JPH0465603A - アライメント方法，露光装置，並びに位置検出方法及び装置 - Google Patents

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、半導体ウェハや液晶デイスプレー用のプレー
ト等に形成されたアライメントマークを光電検出してア
ライメントする方法に関するものである。

〔従来の技術〕□ 従来、ウェハやプレート等の位置合わせ（アライメント
）においては、それら基板上の所定位置に形成されたア
ライメントマークを顕微鏡対物しンズを介して光電検出
する方式が一般的であった。

光電検出方式にも大別して２種類があり、レーザビーム
等のスポットでマークを相対走査し、マークで生じる散
乱光や回折光をフォトマルチプライヤやフォトダイオー
ド等で受光する光ビーム走査方式と、−様、照明された
マークの拡大像をテレビカメラ（ヒシコン管やＣＣＤ）
で撮像して、その画像信号を利用する方式とがある。

いずれの場合にも、得られる光電信号は、波形処理され
、マークの中心位置が求められる。

光ビーム走査方式と撮像方式とは、その個々の走査系に
おいて全く異なる構成を取るか、ここでは両者とも電気
光学的走査装置（以下、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ−Ｏｐｔ
ｉｃａｌ　　５ｃａｎｎｅｒＥ、Ｏ，Ｓとする）である
として考える。

この様なＥ、Ｏ，Ｓのうち、レーザビームのスポットに
対してウェハステージを一次元移動させて、マーク位置
を検出する方式としては、ＵＳＰ。

４．６５５，５９８、ＵＳＰ、４，６７７．３０１、Ｕ
ＳＰ、４，７０２，６０６等に開示された技術か知られ
ている。

又、ウェハステージを設計値で位置決めした後、−次元
走査ビームの走査範囲内でマーク位置を検出する方式と
しては、ＵＳＰ、４，３９０，２７０、ＵＳＰ、４，５
６６．７９５等に開示された技術が知られている。

又、撮像方式のＥ、　０．３としては、ＵＳＰ。

４．４０２，５９６、ＵＳＰ、４，６７９，９４２、Ｕ
ＳＰ、４，８６０，３７４等に開示された技術が知られ
ている。

これらの従来技術では、主に以下の２つの理由で走査ビ
ーム、又はマーク照明光として単色光を使っている。

■投影型露光装置（ステッパー）において、投影光学系
を介してウェハマークを検出する形式では、投影光学系
の大きい色収差を避けるために単一波長の照明光、又は
レーザビームを使う。

■高輝度、高分解能の検出を行うべく微小スポットに集
光するために単色のレーザビームを使う。

このように単色照明光（又はビーム）を使うと、比較的
Ｓ／Ｎ比か大きくとれるか、露光装置で扱うウェハては
、通常ウェハ全面に０．５μｍ〜２μｍ程度の厚みてフ
ォトレジスト層か形成されているため、単色性による干
渉現象が生し、これが、マーク位置検出時に誤検出され
たり、不鮮明な画像となったりしていた。

そこで近年、レジストによる干渉現象を低減させるため
に、照明光の多波長化、あるいは広帯域化が提案される
ようになった。

例えば撮像方式のＥ、○、Ｓで照明光をハロゲンランプ
等から作り、その波長帯域幅を３００ｎｍ程度（レジス
トへの感光域を除く）にすると、レジストの表面とウェ
ハの表面とで反射した光同志の干渉性がほとんどなくな
り、鮮明な画像検圧が可能になる。従って、撮像方式で
は照明光を白色化（広帯域化）するとともに、結像光学
系を色消ししておくだけで、レジストに影響されない極
めて高精度なアライメントセンサーが得られることにな
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の通り、照明光の多色化、又は白色化で干渉縞の発
生か押さえられ、鮮明な画像検出か出来るようになると
、いままで埋もれていた微小な誤差要因かクローズアッ
プされるようになった。

すなわち、アライメントマークの段差構造がより鮮明に
捕らえられることから、マークエツジのプロフィールの
わずかな差異が検出精度やアライメント精度を左右する
ようになった。

従来、画像信号の処理アルゴリズムには様々なものか考
えられていたが、いずれの方式でも、マークエツジのプ
ロフィールのわずかな変化を考慮したものはなく、総合
的なアライメント精度の向上には自ずと限界があった。

本発明はこのような問題点に鑑みて成され、アライメン
ト精度の向上を目指すことを目的とする。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、ウェハ等の基板上のアライメントマークから
生じる光情報をテレビカメラやスキャニング・レーザ等
の電気光学走査装置によって、光電検出し、アライメン
トマークの相対走査方向に関して強度変化する時系列的
な光電信号（画像信号）を処理することによってアライ
メントマークの位置を決定する方法に関するものである
。

そして本発明では、マーク幅を規定する一対のマークエ
ツジ部の夫々の位置で極値となる光電信号波形を得る工
程と、光電信号波形中の２つの極値波形の内側に存在す
る一対のスロープ波形部部に基づ′いてマークの位置を
決定する第１決定工程と、２つの極値波形の外側に存在
する一対のスロープ波形部分に基づいてマークの位置を
決定する第２決定工程と、２つの極値波形の内側と外側
の両方に存在するスロープ波形部分に基づいてマークの
位置を決定する第３決定工程と、 第１決定工程、第２決定工程、第３決定工程のうちいず
れかｌの工程を、基板の目標とするアライメント精度に
応じて選択する工程とを設けるにようにした。

〔作　用〕

本発明では、基本的に第２図に従って信号の波形処理を
行う。

第２図（Ａ　）はウェハＷ上に形成された凸状のマーク
ＭＫの断面構造を示し、表面にはレジスト層ＰＲか一様
に塗布されている。

第２図（Ｂ）は、マークＭＫの両端のエツジＥ１、Ｅ２
を横切る様な走査線に沿ってマークＭＫの像をテレビカ
メラで撮像したときのビデオ信号ＶＳの波形を示す。こ
のビデオ信号ＶＳは、マークＭＫの両端のエツジＥ１．
Ｅ、２の位置で極小値となるようなボトム波形部分ＢＷ
１．ＢＷ２になる。ボトム波形部分ＢＷｌとＢＷ２の間
の波形レベルはマークＭＫ自体の反射率によって変化し
、ボトム波形部分ＢＷＩの左側の波形レベルと、ボトム
波形部分ＢＷ２の右側の波形レベルとは、ウェハ下地の
反射率によって変化する。

第２図（Ｃ）は２つのボトム波形部分ＢＷＩ。

ＢＷ２を拡大して示したもので、ボトム波形部分ＢＷＩ
は、走査が進行するにつれて、ボトムレベルＢＴｌまで
落ち込むダウンスロープ部ＤＳＬＩと、ボトムレベルＢ
ＴＩから立ち上がるアップスロープ部ＵＳＬＬとを有す
る。同様にボトム波形部分ＢＷ２もボトムレベルＢＴ２
まで落ち込むダウンスロープ部ＤＳＬ２と、ボトムレベ
ルＢＴ２から立ち上がるアップスロープ部ＵＳＬ２とを
有する。　本発明では、マークＭＫの両エツジＥｌ−。

Ｅ２の夫々に対応したボトム波形部分ＢＷＩ、　ＢＷ２
のスロープ部ＤＳＬ１．ＵＳＬＩ、ＤＳＬ２゜ＵＳＬ２
を選択的に使用することでマークＭＫの走査方向に関す
る中心位置を決定するようにした。

これら各スロープ部において、内側に存在するスロープ
部とはアップスロープ部ＵＳＬＩとダウンスロープ部Ｄ
ＳＬ２であり、外側に存在するスロープ部とはダウンス
ロープ部ＤＳＬＩとアップスロープ部ＵＳＬ２である。

実際の処理においては、一方のボトム波形部分ＢＷＩで
、ダウンスロープ部ＤＳＬ　ｌの肩の部分のピーク値と
ボトムレベルＢＴＩとの間を所定の比で（例えば５０％
）で分割するスライスレベルＳｌとスロープ部ＤＳＬ　
１とが一致する走査位置Ｐ１、及びアップスロープ部Ｕ
ＳＬＩの肩の部分のピーク値とボトムレベルＢＴＩとの
間を所定の比で分割するスライスレベルＳ２とスロープ
部ＵＳＬＩとか一致する走査位置Ｐ２を求める。

同様に他方のボトム波形部分ＢＷ２に対しても、ダウン
スロープ部ＤＳＬ２をスライスレベルＳ３で比較して求
めた位置Ｐ３と、アップスロープ部ＵＳＬ２をスライス
レベルＳ４で比較して求めた位置Ｐ４とを決定する。

従って、マークＭＫの中心位置Ｐｍの算出は、基本的に
以下の３つの式のいずれか１つに従って行われる。

Ｐｍ＝　（Ｐ２＋Ｐ３）／２　　・−（１１Ｐｍ＝（Ｐ
１十Ｐ４）／２　−・−［２）Ｐｍ＝　（Ｐ１＋Ｐ２＋
Ｐ３＋Ｐ４）／４　　＝（３）式ｆ１＋は内スロープ決
定法、式ｆ２）は外スロープ決定法、そして式（３）は
両スロープ決定法の基本式である。

そして本発明においては、例えば実際のウェハをアライ
メントしたときの精度が最もよくなる決定法を選んで、
ウェハのアライメントを実行する。

〔実　施　例〕

次に本発明の実施例による方法を実施するのに好適な投
影露光装置の構成を第１図を参照にして説明する。

第１図において、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡの像
は投影レンズＰＬを介してウェハＷ上に結像投影される
。ウェハＷはＸ、　Ｙ方向にステップアンドリピート法
で移動するステージＳＴ上に載置され、ステージＳＴの
座標位置は干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹで計測される。レチク
ルＲは、パターン領域ＰＡの両脇に設けられたレチクル
アライメントマークＲＭＩ、ＲＭ２をレチクルアライメ
ント顕微鏡ＲＡ、Ｓ１．ＲＡＳ２に対して位置決めする
ことで、装置（投影レンズＰＬの光軸）に対してアライ
メントされる。又パターン領域ＰＡの周囲のストリート
ライン相当領域内には、ダイ・パイ・ダイアライメント
用のマーク（窓）が形成されており、各マーク（窓）は
、ウェハＷ上の１つのショット領域に付随したダイ・パ
イ・ダイ用のウェハマークとともに、ＴＴＲ（スルーザ
レチクル）方式のアライメント顕微鏡ＤＡＳ１．ＤＡＳ
２、ＤＡＳ３．ＤＡＳ４によって検出される。

