JPH05141917A - 位置合わせ装置及び位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は位置合わせ装置に関し、被測定対象
に照明光を斜め入射したり、その像を斜め取得すること
なく、非干渉性の照明光を用いてそれを観察しながら同
時に干渉性の照明光を用いて位置合わせをすること、及
び、精度良く間隙を測定することを目的とする。 【構成】 非干渉性の照明光Ｌ11を発生する第１の光源
１１と、干渉性の照明光Ｌ12を発生する第２の光源１２
と、前記照明光Ｌ11，Ｌ12を被測定対象１５の方向に変
向したり、該被測定対象１５からの第１，第２の像Ｌ2
1，Ｌ22の光学処理をする光学手段１３と、前記第１，
第２の像Ｌ21，Ｌ22の受光処理をする画像取得手段１４
とを具備し、少なくとも、前記非干渉性の照明光Ｌ11と
干渉性の照明光Ｌ12に基づいて第１の物体15Ａ及び第２
の物体15Ｂから成る被測定対象１５の位置合わせ、及
び、前記第１の物体15Ａと第２の物体15Ｂとの間隙ｇを
測定することを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔目 次〕 産業上の利用分野 従来の技術（図６） 発明が解決しようとする課題（図７） 課題を解決するための手段（図１，２） 作用 実施例（図３〜５） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、位置合わせ装置及び位
置合わせ方法に関するものであり、更に詳しく言えば、
露光前処理としてＬＳＩ転写用マスクと半導体ウエハの
位置合わせをしたり、マスク／ウエハ間のギャップを測
定する装置及びその方法に関するものである。

【０００３】近年、ＬＳＩ装置の高密度，高集積化に伴
い、半導体露光分野においても、ＬＳＩ転写用マスクと
半導体ウエハとの高精度な位置検出要求がある。例え
ば、ターゲットマーク（位置合わせマーク）をテレビカ
メラにより取得し、これに基づいて画像信号を画像処理
及びその解析処理をすることによって、該マークの位置
を決定する位置合わせ方法が採られる。なお、該方法に
は、照明光にインコヒーレント（非干渉）光が使用で
き、マーク形状の影響を受けにくい点で有効である。

【０００４】しかし、前述の方法ではマスクやウエハに
それぞれ焦点を合わせなくてはならいため、光軸ずれが
生じやすく、その測定値にオフセットが生じ易い。しか
も、このオフセットは、系統的に取り除くことが困難で
ある。従って、マスク／ウエハのターゲットマークを同
時に観察する手法が必要不可欠である。

【０００５】

【従来の技術】図６，７は、従来例に係る説明図であ
る。図６（ａ），（ｂ）は、従来例に係る位置合わせ装
置の構成図を示している。

【０００６】例えば、Ｘ線露光処理に先立って、半導体
ウエハ25Ａと露光用マスク25Ｂとを位置合わせをする第
１の装置は、図６（ａ）において、レーザ光Ｌ０をマス
ク25Ｂ方向に照射をするレーザ光源１と、該マスク24Ｂ
方向からの像Ｌ01を取得処理する画像取得処理装置２か
ら成る。

【０００７】なお、第１の装置は特開昭61-236118 の位
置検出装置に見られ、レーザ光Ｌ０がＸ線の入射方向に
対して角度θ方向から照射され、像Ｌ01が同様に角度θ
方向から取得される。

【０００８】当該装置の機能は、レーザ光源１からマス
ク25Ｂ方向にレーザ光Ｌ０が角度θをもって照射される
と、該マスク24Ｂ方向からの像Ｌ01が角度θをもって画
像取得処理装置２により画像処理される。

【０００９】すなわち、画像取得処理系の対物レンズを
傾斜させることにより、レーザ光Ｌ０の焦点面と、半導
体ウエハ25Ａ及び露光用マスク25Ｂとがそれぞれ交わる
点に位置合わせマークＭ１，Ｍ２を配置することによっ
て、該マスク／ウエハが同時観察される。

【００１０】また、同様に、半導体ウエハ25Ａと露光用
マスク25Ｂとを位置合わせをする装置であって、色収差
を利用した第２の装置は、図６（ｂ）において、帯域の
異なる二つの照明光ｅ線，ｄ線を発生する光源３と、該
照明光ｅ線，ｄ線を反射／透過するハーフミラー４と、
色付きの対物レンズ５と、像Ｌ02の取得処理をする画像
取得装置６から成り、特開平01-101630 の位置検出装置
に見られる。

