JP3445100B2 - 位置検出方法及び位置検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は位置検出方法及び位
置検出装置に関し、特に半導体素子製造用の露光装置に
おいて第１物体であるレチクルあるいはマスク面上に形
成されているIC、LSI 、VLSI等の微細な電子回路パター
ンと第２物体であるウエハとの相対的な位置合わせ（ア
ライメント）を行なう位置検出方法及び位置検出装置に
関するものである。
置検出装置に関し、特に半導体素子製造用の露光装置に
おいて第１物体であるレチクルあるいはマスク面上に形
成されているIC、LSI 、VLSI等の微細な電子回路パター
ンと第２物体であるウエハとの相対的な位置合わせ（ア
ライメント）を行なう位置検出方法及び位置検出装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の高密度化に伴い、半導体製造
用の投影露光装置では、レチクル面上の回路パターンを
ウエハ面上により高い解像力で投影露光することが要求
されている。露光装置の投影解像力を向上させる方法に
は露光光の波長を固定して投影光学系のNAを大きくする
方法や、露光光をより短波長化する、例えばg線から i
線、i 線からエキシマレーザの発振波長へという方法が
とられている。
用の投影露光装置では、レチクル面上の回路パターンを
ウエハ面上により高い解像力で投影露光することが要求
されている。露光装置の投影解像力を向上させる方法に
は露光光の波長を固定して投影光学系のNAを大きくする
方法や、露光光をより短波長化する、例えばg線から i
線、i 線からエキシマレーザの発振波長へという方法が
とられている。
【０００３】一方、回路パターンの微細化に伴い、レチ
クル上に形成されている回路パターンとウエハ上のパタ
ーンをより高精度にアライメントすることも要求されて
いる。レチクルとウエハーの位置合わせはウエハ面上に
塗布されたレジストを感光させる露光光を使用する場合
と、レジストを感光させない非露光光、例えばHeNeレー
ザの発振波長である633nm の波長を使用する場合があ
る。現在実用化されているアライメントの波長は半導体
プロセスに影響されにくいというメリットのため、非露
光光を用いる方式がほとんどである。
クル上に形成されている回路パターンとウエハ上のパタ
ーンをより高精度にアライメントすることも要求されて
いる。レチクルとウエハーの位置合わせはウエハ面上に
塗布されたレジストを感光させる露光光を使用する場合
と、レジストを感光させない非露光光、例えばHeNeレー
ザの発振波長である633nm の波長を使用する場合があ
る。現在実用化されているアライメントの波長は半導体
プロセスに影響されにくいというメリットのため、非露
光光を用いる方式がほとんどである。
【０００４】本出願人も、非露光光を用いた位置合わせ
装置として、特開昭63-32303号公報や、特開平2-130908
号公報の提案を出願しており、実際に製品化されて効果
が確認されている。この方法は非露光TTLOffaxis方式と
呼ばれているもので、ウエハ上のパターンをレチクル上
のパターンをウエハ上に転写投影する投影光学系を介し
て非露光光で観察する方式である。観察時に前記投影光
学系が非露光光の波長で発生する色収差はアライメント
光学系で補正される。これに対し、投影光学系を介さず
全く独立した光学系（Offaxis 顕微鏡）でウエハを観察
してアライメントする方法はNon-TTLOffaxis方式と呼ば
れる。
装置として、特開昭63-32303号公報や、特開平2-130908
号公報の提案を出願しており、実際に製品化されて効果
が確認されている。この方法は非露光TTLOffaxis方式と
呼ばれているもので、ウエハ上のパターンをレチクル上
のパターンをウエハ上に転写投影する投影光学系を介し
て非露光光で観察する方式である。観察時に前記投影光
学系が非露光光の波長で発生する色収差はアライメント
光学系で補正される。これに対し、投影光学系を介さず
全く独立した光学系（Offaxis 顕微鏡）でウエハを観察
してアライメントする方法はNon-TTLOffaxis方式と呼ば
れる。
【０００５】上記出願に見られるように、現在実際に使
用されているアライメント方式のほとんどにはウエハ上
の位置検出マーク（アライメントマーク）をCCD カメラ
等の撮像素子に結像し、該撮像素子から得られる電気信
号を処理して、ウエハの位置を検出するいわゆる画像処
理法を採用している。
用されているアライメント方式のほとんどにはウエハ上
の位置検出マーク（アライメントマーク）をCCD カメラ
等の撮像素子に結像し、該撮像素子から得られる電気信
号を処理して、ウエハの位置を検出するいわゆる画像処
理法を採用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
位置検出方法をプロキシミティギャップによるX 選露光
装置に用いようとすると、マスク、ウエハ間にギャップ
があるため、マスク上の位置検出マークの光学像とウエ
ハ上の位置検出マークの光学像を同時に画像検出するこ
とが困難である。本発明ではプロキシミティ法のように
検出光学系の光軸方向に互いに距離をもって配置された
２つの物体の相対位置を、画像処理法で高精度に検出可
能な位置検出方法及び位置検出装置、並びにそれを用い
た半導体素子の製造方法の提供を目的とする。
位置検出方法をプロキシミティギャップによるX 選露光
装置に用いようとすると、マスク、ウエハ間にギャップ
があるため、マスク上の位置検出マークの光学像とウエ
ハ上の位置検出マークの光学像を同時に画像検出するこ
とが困難である。本発明ではプロキシミティ法のように
検出光学系の光軸方向に互いに距離をもって配置された
２つの物体の相対位置を、画像処理法で高精度に検出可
能な位置検出方法及び位置検出装置、並びにそれを用い
た半導体素子の製造方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の位置検
出装置は対向して配置された第１物体と第２物体の相対
的位置関係を該第１物体上に配置された第１の位置検出
マークと、該第２物体上に配置された第２の位置検出マ
ークを観察することによって検出する位置検出装置にお
いて、該第１の位置検出マーク及び該第２の位置検出マ
ークを照明する第１の照明手段と、基準位置合わせマー
クを有する第３の物体と、該第３の物体上に配置された
基準位置合わせマークを照明する第２の照明手段と、該
第１及び第２の位置検出マークの光学像と第３の物体上
の基準位置合わせマークの光学像を検出する画像検出手
段を有し、該第３の物体上の基準位置合わせマークの光
学像と該第１物体上に配置された第１の位置検出マーク
の光学像の位置関係を検出するとともに、該第３の物体
上の基準位置合わせマークの光学像と該第２物体上に配
置された第２の位置検出マークの光学像の位置関係を検
出し、該第１物体と第２物体の位置合わせを行なうこと
を特徴としている。請求項２の発明は、請求項１の発明
において該第３の物体が該位置検出装置内に配置するこ
とを特徴としている。請求項３の発明は、請求項２の発
明において前記基準位置合わせマークは該第１物体上に
配置された第１の位置検出マークと位置合わせを行なう
ための第１の基準位置合わせマークと、該第２物体上に
配置された第２の位置検出マークと位置合わせを行なう
ための第２の基準位置合わせマークからなっていること
が特徴としている。請求項４の発明は、請求項３の発明
において該２つの基準位置合わせマークは該第１物体と
該第２物体の相対間隔量に応じて相互の相対配置が調整
されることを特徴としている。請求項５の発明は、請求
項３の発明において前記画像検出手段が該第１物体上の
第１の位置検出マーク及び該第３物体上の基準位置合わ
せマークの光学像を検出する第１の画像検出手段と、該
第２物体上の第２の位置検出マーク及び該第３物体上の
基準位置合わせマークの光学像を検出する第２の画像検
出手段より構成されることを特徴としている。請求項６
の発明は、請求項３の発明において前記画像検出手段が
該第１物体上の第１の位置検出マーク及び該第３物体上
の基準位置合わせマークの光学像の検出と、該第２物体
上の第２の位置検出マーク及び該第３物体上の基準位置
合わせマークの光学像の検出を、それぞれ異なった光学
的状態で行ない、該第３物体上の基準位置合わせマーク
の光学像を介して、該第１物体と第２物体の位置合わせ
を行なうことを特徴としている。請求項７の発明は、請
求項６の発明において前記異なった光学的状態が該第１
物体上の第１の位置検出マーク及び該第３物体上の基準
位置合わせマークの光学像を検出する第１の光路と、該
第２物体上の第２の位置検出マーク及び該第３物体上の
基準位置合わせマークの光学像を検出する第２の光路を
切り換えることにより行なわれることを特徴としてい
