JP3085290B2

JP3085290B2 - 走査露光装置及び方法

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Publication number: JP3085290B2
Application number: JP10259673A
Authority: JP
Inventors: 和哉太田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2000-09-04
Anticipated expiration: 2018-09-14
Also published as: JPH11154645A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマスク上のパターン
を基板上に投影露光する際、マスクと感光基板とを投影
光学系に対して同時に走査する走査露光装置、走査露光
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の走査露光装置として、等倍の反射
投影光学系を備え、マスクを保持するマスクステージと
感光基板（ウェハ）を保持する基板ステージとを共通の
移動コラムに結合して、同一速度で走査露光する方式が
知られている。この等倍の反射投影光学系は、屈折素子
（レンズ）を用いないために広い露光波長域に渡って色
収差が良好であり、光源（水銀ランプ）からの輝線スペ
クトルの２本以上（例えばｇ線とｈ線等）を同時に使っ
て露光強度を高め、高速な走査露光を可能としている。
しかしながら反射投影系では、Ｓ（サジタル）像面とＭ
（メリジオナル）像面の双方の非点収差をともに零にす
る点が、反射投影系の光軸から一定距離の像高位置近傍
に制限されるため、マスクを照明する露光光の形状は幅
の狭い輪帯の一部分、いわゆる円弧スリット状になって
いる。

【０００３】このような等倍の走査露光装置（ミラープ
ロジェクション・アライナー）では、ウェハ上に投影さ
れるマスクのパターン像が鏡像関係にならないようにす
ると、マスクとウェハとを一体の移動コラム上にアライ
メントした状態で保持させた後は移動コラムが円弧状ス
リット照明光の幅方向に一次元走査を行なうことで露光
が完了する。当然のことながら、ウェハ上に投影された
マスクパターン像が鏡像関係になるような等倍投影系で
は、マスクステージとウェハステージとを互いに逆方向
に同一速度で移動させる必要がある。

【０００４】さらに従来の走査露光方式として、屈折素
子を組み込んで投影倍率を拡大、又は縮小にした状態で
マスクステージと感光基板のステージとの両方を倍率に
応じた速度比で相対走査することも知られている。この
場合、投影光学系は反射素子と屈折素子とを組み合せた
もの、あるいは屈折素子のみで構成されたものが使わ
れ、反射素子と屈折素子とを組み合せた縮小投影光学系
の一例としては、特開昭６３−１６３３１９号公報に開
示されたものがある。そして、この投影光学系を用いた
走査露光装置がパーキン・エルマー社からステップ＆ス
キャン方式のアライナー（商品名Micrascan system）と
して発表されている。

【０００５】また、フルフィールド投影が可能な縮小投
影光学系を用いて、ステップ＆スキャン露光を行なう１
つの方法も、特開平２−２２９４２３号に開示されてい
る。以上のようなスキャン方式の露光装置のうち、投影
倍率が等倍以外の装置では、マスクステージとウェハス
テージとを倍率に応じた速度比で精密に走査移動させる
必要があるとともに、走査中に生ずるマスクパターンと
ウェハ上のパターンとの整合状態からのずれも許容範囲
内に押え込んでおく必要がある。許容できる整合ずれ
は、ウェハ上の最小パターン線幅から概略的に規定され
るが、例えば０．８μｍ程度の線幅のパターンをウェハ
上に作るとなると、その１／５〜１／１０以下のずれ量
しか許容されない。

【０００６】従って、走査露光中においては、マスクと
ウェハとの相対的な位置ずれを常にモニターできること
が望ましい。その１つの従来例として、特開昭６３−４
１０２３号公報に開示されたように、マスク（レチク
ル）に形成されたハの字状の複数のレチクルマークと、
ウェハに形成されたハの字状の複数のウェハターゲット
とを、走査露光の直前、もしくは走査露光中に次々と検
出して、レチクルとウェハとの相対位置関係（倍率エラ
ーや回転エラーも含む）を補正する方式が知られてい
る。

【０００７】上記、特開昭６３−４１０２３号公報に開
示された方式は、図１に簡単に示したように、レチクル
Ｒの周辺に形成された複数のハの字マーク群ＲＭ１、Ｒ
Ｍ２、ＲＭ３と、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの周辺
に形成された複数のハの字マーク群ＷＭ１、ＷＭ２、Ｗ
Ｍ３とを、ハの字に配置したスリット状の照明光束ＡＩ
Ｌの照射のもとで、次々に相対走査する。図１において
投影光学系ＰＬは説明を簡単にするため等倍で図示し、
レチクルＲとウェハＷとは矢印のように互いに逆方向に
走査移動する。このとき、照明光束ＡＩＬの照射によっ
てレチクルマークＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３とウェハマー
クＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３から反射された正反射光、も
しくは散乱光の光量変化は図２に示すように、時間軸上
で規定される。図２（Ａ）はレチクルマークからの反射
光を光電検出して得られる信号波形の一例を表し、図２
（Ｂ）はウェハマークからの散乱光を光電検出して得ら
れる信号波形の一例を表す。レチクルＲとウェハＷのア
ライメントは、レチクル信号波形中のパルスＰ１がウェ
ハ信号波形中の１対のパルスＰ２、Ｐ３と時間的に整合
し、引き続きレチクル信号波形中のパルスＰ４、Ｐ７が
それぞれウェハ信号波形中の１対のパルスＰ５、Ｐ６、
及びパルスＰ８、Ｐ９と時間的に整合するように、レチ
クルＲ、ウェハＷの走査速度と相対位置を調整すること
によって達成される。ただし、実際に走査露光を行なっ
ている間に各マークを始めて検出するとなると、走査露
光の開始時点では精密なアライメントが達成されていな
いことになる。そこで、実際の露光開始前に図１に示し
たように予備走査を行ない、レチクル信号波形中の各パ
ルスＰ１、Ｐ４、Ｐ７の各位置を平均した位置と、ウェ
ハ信号波形中の各パルスＰ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ
８、Ｐ９の各位置を平均した位置とを求め、両平均位置
の差から走査露光方向のアライメント誤差ΔＸがわか
る。またパルスＰ１〜Ｐ６の各位置から次式を算出す
ると、走査方向と直交する方向のアライメント誤差ΔＹ
がわかる。

【０００８】ΔＹ＝（（Ｐ５＋Ｐ６）−（Ｐ２＋Ｐ
３））−（Ｐ４−Ｐ１）

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
非常に細いスリット状の照明光束ＡＩＬが各アライメン
トマークを横切った時だけ、各信号波形が得られるた
め、高いアライメント精度を得るには複数個のマークの
位置を検出して、その平均値を求める等の処理が不可欠
になる。従って予備的なアライメントのための走査を行
なった後、露光用の本走査を行なうことになる。これで
はスループットが犠牲になってしまうという問題をさけ
られない。また、上記従来のマーク形状では、例え１ケ
所のマーク検出での精度が十分であっても、マークの大
きさは走査方向に関して極めて狭い幅寸法しか有してい
ないため、アライメント信号波形中の各パルスは時間的
に断続的なものになり、信号波形中でパルスが発生しな
い期間では、実質的にアライメント誤差の検出を行なっ
ていないことになる。

