JP2000353655A - 位置検出用マークおよびこれを用いたマーク検出装置並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置検出用マークおよびこれを用いたマーク
検出装置並びに露光装置において、コストアップとなら
ずに処理時間を短縮するとともに高精度なアライメント
ができること。 【解決手段】 第１のパターン４２ｘと第２のパターン
４２ｙとの互いに交差する領域４２ｚが空白とされてい
るので、互いに交差した第１及び第２のパターンによ
り、第１軸方向および第２軸方向を同時に検出しやすい
とともに、交差領域が空白であるため、一方のパターン
の検出時において他方のパターンの影響を低減すること
ができ、高精度に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、液晶表示
素子や半導体素子等の製造において露光工程に用いられ
る位置検出用マークおよびこれを用いたマーク検出装置
並びに露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子又は半導体素子等をフォト
リソグラフィ技術を用いて製造する際に、レチクルのパ
ターンを、投影光学系を介してステージ上の感光材が塗
布された基板上に投影する投影露光装置を使用してい
る。一般に液晶表示素子等は基板上に多数層の回路パタ
ーンを重ねて形成することにより製造されるが、その際
に、例えば、１層目の回路パターンに対する２層目の回
路パターンの重ね合わせを高精度に行う必要がある。そ
の為には、例えば２層目の回路パターンを感光基板上に
露光する際に、その感光基板上に既に形成されている１
層目の回路パターンと２層目用の転写用回路パターンが
形成されたレチクルとの位置合わせ（アライメント）を
高精度に行う必要がある。

【０００３】上記感光基板の位置合わせ方法の一つに、
画像処理を利用したアライメント方法がある。このアラ
イメント方法を、液晶表示素子製造用の投影露光装置に
おいて図４から図８を参照して以下のからの工程順
に説明する。 まず、感光基板である図４に示すガラスプレートＧ
Ｐを、ガラスプレート搬送系（図示略）によりＺ方向
（垂直方向）に移動可能なＺステージ（図示略）上に載
置する。このとき、ガラスプレートＧＰは、Ｘ方向およ
びＹ方向（互いに直交する２つの水平方向）に移動可能
なＸＹステージの移動に対して約±２ｍｍ程度の誤差を
もって置かれる。そして、この誤差は機械的な方法によ
り約±５０μｍ程度にまで位置決めされる。

【０００４】 次に、図４に示すように、プレートア
ライメント顕微鏡１６ａ、１６ｂの下にガラスプレート
ＧＰ上に予め形成されたＹ方向検出用アライメントマー
ク３０ｙがくるであろう位置（マーク設計位置に複数画
面取り込みによるＣＣＤによる撮像寸法を加味した位
置）にＸＹステージ（図示略）を移動する。このとき、
プレートアライメント顕微鏡１６ａ〜１６ｄのうち、少
なくとも２つのプレートアライメント顕微鏡下でアライ
メントマークが観察できるようにアライメントマークの
配置がなされている。なお、実際に観察可能な場合は、
図４に示すように、ガラスプレートＧＰのＸＹステージ
の移動に対する回転誤差がほとんど無い場合である。

【０００５】 そして、プレートアライメント顕微鏡
１６ａおよび１６ｂ下のＹ方向検出用アライメントマー
ク３０ｙの情報が全て画像処理装置（図示略）に取り込
まれるようにＸＹステージをステップさせながら複数画
面にわたり画像を入力する。このように、複数の画面入
力が必要な理由は、アライメントマークが、例えば１０
μｍＬ／Ｓ（ライン／スペース）で１０本だとするとマ
ーク全長が１９０μｍ程度となる。また、ＣＣＤのＹ方
向の画素数が、例えば４８０でＹ方向１画素の寸法を７
μｍとすると、ＣＣＤ撮像エリアは３３６０μｍ（４８
０×７）となり、アライメント光学系の倍率が、例えば
１２倍とすると、ガラスプレートＧＰ上のＹ方向撮像可
能な寸法は２８０μｍ（３３６０／１２）となる。な
お、厳密には、画像処理装置内部の画像信号デジタイジ
ング部の構成（性能）にも依存する。

