(57)【要約】【課題】限られた面積内に複数種類のアラインメントマークを配置するのに適した位置合わせ用アラインメントマークを提供することである。【解決手段】複合位置合わせマークは、輪郭により第１の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの役割を果たし、輪郭内の構造により第２の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの機能を果たす。【選択図】　図１
2004103697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輪郭により第１の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの役割を果たし、輪郭内の構造により第２の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの機能を果たす複合位置合わせマーク。
【請求項２】
前記第１の位置合わせ機能が、画像による位置合わせ、回折格子による位置合わせ、リニアフレネルゾーンプレートによる位置合わせのいずれかであり、前記第２の位置合わせ機能がエッジ散乱光による位置合わせである請求項１記載の位置合わせマーク。
【請求項３】
ウエハ上に形成され、輪郭により第１の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの役割を果たし、輪郭内の構造により第２の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの機能を果たすウエハ用複合位置合わせマーク。
【請求項４】
前記第１の位置合わせ機能が、画像による位置合わせ、回折格子による位置合わせ、リニアフレネルゾーンプレートによる位置合わせのいずれかであり、前記第２の位置合わせ機能がエッジ散乱光による位置合わせである請求項３記載のウエハ用複合位置合わせマーク。
【請求項５】
輪郭内に内部構造を有するアラインメントマークを用い、輪郭を利用した第１の位置合わせ機能により、第１の位置合わせを行う工程と、
前記アラインメントマークの輪郭内の構造を利用した第２の位置合わせ機能により、第２の位置合わせを行う工程と、
を含む位置合わせ方法。
【請求項６】
前記アラインメントマークがウエハマークである請求項５記載の位置合わせ方法。
【請求項７】
前記輪郭内の構造が入射光を散乱させるエッジであり、前記第２の位置合わせ機能が散乱光の検出による位置合わせである請求項５又は６記載の位置合わせ方法。
【請求項８】
輪郭を有するアラインメントマークを用い、輪郭を利用した第１の位置合わせ機能により、第１の位置合わせを行う工程と、
前記アラインメントマークを含む領域内に新たな構造を形成する工程と、
前記新たな構造を利用した第２の位置合わせ機能により、第２の位置合わせを行う工程と、
を含む位置合わせ方法。
【請求項９】
前記新たな構造が、光散乱源となる構造であり、前記第２の位置合わせ機能が、散乱光を用いた位置合わせ機能である請求項８記載の位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマスク（レチクル）とウエハとの位置合わせ（アラインメント）に関し、特にマスクとウエハとの位置合わせ（アラインメント）に用いる位置合わせ（アラインメント）マークおよびその位置合わせマークを用いた位置合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マスク（レチクル）とウエハとを位置合わせ（アラインメント）するには，マスクの上にマスクマーク，ウエハの上にウエハマークを形成し、露光時に両マークを所定の関係に調整する種々の技術が知られている。
【０００３】