る。請求項８の発明は、請求項６の発明において前記異
なった光学的状態が該第１物体上の第１の位置検出マー
ク及び第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検
出する波長と、該第２物体上の第２の位置検出マークと
第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検出する
波長を異ならせることにより行なうことを特徴としてい
る。
出装置は対向して配置された第１物体と第２物体の相対
的位置関係を該第１物体上に配置された第１の位置検出
マークと、該第２物体上に配置された第２の位置検出マ
ークを観察することによって検出する位置検出装置にお
いて、該第１の位置検出マーク及び該第２の位置検出マ
ークを照明する第１の照明手段と、基準位置合わせマー
クを有する第３の物体と、該第３の物体上に配置された
基準位置合わせマークを照明する第２の照明手段と、該
第１及び第２の位置検出マークの光学像と第３の物体上
の基準位置合わせマークの光学像を検出する画像検出手
段を有し、該第３の物体上の基準位置合わせマークの光
学像と該第１物体上に配置された第１の位置検出マーク
の光学像の位置関係を検出するとともに、該第３の物体
上の基準位置合わせマークの光学像と該第２物体上に配
置された第２の位置検出マークの光学像の位置関係を検
出し、該第１物体と第２物体の位置合わせを行なうこと
を特徴としている。請求項２の発明は、請求項１の発明
において該第３の物体が該位置検出装置内に配置するこ
とを特徴としている。請求項３の発明は、請求項２の発
明において前記基準位置合わせマークは該第１物体上に
配置された第１の位置検出マークと位置合わせを行なう
ための第１の基準位置合わせマークと、該第２物体上に
配置された第２の位置検出マークと位置合わせを行なう
ための第２の基準位置合わせマークからなっていること
が特徴としている。請求項４の発明は、請求項３の発明
において該２つの基準位置合わせマークは該第１物体と
該第２物体の相対間隔量に応じて相互の相対配置が調整
されることを特徴としている。請求項５の発明は、請求
項３の発明において前記画像検出手段が該第１物体上の
第１の位置検出マーク及び該第３物体上の基準位置合わ
せマークの光学像を検出する第１の画像検出手段と、該
第２物体上の第２の位置検出マーク及び該第３物体上の
基準位置合わせマークの光学像を検出する第２の画像検
出手段より構成されることを特徴としている。請求項６
の発明は、請求項３の発明において前記画像検出手段が
該第１物体上の第１の位置検出マーク及び該第３物体上
の基準位置合わせマークの光学像の検出と、該第２物体
上の第２の位置検出マーク及び該第３物体上の基準位置
合わせマークの光学像の検出を、それぞれ異なった光学
的状態で行ない、該第３物体上の基準位置合わせマーク
の光学像を介して、該第１物体と第２物体の位置合わせ
を行なうことを特徴としている。請求項７の発明は、請
求項６の発明において前記異なった光学的状態が該第１
物体上の第１の位置検出マーク及び該第３物体上の基準
位置合わせマークの光学像を検出する第１の光路と、該
第２物体上の第２の位置検出マーク及び該第３物体上の
基準位置合わせマークの光学像を検出する第２の光路を
切り換えることにより行なわれることを特徴としてい
る。請求項８の発明は、請求項６の発明において前記異
なった光学的状態が該第１物体上の第１の位置検出マー
ク及び第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検
出する波長と、該第２物体上の第２の位置検出マークと
第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検出する
波長を異ならせることにより行なうことを特徴としてい
る。
【０００８】請求項９の発明の位置検出方法は対向して
配置された第１物体と第２物体の相対的位置関係を該第
１物体上に配置された第１の位置検出マークと、該第２
物体上に配置された第２の位置検出マークを観察するこ
とによって検出する位置検出方法において、基準位置合
わせマークを有する第３の物体を設け、該第１及び第２
の位置検出マークの光学像と該第３物体上の基準位置合
わせマークの光学像を検出する画像検出手段により、該
第３物体上の基準位置合わせマークの光学像と該第１物
体上に配置された第１の位置検出マークの光学像の位置
関係を検出するとともに、該第３物体上の基準位置合わ
せマークの光学像と該第２物体上に配置された第２の位
置検出マークの光学像の位置関係を検出し、該第１物体
と第２物体の位置合わせを行なうことを特徴としてい
る。請求項１０の発明は請求項９の発明において該第３
物体上の基準位置合わせマークとして該第１物体上に配
置された第１の位置検出マークと位置合わせを行なうた
めの第１の基準位置合わせマークと、該第２物体上に配
置された第２の位置検出マークと位置合わせを行なうた
めの第２の基準位置合わせマークを用いること特徴とし
ている。
配置された第１物体と第２物体の相対的位置関係を該第
１物体上に配置された第１の位置検出マークと、該第２
物体上に配置された第２の位置検出マークを観察するこ
とによって検出する位置検出方法において、基準位置合
わせマークを有する第３の物体を設け、該第１及び第２
の位置検出マークの光学像と該第３物体上の基準位置合
わせマークの光学像を検出する画像検出手段により、該
第３物体上の基準位置合わせマークの光学像と該第１物
体上に配置された第１の位置検出マークの光学像の位置
関係を検出するとともに、該第３物体上の基準位置合わ
せマークの光学像と該第２物体上に配置された第２の位
置検出マークの光学像の位置関係を検出し、該第１物体
と第２物体の位置合わせを行なうことを特徴としてい
る。請求項１０の発明は請求項９の発明において該第３
物体上の基準位置合わせマークとして該第１物体上に配
置された第１の位置検出マークと位置合わせを行なうた
めの第１の基準位置合わせマークと、該第２物体上に配
置された第２の位置検出マークと位置合わせを行なうた
めの第２の基準位置合わせマークを用いること特徴とし
ている。
【０００９】請求項１１の発明の露光装置は対向して配
置された第１物体と第２物体の相対的位置関係を該第１
物体上に配置された第１の位置検出マークと、該第２物
体上に配置された第２の位置検出マークを観察すること
によって検出して位置合わせを行なった後に第１物体面
上のパターンを第２物体面上に露光する露光装置におい
て、該第１の位置検出マーク及び該第２の位置検出マー
クを照明する第１の照明手段と、基準位置合わせマーク
を有する第３の物体と、該第３の物体上に配置された基
準位置合わせマークを照明する第２の照明手段と、該第
１及び第２の位置検出マークの光学像と第３物体上の基
準位置合わせマークの光学像を検出する画像検出手段を
有し、該第３物体上の基準位置合わせマークの光学像と
該第１物体上に配置された第１の位置検出マークの光学
像の位置関係を検出するとともに、該第３物体上の基準
位置合わせマークの光学像と該第２物体上に配置された
第２の位置検出マークの光学像の位置関係を検出し、該
第１物体と第２物体の位置合わせを行なう動作を行なう
ことを特徴としている。請求項１２の発明は、請求項１
１の発明において該第３の物体が該露光装置内に配置す
ることを特徴としている。請求項１３の発明は、請求項
１２の発明において該基準位置合わせマークは該第１物
体上に配置された第１の位置検出マークと位置合わせを
行なうための第１の基準位置合わせマークと、該第２物
体上に配置された第２の位置検出マークと位置合わせを
行なうための第２の基準位置合わせマークからなってい
ることが特徴としている。請求項１４の発明は、請求項
１３の発明において該２つの基準位置合わせマークは該
第１物体と該第２物体の相対間隔量に応じて相互の相対
配置が調整されることを特徴としている。請求項１５の
発明は、請求項１３の発明において前記画像検出手段が
該第１物体上の第１の位置検出マーク及び第３物体上の
基準位置合わせマークの光学像の検出と、該第２物体上
の第２の位置検出マークと第３物体上の基準位置合わせ
マークの光学像の検出を、それぞれ異なった光学的状態
で行ない、該第３物体上の基準位置合わせマークの光学
像を介して、該第１物体と第２物体の位置合わせを行な
うことを特徴としている。請求項１６の発明は、請求項
１５の発明において前記異なった光学的状態が該第１物
体上の第１の位置検出マーク及び第３の物体上の基準位
置合わせマークの光学像を検出する第１の光路と、該第
２物体面上の第２の位置検出マークと第３の物体上の基
準位置合わせマークの光学像を検出する第２の光路を切
り換えることにより行なわれることを特徴としている。
請求項１７の発明は、請求項１５の発明において前記異
なった光学的状態が該第１物体上の第１の位置検出マー
