JPH10326739A

JPH10326739A - 位置合わせ方法及び露光方法

Info

Publication number: JPH10326739A
Application number: JP9150031A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Shinozaki; 忠明篠崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、マスクと感光基板とを位置合わせす
るための位置合わせ方法及び露光方法に関し、所望のア
ライメント精度を維持しつつスループットを向上させた
位置合わせ方法および露光方法を提供することことを目
的とする。【解決手段】基板１、３に形成されたアライメントマー
ク７、８を検出して、基板１、３の位置合わせを行う位
置合わせ方法において、アライメントマーク７、８の少
なくとも一部をテンプレートとして登録し、アライメン
トマーク７、８の画像を取り込むステップＳ１と、アラ
イメントマーク７、８とテンプレートとの類似度を求め
るステップＳ３、Ｓ５、Ｓ１０と、求めた相関に応じ
て、アライメントマーク７、８の画像を取り込む回数を
設定するステップＳ７と、設定された回数のアライメン
トマーク７、８の画像に基づいて、基板１、３の位置合
わせを行うステップＳ１４とを含むように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置あるい
は液晶表示装置等を製造する際のフォトリソグラフィ工
程で用いられる露光装置において、露光パターンが描画
されたマスクと感光基板とを位置合わせするための位置
合わせ（アライメント）方法及び露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置や液晶表示装置等をフ
ォトリソグラフィ技術を用いて製造する際に、フォトマ
スクまたはレチクル（以下、マスクという）に形成され
たパターンを投影光学系を介してフォトレジスト等の感
光剤が塗布された半導体ウェハまたはガラスプレート等
の感光基板（以下、プレートという）上の各ショット領
域に投影露光する露光装置が使用されている。

【０００３】露光装置としては、前述の投影光学系の光
軸に垂直な平面内を２次元的に移動自在なプレートステ
ージ上にプレートを載置し、このプレートステージによ
りプレートをステッピングさせてマスクのパターン像を
プレート上の各ショット領域に一括露光する動作を順次
繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置、
特に縮小投影型の露光装置が多用されている。

【０００４】これに対して最近では半導体素子等の１つ
のチップが大型化する傾向にあり、より大面積のパター
ンをプレート上に投影露光することが要求されている。
また、液晶ディスプレイ装置の製造にあたっても、ディ
スプレイの大型化に伴って大面積のパターンをプレート
上に投影露光することが要求されている。そこでマスク
とプレートとを投影光学系に対して同期して走査するこ
とにより、投影光学系の有効露光領域より広い範囲のシ
ョット領域への露光が可能な走査露光方式の露光装置も
開発されている。

【０００５】走査露光方式の露光装置としては、１枚の
マスクのパターンの全体を１枚のプレートの全面に逐次
投影露光する露光装置、およびプレート上の各ショット
領域へのパターン露光を縮小投影でかつ走査露光方式で
行うとともに、各ショツト間の移動をステッピング方式
で行うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が知
られている。

【０００６】半導体素子や液晶ディスプレイ装置は、プ
レート上に多数層の回路パターンを重ね合わせて形成さ
れるので、２層目以降の回路パターンをプレート上に投
影露光する際には、いずれの露光装置においても、すで
に回路パターンが形成されたプレート上の各ショツト領
域とこれから露光するマスクのパターン像との位置合わ
せ、すなわちマスクとプレートとの位置合わせ（アライ
メント）を高精度に行う必要がある。

【０００７】このアライメント方法には、例えば、特開
昭６０−１３０７４２号公報に記載されているように、
プレートの回折格子マークにレーザ光を照射したときに
発生する回折光を光検出器で検出し、得られる信号波形
を処理してアライメントマークの位置を求める方法と、
マスクやプレートに形成されたアライメントマークを含
む所定の領域を照明し、アライメントマークの像をＣＣ
Ｄカメラ等の２次元撮像素子で撮像し、得られた画像に
所定の画像処理を施してアライメントマークの位置を求
める方法がある。

【０００８】これらのアライメント方法のうち、特に画
像処理によるアライメント方法では、アライメントマー
クのマーク部分とその周囲の領域のコントラストの大き
さによって、マーク位置の検出再現性精度の程度が異な
ってくる。コントラストの低いマークではＣＣＤカメラ
の電気ノイズ等によりマーク位置の検出再現性が悪化し
てしまうので、所望のアライメント精度を確保するため
には、多数回マーク位置を検出して平均化処理を施す必
要がある。なお、コントラストは、アライメントマーク
を構成する膜の材質や膜厚等によって変化する。