ボックスインボックスパターンは、大きさの異なるボックス型の２つのマークを２重露光によりウエハの上に形成し、大きなボックスの中に小さなボックスが納まるようにする。例えば、１つのボックスを２本の縦方向バーパターンと２本の横方向バーパターンで構成する。対応するバーパターン間の距離を測定し、ずれ量を算出すれば、横方向、縦方向の位置合わせ精度を算出できる。例えば小さなボックスは２０μｍ　ｘ　２０μｍであり、大きなボックスは４０μｍ　ｘ　４０μｍである。このアラインメントマークは、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社のアラインメント精度測定装置Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　ｐｒｏｂｅ　ｍｉｓｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ＫＬＡ５１００で用いられている。
【０００４】
マスクとウエハとの上に平行なバーパターンを形成し、色収差２重焦点装置で２つのアラインメントマークの像を同時に検出する技術も用いられている。光軸上異なる距離にあるウエハマークとマスクマークとをレンズの色収差を利用して２つの波長の光で同一像面上に同時に結像させる。例えば、マスク上に１本のバーパターンを形成し、ウエハ上に、このバーパターンを挟むように２本のバーパターンを形成する。各バーパターンは例えば幅４μｍである。像面上でバーパターン間の距離を測定することにより、位置合わせずれ量を算出する。
【０００５】
マスク上にリニアフレネルゾーンプレート（ＬＦＺＰ）を形成し、ウエハ上に細長い回折格子を形成し、Ｈｅ−ＮｅレーザビームをＬＦＺＰ上に照射して、ウエハ上にスリット状に集光し、ウエハ上の細長い回折格子からの−１次回折光を受光し、光強度からマスクとウエハとの相対位置を計測する技術も知られている。Ｂ．Ｓ．　Ｆａｙ　ａｎｄ　Ｗ，Ｔ．　Ｎｏｖａｋ：　Ａｄｖａｎｃｅｄ　ｘ−ｒａｙ　ａｌｉｇｈｎｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ，　ＳＰＩＥ，　ｖｏｌ．　６３２，　ｐｐ．　１４６−１５５（１９８６）参照。
【０００６】
又、マスクとウエハとに回折格子を形成し、両回折格子にレーザ光を照射し、＋次数の回折光と−次数の回折光との強度差の変化を検出して位置ズレを検出する方法も知られている。Ａ．　Ｕｎｅ，　Ｎ．　Ｔａｋｅｕｃｈｉ　ａｎｄ　Ｙ．　Ｔｒｉｉ：　Ａ　ｈｉｇｈ−ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｕｓｉｎｇ　ｓｉｎｇｌｅ−　ａｎｄ　ｄｏｕｂｌｅ　ｐｉｔｃｈ　ｄｕａｌ　ｇｒａｔｉｎｇｓ，　Ｊ．　Ｖａｃ．Ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈｎｏｌ．，　Ｖｏｌ．　８，　ｐｐ．　５１−５６（１９９０）参照。
【０００７】
マスク上とウエハ上とにリニアフレネルゾーンプレートを形成し、それぞれのリニアフレネルゾーンプレートからの光を同一面上に集光し、集光した線状ビームを顕微鏡対物レンズで検出し、マスクとウエハとの位置を検出する方法も本発明者により提案されている。特許第２５４５５８２号参照。
【０００８】
近接露光の場合，マスクとウエハとはその主面を対向し、近接して配置される。マスク上のアラインメント用マスクマークとウエハ上のアラインメント用ウエハマークとは、ウエハ（マスク）の法線方向に関して近接して配置される。ウエハの法線に対して傾いた斜め方向から光学的に両マークを同時にモニターすることができる。
【０００９】
本発明者は，多数のエッジを有するマークからエッジ散乱光を生じさせ、鏡面反射方向以外の方向からエッジ散乱光を観察し、アラインメントを行う方法を提案した（特開平８−３１６１２６、特開平９−２７４４９、特開平１１−９４５２２等の各実施例の欄参照）。
【００１０】
このように、種々の位置合わせ方法があり、各リソグラフィ工程において種々の位置合わせが行なわれる。半導体集積回路は集積度を増大させると共に、配線層数も増加している。したがって、マスク枚数も増加する。マスク上のマスクマークは各マスクに設けられるが、ウエハ用位置合わせマークは同一ウエハのスクライブラインに配置される。リソグラフィ工程の数が増加すると、スクライブライン上のアラインメントマークの数も増加する。
【００１１】
スクライブライン上の領域が各種アラインメントマークで占められ、空スペースがなくなってきている。アラインメントマークが配置できないと位置合わせを行なうことができなくなる。限られた面積に多くのアラインメントマークを配置できるようになることが望まれている。
