JPH035651B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は整合方法、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ー）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、Si、GaAs等の
基板上に複雑な回路パターンを焼き付け、化学又
は物理処理を施す工程を何度も繰り返すことによ
つて作製される。

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
必要が生じてくる。

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0.1μ
ｍオーダーの極めて精度の高い値が云々さるに至
つている。

従来、このようなアライメントは作業者が目視
で行なつ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置
は、レーザ光をスポツト状又はスリツト状に物体
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
した半導体用のウエハーからも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ば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ハ間隔がゼロのコンタクト法
若しくはマスクとウエハ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
プロジエクシヨン法に対しても適用できる。

とこ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つてくる
に到つた。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はウエハ、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つてくる光であ
り、もう一つはウエハ２で反射されて戻つてくる
光である。ウエハ２で反射されて戻つてくる光に
は２種類あり、一方は５で示されるようにマーク
１のアライメント用マークのエツジで散乱されて
ウエハ２で反射されてくる光であり、他方は６で
示されるようにマーク１のアライメント用マーク
のエツジを過ぎて、ウエハ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。ウエハは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、ウエハ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
ハ間の微小変化によりアライメント時、フオトマ
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響を与えてい
た。

以上はマスク１のアライメント用マークのエツ
ジ信号出力がウエハ２の介在することによつて干
渉により不安定となることを述べたものである
が、これとは別に理論的にはウエハ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
ることによつて干渉により不安定となることが考
えられる。

すなわち、ウエ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、再びウエハに戻つてウエハのアライメ
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。

しかしながら、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、実際には干渉が弱
く、ウエハのアライメント用マークのエツジ信号
出力は、安定したものとなつている。

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エハとの間隙が
わずかなプロキシミフイ焼付けて顕著であるがレ
ーザ光の可干渉距離が長いため、レンズ若しくは
ミラー光学系を用いたプロジエクシヨン焼付けの
場合にも程度の差こそあれ依然として残る問題で
ある。

本発明は斯かるマスク上のアライメントマーク
エツ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、より高い精
度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る。

この目的はマスク上に基準マークとして第２の
整合用マークを設け、各整合用マークからの反射
光を光電変換するときのウエハの位置を制御する
ことによつて達成される。

これにより第２の整合用マークからの安定した
出力が得られ、これを基準信号として用い、第１
段階としてウエ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（マスクアライメント
マーク）との相対位置関係を検出し、第２段階と
してウエ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エハの整合用マ
ーク（ウエハーアライメントマーク）との相対位
置関係を検出することにより、マスクとウエハの
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
れに対する第１の整合用マーク位置が変化せず安
定したマスクとウエハとのアライメントを行なう
ことができる。

なお本発明にある形態では第１の整合用マーク
と第２の整合用マークを別の対物レンズ系で観擦
することとなるが、第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、他方でウエハ
にと双方独立にピントを合致できフオーカスずれ
による誤差が除去される。

以下、図に従つ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はウエ
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，１１
ａ，１０ｂ，１１ｂが形成されている。マーク１
０ａ，１１ａは各々対物レンズ１４ａ，１５ａを
介して左視理系として視野合成され、マーク１０
ｂ，１１ｂは各々対物レンズ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，１１ｂは従来用いられていた
アライメントマークであるが、本発明で特徴的な
のは、アライメント用のマークが１１ａ，１１ｂ
の他に１０ａ，１０ｂ（基準マーク）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は１０ａ，１
０ｂで示されるマークの下にはウエハ２が存在し
ていないことである。なおコンタクト・プロキシ
ミテイ法ではできないがプロジエクシヨン法の場
合に、ウエハ２が存在していてもシヤツター等に
よりウエハ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、
実質的にウエハ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、実質的にウエハ２が存在
しない状態となるため、第１図におけるウエハか
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。ウエハ２から
の反射光５，６が存在しない為、干渉は起きず、
極めて安定したマスク信号を抽出することができ
る。