【０００９】このため、どのようなコントラストのマー
クに対しても必要なアライメント精度が確保できるよう
に、コントラストの低いマークを基準にマーク検出の回
数及び平均化処理を最適化していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】アライメント精度を高
める方法には、上述のように同一のアライメントマーク
に対して、複数回の位置検出を行い、これら複数回の位
置検出結果の平均をとる方法や、プレート上のアライメ
ントマークの数を増やす方法等がある。これらの方法で
は、アライメント精度を高めようとすればするほど、マ
ーク検出の回数を増やす必要がある。このため、平均化
処理の回数をコントラストの低いマークに対して最適化
すると、本来高い精度で検出できるコントラストの高い
マークに対しても必要以上の平均化処理を施すことにな
り、位置合わせの時間がかかる分だけスループットが低
下してしまう。

【００１１】本発明は、上述の従来の技術が有する問題
点を解決するためになされたもので、その目的は、所望
のアライメント精度を維持しつつスループットを向上さ
せた位置合わせ方法および露光方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
表す図１乃至図１１に対応付けて説明すると上記目的
は、基板（１、３）に形成されたアライメントマーク
（７、８）を検出して、基板（１、３）の位置合わせを
行う位置合わせ方法において、アライメントマーク
（７、８）の画像を取り込むステップ（ステップＳ１）
と、取り込んだ画像に応じて、アライメントマーク
（７、８）の画像を取り込む回数を設定するステップ
（ステップＳ７）と、設定された回数のアライメントマ
ーク（７、８）の画像に基づいて、基板（１、３）の位
置合わせを行うステップ（ステップＳ１４）とを含むこ
とを特徴とする位置合わせ方法によって達成される。

【００１３】また、基板（１、３）に形成されたアライ
メントマーク（７、８）を検出して、基板（１、３）の
位置合わせを行う位置合わせ方法において、アライメン
トマーク（７、８）の少なくとも一部をテンプレートと
して登録するステップと、アライメントマーク（７、
８）の画像を取り込むステップ（ステップＳ１）と、ア
ライメントマーク（７、８）とテンプレートとの相関
（類似度）を求めるステップ（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ
１０）と、求めた相関に応じて、アライメントマーク
（７、８）の画像を取り込む回数を設定するステップ
（ステップＳ７）と、設定された回数のアライメントマ
ーク（７、８）の画像に基づいて、基板（１、３）の位
置合わせを行うステップ（ステップＳ１４）とを含むこ
とを特徴とする位置合わせ方法によって達成される。

【００１４】また、上記位置合わせ方法において、相関
が所定の値よりも小さい場合に、画像に基づいた基板の
位置合わせを中止するようにしてもよい。また上記目的
は、マスクのパターンの像をアライメントマークが形成
された感光基板に露光する露光方法において、感光基板
を上記記載の位置合わせ方法を用いて位置決めすること
を特徴とする露光方法によって達成される。さらに上記
目的は、上記露光方法において、マスクにはアライメン
トマークが形成されており、マスクを上記の位置合わせ
方法を用いて位置決めすることを特徴とする露光方法に
よって達成される。

【００１５】本発明によれば、アライメントマーク
（７、８）の少なくとも一部をテンプレートとして登録
しておいて、テンプレートマッチング方法による画像処
理を用い、得られた相関（類似度）に応じてアライメン
トマーク（７、８）の画像を取り込む回数を設定するよ
うにしているので、所望のアライメント精度を維持しつ
つ、スループットを低下させずに基板の位置合わせを行
うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による位置
合わせ方法及び露光方法を図１乃至図１１を用いて説明
する。まず、本実施の形態による位置合わせ方法及び露
光方法が用いられる露光装置の概略の構成を図１を用い
て説明する。図１に示す露光装置は、等倍で正立正像を
投影する投影光学系２を有する走査型露光装置である。
図１において、照明光学系３０は、所定の照明領域でマ
スク１の一部領域をほぼ均一な照度で照明するようにな
っている。詳細な図示を省略しているが、照明光学系３
０は、ｇ線、ｈ線等の照明光を射出する超高圧氷銀ラン
プ等からなる光源及び、光源からの照明光が通過するフ
ライアイレンズ、視野絞り、コンデンサーレンズ等から
構成される光学系を有している。