さて、本実施例による方法は、ここではウェハＷ上のマ
ークのみをオフ・アクンス方式で検出するウェハアライ
メントセンサーに対して適用される。このウェハアライ
メントセンサーは、投影レンズＰＬの下部直近に配置さ
れたミラー１０．対物レンズ１２、ビームスプリッタ１
４、結像レンズ１６、共役指標板１８、撮像レンズ２０
、及びＣＣＤ２次元撮像素子２２によって構成される。

さらにウェハＷ上のマーク領域を照明するために、ハロ
ゲンランプ、光輝度多色ＬＥＤ等からの広帯域波長の光
を導くオプチカルファイバー２４、コンデンサーレンズ
２６、照明視野絞り２８、レンズ系３０、及び先のビー
ムスプリッタ１４とで構成された照明光学系が設けられ
る。

以上の構成において、ウェハＷは対物レンズ１２と結像
レンズ１２と結像レンズ１６との合成系に関して指標板
１８と光学的に共役に配置され、指標板１８とＣＣＤ２
２の受光面とは撮像用レンズ２０に関して共役に配置さ
れる。

従ってＣＣＤ２２は、ウェハＷ上のマークの拡大像と指
標板１８上の固定（参照）マークの拡大像とを同時に撮
像する。また照明光学系のファイバー２４の射出端面は
２次光源像として、対物レンズ１２とレンズ系３０との
間の瞳面（開口絞り位置）にリレーされ、ウェハＷに対
してケーラ照明を行う。更に視野絞り２８は対物レンズ
１２とレンズ系３０との合成系によってウェハＷと共役
になっており、視野絞り２８のアパーチャ像がウェハＷ
と共役になっており、視野絞り２８のアパチャ像がウェ
ハＷ上に投影されることになる。本実施例では、少なく
とも対物レンズ１２、結像レンズ１６、撮像用レンズ２
０の夫々に対して色消しかなされており、色収差による
結像特性の劣化を押さえている。

又、本実施例の装置では、ステージＳＴ上に基準マーク
ＦＭが設けられ、ウェハアライメントセンサー内の指標
板１８上の指標マークのウェハＷへの投影点と、レチク
ルＲ上のレチクルアライメントマークＲＭＩ、ＲＭ２あ
るいはダイ・パイ・ダイ用のマークの投影点との開の距
離（ベースライン）を計測するのに使われる。

次に第３図を参照して、第１図中のＣＣＤ２２からのビ
デオ信号の処理回路について説明する。

ＣＣＤ２２は２次元撮像素子てあり、水平走査方向と垂
直走査方向とに画素（ピクセル）か配列されるが、本実
施例のＣＣＤ２２では、ウェハＷ上のマークのエツジを
横切る方向を水平走査方向に一致させるものとする。

さて、ＣＣＤ２２からは水平同期信号と垂直同期信号と
が混合したコンポジットビデオ信号か得られる。このビ
デオ信号は、周波数フィルターやＡＧＣ等の前処理回路
４０を介してアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）４２
に送られる。一方、ＣＣＤ２２からのビデオ信号は、同
期信号分離回路やクロック発生回路等を含む制御回路４
４に送られる。この制御回路４４はＣＣＤ２２の水平同
期信号に基づいて、１画素の電気走査（読み出し走査）
あたり１つのクロックパルスとなるようなりロック信号
ＳＣＬを出力する。このクロック信号ＳＣＬは、ＣＣＤ
２２の電気的走査が１フレーム中でのサンプリング範囲
（水平走査線の垂直方向の本数）になったか否かを検出
する比較部４６と、ＡＤＣ４２の出力データを記憶する
ためのメモリ（ＲＡＭ）４３に対してアドレス値を出力
するアドレスカウンタ４８とに送られる。従って、ＲＡ
Ｍ４３内には、ＣＣＤ２２の所定の水平走査線から指定
された本数分だけのデジタル波形データが記憶される。

ＲＡＭ４３内の波形データは、プロセッサー５０によっ
て管理されるアドレスバスＡ−ＢＵＳとデータバスＤ−
Ｂｕｓとによってプロセッサ、−５０に読み込まれ、所
定の波形処理演算が行われる。プロセッサー５０のアド
レスバスＡ−ＢＵＳとデータバスＤ−ＢＵＳには、ステ
ージＳＴを制御するためのステージコントローラ５２が
つながれ、このコントローラ５２は干渉計ＩＦＸ、ＩＦ
Ｙの座標計測値を入力してステージＳＴの駆動モータ５
４を制御する。

次に、本実施例に好適なマーク形状や配置を第４図、第
５図、第６図を参照にして説明する。

第４図はウェハＷ上のショット配列を示し、レチクルＲ
のパターン領域ＰＡの投影像はショット領域ＳＡの夫々
とアライメントされる。そして露光時には、各ショット
領域ＳＡの中心ＣＣがレチクルＲのパターン領域ＰＡの
中心と一致する中心ＣＣで直行する中心線はウェハステ
ージＳＴの干渉計で規定される直行座標系のＸ軸、Ｙ軸
と平行になる。

さて、各ショット領域ＳＡにはグイ・パイ・ダイ用のウ
ェハマークＭＤ１．ＭＤ２．ＭＤ３．Ｍｐ４が形成され
ている。本実施例では、このマークＭＤＩ〜ＭＤ４をオ
フ・アクシス方式のウェハアライメントセンサー（１０
〜３０）で検出するものとする。各マークＭＤｎは、第
６図（Ａ）に示すように、４本のバーマークＢＰＭ１．
ＢＰＭ２、ＢＰＭ３．ＢＰＭ４が同一間隔で平行に並ん
だマルチマークとする。また、第６図（Ｂ）に示すよう
にバーマークＢＰＭｎはウェハ下地に対して凸状に形成
されているものとする。このマークＭＤｎの中心ＣＺは
、バーマークＢ　Ｐ　Ｍ　２とＢＰＭ３との間に存在す
る。

また、□第５図は共役指標板・１８上の指標マークＴＬ
、ＴＲの配置を示し、指標マークＴＬ、　ＴＲの夫々は
透明ガラス板の上にクロム層で形成された２本の細線か
らなる。アライメントの際は、２つの指標マークＴＬ、
ＴＲＯ間にマークＭＤｎを挟み込むようにステージＳＴ
を位置決めする。

こうして得られるビデオ信号波形の一例を第７図に示す
。

第７図（Ａ）は指標マークＴＬ、ＴＲにウェハマークＭ
Ｄｎを挟み込んだ様子を示し、ウェハマークＭＤｎの中
心ＣＩと指標マークＴＬ、ＴＲの中心Ｃｔとがわずかに
ずれている。このずれ量を精密に算出するのが、第３図
に示したプロセッサー５０である。第７図（Ｂ　）に示
すように、ＣＣＤ２２の水平走査線ＳＬに沿って得られ
るビデオ信号波形は、広帯域照明光を使ってレジスト層
での干渉現象を低減させているため、各マークのエツジ
位置でのみボトム（極小値）になる。第７図（Ｂ）で、
指標マークＴＬ、ＴＲはそれぞれ微細な２本のバーマー
クであるため、そのバーマーク１本について１つのボト
ム波形ＢＬＩ、ＢＬ２゜ＢＲｌ、ＢＲ２になる。またウ
ェハマークＭＤｎの４本のバーマークＢＰＭＩ〜ＢＰＭ
４の各エツジ位置で、計８つのボトム波形ＷＬＩ、ＷＲ
Ｉ。

ＷＬ２．ＷＲ２，ＷＬ３．ＷＲ３，ＷＬ４．ＷＲ４が得
られる。

ところが、指標マークＴＬ、ＴＲの位置で現れるボトム
波形と、ウェハマークＭＤｎの各エツジ位置で現れるボ
トム波形とては、光学的な現象が全く異なっている。即
ち指標マークＴＬ、ＴＲは。

ウェハ表面で反射した照明光によって透過照明されるた
めに、ＣＣＤ２２上では暗部として撮像される。これに
対してウェハマークの各エツジは、照明光が対物レンズ
１２等の開口数（Ｎ、　、Ａ、　）よりも大きな角度で
散乱されて、ＣＣＤ２２への結像光路内に戻ってこない
ために暗部（暗線）として撮像されるのである。

尚、第７図（Ｂ）の信号波形は、第７図（Ａ）に示すよ
うに、Ｎ本の走査線ＳＬに沿って得られた信号波形を垂
直方向の画素列で加算平均したものである。この加算平
均はプロセッサー５０がＲＡＭ４３からＮ本分の波形デ
ータを読み出して実行する。

次に本実施例のアライメント方法を説明するが、その前
提として、いくつかのパラメータが予めプロセッサー５
０内に設定されているものとする。

そのパラメータの代表的なものは以下の通りである。

■指標マークＴＬとＴＲの中心アドレス値ＡＣＣ■指標
マークＴＬとＴＲのウェハ上での間隔Ｌｔ（μｍ） ■指標マークＴＬ、ＴＲの夫々の本数Ｋｔ■ウェハマー
クＭＤｎの本数Ｋｍ ■指標マークＴＬ、ＴＲの中心アドレス値ＡＣＣからの
ポイント（番地）数ＨＬ、　ＨＲ■指標マークＴＬ、Ｔ
Ｒの各処理幅のポイント（番地）数Ｐｔ ■ウェハマークＭＤｎの中心アドレス値ＡＣＣからの処
理幅のポイント（番地）数Ｐｍ これらのパラメータのうち、ポイント数ＨＬ、　ＨＲ，
Ｐｔ、Ｐｍの意味については第７図（Ａ）中に図示しで
ある。

