JPH04199505A

JPH04199505A - 位置合わせ装置

Info

Publication number: JPH04199505A
Application number: JP2325422A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Matsutani; 茂樹松谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明はパターン位置合わせ装置、例えば半導体ＩＣや
ＬＳＩを製造するための露光装置において、ウェハとマ
スクの相対位置を検出し位置を制御するための位置合わ
せ装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体ＩＣやＬＳＩは、最近ますます集積度が高まり素
子のパターン寸法はサブミクロンオーダになっている。

従来の露光装置の位置合わせは、各種方式の一次元パタ
ーンマツチ検出法が公知である。

第９図は、本出願人が特願平２−１２７００５号をもり
て提案した１次元パターンマツチ検出法を利用した位置
合わせ装置の概略図である。同図において、９５は照明
光の光源であり、光源９５からの光は、ミラー９４によ
って方向を変えた後に、照明光学系９３を通り、ハーフ
ミラ−９６によって方向を変える６９２は対物レンズで
ハーフミラ−を通った光はレンズ９２を抜け、ミラー９
１で方向を変え、露光用投影光学系１１を経てウェハＷ
を照射する。ウェハ上には位置合わせマークＭが形成さ
れ、入射光はマークＭを照らし、反射する。反射光は再
び露光用光学系１１を通り、ミラー９１によって方向を
変えた後に対物レンズ９２、ハーフミラ−９６を通り撮
像光学系９７を経た後に撮像装置９８に結像する。第１
０図は撮像装置によって得られた２次元電気信号を説明
する図である。第１０図（ａ）に於てウェハマークはＭ
ｏである。上記２次元電気信号を、Ａ／Ｄ変換装置９９
により画素のＸＹアドレスに対応した２次元離散ディジ
タル信号列に変換する。

第９図の９１０は画像処理装置であり、この画像処理装
置内で第１０図（ａ）に示すようにウェハマーク像Ｍ゛
を含む所定の２次元のウィンドウ１００を設定する。１
０１は画面囲である。既にレチクルと装置（撮像装置を
含む）との位置関係は判っている。そのため、位置計測
は、この画面の左上を原点（基準）とした座標上で行わ
れた後、実行的な座標に変換される。その後Ｘ方向にウ
ィンドウ１００内で画素積算を行い、第１０図（ｂ）に
示すＸ方向に光強度に対応する離散的な電気信号列ｔ　
（ｘ）を出力する。このようにして得られた積算信号は
マークの断面形状（第１１図（ａ））に従い、またレジ
スト厚とレジスト及びウェハの反射、吸収率に依存して
第１１図（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）のようになる。但し
第１１図（ａ）において１１００はレジスト断面、１１
０１はウェハ断面である。

パターンマツチングを行うためにはテンプレートとして
第１２図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すものを用意す
る必要がある。第１２図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）で使
用した各々の曲線は放物線によって近似した。第１０図
（Ｃ）のように、このテンプレートを使用し各点におい
て１次元パターンマツチを行う。その相関度の最も高い
点をマーク中心とし、マーク中心廻り数画素に対して求
めた相関関数を補間手段を使用し分解能を高めた後、補
間し、その位置を出力し、位置合わせ制御装置９１１に
よって、算出値に基づいてウェハの位置を制御して位置
合わせを行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ウェハ上のマーク像はその上に塗られたレジストの塗布
むらやウェハ上のマークの非対称の影響を受は歪む。こ
れにより、計測系は見かけのマーク像を計測するためい
わゆるダマサレを起こし、位置合わせの精度を落とす。

特に、半導体製造工程における金属化合物をウェハ表面
にスバッタリングや蒸着等により形成した後にレジスト
を塗布する工程においては、ウェハマーク近傍のレジス
トの塗りむらによる前記見かけ像による誤差が深刻な問
題となっている。