【００１１】当該装置の機能は、帯域の異なる二つの照
明光ｅ線，ｄ線が光源３から発生されると、該照明光ｅ
線，ｄ線がハーフミラー４を介して反射され、それが色
付きの対物レンズ５に導かれ、二つの照明光ｅ線，ｄ線
が露光用マスク25Ｂを介して半導体ウエハ25Ａに照射さ
れる。

【００１２】また、その像Ｌ01が画像取得装置６により
取得処理され、該マスク／ウエハが同時観察される。さ
らに、露光用マスク25Ｂと半導体ウエハ25Ａとの間隙ｇ
を測定するギャップ測定装置は、図７に示すように、レ
ーザー光源１及びＣＣＤ（光電子撮像素子）装置６から
成る。

【００１３】当該ギャップ測定装置の機能は、例えば、
露光用マスク25Ｂに設定された測定基準点（位置合わせ
マークＭ１等）に対して、斜め方向（入射角θ〔°〕）
からレーザー光Ｌ13が入射されると、適度な反射率や透
過率を有するレチクル等のマスク25Ｂ面上では該レーザ
ー光Ｌ13が結像され、該マスク25Ｂ面からＣＣＤ装置６
の方向に第１の像Ｌ23が帰還する。一方、該マスク25Ｂ
の位置合わせマークＭ１からウエハ25Ａ面に到達したレ
ーザー光Ｌ13がウエハ25Ａ面上で結像され、該ウエハ面
25Ａからマスク25Ｂを透過してＣＣＤ装置６の方向に第
２の像Ｌ24が帰還する。これにより、ＣＣＤ装置６では
第１，２の像Ｌ23，Ｌ24に基づく干渉縞が撮像され、該
干渉縞のピッチＴ１が信号処理により得られ、露光用マ
スク25Ｂと半導体ウエハ25Ａとの間隙ｇ＝ｃ／Ｔ１（ｃ
は定数）が測定される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例のマ
スク／ウエハ同時観察可能な位置合わせ装置によれば、
図６に示すように、特開昭61-236118に見られる第１の
装置では、レーザ光Ｌ０がＸ線の入射方向に対して角度
θ方向から照射され、像Ｌ01が同様に角度θ方向から取
得される。

【００１５】このため、像Ｌ01の斜め観察がギャップ測
定精度に大きく影響を及ぼす。このことで、半導体ウエ
ハ25Ａ及び露光用マスク25Ｂ等の被測定面の平坦性が要
求される。

【００１６】また、色収差を利用した特開平01-101630
号に見られる第２の装置では、基本的にギャップｇが固
定されてしまう。また、像の解像性を向上させるために
は、二つの照明光ｅ線，ｄ線の帯域を狭める必要がある
が、その結果、照明光の干渉性が高くなり、像はマーク
形状の影響を受けやすくなる。

【００１７】さらに、従来例のギャップ測定装置によれ
ば、図７に示すように露光用マスク25Ｂと半導体ウエハ
25Ａとの間隙ｇを測定するギャップ測定装置がＸ線露光
装置等の被露光領域の数カ所に取付けられる。

【００１８】このため、位置合わせ系とギャップ測定装
置とが被露光対象の露光領域周辺において、配置上競合
したり、また、どちらか一方を退避する必要が生じ、そ
の結果、露光前処理に多くの時間を要するという問題が
ある。

【００１９】これにより、位置合わせ系とギャップ測定
装置とが分離したタイプでは、露光前処理に多くの時間
を要するという問題がある。本発明は、かかる従来例の
問題点に鑑み創作されたものであり、被測定対象に照明
光を斜め入射したり、その像を斜め取得することなく、
非干渉性の照明光を用いてそれを観察しながら同時に干
渉性の照明光を用いて位置合わせをすること、及び、精
度良く間隙を測定することが可能となる位置合わせ装置
及び位置合わせ方法の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明に係る位
置合わせ装置の原理図であり、図２（ａ），（ｂ）は、
本発明に係る位置合わせ方法の原理図をそれぞれ示して
いる。

