JP3216240B2 - 位置合わせ方法及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造用に好
適な位置合わせ方法及びそれを用いた投影露光装置に関
し、特にウエハと共役関係にあるレチクルと同期（位置
合わせ）をとった撮像手段との相対的位置合わせをウエ
ハ面上に設けた周期性の格子状マーク（ウエハマーク、
アライメントマーク）から発生する反射回折光に基づく
干渉像を利用することにより、高精度に行い、高集積性
の半導体素子を製造する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。
特に光加工技術は１ＭＤＲＡＭの半導体素子の製造を境
にサブミクロンの解像力を有する微細加工技術まで達し
ている。解像力を向上させる手段としてこれまで多くの
場合、露光波長を固定して、光学系のＮＡ（開口数）を
大きくしていく方法を用いていた。しかし最近では露光
波長をｇ線からｉ線に変えて、超高圧水銀灯を用いた露
光法により解像力を向上させる試みも種々と行われてい
る。

【０００３】一般に投影光学系（ステッパー）の焦点深
度はＮＡの２乗に反比例することが知られている。この
為サブミクロンの解像力を得ようとすると、それと共に
焦点進度が浅くなってくるという問題点が生じてくる。

【０００４】これに対してエキシマレーザーに代表され
る更に短い波長の光を用いることにより解像力の向上を
図る方法が種々と提案されている。短波長の光を用いる
効果は一般に波長に反比例する効果を持っていることが
知られており、波長を短くした分だけ焦点深度は深くな
る。

【０００５】一方、従来より投影露光装置におけるウエ
ハとレチクルの相対位置合わせ、いわゆるアライメント
に関しては、ウエハ面に形成したアライメントマークを
投影レンズを介して又は介さないで撮像手段面に形成
し、該撮像手段面上のアライメントマークを観察し、ウ
エハの位置情報を得て行われている。

【０００６】このときの、ウエハの位置情報を得るため
のウエハ面上のアライメントマークの観察方式として、
主に次の３通りの方式が用いられている。 （イ）露光光とは波長の異なる非露光光を用い、かつ投
影レンズを通さない方式（ＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式） （ロ）露光光と同じ波長の光を用い、かつ投影レンズを
通す方式（露光光ＴＴＬ方式） （ハ）露光光とは波長の異なる非露光光を用い、かつ投
影レンズを通す方式（非露光光ＴＴＬ方式） 図１６は（イ）のＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式の光学系の要部
概略図である。同図では光源５０１からの非露光光でハ
ーフミラー５０２と検出レンズ系５０３を介してウエハ
Ｗ面上のアライメントマークＡＭを照明している。そし
て該アライメントマークＡＭを検出レンズ系５０３によ
りハーフミラー５０２を介して撮像手段５０４面上に結
像している。

【０００７】図１７は（ロ）の露光光ＴＴＬ方式の光学
系の要部概略図である。

【０００８】同図では光源６０１からの露光光と同じ波
長の光束で順にハーフミラー６０２、検出レンズ系６０
３、ミラー６０４、投影レンズ１を介してウエハＷ面上
のアライメントマークＡＭを照明している。そしてアラ
イメントマークＡＭを順に投影レンズ１、ミラー６０
４、検出レンズ系６０３を介して撮像手段６０５面上に
結像している。

【０００９】図１８は（ハ）の非露光光ＴＴＬ方式の光
学系の要部概略図である。同図では光源７０１からの非
露光光で順にハーフミラー７０２、補正レンズ系７０３
（露光光の波長との違いにより発生する収差を補正する
レンズ系）、ミラー７０４投影レンズ１を介してウエハ
Ｗ面上のアライメントマークＡＭを照明している。そし
てアライメントマークＡＭを順に投影レンズ１、ミラー
７０４、補正レンズ系７０３、ハーフミラー７０２を介
して撮像手段７０５面上に結像している。

【００１０】このように図１６〜図１８に示す従来の方
式では撮像手段に結像させたアライメントマークＡＭの
位置を検出することによりウエハＷの位置情報を得てい
る。

【００１１】又、上記の各観察方式より得られた画像情
報から具体的にアライメントマークの位置を検出する手
段としては、例えば特開昭６２−２３２５０４号公報に
開示されたパターンマッチング検出法や特開平３−２８
２７１５号公報に開示されたＦＦＴによる位相検出法な
どがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】最近半導体素子の微細
化が進み、これら半導体素子の集積度を上げるために投
影露光装置の露光波長の短波長化が進んできている。こ
のため、従来、高圧水銀ランプのｇ線 (436nm) を露光
波長として使用してきたが、次第にｉ線(365nm)やエキ
シマレーザー、例えば、ＫｒＦレーザー(248nm) が露光
光として用いられるようになってきている。この様な露
光波長の短波長化が進んでくると、同時に、アライメン
ト方式をどの様な方式とするかが重要な課題となってく
る。これは、投影レンズが一般に露光波長についてのみ
収差補正されていることに起因する。

【００１３】前記（イ）のＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式は、ア
ライメント光を投影レンズを通さないで行う方式であ
り、投影レンズの露光波長に左右されない。従って、観
察光学系の設計が比較的容易という特徴がある。

【００１４】しかしながら、ＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式は、
観察光学系と投影レンズとの幾何学的な制約のため、一
般的に、アライメント位置と露光位置が大きく異なり、
アライメント終了後露光位置までＸＹステージを駆動す
る必要がある。

【００１５】このアライメント位置と露光位置までの距
離（以下ベースライン）が、常時安定していれば問題は
ないが、装置の置かれている環境（温度や気圧、あるい
は装置自体の振動に伴うメカの安定性等）の影響で、経
時変化が起きるという問題点がある。

【００１６】そのためＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式では一般
に、ある一定の時間間隔でベースラインを計測し補正し
ている。このように、ＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式は、「ベー
スラインの経時的変動」という誤差要因を抱えているた
め、この計測、補正に時間がかかり、スループットが低
下するという問題点がある。

【００１７】更に、ＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式では、投影レ
ンズを通さない方式であることから、投影レンズの挙動
（例えば露光による倍率・焦点位置変化、気圧による倍
率・焦点位置変化など）に追従しないという欠点があ
る。

【００１８】一方、アライメント光を投影レンズを通し
てアライメントするＴＴＬ方式は前記した投影レンズの
挙動に追従するという点からも有利であるし、又ベース
ラインの問題も発生しない。又発生してもＯＦＦ−ＡＸ
ＩＳ方式と比較して、一般に、一桁以上短く、環境変動
の影響を受けにくい、という特長を有する。