ク及び第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検
出する波長と、該第２物体上の第２の位置検出マークと
第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検出する
波長を異ならせることにより行なうことを特徴としてい
る。請求項１８の発明は、請求項１３の発明において前
記画像検出手段が該第１物体上の第１の位置検出マーク
及び第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検出
する第１の画像検出手段と、該第２物体上の第２の位置
検出マークと第３物体上の基準位置合わせマークの光学
像を検出する第２の画像検出手段より構成されることを
特徴としている。
置された第１物体と第２物体の相対的位置関係を該第１
物体上に配置された第１の位置検出マークと、該第２物
体上に配置された第２の位置検出マークを観察すること
によって検出して位置合わせを行なった後に第１物体面
上のパターンを第２物体面上に露光する露光装置におい
て、該第１の位置検出マーク及び該第２の位置検出マー
クを照明する第１の照明手段と、基準位置合わせマーク
を有する第３の物体と、該第３の物体上に配置された基
準位置合わせマークを照明する第２の照明手段と、該第
１及び第２の位置検出マークの光学像と第３物体上の基
準位置合わせマークの光学像を検出する画像検出手段を
有し、該第３物体上の基準位置合わせマークの光学像と
該第１物体上に配置された第１の位置検出マークの光学
像の位置関係を検出するとともに、該第３物体上の基準
位置合わせマークの光学像と該第２物体上に配置された
第２の位置検出マークの光学像の位置関係を検出し、該
第１物体と第２物体の位置合わせを行なう動作を行なう
ことを特徴としている。請求項１２の発明は、請求項１
１の発明において該第３の物体が該露光装置内に配置す
ることを特徴としている。請求項１３の発明は、請求項
１２の発明において該基準位置合わせマークは該第１物
体上に配置された第１の位置検出マークと位置合わせを
行なうための第１の基準位置合わせマークと、該第２物
体上に配置された第２の位置検出マークと位置合わせを
行なうための第２の基準位置合わせマークからなってい
ることが特徴としている。請求項１４の発明は、請求項
１３の発明において該２つの基準位置合わせマークは該
第１物体と該第２物体の相対間隔量に応じて相互の相対
配置が調整されることを特徴としている。請求項１５の
発明は、請求項１３の発明において前記画像検出手段が
該第１物体上の第１の位置検出マーク及び第３物体上の
基準位置合わせマークの光学像の検出と、該第２物体上
の第２の位置検出マークと第３物体上の基準位置合わせ
マークの光学像の検出を、それぞれ異なった光学的状態
で行ない、該第３物体上の基準位置合わせマークの光学
像を介して、該第１物体と第２物体の位置合わせを行な
うことを特徴としている。請求項１６の発明は、請求項
１５の発明において前記異なった光学的状態が該第１物
体上の第１の位置検出マーク及び第３の物体上の基準位
置合わせマークの光学像を検出する第１の光路と、該第
２物体面上の第２の位置検出マークと第３の物体上の基
準位置合わせマークの光学像を検出する第２の光路を切
り換えることにより行なわれることを特徴としている。
請求項１７の発明は、請求項１５の発明において前記異
なった光学的状態が該第１物体上の第１の位置検出マー
ク及び第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検
出する波長と、該第２物体上の第２の位置検出マークと
第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検出する
波長を異ならせることにより行なうことを特徴としてい
る。請求項１８の発明は、請求項１３の発明において前
記画像検出手段が該第１物体上の第１の位置検出マーク
及び第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検出
する第１の画像検出手段と、該第２物体上の第２の位置
検出マークと第３物体上の基準位置合わせマークの光学
像を検出する第２の画像検出手段より構成されることを
特徴としている。
【００１０】請求項１９の発明の半導体デバイスは前記
請求項１１の露光装置を用いて製造されたことを特徴と
している。
請求項１１の露光装置を用いて製造されたことを特徴と
している。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１で、本
発明をプロキシミティタイプの半導体製造用露光装置に
適用した場合の位置検出装置の概略を示す図面である。
同図において所定の間隔をおいて対向配置された相対位
置検出対象であるマスク（第１物体）1、ウエハ（第２物
体） 2の上には、マスク用の位置検出マーク（第１の位
置検出マーク）3、ウエハ用の位置検出マーク（第２の位
置検出マーク） 4がそれぞれ配置されている。これらの
位置検出マークには光源17からの照明光が照明光学系1
6、ビームスプリッタ10を介して照射される。照射され
たマスク位置検出マーク3の像はビームスプリッタ10、
ビームスプリッタ11、結像光学系12を介して撮像素子13
上に結像される。一方、基準位置合わせマーク台（第３
の物体）7 に配置されているマスク用基準位置合わせマ
ーク9 は光源5 らの照明光が照明光学系 6を介して照明
される。照明された基準位置合わせマーク9 の像はビー
ムスプリッタ10で反射した後、ビームスプリッタ11、結
像光学系12を介して同じ撮像素子13上に結像される。
発明をプロキシミティタイプの半導体製造用露光装置に
適用した場合の位置検出装置の概略を示す図面である。
同図において所定の間隔をおいて対向配置された相対位
置検出対象であるマスク（第１物体）1、ウエハ（第２物
体） 2の上には、マスク用の位置検出マーク（第１の位
置検出マーク）3、ウエハ用の位置検出マーク（第２の位
置検出マーク） 4がそれぞれ配置されている。これらの
位置検出マークには光源17からの照明光が照明光学系1
6、ビームスプリッタ10を介して照射される。照射され
たマスク位置検出マーク3の像はビームスプリッタ10、
ビームスプリッタ11、結像光学系12を介して撮像素子13
上に結像される。一方、基準位置合わせマーク台（第３
の物体）7 に配置されているマスク用基準位置合わせマ
ーク9 は光源5 らの照明光が照明光学系 6を介して照明
される。照明された基準位置合わせマーク9 の像はビー
ムスプリッタ10で反射した後、ビームスプリッタ11、結
像光学系12を介して同じ撮像素子13上に結像される。
【００１２】図２(a) は撮像素子13で検出したマスク用
位置検出マーク3 とマスク用基準位置合わせマーク9 の
像である。撮像素子13から得られる画像情報を処理して
マスク用位置検出マーク3 、即ちマスク1 、マスク用基
準位置合わせマーク 9に対する相対位置を決定すること
ができる。
位置検出マーク3 とマスク用基準位置合わせマーク9 の
像である。撮像素子13から得られる画像情報を処理して
マスク用位置検出マーク3 、即ちマスク1 、マスク用基
準位置合わせマーク 9に対する相対位置を決定すること
ができる。
【００１３】一方、光源17からの照明光は照明光学系1
6、ビームスプリッタ10を介して同様にウエハ用位置検
出マーク4を照射する。照射されたウエハ用位置検出マ
ーク 4の像はビームスプリッタ10から今度はビームスプ
リッタ11で反射して結像光学系14を介して撮像素子15上
に結像される。
6、ビームスプリッタ10を介して同様にウエハ用位置検
出マーク4を照射する。照射されたウエハ用位置検出マ
ーク 4の像はビームスプリッタ10から今度はビームスプ
リッタ11で反射して結像光学系14を介して撮像素子15上
に結像される。
【００１４】また、基準位置合わせマーク台7 に配置さ
れているウエハ用基準位置合わせマーク8 は光源5 らの
照明光が照明光学系 6を介して照明される。照明された
基準位置合わせマーク8 の像はビームスプリッタ10で反
射し、ビームスプリッタ11で反射して、結像光学系14を
介して同じ撮像素子15上に結像される。
れているウエハ用基準位置合わせマーク8 は光源5 らの
照明光が照明光学系 6を介して照明される。照明された
基準位置合わせマーク8 の像はビームスプリッタ10で反
射し、ビームスプリッタ11で反射して、結像光学系14を
介して同じ撮像素子15上に結像される。
【００１５】図２(b) は撮像素子15で検出したウエハ用
位置検出マーク4 とウエハ用基準位置合わせマーク8 の
像である。撮像素子15から得られる画像情報を処理して
ウエハ用位置検出マーク4 、即ちウエハ1 、ウエハ用基
準位置合わせマーク 8に対する相対位置を決定すること
ができる。基準位置合わせマーク台7 上の基準位置合わ