【００２１】本発明の位置合わせ装置は、図１に示すよ
うに、非干渉性の照明光Ｌ11を発生する第１の光源１１
と、干渉性の照明光Ｌ12を発生する第２の光源１２と、
前記照明光Ｌ11，Ｌ12を被測定対象１５の方向に変向し
たり、該被測定対象１５からの第１，第２の像Ｌ21，Ｌ
22の光学処理をする光学手段１３と、前記第１，第２の
像Ｌ21，Ｌ22の受光処理をする画像取得手段１４とを具
備し、少なくとも、前記非干渉性の照明光Ｌ11と干渉性
の照明光Ｌ12に基づいて第１の物体15Ａ及び第２の物体
15Ｂから成る被測定対象１５の位置合わせ、及び、前記
第１の物体15Ａと第２の物体15Ｂとの間隙ｇを測定する
ことを特徴とする。

【００２２】さらに、本発明の位置合わせ方法は、図２
（ａ）のフローチャートに示すように、まず、ステップ
Ｐ１で回折格子Ｇが設けられた第２の物体15Ｂを介して
位置合わせマークＭが設けられた第１の物体15Ａに非干
渉性の照明光Ｌ11と、ステップＰ２で干渉性の照明光Ｌ
12との照射処理をし、次いで、ステップＰ３で前記照射
処理に基づいて第１の物体15Ａから反射される第１の像
Ｌ21及び第２の物体15Ｂの回折格子Ｇの作用で生じる第
２の像（回折縞）Ｌ22の受光処理をし、次に、ステップ
Ｐ４で前記受光処理に基づいて第１の物体15Ａと第２の
物体15Ｂとの位置合わせ処理をすることを特徴とする。

【００２３】なお、前記位置合わせ方法において、前記
位置合わせ処理に併せて、同フローチャートのステップ
Ｐ５で回折格子Ｇの作用で生じる回折縞の間隔から第１
の物体15Ａと第２の物体15Ｂとの間隙ｇの測定処理をす
ることを特徴とする（図２（ｂ）参照）。

【００２４】また、本発明の位置合わせ方法において、
前記照明光Ｌ11，Ｌ12を光学手段１３の光軸Ｃに沿って
被測定対象１５に照射することを特徴とし、上記目的を
達成する。

【００２５】

【作 用】本発明の位置合わせ装置によれば、図１に示
すように第１，第２の光源１１，１２，光学手段１３及
び画像取得手段１４が具備され、非干渉性の照明光Ｌ11
と干渉性の照明光Ｌ12に基づいて第１の物体15Ａと第２
の物体15Ｂとが位置合わせされ、また、これに基づいて
第１の物体15Ａと第２の物体15Ｂとの間隙ｇが測定され
る。

【００２６】例えば、第１の物体15Ａと第２の物体15Ｂ
とを位置合わせをする場合、非干渉性の照明光Ｌ11が第
１の光源１１から発生されると、それが光学手段１３の
光軸Ｃに沿って照射される。また、干渉性の照明光Ｌ12
が第２の光源１２から発生されると、第１，第２の照明
光Ｌ11，Ｌ12が光学手段１３により被測定対象１５の方
向に変向される。

【００２７】ここで、被測定対象１５から帰還する第
１，第２の像Ｌ21，Ｌ22が光学手段１３により光学処理
され、両像Ｌ21，Ｌ22が画像取得手段１４により受光処
理される。

【００２８】この際に、第１の物体15Ａの表面に回折格
子Ｇにより回折縞が生じ、その第２の像Ｌ22（以下回折
縞ともいう）と第１の物体15Ａに設けられた位置合わせ
マークＭとの相対位置を算出することにより、光学手段
１３の焦点を合わせ直すことなく、第１，第２の物体15
Ａ，15Ｂの位置合わせをすることが可能となる。

【００２９】また、第１の物体15Ａと第２の物体15Ｂと
の間隙ｇを測定する場合には、回折格子Ｇにより生じた
回折縞を画像処理をする。例えば、第１の物体15Ａの表
面に生じた±Ｎ次光の間隔Ｘ，第２の照明光Ｌ12の波長
λ，回折格子Ｇの周期をｆとすると、次式により求める
ことが可能となる。