【００１２】
【特許文献１】
特許第２５４５５８２号明細書
【特許文献２】
特開平８−３１６１２６号公報
【特許文献３】
特開平９−２７４４９号公報
【特許文献４】
特開平１１−９４５２２号公報
【非特許文献１】
Ｂ．Ｓ．　Ｆａｙ　ａｎｄ　Ｗ，Ｔ．　Ｎｏｖａｋ：　Ａｄｖａｎｃｅｄ　ｘ−ｒａｙ　ａｌｉｇｈｎｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ，　ＳＰＩＥ，ｖｏｌ．　６３２，　ｐ．　１４６−１５５（１９８６）
【非特許文献２】
Ａ．　Ｕｎｅ，　Ｎ．　Ｔａｋｅｕｃｈｉ　ａｎｄ　Ｙ．　Ｔｒｉｉ：　Ａ　ｈｉｇｈ−ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｕｓｉｎｇ　ｓｉｎｇｌｅ−　ａｎｄ　ｄｏｕｂｌｅ　ｐｉｔｃｈ　ｄｕａｌ　ｇｒａｔｉｎｇｓ，　Ｊ．　Ｖａｃ．　Ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈｎｏｌ．，　Ｖｏｌ．　８，　ｐ．　５１−５６（１９９０）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、限られた面積内に複数種類のアラインメントマークを配置するのに適した位置合わせ用アラインメントマークを提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、同一領域に２種類のアラインメントマークを配置することのできる複合アラインメントマークを提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、同一アラインメントマークを用いて複数種類の位置合わせを行うことのできる位置合わせ方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の１観点によれば、輪郭により第１の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの役割を果たし、輪郭内の構造により第２の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの機能を果たす複合位置合わせマークが提供される。
【００１７】
本発明の他の観点によれば、ウエハ上に形成され、輪郭により第１の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの役割を果たし、輪郭内の構造により第２の位置合わせ機能に対し位置合わせマークの機能を果たすウエハ用複合位置合わせマークが提供される。
【００１８】
本発明の他の観点によれば、輪郭内に内部構造を有するアラインメントマークを用い、輪郭を利用した第１の位置合わせ機能により、第１の位置合わせを行う工程と、前記アラインメントマークの輪郭内の構造を利用した第２の位置合わせ機能により、第２の位置合わせを行う工程と、を含む位置合わせ方法が提供される。
【００１９】
本発明の他の観点によれば、輪郭を有するアラインメントマークを用い、輪郭を利用した第１の位置合わせ機能により、第１の位置合わせを行う工程と、前記アラインメントマークを含む領域内に新たな構造を形成する工程と、前記新たな構造を利用した第２の位置あわせ機能により、第２の位置合わせを行う工程とを含む位置合わせ方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２１】
図１（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の１実施例によるアラインメントマークを示す。図１（Ａ）は、マスクマークの平面図を示す。マスク１２上にボックス型のマスクマークＭＭ１が形成されている。マスクマークＭＭ１は、水平（横）方向のマークＭＭＨと垂直（縦）方向のマークＭＭＶとを含み、例えば２０μｍ　ｘ　２０μｍの平面寸法を有する。
【００２２】
図１（Ｂ）は、ウエハマークの平面図を示す。ウエハ１１のスクライブライン上にボックス型のウエハマークＷＭ１が形成されている。ウエハマークＷＭ１は、水平方向のマークＷＭＨと垂直方向のマークＷＭＶとを含み、例えば４０μｍ
ｘ　４０μｍの平面寸法を有する。
【００２３】