【０００６】一方、アライメントマークの位置誤差は設
計値に対して±５０μｍ程生じるので、１回の画像の取
り込みでアライメントマークを捕捉するためには、少な
くとも２９０μｍ（１９０＋５０×２）の検出領域が必
要となり、ＣＣＤのガラスプレートＧＰ上のＹ方向撮像
可能な寸法より大きくなってしまう。因みに、ＣＣＤの
Ｘ方向については、ＣＣＤのＸ方向の画素数が、例えば
６４０でＸ方向１画素の寸法を７μｍとすると、ＣＣＤ
撮像エリアは４４８０μｍとなり、アライメント光学系
の倍率が１２倍とすると、ガラスプレートＧＰ上のＸ方
向撮像可能な寸法は３７３μｍとなる。

【０００７】 このように複数取り込まれた二次元画
像のそれぞれを、図５に示すＹ方向検出用アライメント
マーク３０ｙの並びの鉛直方向（Ｘ方向）に、図６およ
び図７に示すように、一次元投影し得られた画像（波
形）によりマーク中心を検出する。検出方法（アルゴリ
ズム）としては、得られた図７に示す一次元画像を、図
８に示すように、一次微分し、その波形の左右のピーク
値の中点を求める等の方法による。

【０００８】 プレートアライメント顕微鏡１６ａ、
１６ｂ下のそれぞれのＹ方向検出用アライメントマーク
３０ｙの検出位置より、ガラスプレートＧＰの回転量を
求める。回転角θは、プレートアライメント顕微鏡１６
ａ、１６ｂ間距離Ｄ、プレートアライメント顕微鏡１６
ａ下のＹ方向検出用アライメントマーク３０ｙの位置検
出結果Ｙａ、プレートアライメント顕微鏡１６ｂ下のＹ
方向検出用アライメントマーク３０ｙの位置検出結果Ｙ
ｂとすると、以下の式で求めることができる。 θ＝ｔａｎ^-1（（Ｙａ−Ｙｂ）／Ｄ）

【０００９】 求めた回転量が一定の許容値以上であ
れば回転量分θテーブルを回転させ、許容値より小さけ
ればラフアライメントは終了する。θテーブルを回転さ
せた場合は、上記からの処理を繰り返し、許容値内
に入るまで、あるいは指定回数実行する。

【００１０】 次に、プレートアライメント顕微鏡１
６ｃ下にＸ方向検出用アライメントマーク３０ｘがくる
であろう位置（マーク設計位置に複数画面取り込みによ
る撮像寸法を加味した位置）にＸＹステージを移動す
る。 プレートアライメント顕微鏡１６ｃ下のＹ方向検出
用アライメントマーク３０ｘの情報が全て画像処理装置
に取り込まれるようにＸＹステージをステップさせなが
ら複数画像にわたり画像を入力し、Ｙ方向と同様にＸ方
向の位置を求める。以上の処理により、投影露光装置内
におけるガラスプレートＧＰの位置（Ｘ、Ｙ）をラフに
求めることができる。

【００１１】ラフアライメントの後、一つ或いは複数の
プレートアライメント顕微鏡を使用して、複数のアライ
メントマークについてラフアライメントと同様の位置検
出方法を用いてマーク位置を検出し、ガラスプレートＧ
Ｐのスケーリング、回転、シフト成分等の成分を算出
（ファインアライメント）し、露光時にＸＹステージ、
レチクルステージ等にフィードバックされる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のアライメント手段では、以下のような課題が残され
ている。従来では、画像取り込み回数が多いため、処理
スピードが遅く、プレートアライメント顕微鏡１６ａ、
１６ｂの取り込みが３回（複数取り込みの２画面＋確認
の１画面（リトライ１回でよい場合）、Ｘ方向検出のた
めの取り込みが２回（複数取り込みの２画面）で、計５
回の取り込みが必要になる。なお、プレートアライメン
ト顕微鏡１６ａ、１６ｂの取り込みは時間的に同時に行
われる。画像の取り込みは、一般的なＣＣＤにおいて、
１画面で約３３ｍｓｅｃを要するため、画像の取り込み
だけで計１６５ｍｓｅｃもの時間を要していた。これを
回避するためアライメント光学系の倍率を下げて、より
視野を拡大することも考えられるが、そうするとラフと
ファインで２通りの倍率をもつことになり（ファインの
倍率を下げると精度に影響するため）、コストアップを
招き、また同一の光学系内に倍率切り替えの機構を設け
ると、切り替えに要する時間も必要なため、アライメン
トに要する時間を短縮するという目的を逸してしまう。
また、倍率切り替え機構を無くすため、低倍と高倍との
別々の光学系を設けるとＣＣＤ及びその周辺部品が２倍
必要になり、この場合もコストアップを招いてしまう。
さらに、ラフアライメント用のマークをファインアライ
メントとは別に設けることも考えられるが、処理及びシ
ーケンスの複雑化を招き、現実的ではない。