【００１０】このため、走査方向に並んだ複数のマーク
の各間の部分では、レチクルＲやウェハＷを移動させる
走査ステージの位置を計測するレーザ干渉計の計測値を
頼りにすることになる。本発明は、この様な従来の問題
点に鑑みてなされたもので、露光前のアライメント用の
走査を極力不要にすることを目的としている。

【００１１】また本発明は、マスクステージとウェハス
テージとを倍率に応じた速度比で精密に走査移動させる
とともに、その走査中に生ずるマスクパターンとウェハ
上のパターンとの整合状態からのずれを許容範囲内に押
え込むことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、例えば、照明光に対してマスク（レチク
ルＲ）と基板（ウエハＷ）とをそれぞれ相対移動して、
マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に走査露光する
装置において、マスク（Ｒ）に形成されるパターンの少
なくとも一部を基板（Ｗ）上に投影する投影光学系（Ｐ
Ｌ）と、マスク（Ｒ）に照明光を導くとともに、マスク
（Ｒ）上における照明光の照射領域を、投影光学系（Ｐ
Ｌ）の視野内で、その長手方向がその相対移動の方向に
直交する方向と一致するように規定する照明光学系（１
〜５）と、その走査露光中、その照明光の照射領域内の
所定点を回転中心としてマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを
相対回転可能な駆動手段（Δθ機構）と、を備えるよう
にしたものである。

【００１３】上記目的を達成するために、本発明は、例
えば、マスク（Ｒ）を保持するマスクステージ（６）
と、感光基板を保持する基板ステージ（９）とを備え、
マスクステージ（６）と基板ステージ（９）とを同期移
動させることによって、マスク（Ｒ）の原画パターンを
感光基板（Ｗ）上に走査露光する装置において、マスク
（Ｒ）に照明光を照射するとともに、マスク（Ｒ）上に
おける照明光の照射領域を、投影光学系（ＰＬ）の光軸
（ＡＸ）を含み、その長手方向（Ｙ）がその同期移動の
方向と直交する方向に一致するように規定する照明光学
系（１〜５）と、その同期移動の方向と直交する方向
（Ｙ方向）に離れてマスク（Ｒ）上に形成された複数の
マスクマーク（ＲＭa，ＲＭｂ）を検出するために、そ
の同期移動の方向と直交する方向に離れて配置された複
数のアライメント系（アライメントユニットＸＡ，アラ
イメントユニットＸＢ）と、そのアライメント系の検出
結果に基づいて、マスク（Ｒ）を回転させる駆動手段
（Δθ機構）とを備えるようにしたものである。

【００１４】また上記目的を達成するために本発明は、
例えば、照明光に対してマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを
それぞれ相対移動して、マスク（Ｒ）のパターンを基板
（Ｗ）上に走査露光する方法において、その走査露光
中、その相対移動の方向と直交する方向（Ｙ方向）に関
するマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）との位置関係を制御する
とともに、その照明光の照射領域内の所定点を回転中心
としてマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを相対回転させるよ
うにしたものである。

【００１５】本発明によれば、その走査中に生ずるマス
クパターンとウェハ上のパターンとの整合状態からのず
れ（相対回転誤差）を許容範囲内に押え込むことができ
る。

【００１６】したがって、本発明によれば、１つのショ
ット領域内の全面で極めて高い、アライメント精度、重
ね合わせ精度を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施形態】図３は本発明の第１の実施例による
ステップ＆スキャン露光装置の構成を示し、図４はスキ
ャン露光時の様子を模式的に示した斜視図である。図３
において、投影光学系ＰＬは、一例として従来の屈折素
子のみで構成されたフルフィールドタイプの１／５縮小
投影レンズであり、レチクルＲ側とウェハＷ側がともに
テレセントリックになっている。

【００１８】さて、露光用光源からの照明光は、フライ
アイレンズ等によって均一な照度分布になって照明視野
絞りとしてのレチクルブラインド１を照射する。ブライ
ンド１には、レチクルＲ上をスリット状に照明するため
のスリット開口が設けられる。このスリット開口の長手
方向はレチクルＲ、ウェハＷの走査方向、例えばＸ方向
と直交したＹ方向に一致している。ブラインド１のスリ
ット開口を通った照明光は、レンズ系２、ミラー３、コ
ンデンサーレンズ４、及びダイクロイックミラー（又は
ビームスプリッター）５を介してレチクルＲに達する。
ここでブラインド１はレンズ系２、コンデンサーレンズ
４の合成系に関してレチクルＲのパターン面（投影レン
ズＰＬと対向した面）と共役に配置され、レチクルＲに
はスリット開口の像が結像される。

【００１９】またスリット開口の中心は投影レンズＰ
Ｌ、及び照明光学系（レンズ系２、コンデンサーレンズ
４等）の光軸ＡＸに一致しているものとする。さて、レ
チクルＲは少なくともＸ方向に大きく移動可能なレチク
ルステージ６上に吸着保持される。レチクルステージ６
はコラム７上をモータ８によってＸ方向に走査移動す
る。もちろん、レチクルＲのアライメントのためにはＹ
方向とθ方向の微動機構も必要であるが、ここではその
図示、及び説明を省略する。レチクルＲのスリット照明
領域内に存在するパターンの像は投影レンズＰＬによっ
てウェハＷ上に結像投影される。ウェハＷは２次元
（Ｘ、Ｙ方向）に大きく移動するウェハステージ９上に
載置され、このステージ９はモータ１０によって駆動さ
れる。レーザ干渉計１１はウェハステージ９の座標位置
の変化を遂次計測するとともに、ウェハステージ９のＸ
方向、及びＹ方向の移動速度に関するスピード信号も出
力する。駆動制御部１２はレーザ干渉計１１からの位置
情報やスピード信号に基づいてモータ１０を最適な駆動
パターンで制御する。本実施例ではウェハステージ９の
Ｘ方向の移動によって走査露光を行ない、Ｙ方向の移動
をステッピングに使うものとするが、その逆であっても
よいことは言うまでもない。

【００２０】尚、図３には示してないが、レチクルステ
ージ６はレーザ干渉計によって座標位置、回転（ヨーイ
ング）誤差等が計測されているものとする。次に図４を
参照して、レチクルＲとウェハＷに形成されたアライメ
ントマークの配置の一例を説明する。図４に示したよう
に、レチクルＲとウェハＷはＸ方向に沿って互いに逆方
向に走査移動されることから、レチクルＲ上のパターン
領域ＰＡの周辺のＸ方向に伸びたストリートライン領域
内に、複数の格子要素をＸ方向に一定ピッチで走査範囲
に渡って配列した格子マークＲＭａ、ＲＭｂが設けられ
る。格子マークＲＭａ、ＲＭｂはパターン領域ＰＡを挾
んでＹ方向に離して設けられるが、その格子ピッチのＸ
方向の位置関係は一致しているものとする。