また本実施例では、ウェハＷのグローバルアライメント
が完了した後に、ウェハアライメントセンサーを用いて
よりファインな位置検出を行うことを前提としている。

従ってグローバルアライメント後にウェハＷ上のショッ
ト配列の設計値のみに基づいてステージＳＴを位置決め
して指標マークＴＬ、ＴＲとウェハマークＭＤｎとを検
出すると、グローバルアライメント時の残留誤差（土１
μｍ以下）分、ショット配列の僅かな不規則性、又はウ
ェハＷの伸縮分等を含んだアライメント誤差ΔＸが存在
する。このアライメント誤差ΔＸは第７図中に示した中
心位置ＣＩとＣｔＯ差である。

さて、プロセッサー５０はＣＣＤ２２で撮像された走査
線Ｎ本分の波形データがＲＡＭ４３に取り込まれると、
第８図に示した手順で波形処理を実行する。そこで以下
、第８図の各ステップに沿って説明する。

〔ステップ１００〕 ここでは、ＲＡＭ４３に取り込まれたＮ本分の原波形デ
ータから任意の本数を選んで垂直方向に画素毎の加算平
均を行い、１本の平均波形データを作る。作られた平均
波形データはＲＡＭ４３内に一時的に記憶される。

尚、加算平均すべき走査線は垂直方向に連続している必
要はなく、１本おき、又は２本おきてもよい。

〔ステップ１０２〕 次にプロセッサー５０は、平均波形データをスムージン
グする。このスムージングは平均波形データを数値フィ
ルターに通すことによって行われる。

第９図（Ａ）は、ＲＡＭ４３内の平均波形データの一例
を示したもので、横軸はＲＡＭ４３のアドレスポイント
、縦軸はレベルを表す。この波形に対して第９図（Ｂ）
のような数値フィルターＦＮａをかける。これによって
平均波形データ中に存在する高周波成分が除去されたス
ムージング波形データＲ（ｎ）か得られる。この波形デ
ータＲ（ｎ）もＲＡＭ４３内に一時的に記憶される。

〔ステップ１０４〕 次にプロセッサー５０は平均波形データを微分する。こ
の微分は第９図（Ｃ）に示したように傾きか一定の数値
フィルターＦＮｂに平均波形データを通すことによって
行われる。これによって第９図（Ａ）のようなボトム波
形は第９図（Ｄ）のような微分波形データＰ　（ｎ）に
なる。この微分波形データ上でボトム点となるアドレス
ポイントＰＸＤは、平均波形データ（又はスムージング
波形データ）上のダウンスロープ部ＤＷＳの中点位置と
一致し、微分波形データ上でピーク点となるアドレスポ
イントＰＸＵは、平均波形データ上でのアップスロープ
部Ｌ！ＰＳの中点位置と一致している。

従って、微分処理を行うことによって、スムージング波
形データ上での全てのスロープ位置が特定できることに
なる。尚、第９図（Ｄ）においてアドレスポイントＰＸ
ＤとＰＸＵの間て微分波形が零クロスする点は、第９図
（Ａ）の波形中でのボトム点に一致している。

〔ステップ１０６〕 次にプロセッサー５０は、この微分波形データＰ　（ｎ
）中の全てのピーク点とボトム点、及びそれらの位置を
抽出する。この場合、第９図（Ｄ）に示すように、本来
のボトム、ピーク以外の小さなボトム、ピークＤｕｐ、
Ｄｕｂも抽出され得る。

〔ステップ１０８〕 そこでプロセッサー５０は、これら小さなボトム、ピー
クＤｕｐ、Ｄｕｂは小さい順に切り捨てて、指標マーク
の本数Ｋｔとウェハマークの本数Ｋｍとに対応した数の
ボトム点とピーク点を選ぶ。

先の第７図に示したように、左右の指標マークＴＬ、Ｔ
Ｒに対応した波形処理幅Ｐｔ内では、スムージング波形
データＲ（ｎ）上で２つのボトム波形が得られることが
分かっている（指標マーク本数Ｋｔ＝２）。従って、処
理幅Ｐｔ内では、微分波形データＰ　（ｎ）上で２つの
ピーク点と２つのボトム点とが得られることになる。

一方、ウェハマークＭＤｎに対応した処理幅２Ｐｍ内で
はスムージング波形データＲ（ｎ）上で８つ（２Ｋｍ）
のボトム波形が得られることが分かっている。従って処
理幅２Ｐｍ内では微分波形データＰ　（ｎ）上で８つの
ピーク点と８つのボトム点とが得られることになる。

以上の処理によって、スムージング波形データ上の各マ
ークに対応したダウンスロープ部とアップスロープ部と
が特定されたことになる。

第１０図はその様子を表し、第１０図（Ａ）はスムージ
ング波形データを表し、第１Ｏ図（Ｂ）は微分波形デー
タを表す。ここで第１θ図の横軸は、スムージング波形
データのアドレスポイントを表し、微分波形データ上の
ピーク点、ボトム点に対応じて、スムージング波形デー
タ中の各スロープの中心位置が求められる。

左側の指標マークＴＬに対応したスムージング波形（Ｂ
ＬＩ、ＢＬ２）上の各スロープ中心位置は、ダウンスロ
ープＲＤ（１＋、ＲＤ　（２）の２つと、アップスロー
プＲ，Ｕ（１）、ＲＬＪ（２）の２つである。また右側
の指標マークＴＲに対応したスムージング波形（ＢＲＩ
、ＢＲ２）上の各スロープ中心位置は、ダウンスロープ
ＲＤ（３）、Ｒ１］４１の２つと、アップスロープＲＵ
（３）、ＲＵ（４１の２つである。

同様に、４本のバーマークＢＰＭＩ−ＢＰＭ２の各エツ
ジで生じたスムージング波形上の各スロープの中心位置
は、ダウンスロープＷＤ（１）〜ＷＤ（８）とアップス
ロープＷＵ［１）〜Ｗ　Ｕ　（８）である。

ところで、ダウンスロープやアップスロープを特定する
手法として、実際にはスムージング波形と微分波形との
各コントラスト値（レベル）を用いてコントラストリミ
ットを定め、そのリミット値に基づいてスムージング波
形中の各スロープ位置を特定するのがよい。

第１１図（Ａ）は第１０図（Ａ）中のボトム波形ＷＬｌ
のみを拡大して示し、第１１図（Ｂ）は第１１図（Ａ）
の微分波形のみを拡大して示したものである。

まず微分波形データ中のボトム位置ＷＤ（１）に対応し
た微分レベル（コントラスト値）ＣＷＤ（４）の絶対値
を求め、位置ＷＤ（１）に対応するスムージング波形中
のレベルＣＤＳ　（１）を求める。このレベルＣＤＳ　
（１）は位置ＣＷＤ　（１）で決まるダウンスロープ中
のレベルよりも少し小さな値として取り込まれる。

次にプロセッサーは、次式によってコントラス上値ＣＶ
Ｗ（１，）を算出する。

ＣＶＷｄ（１）　　＝　　Ａ　　−ＣＤ５（１）　　＋
　　Ｂ　−ＣＷＤ（１）同様に、微分波形データ中のピ
ーク位置ＷＵ（１）に対応した微分レベルＣＷＵ　（１
）の絶対値を求め、さらに位置ＷＵ（１）に対するスム
ージング波形中のレベルＣＵＳ、、（１）を求める。

そして次式によってコントラスト値ＣＶＷｕ（１）を求
める。

ＣＶＷｕ（１，）　＝Ａ　−ＣＵＳ（１）　＋　Ｂ−Ｃ
ＷＵ（１）ここでＡ、Ｂは定数であるが、ノイズを区別
する場合にはＡ＝１．Ｂ＝０．５程度に設定する。

以上の動作を、ウェハマークの信号処理範囲内で行うと
ともに、指標マークの信号波形に対しても全く同様に行
う。

指標マークについては、第１０図（Ａ）中のボトム波形
ＢＬＩを例にとると、その微分波形中のボトム位置はＲ
Ｄ（１）、ピーク位置はＲＵ（１）である。

そこで、位置ＲＤ　（１）での微分波形中のレベル（ボ
トム）をＣＦＤ　（１）　、位置ＲＬＴ　（１）での微
分波形中のレベル（ピーク）をＣＦＵ　（１）、そして
スムージング波形中のボトム波形ＢＬＩでのダウンスロ
ープの中心付近のレベルをＣＤＲ（１）、アップスロー
プの中心付近のレベルをＣＬＩＲ（１）とすると、指標
マークのコントラスト値ＣＶＲｄ　（１，）　、ＣＶＲ
ｕ　（１）はそれぞれ以下のようにして求められる。

ＣＶＲｄ（１）　＝　Ａ　−ＣＤＲ（１）　＋　Ｂ−Ｃ
ＦＤ（１）ＣＶＲｕ（１）　　＝　　Ａ　　−ＣＵＲ（
１）　　＋　〇　・ＣＦｔｌ（１）そしてプロセッサー
は指標マークに対するウェハマークのコントラスト比Ｇ
Ｇを次式によって求める。

ＧＧ　＝　ＣＶＷｄ（１）／ＣＶＲｄ（１）Ｘ１００（
Ｘ）又は、 ＧＧ　＝ＣＶＷｕ（］　）／ＣＶＲｕ（１）　Ｘ　１０
０（Ｘ）そしてこのコントラスト比ＧＧが所定の比以下
になっている場合は、ウェハマークのエツジに対応した
ボトム波形ではないと判断していく。