【００１７】照明されたマスク１のパターン像は、所定
の結像特性を有する投影光学系２を介して、等倍かつ正
立正像で感光基板としてのガラスプレート３上に転写さ
れるようになっている。マスク１は微動ステージ４上に
載置され、微動ステージ４はコの字状のキャリッジ６の
一方の側面に載置されている。微動ステージ４は微動ア
クチュエータ５により、キャリッジ６に対してＸ方向
（図中紙面に垂直な方向）、Ｙ方向（図中紙面の上下方
向）、及びＸ−Ｙ面内での回転方向に微動することがで
きるようになっている。微動ステージ４の載置面に対向
するキャリッジ６の他方の側面にはプレート３が載置さ
れている。

【００１８】キャリッジ６は図示しない駆動機構により
駆動され、照明光学系３０及び投影光学系２に対して相
対的にＸ方向に移動できるようになっており、このキャ
リッジ６の移動と共にマスク１とプレート３とが投影光
学系２に対して同期して走査するようになっている。

【００１９】キャリッジ６のＸ方向の端面には、図示し
ない移動鏡が固定され、この移動鏡にレーザ干渉計（図
示せず）からのレーザ光を反射させて、キャリッジ６の
Ｘ方向の移動量が高分解能で計測されるようになってい
る。このレーザ干渉計からの位置情報に基づいて、キャ
リッジ６は正確に位置決めされるようになっている。露
光の際にはキャリッジ６を投影光学系２に対しＸ方向に
走査させることにより、マスク１に描画された所望の回
路パターンの像が順次プレート３上に投影露光される。

【００２０】本実施の形態における走査型投影露光装置
には、Ｙ方向に所定の間隔で設けられた一対のアライメ
ント系ＡＭ１、ＡＭ２が配置されている。また、アライ
メント系ＡＭ１、ＡＭ２の外側に別の一対のアライメン
ト系ＡＭ３、ＡＭ４が配置されている。これらのアライ
メント系ＡＭ１、ＡＭ２あるいはアライメント系ＡＭ
３、ＡＭ４のいずれかあるいは両方を用いて、走査露光
の前にマスク１およびプレート３の所定の位置に形成さ
れているアライメントマーク７、８、あるいはアライメ
ントマーク４７、４８の位置を検出し、マスク１とプレ
ート３の位置ずれ量を測定するようになっている。この
位置ずれ量に基づいて微動ステージ４を駆動してマスク
１をＸ−Ｙ面内で移動させることにより、プレート３に
既に形成されているパターンとこれから露光するマスク
１の回路パターンの重ね合わせが所望の重ね合わせ精度
を満たすように位置合わせが行われる。

【００２１】アライメント系ＡＭ１、ＡＭ２は、マスク
１とプレート３とに形成されているアライメントマーク
７、８を含む所定の領域を照明し、このパターン像をＣ
ＣＤ（固体撮像素子）等のＴＶカメラに結像させる光学
系と、この撮像した画像を処理して、マスク１とプレー
ト３のアライメントマーク７、８の位置をそれぞれ検出
し、マスク１とプレート３の位置ずれ量を求める信号処
理系とから構成されている。

【００２２】アライメント系ＡＭ３、ＡＭ４は、上述の
特開昭６０−１３０７４２号公報に記載されているもの
と同様であり、マスク１及びプレート３に設けられた回
折格子マーク４７、４８にレーザ光を照射して発生した
回折光を光検出器で検出し、得られる信号波形を処理し
て回折格子マーク４７、４８の位置ずれ量を測定するよ
うになっている。本実施の形態における位置合わせにお
いては、主としてアライメント系ＡＭ１、ＡＭ２を用
い、後述するようにアライメント系ＡＭ１、ＡＭ２では
高いアライメント精度が得られない場合にアライメント
系ＡＭ３、ＡＭ４を用いることとしている。