上記金属化合物工程における見かけ誤差の原因は、金属
化合物の高反射率のため、薄膜干渉や屈折率の波長依存
性に対してレジストの塗りむらによる幾何光学的現象に
よるものが支配的である事が知られている。また、レジ
ストの塗つむらばウェハの位置に依存している事も知ら
れている。第７図はこの現象を示す。第７図（ａ）は、
ウェハの位置合わせマークの断面図であり、７１はウェ
ハ、７０はレジスト、７２は空気である。また、７３．
７４はそれぞれ観察光である。図のように、レジスト表
面の局所的変化によって光線の屈折方向が大きく変化す
る。ウェハの反射率か非常に大きい場合は、レジスト表
面での反射光とウェハ表面での反射光との干渉効果は幾
何光学的屈折による効果に比較して充分小さいとして良
い。第７図（ｂ）は（ａ）図に対応する観察光の光強度
の分布図である。レジスト表面の変化に伴って、像が横
ズレ（シフト）を起こし、図の例では光強度分布の極値
の幅は実際のマークの幅により広く計測される。例えば
、コツプの水の中のスプーンのように、この見かけの像
の発生は照明光の白色化、あるいは照明光の波長の適正
化によっては取り除けない。従って、レジスト表面の面
形状に起因する見かけ量を予測する事が望まれる。

本発明は、ウェハマーク上のレジストに基づく見かけの
マーク像を補正し高精度の位置合わせを可能とする位置
合わせ装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用）前記目的を達成
するため、本発明によれは、以下の位置合わせ装置が提
供される。ウェハ上には位置検出を行うべき軸方向に短
辺をもちその方向と垂直方向に長辺をもつ長方形のレリ
ーフ状のマークから成される装置を検出したい軸方向と
平行に一定周期をもって描写された格子パターンを光源
とウェハマークの間に設ける。また、光学像を一時、記
憶する記憶装置と撮像装置を備える。

光源より発せられる光線が、格子をもった面を照明し、
その格子面とウェハマーク上を光学的に共役に、かつウ
ェハ表面に対して、格子パターンと平行方向には平行入
射で垂直方向には斜入射になるような光学系を設ける。

ウェハ上では、位置検出を行う方向と平行な格子状の光
分布をウェハマーク上に形成する。ウェハと前記光像記
憶装置とを共役にし、かつウェハからの前記照明光が作
る光分布の正反射光を記憶装置面上に形成する光学系を
備える。この際使用する光像記憶装置として位相共役光
学結晶を利用する。また同時にウェハマーク像は撮像系
において電気信号に変える。

ウェハ上の基準となるマークに対して上記光学系で記憶
装置上及び撮像装置上にウェハのマーク像を形成させ、
撮像装置上の像の電気信号により位置合わせをした後に
記憶し、基準像とする。その後、ウェハの位置を変化さ
せ、上記と同様にウェハマーク像を撮像装置に得る。撮
像された像の電気信号により位置合わせを行った後に、
記憶された光学的Ｍ模様を重ね合わせる事により、ウェ
ハ内のレジストの表面変化差を調へる。その結果を活用
して、レジストの表面変化による位置合わせの誤りの補
正をする。

すなわちウェハマーク像の歪みを発生させるレジスト表
面のウェハマーク近傍における起伏を計測し、その結果
をもってウェハ像の歪みを補正する手段が与えられる。

さらに、本発明によると、積算幅を増やす事によって従
来の方法で述へた一次元パターンマツチ方法は、レジス
ト表面のマーク近傍での起伏計測と同時に計測し得る。

〔実施例］以下、本発明を図示した実施例に基づいて詳細に説明す
る。第１図は本発明が通用されたウェハ位置合わせ装置
を持ったステップアンドリピート型露光装置の一実施例
を示す。図に於て、Ｗは表面に位置検出マークＭ１及び
別種の位置検出マークＭ２を形成した半導体ウェハであ
る。１０はつエバをｘ、Ｘ方向およびＸ方向に移動させ
るウェハステージ、１１は露光光学系でありレチクルＲ
上に形成されたパターンを露光照明系１２５によって５
分の１に縮小しウェハ上に転写する。ここでＺ軸とは露
光光学系１２５における光軸方向（紙面上下方向）を指
しく上向きに正）、ｘ、ｙ軸は相互に垂直でかつＺ軸に
垂直な方向を指す。