〔ステップ１１０〕 次にプロセッサー５０はスムージング波形中の各スロー
プ部を所定のスライスレベルと比較してその交点を求め
る。このステップ１１０は、場合によっては省略しても
よい。それは、第１０図のようにして求まったスムージ
ング波形上の各スロープの中心位置をそのまま以後の処
理に使えることもあるからである。

さて、このステップ１１０では先の第２図（Ｃ）で説明
したように、各スロープ毎に最適なスライスレベルを決
める。このスライスレベルの決定にあたっては、先に第
１０図で求めた指標マークのアップスロープ位置ＲＵ（
１）〜ＲＵ（４）、ダウンスロープ位置ＲＤ（１１〜Ｒ
Ｄ　（４１、ウェハマークのアップスロープ位置ＷＵ（
１）〜Ｗ　Ｕ　（８）、ダウンスロープ位置ＷＤ（１）
〜Ｗ　Ｄ　＋８＋の夫々を使う。そこで具体的な一例を
第１２図によって説明する。先ず第１２図（Ａ）のよう
にスムージング波形上の１つのボトム波形ＷＬＩのダウ
ンスロープ位置ＷＤ（１）から一定のポイント数（アド
レス）分だけ波形データを前後にサーチする。そしてダ
ウンスロープ下部の最小値ＢＴとダウンスロープの肩の
部分の最大値５ＰＣＩとを求め、第１２図（Ｂ）に示す
ように最小値ＢＴと最大値ＳＰｄとの間を所定の比率で
分割するところにスライスレベルＳｌを決定する。

ここでその比率をα（％）とすると、スライスレベルＳ
１は次式で演算される。

５１＝（ＳＰｄ−ＢＴ）　Ｘ　（α／１００）　＋ＢＴ
次にこのスライスレベルＳ１と一致するダウンスロープ
部のレベルの位置を求める。この際、スライスレベルＳ
ｌと一致するレベルがサンプリング点の間に存在する場
合は、直線補間等の手法で、交点位置５ＷＤ（１）を求
める。この位置５ＷＤ（１）は、例えばアドレスポイン
トの間を１／１０で補間した実数で表すものとする。

以上と同様にして、スムージング波形上のボトム波形Ｗ
ＬＩのアンプスロープについても、位置Ｗ［Ｊ（１１か
ら前後にサーチ（ここでは最小値ＢＴが分かっているの
で、サーチは一方向のみでもよい）を行い、次式によっ
てスライスレベルＳ２を決定する。

５２＝（ＳＰｕ−ＢＴ）　Ｘ　（α／１００）　’−，
ＢＴそして、このスライスレベルＳ２と一致するアップ
スロープ部の位置５ＷＵ（１）を実数で算出する。

以下、同様にしてスムージング波形中の各ボトム波形に
ついて最適なスライスレベルを決めて、その交点位置５
ＲＬＩ（１＋〜５ＲＵ（４）、５ＲＤ（１）〜５ＲＤ（
４）、５ＷＵ（１）〜５ＷＵ（８）、５ＷＤ（ｉ）〜５
ＷＤ（８）を求める。

〔ステップ１１２〕 次にプロセッサー５０は、ウェハアライメントセンサー
の光学系の倍率誤差等をキャンセルするために、ＣＣＤ
２２の１画素（スムージング波形データのサンプリング
間隔）がウェハ面上で何μｍに相当するのかを算出して
、その換算値ＵＮＴ（μｍ／ポイント）を実数で求めて
おく。ここでは、安定性の良い指標マークＴＬ、ＴＲの
設計上の間隔Ｌｔ（μｍ）を用いるものとする。間隔Ｌ
ｔはウェハ面上の値として登録されているので、次式に
よって換算値ＵＮＴを演算する。尚、指標マークＴＬ、
ＴＲはともにＫｔ本（本実施例ではＫｔ＝２）とする。

〔ステップ１１４） 次にプロセッサー５０は指標マークＴＬとＴＲの間の中
心位置Ｃｔ（μｍ）を次式に基づいて実数で求める。

Σ　（ＳＲＵ（ｎ）＋５ＲＤ（ｎ）］ Ｃｔ＝　　　　　　　　　　　　　　　　ＸＵＮＴＫｔ 〔ステップ１１６〕 ここでは予め指定された処理モードに従ってウェハマー
クの中心位置ＣＩの演算アルゴリズムを選択する。この
ステップ１１６から次にどのステップ（１１８，１２０
，１２２のいずれか）に進むかはオペレータによって指
定されたり、或いはオートセットアツプシステムによっ
て自動的に切り換えられる。

〔ステップ１１８〕 ここで゛は内スロープ検出法によってウェハマークの中
心位置ＣＩ（μｍ）を実数で算出する。

ここで先の第１０図を参照すると、ウェハマークの波形
上の内スロープ位置は、５ＷＵ（１）、５ＷＤ（２）、
５ＷＵ（３）、Ｓ　Ｗ　Ｄ　（４１，５ＷＵ（５１、Ｓ
　Ｗ　Ｄ　（６）、Ｓ　Ｗ　Ｕ　（７）、Ｓ　Ｗ　Ｄ　
（８）である。

従って、ここではウェハマークの本数をＫｍ（本実施例
ではＫｍ＝４）として、次式に基づいて中心位置ＣＩを
算出する。

Ｋｍ 〔ステップ１２０〕 ここでは外スロープ検出法によってウェハマークの中心
位置Ｃ／（μｍ）を実数で算出する。

ここで先の第１０図を参照すると、ウェハマークの波形
上の外スロープ位置は、ＳＷＤｍ、５ＷＵ（２）、Ｓ　
Ｗ　Ｄ　［３）、５ＷＵ（４）、Ｓ　Ｗ　Ｄ　（５）、
５ＷＵ（６１、Ｓ　Ｗ　Ｄ　（７）、５ＷＵ（８）であ
る。

従ってここでは次式に基づいて中心位置ＣＩを算出する
。

〔ステップ１２２〕 ここでは両スロープ検出法によってウェハマークの中心
位置ＣＩＣμｍ）を実数で算出する。

先の第１θ図から明らかなように、ウェハマークの波形
上のダウンスロープ、アップスロープの全ての加算平均
位置が中心Ｃ１になるので、次式に基づいて演算される
。

〔ステップ１２４〕 次にプロセッサー５０は、指標マークの中心位置Ｃｔと
ウェハマークの中心位置ＣＩとの差を算出してアライメ
ント誤差ΔＡ（μｍ）を決定する。

このアライメント誤差ΔＡは、ＲＡＭ４３にビデオ信号
波形を取り込んだ時のウェハステージＳＴの残留アライ
メント誤差であり、以後のステージＳＴの位置決めにあ
たっては、グローバルアライメントによって決定された
ステージ位置決め座標の設計値をΔＡだけオフセットさ
せればよい。

以上、本実施例の基本的なアライメント手順について説
明したが、次に本実施例のステップ１１６でどの処理モ
ードを選択するかの決め方についての一例を説明する。

通常、半導体ウェハ上にデバイスを形成する工程には、
素子間の配線等の為のためにアルミニウム層を一様に蒸
着する工程があり、ウェハ上の凹凸のアライメントマー
クはアルミ層で被覆された状態で７ライメントセンサー
で検出される。すなわちアルミ層そのものでできたマー
クを検出することになる。

従ってマーク上にアルミ層がきれいに蒸着されずに非対
称になった場合、マークの両端のエツジ部に対応したビ
デオ信号波形（ボトム波形）も非対称になる。第１３図
（Ａ）はアルミ層Ａ１で被覆されたアライメントマーク
ＷＭの断面構造を示し、ＣＣＤ２２で撮像され、テレビ
モニター上に映し出されたマーク像は第１３図（Ｂ）に
示すように、左右のエツジ部に生しる暗線の幅が互いに
異なっている。

これは、第１３図（Ａ）に示すように、マークＷＭの左
右のエツジ部でアルミ層Ａｌが非対称に蒸着しているか
らである。可視域の照明光を用いてこのマークＷＭを観
察すると、通常はアルミ層Ａ１の表面しか見えない。そ
のためＣＣＤ２２から出力されるビデオ信号波形は第１
３図（Ｃ）のようになり、左右のエツジ部に対応したボ
トム波形は互いに異なったものになる。

このような波形に対して本実施例の信号波形処理アルゴ
リズムを適用して、外スロープ位置ＳＷＤ　（１）　、
ＳＷＵ　（２）と内スロープ位置５ＷＵ（１）　、ＳＷ
Ｄ　（２）を求め、第８図のステップ１２２で両スロー
プ検８法を選ぶき、第１３図のマークＷＭの中心位置Ｃ
ｌは次式で得られる。

Ｃ１−ｆｓＷＤ（１）＋５ＷｔＪ（２）＋５ＷＵ（１）
＋５ＷＤ（２）　ｌ　／　４ところが、このような非対
称性の強いマークを両スロープ検畠法で検出してアライ
メントしても、その精度が必ずしも十分に得られないこ
とが実験により確かめられた。

この原因は、１つにはアライメント（重ね合わせ）精度
を調へるバーニアに問題がある。

バーニアによる重ね合わせ精度の検査には、予めウェハ
上に形成されたバーニア主尺に対してレチクル上のバー
ニア副尺を、アライメントセンサーを使って位置決めし
て、重ね焼きするものであり、その重ね焼きによって作
られたバーニアのずれ量を読むことで、アライメント精
度が判定できる。

従来、この検査はステッパーを用いて重ね焼きされたウ
ェハを現像した後、レジストで形成されたバーニア副尺
と下地のバーニア主尺とを別の光学顕微鏡等で観察して
バーニアのずれ量を目視で読み取っている。