【００３０】ｇ＝Ｘ・ｆ／（２Ｎ−１）・λ 以上の方法は、Ｘ線露光装置等に当該位置合わせ装置を
応用した場合において、ウエハマークを観測する際に、
その照明に非干渉光を使用するため、マーク形状の影響
が少ない。一方、マスク上の回折格子Ｇには干渉光を照
射するが、マスク上のマークはウエハマークに比べて管
理が容易であるため、その測定精度がほとんど劣化しな
い。

【００３１】このため、特開昭61-236118 に見られる位
置合わせ装置のように、被測定対象１５に第１，第２の
照明光Ｌ11，Ｌ12を斜め入射したり、その像Ｌ21，Ｌ22
を斜め取得することが無くなる。

【００３２】さらに、色収差を利用した特開平01-10163
0 に見られる位置合わせ装置に比べて、ギャップｇが固
定されない。これにより、当該位置合わせ装置に位置合
わせ機能とギャップ測定機能とを併存させることが可能
となる。このことで、例えば、当該位置合わせ装置をＸ
線露光装置に適用した場合であっても、従来例のような
位置合わせ系とギャップ測定系との配置競合が回避さ
れ、被露光対象の露光領域周辺において、配置余裕を持
たせることが可能となる。

【００３３】また、本発明の位置合わせ方法によれば、
図２（ａ）のフローチャートに示すように、ステップＰ
１で非干渉性の照明光Ｌ11が照射処理され、併せて、ス
テップＰ２で干渉性の照明光Ｌ12が照射処理され、次い
で、ステップＰ３で第１，第２の像Ｌ21，Ｌ22が受光処
理され、その後、ステップＰ４で第１の物体15Ａと第２
の物体15Ｂとの位置合わせ処理をしている。

【００３４】また、位置合わせ処理に併せて、例えば、
図２（ａ）のフローチャートに示すように、ステップＰ
５で第１の物体15Ａと第２の物体15Ｂとの間隙ｇが算出
処理される（図２（ｂ）参照）。

【００３５】このため、第１の物体15Ａと第２の物体15
Ｂとを同一視野において、しかも、非干渉性の照明光を
用いてそれを同時に観察しながら位置合わせ処理とギャ
ップ測定処理とを行うことが可能となる。

【００３６】これにより、位置合わせ機能とギャップ測
定機能とを併存した高信頼度の位置合わせ装置の提供を
することが可能となる。

【００３７】

【実施例】次に、図を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明をする。図３〜５は、本発明の実施例に係る位
置合わせ装置及び位置合わせ方法を説明する図である。

【００３８】図３は、本発明の実施例に係る位置合わせ
装置の構成図を示している。例えば、半導体チップ25Ａ
に露光用マスク25Ｂを位置合わせして露光するＸ線露光
装置等に適用可能な位置合わせ装置は、図３において、
ハロゲンランプ光源２１，HeNe（ヘリウーム・ネオン）
レーザ光源２２，落射インコヒーレント照明型顕微鏡２
３及び画像処理装置２４から成る。

【００３９】すなわち、ハロゲンランプ光源２１は第１
の光源１１の一実施例であり、非干渉性の照明光（以下
インコヒーレント光という）Ｌ11を発生するものであ
る。HeNeレーザ光源２２は第２の光源１２の一実施例で
あり、干渉性の照明光（以下コヒーレント光という）Ｌ
12を発生するものである。例えば、該光源２２は波長λ
＝633 〔ｎｍ〕程度のＨｅ／Ｎｅレーザ光を発生する。

【００４０】落射インコヒーレント照明型顕微鏡２３は
光学手段１３の一実施例であり、第１，第２のハーフミ
ラー23Ａ，23Ｂ，反射ミラー23Ｃ，対物レンズ23Ｄ及び
ＣＣＤカメラ23Ｅから成る。第１のハーフミラー23Ａは
ハロゲンランプ光源２１から光ファイバ２７を介して顕
微鏡２３内に導かれたインコヒーレント光Ｌ11を反射し
たり、第２のハーフミラー23Ｂから帰還する第１，第２
の像Ｌ21，Ｌ22をＣＣＤカメラ23Ｅに導くものである。