せマーク8と9の相対位置関係は予め既知なので、各基準
位置合わせマークに対応するマスク及びウエハ用位置検
出マークの相対的位置ずれ量を検出すれば、最終的にマ
スク1とウエハ 2の相対位置を把握できるので、マスク1
とウエハ 2の位置合わせを行なうことができる。
位置検出マーク4 とウエハ用基準位置合わせマーク8 の
像である。撮像素子15から得られる画像情報を処理して
ウエハ用位置検出マーク4 、即ちウエハ1 、ウエハ用基
準位置合わせマーク 8に対する相対位置を決定すること
ができる。基準位置合わせマーク台7 上の基準位置合わ
せマーク8と9の相対位置関係は予め既知なので、各基準
位置合わせマークに対応するマスク及びウエハ用位置検
出マークの相対的位置ずれ量を検出すれば、最終的にマ
スク1とウエハ 2の相対位置を把握できるので、マスク1
とウエハ 2の位置合わせを行なうことができる。
【００１６】なお、基準位置合わせマーク8 と9 の関係
は位置合わせするべき対象物のマスク1とウエハ 2の相
対間隔量に応じて決定される。マスク1とウエハ 2の相
対間隔量が異なれば、基準位置合わせマーク8と9の相対
配置も異なるように、例えば基準位置合わせマーク自体
が交換されたり、位置調整されたりする。従って本発明
の位置合わせ装置では位置合わせする対象物の状況に応
じて基準位置合わせマーク台7 に配置される基準位置合
わせマークの構成を異ならせることができるのが特徴で
ある。対象物の状況は予め分かっているので、装置側で
装置内に配置する基準位置合わせマークは事前に用意す
ることが可能である。これは基準位置合わせマークを装
置側に別の基準として設けたことの利点で、様々な位置
合わせの状況に対処できる装置の柔軟性に対応する。
は位置合わせするべき対象物のマスク1とウエハ 2の相
対間隔量に応じて決定される。マスク1とウエハ 2の相
対間隔量が異なれば、基準位置合わせマーク8と9の相対
配置も異なるように、例えば基準位置合わせマーク自体
が交換されたり、位置調整されたりする。従って本発明
の位置合わせ装置では位置合わせする対象物の状況に応
じて基準位置合わせマーク台7 に配置される基準位置合
わせマークの構成を異ならせることができるのが特徴で
ある。対象物の状況は予め分かっているので、装置側で
装置内に配置する基準位置合わせマークは事前に用意す
ることが可能である。これは基準位置合わせマークを装
置側に別の基準として設けたことの利点で、様々な位置
合わせの状況に対処できる装置の柔軟性に対応する。
【００１７】図１において撮像素子13、15からの画像信
号は演算機18に取り込まれ、該画像信号をもとにマスク
1とウエハ 2の相対位置ずれ量が検出される。検出され
た位置ずれ量はアクチュエータ19、20の指令信号に変換
され、マスクホルダ21及びウエハステージ22が駆動され
て、マスク1とウエハ 2の相対的位置ずれ量が所望の精
度に追い込まれる。
号は演算機18に取り込まれ、該画像信号をもとにマスク
1とウエハ 2の相対位置ずれ量が検出される。検出され
た位置ずれ量はアクチュエータ19、20の指令信号に変換
され、マスクホルダ21及びウエハステージ22が駆動され
て、マスク1とウエハ 2の相対的位置ずれ量が所望の精
度に追い込まれる。
【００１８】図３は本発明の実施形態２を示すものであ
る。実施形態１と同一のものを表わす部材については同
一の符号が付けられている。所定の間隔をおいて対向配
置されたマスク1 、ウエハ2 上にはマスク用位置検出マ
ーク 3、ウエハ用位置検出マーク4 がそれぞれ配置さ
れ、これら位置検出マークに対して光源17からの照明光
が照明光学系16、ビームスプリッタ10を介して照射され
る。照射されたマスク用位置検出マーク3 の像はビーム
スプリッタ10、ハーフミラー23、24、25、26、結像光学
系12を介して撮像素子13上に結像される。
る。実施形態１と同一のものを表わす部材については同
一の符号が付けられている。所定の間隔をおいて対向配
置されたマスク1 、ウエハ2 上にはマスク用位置検出マ
ーク 3、ウエハ用位置検出マーク4 がそれぞれ配置さ
れ、これら位置検出マークに対して光源17からの照明光
が照明光学系16、ビームスプリッタ10を介して照射され
る。照射されたマスク用位置検出マーク3 の像はビーム
スプリッタ10、ハーフミラー23、24、25、26、結像光学
系12を介して撮像素子13上に結像される。
【００１９】一方、基準位置合わせマーク台7 に配置さ
れているマスク用基準位置合わせマーク9 は光源5 らの
照明光が照明光学系 6を介して照明される。照明された
基準位置合わせマーク9の像はビームスプリッタ10で反
射した後、ビームスプリッタ10 、ハーフミラー23、2
4、25、26、結像光学系12を介して同じ撮像素子13上に
結像される。
れているマスク用基準位置合わせマーク9 は光源5 らの
照明光が照明光学系 6を介して照明される。照明された
基準位置合わせマーク9の像はビームスプリッタ10で反
射した後、ビームスプリッタ10 、ハーフミラー23、2
4、25、26、結像光学系12を介して同じ撮像素子13上に
結像される。
【００２０】一方、光源17からの照明光は照明光学系1
6、ビームスプリッタ10を介してウエハ用位置検出マー
ク4を照射する。照射されたウエハ用位置検出マーク 4
はビームスプリッタ10からハーフミラー23、26を透過し
て結像光学系12を介し撮像素子13上に結像される。
6、ビームスプリッタ10を介してウエハ用位置検出マー
ク4を照射する。照射されたウエハ用位置検出マーク 4
はビームスプリッタ10からハーフミラー23、26を透過し
て結像光学系12を介し撮像素子13上に結像される。
【００２１】また、基準位置合わせマーク台7 に配置さ
れているウエハ用基準位置合わせマーク8 には光源5 ら
の照明光が照明光学系 6を介して照明される。照明され
た基準位置合わせマーク8 の像はビームスプリッタ10で
反射し、ハーフミラ23、26を透過して、結像光学系12を
介し同じ撮像素子13上に結像される。図中の27、29は光
路切り換えのシャッターである。
れているウエハ用基準位置合わせマーク8 には光源5 ら
の照明光が照明光学系 6を介して照明される。照明され
た基準位置合わせマーク8 の像はビームスプリッタ10で
反射し、ハーフミラ23、26を透過して、結像光学系12を
介し同じ撮像素子13上に結像される。図中の27、29は光
路切り換えのシャッターである。
【００２２】基準位置合わせマーク台7 上の基準位置合
わせマーク8 と9 の相対位置関係は予め既知なので、各
基準位置合わせマークに対応するマスク及びウエハの位
置合わせマークの相対的位置ずれ量を検出すれば、最終
的にマスク1とウエハ 2の相対位置を把握でき、マスク1
とウエハ2 の位置合わせを行なうことができる。
わせマーク8 と9 の相対位置関係は予め既知なので、各
基準位置合わせマークに対応するマスク及びウエハの位
置合わせマークの相対的位置ずれ量を検出すれば、最終
的にマスク1とウエハ 2の相対位置を把握でき、マスク1
とウエハ2 の位置合わせを行なうことができる。
【００２３】図４の流れ図は各基準位置合わせマークと
マスク、ウエハ上の位置検出マークの測定シーケンスを
示すものである。検出するマークに応じてシャッター2
7、29がシャッター駆動装置28、30により交互に開閉さ
れる。シャッター27、30により選ばれる光路はそれぞれ
マスク用位置検出マーク3 とマスク用基準位置合わせマ
ーク9の光学像が形成される光路長と、ウエハ用位置検
出マーク 4とウエハ用基準位置合わせマーク8 の光学像
が形成される光路長になるように予め調整、設定された
配置となっている。従って１つの結像光学系及び１つの
撮像素子を用いても、マスク1とウエハ 2の位置をシャ
ッター27、29の開閉に応じて独立に検出することができ
る。
マスク、ウエハ上の位置検出マークの測定シーケンスを
示すものである。検出するマークに応じてシャッター2
7、29がシャッター駆動装置28、30により交互に開閉さ
れる。シャッター27、30により選ばれる光路はそれぞれ
マスク用位置検出マーク3 とマスク用基準位置合わせマ
ーク9の光学像が形成される光路長と、ウエハ用位置検
出マーク 4とウエハ用基準位置合わせマーク8 の光学像
が形成される光路長になるように予め調整、設定された
配置となっている。従って１つの結像光学系及び１つの
撮像素子を用いても、マスク1とウエハ 2の位置をシャ
ッター27、29の開閉に応じて独立に検出することができ
る。
【００２４】図３では撮像素子13からの画像信号を演算
機18に取り込み、その画像信号をもとにマスク1とウエ
ハ 2の相対位置ずれ量が検出される。検出したずれ量は
アクチュエータ19、20に対する指令信号に変換され、マ
スクホルダ21及びウエハステージ22が駆動されてマスク
1とウエハ 2の相対位置ずれ量を所望の精度以内の値に