【００１３】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、コストアップとならずに処理時間を短縮するとと
もに高精度なアライメントができる位置検出用マークお
よびこれを用いたマーク検出装置並びに露光装置を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、図１か
ら図３とに対応づけて説明すると、請求項１記載の位置
検出用マークでは、基板（ＧＰ）上に形成され、所定の
第１軸方向とこれに直交する第２軸方向の前記基板の位
置を検出するための位置検出用マーク（４２）であっ
て、前記第１軸方向に複数の線状マーク（Ｌ１）が並列
に配された第１のパターン（４２ｘ）と、前記第２軸方
向に複数の線状マーク（Ｌ２）が並列に配された第２の
パターン（４２ｙ）とを有し、前記第１のパターンと前
記第２のパターンとは、互いに交差する領域（４２ｚ）
が空白とされている技術が採用される。

【００１５】この位置検出用マークは、第１のパターン
（４２ｘ）と第２のパターン（４２ｙ）との互いに交差
する領域（４２ｚ）が空白とされているので、第１及び
第２のパターンが互いに交差しており、第１軸方向およ
び第２軸方向を同時に検出しやすいとともに、交差領域
が空白であるため、一方のパターンの検出時において他
方のパターンの影響を低減することができる。

【００１６】請求４記載のマーク検出装置では、基板
（ＧＰ）上に形成された位置検出用マーク（４２）の所
定の第１軸方向（Ｘ方向）とこれに直交する第２軸方向
（Ｙ方向）の位置を検出するマーク検出装置（ＭＤ）で
あって、請求項１から３のいずれかに記載の位置検出用
マークが形成された基板を搭載して基準平面内を移動可
能な基板ステージ（７）と、該基板ステージの静止状態
にて前記位置検出用マークを光電検出する画像処理方式
のマーク検出系（１９）と、該マーク検出系により検出
された検出信号を処理することにより、前記位置検出用
マークの第１軸方向および第２軸方向の位置を求める画
像処理装置（２０）とを備えている技術が採用される。

【００１７】このマーク検出装置では、請求項１から３
のいずれかに記載の位置検出用マークを光電検出する画
像処理方式のマーク検出系（１９）と、該マーク検出系
により検出された検出信号を処理することにより、位置
検出用マークの第１軸方向および第２軸方向の位置を求
める画像処理装置（２０）とを備えているので、上記位
置検出用マークを光電検出でき、画像処理装置により求
めた第１及び第２軸方向の位置で基板の位置ずれを短時
間で検出することができる。

【００１８】請求５記載の露光装置では、マスク（Ｒ）
に形成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介し
て感光材が塗布された基板（ＧＰ）上に投影露光する露
光装置であって、前記請求項４記載のマーク検出装置
（ＭＤ）を前記基板の位置検出用として具備する技術が
採用される。

【００１９】この露光装置では、請求項４記載のマーク
検出装置（ＭＤ）を基板（ＧＰ）の位置検出用として具
備するので、基板のアライメントの処理時間を短縮する
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る位置検出用マ
ークおよびこれを用いたマーク検出装置並びに露光装置
の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明す
る。

【００２１】図１は、本実施形態に係るマーク検出装置
ＭＤを備えた投影露光装置１を示し、該投影露光装置１
は、アライメントに画像処理を用いる大型液晶表示製造
用の露光装置である。この投影露光装置１では、超高圧
水銀ランプ等の光源２から射出された露光光を楕円鏡３
によって集光した後、オプティカルインテグレータ等を
介してコンデンサレンズ系４に入射するようになされて
いる。

