JPH06302495A - アライメント方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スリットスキャン露光方式の投影露光装置に
おいて、レチクルのアライメントを高速且つ高精度に行
う。 【構成】 レチクルアーム２３Ａでレチクル微小駆動ス
テージ１１上にレチクル１２を載置した際に、レチクル
１２のパターンの描画領域ＰＡのレチクル座標系に対す
る回転角φ₁ が許容値より大きいときに、レチクル１２
を取り外してレチクル微小駆動ステージ１１をその回転
角φ₁ の方向に機構上の限界角φ₂ だけ回転する。そし
て、レチクル微小駆動ステージ１１上に再びレチクル１
２を載置した後に、レチクル微小駆動ステージ１１を逆
方向に回転して元の状態に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置でレチクルの位置決めを行う
場合に適用して好適なアライメント方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称す
る）のパターンを感光材が塗布された基板（ウエハ、ガ
ラスプレート等）上に転写する投影露光装置が使用され
ている。従来の投影露光装置としては、ウエハの各ショ
ット領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移動さ
せて、各ショット領域に順次レチクルのパターン像を露
光するというステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影型露光装置（ステッパー）が多く使用されていた。

【０００３】図９は従来のステッパーの要部を示し、こ
の図９において、ウエハステージＷＳの上にウエハＷが
載置され、このウエハＷの近傍のウエハステージＷＳ上
に基準マーク板ＦＭが固定されている。そして、図示省
略された照明光学系からの露光光ＥＬのもとで、レチク
ルステージＲＳ上に保持されたレチクルＲ上のパターン
の像が投影光学系ＰＬを介して、ステップ・アンド・リ
ピート方式でウエハＷ上の各ショット領域に投影露光さ
れる。この際、ウエハステージＷＳは、ウエハＷを投影
光学系ＰＬの光軸に垂直な面（この直交座標系をＸ軸及
びＹ軸とする）内で位置決めするＸＹステージ、ウエハ
Ｗを投影光学系ＰＬの光軸に平行なＺ方向に位置決めす
るＺステージ及びウエハＷを回転させる回転ステージ
（θステージ）等より構成されている。ウエハステージ
ＷＳ上には、外部のレーザー干渉計７４からの測長用の
レーザービームを反射するための移動鏡７３が取り付け
られ、レーザー干渉計７４は、ウエハステージＷＳのＸ
座標、Ｙ座標及び回転角θを計測し、これらの計測結果
が主制御系７５に供給される。

【０００４】また、レチクルＲのパターン領域の近傍に
は対向するように２個のアライメントマーク（レチクル
マーク）ＲＭ１及びＲＭ２が形成され、これらレチクル
マークＲＭ１及びＲＭ２の投影光学系ＰＬによる投影像
とほぼ同じ間隔で、基準マーク板ＦＭ上には、それぞれ
基準マークＦＭ１及びＦＭ２が形成されている。一般に
レチクルＲのパターンをウエハＷ上に露光する際には、
予めウエハステージレチクルＲをレチクルステージＲＳ
上に位置決めする必要があるが、そのために、レチクル
ＲのレチクルマークＲＭ１及びＲＭ２の上にはそれぞれ
アライメント装置７６Ｌ及び７６Ｒが配置されている。

【０００５】そのようなアライメント装置７６Ｌ及び７
６Ｒを用いて、レチクルＲ上のレチクルマークＲＭ１，
ＲＭ２をおおまかにアライメントする手法につきを説明
する。先ず、一方のアライメント装置７６Ｌに関して、
不図示の照明光学系からの露光光ＥＬは、ハーフミラー
７７Ｌを介してレチクルＲを照明し、レチクルＲを透過
した露光光は、投影光学系ＰＬを介して、基準マーク板
ＦＭ上にレチクルマークＲＭ１の像を結像する。しか
し、基準マーク板ＦＭ上はガラス面になっており、光は
反射せず拡散してしまうため、基準マーク板ＦＭからの
反射光はアライメント装置７６Ｌには戻らない。それに
対して、ハーフミラー７７Ｌを透過してレチクルＲに達
した露光光の内で、レチクルマークＲＭ１で反射された
露光光は、ハーフミラー７７Ｌによって反射された後、
レンズ７８Ｌ、ミラー７９Ｌ及びレンズ８０Ｌを経て振
動スリット板８１Ｌのスリット上に、レチクルマークＲ
Ｍ１の像を結像する。