追い込むことができる。本実施形態では異なるギャップ
位置に配置されている複数のマークの光学像を１つの検
出系で検出するために、マーク毎に光路長を調整して設
定する方法を述べたが結像光学系12の倍率を可変にして
光路長変化に対応してもよい
機18に取り込み、その画像信号をもとにマスク1とウエ
ハ 2の相対位置ずれ量が検出される。検出したずれ量は
アクチュエータ19、20に対する指令信号に変換され、マ
スクホルダ21及びウエハステージ22が駆動されてマスク
1とウエハ 2の相対位置ずれ量を所望の精度以内の値に
追い込むことができる。本実施形態では異なるギャップ
位置に配置されている複数のマークの光学像を１つの検
出系で検出するために、マーク毎に光路長を調整して設
定する方法を述べたが結像光学系12の倍率を可変にして
光路長変化に対応してもよい
【００２５】図５は本発明の実施形態３を示すものであ
る。以前の実施形態と同一のものを表わす部材について
は同一の符号が付けられている。
る。以前の実施形態と同一のものを表わす部材について
は同一の符号が付けられている。
【００２６】所定の間隔をおいて対向配置されたマスク
1 、ウエハ2 の上にはマスク用位置検出マーク3、ウエハ
用位置検出マーク 4がそれぞれ配置される。マスク用位
置検出マーク3 に対しては波長λ１の光源17からの照明
光が照明光学系16、ハーフミラー31、ビームスプリッタ
10を介して照射される。照射されたマスク用位置検出マ
ーク3 の像はビームスプリッタ10、結像光学系12を介し
て撮像素子13上に結像される。
1 、ウエハ2 の上にはマスク用位置検出マーク3、ウエハ
用位置検出マーク 4がそれぞれ配置される。マスク用位
置検出マーク3 に対しては波長λ１の光源17からの照明
光が照明光学系16、ハーフミラー31、ビームスプリッタ
10を介して照射される。照射されたマスク用位置検出マ
ーク3 の像はビームスプリッタ10、結像光学系12を介し
て撮像素子13上に結像される。
【００２７】一方、基準位置合わせマーク台7 に配置さ
れているマスク用基準位置合わせマーク9 は光源17と同
じ波長λ１を持つ光源5 らの照明光が照明光学系 6を介
して照明される。照明された基準位置合わせマーク9 の
像はビームスプリッタ10で反射した後、ビームスプリッ
タ10、結像光学系12を介して同じ撮像素子13上に結像さ
れる。
れているマスク用基準位置合わせマーク9 は光源17と同
じ波長λ１を持つ光源5 らの照明光が照明光学系 6を介
して照明される。照明された基準位置合わせマーク9 の
像はビームスプリッタ10で反射した後、ビームスプリッ
タ10、結像光学系12を介して同じ撮像素子13上に結像さ
れる。
【００２８】一方、ウエハ用位置検出マーク4 に対して
は、波長λ２の光源33からの照明光が照明光学系32、ハ
ーフミラー31、ビームスプリッタ10を介して照射され
る。照射されたウエハ用位置検出マーク4 の像はビーム
スプリッタ10、結像光学系12を介して撮像素子13上に結
像される。
は、波長λ２の光源33からの照明光が照明光学系32、ハ
ーフミラー31、ビームスプリッタ10を介して照射され
る。照射されたウエハ用位置検出マーク4 の像はビーム
スプリッタ10、結像光学系12を介して撮像素子13上に結
像される。
【００２９】また、基準位置合わせマーク台7 に配置さ
れているウエハ用基準位置合わせマーク8に対しては光
源33と同じ波長λ２を持つ光源36からの照明光が照明光
学系35を介して照明される。照明された基準位置合わせ
マーク 8の像はビームスプリッタ10で反射し、結像光学
系12を介して同じ撮像素子13上に結像される。
れているウエハ用基準位置合わせマーク8に対しては光
源33と同じ波長λ２を持つ光源36からの照明光が照明光
学系35を介して照明される。照明された基準位置合わせ
マーク 8の像はビームスプリッタ10で反射し、結像光学
系12を介して同じ撮像素子13上に結像される。
【００３０】基準位置合わせマーク台7 上の基準位置合
わせマーク8 と9 の相対位置関係は予め既知なので、各
基準位置合わせマークに対応するマスク及びウエハの位
置合わせマークの相対的位置ずれ量を検出すれば、最終
的にマスク1とウエハ 2の相対位置を把握でき、マスク1
とウエハ2 の位置合わせを行なうことができる。
わせマーク8 と9 の相対位置関係は予め既知なので、各
基準位置合わせマークに対応するマスク及びウエハの位
置合わせマークの相対的位置ずれ量を検出すれば、最終
的にマスク1とウエハ 2の相対位置を把握でき、マスク1
とウエハ2 の位置合わせを行なうことができる。
【００３１】本実施形態では異なるギャップ位置にある
複数のマークからの光学像を１つの結像光学系12と１つ
の撮像素子13で検出している。結像光学系12はマスク用
位置検出マーク3とマスク用基準位置合わせマーク 9に
照射する照明光の波長λ１と、ウエハ用位置検出マーク
4とウエハ用基準位置合わせマーク 8に照射する照明光
の波長λ2 の色収差特性がマスク1 ウエハ 2のギャップ
に対してキャンセルし、撮像素子13上に同一位置で結像
するように設定されている。
複数のマークからの光学像を１つの結像光学系12と１つ
の撮像素子13で検出している。結像光学系12はマスク用
位置検出マーク3とマスク用基準位置合わせマーク 9に
照射する照明光の波長λ１と、ウエハ用位置検出マーク
4とウエハ用基準位置合わせマーク 8に照射する照明光
の波長λ2 の色収差特性がマスク1 ウエハ 2のギャップ
に対してキャンセルし、撮像素子13上に同一位置で結像
するように設定されている。
【００３２】撮像素子13からの画像信号は演算機18に取
り込まれ、その画像信号をもとにマスク1とウエハ 2の
相対位置ずれ量が検出される。検出したずれ量はアクチ
ュエータ19、20に対する指令信号に変換され、マスクホ
ルダ21及びウエハステージ22が駆動して、マスク1とウ
エハ 2の相対位置ずれ量を所望の精度以内の値に追い込
むことができる。
り込まれ、その画像信号をもとにマスク1とウエハ 2の
相対位置ずれ量が検出される。検出したずれ量はアクチ
ュエータ19、20に対する指令信号に変換され、マスクホ
ルダ21及びウエハステージ22が駆動して、マスク1とウ
エハ 2の相対位置ずれ量を所望の精度以内の値に追い込
むことができる。
【００３３】本実施形態ではマスク用位置検出マーク3
とマスク用基準位置合わせマーク9には波長λ１を照射
し、ウエハ用位置検出マーク4 とウエハ用基準位置合わ
せマーク8ニは波長λ 2を照射しているが、各マーク毎に
照明する波長を変えてもよい。
とマスク用基準位置合わせマーク9には波長λ１を照射
し、ウエハ用位置検出マーク4 とウエハ用基準位置合わ
せマーク8ニは波長λ 2を照射しているが、各マーク毎に
照明する波長を変えてもよい。
【００３４】実施形態４は構成が実施形態１から実施形
態３と同一であるが、位置ずれを検出するタイミングが
異なるものである。即ち実施形態１から３においてはマ
スク用位置検出マーク3とマスク用基準位置合わせマー
ク 9の位置ずれを検出する際、マスク1 に相対してウエ
ハ2 配置されていた。しかしながら該検出はウエハ 2が
マスク1の下にない状態で行なってもよい。同様にウエ
ハ用位置検出マーク 4とウエハ用基準位置合わせマーク
8の位置ずれを検出する際、マスク 1の透過部を介して
ウエハ用位置検出マーク4の光学像を観察していたが、
マスク 1を介さないで検出してもよい。
態３と同一であるが、位置ずれを検出するタイミングが
異なるものである。即ち実施形態１から３においてはマ
スク用位置検出マーク3とマスク用基準位置合わせマー
ク 9の位置ずれを検出する際、マスク1 に相対してウエ
ハ2 配置されていた。しかしながら該検出はウエハ 2が
マスク1の下にない状態で行なってもよい。同様にウエ
ハ用位置検出マーク 4とウエハ用基準位置合わせマーク
8の位置ずれを検出する際、マスク 1の透過部を介して
ウエハ用位置検出マーク4の光学像を観察していたが、
マスク 1を介さないで検出してもよい。
【００３５】実施形態５も構成は実施形態１から実施形
態４と同一であるが、位置ずれを検出するタイミングが
異なるものである。即ち実施形態１から４では各基準位
置合わせマークに対してマスク、あるいはウエハの相対
位置をそれぞれ検出して位置合わせしていた。しかしな
がらマスク用位置検出マーク3 、あるいはマスク用基準
位置合わせマーク9 と結像光学系、および撮像素子との
相対位置関係が変化しなければ、3と9との相対位置検出
は各ショット毎に行なう必要はない。この場合はウエハ
毎あるいはショット毎にウエハ用位置検出マーク4 とウ
エハ用基準位置合わせマーク8 の相対位置検出を行なえ
ばよい。
態４と同一であるが、位置ずれを検出するタイミングが
異なるものである。即ち実施形態１から４では各基準位
置合わせマークに対してマスク、あるいはウエハの相対