マスクマークＭＭ１、ウエハマークＷＭ１において、水平方向のマークＭＭＨ，ＷＭＨは、水平方向に連続したバーパターンであるが、垂直方向のマークＭＭＶ、ＷＭＶは、連続したパターンではなく、水平方向の切欠き部Ｇによって、複数の領域に分割されたパターン列で構成されている。たとえば、垂直方向の幅１μｍ、または１／２．５μｍの水平方向の切欠き部Ｇが、ピッチ２．５μｍで配置され、垂直方向のマークＭＭＶ、ＷＭＶは、複数の領域に分割されている。
【００２４】
図１（Ｃ）は、ウエハ上の縦方向のマークＷＭＶの断面を示す。ピッチａ１で突起部が繰り返し配置されている。水平方向の切欠き部Ｇによって形成された複数のエッジが入射光を散乱させる散乱源を構成する。
【００２５】
切欠き部Ｇを設けることによって、垂直方向のマークＭＭＶ，ＷＭＶは、その輪郭を画像認識で検出できると共に、切欠き部の位置を散乱光によっても検出できるものとなる。切欠き部Ｇの寸法、ピッチは、上記のものに限定されないが、垂直方向のマークＭＭＶ，ＷＭＶの外郭（輪郭）の認識を妨げないものとする。ピッチは一定としなくてもよい。たとえば、２．５μｍと３μｍを交互にした垂直方向ピッチでもよい。
【００２６】
図１（Ｄ）は、マスク１２の下方にウエハ１１を配置した状態を示す。マスク１２上のマスクマークＭＭ１とウエハ１１上のウエハマークＷＭ１とを利用して、マスク１２とウエハ１１との相対的平面内位置を調整することにより位置合わせを行う。垂直方向のマークＭＭＶ，ＷＭＶは、切欠き部Ｇを備えているので２種類の測定が可能である。
【００２７】
図１（Ｅ）は、画像認識で位置合わせを行う場合を示す。垂直方向のマークＭＭＶ，ＷＭＶは、複数の分割領域を合わせたパターン列の輪郭を検出する。垂直方向のマークＭＭＶ、ＷＭＶ、水平方向のマークＭＭＨ，ＷＭＨを検出して、従来のボックスインボックスパターン同様の位置合わせを行う。
【００２８】
図２（Ａ）は、垂直方向のマークＭＭＶ，ＷＭＶを用いて散乱光による検出を行う場合を示す。この場合は、垂直方向のマークＭＭＶ，ＷＭＶの分割された個々のパターンが散乱源として働く。
【００２９】
図２（Ｂ）は、垂直方向のマークＭＭＶ，ＷＭＶの分割された個々のパターン２に入射した光の振る舞いを示す。入射光は斜め入射するものとする。パターン２の上面に入射した光３は、正反射される。パターン２のエッジに入射した光束５は、種々の方向に散乱され、入射光束５の光軸４と散乱光の方向とは種々の方向に分布する。正反射光の方向以外の方向で散乱光を検出することにより高いＳ／Ｎ比で散乱光を検出できる。入射光の方向に散乱する後方散乱光を検出するすることもできる。
【００３０】
検出光軸と垂直な同一物面上の散乱源は、同一像面上に結像でき、同時に検出できるので、マスク上の垂直方向マークＭＭＶとウエハ上の垂直方向マークＷＭＶを同時に検出することができる。
【００３１】
図２（Ｃ）は、散乱光を検出するアラインメント装置の概略断面図を示す。アラインメント装置は、ウエハ／マスク保持部１０、光学系２０及び制御装置３０を含んで構成されている。
【００３２】
ウエハ／マスク保持部１０は、ウエハ保持台１５、マスク保持台１６、駆動機構１７及び１８を含んで構成されている。アラインメント時には、ウエハ保持台１５の上面にウエハ１１を保持し、マスク保持台１６の下面にマスク１２を保持する。ウエハ１１とマスク１２とは、ウエハ１１の露光面とマスク１２のウエハ側の面（マスク面）との間に一定の間隙が形成されるように、ほぼ平行に配置される。ウエハ１１の露光面には、アラインメント用のウエハマークが形成され、マスク１２のマスク面にはアラインメント用のマスクマークが形成されている。
【００３３】
駆動機構１７は、ウエハ１１とマスク１２との露光面内に関する相対位置が変化するように、ウエハ保持台１５もしくはマスク保持台１６を移動させることができる。駆動機構１８は、ウエハ１１の露光面と、マスク１２のマスク面との間隙が変化するように、ウエハ保持台１５を移動させることができる。図の左から右にＸ軸、紙面に垂直な方向に表面から裏面に向ってＹ軸、露光面の法線方向にＺ軸を取ると、駆動機構１７は、ウエハ１１とマスク１２の、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸の回りの回転方向（θＺ方向）に関する相対位置を調整し、駆動機構１８は、Ｚ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸の回りの回転（あおり）方向（θｘ及びθＹ方向）の相対位置を調整する。