【００２１】一方、ウェハＷ上には複数のパターン（シ
ョット）領域ＳＡが形成され、各ショット領域ＳＡの周
辺には、レチクルＲの格子マークＲＭａと対応したスト
リートライン領域の位置に、同様の格子マークＷＭａが
形成され、格子マークＲＭｂと対応したストリートライ
ン領域の位置に同様の格子マークＷＭｂが形成される。

【００２２】レチクルＲの格子マークＲＭａとウェハＷ
の格子マークＷＭａとのＸ方向の相対位置ずれは、光軸
ＡＸａを有するアライメント光学系を介して検出され、
レチクルＲの格子マークＲＭｂとウェハＷの格子マーク
ＷＭｂとのＸ方向の相対位置ずれは、光軸ＡＸｂを有す
るアライメント光学系を介して検出される。これら光軸
ＡＸａ、ＡＸｂはいずれも投影レンズＰＬの瞳面ＥＰの
中心で光軸ＡＸと交差する。

【００２３】ここで、再び図３を参照してアライメント
系、及び制御系について説明する。本実施例では、レチ
クルＲ、ウェハＷの各格子マークのピッチ方向の位置ず
れを検出するのに好適な干渉縞アライメント法を採用す
る。この干渉縞アライメント法の一例は、例えば特開昭
６３−２８３１２９号公報、特開平２−２２７６０２号
公報等に開示されているので、ここでは簡単に説明す
る。

【００２４】Ｎｅ−Ｎｅ、Ｈｅ−Ｃｄ、又はＡｒイオン
等のレーザ光源２０からのコヒーレントな直線偏光レー
ザは、２光束化周波数シフタ部２１に入射し、周波数差
Δｆを有する２つのビームＢＬ１、ＢＬ２が作られる。
周波数差Δｆは、アライメントマークからの光を受光す
る光電検出器の周波数応答性によって上限が決まり、半
導体センサーでは実用的には１００kHz以下、例えば５
０kHz程度がよい。ただし、光電子増倍管（フォトマル
チプライヤ）を使う場合等は比較的高い周波数にするこ
とができる。

【００２５】さて、２つのビームＢＬ１、ＢＬ２は送光
光学系２２を介して複数のアライメント光学系へ分配さ
れる。図３では、１つのアライメント光学系を構成する
対物レンズ２３と先端ミラー２４とを示す。そして、対
物レンズ２３の光軸が図４に示した光軸ＡＸａ、ＡＸｂ
のいずれか一方に相当する。２つのビームＢＬ１、ＢＬ
２は対物レンズ２３の光軸から対称に偏心して対物レン
ズ２３に入射し、ミラー２４とダイクロイックミラー５
を介して対物レンズ２３の焦点位置に存在するレチクル
Ｒのパターン面で互いに平行光束となって交差する。こ
の交差によってレチクルＲの格子マークＲＭａ、又はＲ
Ｍｂ上に１次元の干渉縞が作られる。そして、レチクル
Ｒの透明部を透過した２本のビームは投影レンズＰＬを
介してウェハＷ上の格子マークＷＭａ、又はＷＭｂ上で
交差して１次元の干渉縞が作られる。

【００２６】これら干渉縞は２本の送光ビーム間にΔｆ
の周波数差があることから、Δｆに比列した速度で干渉
縞のピッチ方向に流れる。各格子マークのピッチ方向と
干渉縞のピッチ方向とが一致するように、２本の送光ビ
ームの入射方向を決定し、かつ格子マークのピッチと干
渉縞のピッチとが所定の関係（例えば整数比）になるよ
うに、２本の送光ビームの交差角を決定すると、各格子
マークからは、垂直方向に周波数差Δｆと同じビート周
波数をもった干渉光が発生する。この干渉光はビート周
波数Δｆで常時明暗を繰り返しており、格子マークと２
本の送光ビームの交差領域の相対位置がＸ方向に微少偏
位した状態にあったとしても、そのビート周波数Δｆは
変化しない。

【００２７】これら格子マークからの干渉光はミラー
５、２３、対物レンズ２３を介して、光電検出ユニット
２５に導びかれ、正弦波状の検出信号ＳＲ、ＳＷが作ら
れる。信号ＳＲはレチクルＲの格子マークＲＭａ、又は
ＲＭｂからの干渉光を光電検出して得られ、信号ＳＷは
ウェハＷの格子マークＷＭａ、又はＷＭｂからの干渉光
を光電検出して得られたもので、レチクルＲとウェハＷ
とが静止した状態では、どちらの信号の周波数もΔｆで
ある。ただし、レチクルＲの格子マークとウェハＷの格
子マークとが、そのピッチ方向にずれているときは、２
つの信号ＳＲ、ＳＷの間に位相差Δφが生じる。この位
相差Δφは位相差計測部２７によって検出され、検出さ
れた位相差に対応した位置ずれ量が算出される。検出可
能な位相差は、通常±１８０°の範囲であり、これは格
子マークのピッチをＰｇ（μｍ）とすると、位置ずれ量
として±Ｐｇ／２（μｍ）、又は±Ｐｇ／４（μｍ）に
相当する。

【００２８】主制御部３０は、この位置ずれ量の値を入
力し、ウェハステージ９の駆動制御部１２、又はレチク
ルステージ６の駆動制御部２８に遂次補正値を出力す
る。先に述べた従来の干渉縞アライメント法では、主制
御系３０は単にその位相差が所定値になるまでモータ
８、又は１０を駆動してレチクルステージ６、又はウェ
ハステージ９のいずれか一方を微動させるだけでよかっ
た。しかしなから本実施例のように、レチクルＲとウェ
ハＷの両方が高速移動するスキャン露光中にも、２つの
信号ＳＲとＳＷの位相差を求めるとなると、別の問題が
生じてくる。それは、スキャン露光によって格子マーク
が２本の送光ビームの交差領域に対してピッチ方向に速
度ｖ(mm/s)で移動し続けることによって、光電検出すべ
き格子マークからの干渉光がドップラー効果を受け、検
出信号ＳＲ、ＳＷの周波数がΔｆから大きく変動してし
まうことである。信号ＳＲ、ＳＷの周波数ｆs (kHz)
は、格子マーク（ピッチＰｇ）の移動速度をｖ(mm/s)と
して次式で表わされる。

【００２９】ｆｓ＝Δｆ＋２ｖ／Ｐｇ（ただしビート周
波数Δｆは５０ｋHz）例えば速度ｖが−１００mm/sであ
ると、信号ＳＲ、ＳＷの周波数ｆs はＰｇ＝８μｍとし
て、２５ｋHzになってしまい、速度ｖが＋１００mm/sで
あると、周波数ｆs は７５ｋHzになる。そのため、レチ
クルステージ６、ウェハステージ９の走査速度にはある
程度が伴う。例えは、周波数ｆs として位相差計測上で
問題とならない値が確保できるように走査速度ｖを低め
に設定しておけばよい。また周波数ｆs が低くなるよう
な走査方向（−Ｘ方向）はさけて、常に＋Ｘ方向のみに
限定して走査露光を行なうようにしておけばよい。