【０００６】レチクルマークＲＭ１の像は図９の紙面に
垂直な方向に長いパターンを含み、振動スリット板８１
Ｌは図９の紙面に平行な方向に振動する。振動スリット
板８１Ｌを透過した露光光は、第１リレーレンズ８２
Ｌ、ミラー８３Ｌ及び第２リレーレンズ８４Ｌを経て、
受光系８５Ｌで光電変換され、受光系８５Ｌからの光電
変換信号はアライメント装置８６に供給される。アライ
メント装置８６は、その光電変換信号を振動スリット板
８１Ｌの振動周波数と同じ周波数の信号で同期検波し、
この結果得られたアライメント信号を主制御系７５に供
給する。主制御系７５では、そのアライメント信号が所
定の値（例えば０）になるように、レチクルステージＲ
Ｓを介してレチクルＲの位置を調整する。これにより、
レチクルＲの一方のレチクルマークＲＭ１のＸ方向の位
置が、振動スリット板８１Ｌのスリットの基準位置（例
えば振動中心）に設定される。

【０００７】また、他方のアライメント装置７６Ｒは、
上述のアライメント装置７６Ｌを構成するレンズ７７Ｌ
〜受光系８５Ｌと対称に配置されたレンズ７７Ｒ〜受光
系８５Ｒより構成され、アライメント装置７６Ｒの受光
系８５Ｒからの光電変換信号がアライメント装置８６に
供給される。アライメント装置８６は、その光電変換信
号を同期検波して得たアライメント信号（レチクルＲの
他方のレチクルークＲＭ２と他方の振動スリット板８１
Ｒのスリットとの位置ずれ量に対応する信号）を主制御
系７５に供給する。主制御系７５は、レチクルＲの他方
のレチクルマークＲＭ２のＸ方向の位置が、振動スリッ
ト板８１Ｒのスリットの基準位置に設定される。

【０００８】また、レチクルＲ上にはレチクルＲのＹ方
向及び回転方向（θ方向）の位置を計測するためのレチ
クルマークも形成され、これらＹ方向及びθ方向用のレ
チクルマーク上にもそれぞれアライメント装置が配置さ
れている。そして、レチクルステージＲＳを介して例え
ばレチクルＲをＸ軸及びＹ軸に対して斜めに走査し、Ｘ
方向、Ｙ方向又はθ方向のレチクルマークの内の検出さ
れたマークから、アライメント信号を用いてクローズド
・ループのサーボ系によりそのマークの位置を固定（ロ
ック）し、順次それら全てのレチクルマークの位置を固
定することにより、レチクルＲのＸ方向、Ｙ方向及びθ
方向のおおまかなアライメントが行われる。

【０００９】この場合、予め基準マーク板ＦＭ上の基準
マークＦＭ１，ＦＭ２及び他の基準マークを底部から露
光光と同じ波長の光で照明し、それらの共役像をそれぞ
れ振動スリット板８１Ｌ，８１Ｒ及び他の振動スリット
板上に投影することにより、振動スリット板８１Ｌ，８
１Ｒ及び他の振動スリット板のスリットの位置決めをし
ておく。従って、振動スリット板８１Ｌ，８１Ｒ及び他
の振動スリット板に対してレチクルＲの位置決めを行う
ことにより、基準マーク板ＦＭに対してレチクルＲのア
ライメントを行うことができる。

【００１０】また、従来のステッパーにおいては、レチ
クルＲと基準マーク板ＦＭとの間でアライメントが終了
すれば、レチクルＲを再び動かす必要がない。そこで、
レチクルＲのアライメント時には、レチクルＲのＸ方
向、Ｙ方向及びθ方向への駆動ストロークを大きくとる
構造を採用することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子等に
おいてはパターンが微細化しているため、投影光学系の
解像力を高めることが求められている。解像力を高める
ための手法には、露光光の波長の短波長化、又は投影光
学系の開口数の増大等の手法があるが、何れの手法を用
いる場合でも、従来例と同じ程度の露光フィールドを確
保しようとすると、露光フィールドの全面で結像性能
（ディストーション、像面湾曲等）を所定の精度に維持
することが困難になってきている。そこで現在見直され
ているのが、所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置である。

