡撮像装置から同時に得られる第１のマークと第２のマークとの画像信号に基づいて各マーク間の相対的な位置ずれ量を測定するようにしたため、顕微鏡撮像装置の基準位置の変動に影響を受けない位置ずれ量の測定ができる。
【０１２４】
更に、第１のマークは、Ｘ方向の位置を検出するための第１のＸマーク及び第２のＸマークとよりなり、かつ、第１のＸマーク及び第２のＸマークはＹ方向に所定距離離れて対向して設けられている。したがって、位置合わせ用のマークと撮像素子としてのＣＣＤの測定ライン方向が完全に平行に位置決めされないと回転誤差を生じるという問題に有効に対処でき、マスクとウエハとの高精度の位置合わせが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法の第１の実施の形態に使用されるアライメント機構系を含む電子ビーム近接露光装置の要部縦断面図
【図２】図１に示した電子ビーム近接露光装置の要部上面図
【図３】図１に示した電子ビーム近接露光装置に使用されるマスクの平面図
【図４】ウエハが搭載されたウエハパレットの平面図
【図５】本発明に適用される顕微鏡撮像装置の詳細を示す光学部品配置図
【図６】本発明に適用される顕微鏡撮像装置の他の実施の形態を示す光学部品配置図
【図７】顕微鏡撮像装置によってマスクマークとダイマークとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【図８】電子ビーム近接露光装置の制御部の実施の形態を示すブロック図
【図９】本発明に係るマスクとウエハとの位置合わせ方法を含む電子ビーム近接露光方法の動作手順を示すフローチャート
【図１０】図９に示したフローチャート中の一部の詳細な処理手順を示すフローチャート
【図１１】図９に示したフローチャート中の他の一部の詳細な処理手順を示すフローチャート
【図１２】本発明に係るマスクとウエハの位置合わせ方法の第２の実施の形態に使用されるアライメント機構系を含む電子ビーム近接露光装置の要部縦断面図
【図１３】図１２に示した電子ビーム近接露光装置の要部上面図
【図１４】本発明に係るマスクとウエハの位置合わせ方法を含む電子ビーム近接露光方法の他の実施の形態の動作手順を示すフローチャート
【図１５】図１４に示したフローチャート中の一部の詳細な処理手順を示すフローチャート
【図１６】電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図
【図１７】電子ビームによるマスクの走査を説明するために用いた図
【図１８】電子ビーム近接露光装置の全体構成図
【図１９】従来例における、マスクマークとパレットマークによってマスクとウエハとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【図２０】従来例における、マスクマークとパレットマークによってマスクとウエハとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【符号の説明】
１５…電子ビーム、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、３２…マスク、４０…ウエハ、４４…ウエハパレット、７０…ウエハステージ、８０…マスクステージ、８４…顕微鏡ステージ、１００、１５０…顕微鏡撮像装置、１１０…ランプハウス、１２０…対物レンズ、１２３…マスクマーク結像用対物レンズ、１２５…ダイマーク結像用対物レンズ、１３０、１３１、１４５…ＣＣＤ、２００…ＣＰＵ、２０３…メモリ、２０４、２０６…ステージ駆動回路、Ｌ_ＸＭ、Ｌ_ＹＭ、Ｌ_ＸＷ、Ｌ_ＹＷ…レーザ干渉計、Ｍ…マスクマーク、ＷＰ…パレットマーク、Ｄ…ダイ、ＤＭ…ダイマーク

Claims (5)

1. ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写する露光装置におけるマスクとウエハとの位置合わせ方法において、
   前記マスク又は前記ウエハが搭載されるパレット若しくは前記ウエハの一方に設けられた位置合わせ用の第１のマークと、前記マスク又は前記パレット若しくは前記ウエハの他方に設けられた位置合わせ用の第２のマークとを撮像素子により撮像するステップと、
   撮像された前記第１のマーク及び前記第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するステップと、
   前記測定した位置ずれ量に基づいて前記マスクと前記ウエハとを相対的に位置合わせするステップとを含み、
   前記第１のマークは、Ｘ方向の位置を検出するための第１のＸマーク及び第２のＸマークと、Ｙ方向の位置を検出するための第１のＹマークとからなり、前記第１のＸマーク及び第２のＸマークは、いずれも長手方向がＹ方向を向きかつＸ方向に平行に配される複数本の線パターンであり、かつ、前記第１のＸマーク及び第２のＸマークはＹ方向に所定距離離れて対向して設けられ、前記第１のＹマークは、長手方向がＸ方向を向きかつＹ方向に平行に配される複数本の線パターンであり、
   前記第２のマークは、Ｘ方向の位置を検出するための第３のＸマークと、Ｙ方向の位置を検出するための第２のＹマークとからなり、前記第３のＸマークは、長手方向がＹ方向を向きかつＸ方向に平行に配される複数本の線パターンであり、前記第２のＹマークは、長手方向がＸ方向を向きかつＹ方向に平行に配される複数本の線パターンであることを特徴とするマスクとウエハとの位置合わせ方法。
2. 前記撮像素子を有する顕微鏡撮像装置の視野内に前記第１のマーク及び前記第２のマークが入っているときに、前記第３のＸマークが前記第１のＸマーク及び前記第２のＸマークと対向する位置に配置され、前記第２のＹマークが前記第１のＹマークと対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のマスクとウエハとの位置合わせ方法。
3. 前記第１のマークと第２のマークとを撮像素子により撮像するステップにおいて、前記第１のマーク及び第２のマークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する顕微鏡撮像装置によって略同時に撮像することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のマスクとウエハとの位置合わせ方法。
4. 前記マスクには、前記パレット又は前記ウエハに設けられた第１のマーク又は第２のマークを撮像するための開口が形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれか１項に記載のマスクとウエハとの位置合わせ方法。
5. 前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するステップにおいて、撮像された前記第１のマーク及び／又は前記第２のマークと前記撮像素子との水平方向傾き角度を算出し、該算出結果より前記水平方向傾き角度がゼロになるように撮像された画像データを座標変換し、次いで前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマスクとウエハとの位置合わせ方法。

Images