位置をそれぞれ検出して位置合わせしていた。しかしな
がらマスク用位置検出マーク3 、あるいはマスク用基準
位置合わせマーク9 と結像光学系、および撮像素子との
相対位置関係が変化しなければ、3と9との相対位置検出
は各ショット毎に行なう必要はない。この場合はウエハ
毎あるいはショット毎にウエハ用位置検出マーク4 とウ
エハ用基準位置合わせマーク8 の相対位置検出を行なえ
ばよい。
【００３６】図６に本発明の実施形態６を示したもの
で、本発明の位置検出装置をX 線を利用した半導体素子
製造用の露光装置に適用したときの要部概略図である。
なお、本図では簡単のためX線源、 X線照明系等は省略
してある。図中、139はX線ビームで、マスク134 面上を
照射する。135 X線用のレジストが表面に塗布されたウ
エハ、133 はマスクフレーム、134 マスクメンブレン
（マスク）で、この面上にX線吸収体によりICパターン
がパターニングされている。232ハマスク支持体、 136は
ウエハチャック等のウエハ固定部材、137はz軸ステージ
で実際にはティルトが可能な構成になっている。138はX
軸ステージ、144はY軸ステージである。これまでの実施
例で述べたマスクとウエハの位置ずれ検出機能部分（位
置ずれ検出装置）は筐体130a、130bに収められ、マスク
134とウエハ 135のギャップとx、 y方向の位置ずれ情報
を検出する。図６には２つの位置ずれ検出機能部分130a
と130bしか示されていないが、実際にはマスク134 上の
四隅のICパターンエリアの各辺に対応して更に２ヵ所、
計４ヵ所の位置ずれ検出機能部分が設けられる。146a、
146bは位置ずれ検出光で、筐体130a、130bの中に収まっ
た光学系、検出系に射出、あるいは入射する光を示して
いる。
で、本発明の位置検出装置をX 線を利用した半導体素子
製造用の露光装置に適用したときの要部概略図である。
なお、本図では簡単のためX線源、 X線照明系等は省略
してある。図中、139はX線ビームで、マスク134 面上を
照射する。135 X線用のレジストが表面に塗布されたウ
エハ、133 はマスクフレーム、134 マスクメンブレン
（マスク）で、この面上にX線吸収体によりICパターン
がパターニングされている。232ハマスク支持体、 136は
ウエハチャック等のウエハ固定部材、137はz軸ステージ
で実際にはティルトが可能な構成になっている。138はX
軸ステージ、144はY軸ステージである。これまでの実施
例で述べたマスクとウエハの位置ずれ検出機能部分（位
置ずれ検出装置）は筐体130a、130bに収められ、マスク
134とウエハ 135のギャップとx、 y方向の位置ずれ情報
を検出する。図６には２つの位置ずれ検出機能部分130a
と130bしか示されていないが、実際にはマスク134 上の
四隅のICパターンエリアの各辺に対応して更に２ヵ所、
計４ヵ所の位置ずれ検出機能部分が設けられる。146a、
146bは位置ずれ検出光で、筐体130a、130bの中に収まっ
た光学系、検出系に射出、あるいは入射する光を示して
いる。
【００３７】位置ずれ検出機能部分により得られた信号
は処理手段140 で処理されx 、y 面内のずれとギャップ
値が求められる。求められた結果が所定の値に収まって
いないと判断された場合は、各軸ステージの駆動系141
、142 143を動かして所定のマスク/ ウエハずれ以内
になるような追い込みが行なわれる。追い込みの際には
露光歪の影響による位置合わせ誤差を補正する量のオフ
セットが考慮され、マスク支持体の駆動系147 を介して
マスク134 動かすか、あるいはウエハ 135を動かして両
者の相対位置関係が調整される。しかる後にX 線ビーム
139 マスク 134に照射される。勿論、処理手段140 で求
められた結果が所定の値に収まっている場合には相対位
置関係の調整を行なわずに、直ちにX 線の照射動作に移
ることができる。また位置合わせ動作が完了するまでは
X線は不図示の X線遮蔽部材でシャットアウトされてい
るものとする。
は処理手段140 で処理されx 、y 面内のずれとギャップ
値が求められる。求められた結果が所定の値に収まって
いないと判断された場合は、各軸ステージの駆動系141
、142 143を動かして所定のマスク/ ウエハずれ以内
になるような追い込みが行なわれる。追い込みの際には
露光歪の影響による位置合わせ誤差を補正する量のオフ
セットが考慮され、マスク支持体の駆動系147 を介して
マスク134 動かすか、あるいはウエハ 135を動かして両
者の相対位置関係が調整される。しかる後にX 線ビーム
139 マスク 134に照射される。勿論、処理手段140 で求
められた結果が所定の値に収まっている場合には相対位
置関係の調整を行なわずに、直ちにX 線の照射動作に移
ることができる。また位置合わせ動作が完了するまでは
X線は不図示の X線遮蔽部材でシャットアウトされてい
るものとする。
【００３８】次に上記説明した露光装置を利用した半導
体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図７は半導
体デバイス（ICやLSI 等の半導体チップ、あるいは液晶
パネルCCD等）の製造フローを示す。ステップ 1（回路設
計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ
2 （マスク製作）では設計した回路パターンを形成した
マスクを製作する。
体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図７は半導
体デバイス（ICやLSI 等の半導体チップ、あるいは液晶
パネルCCD等）の製造フローを示す。ステップ 1（回路設
計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ
2 （マスク製作）では設計した回路パターンを形成した
マスクを製作する。
【００３９】一方、ステップ3 （ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエ
ハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5 （組立）
は後工程と呼ばれ、ステップ4 によって作成されたウエ
ハを用いて半導体チップ化する工程で、アッセンブリ工
程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）等の工程を含む。ステップ6 （検査）で
はステップ5 で作成された半導体デバイスの動作確認テ
スト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を
経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ7
）される。
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエ
ハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5 （組立）
は後工程と呼ばれ、ステップ4 によって作成されたウエ
ハを用いて半導体チップ化する工程で、アッセンブリ工
程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）等の工程を含む。ステップ6 （検査）で
はステップ5 で作成された半導体デバイスの動作確認テ
スト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を
経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ7
）される。
【００４０】図８は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化さ
せる。ステップ12（CVD ）ではウエハ表面に絶縁膜を形
成する。
を示す。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化さ
せる。ステップ12（CVD ）ではウエハ表面に絶縁膜を形
成する。
【００４１】ステップ13（電極形成）ではウエハ上に電
極を蒸着によって形成する。ステップ14（イオン打ち込
み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15（レジ
スト処理）ではウエハに感光材を塗布する。ステップ16
（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回
路パターンをウエハに焼付け露光する。
極を蒸着によって形成する。ステップ14（イオン打ち込
み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15（レジ
スト処理）ではウエハに感光材を塗布する。ステップ16