【００１９】しかしながら投影レンズは、露光波長に対
して投影露光が最適となるよう収差補正してありアライ
メント光として露光波長以外の波長の光束を用いた場
合、投影レンズで発生する収差は非常に大きいものにな
ってくる。

【００２０】前述（ロ）の露光光ＴＴＬ方式によれば、
アライメント光として露光光を用いるために、投影レン
ズの収差は良好に補正してあり、良好な観察光学系が得
られる。

【００２１】ところが、多くの場合、ウエハ面上には電
子回路パターンを転写される感光材（レジスト）が塗布
されている。この為、ウエハ面に形成したアライメント
マークを観察する際、レジストは通常短波長で吸収が多
い。この為、前述のように露光波長の短波長化が進んで
来ると、露光波長でウエハー上のアライメントマークを
レジスト膜を通して検出することが困難になってくる。

【００２２】更に、露光光でアライメントマークを観察
すると、露光光によりレジストが感光してアライメント
マークの検出が不安定になったり、検出できなくなった
りするという問題点がある。

【００２３】前述（ハ）の非露光光ＴＴＬ方式は、前記
したように、アライメント光として露光波長以外の波長
の光束を用いるため、投影レンズで収差が多く発生す
る。この為、従来から、この非露光光ＴＴＬ方式を用い
る場合は、例えば特開平３−６１８０２号公報に開示さ
れているように、投影レンズで発生した収差を補正する
補正光学系を介して、アライメントマークの検出をする
ように構成している。

【００２４】ところが、エキシマレーザー、例えば、Ｋ
ｒＦレーザー(248nm) を露光光として用いると、投影レ
ンズを構成する実用的な硝材は、透過率などの関係から
石英や蛍石等に限られいる為、その結果、投影レンズで
発生する非露光光に対する収差が非常に大きくなってく
る。この為、補正光学系を用いて投影レンズで発生した
収差を良好に補正するのが難しく十分なＮＡがとれなく
なったり、さらには現実的な補正系が構成できなくな
る、という問題点があった。

【００２５】又、上記観察方式により得られた画像情報
から具体的にアライメントマークの位置を検出する手段
としてのパターンマッチング検出法などは、撮像手段に
よって得られた電気信号を処理するためのＡ／Ｄ変換に
より、信号は離散系列となり、検出されるアライメント
マークの位置も離散値を取る。

【００２６】このため、目的の精度を達成するために
は、なんらかの補間手段をとる必要があり、その際の近
似による誤差が検出誤差の要因となる。更にアライメン
トマークの像は上に塗られたレジストの塗布むらや、照
明むらなどのノイズの影響を受け歪むことがあり、Ｓ／
Ｎ比の悪化により検出精度を低下させるという問題点が
ある。

【００２７】これに対して本出願人は先の特開平３−２
８２７１５号公報に開示したＦＦＴによる位相検出法を
提案し、この問題点を解決している。

【００２８】しかし、ウエハ上に構成されるアライメン
トマ−ク（以下ウエハマ−ク）の明視野検出像は、図１
９（ｃ）のような断面形状のウエハマ−クをレジストで
塗布している構成においては、基板の反射率や干渉条件
等のプロセス条件により、図１９（Ａ）に示すようなウ
エハマ−ク像がＣＣＤより検出されることもあれば、図
１９（Ｂ）に示すようなウエハマ−ク像がＣＣＤより検
出されることもある。

【００２９】従って、ＦＦＴによる位相検出法を用いた
場合、プロセス条件により処理する空間周波数が異なる
事となり、処理系として広い範囲の空間周波数に対して
精度よく、かつオフセット（空間周波数毎の計測値の
差）のない処理が求められる。この事は、処理系に対し
て大きな負荷であり、ある固定空間周波数に対する高精
度処理を妨げる要因となっていた。

【００３０】更に、このような明視野検出法において
は、特に低段差プロセスにおいてＳ／Ｎ比が悪く検出不
能となる場合があった。

【００３１】又、検出光学系を暗視野観察化する事によ
り、プロセス条件に関わらずエッジを光らせることで、
図１９（Ｂ）に示すようなウエハマ−ク像を安定して検
出する事が可能である。

【００３２】しかしながら暗視野観察は散乱効率に問題
があり明視野観察に比べ大きな光量を必要としてしま
い、前記明視野検出と同様に、特に低段差プロセスでは
Ｓ／Ｎ比が悪く検出不能となる場合が多く発生するとい
う問題点があった。

【００３３】本発明は各要素を適切に設定した構成によ
りウエハ面上に設けた位置合わせ用（アライメント用）
の格子状マークを露光光の波長と異なる波長の単色光で
照明し、このとき発生する反射回折光に基づいた干渉像
を撮像手段面上に形成し、該撮像手段で得られる映像信
号を利用することによりレチクルとウエハとの位置合わ
せを高速でしかも高精度に行い、高解像度の投影露光が
可能な位置合わせ方法及びそれを用いた投影露光装置の
提供を目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の位置合
わせ方法は物体上に設けた格子状マークを単色光で照明
し、該格子状マークからの反射回折光のうち±ｎ次光
（ｎ＝１，２，３・・・）を用いて形成される干渉像の
撮像信号から得られる、２次元座標の一つの方向に電気
的あるいは光学的に投影積算された１次元の投影積算信
号を、直交変換により空間周波数領域に変換し、該空間
周波数領域上で該１次元投影積算信号より該格子状マー
クの周期性に基づく干渉像より固有に現われる空間周波
数成分を選択し、該格子状マークの位置を検出すること
により、該物体を所定位置に位置合わせを行う際、検出
手段により該物体からの反射光の反射角度情報を検出
し、該検出手段からの信号に基づいて該格子状マークの
位置の検出を補正したことを特徴としている。

【００３５】請求項２の発明の投影露光装置は露光光で
照明されたレチクルに形成されたパターンを投影レンズ
を介してウエハ面上に投影露光する投影露光装置におい
て、該ウエハ面に設けた格子状マークを照明手段からの
単色光で該投影レンズを介して照明し、該格子状マーク
からの反射回折光を該投影レンズを通過させた後、反射
部材で露光光路外に導光し、該反射回折光のうち±ｎ次
光（ｎ＝１，２，３・・・）をストッパーにより選択的
に取り出し、該取り出したｎ次光を用いて投影光学手段
により該レチクルと同期のとれた撮像手段面上に干渉像
を形成し、該撮像手段からの映像信号を用いて位置合わ
せ手段により該撮像手段で得られる映像信号に対して設
けた所定の大きさの２次元ウィンドウ内で該撮像手段で
得られた映像信号を２次元座標の１つの方向に積算して
１次元投影積算信号を得て、次いで該１次元投影積算信
号を形成される干渉像の撮像信号から得られる、２次元
座標の一つの方向に電気的あるいは光学的に投影積算さ
れた１次元の投影積算信号を、直交変換により空間周波
数領域に変換し、該空間周波数領域上で該１次元投影積
算信号より該格子状マークの周期性に基づく干渉像より
固有に現われる空間周波数成分を選択し、該格子状マー
クの位置を検出することにより、該ウエハを所定位置に
位置合わせを行う際、検出手段により該ウエハ面からの
反射光の反射角度情報を検出し、該検出手段からの信号
に基づいて該格子状マークの位置の検出を補正している
ことを特徴としている。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【実施例】図１は本発明を説明する為の例としての投影
露光装置の要部概略図である。