【００２２】コンデンサレンズ系４により適度に集光さ
れた露光光は、ほぼ均一な照度でレチクルＲを照明す
る。その露光光によってレチクルＲのパターンが投影光
学系ＰＬを介して感光基板上、すなわち感光材が塗布さ
れたガラスプレート（基板）ＧＰ上の各ショット領域に
投影される。この後、ガラスプレートＧＰ上に複数層の
回路パターンを順に重ねて露光することにより大型の液
晶表示素子を製造している。

【００２３】前記ガラスプレートＧＰは、Ｚステージ６
上に保持され、Ｚステージ６はＸＹステージ７上に載置
されている。該ＸＹステージ７は、ガラスプレートＧＰ
を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面（ＸＹ平面）
内で位置決めし、Ｚステージ６はガラスプレートＧＰを
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（Ｚ方向）に位置決めする。
因みにＺステージ６とガラスプレートＧＰとの間には、
ガラスプレートＧＰを回転させるθテーブルが配置され
ている。また、Ｚステージ６上のガラスプレートＧＰの
近傍には、種々のアライメント用マークが形成された基
準マーク集合体８が固定されている。また、該基準マー
ク集合体８の近傍には、Ｘ方向およびＹ方向の距離測定
用の移動鏡９が固定されている。

【００２４】移動鏡９にはレーザ干渉計１０からレーザ
ビームが照射され、鏡面で反射された反射光をレーザ干
渉計１０によって受光することによりＸＹステージ７の
位置を常時計測するようになされている。駆動装置１１
は、レーザ干渉計１０で計測された座標値等に基づいて
ＸＹステージ７を駆動している。

【００２５】レチクルアライメント顕微鏡１２は、レチ
クルＲのアライメント時、アライメント光をミラー１３
を介してレチクルＲのパターン領域近傍のアライメント
マークＲＭに照射する。このアライメントマークＲＭか
らの反射光がミラー１３で反射されてレチクルアライメ
ント顕微鏡１２に戻される。例えば、レチクルアライメ
ント顕微鏡１２内部で再結像されるアライメントマーク
ＲＭの像の位置に基づいてレチクルＲの位置を調整する
ことにより、レチクルＲをアライメントする。

【００２６】また、レチクルアライメント顕微鏡１２で
レチクルＲのアライメントマークＲＭとＺステージ６上
の基準マーク集合体８内のアライメントマークとを同時
に観察して両者の像の位置関係より、レチクルＲをアラ
イメントしてもよい。さらに、レチクルアライメント顕
微鏡１２でレチクルＲのアライメントマークとガラスプ
レートＧＰ上のアライメントマークとを同時に観察して
両者の位置関係を求めることもできる。

【００２７】オートフォーカス検出系は送光系１４およ
び受光系１５からなり、送光系１４はガラスプレートＧ
Ｐに向けてスリットパターン等の検出パターンの像を投
影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜めに投影する。その
検出パターンの像の反射光により受光系１５内でその検
出パターンの像が再結像される。その再結像された検出
パターンの像の位置ずれ量からガラスプレートＧＰの露
光面の高さが求められ、Ｚステージ６によりそのガラス
プレートＧＰの露光面の高さが投影光学系ＰＬに対する
ベストフォーカス位置に設定されるようになされてい
る。

【００２８】また、投影光学系ＰＬの側方には、画像処
理用のアライメント光学系を有するマーク検出装置ＭＤ
が配置されている。該マーク検出装置ＭＤは、アライメ
ント光学系としてガラスプレートＧＰ上の観察領域から
反射された反射光をプレートアライメント顕微鏡１６
（１６ａ、１６ｂ）を介して電荷結合型撮像素子（ＣＣ
Ｄ）を用いたＣＣＤカメラ（マーク検出系）１９の撮像
面に集束し、撮像面に観察領域のパターンの画像を結像
するようになされている。なお、符号１７はミラー、１
８はリレーレンズである。プレートアライメント顕微鏡
１６からＣＣＤカメラ１９の系は、投影光学系ＰＬの周
囲に計４つ設けられている。また、ＣＣＤカメラ１９の
出力は全て画像処理装置２０に入力されている。