【００２３】本実施の形態における位置合わせで主とし
て用いられるアライメント系ＡＭ１、ＡＭ２の構成を図
１に加えて図２を用いてさらに詳細に説明する。図１及
び図２において、超高圧水銀ランプから射出したｅ線、
ｄ線等の、プレート３表面に塗布されているフォトレジ
ストを感光させない波長を持つ照明光は、光ファイバ３
２を介して、マスク１およびプレート３の所定の領域を
照明するアライメント系用の照明光学系に入射する。こ
のアライメント系用の照明光学系は、コンデンサーレン
ズ９、視野絞り１０およびレンズ１１等から構成され、
ビームスプリッタ１４および対物レンズ１３を介して、
マスク１のアライメントマーク７を含む所定の領域をほ
ぼ均一な照度で照明する。

【００２４】ここでマスク１を透過した照明光は投影光
学系２を通り、プレート３のアライメントマーク８を含
む所定の領域をほぼ均一な照度で照明する。照明された
マスク１およびプレート３のアライメントマーク７、８
のパターン像は、対物レンズ１３、ビームスプリッタ１
４、結像レンズ１５を通して、ＣＣＤカメラ１６の撮像
面に結像される。

【００２５】ＣＣＤカメラ１６は２次元撮像素子で、水
平方向（走査方向）と垂直方向の２次元に画素が配列さ
れている。ＣＣＤカメラ１６の各画素に所定の時間蓄積
された光量は、その大きさに応じた電気信号レベルに変
換される。さらにＡＧＣ１７（オート・ゲイン・コント
ロール）等の前処理を経て、アナログの電気信号はＡＤ
Ｃ１８（アナログ／デジタルコンバータ）で、２次元の
各画素位置に対応したデジタルの信号強度に変換され
る。画像処理装置及び画像記憶装置を含んで構成される
画像処理ユニット１９では、撮像した２次元の画像から
マスク１およびプレート３のアライメントマーク７、８
をそれぞれ検出し、マスク１とプレート３との位置ずれ
量が求められる。

【００２６】マスク１上には、アライメントマーク７と
して予め図３に示すような矩形形状のマークが形成され
ている。またプレート３上には、アライメントマーク８
として予め図４に示すような４つの十字形状のマークが
形成されている。図５にＣＣＤカメラ１６で撮像された
マスク１とプレート３とのアライメントマーク７、８を
含む画像の例を示す。画像処理ユニット１９は、図５に
例示した画像を処理して、マスク１とプレート３のアラ
イメントマーク７、８の位置をそれぞれ検出し、マスク
１のアライメントマークの中心位置とプレート３のアラ
イメントマークの中心位置のずれ量ΔＸを検出するよう
になっている。なお、本実施の形態による走査型露光装
置は、不図示の主制御装置により走査型露光装置全体が
制御されている。

【００２７】さて、以上の装置構成に基づいた本実施の
形態による位置合わせ方法を次に説明する。本実施の形
態における画像処理ユニット１９では、テンプレートマ
ッチング方法（相関法）によって、マスク１とプレート
３とのアライメントマーク７、８の位置を検出するよう
にしている。テンプレートマッチング方法では、まず検
出対象の画像を、予めテンプレートとして画像処理ユニ
ット１９内の記憶装置（図示せず）に登録する。記憶装
置には、図６に示すようにマスク１のアライメントマー
ク７と同一形状の画像と、図７に示すようにプレート３
のアライメントマーク８の一部の画像とがそれぞれテン
プレートとして登録されている。

【００２８】次に、ＣＣＤカメラ１６で撮像され画像処
理ユニット１９内の記憶装置に記憶した画像に対して、
テンプレートの画像を図８に示すように、Ｘ方向および
Ｙ方向に１画素ずつずらしながら、それぞれ類似度Ｒ
（相関値）を計算し、その類似度Ｒの大きさからテンプ
レートの画像と最も良く一致する画像の位置を求める。
これがテンプレートマッチング方法である。類似度Ｒを
決定するための計算方法は種々あるが、その中の１つに
以下に示す［数１］を用いた計算方法がある。

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、Ｉ１（ｘ，ｙ）は、位置（ｘ，
ｙ）における撮像画像の輝度、Ｉ２（ｘ，ｙ）は、位置
（ｘ，ｙ）におけるテンプレートの輝度、Ｐはテンプレ
ートの画素数である。