１８は露光光の波長とは異なる波長の観察光の光源であ
り、光はハーフミラ−１９によって方向を変えた後に照
明光学系１６によって格子パターンＧ１を照明する。格
子パターンＧ１は第２図のようにピッチλ１を持ち遮蔽
板によって囲まれている。１４は補正光学系であり、観
察光と露光光との波長の違いにより生じる露光光学系の
収差補正を行い、格子パターンとウェハ表面上を光学的
に共役にする。１３は入射方向を変更するミラーである
。ウェハに対しての入射方向は、第４図に示すように、
ｙｚ平面に対してθ、の角度で斜入射、ＸＺ平面に対し
て垂直入射をしている。４１は入射方向、４２は正反射
光をさす。４３は先の同位相面を示す。また、４０はウ
ェハ位置合わせマークＭｌ（又はＭ２）であり、Ｘ方向
の位置合わせを行うように配置されている。格子マーク
Ｇ１は光の同位相面４３とＸ方向について平行に像を形
成している。第３図（ａ）はウェハ上で見たウェハ像で
ある。反射光４２のようにウェハ面で反射された光は方
向をミラー１２（第１図）で変更した後に対物光学系１
５を経た後にハーフミラ−１１０によりて光路を分けら
れる。一方は撮像光学系１１２によってハーフミラ−１
１３を通り、撮像装置１１４に入射し像を形成する。他
方は、シャッター３１によって制御され、ミラー１１１
で反射された後に像形成光学系１１５、ハーフミラ−１
１６を経て、画像記憶装置１１８上に像を作る。本実施
例においては画像記憶装置として位相共役素子である光
学結晶、例えばＴＳＯを使用する。ＴＳＯの詳しい特性
については「光学」第１８巻第３号Ｐ１３２−１３６　
（１９８９）に記載されている。

ここで光学結晶を利用したのは分解能の為である。半導
体製造装置においては高精度の位置決め装置が要求され
る。その際高分解能の光学結晶は、記憶装置として十分
機能する。Ｓ２．Ｓ３゜Ｓ４はシャッターである。１２
０は照明光学系である。１２１はミラー、１１７は結像
光学系であり光学結晶１１８と撮像装置１１４を光学的
に共役している。１１９はミラーである。

１２２はＡ／Ｄ変換装置、１２３は画像解析装置、１２
４は位置合わせ制御装置である。

第５図（ａ）に基づいて本実施例のアルゴリズムを説明
する。本実施例では、既に、レチクルと装置（撮像装置
を含む）との数十分の１μｍのオーダーの位置合わせが
終っているものとする。そのため、本実施例の位置合わ
せは、撮像装置とウェハマークとの位置合わせに帰着す
る。また、本実施例の動作は第１４図のフロー図のよう
になり、最終目的はウェハマークＭ２での位置合わせ及
びその近傍でのステップアンドリピート型の露光である
。

第５図（ａ）の時間ｔ１においてウェハの位置Ｐｉ（同
図（ｂ））上のマークＭ１を照明する。

但し、Ｐｌはウェハの中心部に設定する。この時シャッ
ター８１〜＄４はすべて閉じている。ハーフミラ−１１
０によって分離され撮像装置１１４に結像したマークＭ
１の像は第３図（ａ）のように示される。、３０がマー
クＭ１の像である。従来の技術で述べた１次元パターン
マツチング方法によって時間ｔ１で位置合わせを行う。

即ち、撮像装置上のウェハマーク像を撮像しＡ／Ｄ変換
し、第３図（ａ）の窓３９に対しＸ方向に画素積算を行
なった後に得られる１次元データに対して１次元パター
ンマツチングを行ない、マーク中心を算出する。その画
面端からのウェハマーク中心値に対しウェハステージを
駆動させて、マーク中心が撮像装置の画面中心となる位
置になるようにする。このときのマーク中心はレジスト
によってダマサレでいることにＶ主意する。ウェハステ
ージ１０を駆動しウェハマーク像の位置が上記の位置に
来た事を確認した後（ｔ２）に、シャッター３１、Ｓ３
を開き、ミラー１２１からの光を参照光とし、光学結晶
１１８にその像を参照像として記憶させ、シャッターＳ
ｌ、Ｓ３を閉じる。