【００２９】ガラスプレートＧＰは、図２および図３に
示すように、その表面にアライメントマーク（位置検出
用マーク）４２が形成され、該アライメントマーク４２
はＸ方向（第１軸方向）に４本の線状マークＬ１が並列
に配されたＸ方向検出用パターン（第１のパターン）４
２ｘと、Ｙ方向（第２軸方向）に４本の線状マークＬ２
が並列に配されたＹ方向検出用パターン（第２のパター
ン）４２ｙとを有している。また、Ｘ方向検出用パター
ン４２ｘとＹ方向検出用パターン４２ｙとは、互いに交
差する領域４２ｚが空白とされている。

【００３０】該領域４２ｚは、ガラスプレートＧＰを載
置するＸＹステージ７の位置決め誤差より広く設定され
ている。すなわち、ＸＹステージ７における機械的な位
置決めによる誤差が約±５０μｍとして、領域４２ｚの
幅は、検出幅と１００μｍとを合わせた長さ以上に設定
されている。

【００３１】このガラスプレートＧＰにおけるラフアラ
イメントの処理シーケンスを、以下のからの工程順
に説明する。

【００３２】 まず、ガラスプレート搬送系（図示
略）によりＺステージ６上に載置されたガラスプレート
ＧＰは、ＸＹステージ７の走りに対して約２ｍｍ程度の
誤差を持つが、この誤差は機械的な方法により約５０μ
ｍ程度にまで抑えられる。 プレートアライメント顕微鏡１６の下にガラスプレ
ートＧＰ上に予め形成されたアライメントマーク４２が
くるであろう位置（マーク検出位置に複数画面取り込み
による撮像寸法を加味した位置）にＸＹステージ７を移
動する。このとき、少なくとも２本のプレートアライメ
ント顕微鏡１６下でアライメントマーク４２が観察でき
るようにアライメントマーク４２の配置がなされてい
る。

【００３３】 プレートアライメント顕微鏡１６下の
アライメントマーク４２の画像を、図２および図３に示
すような画像取り込み視野４０で画像処理装置２０に取
り込む。 同時に取り込まれた各プレートアライメント顕微鏡
１６からの二次元画像（非処理画像）について、Ｘ方向
一次元投影ウィンドウ４１ｘ及びＹ方向一次元投影ウィ
ンドウ４１ｙに従い、アライメントマーク４２をＸ方向
およびＹ方向において一次元投影し、得られた画像より
マーク中心を検出する。

【００３４】検出方法（アルゴリズム）としては、得ら
れた一次元画像を一次微分し、その波形の左右のピーク
値の中点を求める等の方法による。なお、求める位置
は、図２および図３に示す「○」印で示す線状マークＬ
１、Ｌ２の各エッジ位置（ラフアライメントでは各方向
においてそれぞれ２箇所であるが、ファインアライメン
トではそれぞれ８箇所で検出する。）である。一次元投
影ウィンドウの投影方向の幅は、アライメントマーク４
２が上記の処理での最大誤差分である±５０μｍのず
れが生じても一次元投影後の波形に影響がない様に、画
像処理装置２０の画像取り込み視野４０の中心から設定
される。

【００３５】 上記の処理による結果より、ガラス
プレートＧＰの回転量を求める。回転角θは、２つのプ
レートアライメント顕微鏡１６間距離Ｄ、一方のプレー
トアライメント顕微鏡１６下のアライメントマーク４２
のＹ方向位置検出結果Ｙａ、他方のプレートアライメン
ト顕微鏡１６下のアライメントマーク４２のＹ方向位置
検出結果Ｙｂとすると、従来例と同様の式で求めること
ができる。

【００３６】 求めた回転量が一定の許容値以上であ
れば回転量分θテーブルを回転させ、許容値より小さけ
ればラフアライメントを終了する。 上記の処理でθテーブルを回転させた場合は、上
記からの処理を繰り返し、許容値内に入るまで、あ
るいは指定回数実行する。以上の処理により投影露光装
置１内におけるガラスプレートＧＰの位置（Ｘ、Ｙ）を
ラフに求めることができる。