【００３０】以上のことをふまえて、本実施例の主制御
部３０は、より簡単な走査中アライメント実現のため
に、まずウェハステージ９を制御された一定速度で駆動
するための速度及び位置のコントロール部３００と、レ
チクルステージ６を制御された一定速度で駆動するため
の速度及び位置のコントロール部３０２と、トラッキン
グ走査コントロール部３０４とを有する。

【００３１】通常のレチクル単体の位置決め、いわゆる
レチクルアライメントや、ウェハ単体の位置合せ、いわ
ゆるウェハグローバルアライメント（又はＥＧＡ）の場
合、コントローラ部３００、３０２は相互に関連するこ
となく、従来通りの機能を達成する。そしてスキャン露
光時には、コントローラ部３００、３０２は相互に協調
してレチクルステージ６とウェハステージ９の相対位
置、及び速度を制御する。

【００３２】この協調制御に関しては、図１に示した従
来の装置においても同様に実施されている。本実施例で
は、さらにトラッキング走査コントロール部３０４を設
け、通常の協調制御とトラッキング制御とを切り替えら
れるようにした。このトラッキング制御は、位相差計測
部２７から遂次出力される位置ずれ量が常に一定の値に
なるように、レチクルステージ６の駆動制御部２８をサ
ーボ制御するとともに、ウェハステージ９は単に一定速
度で制御するというものである。もちろん、レチクルス
テージ６を定速制御とし、ウェハステージ９をトラッキ
ング制御としてもよい。

【００３３】すなわち本実施例では、走査露光中に連続
して信号ＳＲ、ＳＷが出力されること、換言するとレチ
クルＲとウェハＷとの相対位置ずれ量の変化が遂次検出
されることに着目して、レチクルとウェハのいずれか一
方は定速度で走査し、他方はその走査移動に追従するよ
うに制御したのである。尚、図３において基準検出系２
６は２本のビームＢＬ１、ＢＬ２のビート周波数Δｆを
検出するもので、この検出信号は、周波数Δｆの正弦波
状の基準信号ＳＦとして位相差計測部２７に入力する。

【００３４】位相差計測部２７は基準信号ＳＦと検出信
号ＳＲとの位相差から、レチクルＲの初期位置のずれを
求めたり、基準信号ＳＦと検出信号ＳＷとの位相差か
ら、ウェハＷの初期位置のずれを求めたりすることがで
きる。さらに位相差計測部２７には、周波数変化を検出
する回路が組み込まれており、基準信号ＳＦに対する検
出信号ＳＲ、又はＳＷの周波数変化を定量化することに
よって、レチクルステージ６、又はウェハステージ９の
速度変化を格子マークの移動から直接検出することが可
能となっている。

【００３５】さて、本実施例では図４に示すように、２
組のアライメント系（光軸ＡＸａとＡＸｂ）が、パター
ン領域ＰＡの両脇の格子マークＲＭａ、ＲＭｂ、及びシ
ョット領域ＳＡの両脇の格子マークＷＭａ、ＷＭｂを検
出しているため、光軸ＡＸａを有するアライメント系の
ユニット（以後アライメントユニットＸＡとする）から
得られる位置ずれ量ΔＸａと、光軸ＡＸｂを有するアラ
イメント系のユニット（以後、アライメントユニットＸ
Ｂとする）から得られる位置ずれ量ΔＸｂとの差を、例
えばハードウェアによるデジタル減算回路で遂次算出す
るようにすれば、レチクルＲとウェハＷ（１つのショッ
ト領域ＳＡ）との相対回転誤差の変化が走査露光中にた
だちに求まる。

【００３６】相対回転誤差も、パターン領域ＰＡ、又は
ショット領域ＳＡのサイズや、最小線幅の値によって、
ある許容量が定められ、許容量を越える回転誤差が生じ
得るときは、レチクルステージ６を微小回転させるΔθ
機構にフィードバックして、走査露光中にリアルタイム
に回転誤差を補正していくことが望しい。この場合、Δ
θ機構の回転中心は、レチクルＲ上に投影されたブライ
ンド１のスリット開口像の中心と一致していることが好
しい。

【００３７】ここで、図３に示した装置中の送光光学系
２２と光電検出ユニット２５の具体的な一例を、図５を
参照して説明する。図５において、２本の送光ビームＢ
Ｌ１、ＢＬ２は照明視野絞り４０上で交差するととも
に、所定の大きさの照明領域に制限される。制限された
２本の送光ビームはレンズ系４１、偏光ビームスプリッ
タ４２、及び１／４波長板４３を介して対物レンズ２３
に入射する。この図５から明らかなように、絞り４０と
レチクルＲの格子マークＲＭａとは、レンズ系４１と対
物レンズ２３との合成系に関して互いに共役に配置され
る。そして２本の送光ビームＢＬ１、ＢＬ２は、レンズ
系４１と対物レンズ２３との間のフーリエ空間中のフー
リエ変換面（投影レンズＰＬの瞳ＥＰと共役な面）でそ
れぞれビームウェストとなって収れんするとともに、送
光ビームＢＬ１、ＢＬ２の各主光線はフーリエ空間内で
光軸ＡＸａと平行に、かつ対称になる。

【００３８】さて、２本の送光ビームＢＬ１、ＢＬ２は
偏光ビームスプリッタ４２をほぼ１００％透過した後、
１／４波長板４３で同一方向に回転する円偏光に変換さ
れ、対物レンズ２３を介して再び平行な２本のビームと
なってマークＲＭａの位置で交差する。マークＲＭａの
配置については図４に示したが、実際にはウェハ側のマ
ークＷＭａに対して非計測方向（格子ピッチ方向と直交
する方向）に横ずれした関係にしておく。

【００３９】図６は、レチクルＲ側でみた格子マークＲ
Ｍａ、ＷＭａの関係を示し、矩形の領域ＡＬｘは絞り４
０の開口像である。ここで、格子マークＲＭａ、ＷＭａ
はライン・アンド・スペースが１：１（デューティ５０
％）であり、投影レンズＰＬの倍率を１／Ｍとすると、
マークＲＭａのレチクルＲ上でのピッチＧＰｒと、マー
クＷＭａのウェハＷ上でのピッチＧＰｗとは、ＧＰｒ＝
Ｍ・ＧＰｗの関係に定められる。スキャン露光時には、
領域ＡＬｘに対してマークＲＭａ、ＷＭａがレチクル面
上で同一方向（図６では＋Ｘ方向）に同一速度ｖで移動
する。図６に示すように格子マークＲＭａとＷＭａは、
非計測方向（ここではＹ方向）にアライメントが達成さ
れているときに、一定の間隔ＤＳを保つように予め横ず
れして配置される。この間隔ＤＳはＹ方向のアライメン
ト精度に依存して決められる。