【００４３】同図においては照明装置ＩＬからの露光光
により照明されたレチクルＲ面上の電子回路パターンを
投影レンズ１によりウエハステージＳＴ上に載置したウ
エハＷ面上に縮小投影し、電子回路パターンの露光転写
を行っている。

【００４４】次に図１の位置合わせ手段の各要素につい
て説明する。

【００４５】５３は基準マークＧＳを有する検出光学
系、１０１は固体撮像素子１４を有する撮像装置、ＧＷ
はウエハ面に設けたウエハマーク（格子状マーク、アラ
イメントマークともいう。）である。

【００４６】図１では予め適当な検出系で投影レンズ
１、検出光学系５３、そして撮像装置１０１に対するレ
チクルＲの相対位置を求めている。そして検出光学系５
３内の基準マークＧＳとウエハＷのウエハマークＧＷの
投影像の撮像装置１０１の撮像面での位置を検出するこ
とにより間接的にレチクルＲとウエハＷとの相対位置合
わせを行っている。

【００４７】次に位置合わせにおいてウエハＷ面上のウ
エハマークＧＷの位置を検出し、ウエハＷを所定位置に
位置合わせする方法について説明する。

【００４８】直線偏光のＨｅ−Ｎｅレ−ザ−２から放射
される露光光の波長とは異った波長λの光束を音響光学
素子（ＡＯ素子）３に入射させ、このＡＯ素子３により
レンズ４へ向う光の光量を制御し、例えばある状態で完
全に光を遮断するようにしている。

【００４９】ＡＯ素子３を通過した光束はレンズ４で集
光し、その後、ウエハＷと光学的に共役な面上に配置し
た視野絞りＳＩＬにより空間的に照明範囲を制限した後
に偏光ビームスプリッター５に入射させている。そして
偏光ビームスプリッター５に入射させている。そして偏
光ビームスプリッター５で反射させ、λ／４板６、レン
ズ７、ミラ−８、レンズ１９、そして投影レンズ１によ
りウエハＷ面上のウエハマ−クＧＷを垂直方向から照明
している。

【００５０】この時の照明光は、投影レンズ１、レンズ
７、そしてレンズ１９で構成される光学系の瞳面（ウエ
ハＷ面である像面のフ−リエ変換面）上で図４（Ａ）に
示すような光束４１であり、ウエハＷ面にほぼ垂直に入
射している。（図４（Ａ）におけるｖ，ｗは瞳面の座標
であり、照明光のウエハＷ面に対する入射角の分布を表
わしている）。ウエハＷ面上のウエハマ−クＧＷは、図
４（Ｂ）に示すようなピッチＰの回折格子より成る所謂
格子状マークより成っている。図４（Ｂ）の斜線領域と
その他の領域はウエハＷ面上で段差が異なるか、反射率
が異なるか、位相が異なるかなどしており、それにより
回折格子をなしている。

【００５１】ウエハマ−クＧＷから反射した光束は投影
レンズ１を通過した後、順次レンズ１９、ミラ−８、レ
ンズ７、λ／４板６、偏光ビ−ムスプリッタ５を介し、
レンズ９、そしてビ−ムスプリッタ１０を通して、位置
Ｆにウエハマ−クＧＷの空中像を形成している。

【００５２】位置Ｆに形成したウエハマークＧＷの空中
像は更にフ−リエ変換レンズ１１を介しストッパ−１２
によってウエハマ−クＧＷからの反射回折光のうち、例
えばウエハＷ上の角度が±ｓｉｎ^-1（λ／Ｐ）に相当す
る反射回折光束のみを透過させ、フ−リエ変換レンズ１
３を介し撮像手段としての固体撮像素子１４にウエハマ
−クＧＷの干渉像を形成している。

【００５３】この干渉像は、単色光で照明したピッチＰ
の回折格子を形成するウエハマ−クＧＷの像であるか
ら、単なる散乱光を用いた暗視野像より信号光量及びコ
ントラストは充分高く安定している。

【００５４】ここでレンズ１９、レンズ７及びレンズ９
は補正光学系５１を構成し、ウエハマ−クＧＷの照明光
の波長に対して投影レンズ１で発生する収差、主には軸
上色収差、球面収差等を補正している。

【００５５】補正光学系５１は取込み開口光束すべてに
対して収差補正を実行する必要はなくストッパー１２を
通過する反射回折光束のみに対して限定して収差補正を
すればよいので、光学系は非常に簡素な構成となってい
る。

【００５６】これは露光光としてエキシマレーザーから
の光を利用する所謂エキシマステッパーを用いる場合に
は、照明光に対して発生する収差量がｇ線やｉ線の光を
用いた投影露光装置に比べて大幅に大きいために大変有
効となっている。

【００５７】一方、ウエハマ−クＧＷの照明光の波長と
異なる波長を放射するＬＥＤ等の光源１５からの光束を
コンデンサ−レンズ１６により集光し、基準マスク１７
面上に形成されている基準マ−クＧＳを照明している。
この基準マ−クＧＳは例えば図５に示すようにウエハマ
−クＧＷと同様の格子状マ−クより成り、同図では斜線
部が透明領域でその他が不透明領域と成っている。

【００５８】基準マ−クＧＳを透過した光束はレンズ１
８によって集光し、その後ＬＥＤ１５からの光束を反射
し、Ｈｅ−Ｎｅレ−ザ２からの光束を透過させる光学特
性を持つビ−ムスプリッタ１０を介しＦ面上に基準マ−
クＧＳの空中像を形成している。

【００５９】その後、Ｆ面上の基準マークＧＳの空中像
はウエハマ−クＧＷと同様にフーリエ変換レンズ１１、
１３により固体撮像素子１４上に結像される。フ−リエ
変換レンズ１１、及び１３で構成される光学系５２は基
準マ−クＧＳ及びウエハマ−クＧＷへの照明光の２波長
で良好に収差補正されている。