【００１２】このスリットスキャン露光方式の投影露光
装置では、矩形状又は円弧状等の照明領域（以下、「ス
リット状の照明領域」という）に対してレチクル及びウ
エハを相対的に同期して走査しながら、そのレチクルの
パターンがウエハ上に露光される。従って、ステッパー
方式と同じ面積のパターンをウエハ上に露光するとすれ
ば、スリットスキャン露光方式では、ステッパー方式に
比べて投影光学系の露光フィールドを小さくすることが
でき、露光フィールド内での結像性能の精度が向上する
可能性がある。更に、投影光学系の製造コストを抑える
事ができ、この面でもスリットスキャン露光方式が有利
である。

【００１３】このようなスリットスキャン露光方式の投
影露光装置においても、レチクルを交換した場合にはレ
チクルのアライメントを行う必要がある。しかしなが
ら、露光中にレチクルを所定の方向に高精度で駆動する
スリットスキャン露光方式においては、レチクルの位置
を高精度にモニターするためのレチクル干渉計を搭載す
る必要があるので、レチクルのアライメント時に、レチ
クルのＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の駆動ストロークを
大きくとることが難しい。従って、従来のステッパーで
使用されていたアライメント方法をそのままスリットス
キャン露光方式の投影露光装置に適用することが困難で
あるという不都合があった。

【００１４】また、一般にレチクルの外形に対するレチ
クルマークの電子ビームによる描画誤差は±０．５ｍｍ
〜±１ｍｍ程度であるが、その場合にレチクルを外形基
準でレチクルステージ上に位置決めすると、レチクルの
外形に対してパターン描画領域が最大の傾斜角で傾斜す
ると、レチクル干渉計のレーザービームの横ずれ量が干
渉計のレシーバでの横ずれ量の許容値を超えてしまう。
従って、レチクル干渉計の計測誤差を生ずることなく、
従来のアライメント方法でレチクルの描画誤差を全て補
正することは困難であった。

【００１５】更に、この様なレチクル干渉計を搭載した
装置は、オープンループ制御により、レチクルを任意の
位置に高精度で位置決めすることが可能である。そこ
で、従来のような同期検波によるクローズド・ループ制
御に対して、オープンループ制御でレチクルマーク位置
を高速に検出するアライメント方法を開発する必要性が
生じている。

【００１６】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置において、レチクル（マス
ク）のアライメントを高速且つ高精度に行えるアライメ
ント方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による第１のアラ
イメント方法は、照明光で所定形状の照明領域（３２）
を照明し、所定形状の照明領域（３２）に対して相対的
にマスクステージ（１０，１１）を介して転写用のパタ
ーンが形成されたマスク（１２）を走査し、マスク（１
２）の走査と同期して所定形状の照明領域（３２）に対
して相対的に基板（５）を走査することにより、マスク
（１２）上のパターンを順次基板（５）上に露光するた
めの前処理として、マスクステージ（１０，１１）側の
座標系（ｘ，ｙ）に対してマスク（１２）を位置決めす
る方法であって、マスク（１２）として、それぞれ２本
の互いに交差する直線状パターンを有する第１及び第２
の位置決め用マーク（２８，２７）が形成されたマスク
（１２）をマスクステージ（１０，１１）上に載置する
第１工程を有する。

【００１８】更に、本発明は、撮像手段（２０）の観察
領域（２０Ｒ_ef）をマスク（１２）上の第１の位置決め
用マーク（２８）上でそれら２本の直線状パターンにそ
れぞれ交差する方向に移動させて、得られた画像データ
を処理することにより、それら２本の直線状パターンの
交点（２８ａ）のマスクステージ側の座標系（ｘ，ｙ）
での座標を求める第２工程と、撮像手段（１９）の観察
領域をマスク（１２）上の第２の位置決め用マーク（２
７）上でそれら２本の直線状パターンにそれぞれ交差す
る方向に相対的に移動させて、得られた画像データを処
理することにより、それら２本の直線状パターンの交点
のマスクステージ側の座標系（ｘ，ｙ）での座標を求め
る第３工程と、第１の位置決め用マーク（２８）の２本
の直線状パターンの交点（２８ａ）の座標及び第２の位
置決め用マーク（２７）の２本の直線状パターンの交点
（２７ａ）の座標に基づいてマスクステージ（１０，１
１）側の座標系に対してマスク（１２）の位置合わせを
行う第４工程とを有するものである。