【００４０】図７は、格子マークＲＭａ、又はＷＭａが
ピッチ方向に速度＋ｖ、又は−ｖで移動したときの様子
を示し、各格子マーク上に作られる干渉縞ＩＦは速度＋
Ｖｆで流れているものとする。図７のように、格子マー
クが速度＋ｖで移動するときは、干渉縞ＩＦの流れる方
向と一致しているため、格子マークから垂直に発生する
±１次回折光の干渉光ＢＴのビート周波数はΔｆよりも
低くなり、格子マークが速度−ｖで移動するときは干渉
縞ＩＦの流れる方向と逆方向になるため、ビート周波数
はΔｆよりも高くなる。

【００４１】ここで、格子マークＲＭａについて考えて
みると、２つの送光ビームＢＬ１、ＢＬ２の入射角θを
光軸ＡＸａに関して対称に定めるとして次式の関係に設
定する。 sinθ＝λ／ＧＰｒこうすると、格子マークＲＭａからの±１次回折光は垂
直方向に発生する。またこの条件のもとで、干渉縞ＩＦ
のピッチＰifは、Ｐif＝１／２・ＧＰｒの関係になる。

【００４２】このことから、送光ビームＢＬ１、ＢＬ２
の差周波数Δｆ(kHz)と格子マークの速度ｖ(mm/s)との
関係、及びドップラー効果により、干渉光ＢＴの明暗変
化の周波数ｆs(kHz)は、先に説明した通り、ｆs＝Δｆ
＋２ｖ／ＧＰｒになる。さて、図５に示すようにレチク
ルの格子マークＲＭａからの干渉光ＢＴｒと、ウェハの
格子マークＷＭａからの干渉光ＢＴｗとは、対物レンズ
２３、１／４波長板４３、偏光ビームスプリッタ４２を
介して光軸ＡＸａ上を戻り、レンズ系４４に入射する。
このレンズ系４４は逆フーリエ変換レンズとして作用
し、格子マークＲＭａ、又はＷＭａと共役な面が作られ
る。レンズ系４４からの干渉光ＢＴｒ、ＢＴｗはハーフ
ミラー４５で２つに分割され、遮光板４６Ｒ、４６Ｗに
達する。この遮光板４６Ｒは、格子マークＲＭａと共役
な位置に配置され、マークＲＭａからの干渉光ＢＴｒの
みを通して、他の干渉光ＢＴｗを遮光するような配置の
開口ＡＰＲを有する。同様に、遮光板４６Ｗは格子マー
クＷＭａと共役な位置に配置され、マークＷＭａからの
干渉光ＢＴｗのみを通して、他の干渉光ＢＴｒを遮光す
るような配置の開口ＡＰＷを有する。

【００４３】光電センサー（フェトダイオード、フォト
マル等４７Ｒは開口ＡＰＲからの干渉光ＢＴｒを受光し
て信号ＳＲを出力し、光電センサー４７Ｗは開口ＡＰＷ
からの干渉光ＢＴｗを受光して信号ＳＷを出力する。こ
れら信号ＳＲ、ＳＷの処理については図３で説明した通
りである。以上、本実施例ではウェハステージ９を走査
露光中に定速制御するようにしたが、これは走査速度の
変動がショット領域ＳＡ内の露光量むらとなるからであ
る。またブラインド１は必ずしも、スリット開口に限ら
れず、投影レンズＰＬの円形のイメージフィールド内に
内包される正六角形、矩形、ひし形、又は円弧状等の開
口であってもよい。

【００４４】正六角形の開口を有するブラインドを用い
たステップ＆スキャン方式の装置は、特開平２−２２９
４２３号公報に開示されており、そこに開示された装置
に本実施例のアライメント制御方式を組み込んでもよ
い。次に本発明の第２の実施例について説明するが、こ
こでは第１の実施例をそのまま使うとともに、さらに走
査露光中の２次元（Ｘ、Ｙ方向）のアライメントを可能
とするものである。

【００４５】走査露光をＸ方向とすると、それと直交す
るＹ方向についても同様の干渉縞アライメント法が利用
できるように、レチクルＲ上とウェハＷ上の格子マーク
の配置と構造を若干偏光する。本実施例では、図３、図
５に示したＴＴＲ方式のアライメント系をＸ方向用とＹ
方向用とに２軸設けるようにし、レチクルとウェハの各
ストリートライン上にＸ方向用、Ｙ方向用の格子マーク
を設ける。

【００４６】図８は、レチクルＲ上の各マーク配置とア
ライメント系の対物レンズの配置を示し、ここでもＸ方
向を走査露光方向とすると、レチクルＲのパターン領域
ＰＡの両脇でＸ方向に伸びるストリートライン領域内
に、Ｙ方向用の格子マークＲＭＹａ、ＲＭＹｂとＸ方向
用の格子マークＲＭＸａ、ＲＭＸｂとを設ける。これら
格子マークは一例として図９に拡大して示すように配置
され、Ｙ方向用の格子マークＲＭＹａは数本のラインア
ンドスペースパターンをＸ方向に延設したもので、その
隣りにＸ方向用の格子マークＲＭＸａが設けられる。こ
のレチクルＲ上の格子マークＲＭＹａとＲＭＸａの両側
は透明部となっていて、対応するウェハＷ上のＹ方向用
の格子マークＷＭＹａとＸ方向用の格子マークＷＭＸａ
とが位置する。

【００４７】本実施例では、これら格子マークのうちＸ
方向用の格子マークＲＭＸａ（ＷＭＸａ）とＲＭＸｂ
（ＷＭＸｂ）は、第１の実施例と同様にＸ方向用のアラ
イメント系の対物レンズ２３Ｘａ、２３Ｘｂを介して検
出され、Ｙ方向用の格子マークＲＭＹａ（ＷＭＹａ）と
マークＲＭＹｂ（ＷＭＹｂ）は、Ｙ方向用のアライメン
ト系の対物レンズ２３Ｙａ、２３Ｙｂを介して検出され
る。

【００４８】Ｙ方向用のアライメント系は、基本的にＸ
方向用のアライメント系と同一の構成であり、異なる点
は２本のビームＢＬ１、ＢＬ２のレチクルＲ（又はウェ
ハＷ）に対する入射角がＹ−Ｚ平面内で傾いていること
である。また、Ｘ方向用のアライメント系の内部の開口
絞り（４６Ｒ、４６Ｗ）はＹ方向用の格子マークＲＭＹ
ａ、ＷＭＹａ（ＲＭＹｂ、ＷＭＹｂ）からの干渉光をも
遮光するように設定され、Ｙ方向用のアライメント系の
内部の開口絞りはＸ方向用の格子マークＲＭＸａ、ＷＭ
Ｘａ（ＲＭＸｂ、ＷＭＸｂ）からの干渉光をも遮光する
ように設定される。