【００６０】尚、光源１５からの光束の波長をウエハマ
−クＧＷの照明光の波長と同じとし、ビ−ムスプリッタ
１０を偏光ビ−ムスプリッタ化する事により光路合成し
ても良い。その際、光学系５２はウエハマ−クＧＷの照
明波長に対してのみ収差補正を行っておけば良い。

【００６１】照明光がウエハＷ面上に入射したときのウ
エハマ−クＧＷからの反射光の強度分布に対し、ストッ
パ−１２は瞳面フィルタ−として作用する。この結果固
体撮像素子１４に入射する光束は、ウエハマ−クＧＷか
らの±ｎ次回折光のみとなる。但しｎ＝１，２，３・・
・である。

【００６２】ここでは±１次回折光のみとし、固体撮像
素子１４上には図２（Ａ）で示すようなウエハマ−クＧ
Ｗの干渉像Ｍが形成される。この干渉像Ｍの強度分布は Ｔ＝β・Ｐ／２ （βは結像倍率） で示される周期Ｔを持つＣＯＳ関数で、ウエハＷ上のウ
エハマ−クＧＷの光軸からの位置ずれに対応した位置ず
れ量を持つ強度分布を示す。

【００６３】この干渉像Ｍは、ウエハマ−クＧＷの段差
や表面を覆うレジストの膜厚がいかように変化しようと
も、周期Ｔを持つＣＯＳ関数としての所望の強度分布を
形成する。

【００６４】ストッパー１２で選択する回折光は±１次
回折光のみに限定する必要はなく±ｎ次回折光（Ｎ＝
１，２，３・・・）のみを透過する瞳面フィルターを用
いても良い。

【００６５】種々の次数を選択出来ることは波長を変え
ることにも対応しており、ウエハマークＧＷの検出率を
向上させることができる。例えば±１次回折光が少なけ
れば±２次回折光を用いればウエハマークＧＷの検出率
を向上させることができる。

【００６６】この際、瞳面フィルタ−の座標位置はウエ
ハＷ上の角度が±ｓｉｎ^-1（ｎλ／Ｐ）に相当する位置
となり、固体撮像素子１４上に結像するのは周期Ｔ＝β
・Ｐ／（２ｎ）のＣＯＳ関数となる。

【００６７】又、固体撮像素子１４上に結像された基準
マ−クＧＳの像とウエハマ−クＧＷの像は、あらかじめ
基準マ−クＧＳとウエハマ−クＧＷのピッチＱ，Ｐを各
々の結像倍率に対応させて決定する事により、同一ピッ
チＴとなるようにしている。これにより次に述べるＦＦ
Ｔ処理における位相差検出において常に固定周波数での
解析を可能としている。

【００６８】本装置では、予め適当な検出手段によって
投影レンズ１、検出光学系５３、及び固体撮像素子１４
を含む撮像装置１０１に対するレチクルＲの相対位置を
求めている。

【００６９】そこで、位置合わせは、基準マ−クＧＳと
ウエハマ−クＧＷの像の固体撮像素子１４を含む撮像装
置１０１の撮像面での位置を検出することにより行って
いる。

【００７０】即ち、ウエハＷ面上のウエハマークＧＷ
と、基準マスク１７面上の基準マークＧＳとの相対的位
置を検出し、この時の検出データと予め検出しておいた
基準マークＧＳとレチクルＲとの相対的位置のデータを
利用してレチクルＲとウエハＷとの位置合わせを行って
いる。

【００７１】固体撮像素子１４上に結像された検出マー
ク像としての基準マ−クＧＳの像とウエハマ−クＧＷの
像は、２次元の電気信号に変換される。図２は、撮像装
置１０１に結像した検出マ−ク像を含む撮像面上の説明
図である。

【００７２】図２において干渉像Ｍは検出マ−クであ
り、パターンの位置検出をする方向を図２に於てｘ方向
とするとき、検出マ−クＭは、ｘ方向に周期Ｔを有する
ＣＯＳ関数となる強度分布パターンとなっている。この
ような検出マ−クＭを形成することにより、求めようと
するパターン中心ｘc に対しパターンのｘ方向の断面形
状は対称性を有するものとなる。

【００７３】撮像装置１０１によって２次元の電気信号
に変換されたパターン像は、図１の１０２のＡ／Ｄ変換
装置によって、投影レンズ１と検出光学系５３の光学倍
率及び撮像面の画素ピッチにより定まるサンプリングピ
ッチＰs により２次元の装置上の画素のＸＹ方向のアド
レスに対応した二次元離散電気信号列に変換される。

【００７４】図１の１０３は積算装置であり、図２
（Ａ）にしめす検出マ−クＭを含むような所定の２次元
のウィンドウを設定した後に図２（Ａ）でしめすｙ方向
にウィンドウ２０内で画素積算を行い、図２（Ｂ）に示
すｘ方向に離散的な電気信号列ｓ( ｘ) を出力する。

【００７５】図１の１０４はＦＦＴ演算装置であり、入
力した電気信号列ｓ( ｘ) を離散フーリエ変換し、電気
信号列ｓ（ｘ) を空間周波数領域に変換しそのフーリエ
係数を高速に演算するものである。その手法は公知の
（例えば、科学技術出版社『高速フーリエ変換』、Ｅ．
ＯＲＡＮ ＢＲＩＧＨＡＭ著、第１０章高速フーリエ変
換、に説明されている。）Ｎ点（Ｎ＝２r ）の高速フー
リエ変換（ＦＦＴ）によるものであり、サンプリング周
波数をｆs ＝１としたときに周波数ｆ（ｋ）＝ｋ／Ｎの
複素フーリエ係数Ｘ（ｋ）は、

【００７６】

【数１】 となる。

【００７７】又、このとき空間周波数ｆ（ｋ）の強度Ｅ
（ｋ），Θ（ｋ）はそれぞれ、 Ｅ（ｋ）＝（（Ｒｅ（Ｘ（ｋ）））² ＋（Ｉｍ（Ｘ（ｋ））² ））^1/2 （２） Θ（ｋ）＝ｔａｎ^-1（Ｉｍ（Ｘ（ｋ））／Ｒｅ（Ｘ（ｋ）））｝ （３） （但し Ｒｅ（Ｘ（ｋ）），Ｉｍ（Ｘ（ｋ））は複素数
Ｘ（ｋ）の実部および虚部を表す。）と表わすことがで
きる。

【００７８】図３（Ａ）は，予め適当な検出手段により
求められた検出マークＭの中心近傍ｘs を基準点として
検出マ−ク全体を含むようにＦＦＴを施した際の空間周
波数強度Ｅ（ｋ）の分布を表している。