ここで、この光学結晶による画像記憶の簡単な原理を紹
介する。光学情報を持ったウェハ像パターンは、コヒー
レントな同波長の、シャッター５３によって制御されて
いる参照光とともに、干渉パターンを光学結晶上に生じ
させる。光学結晶は干渉縞の光強度分布に依存して光エ
ネルギーを吸収し、屈折率を変化させて光強度分布に依
存した屈折率分布を結晶内に蓄える事となる。つまり記
憶した事となる。そのため、同一の参照光を光学結晶に
照射させると干渉パターンである光強度分布が再び生じ
、その結果、ホモグラフィーの原理により、記憶された
像を再生することができる。ｔ２で行なう事は記憶作用
であり、後述のｔ４で行なう事は再生作用である。

時間ｔ３において、ウェハステージを駆動させ、ウェハ
上の位！Ｐ２（第５図（ｂ））上の、マークＭ１と同型
のマークＭ２を照明する。この時Ｇ１と異なるピッチの
稿パターンをウェハ上に形成する為に０１を第１図点線
Ｇｌ’のように傾ける。その事により、稿パターンのピ
ッチはえ１′　となる。Ｍ２に対しても、上記同様に、
マーク像を撮像して１次元パターンマツチングを行い、
ウェハ中心に対しウェハステージをｍＤさせて位置合わ
せを行い、ウェハマーク像が前のウェハマークＭ１と同
一の予め決定された位置（画面中心）に来た事を確認す
る。そごてさらに従来方法でマークＭ２の中心位置を計
測し、それをｘ２として記憶する（このｘ２を後に補正
する）。その後、ｔ４においてシャッター３２．Ｓ３．
Ｓ４を開く。参照光としてミラー１２１を経た光を使用
し、光学結晶上にｔ２て得た参照像としてのマークＭ１
像を再生する。結像光学系１１７によって、光学結晶上
にできた像を同じ光強度で撮像光学系に移す。撮像光字
系上には先に試験像としてマークＭ２の像が結像されて
おり、ここに前記のようにマークＭ１の像が重ね合わさ
れる。この結果、撮像装置面上には両光学僧によって作
られるモアレ像３３が形成される。このモアレ像は、マ
一りＭｌ上に塗られたレジストの表面変化とマークＭ２
上に塗られたレジストの位置Ｐ１とＰ２ての表面変化と
の差分を表わしている。

ここで、モアレ・トポグラフィ−を使用したモアレ縞に
ついて簡単に説明する。今、観察光学系の倍率を簡単の
為に１とする。マークＭ１近傍のＧ１影像を簡単にの形で書き表わす。ρ。は初期位置である。

ρ（ｘ、ｙ）は変調成分で、レジストの起伏に依存する
関数である。このとぎ、マークＭ２近傍のＧｌ”影像はと書ける。λ１″はＧｌｏのピッチ、ｐｏ′は初期位相
、ｐ’（ｘ、ｙ）は変調成分である。２つの波形の重ね
合わせはρ。＝ρ。＝Ｃで、かつλ１与λｌ°であり、
ｐ　（ｘ、ｙ）とρ’（ｘ、ｙ）が緩和な関数であるこ
とから、重ね合わせ係数を１−１とするととなる。また、電気的に取込まれる強度は、撮像装置の
画素数に依存してＪ（ｘ）＝１（１画素範囲内）１（ｘ＋ｔ）ｄｔとなる
。ここで云うモアレ縞とは、（λ１）２／（λ１−λ１
°）廻りのピッチを持つ成分の事である。但し、これは
既知のλ１及びλ１°と、変調成分の差に依存している
。変調成分はレジスト起伏のＭｌ及びＭ２の変化差に依
存している。