【００３１】［数１］では、テンプレート中の各画素の
輝度とそれに対応する撮像画像中の画素の輝度との差を
テンプレートの全画素に渡って加算し、それをテンプレ
ートの画素数Ｐで規格化したものである。ここで、輝度
が２５６階調の場合、類似度Ｒは０〜２５５の範囲の値
をとる。［数１］を用いた場合には、類似度Ｒが小さい
ほど検出した画像とテンプレートの画像とが良く一致し
ていることを示し、類似度Ｒ＝０はテンプレートの画像
と完全に一致した場合である。

【００３２】テンプレートの登録方法としては、マーク
部分とその周囲部分のコントラストから各画素の輝度を
数学的に計算してテンプレートを作成する方法と、実際
にマスク１とプレート３のマークの画像をＣＣＤカメラ
１６で撮像し、その画像の一部をテンプレートとして登
録する方法とがある。アライメントマークのコントラス
トは、マークを形成している膜の材質や膜厚等によって
微妙に変化するため、数学的にテンプレートを作成する
ことは難しく、後者の方法がよく使われる。

【００３３】一般にテンプレートマッチング法において
は、検出した画像とテンプレートの画像が良く一致して
いるほど、マーク位置の検出再現性が高い。［数１］で
定義した類似度Ｒとマーク位置の検出再現性との関係を
図９に示す。図９において、横軸は類似度Ｒを表し、縦
軸はマーク位置の検出再現性の程度を示している。図９
によれば、［数１］で定義した類似度Ｒの値が小さいほ
どマーク位置の検出再現性精度が高くなることがわか
る。本実施の形態ではこの関係に着目し、テンプレート
とアライメントマークの画像の類似度Ｒの大きさからマ
ーク位置の検出再現性を推定し、推定したマーク位置の
検出再現性精度に基づいてアライメント精度とスループ
ットとが最適になるようなアライメント方法を選択する
ようにしている。

【００３４】すでに説明したようにアライメント精度を
高めるには、例えば、同一マークの位置検出を複数回行
い、検出された複数のマーク位置の平均値をアライメン
トマーク位置とする方法がある。このマーク位置の平均
化回数を大きめに設定して予め固定しておけば、コント
ラストの低いマークに対しても精度良く位置検出するこ
とができる。しかし、平均化を必要としないコントラス
トの高いマークに対しても平均化を行うことになるため
スループットが低下する。そこで、本実施の形態におい
ては、実験等によって、図９に示したような類似度Ｒと
アライメントマークの位置の検出再現性の関係を予め求
めておき、アライメントマークの位置検出再現性精度に
基づいて、類似度Ｒの大きさに対するマーク検出の際の
平均化回数の関係を予め求めるようにした。

【００３５】図１０に、類似度Ｒの大きさに対するマー
ク検出の際の平均化回数の関係を表したテーブルの一例
を示す。図１０において、類似度Ｒが０〜２０の場合
は、テンプレートとマークの画像が良く一致し、マーク
位置の検出再現性が高いと判断して平均化（平均化回数
＝１）は行わない。また、類似度Ｒが２０〜５０の場合
は３回、５０〜１００の場合は５回の平均化を行うこと
にする。また、類似度Ｒが１００を越える場合には、撮
像画像中に、テンプレートと一致する画像がないと判断
してエラー処理に移行する。このようなテーブルを予め
作成しておけば、類似度Ｒによって最適な平均化回数で
マーク位置の検出を行うことができるようになる。

【００３６】次に、上述の本実施の形態による位置合わ
せ方法における不図示の主制御装置による処理手順を図
１１に示すフローチャートを用いて説明する。図１１に
おいて、まずステップＳ１で、マスク１とプレート３と
のアライメントマーク７、８の画像をＣＣＤカメラ１６
で撮像し、画像処理ユニット１９に送る。次に、画像処
理ユニット１９において、取り込んだ画像に対してマス
ク１のテンプレートを用いてテンプレートマッチング方
法によりマスク１の類似度ＲＭを求め、類似度ＲＭが最
も小さい値となる位置をマスク１のアライメントマーク
７のマーク位置として検出する（ステップＳ２）。ここ
で、マスク１のアライメントマーク７は反射率の高いク
ロム（Ｃｒ）膜で形成されておりコントラストが良好で
あるのが通常であるから、平均化処理は行わない。