【００７９】パターンの周期性によって、該パターンの
一次元離散信号Ｓ（ｘ）に出現するパターン固有の空間
周波数ｆ（ｈ）＝（Ｐs ／Ｔ）・Ｎの強度は大となり、
図３（Ａ）のグラフ上でピークを生じる。

【００８０】図１の１０５は周波数強度検出装置であ
り、式（４）によってパターン固有の空間周波数ｆ(h)
の近傍αの範囲において、ピーク位置Ｐｉおよびピーク
周波数ｆ(Pi)の検出を行っている． Pi＝{ k | max ( E(k),f(h)・N-α < k < f(h)・N+α ,k=0,1,2,・・・,N-1 } （４） ここで、αは正の整数で、パターンのピッチ変動に対し
てＰｉが有意になるように決める。

【００８１】一方、αの範囲であれば光学系の調整状態
等、何等かの原因で光学倍率が所定の値から変動した場
合でもこのピークを示す周波数ｆ(Pi)を検出すること
で、パターン固有の空間周波数から光学倍率の変動を補
正することが可能となっている。ピーク検出に際して
は、必要に応じて空間周波数領域で補間手段（例えば、
最小二乗近似、重み付き平均処理）などを用いて周波数
分解能を高めてもよい。

【００８２】図１の１０６は位相検出装置であり、空間
周波数強度のピークｆ(Pi)とその近傍の周波数成分の基
準点ｘs での位相を式（３）にしたがって検出する。

【００８３】図１の１０７は、ずれ量検出装置であり，
位相から式（５） Δ_K ＝（１／２π）・（Ｎ／Ｋ）・Ｐ_S ・Θ_K （５） により実空間でのずれ量Δ_k を算出する。

【００８４】図３（Ｂ）は、パターン固有の周波数領域
近傍でのずれ量Δ_k をプロットしたものである。一般
に、図３（Ｂ）に示すごとく、マーク固有の周波数近傍
でのずれ量Δ_k は、一定の安定した値を示すため、算出
した各々のずれ量Δ_k に対して周波数強度による重み付
け平均処理を行い、パターン中心の基準点ｘs からのず
れ量Δc を重み付け平均処理（式（６））にしたがって
検出している。

【００８５】 図３（Ｃ）はこの重み付き平均処理の結果を表わす図で
ある。この様にすることにより、ずれ量Δｃを検出パタ
ーンの信号のみに着目することによるＳ／Ｎ比の向上と
計算量の減少、重み付き平均処理による検出の安定化を
図りつつ検出している。

【００８６】これまでフーリエ係数の計算にＦＦＴを利
用したが、パターン固有の空間周波数は大きく変動しな
いことを利用して、必要とされる周波数成分のフーリエ
係数のみを式（１）より直接に計算するようにしても良
い。

【００８７】この場合サンプリング点数を任意に選ぶこ
とができるため、離散フーリエ変換による周波数成分は
ｋ／Ｎで表されることを考慮して、ｋ／Ｎが求めようと
する周波数成分に最も近くなるようにサンプリング点数
Ｎを最適に選ぶことにより、パターン固有の空間周波数
をより正確に求めることが可能となる。又、検出に利用
する周波数成分を少なくすることで、計算量の減少も可
能となる。

【００８８】この様にして、ウエハＷ面上のウエハマ−
クＧＷと、基準マスク１７面上の基準マ−クＧＳとの相
対的位置を検出し、この時の検出デ−タと予め検出して
おいた基準マ−クＧＳとレチクルＲとの相対的位置のデ
−タを利用してレチクルＲとウエハＷとの位置合わせを
行っている。

【００８９】尚、ウエハマ−クＧＷと基準マ−クＧＳの
位置ずれを検出したが、基準マ−クＧＳの代わりにレチ
クルＲ上のレチクルマ−クを光学系を介して固体撮像素
子１４に結像させレチクルマ−クとウエハマ−クＧＷの
位置ずれを直接検出する様にしても良い。

【００９０】更に基準マ−クＧＳを固体撮像素子１４に
結像させる代わりに固体撮像素子１４の信号を記録させ
る画像メモリ上に基準マ−クを仮想して設定し基準マ−
クＧＳの代用として用いても良い。

【００９１】又、位置合わせすべき物体上に設けた格子
状マークをＸ，Ｙ方向に各々設けて、別々の光学系によ
りＸ，Ｙ方向それぞれの位置を検出したり、格子状マー
クを市松状に形成して、Ｘ，Ｙ方向を同時、又は切換え
により一つの光学系で検出するようにしても良い。この
ようなことは以下説明する各例において同様に適用可能
である。

【００９２】次に本発明を説明する為の例としての他の
投影露光装置について説明する。ここではストッパー１
２の取り込みＮＡを特定している。

【００９３】図１に示す構成においてストッパー１２の
取り込みＮＡ（開口形状）を例えば図６に示すような開
口１２ｂのようにすると、即ち撮像手段１４面上に形成
した干渉縞を評価し位置合わせを行う方向に対して直交
する方向には比較的大きいＮＡを有するようにすると、
ウエハＷ（物体）上に設けた格子状マークＧＷ内あるい
は周辺の不要な像情報が撮像手段１４上に伝達され、Ｓ
／Ｎ比を低下させる場合がある。

【００９４】具体的には、表面荒れの激しいプロセスに
おける位置合わせの際にランダムな検出誤差が発生した
り、格子状マークＧＷ内あるいは周辺にゴミや欠陥があ
った場合には計測誤差が発生してくる場合がる。

【００９５】又、単色光源を照明光として用いることに
より発生するスペックルノイズの影響を少なくするため
に、拡散板に代表されるような、なんらかの揺動手段の
設定により、一般に光量を大きく損失する場合が多く、
検出信号のＳ／Ｎ比を低下させたり、特に低段差プロセ
スや基板反射率が低いなど条件が悪い場合には照明光量
が不足して検出が不能になったりする場合がある。

【００９６】更に、反射回折光に対する取り込みＮＡが
大きくなると、非露光ＴＴＬ方式の非露光光の照明波長
に対して投影レンズで発生する収差は、特にエキシマレ
ーザーを露光光として用いた場合には、非常に大きいも
のになってしまい投影レンズで発生した収差を補正する
光学系が複雑なものとなったり、場合によっては現実的
な補正光学系が構成できなくなる場合がある。

【００９７】ここではストッパー１２の開口条件を次の
如く適切に設定することにより前記の諸問題を解決し、
高精度な位置合わせを実現している。

【００９８】一般にストッパーの各反射回折光に対する
ウエハ側での取り込み角をＮＡ、照明光の波長をλ、光
学系の遮断周波数（伝達可能な限界周波数）をＮ_C とす
ると、Ｎ_C は Ｎ_C ＝２・ＮＡ／λ で表わされる。