【００４９】ここで、レチクルＲとウェハＷが相対的に
Ｘ方向に走査されると、レチクルＲ上のＹ方向用の格子
マークＲＭＹａからの干渉光（ビート光）と、ウェハＷ
上のＹ方向用の格子マークＷＭＹａからの干渉光（ビー
ト光）とを光電検出して得られる２つの信号の周波数
は、レチクルＲ、ウェハＷのＸ方向の走査速度とは無関
係に、ほぼ一定（Δｆ）となる。ただし、Ｙ方向のアラ
イメント誤差量が時間的に急峻に変化するときは、それ
に応じて進行の周波数も変化し得るか、この変化はほと
んど無視し得る程度のもので、ほとんどの場合、Ｙ方向
のアライメント誤差量は、２つの信号の位相差を検出す
るだけでよい。このＹ方向の場合についても、アライメ
ント誤差量は遂次出力されるから、その誤差量が常に一
定値になるように、レチクルステージ６、又はウェハス
テージ９をＹ方向に微動させる。あるいは、走査露光中
に、Ｙ方向のアライメント誤差信号に基づいて、レチク
ルステージ６、又はウェハステージ９のＹ方向用の駆動
系をサーボ（フィードバック）制御するようにしてもよ
い。

【００５０】本実施例では、走査露光方向にＸ方向用と
Ｙ方向用の各アライメント系を並置したが、単一の対物
レンズを介してＸ方向とＹ方向のアライメントが可能な
ように、４本のビームを同時に入射するようにしてもよ
い。ところで、図３に示した装置では図示を省略した
が、レチクルＲの上方には、露光光と同一波長の照明光
のもとでレチクルＲ上の格子マークとウェハステージ９
上の基準マークとを観察するＴＴＲ方式のアライメント
系が設けられている。これは、図３、図５に示したアラ
イメント系が露光光と異なる波長のビームＢＬ1 、ＢＬ
2 を使ったときのベースライン管理のために必要とな
る。

【００５１】さて、露光光と同一波長を使うＴＴＲアラ
イメント系は、例えば図１０のように配置される。図１
０において、対物レンズ２３、ミラー２４は図３中のも
のと同一のものであり、これらの他に光ファイバー６
２、ビームスプリッタ６１、対物レンズ６０、及び撮像
素子６３等から成るＴＴＲアライメント系が設けられ、
ウェハステージ９上には基準マーク板ＦＭが固定され
る。光ファイバー６２は露光光と同一波長の照明光を射
出し、ビームスプリッタ６１で反射した照明光は対物レ
ンズ６０を介してレチクルＲ上の格子マークを照明す
る。レチクルＲを透過した照明光は、投影レンズＰＬを
介して基準マーク板ＦＭ上の格子マークを照射する。こ
の基準マーク板ＦＭ上には、図１０に示すように対物レ
ンズ２３を介して同時に検出可能な位置に格子マークが
設けられている。

【００５２】撮像素子６３は、レチクルＲの格子マーク
と基準マーク板ＦＭの格子マークとの各像を撮像して、
両マークの位置ずれ量（ΔＸｅ、ΔＹｅ）を求めるため
に使われる。このとき同時に対物レンズ２３を介して干
渉縞方式のアライメント系を作動させて、レチクルＲの
格子マークと基準マーク板ＦＭの格子マークとの相対位
置ずれ量（ΔＸａ、ΔＹａ）を求める。

【００５３】これによって、ベースライン量は（ΔＸａ
−ΔＸｅ、ΔＹａ−ΔＹｅ）としてもとめられる。ただ
し、この場合、ウェハステージ９（基準マーク板ＦＭ）
を静止させておく必要があるので、一般的にはレーザ干
渉計１１の計測値が一定値になるように、ウェハステー
ジ９をフィードバック制御しておく。ところが、レーザ
干渉計１１のレーザ光路は、大気中に開放された状態に
あるので、わずかな空気ゆらぎによって計測値が微妙に
変動する。このため、上記のようなベースライン計測に
あたって、レーザ干渉計１１の計測値でウェハステージ
９を静止させようとしても、空気ゆらぎによるドリフト
が生じることになる。

【００５４】ところが、図３、図５に示した干渉縞方式
のアライメント系はレチクルＲと投影レンズＰＬの間、
及び投影レンズＰＬとウェハＷの間では空気中に露出し
ているビーム部分がわずかであることから、たとえ空気
ゆらぎが生じても、それによる計測誤差はほとんど無視
できる。そこで、干渉縞方式のアライメント系を使っ
て、レチクルＲと基準マーク板ＦＭとをアライメントす
るように、レチクルステージ６、又はウェハステージ９
をフィードバック制御する。これによってレチクルＲと
基準マーク板ＦＭとの相対的な位置ずれは、別波長のア
ライメント系（対物レンズ２３）のもとでほぼ零に追い
込まれる。そして、その状態で撮像素子６３を使ってレ
チクルＲの格子マークと基準マーク板ＦＭの格子マーク
との位置ずれ量を求める。これによって求められたずれ
量がベースライン量（ΔＸＢ、ΔＹＢ）となる。このベ
ースライン量（ΔＸＢ、ΔＹＢ）は、投影レンズＰＬの
色収差によって生じる固有値であって、レチクルＲ上の
格子マークの検出位置（投影レンズの像高点）が変わる
たびにチェックされる。

【００５５】このベースライン量（ΔＸＢ、ΔＹＢ）は
対物レンズ２３を介して検出されるレチクルＲとウェハ
Ｗとの相対位置ずれ量にオフセットとして加えられ、真
の重ね合わせ位置への補正として使われる。尚、対物レ
ンズ６０を介して観察する位置は、レチクルＲ上の露光
用照明光の照射領域（スリット状）からはずれた位置に
なるため、厳密に言えば、そのずれによって固有の誤差
が生じ得る。その誤差とは、主に投影レンズＰＬの露光
波長に起因して生じるディストーションによるものであ
る。しかしながら、投影レンズＰＬの投影視野内の各点
におけるディストーション量は、予め求めておくことが
できるため、対物レンズ６０の観察位置でのディストー
ション量を装置固有のオフセット量として記憶してお
き、ベースライン計測値を、さらに補正するようにして
おくとよい。

【００５６】図１１は、本発明の第３の実施例による格
子マーク配置を示し、特にウェハＷのストリートライン
内に形成する格子マークを２次元格子にすることで省ス
ペース化をはかるものである。図１１において、レチク
ルＲ上にはＹ方向用の格子マークＲＭＹａとＸ方向用の
格子マークＲＭＸａとがＹ方向に一定の間隔をあけて設
けられ、この間隔部分（透明部分）にはウェハＷ上の２
次元格子ＷＭｘｙが位置するように設定される。２次元
格子ＷＭｘｙは微小な矩形ドットパターンをＸ方向とＹ
方向の両方に所定のピッチで配列したものである。実際
のアライメント時には、図８に示したようにＸ方向用の
アライメント系とＹ方向用のアライメント系とで位置を
分離しておく方がよい。