【００３７】ラフアライメントの後、一つ或いは複数の
プレートアライメント顕微鏡１６を使用して、複数のア
ライメントマーク４２についてラフアライメントと同様
の位置検出方法を用いてマーク位置を検出し、ガラスプ
レートＧＰのスケーリング、回転、シフト成分等の成分
を算出（ファインアライメント）し、露光時にＸＹステ
ージ７、レチクルステージ（図示略）等にフィードバッ
クされる。

【００３８】ラフアライメントの検出精度は、ファイン
アライメントにおいてアライメントマーク４２がプレー
トアライメント顕微鏡１６の視野中心にほぼ捕捉できる
精度でよいが、ファインアライメントの検出精度は、そ
れが露光パターンの品質にかかわる部分であるため、高
い精度が要求される。そのため、エッジ検出は、全ての
マークエッジを検出しマーク中心が求められる。また、
一次元投影ウィンドウは、ラフアライメント時の幅より
大きくすることで一次元投影後の波形のコントラストが
向上し、より高精度の結果が期待できる。

【００３９】以上により、画像取り込み回数は、プレー
トアライメント顕微鏡１６の取り込みが２回（最初の１
画面（複数取り込み不要）＋確認の１画面（リトライ１
回でよい場合））であって、従来のように別途Ｘ方向検
出のための取り込みを行う必要が無く、計２回の取り込
みで処理が可能になる（各プレートアライメント顕微鏡
１６の取り込みは時間的に同時に行われる）。このよう
に、本実施形態では、従来例に比較して３回の画像取り
込み時間を短縮することが可能となった。

【００４０】このように、少なくとも一つのプレートア
ライメント顕微鏡１６でＸ方向及びＹ方向のマーク位置
を検出し、別のもう一つのプレートアライメント顕微鏡
１６でＸ方向あるいはＹ方向のマーク位置を検出すれ
ば、回転を含んだラフアライメントができ、画像取り込
み回数が少なくなり、トータルな処理時間を短縮するこ
とができる。また、ラフアライメントに用いるアライメ
ントマーク４２を、ファインアライメントに用いるマー
ク内部の一部のマーク形状を利用したことで、光学系を
複雑化することがないとともに、ラフアライメント用の
別個のマークを設ける必要が無くなり、処理及びシーケ
ンスをシンプルに構成することが可能となる。

【００４１】さらに、アライメントマーク４２は、Ｘ方
向検出用パターン４２ｘとＹ方向検出用パターン４２ｙ
とが領域４２ｚで互いに交差するので、Ｘ方向およびＹ
方向を一つのプレートアライメント顕微鏡で同時に検出
できるとともに、交差領域４２ｚが空白であるため、一
方のパターンの検出時において他方のパターンの影響を
低減でき、検出時のノイズ成分を減らして検出精度を高
めることができる。

【００４２】そして、空白の領域４２ｚは、ガラスプレ
ートＧＰを載置するθステージの位置決め誤差（±５０
μｍ）より広く設定（１００μｍ以上）されているの
で、θステージによる機械的な誤差を許容することがで
きる。また、Ｘ方向検出用パターン４２ｘとＹ方向検出
用パターンの線状マークＬ１、Ｌ２は、いずれも４本ず
つ配されているので、ラフアライメント時には２本の線
状マークだけで検出を行うとともに、ファインアライメ
ント時には４本全ての線状マークを用いて検出を行い、
短時間かつ高精度にアライメントを行うことができる。

【００４３】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。上記実施形態では、線状マークＬ１，
Ｌ２をそれぞれ２本づつ形成したが、それぞれ少なくと
も２本以上であれば何本でも構わない。上記実施形態の
露光装置として、投影光学系を用いることなくレチクル
の代わりにマスクと基板とを密接させてマスクのパター
ンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用すること
ができる。露光装置の用途としては角型のガラスプレー
トに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置
に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装
置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広
く適用できる。