【００３４】
光学系２０は、像検出装置２１Ａ、２１Ｂ、レンズ２２，２８、ハーフミラー２３、２６Ａ、光ファイバ２４、ミラー２６Ｂを含んで構成される。光学系２０の（検出）光軸２５はＸＺ面に平行であり、かつ露光面に対して斜めになるように配置されている。
【００３５】
光ファイバ２４から放射された白色照明光は、ハーフミラー２３で反射して光軸２５に沿った光線束とされ、レンズ２２を通して露光面に斜入射される。レンズ２２を透過した照明光は平行光線束になる。
【００３６】
ウエハ１１及びマスク１２に設けられたウエハマーク及びマスクマークが散乱光を発生させる多数のエッジを有するので、照明光はこれらのエッジで散乱される。散乱光の内レンズ２２に入射する光はレンズ２２で集束され、ハーフミラー２３と２６Ａを通過して像検出装置２１Ａの受光面２９Ａ上に結像する。受光面２９Ａ上への結像倍率は、例えば２０倍である。散乱光の内ハーフミラー２６Ａで反射した光は、ミラー２６Ｂで反射し、リレーレンズ２８で集束されて像検出装置２１Ｂの受光面２９Ｂ上に結像する。受光面２９Ｂ上への結像倍率は、例えば８０〜１００倍である。このように、祖調整、微調整用に倍率の異なる２つの観察光学系が配置されているが、その一方は省略してもよい。
【００３７】
像検出装置２１Ａ、２１Ｂは、例えばＣＣＤ型固体撮像装置で構成され、受光面には画素（ピクセル）が行列状に配置されている。各画素（ピクセル）は、当該画素（ピクセル）に照射された光の強度に応じてピクセル対応の画像信号を生成する。この画像信号は制御装置３０に入力される。
【００３８】
制御装置３０は、好ましくは基準パターン記憶手段３１に記憶されている基準パターンを参照し、像検出装置２１Ａ及び２１Ｂから入力された画像信号を処理してウエハ１１とマスク１２とのＹ軸方向に関する相対位置を検出する。上述の位置合わせマークを用いた場合においては、Ｙ軸方向は水平方向となる。
【００３９】
ウエハ１１とマスク１２が所定の相対位置関係になるように、駆動機構１７及び１８に対して制御信号を送出する。駆動機構１７は、この制御信号に基づいてマスク保持台１６をＸＹ面内で平行移動させ、Ｚ軸の回りの回転させる。駆動機構１８は、この制御信号に基づいてウエハ保持台１５をＺ軸方向に平行移動させ、Ｘ軸とＹ軸の周りに微小回転させる。
【００４０】
ＸＺ面に平行な斜め光軸を有する２つの光学系と、ＹＺ面に平行な斜め光軸を有する１つの光学系を配置することにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向に関する相対位置を検出することができる。アラインメントを行った後、Ｘ線、または電子線４０をウエハ法線方向に沿って、マスクを介してウエハ上に照射することにより、マスク上のパターンをウエハ上のレジスト層に転写する。
【００４１】
検出光軸２５に対して垂直な物面内において、マスクマークのある位置とウエハマークのある位置とは上下に離れる。従って、像検出装置の画像においてマスクマークの像とウエハマークの像とは上下に分離して現れる。これらの像の横方向位置を検出することにより横方向の位置合わせを行うことができる。
【００４２】
上述の実施例においては、マスク上のマスクマーク、ウエハ上のウエハマークを対応した形状とし、これらのマークの少なくとも一部に同様の切欠き部を設けた。ウエハは、多数回のホトリソグラフィ工程を経る必要があるが、マスクは各ホトリソグラフィ工程に固有のものである。位置合わせマークを配置する面積を制限されるのはウエハであり、マスクに対してそのような要望は少ない。従って、ウエハ上の位置合わせマークを複数の位置合わせ工程で共用できるものとしても、マスク上の位置合わせマークは単独の位置合わせ工程のみで用いるものとしてもよい。
【００４３】