第１４図（Ａ）　、（Ｂ）と第１５図（Ａ）、（Ｂ）は
アルミ層におけるバーニアの一例を示し、第１４図（Ａ
）、（Ｂ）はバーニア主尺ＷＢＭの上のレジスト層ＰＲ
にバーニア副尺ＷＢＳをぬきで形成する場合であり、第
１５図（Ａ）、（Ｂ）はバーニア主尺ＷＢＭの両脇のレ
ジスト層ＰＲに２本のバーニア副尺ＷＢＳをぬきで形成
する場合である。

ここではバーニア主尺ＷＢＭが非対称になっているもの
とする。

目視でこれらバーニアを計測する場合、レジストによる
副尺ＷＢＳのエツジ部と、それに隣接した主尺のエツジ
部の距離ａ、　　ｂを読み取り、その距離が目測で等し
くなっている位置をアライメント精度としている。

具体的には、第１６図に示すように主尺ＷＢＭを計測方
向に一定ピッチで作っておき、これに重ね焼きされる副
尺ＷＢＳは主尺ＷＢＭのピッチに対して例えば０．０２
μｍだけ大きなピンチにしておく。理想的にアライメン
トされていれば、バニアに付随して表示された数値の０
のところで主尺ＷＢＭと副尺ＷＢＳとか中心同志で重な
る。

第１６図の場合、主尺ＷＢＭと副尺ＷＢＳとか中心同志
で重なっているのは、数値−０２の位置であるので、ア
ライメント精度としては−０，０２μｍか得られている
ことになる。尚、第１６図は第１４図に示した方式のバ
ーニアパターンであるが、第１５図に示した方式でも同
様である。

さて、第１４図のバーニア形式の場合、距離ａ。

ｂを規定する主尺ＷＢＭ上のエツジ位置は、第１３図（
Ｃ）の波形上に対応させると内スロープ位置ＳＷＵ　（
１）　、ＳＷＤ　（２）になる。

一方、第１５図のバーニア形式の場合は、距離ａ、　　
ｂを規定する主尺ＷＢＭ上のエツジ位置は第１３図（Ｃ
）の波形上に対応させると外スロープ位置ＳＷＤ　（１
）　、ＳＷＵ　（２）になる。

即ち、アライメント精度をチエツクしたときのバーニア
の形式によって、実際のアライメント時には内スロープ
検出法を使うか外スロープ検出法を使うかを選択しなけ
ればならないことになる。

従って、第１４図（第１６図）のバーニア形状でアライ
メントチエツクする場合は内スロープ検出法（第８図の
ステップ１１８）を選択し、第１５図のバーニア形式で
は外スロープ検出法（第８図のステップ１２０）を選択
すればよい。

このようにすると、目視でバーニア計測したアライメン
ト精度と、ウェハアライメントセンサーで検出されたア
ライメント誤差との対応付けが正確になる。

ところで、プロセスによってはアルミ層Ａｌの下のマー
クＷＭに対してアライメントを行うこともある。この場
合、マークＷＭの上のアルミ層Ａｌがどの程度非対称に
形成されているかが特定し難い。そこでマーク断面構造
を調べることによって、その非対称性を確認したら、非
対称性の程度に応じて内スロープ検出法に重み付けする
か、外スロープ検出法に重み付けするかを自動的に選ぶ
ようにする。例えば第１３図（Ｃ）のようなシングルマ
ークの波形に対しては次式によってマーク中心位置Ｃ１
を決定する。

２　（Ａ十Ｂ） この式は両スロープ検出法の演算式を変更して重み付け
の定数Ａ、　　Ｂを入れたものであり、定数Ａ、　　Ｂ
は次の条件を同時に満たしていればよい。

０＜Ａ＜２．０＜Ｂ＜２．Ａ＋Ｂ＝２ ここで重み付は定数Ａ、　Ｂをともに１にしたときが両
スロープ検出法である。

尚、マーク断面構造を調べる方法としては、走査型電子
顕微鏡（ＳＥＭ）測長器、超音波顕微鏡を使う方法、赤
外域のレーザスポットや照明光等のアルミ層Ａ／を透過
し得る光を使って光学的に計測する方法等が考えられる
。

ところで、アルミ層ＡＩを蒸着したときの非対称は、ウ
ェハ中心から当方的に広がっていく傾向があり、ウェハ
上の周辺に位置するショット（チップ）のマークをウェ
ハアライメントセンサーを介して目視観察すると、その
位置での非対称性が例えば第１７図のように認識できる
。

第１７図はウェハ中心をほぼ原点としたショット配列座
標ＸＹ上の周囲４カ所のショットの位置を示したもので
、各ショットには、Ｘ方向アライメント用とＹ方向アラ
イメント用の各マークが設けられている。座標系ＸＹ上
でＹ軸方向に離れて位置する２つのショットについては
、Ｙ方向アライメント用のマークＭＤｙを観察し、Ｘ軸
方向に離れた２つのショットについては、Ｘ方向のアラ
イメント用のマークＭＤｘを観察する。

この際、各マークをＣＣＤ２２で撮像した信号波形を処
理して、マークエツジ部でのボトム波形の幅、すなわち
、第１３図（Ｃ）で示した位置５ＷＤ（１）と５ＷＵ（
１）との差、及び位置５ＷＤ（２）とＳＷＵ　（２）と
の差を求める。これによって、その差の大きい方のエツ
ジに非対称性が強く生じていることがわかる。この非対
称性の量ΔＵは次式によって定量的に求めることができ
る。

！５ＷＤ（１）＋５ＷＵ（２）　ｌ　　−１３ＷＵ（１
）＋５ＷＤ（２）　１このことから、ウェハの周辺のい
くつかのショットのマークを検出して、その位置での非
対称量ΔＵを求めると、アルミ層蒸着時における非対称
性をウェハ全面でおおむね特定することができる。

そこで第１図に示したように、レチクルＲ上のダイ・パ
イ・ダイマークとウェハＷ上の１ショット分のマークと
をＴＴＲアライメント系ＤＡＳＩ〜ＤＡＳ４で検出する
システムを備えたステッパーにおいては、ＴＴＲアライ
メント系でアライメントされるウェハマークの位置を、
マークの非対称性に応じて補正することが可能となる。

ここで、ＴＴＲアライメント系の１つの例として特開昭
６３−２８３１２９号公報に開示された干渉アライメン
ト方式を考えてみる。

第１８図は、特開昭６３−２８３１２９号公報に開示さ
れた系とは若干具なるが、原理的には同じ干渉アライメ
ント方式を説明する概略図である。

レチクルＲ上には、ダイ・パイ・グイマークとして透明
窓内の２カ所に回折格子Ｇｒ１．Ｇｒ２が格子ピッチ方
向に離れて設けられ、露光光と異なる波長の２本のレー
ザビームＬｆｌ、Ｌｆ２の夫々が、格子Ｇｒｌ、Ｇｒ２
を斜めに照射する。

ビームＬｆｌ、Ｌｆ２の主光線はレチクルＲの上方空間
で交差しており、その交点とレチクルＲとの光軸方向の
間隔は、ビームＬｆｌ、Ｌｆ２の波長における投影レン
ズの細土色収差量に対応じている。レチクルＲ上の格子
Ｇｒｌ、Ｇｒ２の横の透明部を透過したビームＬｆ１．
Ｌｆ２は投影レンズを介してウェハＷ上で交差する。そ
の交差領域には、ウェハＷ上の回折格子Ｇｗと平行に一
次元の干渉縞が作られる。ウェハＷの格子Ｇｗからは土
１次回折光が干渉した干渉光ＢＴＬが垂直に発生し、こ
の干渉光ＢＴＬは投影レンズを逆進して、レチクルＲの
透明窓内の中央を通って光電変換される。ここで２本の
ビームＬｆｌ、Ｌｆ２にわずかな周波数差Δｆを与える
と、ウェハＷの格子Ｇｗ上に形成される干渉縞はその周
波数差Δｆに応じた速度で流れ、干渉光ＢＴＬの光電検
出信号（計測信号）は周波数△ｆて正弦波状に変化する
交流信号となる。

一方、レチクルＲの格子Ｇｒｌ、Ｇｒ２からは送光ビー
ムＬｆ１．Ｌｆ２と逆向きに±１次回折光ＤＬ１．ＤＬ
２を発生させるようにし、これら±１次回折光ＤＬＬ、
ＤＬ２を干渉させた干渉光を光電検出して、参照信号を
作る。

この参照信号も周波数△ｆで正弦波状に変化する交流信
号となり、参照信号と計測信号との位相差Δφ（±１８
０°以内）か、レチクルＲの格子Ｇｒｌ、Ｇｒ２とウェ
ハＷの格子Ｇｗとのピッチ方向のずれ量になる。このよ
うに２本のビームＬｆｌ、Ｌｆ２に周波数差Δｆを与え
る方式は特にヘテロダイン干渉アライメント方式と呼ば
れ、格子Ｇｗのピッチを４μｍ程度（２μｍ幅のライン
・アンドスペース）にすると、最大位相差±１８０′が
±１μｍに対応することから、位相差計測分解能として
±２°が得られるものとして、約±０．０１μｍの位置
ずれ検出能力が得られる。

さて、このような高精度、高分解能のＴＴＲアライメン
トセンサーを用いた場合、ウェハＷ上の格子マークＧｗ
の各格子要素に非対称性か生していると、当然のことな
がらマーク位置検圧結果に誤差（オフセット）が含まれ
てしまう。そこで、次に、この種のＴＴＲアライメント
系で問題となるマークの非対称性を、広帯域照明光を用
いたウェハアライメントセンサーによって推定してオフ
セット補正する方法を説明する。

第１９図（Ａ）はウェハＷ上の格子マークＧｗの断面形
状を示し、各格子要素の右側のエツジがだれている。こ
のため、第１８図に示したＴＴＲアライメント方式を使
い、干渉縞ＩＦを流してヘテロダイン検出で格子マーク
Ｇｗを検出し、レチクルＲの格子Ｇｒｌ、Ｇｒ２とのア
ライメントを行っても、個々の格子要素の非対称性の量
を平均化したようなオフセットが残留する。