【００３７】次に、ステップＳ３において、得られたマ
スク１の類似度ＲＭの値が２０より大きいか否かを判断
し、類似度ＲＭの値が２０より大きい場合は、取り込ん
だ画像中にマスク１のマークがなかったものと判断して
ステップＳ１４に移行してエラー処理を行う。上述のよ
うに、マスク１のアライメントマーク７は反射率が高い
ので、ステップＳ３でエラーが発生した場合にはアライ
メントマーク７の画像が取り込めなかった可能性が高
い。このため、エラー処理の例としては、アライメント
マーク７の画像を再び取り組むことが考えられる。

【００３８】ステップＳ３において、類似度ＲＭの値が
２０以下であればマスク１のアライメントマーク７のマ
ーク位置の検出が所定の精度で行えたものと判断してス
テップＳ４に移行する。ステップＳ４では、画像処理ユ
ニット１９において、取り込んだ画像に対してプレート
３用のテンプレートを用いてテンプレートマッチング方
法により求めた類似度Ｒのうち小さい方から４個の類似
度Ｒを求め、この４個の類似度Ｒをプレート３の４個の
それぞれのマーク位置として検出する。次にステップＳ
５において、これらの４個のマークの各類似度Ｒから平
均の類似度ＲＰを計算する。

【００３９】ステップＳ６では、平均類似度ＲＰに対応
する平均化回数Ｎを図１０に例示したテーブルを参照し
て求め、例えば平均類似度ＲＰが１００を越えるか否か
を判断する。平均類似度ＲＰが１００を越える場合は、
取り込んだ画像中にプレート３のアライメントマーク８
が存在しないもしくは、所望のアライメント精度が得ら
れないと判断し、ステップＳ１４に移行してエラー処理
を行う。ここでのエラー処理の例としては、上述のマス
ク１及びプレート３のアライメントマーク７、８とは異
なる位置に形成されたマスク１及びプレート３上のアラ
イメントマークを用いて、改めてステップＳ１からの手
順で画像取り込みを行うようにしてもよいし、画像取り
込みを中止して別のアライメント系ＡＭ３、ＡＭ４を用
い、プレート３に設けられた回折格子マーク４８にレー
ザ光を照射して発生した回折光を光検出器で検出し、得
られる信号波形を処理して回折格子マーク４８の位置を
測定することにより位置合わせを行うようにしてもよ
い。

【００４０】平均類似度ＲＰが１００を越えていなけれ
ば、テーブルから得られた平均類似度ＲＰに対応する平
均化回数Ｎで平均化処理を行うことを決定する（ステッ
プＳ７）。ステップＳ８において、平均化回数Ｎが１か
否かを判断し、平均化回数Ｎが１の場合は、ステップＳ
４までで検出したマスク１とプレート３とのアライメン
トマーク位置からマスク１とプレート３との位置ずれ量
ΔＸを計算する（ステップＳ１３）。平均化回数Ｎが２
以上の場合は、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９
では、再びプレート３のアライメントマーク８の画像取
り込みを行い、次いでステップＳ１０において、取り込
んだ画像に対してプレート３用のテンプレートを用いて
テンプレートマッチング方法によりプレート３の４個の
マーク位置を検出する。

【００４１】次にステップＳ１１において、決定した平
均化回数Ｎに達したか否かが判断され、平均化回数に達
していなければステップＳ９に戻って再び画像取り込み
を行い、ステップＳ１０でマーク位置検出を行う。平均
化回数Ｎに達したら、ステップＳ１２において、Ｎ個の
検出されたマーク位置を平均してプレート３のアライメ
ントマーク８のマーク位置を決定する。次に、検出した
マスク１とプレート３のアライメントマーク位置からマ
スク１とプレート３との位置ずれ量ΔＸを計算する（ス
テップＳ１３）。ステップＳ１３で求めた位置ずれ量Δ
Ｘに基づいて、微動ステージ４を駆動させて、マスク１
とプレート３との位置合わせを行う。（ステップＳ１
４）

【００４２】以上のような処理手順によりマスク１とプ
レート３の位置ずれ量ΔＸを求めるようにすれば、マー
ク位置検出の再現性に基づく最適な平均化処理により所
望のアライメント精度を確保することができるようにな
る。そして、マスク１の回路パターンの像をプレート３
に露光する露光工程において、上述の本実施の形態によ
る位置合わせ方法を用いてマスク１とプレート３とを位
置合わせして露光することにより、所望の重ね合わせ精
度を維持しつつスループットに優れた露光を実現するこ
とができるようになる。