【００１９】また、本発明による第２のアライメント方
法は、照明光で所定形状の照明領域（３２）を照明し、
所定形状の照明領域（３２）に対して相対的にマスクス
テージ（１０，１１）を介して転写用のパターンが形成
されたマスク（１２）を走査し、マスク（１２）の走査
と同期して所定形状の照明領域（１２）に対して相対的
に基板（５）を走査することにより、マスク（１２）上
のパターンを順次基板（５）上に露光するための前処理
として、マスクステージ（１０，１１）側の座標系
（ｘ，ｙ）に対してマスク（１２）を位置決めする方法
であって、マスク（１２）として位置決め用マーク（２
８）が形成されたマスク（１２）をマスクステージ（１
０，１１）に載置する第１工程（図８（ａ））と、位置
決め用マーク（２８）の座標を求めることにより、マス
クステージ（１０，１１）側の座標系（ｘ，ｙ）に対す
るマスク（１２）の回転角φ₁ を求める第２工程（図８
（ｂ））とを有する。

【００２０】そして、この第２工程で求められた回転角
φ₁ が所定の許容値を超えた場合に更に、マスク（１
２）をマスクステージ（１０，１１）から取り出す第３
工程（図８（ｂ））と、マスクステージ（１０，１１）
をその第２工程で求められた回転角の方向に所定回転角
φ₂ だけ回転する第４工程（図８（ｃ））と、マスクス
テージ（１０，１１）にマスク（１２）を再び載置して
からマスクステージ（１０，１１）をその第４工程での
回転方向と逆方向に回転させる第５工程（図８（ｅ））
とを実行するものである。

【００２１】尚、この第２のアライメント方法では、マ
スク（１２）をマスクステージ（１０，１１）から取り
出した後に、第４工程でマスクステージ（１０，１１）
を回転させているが、マスクステージ（１０，１１）を
回転させた後にマスク（１２）をマスクステージ（１
０，１１）から取り出す動作でも同様にアライメントを
行うことができる。これが本発明の第３のアライメント
方法である。但し、このようにマスクステージ（１０，
１１）を回転させた後にマスク（１２）をマスクステー
ジ（１０，１１）から取り出す場合には、第３工程及び
第５工程でのマスクステージ（１０，１１）の回転方向
がそれぞれ第２のアライメント方法における第４工程及
び第５工程での回転方向と逆になる。更に、第５工程に
おいても、第３のアライメント方法ではマスクステージ
（１０，１１）を回転させた後に、マスク（１２）をマ
スクステージ（１０，１１）に載置することになる。

【００２２】

【作用】斯かる本発明の第１のアライメント方法におい
て、マスク（１２）をマスクステージ（１０，１１）に
対して例えば外形基準で載置すると、撮像手段（２０，
１９）の観察領域が第１及び第２の位置決め用マーク
（２８，２７）のそれぞれの交点の近傍に設置される。
その後、マスクステージ（１０，１１）を駆動して第１
及び第２の位置決め用マーク（２８，２７）の直線状パ
ターンに交差する方向にマスクをステッピング的に走査
すると、図４に示すように、撮像手段（２０，１９）の
観察領域を、それぞれ第１及び第２の位置決め用マーク
（２８，２７）の直線状パターンが横切るため、その観
察領域内の画像データを処理することにより、第１及び
第２の位置決め用マーク（２８，２７）のそれぞれの直
線状パターンの交点の座標が検出される。これら交点の
座標よりマスク（１２）内に描画されたパターンとマス
クステージ（１０，１１）側の座標系（ｘ，ｙ）との位
置関係を求め、その位置関係に基づいてマスク（１２）
のアライメントを行う。