このウエハ域にかからぬ位置に設けられるマー
ク１０ａ，１０ｂがマスクとウエハとのアライメ
ントの基準として用いられる。

なお、マーク１０ａ，１０ｂの下は実質的に光
を反射しないような処置例えばフオトマスクホル
ダーの該当箇所に穴をあけ、フオトマスクを通り
抜けた光をこの穴を通して外部に逃がし、観察系
に戻らないようにすることが望ましい。穴の替わ
りにマーク１０ａ，１０ｂに相当する箇所に反射
防止処理をしても良い。フオトマスクホルダーに
何らかの処理を施した場合には本発明の特徴とな
るマーク１０ａ，１０ｂが設けられる場所は自ず
と限定されてしまうが、ウエハの有効域以外の場
所であり実際上問題ない。

マーク１０ａ，１０ｂからの信号はウエハの有
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段階としてウエハが実
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１０ａ，１０ｂのみならず、マーク
１１ａ，１１ｂからのエツジ信号が安定して得ら
れマーク１０ａ，１０ｂの位置に対し各々マーク
１１ａ，１１ｂの位置が安定して検出測定され
る。後述するアライメントの第２段階としてはウ
エハが実質的に存在する状態でマスク上のマーク
１０ａ，１０ｂの位置に対しウエハ上のアライメ
ントマークの位置を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のみが記載されてい
る。

１４ａ，１５ａは対物レンズ、２１ａはレーザ
ー、２２ａはレーザーをスポツトに結像するレン
ズ、２３ａは回路多面鏡、２４ａはｆ−θレン
ズ、２５ａは観察系用のビームスプリツター、２
６ａはフイールドレンズ、２７ａは視野分割プリ
ズム、２８ａ，２８′ａは偏光ビームスプリツタ
ー、２９ａ，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
ー光透過フイルター、３２ａ，３２′ａは瞳結像
レンズ、３３ａ，３３′ａは零次光を除くための
空間周波数フイルター（ストツパー）、３４ａ，
３４′ａはコンデンサーレンズ、３５ａ，３５′ａ
はフオトデイテクターで以上が光電検出系を構成
する。また３６ａはエレクターレンズ、３７ａは
撮像素子、３８ａ，３８′ａは視野照明系、３９
ａ，３９′ａは照明光源を示す。

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にオプテイカルフアイ
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
プリツター２８ａ，２８′ａとの関連である。

すなわち偏光ビームスプリツター２８ａ，２
８′ａを反射して対物レンズ１４ａ，１５ａに入
るスキヤ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はウエハで反射され
再び1/4波長板３０ａ，３０′ａを通ることによつ
て偏光方向が90゜回転し、再度偏光ビームスプリ
ツター２８ａ，２８′ａに入ると今度は透過して
フオトデイテクター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
号検出が極めて光量損失が少なく、効率的になさ
れる。

第３図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、ウエハ２を観察するわけである
が、第２図に示すように対物レンズ１４ａと１５
ａ、またこれと対称的に構成される対物レンズ１
４ｂ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系で観察されるア
ライメント用マークについて説明する。

第４図は従来のアライメント用マークを示す。

４３ａ，４４ａ、４３ｂ，４４ｂはマスクのア
ライメントマークを、また４５ａ，４６ａ，４５
ｂ，４６ｂはウエ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ている。すなわち４
３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａは一方の対物レン
ズ１５ａを介して、また４３ｂ，４４ｂ，４５
ｂ，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本の線は平行で、同様に２
本の平行な線よりなるアライメントマーク４４ａ
に直交する構成に設定されている。

またウエハ上のアライメントマーク４５ａ，４
６ａは互いに直交するように設定されている。４
３ｂ，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でありビ
ームが走査されることによりマスク及びウエハの
アライメントマークのエツジ部からの走査信号出
力が時系列的に得られる。ｆ−θレンズによりレ
ーザビ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
時間間隔により検出でき、これが所定の値となる
ようにマスクとウエハを相対的に微小移動させ、
アライメントを完了させる。従来、マスクとウエ
ハとのアライメントはウエハの存在する状態で行
なつ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つた。

第５図は、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により各マーク１０
ａ，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、而る後エレク
ターレンズ３６ａにより同一表示面として撮像素
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
る対物レンズ１４ｂ，１５ｂによりマーク１０
ｂ，１１ｂが不図示の撮像素子３７ｂ上に視野合
成されるよう投影される。

撮像素子３７ａ，３７ｂからの出力わ再合成
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，４
４ａ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂのうち、
対物レンズ光軸方向から見てウエハ域外にアライ
メント用マーク４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂ
すなわち１０ａ，１０ｂが設けられることであ
る。