そこで先の実施例と同様にして、ＣＣＤ２２で格子マー
クＧｗを撮像する。このときＣＣＤの水平走査方向を格
子マークＧｗのピッチ方向と平行にする。これによって
、ＣＣＤ２２からのビデオ信号波形は第１９図（Ｂ）に
示すように、各格子要素の両側のエツジ部で非対称なボ
トム波形となる。そして、第１３図で説明したように、
各ボトム波形からダウンスロープ位置ＳＷＤ　（ｎ）と
アップスロープ位置ＳＷＵ　（ｎ）とを求め、さらに各
格子要素毎に非対称性量ΔＵ　（ｎ）を算出して平均化
すると、格子マークＧｗ全体としての非対称性量がわか
る。従って、ダイ・パイ・ダイアライメント時には、こ
の算出量に基づいて、ＴＴＲアライメント系でのマーク
位置検圧結果にオフセットをのせてアライメントを行う
と、単一波長の照明ビームを用いたＴＴＲアライメント
系であっても、マーク非対称性による誤差を低減させる
ことができる。

次に、信号処理のアルゴリズム上、アライメントマーク
のエツジ部から明確なボトム波形がでない場合について
、第２０図を参照にして説明する。

第２０図（Ａ）はウェハ上のマルチマークＭＤ（凸部）
の反射率が周囲の反射率と比べて極端に異な°る場合を
示し、このときの信号波形はマークと下地とのコントラ
スト差に応じた波形形状になる。

第２０図（Ｂ）はマルチマークＭＤのライン・アンド・
スペースのデユーティを５０％以外の値にした場合で、
隣接する凸状のバーマークのライン幅が狭いと、左右の
エツジでのボトム波形が分離せずに単一のボトム波形に
なってしまう。

また第２０図（Ｃ）はマルチマークＭＤの各バーマーク
を正方形のドツトで構成して格子にした場合を示し、こ
の場合もエツジ部では明確なボトム波形が得られず、短
形波状になる。

これら第２０図の場合は何れも内スロープ検出法が利用
できず、外スロープ検出法のみを利用することになる。

先の実施例で説明した通り、アルゴリズム上の動作とし
て、ウェハマーク本数Ｋｍが予め設定されていて、信号
波形上で一定のコントラストを持ったボトム波形が２Ｋ
ｍ個だけ得られるものとしているから、マークエツジ部
で明確なボトム波形が発生しない場合は、アルゴリズム
（演算）上でエラーを起こし易くなる。

そこで第８図に示したフローチャート上に、コントラス
ト判定ルーチンを付加して、第２０図のような信号波形
になったときには自動的に第８図中のステップ１２０を
選択するようにする。

第２１図は、そのコントラスト判定ルーチンの一例を示
すフローチャートであって、第８図中のステップ１１６
の代わりに実行される。

以下、第２１図の各ステップを説明する。

〔ステップ２００〕 ここではプロセッサーの内部カウンタ（ソフトウェアカ
ウンタ）ＦＮに零をセットする。このカウンタＦＮは第
２０図のような波形と第１０図のような正常な波形とを
区別するためのものである。

〔ステップ２０２〕 ここでは、例えば第２２図のような波形が得られたもの
として説明する。

先ず、第２２図の波形で、ダウンスロープ位置ＳＷＤ　
（ｎ）　、又はＷＤ（ｎ）が求まっているので、そこか
ら左右に一定距離の位置でのコントラスト値（レベル）
ＣＶＩとＣＶｒを求める。この一定距離はエツジでの正
常なボトム波形の幅と同程度、若しくはそれよりも少し
長めにしておく。

〔ステップ２０４〕 次にプロセッサーはコントラスト値ＣＶＩとＣＶｒとの
差を計算し、その差値が一定の値ＧＣ以上であるか否か
を判断する。

第２２図中の最初のボトム波形はマークエツジ部のみに
対応した正常なものであるため、コントラスト値ＣＶＩ
とＣＶｒの差値はそれ程大きくならず、ステップ２０・
６に進む。

〔ステップ２０６〕 ここではカウンタＦＮの内容をインクリメント（＋１）
する。

（ステップ２０８） プロセッサーは全てのダウンスロープ位置５ＷＤ（ｎ）
についてチエツクしたかどうかを判断し、チエツクが終
わっていなければ、次のダウンスロープに対して同様の
処理をすべくステップ２０２へ飛ぶ。

〔ステップ２１０） ここでプロセッサーはカウンタＦＮの内容が零のままだ
ったか否かを判断する。カウンタＦＮは、第２２図中の
ダウンスロープ位置Ｓ　Ｗ　Ｄ　（２）のような状態、
即ち位置Ｓ　Ｗ　Ｄ　＋２１の前後のコントラスト値Ｃ
Ｖ１．ＣＶｒの差が値ＧＣよりも大きくなるときには、
インクリメントされない。このためカウンタＦＮが零で
あることは、信号波形が第２０図の場合を意味し、プロ
セッサーは自動的（強制的）に外スロープ検出のための
ステップ１２０を実行する。

〔ステップ２１２〕 またカウンタＦＮが零でないときは、そのカウント値と
ウェハマーク本数Ｋｍとを比較し、一致していないとき
は、その信号波形が第２２図の場合であると判断して内
スロープ検出のためのステップ１１８を実行する。

さらにカウンタＦＮの値がマーク本数Ｋｍと等しいとき
には、全てのマークエツジ部に対応じて正常にボトム波
形が発生したものと判断し、予めユーザ（オペレータ）
から指定された処理モード（３つのスロープ検出方法の
うち何れか１つ）を実行する。

以上により、第２０図のような信号波形が得られる場合
にも、アルゴリズム上でエラーなく処理することができ
る。しかしながら第２０図のマークのときは、外スロー
プ検出法でのみ処理されるので、先の第１４図、第１５
図で説明したように、バーニア形状に基づいて非対称性
を考慮すると内スロープ検出法が最適であることが分か
ったとしても、それに対応することができないことにな
る。

例えば、第２０図（Ｃ）又は（Ｂ）に示したように、１
本の凸状バーマークの幅が狭いマルチマークの場合、バ
ーニア形状による非対称性の影響の違いは顕著に現れる
。

従ってこのような場合には、凸状バーマークを凹状バー
マークに変えることによって、バーニア形状に基づいて
決定される最適なスロープ検出法を利用することができ
る。

尚、先の第２０図（Ｂ）に示すようなライン・アンド・
スペースのマルチマークの場合、１本のバーマークに対
して１つのボトム波形しか生しないので、ライン・アン
ド拳スペースのデユーティ比を変えていって、１本のバ
ーマークの両側のエツジで分離したボトム波形が得られ
るようにしてもよい。この手法は、第１９図で示した干
渉アライメント方式用のウェハ格子マークＧｗに対して
実施すると効果的である。干渉アライメント方式では、
格子マークＧｗのピッチを小さくするとそれだけ高分解
能になる。ところが、ＣＣＤ２２を用いたウェハアライ
メントセンサーでは格子マークＧｗのピッチが小さくな
ると、ビデオ信号の波形が第２０図（Ａ）のようになっ
て、さらにコントラストが悪くなってくる。そこで格子
マークＧＷのピッチは変えずにデユーティ比を変えるこ
とで、ビデオ信号の波形を極力第１９図（Ｂ）、又は第
２０図（Ｂ）のようにすることができる。

本実施例の装置では、ウェハマークの観察用の照明光が
広帯域であることから、レジスト層による干渉現象が皆
無となる。従って、解像力（倍率）を上げるためにＣＣ
Ｄ２２までの光学系（対物レンズ１２）の開口数（Ｎ、
　Ａ、）を大きくすることも可能であるが、そうすると
実用的な焦点深度が得られなくなる。そこで対物レンズ
１２を投影レンズＰＬの開口数の半分程度、例えばＮ、
　Ａ。

二〇５２〜０．３程度にする。さらにウェハ面がら共役
指標板１８までの光学系（１２，１６）と指標板１８か
らＣＣＤ２２までの光学系（２ｏ）とによって決まるト
ータルの結像倍率を３０〜５０倍程度にする。このよう
にすると、実用的なマルチマークのライン・アンド拳ス
ペースを４μｍ（ピッチ８μｍ）にした時、マークエツ
ジ部に対応したビデオ信号波形上のボトム波形に山割れ
が生じない。山割れとは、第２３図（Ａ）に示すような
凸状バーマークの断面を考えたとき、ボトムエツジ（外
エツジ）ＢＥＩ、ＢＦ２とトップエツジ（内エツジ）置
、ＴＥ２の夫々が第２３図（Ｂ）　１７）ようにボトム
波形ＢＷＢ　１、ＢＷＢ２、ＢＷＴｌ、ＢＷＴ２となっ
て分離してしまう現象である。これは、ボトムエツジＢ
ＥＩ　（ＢＦ２）とトップエツジＴＥＩ　　（ＴＥ２）
との間のエツジテーパ部に、照明光ＩＬが垂直方向から
照射されたとしても、対物レンズＩ２の開口数か大きく
て倍率か高いと、そのテーパ部からの散乱光ＤＦＬがＣ
ＣＤ２２まで戻ってくるからである。

従って、第２３図（Ｂ）のビデオ信号をテレビモニター
に供給して画面上で観察すると、バーマークのエツジ部
が２本の細い黒線になって見える。

このように山割れを起こした信号波形を処理すると、分
離したボトム波形ＢＷＢＩとＢＷＴｌとを２つのエツジ
と誤認識することもある。

本実施例の装置では、このような山割れが生しないよう
に、プロセス上のウェハマークの形状変化を経験的に考
慮して、対物レンズ１２の開口数を０．２〜０．３、Ｃ
ＣＤ２２までの倍率を３０〜５０と比較的小さく定めて
いる。さらにＣＣＤ２２のセルサイズ（セルピッチ）は
ウェハ面換算で０．２μｍ〜０．３μｍ程度である。