【００４１】なお、第１，第２の像Ｌ21，Ｌ22は被測定
対象１５の一例となる半導体チップ25Ａや露光用マスク
25Ｂから帰還する光学像である。また、インコヒーレン
ト光Ｌ11やコヒーレント光Ｌ12を顕微鏡２３の光軸Ｃに
沿って半導体チップ25Ａや露光用マスク25Ｂに照射す
る。

【００４２】第２のハーフミラー23ＢはHeNeレーザ光源
２２から光ファイバ２７を介して顕微鏡２３内に導かれ
たコヒーレント光Ｌ12を反射したり、反射ミラー23Ｃか
ら帰還する第１，第２の像Ｌ21，Ｌ22を第１のハーフミ
ラー23Ａに導くものである。反射ミラー23Ｃはインコヒ
ーレント光Ｌ11やコヒーレント光Ｌ12を変向してそれを
対物レンズ23Ｄ方向に導くものである。また、その像Ｌ
21，Ｌ22を第２のハーフミラーに変向するものである。

【００４３】対物レンズ23Ｄはインコヒーレント光Ｌ11
やコヒーレント光Ｌ12を結像したり、その像Ｌ21，Ｌ22
を集光するものである。ＣＣＤカメラ23Ｅは像Ｌ21，Ｌ
22を光電変換して画像取得信号Ｓ１を画像処理装置に出
力するものである。

【００４４】画像処理装置２４は画像取得手段１４の一
実施例であり、第１，第２の像Ｌ21，Ｌ22に係る画像取
得信号Ｓ１の信号処理をするものである。例えば、画像
処理装置２４は画像取得信号Ｓ１をアナログ／デジタル
変換をして、その画像データから半導体チップ25Ａと露
光用マスク25Ｂとの位置ずれ量を算出し、その位置補正
信号Ｓ２をステージ制御装置26Ａに出力する。また、半
導体チップ25Ａと露光用マスク25Ｂとのギャップｇを算
出し、それを基準値を比較し、そのギャップ誤差に係る
位置補正信号Ｓ２をステージ制御装置26Ａに出力する。

【００４５】なお、ステージ制御装置26Ａは半導体チッ
プ25Ａが載置されたステージ26ＢをＸ，Ｙ，Ｚ方向に移
動制御をするものである。このようにして、本発明の実
施例に係る位置合わせ装置によれば、図３に示すように
ハロゲンランプ光源２１，HeNeレーザ光源２２，落射イ
ンコヒーレント照明型顕微鏡２３，ＣＣＤカメラ24Ａ及
び画像処理装置２４が具備され、インコヒーレント光Ｌ
11とコヒーレント光Ｌ12とに基づいて半導体ウエハ25Ａ
と露光用マスク25Ｂとが位置合わせされ、該コヒーレン
ト光Ｌ12に基づいて半導体ウエハ25Ａと露光用マスク25
Ｂとの間隙ｇが測定される。

【００４６】例えば、半導体ウエハ25Ａと露光用マスク
25Ｂとを位置合わせをする場合、インコヒーレント光Ｌ
11がハロゲンランプ光源２１から発生されると、それが
顕微鏡２３の光軸Ｃに沿って照射される。また、コヒー
レント光Ｌ12がHeNeレーザ光源２２から発生されると、
両者の光Ｌ11，Ｌ12が顕微鏡２３により露光用マスク25
Ｂの方向に変向される。

【００４７】また、半導体ウエハ25Ａや露光用マスク25
Ｂから帰還する第１，第２の像Ｌ21，Ｌ22が顕微鏡２３
により光学処理され、両像Ｌ21，Ｌ22がＣＣＤカメラ23
Ｄにより受光処理される。

【００４８】この際に、半導体ウエハ25Ａの表面に回折
格子Ｇによる回折縞が生じ、その回折縞と半導体ウエハ
25Ａに設けられた位置合わせマークＭとの相対位置を算
出することにより、落射インコヒーレント照明型顕微鏡
２３の対物レンズ23Ｄの焦点を合わせ直すことなく、半
導体ウエハ25Ａと露光用マスク25Ｂとを位置合わせをす
ることが可能となる。