以下、第５図の左視野におけるマーク１０ａ，
１１ａについて第６図を用いて詳述する。第５図
の右視野におけるマーク１０ｂ，１１ｂ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４１ａは４３
ａに平行で、また４２ａは４４ａに平行であり、
４３ａと４４ａは互いに直交する。

従来、マスク上のマーク４３ａ，４４ａに対
し、ウエハ上のマーク４５ａ，４６ａ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，４２ａに対し、ウエハ上のマーク４
５ａ，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４１ａ，４２
ａ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段階としてウエハが実質的に存
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段階としてウエハが実質的に存在する状
態で、走査ビーム４８ａで走査するとマスク及び
ウエハのマークの各エツジ信号からのフオトデイ
テクター３５ａ，３５′ａによる時系列的出力が
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４１ｂの右側の線からの出力で他の添字もこれ
に準ずる。第７図において視野分割線４７ａから
の出力を微かながら観察されるので図中に示し
た。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４３ａ、４２ａ，と４４ａとは互
いに平行であり４１−１と４３−１の時間間隔
T₁、４１−２と４３−２の時間間隔T₂、４２−
１と４４−１の時間間隔T₃、４２−２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４８ａが図
中上下に偏位する場合にも安定した計測をなすこ
とができる点で有用である。

ここでマスクのマーク１０ａはウエハが実質的
に存在しない領域に設けられ、マーク１１ａはウ
エハが実質的に存在する領域に設けられることは
重要である。すなわち第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４３−１，４３−２，４４−１，４４−２は
ウエハからの反射光と干渉作用により不安定な一
方、マスク上のマーク４１ａ，４２ａからの出力
４１−１，４１−２，４２−１，４２−２はウエ
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エハとのアラ
イメント法を詳述する。

本発明においては第１段階としてウエハの実際
に存在しない状態若しくはシヤツター等により光
束を遮る状態すなわち光路中にウエハが実質的に
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，
４４ａの時間間隔を測定しておき、これをメモリ
ーさせておく。ここでウエハが実質的に存在しな
いためマスク上のマーク４１ａ，４２ａ，４３
ａ，４４ａからのエツジ信号出力（第１信号）４
１−１，４１−２，４２−１，４２−２，４３−
１，４３−２，４４−１，４４−２は変動せず、
各マーク間の時間間隔は正確に計測される。

第２段階としてウエハを実質的にマスクの下に
存在させマスク上をレーザビーム走査する。マス
ク上のマーク４１ａ，４２ａの下にはウエハが介
在しないため依然としてエツジ信号出力（第２信
号）４１−１，４１−２，４２−１，４２−２は
安定して得られる。

第２段階でマスク上のアライメントマーク４３
ａ，４４ａからのエツジ信号出力は干渉作用によ
り不安定となり、このときのエツジ信号出力４３
−１，４３−２，４４−１，４４−２はアライメ
ント操作に使用しないこととする。ただのウエハ
のアライメントマーク４５ａ，４６ａからのエツ
ジ信号出力（第２信号）４５，４６は安定して得
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ハ上のアライ
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
ハの位置ずれは第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段階では時間間隔T₁，T₁₂，T₂，T₃，T₃₄，T₄
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
エハ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の丁度中間にウ
エハ上のアライメントマーク４５ａ，４６ａがは
さみこまれることをもつて為す場合、走査ビーム
の走査速度が一定なのでウエハはマスクに対し次
式が成立するように相対的に移動させれば良い。

Ta＝T₁＋T₂＋T₁₂／２ Tb＝T₃＋T₄＋T₃₄／２ ここでTaは４１−１から４５までの時間間隔、
Tbは４２−１から４６までの時間間隔、T₁は４
１−１から４３−１までの時間間隔、T₂は４１
−２から４３−２までの時間間隔、T₁₂は４１−
１から４１−２までの時間間隔、T₃は４２−１
から４４−１までの時間間隔、T₄は４２−２か
ら４４−２までの時間間隔、T₃₄は４２−１から
４２−２までの時間間隔である。