次に、本発明の第２の実施例による装置構成を第２４図
、第２５図を参照して説明する。本実施例では共役指標
板１８、ＣＣＤ２２の構成、及びウェハマークのアライ
メントの仕方が先の実施例と異なる。第２４図はウェハ
Ｗ上のＸ方向マークとＹ方向マークとを共通の光学系を
介して検出する場合の系を示し、第１図と異なる点は、
指標板１８上にＸ方向用とＹ方向用の２組の指標マーク
群が形成され、結像レンズ系２０の後にビームスプリッ
タ２１を設けて結像光束を２つに分岐し、その分割され
た結像光束の夫々を受光する２つのＣＣＤ２２Ｘ、２２
Ｙを設けることである。ただし２つのＣＣＤ２２Ｘ、２
２Ｙは矢印で示したように水平走査方向が互いに９０６
になるように設定されている。

さらに共役指標板１８は、第２５図に示すようにＸ方向
用には、指標マーク群ＴＬＡ、ＴＲＡ。

ＴＬＢ、ＴＲＢを含む領域ＶＰＢｘと、その上方の透明
領域ＶＰＡｘと、目視用マークＶＣＭｘとを有し、Ｙ方
向用には同様に指標マーク群ＴＬＡ。

ＴＲＡ、ＴＬＢ、ＴＲＢと目視用マークＶＣＭｙとを有
する。

ＣＣＤ２２Ｘは、領域ＶＰＡｘとＶＰＢｘ、及びマーク
ＶＣＭｘをカバーするとともに、Ｙ方向用の指標マーク
ＴＲＡ、ＴＬＡが写り込まないような撮像範囲を有する
。ＣＣＤ２２Ｙについても同様である。本実施例では、
共役指標板１８、結像レンズ系２０までの系がＸ、Ｙ用
に共用されているために、ウェハ面を観察するミラーｌ
Ｏ１対物レンズ１２も１カ所に配置するだけでよい。

尚、Ｘ方向用とＹ方向用のアライメント光学系を対物レ
ンズから別個に配置する場合は、当然のことながら共役
指標板１８もＸ方向用とＹ方向用とで別体になる。

さて、第２５図に示した共役指標マーク群のうち内側の
指標マークＴＬＡとＴＲＡは、−例として４μｍ幅のバ
ーマークを４μｍのスペースで７本配置したマルチマー
クを挟み込めるように作られている。このため、マルチ
マークでないシングルマークを検出する場合等は、各指
標マークＴＲＡ、ＴＬＡの下にくるウェハ面はマークや
パターンの禁止領域にならざるを得ない。すなわち、ウ
ェハマークの形成領域をストリートライン上で広く定め
ておかねばならず、デバイス製造上に制約を与えること
になる。

そこで本実施例では、Ｘ方向用のシングルマークの検出
時には、第２５図の右側の指標マークＴＲＡとＴＲＢの
間にシングルマークを挟み込むようにして、指標マーク
ＴＲＡとＴＲＢを含むビデオ信号波形部分のみを処理す
る。

また幅の広いマークに対しては指標マークＴＬＢとＴＲ
Ｂを用いてもよい。

具体的には第２６図に示すように、シングルマークＷＤ
に対しては指標マークＴＲＡ、ＴＲＢで挟み込み、ｎ本
の走査線のビデオ信号を加算平均した波形から、予めパ
ラメータとして与えられている指標マーク処理範囲Ｒ−
Ｌ、Ｒ−Ｒの波形部分と、その間のウェハマーク処理範
囲Ｗ−Ａの波形部分とを選び、先の第１の実施例と同様
に信号波形すればよい。また全体として幅が広くなるマ
ルチマークについては、第２７図に示すように外側の指
標マークＴＬＢ、ＴＲＢを用いるように指標マーク処理
範囲Ｒ−Ｌ、Ｒ−Ｒを設定し、内側の指標マークＴＬＡ
、ＴＲＡに重なっているウェハマークの波形部分は除外
されるようにウェハマーク処理範囲Ｗ−Ａを設定する。

これら処理範囲の設定は使用するマーク形状寸法等を事
前に登録することによって自動的に行われる。

また、登録したマーク形状によっては、使用すべき指標
マークと重なることもあるので、ウェハグローバルアラ
イメント後に特定されたウェハマーク位置を故意にＸ、
　Ｙ方向（計測方向）にシフトさせて、指標マークと重
ならないようにすることもできる。

次に第３の実施例について説明するが、ここでは第り図
に示したオフ・アクシス方式のウェハアライメントセン
サーを、ウェハのグローバルアライメントに利用する場
合について説明する。

一般に、この種のステッパーでは、ウェハのオリエンテ
ーションフラットを検出して機械的にウェハを位置決め
して（プリアライメント）してステージＳＴ上に載置す
るが、その状態では２０μｍ−１００μｍ程度のプリア
ライメント誤差が存在する。グローバルアライメントは
、そのプリアライメント誤差を見込んでウェハ上のグロ
ーバルアライメント用のマークをサーチし、ウェハ上の
実際のショット配列と設計上のショット配列とを±１μ
ｍ程度の誤差範囲内に対応付ける作業である。従ってＣ
ＣＤカメラを用いてグローバルアライメントする場合、
設計値でステージＳＴを位置決めしても、プリアライメ
ント誤差が大きいとＣＣＤカメラの撮像範囲内にグロー
バルマークが存在しないことも起こり得る。

そこで、ＣＣＤカメラでウェハ面を撮像して、ウェハＷ
をグローバルアライメントする場合には、ウェハ面をＣ
ＣＤで観察してはウェハを一定量ずらしていくグローバ
ル・サーチが必要となる。そのために、第２５図に示し
た指標板Ｉ８の透明領域ＶＰＡＸ　（又はＶＰＡＹ）を
用いる。この領域ＶＰＡｘはＣＣＤ２２Ｘの撮像面上の
予め定められた位置に存在するから、領域ＶＰＡｘを走
査する走査線の位置や本数も予めわかっている。またウ
ェハ上のグローバルマークＷＧＭが第２８図のようにス
トリートラインＳＡＬ内に形成されているものとする。

このグローバルマークＷＧＭはストリートラインＳＡＬ
の伸びるＹ方向に沿って平行に並へられた３本の格子状
マークから成り、ストリートラインＳＡＬの左側のチッ
プ領域ＣＰＡから１本目の格子状マークまでの距離はａ
１右側のチップ領域ＣＰＡから３本目の格子状マークま
での距離はｄである。さらに３本の格子状マークの間隔
はそれぞれす、ｃである。

ここで設計値に従ってウェハステージＳＴを最初に位置
決めしたとき、指標板１８の透明領域ＶＰＡｘが第２８
図のように主に左側のチップ領域ＣＰＡにかかり、グロ
ーバルマークＷＧＭの１本目と２本目までを取り込んで
いるものとする。このとき、領域ＶＰＡｘ内の走査線の
複数本に対応したビデオ信号を加算平均すると、第２９
図（Ａ）のような波形データがメモリ上に記憶される。

次にこの最初に取り込んだ波形データを解析して、グロ
ーバルマークＷＧＡかどうかを認識する。

認識のアルゴリズムとしては、例えば特開昭６０−１１
４９１４号公報に開示された手法か応用できる。

すなわち、第２８図中に示したマークＷＧＭの設計上の
配置関係（間隔ａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄ）に最も近
い状態の波形位置を捜し出す。

通常は、第２９図（Ａ）の最初に取り込んだ波形データ
中にマークＷＧＭの３本か同時に入って（るが、プリア
ライメント誤差が極端に大きくなってくると、第２８図
のように領域ＶＰＡｘがマークＷＧＭの３本目までをカ
バーしな（なる。

そこで、プロセッサーは、ウェハステージＳＴをＸ方向
に一定量だけシフトさせた後、ＣＣＤカメラからのビデ
オ信号波形をメモリ上に取り込む。

このとき領域ＶＰＡｘは第２８図中の右側に最初の部分
と一部重複するようにシフトする。右側にシフトした領
域ＶＰＡｘから得られるビデオ信号の加算平均した波形
は第２９図（Ｂ）のようになる。この第２９図で領域Ｖ
ＰＡｘのＸ方向の重複範囲はＤＢＡであり、この長さは
ステージＳＴの干渉計ＩＦＸによって正確に設定され得
るか、範囲ＤＢＡはマークＷＧＡのＸ方向の幅（約ｂ＋
Ｃ）よりも少し大きくなるように定めるとよい。

次に、プロセッサーは、１回目に取り込んだビデオ信号
波形の重複範囲ＤＢＡのコントラスト値ＣＶａと、２回
目に取り込んたビデオ信号波形の重複範囲ＤＢＡのコン
トラスト値ＣＶｂとを比較する。

一般にＣＣＤカメラでは、画面内の平均輝度か変化する
とＡＧＣ（オートゲインコントロール）が働き、そのた
め重複範囲ＤＢＡでは２つの波形部分のコントラスト値
ＣＶａ、ＣＶｂが変化することもある。

そこで２つのコントラスト値ＣＶａとＣＶｂか大きく異
なるときは、それらがほぼ等しくなるように、１回目と
２回目のビデオ信号波形のうちいずれか一方のゲインを
演算により補償した後、２つのビデオ信号波形を重複範
囲ＤＢＡでは平均化して継ぎ合わせる。この動作はメモ
リ上のデータをプロセッサーが演算することで行われる
。