【００４９】また、半導体ウエハ25Ａと露光用マスク25
Ｂとの間隙ｇを測定する場合、回折格子Ｇにより生じた
回折縞を画像処理をする。例えば、半導体ウエハ25Ａの
表面に生じた±１次光の間隔Ｘ，コヒーレント光Ｌ12の
波長λ，回折格子Ｇの周期をｆとすると、次式により求
めることが可能となる。

【００５０】ｇ＝Ｘ・ｆ／（２Ｎ−１）・λ このため、特開昭61-236118 に見られる位置合わせ装置
のように、被測定対象１５に第１，第２の照明光Ｌ11，
Ｌ12を斜め入射したり、その像Ｌ21，Ｌ22を斜め取得す
ることが無くなる。

【００５１】さらに、色収差を利用した特開平01-10163
0 に見られる位置合わせ装置に比べて、ギャップｇが固
定されない。これにより、当該位置合わせ装置に位置合
わせ機能とギャップ測定機能とを併存させることが可能
となる。このことで、例えば、当該位置合わせ装置をＸ
線露光装置に適用した場合であっても、従来例のような
位置合わせ系とギャップ測定系との配置競合が回避さ
れ、被露光対象の露光領域周辺において、配置余裕を持
たせることが可能となる。

【００５２】次に、本発明の実施例に係る位置合わせ方
法について、当該装置の動作を補足しながら説明をす
る。図４は、本発明の実施例に係る位置合わせ／ギャッ
プ測定の処理フローチャートであり、図５は、その補足
説明図をそれぞれ示している。

【００５３】例えば、Ｘ線露光処理に先立って、図５に
示すように露光用マスク25Ｂと半導体チップ25Ａとの位
置合わせ／ギャップ測定をする場合、図４の処理フロー
チャートにおいて、両者の位置合わせをする場合には、
ステップＰ１〜Ｐ４にしたがって処理を行い、そのギャ
ップ測定をする場合には、ステップＰ５でその処理を行
う。

【００５４】すなわち、両者の位置合わせをする場合、
まず、ステップＰ１で回折格子Ｇが設けられた露光用マ
スク25Ｂを介して位置合わせマークＭが設けられた半導
体チップ25Ａにインコヒーレント光Ｌ11を照射処理をす
る（図５参照）。

【００５５】この際に、ハロゲンランプ光源２１で発生
されたインコヒーレント光Ｌ11が光ファイバ２７を介し
て顕微鏡２３内に導かれ、該インコヒーレント光Ｌ11が
第１のハーフミラー23Ａにより反射され、第２のハーフ
ミラー23Ｂに導かれる。

【００５６】ここで、該インコヒーレント光Ｌ11の焦点
が半導体チップ25Ａに合うように照射される。例えば、
対物レンズ23Ｄを調整して、インコヒーレント光Ｌ11の
焦点を半導体チップ25Ａに合わせる。

【００５７】これに併せて、ステップＰ２で半導体チッ
プ25Ａ上の露光用マスク25Ｂにインコヒーレント光Ｌ11
を照射処理をする（図５参照）。この際に、HeNeレーザ
光源２２から発生された，例えば、波長λ＝633 〔ｎ
ｍ〕程度のコヒーレント光Ｌ12が光ファイバ２７を介し
て顕微鏡２３内に導かれ、該コヒーレント光Ｌ12が第２
のハーフミラー23Ｂにより反射される。

【００５８】この両者の光Ｌ11，Ｌ12が該顕微鏡２３の
光軸Ｃに沿って、反射ミラー23Ｃ，対物レンズ23Ｄ及び
露光用マスク25Ｂを介して半導体チップ25Ａに照射され
る。次に、ステップＰ３で照射処理に基づいて半導体チ
ップ25Ａから反射される第１の像Ｌ21及び露光用マスク
25Ｂ上の回折格子Ｇの作用で生じる回折縞（第２の像Ｌ
22）の受光処理をする。この際に、露光用マスク25Ｂや
半導体チップ25Ａから帰還する第１，第２の像Ｌ21，Ｌ
22が対物レンズ23Ｄ，反射ミラー23Ｃ，第２，第１のハ
ーフミラー23Ｂ，23Ａを介してＣＣＤカメラ23Ｅに導か
れる。