（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回
路パターンをウエハに焼付け露光する。
【００４２】ステップ17（現像）では露光したウエハを
現像する。ステップ18（エッチング）では現像したレジ
スト像以外の部分を削り取る。ステップ19（レジスト剥
離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取
り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによっ
て、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
現像する。ステップ18（エッチング）では現像したレジ
スト像以外の部分を削り取る。ステップ19（レジスト剥
離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取
り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによっ
て、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４３】本実施例の製造方法及び装置を用いれば、
従来製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易
に製造することができる。
従来製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易
に製造することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明では互いに
対向して配置された第１物体であるマスクと第２物体で
あるウエハの相対位置検出を行なう位置検出方法及び装
置において、該第１及び第２の物体上に配置された位置
検出マークに対し、別個の基準位置合わせマークを設け
た第３の物体を設け、該第３の物体上にある基準位置合
わせマークと該第１及び第２の位置検出マークの光学像
を撮像素子により検出することで、最も実績のある位置
合わせ法である画像処理法を該位置合わせ方法及び装置
に適用することが可能となった。このため画像処理法の
特徴である高精度位置検出が達成できる。また基準位置
合わせマークの構成配置は装置内で調整できる項目であ
るため、第１及び第２物体の配置についての自由度が大
きな位置合わせ方法及び装置を構成することができる。
対向して配置された第１物体であるマスクと第２物体で
あるウエハの相対位置検出を行なう位置検出方法及び装
置において、該第１及び第２の物体上に配置された位置
検出マークに対し、別個の基準位置合わせマークを設け
た第３の物体を設け、該第３の物体上にある基準位置合
わせマークと該第１及び第２の位置検出マークの光学像
を撮像素子により検出することで、最も実績のある位置
合わせ法である画像処理法を該位置合わせ方法及び装置
に適用することが可能となった。このため画像処理法の
特徴である高精度位置検出が達成できる。また基準位置
合わせマークの構成配置は装置内で調整できる項目であ
るため、第１及び第２物体の配置についての自由度が大
きな位置合わせ方法及び装置を構成することができる。
【００４５】また本発明を用いて製造した半導体素子は
従来に無い位置合わせ精度が達成されているため、性能
の良い半導体素子を提供することが可能となる。
従来に無い位置合わせ精度が達成されているため、性能
の良い半導体素子を提供することが可能となる。
【図１】 本発明の実施形態１の要部概略図、
【図２】 実施形態１で観察される画像の説明図、
【図３】 本発明の実施形態２の要部概略図、
【図４】 実施形態２の測定シーケンスを示す流れ図、
【図５】 本発明の実施形態３の要部概略図、
【図６】 本発明を適用した半導体露光装置の要部概略
図、
図、
【図７】 本発明の半導体素子の製造方法の流れ図、
【図８】 本発明の半導体素子の製造方法の流れ図。
1、134 、168 マスク、
2、135 、160 ウエハ、
3 マスク用位置検出マーク、
4 ウエハ用位置検出マーク、
5、17、33、36 光源、
6、16、32、36 照明光学系、
7 基準位置合わせマーク台、
8 ウエハ用基準位置合わせマーク、
9 マスク用基準位置合わせマーク、
10、11ビームスプリッタ、
12、14 結像光学系、
13、15 撮像素子、
18 演算機、
19、20 アクチュエータ、
21 マスクホルダ、
22 ウエハステージ、
23、24、25、26、31、34 ハーフミラー、
27、29 シャッター、
28、30 シャッター駆動装置、
130a、130b 筐体、
132 コリメータレンズ、
133 マスクフレーム、
134 マスクメンブレン、
136 ウエハ固定材、
137 Z 軸ステージ、
138 X 軸ステージ、
139 X 線ビーム、
140 信号処理手段、
141、142 、143 ステージ駆動系、
144 Y 軸ステージ、
146a、146b 位置ずれ検出光、
147 マスク支持体の駆動系、
160a ウエハ位置合わせマーク、
162 支持台、
164 駆動回路、
168a マスク位置合わせマーク、
232 マスク支持体。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−102019（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−29815（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−135020（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−190420（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 9/00
Claims (19)
- 【請求項１】 対向して配置された第１物体と第２物体
の相対的位置関係を該第１物体上に配置された第１の位
置検出マークと、該第２物体上に配置された第２の位置
検出マークを観察することによって検出する位置検出装
置において、該第１の位置検出マーク及び該第２の位置
検出マークを照明する第１の照明手段と、基準位置合わ
せマークを有する第３の物体と、該第３の物体上に配置
された基準位置合わせマークを照明する第２の照明手段
と、該第１及び第２の位置検出マークの光学像と第３の
物体上の基準位置合わせマークの光学像を検出する画像
検出手段を有し、該第３の物体上の基準位置合わせマー
クの光学像と該第１物体上に配置された第１の位置検出
マークの光学像の位置関係を検出するとともに、該第３
の物体上の基準位置合わせマークの光学像と該第２物体
上に配置された第２の位置検出マークの光学像の位置関
係を検出し、該第１物体と第２物体の位置合わせを行な
うことを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 該第３の物体が該位置検出装置内に配置
することを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。 - 【請求項３】 前記基準位置合わせマークは該第１物体
上に配置された第１の位置検出マークと位置合わせを行
なうための第１の基準位置合わせマークと、該第２物体
上に配置された第２の位置検出マークと位置合わせを行
なうための第２の基準位置合わせマークからなっている
ことが特徴とする請求項２記載の位置検出装置。 - 【請求項４】 該２つの基準位置合わせマークは該第１
物体と該第２物体の相対間隔量に応じて相互の相対配置
が調整されることを特徴とする請求項３記載の位置検出
装置。 - 【請求項５】 前記画像検出手段が該第１物体上の第１
の位置検出マーク及び該第３物体上の基準位置合わせマ
ークの光学像を検出する第１の画像検出手段と、該第２
物体上の第２の位置検出マーク及び該第３物体上の基準
位置合わせマークの光学像を検出する第２の画像検出手
段より構成されることを特徴とする請求項３記載の位置
検出装置。 - 【請求項６】 前記画像検出手段が該第１物体上の第１
の位置検出マーク及び該第３物体上の基準位置合わせマ
ークの光学像の検出と、該第２物体上の第２の位置検出
マーク及び該第３物体上の基準位置合わせマークの光学
像の検出を、それぞれ異なった光学的状態で行ない、該
第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を介して、
該第１物体と第２物体の位置合わせを行なうことを特徴
とする請求項３記載の位置検出装置。 - 【請求項７】 前記異なった光学的状態が該第１物体上
の第１の位置検出マーク及び該第３物体上の基準位置合
わせマークの光学像を検出する第１の光路と、該第２物
体上の第２の位置検出マーク及び該第３物体上の基準位