次に、和のモアレ像のフィルタリングの方法について第
１３図に沿って説明する。

第１３図（ａ）は、上述の取り込まれる電気的強度Ｊ　
（ｘ）を示す。今、Ｊ　（ｘ）に対して広い範囲（はぼ
λ１の１０倍）の移動平均を取る。

移動平均の値を丁（Ｘ）とする。第１３図（ｂ）は、了
（Ｘ）の図である。さらに、了（ｘ）＝　（Ｊ　（ｘ）−丁（ｘ））’とすると、Ｔ
（ｘ）は第１３図（ｃ）である。

これにローパスフィルタを掛けたものが第１３図（ｄ）
のｊ　（ｘ）である。第３図（ｃｌ）に対する第３図（
ｅ）は、この第１３図（Ｃ）に対する第１３図（ｄ）に
相当する。以下、第１３図（ｄ）の電気信号ｊ　（ｘ）
を取扱う。

ここで再び倍率を一般のものとする。

このようにすればウェハマークＭ１を基準マークとした
時のマークＭ２のレジスト厚変化を検出する事ができる
。以下に詳しく述べる。ここで、ウェハ上から反射され
た光は十分非コヒーレント光の為、２つの光像の干渉は
無視できる。

次に、重ね合わせ像を撮像する。光線により干渉が無視
できないときは、撮像装置の素子の取り込み時間内に個
別に像を取り込むようにしてもよい。または、ウェハス
テージをＸ方向に駆動させてＭ２像を変化させ、Ｍ２像
とＭ１像の重ね合わせ像の像コントラストが一番はっき
りするところ、すなわちコヒーレント光の重ね合わせか
非コヒーレントな光の重ね合わせに最も近いところで像
を取り込んでもよい。

撮像されたモアレ像（第３図（ｂ））はＡ／Ｄ変換装置
１２２によって量子化され、画像解析装置１２３に送ら
れる。画像解析装置１２３内では処理窓３８を設定し、
Ｙ軸方向に積算される。積算したデータは第３図（Ｃ）
で示される。（Ｃ）については従来の技術で述べた１次
元パターンマツチングによって位置合わせを再び行う。

これは基準のＸ座標、例えばマーク中心位置ｘＯを与え
るためである。ここで、時間短縮のためにはｘＯをＸ２
で代用してもよい。

位置合わせの後にマーク近傍のレジスト表面起伏を以下
の方法で決定する。上記のように合わせられたマーク中
心位置ｘＯ回りに対して、３４゜３５．３６．３７の処
理窓を設定しＸ軸方向に積算を行う。このとき上記の方
法でｙ軸方向に高周波カットのフィルターをかけ波形を
整形する。積算された元のデータは第３図（（１）で示
される。

更にこれに前述した方法で高周波成分を落したものが第
３図（ｅ）である。処理窓３７はウェハマークから十分
層れたレジスト表面起伏が無視できる領域である。各処
理窓３４，３５，３６．３７に対応して得られる波形に
対して高周波カットのフィルタリングをしたものがそれ
ぞれ第６図（ａ）（ｂ）（Ｃ）（ｄ）の波形である。処
理窓３７に対応する第６図（ｄ）の位相に対して第６図
（ａ）（ｂ）（ｃ）の位相［０，２π）の変化がレジス
ト塗りムラ差のＸ方向の変化である。実際にはＸＯの近
傍に対して更に細かく処理窓を分割し、位相〔０，２π
〕とＸ方向の関係を調べる。例えばＦＦＴ（高速フーリ
エ変換）を使用して求める。その結果が第８図である。

但し、第３図（ｂ）においてマークエツジの部分３２に
対応するところではデータがない。

第８図の第３図（ｃ）の仮中心ＸＯ近傍の情報を元にＭ
２マーク中心位置ｘ２を補正する。×２はｘＯと一致す
るか、ＸＯの十分近傍に存在している。例えは、第７図
て述べたようにレジスト表面のｘｚ平面での曲率と微分
絶対値差によって、ダマサレは起こるため、第８図のよ
うに得られた計測値をスプライン関数で補間し、ｖ（ｘ
）とする。Ｖ　（Ｘ）は［０，２π）の値を持つ。第２
の仮中心ｘ２の廻りに対してウェハマーク線幅の１．５
倍程度内の領域でｖ　（ｘ）の値に対して２次関数近似
を行い、その２次の係数をｇとする。