図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、ウエハマークとマスクマークとの組合せを示す概略平面図である。図３（Ａ）は、ウエハマークをしめす。水平方向のアラインメントマークは図１（Ｂ）同様の連続したバーパターンである。垂直方向のアラインメントマークは、図１（Ｂ）同様切欠き部Ｇによって複数の領域に分割されたパターン列である。ここで、垂直方向のマークは左右各１列ではなく各２列並列に配置されている。画像認識で輪郭を検出する際には外側のマークは無視してもよい。
【００４４】
図３（Ｂ）は、画像認識を行うマスクのマークを示す。従来のボックスインボックスと同様、一対の水平方向バーパターンＭＭＨと一対の垂直方向バーパターンＭＭＶ１を含むパターンである。図３（Ａ）の水平方向マークＷＭＨと垂直方向マークＷＭＶの少なくとも内側のマークと組み合わせて画像認識を行い、位置合わせを行う。
【００４５】
図３（Ｃ）は、散乱光を用いて位置合わせを行うマスクのマスクマークを示す。縦方向に２列の光散乱用マークが配列されている。図３（Ａ）の、左右各２列の散乱光発生用マークＷＭＶと組み合わせて位置合わせを行う。なお、パターン列の数、１列内のパターン数は任意に増減できる。列数を増加することにより検出精度が向上する。
【００４６】
図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、色収差２重焦点による位置合わせと、散乱光による位置合わせが可能なアラインメントマークを示す。図４（Ａ）は、上方からマスクマークＭＭ３と、ウエハマークＷＭ３とを重ねてみた状態を示す。
【００４７】
図４（Ｂ）は、マスク１２とウエハ１１とを重ねて配置した状態の断面構成を示す。縦方向の１列のマスクマークＭＭ３を挟んで両側にウエハマークＷＭ３が配置されている。
【００４８】
図４（Ｃ）は、マスク１２上のマスクマークＭＭ３とウエハ１１上のウエハマークＷＭ３とを色収差２重焦点測定装置を用いて同一像面３２上に結像させる機能を示す。レンズ３３は色収差を有し、第１の波長に対する焦点距離に対し、第２の波長の光に対して、より短い焦点距離を有する。ウエハマークＷＭ３からの第１の波長の光は像面３２上に結像する。マスクマークＭＭ３からの第２の波長の光は、レンズ３２のより短い焦点距離によって、やはり像面３２上に結像する。
【００４９】
このようにして、図４（Ａ）に示すような像が得られる。各ウエハマークとマスクマークとの輪郭を画像として検出し、その間の距離を検出して横方向の位置合わせを行うことができる。
【００５０】
また、図２（Ｃ）に示すような散乱光検出位置合わせシステムを用い、同一の位置合わせマークによって、散乱光によって位置合わせを行うことができる。なお、縦方向のパターンの数を任意に増加してもよい。図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、マスクマークは位置合わせシステムごとに変えてもよい。
【００５１】
図５（Ａ），（Ｂ）は、２つの回折格子を用いた位置合わせ方法を示す。図５（Ａ）に示すように、マスク１２上に回折格子ＭＭ５が配置され，ウエハ１１上に回折格子ＷＭ５が配置されている。回折格子の格子は縦方向であり，図中Ｄで示す横方向の位置合わせを行う。
【００５２】
図５（Ｂ）は、位置合わせ方法を概略的に示す。上方から照射された平行光束により，ウエハ上の回折格子ＷＭ５は、０次回折光Ｌ５１，＋１次回折光Ｌ５２、−１次回折光Ｌ５３等を発生させる。回折光の光路上にマスク上の回折格子ＭＭ５が存在する。マスク上の回折格子ＭＭ５が、ウエハ上の回折格子ＷＭ５と位置を合わせていれば、＋次数の回折光とー次数の回折光とは左右均等に出射する。位置がずれると、＋次数の回折光と−次数の回折光の強度が左右で異なるようになる。＋次数の回折光と−次数の回折光との強度さを検出することにより上下の回折格子のずれ量を検出することができる。
【００５３】
散乱光を用いる場合は，回折格子の格子に沿った各列複数個の散乱源からの散乱光強度を検出し，例えば各列の散乱光強度は累算し，行方向の位置ずれを検出する。斜め入射光を用いることにより，マスク上の散乱源からの散乱光と、ウエハ上の散乱源からの散乱光とは容易に分離できる。
【００５４】
図６（Ａ），（Ｂ）は、マスク１２、ウエハ１１に夫々リニアフレネルゾーンプレートを形成した構成を示す。図６（Ａ）に示すように、マスク１２上には１つのリニアフレネルゾーンプレートＭＭ６を配置し、ウエハ１１上には、２つのリニアフレネルゾーンプレートＷＭ６を配置する。各リニアフレネルゾーンプレートには横方向の刻み目が形成されている。