このように領域ＶＰＡｘを相対的にＸ方向にシフトさせ
てビデオ信号波形の継ぎ合わせを行っていけば、ＣＣＤ
カメラの１画面よりもはるかに広い領域からの連続した
ビデオ信号波形データがメモリ上に記憶される。このた
め、ストリートラインＳＡＬ内のグローバルマークＷＧ
Ｍをデザインルール（間隔ａ、　　ｂ、　　ｃ、ｄ）に
基づいて捜し出すことができる。

以上グローバルマークＷＧＭのサーチは、３本のマーク
が認識されればそれで終了し、引き続いてグローバルフ
ァインアライメントに移行する。

このグローバルファインにはいくつかの変形例があり、
大別すると本実施例で用いたＣＣＤカメラによるウェハ
アライメントセンサーをそのまま利用する方式と、ファ
インアライメント用に別設されたアライメントセンサー
を利用する方式とがある。

ＣＣＤカメラによるウェハアライメントセンサーを利用
する場合は、ウェハステージＳＴを移動させて、指標板
１８中の領域ＶＰＢｘ　（第２５図）内にグローバルマ
ークＷＧＭを配置してビデオ信号波形を取り込む。そし
て指標マークＴＬＡとＴＲＡとの挟み込み、或いはマー
クＷＧＭの２本目（シングルマーク）を指標マークＴＲ
ＡとＴＲＢに挟み込むことによって精密にアライメント
を行う。

また、別設したファイングローバルセンサーを使う場合
は、マークＷＧＭの２本目のみをただちに検出し、その
センサーの検出中心と２本目のマーク中心とが一致する
ステージＳＴの座標値を計測すればよい。

次に第４の実施例について説明する。ここでは第１図に
示したオフ・アクシス方式のウェハアライメントセンサ
ーをＥ、　Ｇ、　Ａ　（エンハンスト・グローバル・ア
ライメントンに利用する場合について説明する。

Ｅ、　Ｇ、　Ａについては、詳しくは特開昭６１−４４
４２９号公報、又は、特開昭６２−８４５１６号公報に
開示されているので、ここでは詳細な演算方法について
の説明は省略する。

第３０図はウェハ上のショット配列のうち、Ｅ。

Ｇ、　Ａ方式でサンプルアライメントされるショッ）Ｓ
Ｌ−８８のみを示したものである。従来、Ｅ。

Ｇ、　Ａ方式は前提としてウェハのＸ、　Ｙ、　　θ方
向のグローバルアライメントが完了した後にジョブ）Ｓ
ｌ−３８のサンプルアライメントが完了した後にショッ
ト５ｌ−３８のサンプルアライメントを実行していた。

本実施例では、θ方向のグローバルアライメント機能を
Ｅ、Ｇ、Ａのシーケンス中に取り込むようにして、スル
ーブツトの向上を計るようにした。

通常のＥ、　Ｇ、　Ａでは、ショット５ｌ−８８の順に
次々に、各ショットのＸ方向マークとＸ方向マークとを
検出して、各ショットの中心座標値を計測しているが、
本実施例では、最初の２シヨツトについては、ウェハ上
でほぼ点対称の関係にあるもの同志をサンプルアライメ
ントする。具体的には第３０図中でＸ方向に並んだショ
ットＳ３と８７の２つ、あるいはＸ方向に並んだショッ
トＳ　ｌ。

と８５の２つである。

そして２つのショットについてサンプルアライメントが
完了した時点で、ウェハ（ショット配列）全体のＸＹ座
標系に対する回転量Δθを算出する。そしてこの回転量
Δθが、Ｅ、　Ｇ、　Ａ方式での総合アライメント、精
度を低下させる程に大きいときは、ウェハステージＳＴ
上のウェハホルダーをΔθだけ逆方向に微小回転させる
。

その後、再び２つのショットをサンプルアライメントし
て、回転量Δθが十分小さくなったことを確認したら、
残りのショットをサンプルアライメントしてＥ、Ｇ、Ａ
の演算に入る。

以上のサンプルアライメントにはミ第１図等に示したウ
ェハアライメントセンサーが使われ、広帯域照明光のも
とてマルチマークを撮像するため、レジスト層による干
渉現象がなく、安定したマーク位置計測が可能となる。

マーク位置計測にあたっては、指標マークＴＬ、ＴＲの
中心Ｃｔとウェハマークの中心ＣＩとのずれ量ΔＸ、Δ
ｙを求めるとともに、そのときのステ、−ジＳＴの停止
座標値を干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹから読み取って記憶すれ
ばよい。

以上、本発明の各実施例では、ウェハ上のレジスト層の
影響を考えて、広帯域照明光を用いたマーク像検出のア
ライメントセンサーを利用することに主眼をおいて説明
してきた。ところが近年、ウェハのマーク部分のレジス
ト層のみを予め剥離しておく手法が提案されている。こ
の場合は、マーク照明光が広帯域である必要性はなく、
レーザ光のような単一波長の照明光を用いたアライメン
トセンサーでもよいことになる。本発明は、そのような
単一波長の照明光を使ったアライメントセンサーから得
られたビデオ信号や光電信号の波形を解析する場合にも
全（同様に適用できる。その際、マーク部分のレジスト
層が除去されているなら、信号波形は各実施例で示した
ように、マークエツジでボトム（又はピーク）となるよ
うなシンプルな波形となり、マークの非対称性の影響に
ついても同様に対応することができる。

〔発明の効果〕

以上本発明によるアライメント方法によれば、マーク信
号波形中のボトム部分のアップスロープ位置とダウンス
ロープ位置とを使い分けるようにしたため、マーク中心
位置の計測精度を実際のデバイス製造時の重ね合わせ精
度に近似させることができる。さらにマーク波形中のボ
トム波形の非対称性をチエツクすることができるので、
ウェハプロセスによってマークの変形を受は易い層（ア
ルミ層等）の重合わせ精度をより向上させることができ
る。

また本発明は近年開発が進められている５ＯＲＸ線露光
装置用のアライメント方式としても同様に利用できるが
、Ｘ線露光ではマスクとウェハとが所定のギャップで近
接するため、マスクのマークとウェハのマークとを同時
に検出できるように２焦点化素子を加えた対物レンズ系
等を用意するとよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による方法を実施するのに好適
なステッパーの構成を示す斜視図、第２図（Ａ）、（Ｂ
）、（Ｃ）は本発明の詳細な説明するためのマーク断面
と信号波形を示す図、第３図はＣＣＤカメラの信号処理
系の構成を示すブロック図、第４図はウェハ上のショッ
ト配列とマーク配置を示す平面図、第５図は指標板上の
マーク配置を示す平面図、第６図（Ａ）、（Ｂ）はウェ
ハマークの形状と断面構造とを示す図、第７図（Ａ）、
（Ｂ）は指標マークとウェハマークとのアライメント時
の配置とＣＣＤカメラからのビデオ信号の波形とを示す
図、第８図は本発明の実施例による方法に従ったアライ
メント処理の手順を示すフローチャート図、第９図（Ａ
）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、第１０図（Ａ）、（Ｂ）
、第１１図（Ａ）、（Ｂ）、第１２図（Ａ）、（Ｂ）は
、第８図の処理の過程で演算される信号波形データの様
子を示す波形図、第１３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は非
対称なマークの構造とその信号波形とを示す図、第１４
図、第１５図はそれぞれバーニア形状の違いを説明する
図、第１６図はバーニアの読み方を説明する図、第１７
図は周辺のショットで非対称になるマークの様子を示す
ウェハ平面図、第１８図はＴＴＲアライメントセンサー
の一例を説明する図、第１９図（Ａ）、（Ｂ）は干渉ア
ライメント方式に使用される格子マークの断面構造とそ
の信号波形とを示す図、第２０図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ
）はそれぞれウェハマーク形状の変形を示す図、第２Ｉ
図はウェハマーク本数とエツジボトム波形の数とを自動
的に照合して最適なモードを選択する手順を示すフロー
チャート図、第２２図は第２１図の工程における信号波
形処理の一例を示す波形図、第２３図（Ａ）、（Ｂ）は
エラボトム波の山割れ現象を説明するマーク構造と信号
波形とを示す図、第２４図は第１図に示したウェハアラ
イメントセンサーの他の実施例による構成を示す斜視図
、第２５図は第２４図の系に好適な共役指標板上のマー
ク配置を示す平面図、第２６図、第２７図はそれぞれ第
２５図中の指標マークの使い方と信号処理の方法とを示
す図、第２８図はウェハ上のグローバルアライメントマ
ーク配置とサーチアライメント時の撮像範囲との関係を
示す平面図、第２９図（Ａ）、（Ｂ）は第２８図に示し
たウェハを撮像したときのビデオ信号波形の一例を示す
図、第３０図はＥ、　Ｇ、　Ａ方式でサンプルアライメ
ントされるショット配置例を示す平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板上に幾何学的、又は光学的な差異を伴って形成され
   たアライメントマークから生じる光情報を電気光学的走
   査装置によって光電検出し、該アライメントマークの相
   対走査方向に関して強度変化する時系列的な光電信号を
   処理することによって前記アライメントマークの相対走
   査方向の位置を決定する方法において、 前記アライメントマークの相対走査方向の幅を規定する
   一対のマークエッジ部の夫々の位置で極値となる前記光
   電信号を前記電気光学的走査装置から得る工程と； 該２つの極値波形の内側に存在する一対のスロープ波形
   部分に基づいて前記アライメントマークの位置を決定す
   る第１決定工程と； 前記２つ極値波形の外側に存在する一対のスロープ波形
   部分に基づいて前記アライメントマークの位置を決定す
   る第２決定工程と、 前記２つ極値波形の内側と外側の両方に存在するスロー
   プ波形部分に基づいて前記アライメントマークの位置を
   決定する第３決定工程と、 前記第１決定工程、第２決定工程、及び第３決定工程の
   うちいずれか１つの工程を、前記基板の目標とするアラ
   イメント精度に応じて選択する工程 とを含むことを特徴とする基板のアライメント方法。