【００４４】本実施形態において、露光装置の光源は、
ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキ
シマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１
９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）又はそれより波
長が短い光源であってもよい。また、本発明では、Ｘ線
や電子線などの荷電粒子線を用いる露光装置にも適用す
ることができる。例えば、電子線を用いる場合の露光装
置の構成としては、電子銃として、熱電子放射型のラン
タンヘキサボライト（LaB６）、タンタル（Ta）を用
い、その時の光学系は、電子レンズおよび偏向器からな
る電子光学系を用いる。なお、電子線が通過する光路は
真空状態にする。投影光学系の倍率は縮小系のみならず
等倍および拡大系のいずれでもいい。

【００４５】投影光学系としては、エキシマレーザなど
の遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの
遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用
いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチ
クルも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を
用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器か
らなる電子光学系を用いればいい。なお、電子線が通過
する光路は真空状態にすることはいうまでもない。

【００４６】ガラスプレートのステージやレチクルステ
ージにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118
参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮
上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた
磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、ステージ
は、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイド
を設けないガイドレスタイプでもよい。

【００４７】ガラスプレートのステージの移動により発
生する反力は、（USP5,528,118に記載されているよう
に、）フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
してもよい。レチクルステージの移動により発生する反
力は、（US S/N 416558に記載されているように、）フ
レーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよ
い。

【００４８】以上のように、本願実施例の露光装置は、
本願特許請求の範囲(claims)に挙げられた各構成要素(e
lements)を含む各種サブシステムを、所定の機械的精
度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てる
ことで製造される。これら各種制度を確保するために、
この組立の前後には、各種光学系については光学的精度
を達成するための調整、各種機械系については機械的精
度を達成するための調整、各種電気系については電気的
精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステ
ムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム
相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の
配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組
み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシス
テムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調
整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保され
る。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が
管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００４９】半導体デバイスは、デバイスの機能・性能
設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチ
クルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製
作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレ
チクルのパターンをウエハに露光するステップ、デバイ
ス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工
程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製
造される。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１記載の位置検出用マークによれば、第１のパタ
ーンと第２のパターンとの互いに交差する領域が空白と
されているので、交差した第１及び第２のパターンによ
り第１軸方向および第２軸方向を同時に検出することが
可能になって処理時間を短縮できるとともに、交差領域
が空白であるため、一方のパターンの検出時において他
方のパターンの影響を低減でき、検出時のノイズ成分を
減らして検出精度を高めることができる。

【００５１】請求項２記載の位置検出用マークによれ
ば、第１のパターンおよび第２のパターンの空白の領域
は、基板を載置する装置の位置決め誤差より広く設定さ
れているので、基板設置時における装置による機械的な
誤差を許容することができる。

【００５２】請求項３記載の位置検出用マークによれ
ば、第１のパターンおよび第２のパターンの線状マーク
が、いずれも少なくとも４本ずつ配されるので、少なく
とも２本の線状マークによってラフアライメントを行
い、ファインアライメントでは４本全ての線状マークを
用いることにより、短時間かつ高精度にアライメントを
行うことが可能となる。

【００５３】請求項４記載のマーク検出装置によれば、
請求項１から３のいずれかに記載の位置検出用マークを
光電検出する画像処理方式のマーク検出系と、該マーク
検出系により検出された検出信号を処理することによ
り、位置検出用マークの第１軸方向および第２軸方向の
位置を求める画像処理装置とを備えているので、上記位
置検出用マークを光電検出でき、画像処理装置により求
めた第１及び第２軸方向の位置で基板の位置ずれを短時
間で検出することができる。

【００５４】請求項５記載の露光装置によれば、請求項
４記載のマーク検出装置を基板の位置検出用として具備
するので、基板のアライメントの処理時間を短縮するこ
とができ、スループットを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る位置検出用マークおよびこれを
用いたマーク検出装置並びに露光装置の一実施形態にお
ける投影露光装置を示す全体構成図である。

【図２】 本発明に係る位置検出用マークおよびこれを
用いたマーク検出装置並びに露光装置の一実施形態にお
いて、回転誤差がない状態で画像処理装置の画像取り込
み視野内に見えるアライメントマークを示す平面図であ
る。