また、Ｖ（Ｘ）の微分絶対値を取り、ｄ　（ｘ）とする
。ｄ　（ｘ）は第８図（ｅ）である。ｄ　（ｘ）におい
てやはりｘ２廻りのウェハマーク線幅の１５倍程度内の
領域て適当にｄ　（ｘ）の上下を切断した後に（例えば
領域内最大最小値に対して８０％以上、２０％以下を切
断し除去した後に）重心を計算しｄＯとするとｄｘ＝α・ｇ／Ｉｇｌ−ｄｏ・・・・・・・・・・・・
・・・　（１）かダマサレ量となる。このとぎマ２＝ｘ２−ｄｘ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・　（２）をダマサレのない
Ｍ２マークの中心位置とする。

但し、αは実験で決められるパラメータ、ｘ２はＳ３図
（ｄ）を使用し、マークＭ２の画像に対する従来の例で
述べた１次パターンマツチングを利用したダマサレのあ
る中心値である。αの定性的なイメージは以下の通りで
ある。第７図において入射光を第７図上下方向（光軸方
向）に限る。レジスト塗布ムラの角度θ＜＜１（ｒａｄ
）のトキ・・・・・・（３）に対応する。θ□は、第４図の入射角である。

ｒＴは実効的なウェハ上のスケールでみた格子Ｇ１のピ
ッチλ１の値である。第７図のダマサレ量はほぼとなる。ｎはレジストの屈折率である。Δ１は第７図で
与えられるレジスト厚である。各点に対してこのように
計算されるのでとなる。しかし乍ら実際にはウェハ段差Δ２の効果、観
察光学系のＮＡなと多くのパラメータを含むため実験に
より決定する方が実際的である。決定方法はレジスト塗
布後と前のウェハマークからの光学情報によってｄｘを
決定し、塗布後の上記ｄｏとによって、式（１）の関係
より求める。

一般にマーク形状が類似し、装置が同一の場合Δ　２ α−α。×（Δ＋　＋　　　）　　　　　−・・・・・
・・・　（６）なる定数）の関係となる。したがっである条件でαを決定すれば簡
単に他のΔ１．Δ２の場合も容易に計算できる。

このようにしてウェハマークＭ２の真のマーク中心ＴＴ
か決定される。これをレチクルとの相対位置に換算した
後、ウェハステージを駆動して位置合わせを終え、露光
する。また、このようにしてウェハ上の位置依存性のレ
ジストによる見かけ誤差を定量化し、補正できる。この
事を利用すると、例えばウェハ上のステップアントリピ
ート型の露光以前にウェハ上数点において位置ズレ計測
を行ないウェハ全体の各ショット位置を推測した後に位
置合わせを行なう場合の補正方法として使用可能である
。

本実施例においては、露光用投影レンズを通った光（Ｔ
ＴＬ）を使用した位置合わせ装置であるが、必ずしも露
光用投影レンズを通る必要は無い。

更に本実施例においては、記憶素子として光学結晶を利
用したが撮像装置に画像データとして記憶した後に、電
気的にモアレ像を形成しても良い。ウェハマークは長方
形に限らず、例えば位置検出すべき方向と平行にモアレ
像を形成できる形状であれはよい。またウェハーの照明
光の角度は垂直であってもよい。