置合わせマークの光学像を検出する第２の光路を切り換
えることにより行なわれることを特徴とする請求項６記
載の位置検出装置。 - 【請求項８】 前記異なった光学的状態が該第１物体上
の第１の位置検出マーク及び第３物体上の基準位置合わ
せマークの光学像を検出する波長と、該第２物体上の第
２の位置検出マークと第３物体上の基準位置合わせマー
クの光学像を検出する波長を異ならせることにより行な
うことを特徴とする請求項６記載の位置検出装置。 - 【請求項９】 対向して配置された第１物体と第２物体
の相対的位置関係を該第１物体上に配置された第１の位
置検出マークと、該第２物体上に配置された第２の位置
検出マークを観察することによって検出する位置検出方
法において、基準位置合わせマークを有する第３の物体
を設け、該第１及び第２の位置検出マークの光学像と該
第３物体上の基準位置合わせマークの光学像を検出する
画像検出手段により、該第３物体上の基準位置合わせマ
ークの光学像と該第１物体上に配置された第１の位置検
出マークの光学像の位置関係を検出するとともに、該第
３物体上の基準位置合わせマークの光学像と該第２物体
上に配置された第２の位置検出マークの光学像の位置関
係を検出し、該第１物体と第２物体の位置合わせを行な
うことを特徴とする位置検出方法。 - 【請求項１０】 該第３物体上の基準位置合わせマーク
として該第１物体上に配置された第１の位置検出マーク
と位置合わせを行なうための第１の基準位置合わせマー
クと、該第２物体上に配置された第２の位置検出マーク
と位置合わせを行なうための第２の基準位置合わせマー
クを用いること特徴とする請求項９記載の位置検出方
法。 - 【請求項１１】 対向して配置された第１物体と第２物
体の相対的位置関係を該第１物体上に配置された第１の
位置検出マークと、該第２物体上に配置された第２の位
置検出マークを観察することによって検出して位置合わ
せを行なった後に第１物体面上のパターンを第２物体面
上に露光する露光装置において、該第１の位置検出マー
ク及び該第２の位置検出マークを照明する第１の照明手
段と、基準位置合わせマークを有する第３の物体と、該
第３の物体上に配置された基準位置合わせマークを照明
する第２の照明手段と、該第１及び第２の位置検出マー
クの光学像と第３物体上の基準位置合わせマークの光学
像を検出する画像検出手段を有し、該第３物体上の基準
位置合わせマークの光学像と該第１物体上に配置された
第１の位置検出マークの光学像の位置関係を検出すると
ともに、該第３物体上の基準位置合わせマークの光学像
と該第２物体上に配置された第２の位置検出マークの光
学像の位置関係を検出し、該第１物体と第２物体の位置
合わせを行なう動作を行なうことを特徴とする露光装
置。 - 【請求項１２】 該第３の物体が該露光装置内に配置す
ることを特徴とする請求項１１記載の露光装置。 - 【請求項１３】 該基準位置合わせマークは該第１物体
上に配置された第１の位置検出マークと位置合わせを行
なうための第１の基準位置合わせマークと、該第２物体
上に配置された第２の位置検出マークと位置合わせを行
なうための第２の基準位置合わせマークからなっている
ことが特徴とする請求項１２記載の露光装置。 - 【請求項１４】 該２つの基準位置合わせマークは該第
１物体と該第２物体の相対間隔量に応じて相互の相対配
置が調整されることを特徴とする請求項１３記載の露光
装置。 - 【請求項１５】 前記画像検出手段が該第１物体上の第
１の位置検出マーク及び第３物体上の基準位置合わせマ
ークの光学像の検出と、該第２物体上の第２の位置検出
マークと第３物体上の基準位置合わせマークの光学像の
検出を、それぞれ異なった光学的状態で行ない、該第３
物体上の基準位置合わせマークの光学像を介して、該第
１物体と第２物体の位置合わせを行なうことを特徴とす
る請求 項１３記載の露光装置。 - 【請求項１６】 前記異なった光学的状態が該第１物体
上の第１の位置検出マーク及び第３の物体上の基準位置
合わせマークの光学像を検出する第１の光路と、該第２
物体面上の第２の位置検出マークと第３の物体上の基準
位置合わせマークの光学像を検出する第２の光路を切り
換えることにより行なわれることを特徴とする請求項１
５記載の露光装置。 - 【請求項１７】 前記異なった光学的状態が該第１物体
上の第１の位置検出マーク及び第３物体上の基準位置合
わせマークの光学像を検出する波長と、該第２物体上の
第２の位置検出マークと第３物体上の基準位置合わせマ
ークの光学像を検出する波長を異ならせることにより行
なうことを特徴とする請求項１５記載の露光装置。 - 【請求項１８】 前記画像検出手段が該第１物体上の第
１の位置検出マーク及び第３物体上の基準位置合わせマ
ークの光学像を検出する第１の画像検出手段と、該第２
物体上の第２の位置検出マークと第３物体上の基準位置
合わせマークの光学像を検出する第２の画像検出手段よ
り構成されることを特徴とする請求項１３記載の露光装
置。 - 【請求項１９】 前記請求項１１の露光装置を用いて製
造されたことを特徴とする半導体デバイス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15923497A JP3445100B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 位置検出方法及び位置検出装置 |
| US09/083,962 US6529625B2 (en) | 1997-06-02 | 1998-05-26 | Position detecting method and position detecting device for detecting relative positions of objects having position detecting marks by using separate reference member having alignment marks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15923497A JP3445100B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 位置検出方法及び位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335241A JPH10335241A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3445100B2 true JP3445100B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=15689279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15923497A Expired - Fee Related JP3445100B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 位置検出方法及び位置検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6529625B2 (ja) |
| JP (1) | JP3445100B2 (ja) |
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| WO2000037926A1 (de) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | Hottinger Maschinenbau Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur objekterkennung |
| US6856029B1 (en) * | 2001-06-22 | 2005-02-15 | Lsi Logic Corporation | Process independent alignment marks |
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| CN101778203B (zh) | 2002-12-27 | 2012-06-06 | 株式会社尼康 | 图像处理装置 |
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| JP4795300B2 (ja) * | 2006-04-18 | 2011-10-19 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ方法、インプリント方法、位置合わせ装置、インプリント装置、及び位置計測方法 |
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