【００９９】一方、検出すべき撮像手段上１４に形成さ
れた干渉縞の空間周波数をＴ、ウエハＷから撮像手段１
４間の光学倍率の絶対値をβとし、この空間周波数Ｔを
ウエハＷ上での空間周波数ＴＷ に換算すると、 ＴＷ ＝Ｔ・β で表わされる。

【０１００】従って、遮断周波数Ｎ_C を空間周波数Ｔ_W
より小さくなるようにＮＡを設定してやれば、物体上に
設けた格子状マーク内あるいは周辺の不要な像情報が撮
像手段上に伝達されないという形態を得ることができ
る。

【０１０１】そこでストッパー１２の取り込みＮＡを ０＜ＮＡ＜Ｔ・β・λ／２ の如く設定している。

【０１０２】図７はストッパ−１２の要部平面図、図８
はストッパー１２を用いたときの図１の光路を模式的に
展開した要部説明図である。図７において１２ａはスト
ッパー１２の開口部を示している。

【０１０３】位置合わせすべきウエハＷ（物体）上に設
けた格子状マークＧＷを単色光で照明する照明光の波長
λを、λ＝６３３ｎｍ、ウエハＷから撮像手段１４間の
光学倍率の絶対値βを、β＝１００ｘ、撮像手段１４上
に形成された干渉縞の空間周波数ＴをＴ＝２として前出
の関係式から導かれる取り込みＮＡをＮＡ＜０．０６３
を満たし、同時にストッパー１２で選択される±１次の
反射回折光を十分通過させるように、前記反射回折光を
選択的に取出すストッパー１２の各反射回折光に対する
ウエハＷ側での取り込みＮＡを、ＮＡ＝０．０３に設定
している。

【０１０４】ストッパー１２の取り込みＮＡを前述の条
件式を満足するように構成することによりウエハＷ（物
体）上に設けた格子状マークＧＷ内あるいは周辺の不要
な像情報が撮像手段１４上に伝達されＳ／Ｎ比を低下さ
せるのを防止すると同時に、スペックルノイズの影響を
なくすための拡散板に代表されるなんらかの揺動手段を
不要とし、光量の損失を防止している。

【０１０５】更に投影レンズで発生した収差を補正する
領域が信号光の取り込みＮＡ部のみに限定されること
で、補正光学系が不要であったり、単レンズのような非
常に簡単な構成で実現できるようにし、その結果、高Ｓ
／Ｎ比で常に安定した位置計測を可能としている。特に
エキシマレーザーを露光光として用いた投影露光装置に
おいて非露光ＴＴＬ方式による高精度の位置合わせ方法
を実現可能としている。

【０１０６】次に本発明を説明する為の更に他の例とし
ての投影露光装置について説明する。

【０１０７】ここでは投影レンズ１を通過したウエハマ
ークＧＷからの反射回折光を露光光路外に取り出す反射
部材８の配置を特定したことを特徴としている。

【０１０８】位置合わせをすべきウエハＷ（物体）上に
設けた格子状マークＧＷで反射回折した反射回折光を投
影レンズ１を通過後、反射部材８で露光光路外に取り出
している。このときの反射部材８として例えば図９
（Ａ），（Ｂ）に示すようなミラー又はプリズムを用い
ると、その姿勢が格子状マークＧＷの位置を検出し位置
合わせを行う方向の傾き成分に関して、装置の置かれて
いる環境（温度や気圧、あるいは装置自体の振動に伴う
メカの安定性等）の影響で経時変化が起きると、位置計
測値が変化してしまう。

【０１０９】その影響度は図１０に示すように、ミラー
８の傾きをε，ミラー８から位置合わせすべきウエハＷ
上に設けた格子状マークＧＷの共役面ＣＳまでの距離を
ｄ、位置合わせすべきウエハから共役面ＣＳまでの光学
倍率の絶対値をβとすると、位置検出誤差量Δｓ_t は、 Δｓ_t ＝ｄ・ｔａｎε／β となる。

【０１１０】例えばｄ＝１００ｍｍ，β＝５ｘ，Δｓ_t
の許容値を０．０２μｍと設定した場合には、ミラー８
の姿勢保持精度を０．２秒以下という大変厳しい値に設
定する必要がある。

【０１１１】そこで前記反射回折光を前記投影レンズ１
の露光光路外に取り出すための反射部材８の反射面の位
置を前記格子状マークＧＷの位置と投影レンズ１を介し
た共役な位置の近傍に設定し、これにより装置の置かれ
ている環境（温度や気圧、あるいは装置自体の振動に伴
うメカの安定性等）の影響で、経時変化が起きたときの
影響を最少限に留めるようにしている。

【０１１２】ここで共役な位置近傍とは反射部材８が多
少傾いても検出精度に大きな影響を与えない範囲をい
う。

【０１１３】図１１はこのときの光学作用を示す説明図
である。

【０１１４】同図は反射部材８の反射面の位置を前記格
子状マークＧＷの位置と共役な位置の近傍に設定した場
合の動作を示している。図中の破線で示されるように、
反射部材８が傾いて光路のずれが生じても、撮像手段１
４面では干渉像の位置のずれが生じないことを示してい
る。

【０１１５】この結果、環境の影響を受けにくい、常に
安定した位置計測が可能となり、特に、エキシマレーザ
ーを露光光として用いた投影露光装置において非露光Ｔ
ＴＬ方式による高精度の位置合わせを可能としている。

【０１１６】図１２は本発明の投影露光装置の実施例１
の要部概略図である。図中、図１で示した要素と同一要
素には同符番を付している。

【０１１７】本実施例では図１に比べてウエハＷからの
反射光（０次光）の反射角度（ｄθ）を検出し、該反射
角度（ｄθ）に基づいてウエハＷ上の格子状マークＧＷ
の位置検出を補正している点が異なっており、その他の
構成は実質的に同じである。

【０１１８】一般にウエハＷ上のアライメントマーク
（格子上マーク）ＧＷは上層に塗布されているレジスト
によって光学的に変化して特に非対称などの塗布ムラは
ウエハアライメント信号を歪ませて検出誤差の要因とな
る。この検出誤差は明視野観察法と比して回折格子を用
いた干渉アライメントにおいて特に顕著に影響を及ぼ
す。

【０１１９】そこで本実施例では格子状マーク位置を検
出し位置合わせを行う際に、ウエハからの反射光の反射
角度を検知することにより、レジスト塗布ムラより生じ
る格子状マークＧＷの位置検出誤差を補正して位置合わ
せを行っている。