【００５５】
図６（Ｂ）に示すように、リニアフレネルゾーンプレートＬＦＺＰは、そのパターンによって決まる焦点距離を有する。マスク上のリニアフレネルゾーンプレートとウエハ上のリニアフレネルゾーンプレートとが、同一平面状に焦点を有するように設計する。
【００５６】
図７に示すように、マスク１２の下方にウエハ１１を配置し、平行光束Ｌ７１を入射する。マスク１２上のリニアフレネルゾーンプレートＭＭ６から反射した光と、ウエハ上のリニアフレネルゾーンプレートＷＭ６から反射した光は同一平面状で夫々リニアな線上に結像する。この像を顕微鏡対物レンズ７１を介してイメージセンサ７２で検出する。
【００５７】
リニアフレネルゾーンプレートに形成した刻み目は散乱源となる。これらの散乱源を用いて、散乱光による位置合わせを行うことができる。
【００５８】
図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、（Ｄ）は、リニアフレネルゾーンプレートと１次元回折格子による位置合わせと散乱光による位置合わせとを行うことのできるアラインメントマークを示す。図８（Ａ）に示すように、マスク１２上に横方向の刻み目を入れたリニアフレネルゾーンプレートＭＭ４を形成し、ウエハ１１上に１次元回折格子ＷＭ４を形成する。１次元回折格子ＷＭ４は、凸部で形成しても凹部で形成してもよい。１次元回折格子はそのまま散乱源としても利用できる。
【００５９】
図８（Ｂ）に示すように，マスク１２上のリニアフレネルゾーンプレートＭＭ４は、１方向に焦点距離を示し，光束Ｌ４１をリニアな線上に集光する。焦点距離をマスク１２とウエハ１１との距離に合わせることによりウエハ１１上にリニアな集光が行われる。このリニアな集光を横方向にスキャンする。丁度１次元回折格子の上にリニアな集光が来たとき回折光は最大の強度となる。
【００６０】
図８（Ｃ）は、スキャンによって得られる回折光の強度変化を示す。強度最大の点が１次元回折格子にリニアな集光があった時である。このようにして，図中横方向の位置合わせを行うことができる。
【００６１】
図８（Ｄ）は、露光の際の配置例を示す。マスク１２の中央部にはＸ線Ｌ４２が照射されパターンの転写を行う。マスク１２の端部にリニアフレネルゾーンプレートＭＭ４が配置され，その下に１次元回折格子ＷＭ４が配置される。
【００６２】
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光Ｌ４３をミラーを介してリニアフレネルゾーンプレートＭＭ４に照射する。集光されたリニアな光像が１次元回折格子ＷＭ４に照射され、−１次回折光Ｌ４４が入射光路とほぼ同じ光路で戻り，検出される。１次元回折格子からの−１次回折光を検出することにより、Ｘ線による露光に影響することなく位置合わせを行うことができる。
【００６３】
なお、このようなアラインメント方法については、Ｍ．　Ｆｅｌｄｍａｎ，　Ａ．　Ｄ．　Ｗｈｉｔｅ　ａｎｄ　Ｄ．　Ｌ．　Ｗｈｉｔｅ：　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｚｏｎｅ　ｐｌａｔｅｓ　ｔｏ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｘ−ｒａｙ　ｌｉｔｈｇｒａｐｈｙ，　ＳＰＩＥ，　Ｖｏｌ．　３３３，　ｐｐ．１２４−１３０（１９８２）を参照されたい。
【００６４】
散乱光を用いた位置合わせについては前述の実施例同様である。
【００６５】
上述の実施例においても、１次元回折格子を複数列配列してもよい。また，ウエハ上にフレネルゾーンプレートを配置し，マスク上に１次元回折格子を配置し，ウエハ側からモニター光を照射することも可能である。フレネルゾーンプレートに横方向の刻み目を入れる場合を説明したが，幅の広いゾーンプレートには横方向，縦方向の刻み目を入れてもよい。
【００６６】
図９（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の第６の実施例を説明するための図である。
【００６７】
図９（Ａ）は、従来技術でも説明した、ボックスインボックスパターンのアラインメントマークである。ウエハマークＷＭ１は２本の水平方向のバーパターンであるウエハマークＷＭＨ、及び、２本の垂直方向のバーパターンであるウエハマークＷＭＶから形成されている。