【００５７】ただし、Ｘ方向アライメント用の２本のビ
ームとＹ方向アライメント用の２本のビームとを互いに
相補的な偏光状態にしておけば、２次元格子ＷＭｘｙか
ら垂直に発生する干渉光を偏光特性で分離することがで
きるので、同一の対物レンズ２３を介して４本のビーム
（Ｘ方向用の２本とＹ方向用の２本）を同時に格子マー
クへ照射することも可能である。

【００５８】このように、２次元格子ＷＭｘｙをウェハ
上のショット領域に沿った走査方向全体に設けること
で、かなりの省スペース化がはかれるとともに、走査露
光中の２次元のアライメント補正が可能になる。ちなみ
にウェハ上の一般的なストリートライン領域は幅（図１
１のＹ方向の寸法）が７０μｍ程度確保されている。２
次元格子ＷＭｘｙの矩形ドットの寸法を４μｍ角（すな
わちピッチ８μｍ）とすると、Ｙ方向には８個の矩形ド
ットが形成でき、これは実用上、ほぼ十分な計測精度が
期待できる。また図１１中のレチクル側の格子マークＲ
ＭＹａ、ＲＭＸａもウェハ側と同様の２次元格子にする
ことも可能である。

【００５９】図１２は、本発明の第４の実施例による格
子マーク配置を示し、レチクルＲのパターン領域ＰＡの
外側の走査露光方向に延びたストリートライン領域内に
１次元、又は２次元の格子マークＲＭＬ１〜ＲＭＬ４、
ＲＭＲ１〜ＲＭＲ３をＸ方向に飛び飛びに設ける。ウェ
ハＷ上にもそれらと対応した位置に１次元、又は２次元
の格子マークをＸ方向に飛び飛びに設ける。これらマー
クＲＭＬ１〜ＲＭＬ４とマークＲＭＲ１〜ＲＭＲ３と
は、互いに入れ子状態で配置され、アライメント系の２
本の対物レンズ２３Ｒ、２３ＬがＹ方向に離れて並んで
いるものとすると、Ｘ方向の走査露光のときに対物レン
ズ２３Ｒ、２３Ｌのいずれか一方が常に格子マークから
の干渉光を入射できるように設定されている。例えば、
図１２の位置からレチクルＲが左右に移動すると、対物
レンズ２３Ｌを介して格子マークＲＭＬ1 と、これに対
応したウェハ上の格子マークとがアライメントされ、対
物レンズ２３Ｌからの２本（又は４本）の送光ビームの
照射領域が格子マークＲＭＬ1 からはずれる直前に、格
子マークＲＭＲ１が対物レンズ２３Ｒからの送光ビーム
の照射点に達する。従って、次のサイクルでは、格子マ
ークＲＭＲ１と、これに対応したウェハ上の格子マーク
とが対物レンズ２３Ｒを介してアライメントされる。以
下同様にして、走査露光の信号に伴って対物レンズ２３
Ｒ、２３Ｌを交互に切り換えてアライメントしていく。
本実施例では、格子マークＲＭＬ１からＲＭＲ１への切
り換えの際、対物レコンズ２３でを介して得られる干渉
ビート光と、対物レンズ２３Ｒを介して得られる干渉ビ
ート光とが、時間的にわずかの間だけ同時に存在するよ
うに各マークを配置してある。

【００６０】この実施例のように格子マークを配置する
と、Ｘ方向に関する格子マークと格子マークとの間に他
のマーク、例えばウェハのグローバルアライメント（Ｅ
ＧＡ）用のマークを配置することができる。図１３は、
本発明の第５の実施例による投影露光装置の構成を示
し、図３の構成と異なる点はレチクルＲ（及びウェハ
Ｗ）の走査方向に複数のアライメント系の対物レンズ２
３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄを並べたことにある。レ
チクルＲ、及びウェハＷ上の格子マークの配置は、先の
図４、図８、図１１、図１２のいずれの方法でかまわな
い。

【００６１】この図１３の場合、４つの対物レンズ２３
Ａ〜２３Ｄはそれぞれ格子マーク上の異なる位置で発生
する干渉ビート光を入射して、レチクルＲとウェハＷの
走査移動中のアライメントを行なうが、走査位置によっ
ては、両脇の対物レンズ２３Ａ、２３Ｄのいずれか一方
のみしか使えないこともある。そこで、１つのアライメ
ントシーケンスとして、例えばレチクルＲが図１３中の
左側から右側へ走査される場合は、レチクルＲの走査位
置に応じて対物レンズ２３Ａ、対物レンズ２３Ｂ…の順
で使用するアライメント系の数や位置を変えることもで
きる。また、図１３のように複数のアライメント系が同
時に使えるときは、図１２に示した格子マークＲＭＬ１
〜ＲＭＬ４と格子マークＲＭＲ１〜ＲＭＲ３とを入れ子
の関係にしなくても、ほぼ連続的にアライメントのため
の信号を得ることができる。

【００６２】そのためには、例えは対物レンズ２３Ａ〜
２３Ｄの走査方向（Ｘ方向）の間隔と、格子マークＲＭ
Ｌ１〜ＲＭＬ４のＸ方向の間隔とを異ならせておけばよ
い。以上、上述の実施例によれば、レチクル（マスク）
とウェハ（感光基板）との相対的な位置ずれ量をアライ
メントセンサーで常時検出しながら、レチクルとウェハ
の一方を速度制御モードで走査し、他方はアライメント
センサーで得られる位置ずれ量が所定値になるようにサ
ーボ（トラッキング）制御モードで走査するため、速度
制御モードで走査される側に仮りに速度むらが生じたと
しても、走査方向の倍率誤差（走査方向の転写像寸法の
伸び縮み）はアライメントセンサーで決まる計測精度程
度に押え込むことが可能である。このため、ウェハ上の
１つのショット領域そのものが、ウェハプロセスの影
響、又はそのショット露光時の走査むら等によって走査
露光方向に非線形に伸縮していたとしても、常にアライ
メントセンサーからの計測信号を基準としてトラッキン
グ走査する限り、その１つのショット領域内の全面で極
めて高い、重合わせ精度を得ることができる。また図１
２に示す実施例のように、格子マークを走査方向に飛び
石状に配置すれば、何層にも及ぶＩＣ製造工程におい
て、マークの打ち替えを行なったときのスペースを省く
ことができる。飛び石状の格子マークの間隔をあまり広
くしなければ、１つの格子マークの検出終了から次の格
子マークの検出開始までの間にデッドタイムが生じたと
しても、そのデッドタイムをレーザ干渉計の空気揺らぎ
の周期よりも短くすることが可能となり、格子マークを
走査露光の範囲に渡って連続して設けたのと同等の精度
が得られる。すなわち、いずれの格子マークからも干渉
ビート光が得られないデットタイムの間は、ウェハステ
ージ用のレーザ干渉計、もしくはレチクルステージ用の
レーザ干渉計にもとづいて各ステージを移動させても、
従来の装置ほど空気揺らぎに影響されないといった利点
がある。さらに図１３に示した実施例のように、複数の
アライメントセンサーを走査露光方向に配置して、格子
マークを走査方向に飛び石状に設ける場合でも、各アラ
イメントセンサーの間隔と格子マークの間隔とを異なる
値に設定すれば、常にどれかのアライメントセンサーが
位置ずれ量を検出するか、もしくはいずれのアライメン
トセンサーもマークを検出しないデットタイムを極めて
短くすることができ、従来の方式よりもアライメント精
度、重ね合わせ精度を向上させることができる。尚、上
述の実施例による走査露光中アライメント方式は、従来
のステップ＆スキャン方式の露光装置にもそのまま応用
できるものである。