【０１２０】具体的にはウエハ面である像面のフーリエ
変換面となる検出光学系の瞳面に固体撮像素子を配置
し、ウエハからの反射光の結像位置よりレジスト塗布ム
ラより生じる格子状マークの位置検出のズレ量及び方向
を検知し、像面に配置された固体撮像素子上にできた干
渉像より求められた位置検出量に補正をかける事により
高精度な位置合わせを実現している。

【０１２１】次に図１２の実施例１において図１と異な
る点を中心に説明する。

【０１２２】２０はビームスプリッタであり、ずれ量を
補正する為の光束を得る為にウエハマークＧＷの照明光
の波長に対してハーフミラーとして機能しており、ウエ
ハ反射光の何割かはこのビームスプリッタ２０で反射さ
れフーリエ変換レンズ２１へ導かれる。フーリエ変換レ
ンズ２１によって集光されたウエハ反射光はストッパー
１２と共役な固体撮像素子２２に入射される。

【０１２３】この時、固体撮像素子２２面上は検出光学
系の瞳面（ウエハＷ面である像面のフーリエ変換面）と
なるよう構成しており、図４（Ａ）に示す様なウエハマ
ークＧＷからの回折光分布を表す情報を検知している。

【０１２４】本実施例では固体撮像素子２２と撮像装置
１０９は検出手段の一要素を構成している。

【０１２５】本実施例では、固体撮像素子２２に投影さ
れたウエハマ−クＧＷの回折光分布を用いて以下のよう
にしてずれ量検出装置１０７で求められたずれ量を補正
する量を算出している。

【０１２６】本実施例においてはウエハマ−クＧＷの回
折光のうちウエハからの正反射光である０次光Ｉ₀ の変
動を用いている。固体撮像素子２２までの検出光学系５
３は、照明光がウエハＷに垂直に入射するように構成さ
れており、その時、平面度、平行度が確認されている基
準ウエハかステ−ジＳＴ上に配置した水平反射面を照明
領域下に置き固体撮像素子２２で０次光Ｉ₀ が集光する
位置Ｘ₀ を撮像装置１０９、補正量検出装置１１０を用
いて計測、記憶する。この位置Ｘ₀ が基準位置となり、
通常の計測状態では変動することはない。しかしウエハ
Ｗ上のレジストが非対称に塗布されるとこの位置がずれ
てしまう。

【０１２７】図１３はレジストがウエハマ−クＧＷの計
測方向に（ｘ方向）に角度θ傾斜して塗布されている摸
式図である。レジストの屈折率をＮ、平均レジスト厚を
ｄとすると、０次反射光Ｉ₀ の垂直入射光からの角度ず
れ量ｄθは ｄθ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ＊（ｓｉｎ（２θ−ｓｉｎ^-1（ｓｉｎθ／Ｎ））））−θ （７） で表される。

【０１２８】この角度変化は固体撮像素子２２を含む撮
像装置１０９で検知され、ｗ軸方向に位置Ｘ₀ よりｄｘ
（ウエハＷ上での角度ずれ量ｄθからの結像倍率を含
む）ずれる事となる。

【０１２９】この時、式（６）より算出されるずれ量Δ
c に生じる計測誤差Δｅは次の通りである。位置ずれ検
出に用いる±１次反射光Ｉ₊₁、Ｉ_-1も０次反射光Ｉ₀ と
同じくレジスト傾斜により角度変化が生じており、その
回折角度β₍₊₁₎、β_(-1)は β₍₊₁₎＝ｓｉｎ^-1（λ／Ｐ）＋ｄθ （８） β_(-1)＝ｓｉｎ^-1（λ／Ｐ）−ｄθ （９） であり、ウエハマ−クＧＷ上での垂線に対する角度α
₍₊₁₎、α_(-1)は α₍₊₁₎＝ｓｉｎ^-1（（ｓｉｎ（β₍₊₁₎＋θ））／Ｎ）−θ （１０） α_(-1)＝ｓｉｎ^-1（（ｓｉｎ（β_(-1)−θ））／Ｎ）＋θ （１１） となる。

【０１３０】この±１次反射光Ｉ₊₁，Ｉ_-1のレジスト傾
斜に起因する光路長差ΔＬが計測誤差Δｅを生むのであ
るから、照明光の波長をλとすると ΔＬ＝ｔ＊（ｃｏｓα_(-1)−Ｎ＊ｃｏｓα₍₊₁₎） ／（Ｎ＊ｃｏｓα_(-1)＊ｃｏｓα₍₊₁₎） （１２） ｔ＝２＊ｄ＊（ｔａｎα_(-1)＋ｔａｎα₍₊₁₎） ／（ｔａｎα_(-1)−ｔａｎα₍₊₁₎＋２／ｔａｎθ） Δｅ＝Ｐ＊ΔＬ／λ （１３） となる。

【０１３１】（１３）式より求められる計測誤差Δｅが
この時式（６）より算出されるずれ量Δc を補正する値
である。固体撮像素子２２を含む撮像装置１０９で検出
される０次光の位置Ｘ₀ よりのずれ量ｄｘは、補正量検
出装置１１０へ伝えられ検出光学系５３の結像倍率等よ
り、０次反射光Ｉ₀ の垂直入射光からの角度ずれ量ｄθ
が求められる。

【０１３２】この角度ずれ量ｄθと既知のレジストの屈
折率Ｎより（７）式からレジスト傾斜角θが算出され、
平均レジスト厚ｄを既知とすれば（８）〜（１３）式よ
り計測誤差Δｅが導かれる。計測誤差Δｅは位置合わせ
制御装置１０８へ伝達され、ずれ量検出装置１０７より
伝達されたずれ量Δc に補正をかけることにより正確な
位置ずれ量を求めている。

【０１３３】この様にして、ウエハＷ面上のウエハマ−
クＧＷと、基準マスク１７面上の基準マ−クＧＳとの相
対的位置を検出し、この時の検出デ−タと予め検出して
おいた基準マ−クＧＳとレチクルＲとの相対的位置のデ
−タを利用してレチクルＲとウエハＷとの位置合わせを
行っている。次に本発明の実施例２について説明する。

【０１３４】前述した実施例１では、位置ずれ補正量Δ
ｅを算出するために正反射光である０次回折光を用いた
が、固体撮像素子１４上に干渉縞を生じせしめる±ｎ次
反射光の角度変化を検出する事によっても同様の効果を
あげる事ができる。

【０１３５】例えば、±１次反射光を用いる場合、図４
（Ａ）で示される様な固体撮像素子２２上のウエハマー
クＧＷからの回折光の瞳面分布のうち、±１次反射光Ｉ
＋１，Ｉ−１をモニターし基準ウエハ等を観察している
ときの位置から、実ウエハを観察する際にどれだけ変化
するかによって垂直入射光からの角度ずれ量ｄθを求
め、（７）〜（１３）式より計測誤差Δｅを求めても良
い。