【００５９】また、ＣＣＤカメラ23Ｅにより像Ｌ21，Ｌ
22が光電変換され、その画像取得信号Ｓ１が画像処理装
置に出力される。その後、ステップＰ４で受光処理に基
づいて半導体チップ25Ａと露光用マスク25Ｂとの位置合
わせ処理をする。この際に、画像処理装置２４では画像
取得信号Ｓ１がアナログ／デジタル変換されて、その画
像データから半導体チップ25Ａと露光用マスク25Ｂとの
位置ずれ量が算出され、その位置補正信号Ｓ２がステー
ジ制御装置26Ａに出力される。

【００６０】また、ステージ制御装置26Ａにより半導体
チップ25Ａを載置したステージ26ＢがＸ，Ｙ，Ｚ方向に
移動制御される。これに併せて、ステップＰ５で回折格
子Ｇの作用で生じる回折縞の間隔から半導体チップ25Ａ
と露光用マスク25Ｂとの間隙（ギャップ）ｇの算出処理
を行う。この際に、画像処理装置２４では画像取得信号
Ｓ１がアナログ／デジタル変換されて、その画像データ
から半導体チップ25Ａと露光用マスク25Ｂとのギャップ
ｇが算出される。

【００６１】なお、半導体ウエハ25Ａと露光用マスク25
Ｂとの間隙ｇは、半導体ウエハ25Ａの表面に生じた±１
次光（Ｎ＝１）の間隔Ｘ，コヒーレント光Ｌ12の波長
λ，回折格子Ｇの周期をｆとすると、次式により算出さ
れる。

【００６２】ｇ＝Ｘ・ｆ／（２Ｎ−１）・λ また、ギャップｇはその基準値ｇｒと比較され、そのギ
ャップ誤差εに係る位置補正信号Ｓ２がステージ制御装
置26Ａに出力される。

【００６３】なお、ステージ制御装置26Ａにより半導体
チップ25Ａを載置したステージ26ＢがＸ，Ｙ，Ｚ方向に
移動制御され、所定のギャップ値に半導体チップ25Ａと
露光用マスク25Ｂとが位置補正される。

【００６４】また、ステップＰ６で位置合わせ／ギャッ
プ測定値が設定条件を満足したか否かの判断をする。こ
の際に、両者が設定条件を満足しない場合（ＮＯ）に
は、ステップＰ１〜５を繰り返す。また、両者が設定条
件を満足した場合（ＹES）には、位置合わせ／ギャップ
測定処理を終了する。

【００６５】その後、露光用マスク25Ｂを介して半導体
チップ25ＡにＸ線を照射するＸ線露光処理等に移行す
る。このようにして、本発明の実施例に係る位置合わせ
方法によれば、図５のフローチャートに示すように、ス
テップＰ１でインコヒーレント光Ｌ11が照射処理され、
併せて、ステップＰ２でコヒーレント光Ｌ12が照射処理
され、次に、ステップＰ３で第１，第２の像Ｌ21，Ｌ22
が受光処理され、その後、ステップＰ４で半導体ウエハ
25Ａと露光用マスク25Ｂとの位置合わせ処理をしてい
る。

【００６６】また、位置合わせ処理に併せて、例えば、
ステップＰ５で半導体ウエハ25Ａと露光用マスク25Ｂと
の間隙ｇが算出処理される。このため、半導体ウエハ25
Ａと露光用マスク25Ｂとを同一視野において、しかも、
インコヒーレント光Ｌ11を用いてそれを同時に観察しな
がら位置合わせ処理とギャップ測定処理とを行うことが
可能となる。

【００６７】これにより、位置合わせ機能とギャップ測
定機能とを併存した高信頼度の位置合わせ装置の提供を
することが可能となる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置合わ
せ装置によれば第１，第２の光源，光学手段及び画像取
得手段が具備され、非干渉性の照明光と干渉性の照明光
に基づいて第１の物体と第２の物体とが位置合わせさ
れ、また、これに基づいて第１の物体と第２の物体との
間隙が測定される。

【００６９】このため、第１の物体の表面に生じた回折
格子による回折縞と第１の物体に設けられた位置合わせ
マークとの相対位置を算出することにより、光学手段の
焦点を合わせ直すことなく、第１，第２の物体の位置合
わせをすることが可能となる。