【００４３】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、同一
のアライメントマークに対して複数回のマーク位置検出
を行って平均化処理をしたが、マスク１およびプレート
３上の複数の位置に設けた複数のアライメントマークを
用いて、類似度Ｒに対して検出するアライメントマーク
の数を変更するようなテーブルを作成して位置合わせを
行うようにすることも可能である。

【００４４】また、上記実施の形態においては、本発明
の位置合わせ方法を実施するためにキャリッジが移動す
る走査型投影露光装置を用いたが、本発明はこれに限ら
ず、いわゆるステップ・アンド・リピート方式、あるい
はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも本発
明を適用することはもちろん可能である。更に、電子線
やＸ線を光源とする荷電粒子線露光装置に適用すること
も可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、テンプレ
ートマッチング方法による画像処理を用い、得られた類
似度に応じてアライメントマークの画像を取り込む回数
を設定するようにしているので、所望のアライメント精
度を維持しつつ、スループットを低下させずに基板の位
置合わせを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による位置合わせ方法に
用いる走査型投影露光装置の概略の構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態による位置合わせ方法に
用いるアライメント系の概略の構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態で用いたアライメントマ
ークの形状を示す図である。

【図４】本発明の一実施の形態で用いたアライメントマ
ークの形状を示す図である。

【図５】ＣＣＤカメラ１６で撮像されたマスク１とプレ
ート３のアライメントマーク７、８を含む画像の例を示
す図である。

【図６】画像処理ユニット１９内の記憶装置に登録した
テンプレートの形状を示す図である。

【図７】画像処理ユニット１９内の記憶装置に登録した
テンプレートの形状を示す図である。

【図８】テンプレートマッチング方法を説明する図であ
る。

【図９】［数１］で定義した類似度Ｒとマーク位置の検
出再現性の関係を示す図である。

【図１０】類似度Ｒの大きさに対するマーク検出の際の
平均化回数の関係を表したテーブルの一例を示す図であ
る。

【図１１】本発明の一実施の形態による位置合わせ方法
における処理手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１マスク２投影光学系３プレート４微動ステージ５微動アクチュエータ６キャリッジ７、８、４７、４８アライメントマーク９コンデンサーレンズ１０視野絞り１３対物レンズ１４ビームスプリッタ１５結像レンズ１６ＣＣＤカメラ１７ＡＧＣ１８ＡＤＣ１９画像処理ユニット３０照明光学系３２光ファイバＡＭ１、ＡＭ２、ＡＭ３、ＡＭ４アライメント系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に形成されたアライメントマークを検
出して、前記基板の位置合わせを行う位置合わせ方法に
おいて、前記アライメントマークの画像を取り込むステップと、前記取り込んだ画像に応じて、前記アライメントマーク
の画像を取り込む回数を設定するステップと、前記設定された回数の前記アライメントマークの画像に
基づいて、前記基板の位置合わせを行うステップとを含
むことを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】基板に形成されたアライメントマークを検
出して、前記基板の位置合わせを行う位置合わせ方法に
おいて、前記アライメントマークの少なくとも一部をテンプレー
トとして登録するステップと、前記アライメントマークの画像を取り込むステップと、前記アライメントマークと前記テンプレートとの相関を
求めるステップと、前記求めた相関に応じて、前記アライメントマークの画
像を取り込む回数を設定するステップと、前記設定された回数の前記アライメントマークの画像に
基づいて、前記基板の位置合わせを行うステップとを含
むことを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項３】請求項２記載の位置合わせ方法において、前記相関が所定の値よりも小さい場合に、前記画像に基
づいた前記基板の位置合わせを中止することを特徴とす
る位置合わせ方法。
【請求項４】マスクのパターンの像をアライメントマー
クが形成された感光基板に露光する露光方法において、前記感光基板を請求項１または２に記載の位置合わせ方
法を用いて位置決めすることを特徴とする露光方法。
【請求項５】請求項４記載の露光方法において、前記マスクにはアライメントマークが形成されており、前記マスクを請求項１または２に記載の位置合わせ方法
を用いて位置決めすることを特徴とする露光方法。