ところでマスク上のマーク１１ａ（４３ａ，４
４ａ）が無いと、マスク上のマーク１０ａ（４１
ａ，４２ａ）は一方の対物レンズ１４ａで観察さ
れ、一方ウエハ上のマーク４５ａ，４６ａは他方
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
エハの完全なる検出が保証されない。然るに本発
明においてはマスク上のマーク１１ａ（４３ａ，
４４ａ）を使用し、第１段階の測定においてこの
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エハ上のマーク４５
ａ，４６ａを同じ対物レンズ１５ａで観察するた
め、対物レンズ１５ａが１４ａに対し相対的に位
置変化することがあつてもマスクとウエハの完全
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１１ａと、第２のアライメント
用マーク１０ａとは同一若しくは相似の形状でな
くとも良い。

すなわち例えば第８図に示されるようにマーク
４１ａ，４２ａが１本に重なつたようなマーク５
１ａ，５２ａであつても良い。第９図はマスク上
の第１のアライメント用マークとして４３ａ，４
４ａを、第２のアライメント用マークとして５１
ａ，５２ａを用いたときの各マークのエツジ信号
出力を示す。ウエ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T₁₁，５１
から４３−２までの時間間隔をT₂₁、５２から４
４−１までの時間間隔をT₃₁、５２から４４−２
までの時間間隔をT₄₁で示す。またウエハが実質
的に存在した状態でのマスク上のマーク５１ａ，
５２ａからのエツジ信号出力５１，５２とウエハ
上のマーク４５ａ，４６ａからのエツジ信号出力
４５，４６との時間間隔を各々Ta₁，Tb₁とす
る。マスク上のアライメント用マーク４３ａ，４
４ａの丁度中間にウエハ上のアライメント用マー
ク４５ａ，４６ａがはさみこまれることをもつて
マスクとウエ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エハがマスクに対し相
対的に移動される。

Ta₁＝T₁₁＋T₂₁／２ Tb₁＝T₃₁＋T₄₁／２ ここで光電検出系のブロツク図を第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、第１１図において主としてウエハの実質
的に存在する第２段階の系について説明する。

フオトデイテクター３５ａ，３５′ａからの出
力は（第１１図ａ）はアンプで増幅され、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りパルス第１発目をたたく
か、第２発目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若しくは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
からの信号と、ウエ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若しくはｆ）、これば前述
の式を満たすようＸ、Ｙ、θ駆動される。ところ
でウエ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ゲー
ト信号が選択されマスクのアライメントマーク５
１と４３−１からの信号の時間間隔T₁₁、５１と
４３−２からの信号の時間間隔T₂₁が計測され、
次の第２段階の測定にあたつての基準値が形成さ
れる。第１１図におけるゲート信号は２△Ｔのパ
ルス幅をもち、ウエハのアライメントマーク４５
若しくは４６が２△Ｔに相応する許容度をもつて
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回路よりウエハに関する出力が得
られるようになつている。

ここでウエ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エハ
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示している。

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４１ｂ，４２ｂは４３ｂ，４４ｂとペア
になり他方の走査ビーム４８ｂで走査されると述
べたが、す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は少なくとも１箇所あれば
良い。

例えば走査ビーム４８ａと４８ｂが共通化され
るならば、すなわち一つの走査ビームにてマスク
上のアライメントマーク４１ａ，４２ａ，４３
ａ，４４ａ，４４ｂ，４３ｂ，４１ｂ，４２ｂ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は図示さ
れたものに限らず、視野合成される結果、マスク
の第１、第２のマーク及びウエハのマークを検出
できるものであればどのような走査方向であつて
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１２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
ペアを配置したものである。

マスク上、クロスで示す８箇所がアライメント
用マークが設けられる位置である。このうち４箇
所６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂはウエハ２の
介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。

このうち、７０ａ，７１ａはウエハ２の介在し
ない領域に設けられる。

第１４図に示すものは、顕微鏡系の視野を点線
で示すようにうまくとることにより、対物レンズ
として左右１本づつの計２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
スクとウエハ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プロキシミテイ法の場
合、マスクとウエハに微小ギヤツプがあるためマ
スクとウエハ双方に完全にピントを合致させるこ
とができない。しかし実用上、本実施例はプロキ
シミテイ法にも充分適用可能である。ところでマ
スクとウエ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。

アライメントする位置と露光する位置が同一の
場合、すなわちマスクとウエ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
系を露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。対物系は露光
後再び元の位置に戻つ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
位置Ａと露光位置Ｅが完全に分離されるものであ
つても良い。