【図３】 本発明に係る位置検出用マークおよびこれを
用いたマーク検出装置並びに露光装置の一実施形態にお
いて、最大の回転誤差がある状態で画像処理装置の画像
取り込み視野内に見えるアライメントマークを示す平面
図である。

【図４】 本発明に係る位置検出用マークおよびこれを
用いたマーク検出装置並びに露光装置の従来例におい
て、プレートアライメント顕微鏡とガラスプレート上の
アライメントマークとの位置関係を示す配置概念図であ
る。

【図５】 本発明に係る位置検出用マークおよびこれを
用いたマーク検出装置並びに露光装置の従来例におい
て、Ｙ方向検出用アライメントマークを示す平面図であ
る。

【図６】 本発明に係る位置検出用マークおよびこれを
用いたマーク検出装置並びに露光装置の従来例におい
て、Ｙ方向検出用アライメントマークの全体的な一次元
投影波形を示すグラフ図である。

【図７】 本発明に係る位置検出用マークおよびこれを
用いたマーク検出装置並びに露光装置の従来例におい
て、Ｙ方向検出用アライメントマークの部分的（ライン
一本分）な一次元投影波形を示すグラフ図である。

【図８】 本発明に係る位置検出用マークおよびこれを
用いたマーク検出装置並びに露光装置の従来例におい
て、Ｙ方向検出用アライメントマークの部分的な一次元
投影波形を一次微分した波形を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ 投影露光装置 ７ ＸＹステージ（基板ステージ） １９ ＣＣＤカメラ（マーク検出系） ２０ 画像処理装置 ４２ アライメントマーク ４２ｘ Ｘ方向検出用パターン ４２ｙ Ｙ方向検出用パターン ４２ｚ 空白の領域 ＧＰ ガラスプレート（基板） Ｌ１、Ｌ２ 線状マーク ＭＤ マーク検出装置 ＰＬ 投影光学系 Ｒ レチクル（マスク）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｍ ５２２Ｂ (72)発明者 藤塚 清治 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA07 AA12 AA14 AA17 AA23 AA24 BB02 BB28 CC17 DD06 FF01 FF04 FF55 GG04 HH05 HH12 HH13 JJ00 JJ03 JJ26 LL12 PP12 QQ31 2H097 GB01 KA03 KA12 KA13 KA15 KA20 LA10 LA12 5F046 BA03 EA03 EA09 EB01 EC05 FA09 FB10 FB12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成され、所定の第１軸方向と
   これに直交する第２軸方向の前記基板の位置を検出する
   ための位置検出用マークであって、 前記第１軸方向に複数の線状マークが並列に配された第
   １のパターンと、 前記第２軸方向に複数の線状マークが並列に配された第
   ２のパターンとを有し、 前記第１のパターンと前記第２のパターンとは、互いに
   交差する領域が空白とされていることを特徴とする位置
   検出用マーク。
2. 【請求項２】 前記第１のパターンおよび前記第２のパ
   ターンの前記空白の領域は、前記基板を載置する装置の
   位置決め誤差より広く設定されていることを特徴とする
   請求項１記載の位置検出用マーク。
3. 【請求項３】 前記第１のパターンおよび前記第２のパ
   ターンの線状マークは、いずれも少なくとも４本ずつ配
   されることを特徴とする請求項１または２記載の位置検
   出用マーク。
4. 【請求項４】 基板上に形成された位置検出用マークの
   所定の第１軸方向とこれに直交する第２軸方向の位置を
   検出するマーク検出装置であって、 請求項１から３のいずれかに記載の位置検出用マークが
   形成された基板を搭載して基準平面内を移動可能な基板
   ステージと、 該基板ステージの静止状態にて前記位置検出用マークを
   光電検出する画像処理方式のマーク検出系と、 該マーク検出系により検出された検出信号を処理するこ
   とにより、前記位置検出用マークの第１軸方向および第
   ２軸方向の位置を求める画像処理装置とを備えているこ
   とを特徴とするマーク検出装置。
5. 【請求項５】 マスクに形成されたパターンの像を投影
   光学系を介して感光材が塗布された基板上に投影露光す
   る露光装置であって、 前記請求項４記載のマーク検出装置を前記基板の位置検
   出用として具備することを特徴とする露光装置。