【００６８】
このウエハマークＷＭ１を用いて、従来のようにボックスインボックスパターンを利用したマスクとウエハの位置合わせを行う。
【００６９】
図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の垂直方向のバーパターンであるウエハマークＷＭＶの断面図である。一度、位置合わせに使用したウエハマークＷＭＶをエッジ散乱等の他の検出方法にも使用できるように加工を行う。
【００７０】
図９（Ｃ）は、ウエハマークＷＭＶの加工の工程を示した図である。配線形成のため、図９（Ｂ）のウエハマークＷＭＶの上にスパッタリング等によりアルミニウムなどの金属層１３を堆積する。金属層１３の上にポジ型のホトレジスト層１４を形成し、露光により配線パターンと共にマークパターンを転写する。現像を行って露光されたホトレジスト領域を除去することにより、図９（Ｃ）のレジストパターン１４が形成される。
【００７１】
図９（Ｄ）は、図９（Ｃ）に示すレジストパターン１４をマスクとして金属層１３及びウエハマークＷＭＶのエッチングを行い、その後レジストパターン１４を除去した構造を示す。ウエハマークＷＭＶには刻み目Ｇを有する構造が形成される。なお、成膜工程はマーク形成に必らずしも必要ない。単独のエッチング工程があれば、金属層１３なしに直接ウエハマークＷＭＶをパターニングしてもよい。
【００７２】
チップのスクライブライン上に配置されているウエハマークＷＭＶの加工を独自の工程として設けると費用及び労力を要する。しかし、配線のパターニングを行う際に同時にウエハマークＷＭＶの加工も行うことにすれば余分な工程を設ける必要はなくなる。
【００７３】
図９（Ｅ）は、図９（Ａ）のウエハマークＷＭＶに対して、図９（Ｂ）〜（Ｄ）の加工を行った後のウエハ１１の状態を表わした平面図である。図９（Ａ）の垂直方向のウエハマークＷＭＶと比べると図９（Ｅ）の垂直方向のウエハマークには、刻み目Ｇが設けられている。この刻み目Ｇが入射光の散乱源として働き、エッジ散乱光を利用した位置検出に利用することができる。このように、従来、一つの検出方法にしか使用されていなかったウエハマーク領域を加工することにより、複数の検出方法に使用することができる。
【００７４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組合せなどが可能なことは当業者にとって自明であろう。
【００７５】
【発明の効果】
限られた面積内に、多数種類の位置合わせマークを配置することができる。
【００７６】
１つの位置合わせマークを用いて、複数種類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１実施例によるマスクマークとウエハマークとを示す平面図、断面図および斜視図である。
【図２】散乱光による位置合わせを説明するための断面図、平面図、および斜視図である。
【図３】図１の実施例の変形例によるマスクマークとウエハマークを示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施例によるマスクマークとウエハマークとを示す平面図、および断面図である。
【図５】本発明の３の実施例によるマスクマークとウエハマークとを示す斜視図および断面図である。
【図６】本発明の第４の実施例によるマスクマークとウエハマークとを示す斜視図および断面図である。
【図７】図６の実施例による位置合わせを説明するための斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施例によるマスクマークとウエハマークとを示す斜視図および断面図である。
【図９】本発明の第６の実施例を説明するためのウエハの平面図および断面図である。
【符号の説明】
１１　　　ウエハ
１２　　　マスク
ＭＭ　　　マスクマーク
ＷＭ　　　ウエハマーク
Ｇ　　　刻み目（切欠き部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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