【００６３】

【発明の効果】以上のように本発明の走査露光装置によ
れば、照明光の照射領域に対してマスクとウエハとが移
動している走査露光中にも、その照射領域内の所定点を
回転中心として、マスクと基板とを相対回転するように
しているので、マスクと基板の相対回転誤差を許容誤差
内に抑えることができる。

【００６４】また本発明によれば、マスクと基板の同期
移動の方向に離れたマスク上の複数のマークを複数のア
ライメント系で検出可能とし、その検出結果に基づいて
マスクを回転するようにしているので、マスクと基板の
同期移動中にもマスクと基板の相対回転誤差を許容誤差
内に抑えることができる。

【００６５】また本発明の走査露光方法によれば、照明
光の照射領域に対してマスクとウエハとが移動している
走査露光中にも、その照射領域内の所定点を回転中心と
して、マスクと基板とを相対回転するようにしているの
で、マスクと基板の相対回転誤差を許容誤差内に抑える
ことができる。

【００６６】したがって、本発明によれば、１つのショ
ット領域内の全面で極めて高い、アライメント精度、お
よび重ね合わせ精度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のステップ＆スキャン露光装置におけるア
ライメント方式を説明する斜視図。

【図２】図１のアライメント方式で得られるアライメン
ト用の信号波形を示す波形図。

【図３】本発明の実施例による投影式走査露光装置の構
成を示す図。

【図４】図３の装置によるアライメント方式を説明する
斜視図。

【図５】図３の装置のアライメント系の構成を示す図。

【図６】図３の装置で使用されるレチクルとウェハの各
格子マークの配置を示す図。

【図７】図５のアライメント系の動作原理を説明する
図。

【図８】第２の実施例によるマーク配置を有するレチク
ルの平面図。

【図９】図８のマーク配置を部分的に拡大して示す平面
図。

【図１０】ベースライン計測の方式を説明するための
図。

【図１１】第３の実施例によるマーク配置を説明する
図。

【図１２】第４の実施例にるマーク配置を説明する図。

【図１３】第５の実施例による装置構成を説明する図。

【符号の説明】

ＲレチクルＲＭａ、ＲＭｂ、ＲＭＸａ、ＲＭＹａ、ＲＭＸｂ、ＲＭ
Ｙｂレチクル格子マークＷＭａ、ＷＭｂ、ＷＭＹａ、ＷＭＸａ、ＷＭｘｙウェ
ハ格子マークＷウェハＰＬ投影光学系１レチクルブラインド６レチクルステージ８レチクルステージ駆動モータ９ウェハステージ１０ウェハステージ駆動モータ１１レーザ干渉計１２ウェハステージ駆動制御部２０レーザ光源２３アライメント用対物レンズ２７位置ずれ量検出部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光に対してマスクと基板とをそれぞれ
相対移動して、前記マスクのパターンを前記基板上に走
査露光する装置において、前記マスクに形成されるパターンの少なくとも一部を前
記基板上に投影する投影光学系と、前記マスクに前記照明光を導くとともに、前記マスク上
における前記照明光の照射領域を、前記投影光学系の視
野内で、その長手方向が前記相対移動の方向に直交する
方向と一致するように規定する照明光学系と、前記走査露光中、前記照明光の照射領域内の所定点を回
転中心として前記マスクと前記基板とを相対回転可能な
駆動手段と、を備えたことを特徴とする走査露光装置。
【請求項２】前記駆動手段は、前記照射領域の中心を回
転中心として、前記マスクを回転させることを特徴とす
る請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記駆動手段は、前記走査露光中、前記相
対移動の方向と直交する方向に前記マスクと前記基板と
を相対移動可能であることを特徴とする請求項１または
２に記載の装置。
【請求項４】前記投影光学系は円形視野を有し、前記照射領域は、前記投影光学系の光軸を含むことを特
徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】前記照射領域の中心と前記投影光学系の光
軸とがほぼ一致することを特徴とする請求項４に記載の
装置。
【請求項６】前記照射領域の中心と前記照明光学系の光
軸とがほぼ一致することを特徴する請求項５に記載の装
置。
【請求項７】前記マスクと前記基板との相対回転誤差を
検出する検出手段をさらに備え、前記駆動手段は、前記検出手段で検出された相対回転誤
差に応じて前記マスクと前記基板とを相対回転させるこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装
置。
【請求項８】前記相対移動の方向と直交する方向に関す
る前記マスクと前記基板との位置ずれを検出する検出手
段をさらに備え前記駆動手段は、前記検出手段で検出さ
れた位置ずれに応じて、前記相対移動の方向と直交する
方向に前記マスクと前記基板とを相対移動することを特
徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】前記マスクを保持して移動可能なマスクス
テージと、前記基板を保持して移動可能な基板ステージと、前記マスクステージの位置情報及び回転情報を計測する
ための第１干渉計システムと、前記基板ステージの位置情報及び速度情報を計測するた
めの第２干渉計システムと、をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれ
か一項に記載の装置。
【請求項１０】マスクを保持するマスクステージと、感
光基板を保持する基板ステージとを備え、前記マスクス
テージと前記基板ステージとを同期移動させることによ
って、前記マスクの原画パターンを前記感光基板上に走
査露光する装置において、前記マスクに照明光を照射するとともに、前記マスク上
における前記照明光の照射領域を、前記投影光学系の光
軸を含み、その長手方向が前記同期移動の方向と直交す
る方向に一致するように規定する照明光学系と、前記同期移動の方向と直交する方向に離れて前記マスク
上に形成された複数のマスクマークを検出するために、
前記同期移動の方向と直交する方向に離れて配置された
複数のアライメント系と、前記アライメント系の検出結果に基づいて、前記マスク
を回転させる駆動手段と、を備えたことを特徴とする走査露光装置。
【請求項１１】前記駆動手段は、前記照射領域内の所定
点を回転中心として、前記マスクを回転させることを特
徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】照明光に対してマスクと基板とをそれぞ
れ相対移動して、前記マスクのパターンを前記基板上に
走査露光する方法において、前記走査露光中、前記相対移動の方向と直交する方向に
関する前記マスクと前記基板との位置関係を制御すると
ともに、前記照明光の照射領域内の所定点を回転中心と
して前記マスクと前記基板とを相対回転させることを特
徴とする走査露光方法。