〔発明の効果〕

以上述へたとおり、本発明はレジストによる見かけ誤差
を補正する手段を具備したことにより、不要なノイズ成
分を除去することができ、これにより高精度の位置検出
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の装置概略構成図、第２図は本発
明実施例で使用する格子の説明図、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は各々本発明の
縞パターンの像解析の説明図、第４図はウェハマークへ
の入射光説明図、第５図（ａ）（ｂ）は各々本発明のシ
ャッターの開閉を示すタイムチャート図およびウェハ上
のマーク位置を示すウェハ平面図、第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は各々異なる位置の画
像処理窓での光強度信号波形図、第７図（ａ）（ｂ）は
各々レジストによる見かけ誤差の説明図、第８図（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々見かけ誤差補正方法の
説明図、第９図は従来装置の概略構成図、第１０図（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々従来装置のマーク像
説明図、第１１図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は各々従来の
マーク像光強度信号の波形説明図、第１２図（ａ）（ｂ
）（ｃ）（ｄ）は各々従来のテンプレートの説明図、第１３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は各々前記実施例に
おけるモアレ縞のフィルタリングの説明図、第１４図は、前記実施例の動作を示すフロー図である。Ｒ，レチクル、Ｍ、Ｍｌ、Ｍ２　：マーク、Ｓｌ、Ｓ２
．Ｓ３．Ｓ４　　シャッター、Ｇ１・格子、１０　：　
ＸＹＺ−ステージ、１１：露光光学系、１２，１３：ミ
ラー、１４：補正光学系、１５、対物光学系、１６　照
明光学系、１８・光源、１９．ハーフミラ−１１２０照
明光学系、１２１：ミラー、１１８：光学結晶、１１９
．ミラー、１１６：ハーフミラ−，１１５：撮像光学系
、１１７：結像光学系、１１２：撮像光学系、１１３：
ハーフミラ−，１１４：撮像装置、１２２：Ａ／Ｄ変換
装置、１２３：画像解析装置、１２４；制御装置、１２
５：露光照明系、３０：マーク像、３１：縞パターン、
３４〜３８、処理窓、３２：マーク像の影、３３：ビー
ト・パターン、４１・入射光、４０：マーク、４２：反
射光、４３：等位相面、７０ニレジスト、７１：ウェハ
、７２：空気、７３，７４：観察光。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ウェハ上に位置検出すべき方向を短辺としこれと
垂直な方向を長辺とするレリーフ状のマークを２か所に
設け、該マークを照明する光源と該マークとの間に一定
間隔の平行縞状パターンを配置し、前記ウェハを搭載す
る可動ステージと、前記パターン面とマークとを光学的
に共役関係としかつ前記光源からの光の同位相面の方向
を前記位置検出すベき方向と一致させる光学系と、該マ
ークからの反射光による光学像を記憶する記憶装置と、
該マークからの反射光による光学像の撮像装置と、前記
記憶装置および撮像装置とを光学的に共役関係としかつ
前記反射光を記憶装置および撮像装置に導く光学系と、
前記撮像装置に接続された画像処理装置と、該画像処理
装置の処理結果に応じて前記ステージを駆動する制御装
置とを具備し、一方のマークを位置合わせした後そのマ
ーク像を前記記憶装置に記憶させ、前記ステージを駆動
しウェハ上の別のマークに対する新たなマーク像に対し
て位置合わせした後そのマーク像を前記撮像装置で撮像
し、該撮像マーク像と前記記憶装置に記憶したマーク像
とを用いてウェハ面上に塗布されたレジストの塗布状態
を判別し、該判別結果に基づいてレジストによるマーク
の見かけ誤差を補正することを特徴とする位置合わせ装
置。
（２）前記撮像装置で撮像したマーク像と記憶装置に記
憶させたマーク像とを重ね合わせてモアレ像を形成する
ことにより前記レジスト塗布状態を判別することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ装置。
（３）前記２つのマーク像は、照明光の光軸に対する前
記パターンの傾斜角度を変えてウェハ面上での縞状パタ
ーンの間隔を異ならせて形成したことを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の位置合わせ装置。
（４）ウェハーの照明光入射角度がウェハ面に対し傾斜
していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
位置合わせ装置。
（５）ウェハーの照明光入射角度がウェハ面に対し垂直
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位
置合わせ装置。
（６）前記記憶装置は位相共役光学結晶からなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ装置
。