【００７０】また、回折格子により生じた回折縞を画像
処理をすることにより、第１の物体と第２の物体との間
隙を算出することができる。このことで、従来例のよう
に被測定対象に第１，第２の照明光を斜め入射したり、
その像を斜め取得することが無くなる。また、従来例の
色収差を利用した位置合わせ装置に比べて、ギャップが
固定されない。

【００７１】また、本発明の位置合わせ方法によれば、
非干渉性の照明光が照射処理され、併せて、干渉性の照
明光が照射処理され、その後、第１，第２の像の受光処
理に基づいて、第１の物体と第２の物体との位置合わせ
処理や両者の間隙が算出処理される。

【００７２】このため、第１の物体と第２の物体とを同
一視野において、しかも、非干渉性の照明光を用いてそ
れを同時に観察しながら位置合わせ処理とギャップ測定
処理とを行うことが可能となる。

【００７３】これにより、位置合わせ機能とギャップ測
定機能とを併存した高信頼度の位置合わせ装置の提供を
することが可能となる。このことで、当該位置合わせ装
置をＸ線露光装置等に適用した場合に、露光前処理時間
の短縮化を図ること、及び、位置合わせ系の配置余裕を
持たせることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置合わせ装置の原理図である。

【図２】本発明に係る位置合わせ方法の原理図である。

【図３】本発明の実施例に係る位置合わせ装置の構成図
である。

【図４】本発明の実施例に係る位置合わせ／ギャップ測
定の処理フローチャートである。

【図５】本発明の実施例に係る位置合わせ方法の補足説
明図である。

【図６】従来例に係る位置合わせ装置の説明図である。

【図７】従来例に係るギャップ測定装置及びギャップ測
定方法の説明図である。

【符号の説明】

１１，１２…第１，第２の光源、 １３…光学手段、 １４…画像取得手段、 Ｍ…位置合わせマーク、 Ｇ…回折格子、 Ｌ11，Ｌ12…第１，第２の照明光、 Ｌ21，Ｌ22…第１，第２の像、 ｇ…間隙（ギャップ）、 Ｃ…光軸。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非干渉性の照明光（Ｌ11）を発生する第
   １の光源（１１）と、干渉性の照明光（Ｌ12）を発生す
   る第２の光源（１２）と、前記照明光（Ｌ11，Ｌ12）を
   被測定対象（１５）の方向に変向したり、該被測定対象
   （１５）からの第１，第２の像（Ｌ21，Ｌ22）の光学処
   理をする光学手段（１３）と、前記第１，第２の像（Ｌ
   21，Ｌ22）の受光処理をする画像取得手段（１４）とを
   具備し、少なくとも、前記非干渉性の照明光（Ｌ11）と
   干渉性の照明光（Ｌ12）とに基づいて第１の物体（15
   Ａ）及び第２の物体（15Ｂ）から成る被測定対象（１
   ５）の位置合わせ、及び、前記第１の物体（15Ａ）と第
   ２の物体（15Ｂ）との間隙（ｇ）を測定することを特徴
   とする位置合わせ装置。
2. 【請求項２】 回折格子（Ｇ）が設けられた第２の物体
   （15Ｂ）を介して位置合わせマーク（Ｍ）が設けられた
   第１の物体（15Ａ）に非干渉性の照明光（Ｌ11）と干渉
   性の照明光（Ｌ12）との照射処理をし、前記照射処理に
   基づいて第１の物体（15Ａ）から反射される第１の像
   （Ｌ21）及び第２の物体（15Ｂ）の回折格子（Ｇ）の作
   用で生じる第２の像（Ｌ22）の受光処理をし、前記受光
   処理に基づいて第１の物体（15Ａ）と第２の物体（15
   Ｂ）との位置合わせ処理をすることを特徴とする位置合
   わせ方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の位置合わせ方法におい
   て、前記位置合わせ処理に併せて、前記回折格子（Ｇ）
   の作用で生じる回折縞の間隔から第１の物体（15Ａ）と
   第２の物体（15Ｂ）との間隙（ｇ）の測定処理をするこ
   とを特徴とする位置合わせ方法。
4. 【請求項４】 請求項２，３記載の位置合わせ方法にお
   いて、前記照明光（Ｌ11，Ｌ12）を光学手段（１３）の
   光軸（Ｃ）に沿って被測定対象（１５）に照射すること
   を特徴とする位置合わせ方法。