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でマスクとウ
エハがアライメントされた後、マスクとウエハは
相対位置を保つ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
ウエハによる影響を全く受けない状態で取り出し
ているので、アライメントの安定化を図ることを
可能とする。尚、本発明の実施例によれば第１４
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、ウエハ用と別箇独立して設けられるた
め、マスクとウエハ双方に完全にピントを合致さ
せることができ、特にプロキシミテイ法ではフオ
ーカスのずれによる誤差の混入が除去される。

すなわちウエ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、またウエハが実質的に存在する領域に設けら
れる対物レンズはマスクではなく焼付け時のウエ
ハ位置にピントが合うように設定することができ
る。

更に本実施例では、ウエ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単なる指標とし
て用いられるだけで実素子パターン等との相対精
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
良いのであるが、特にマスクから取り出すことに
よつて次のような効果がある。

すなわちウエハが実質的に存在しない状態で第
２段階の測定が終わり、而る後にウエハが実質的
に存在する状態で第２段階の測定を行なう際、ウ
エ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、実施例においてはマスク上の
２種類のアライメントマーク、すなわちウエハ域
にかからない第２のマークと、ウエハ域にかかる
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エハを正確にアライメント
できることとなる。この場合、勿論表示面上でシ
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１４ａ，１５ａの相対位置の微小変化は毎回ウ
エ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。

またマスクとウエハとの間に予めオフセツト量
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、実施例では光電検知
の方法をレーザ光走査によつて行なつたが他の方
法例えば光電顕微鏡を用いる方法や、撮像管、
CCD等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、特にウエハの信号を取る側の顕微鏡系
で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。

また本実施例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。

尚、以上の説明では、本発明をコンタクト、プ
ロキシミテイ方式のアライナーに適用する場合を
例に示したが、本発明は他の焼き付け方法例えば
レンズ或いはミラーによるプロジエクシヨン法に
も適用できるものである。

また本発明の方法は光露光法のみならずＸ線露
光法等、他の焼き付け露光法に対し広汎な応用が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスク上のアライメントマーク信号の
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エハとの相対位置
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、ウエハ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、ウエハ上のアライ
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図は第６図で示した観察像からの出力の図、
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
のブロツク図、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１
４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はウエハ、３は入射光、
４〜６は散乱光、１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１１
ｂはマスクのアライメント用マーク、１４ａ，１
５ａ，１４ｂ，１５ｂは対物レンズ、２１ａはレ
ーザー、２３ａは回転多面鏡、２４ａはｆ−θレ
ンズ、３５ａはフオトデイテクター、３７ａは撮
像管、４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４１
ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂはマスク上のアライ
メント用マーク、４５ａ，４６ａ，４５ｂ，４６
ｂはウエハ上のアライメント用マークである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回路パターンが形成されたマスクにマスクア
   ライメントマークを、マスクの回路パターンが転
   写せしめられるウエハーにウエハーアライメント
   マークを設け、所定の基準マークとマスクアライ
   メントマークに光を照射して各々のマークからの
   光を光電変換し、上記基準マークとマスクアライ
   メントマークの位置関係に応じた第１信号を検出
   し、上記基準マークとウエハーアライメントマー
   クに光を照射して各々のマークからの光を光電変
   換し、上記基準マークとウエハーアライメントマ
   ークの位置関係に応じた第２信号を検出し、上記
   第１信号と第２信号に基づいて上記マスクとウエ
   ハーを互いに整合する整合方法において、上記基
   準マークを上記マスクに形成し、上記基準マーク
   とマスクアライメントマークに照射した光が上記
   ウエハーで反射しないよう上記ウエハーを第１位
   置に位置付けて上記マスクの上方より上記基準マ
   ークとマスクアライメントマークに光を照射し、
   上記基準マークとマスクアライメントマークから
   の各反射光を光電変換して上記第１信号を検出
   し、上記基準マークに照射した光が上記ウエハー
   で反射しないよう上記ウエハーを上記第１位置と
   は異なる第２位置に位置付けて上記マスクの上方
   より上記基準マークとウエハーアライメントマー
   クに光を照射し、上記基準マークとウエハーアラ
   イメントマークからの各反射光を光電変換して上
   記第２信号を検出し、上記第１と第２信号に基づ
   いて上記マスクとウエハーの位置関係を検出して
   上記マスクとウエハーを互いに整合することを特
   徴とする整合方法。