【０１３６】このようにすると図１２で示した構成のま
まで実施できるので撮像装置１０９でモニターする光束
を選択するだけで、図１の装置との共用が可能であると
いう特長がある。

【０１３７】又、図１４に示すようにずれ量を補正する
為の光束を得る為のビームスプリッター２０を光学系５
２と固体撮像素子１４との間に配置した構成によりスト
ッパー１２で干渉縞を生じせしめる光束と位置ずれ補正
量Δｅを算出するための光束を同時に選択するようにし
ても良い。この場合、固体撮像素子２２に入射する光束
はモニターする光束のみであるから位置ずれ補正量Δｅ
を算出するうえでＳ／Ｎ比の向上が期待できる。

【０１３８】図１５は本発明の投影露光装置の実施例３
の要部概略図である。

【０１３９】本実施例の特徴はストッパー１２の０次光
を遮光する部分に角度を持たせたミラー面としウエハマ
ークＧＷを照明する波長に対して反射させ、その反射光
を位置ずれ補正量Δｅを算出する光学系へ導光した事で
ある。この為、位置ずれ補正量Δｅを算出する光学系を
ハーフミラーを挿入する事なく構成できるようになり、
光量の損失を防ぎ、迷光の発生要因を減らす効果をもた
らす。

【０１４０】

【０１４１】

【０１４２】

【０１４３】

【０１４４】

【０１４５】

【０１４６】

【０１４７】

【０１４８】

【０１４９】

【０１５０】

【０１５１】

【０１５２】又、本発明においては撮像手段はすべて２
次元の映像信号を検出し、電気的に１つの方向に積算し
て１次元の投影積算信号を得ているが、例えば撮像手段
の前にシリンドリカルレンズを構成して光学的に１つの
方向に積算して１次元の撮像手段により１次元の投影積
算信号を得るように構成することも容易に可能である。

【０１５３】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を適
切に設定した構成によりウエハ面上に設けた位置合わせ
用（アライメント用）の格子状マークを露光光の波長と
異なる波長の単色光で照明し、このとき発生する反射回
折光に基づいた干渉像を撮像手段面上に形成し、該撮像
手段で得られる映像信号を利用することによりレチクル
とウエハとの位置合わせを高速でしかも高精度に行い、
高解像度の投影露光が可能な位置合わせ方法及びそれを
用いた投影露光装置を達成することができる。

【０１５４】

【０１５５】

【０１５６】

【０１５７】特に本発明によれば、検出手段によりウエ
ハ面からの反射光の反射角度情報を検出し、検出手段か
らの信号に基づいて格子状マークの位置の検出を補正し
ているので、レジスト塗布ムラなどのウエハプロセス条
件に影響されない高精度な位置合わせを実現している。

【０１５８】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を説明する為の例としての投影露光
装置の要部概略図

【図２】 図１の撮像手段面上の格子状マークの干渉
像に関する説明図

【図３】 干渉像の信号処理に関する説明図

【図４】 投影露光装置の瞳面と格子状マークの説明
図

【図５】 基準マークの説明図

【図６】 ストッパーの開口を示す説明図

【図７】 ストッパーの説明図

【図８】 本発明を説明する為の他の例としての投影
露光装置の光学系の一部分の展開模式図

【図９】 反射部材の説明図

【図１０】 反射部材の説明図

【図１１】 反射部材の説明図

【図１２】 本発明の投影露光装置の実施例１の要部概
略図

【図１３】 図１２の一部分の説明図

【図１４】 図１２の一部分を変更したときの説明図

【図１５】 本発明の投影露光装置の実施例３の要部概
略図

【図１６】 従来のＯＦＦ−ＡＸＩＳ方式の位置合わせ
装置の説明図

【図１７】 従来の露光光ＴＴＬ方式の位置合わせ装置
の説明図

【図１８】 従来の非露光光ＴＴＬ方式の位置合わせ装
置の説明図

【図１９】 ウエハマーク像とウエハマーク断面形状の
説明図

【符号の説明】 ＩＬ 照明装置 Ｒ レチクル Ｗ ウエハ ＧＷ ウエハマーク（格子状マーク） ＧＳ 基準マーク １ 投影レンズ ２ レーザー ３ ＡＯ素子 ４ レンズ ５ ビームスプリッター ６ λ／４板 ７ レンズ ８ 反射部材 １０ ビームスプリッター １１，１３，２１ フーリエ変換レンズ １２ ストッパー １４，２２ 団体撮像素子 ５１ 補正光学系 ５２ 光学系 ５３ 検出光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−206706（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−282715（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体上に設けた格子状マークを単色光で
   照明し、該格子状マークからの反射回折光のうち±ｎ次
   光（ｎ＝１，２，３・・・）を用いて形成される干渉像
   の撮像信号から得られる、２次元座標の一つの方向に電
   気的あるいは光学的に投影積算された１次元の投影積算
   信号を、直交変換により空間周波数領域に変換し、該空
   間周波数領域上で該１次元投影積算信号より該格子状マ
   ークの周期性に基づく干渉像より固有に現われる空間周
   波数成分を選択し、該格子状マークの位置を検出するこ
   とにより、該物体を所定位置に位置合わせを行う際、検
   出手段により該物体からの反射光の反射角度情報を検出
   し、該検出手段からの信号に基づいて該格子状マークの
   位置の検出を補正したことを特徴とする位置合わせ方
   法。
2. 【請求項２】 露光光で照明されたレチクルに形成され
   たパターンを投影レンズを介してウエハ面上に投影露光
   する投影露光装置において、該ウエハ面に設けた格子状
   マークを照明手段からの単色光で該投影レンズを介して
   照明し、該格子状マークからの反射回折光を該投影レン
   ズを通過させた後、反射部材で露光光路外に導光し、該
   反射回折光のうち±ｎ次光（ｎ＝１，２，３・・・）を
   ストッパーにより選択的に取り出し、該取り出したｎ次
   光を用いて形成される干渉像の撮像信号から得られる、
   ２次元座標の一つの方向に電気的あるいは光学的に投影
   積算された１次元の投影積算信号を、直交変換により空
   間周波数領域に変換し、該空間周波数領域上で該１次元
   投影積算信号より該格子状マークの周期性に基づく干渉
   像より固有に現われる空間周波数成分を選択し、該格子
   状マークの位置を検出することにより、該ウエハを所定
   位置に位置合わせを行う際、検出手段により該ウエハ面
   からの反射光の反射角度情報を検出し、該検出手段から
   の信号に基づいて該格子状マークの位置の検出を補正し
   ていることを特徴とする投影露光装置。