【００２３】また、第２のアライメント方法によれば、
位置決め用マーク（２８）の座標から求めたマスクステ
ージ（１０，１１）側の座標系（ｘ，ｙ）に対するマス
ク（１２）の回転角φ₁ が所定の許容値を超えた場合に
は、一旦マスク（１２）をマスクステージ（１０，１
１）から取り外す。そして、例えばマスクステージ（１
０，１１）をその回転角φ₁ の方向に、回転限度角等の
回転角φ₂ だけ回転した後、再びそのマスクステージ
（１０，１１）上にマスク（１２）を載置する。そし
て、マスクステージ（１０，１１）を逆方向に回転角φ
₂ だけ回転した後、再びマスク（１２）のマスクステー
ジ（１０，１１）に対する回転角を計測する。

【００２４】その回転角がまだ許容値を超えている場合
には、マスク（１２）を取り外してマスクステージ（１
０，１１）を回転する動作を繰り返し、その回転角が許
容値内である場合には、マスクステージ（１０，１１）
を介してマスク（１２）の描画領域の方向をマスクステ
ージ側の座標系（ｘ，ｙ）に合わせる。これにより、ス
リットスキャン露光方式でマスクステージ（１０，１
１）の走査方向と直交する方向の移動量や回転角を大き
くすることができない場合でも、マスク（１２）のアラ
イメントを高精度に行うことができる。なお、マスク
（１２）をマスクステージ（１０，１１）から取り外し
た後に、マスクステージ（１０，１１）側を回転する代
わりにマスク（１２）を保持するマスクローダ側を回転
させても同様である。

【００２５】また、第３のアライメント方法によれば、
先ず第３工程でマスク（１２）をマスクステージ（１
０，１１）に載置した状態でマスクステージ（１０，１
１）を逆方向に回転した後、マスク（１２）を取り出
す。これによりマスク（１２）の回転角はほぼ許容回転
角になる。その後、マスクステージ（１０，１１）の回
転角をほぼ元の回転角に戻した後、マスク（１２）がマ
スクステージ（１０，１１）上に載置される。

【００２６】

【実施例】以下、本発明によるアライメント方法の一実
施例につき図面を参照して説明する。本実施例は、スリ
ットスキャン露光方式の投影露光装置でレチクルをレチ
クルステージ上に位置決めする場合に、本発明を適用し
たものである。図１は本実施例の投影露光装置を示し、
この図１において、図示省略された照明光学系からの露
光光ＥＬによる矩形の照明領域（以下、「スリット状の
照明領域」という）によりレチクル１２上のパターンが
照明され、そのパターンの像が投影光学系８を介してウ
エハ５上に投影露光される。この際に、露光光ＥＬのス
リット状の照明領域に対して、レチクル１２が図１の紙
面に対して前方向（又は後方向）に一定速度Ｖで走査さ
れるのに同期して、ウエハ５は図１の紙面に対して後方
向（又は前方向）に一定速度Ｖ／β（１／βは投影光学
系８の縮小倍率）で走査される。

【００２７】レチクル１２及びウエハ５の駆動系につい
て説明するに、レチクル支持台９上にＹ軸方向（図１の
紙面に垂直な方向）に駆動自在なレチクルＹ駆動ステー
ジ１０が載置され、このレチクルＹ駆動ステージ１０上
にレチクル微小駆動ステージ１１が載置され、レチクル
微小駆動ステージ１１上にレチクル１２が真空チャック
等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ１
１は、投影光学系８の光軸に垂直な面内で図１の紙面に
平行なＸ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方向）にそれぞ
れ微小量だけ且つ高精度にレチクル１２の位置制御を行
う。レチクル微小駆動ステージ１１上には移動鏡２１が
配置され、レチクル支持台９上に配置された干渉計１４
によって、常時レチクル微小駆動ステージ１１のＸ方
向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニターされている。干
渉計１４により得られた位置情報Ｓ１が主制御系２２Ａ
に供給されている。

【００２８】一方、ウエハ支持台１上には、Ｙ軸方向に
駆動自在なウエハＹ軸駆動ステージ２が載置され、その
上にＸ軸方向に駆動自在なウエハＸ軸駆動ステージ３が
載置され、その上にＺθ軸駆動ステージ４が設けられ、
このＺθ軸駆動ステージ４上にウエハ５が真空吸着によ
って保持されている。Ｚθ軸駆動ステージ４上にも移動
鏡７が固定され、外部に配置された干渉計１３により、
Ｚθ軸駆動ステージ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位
置がモニターされ、干渉計１３により得られた位置情報
も主制御系２２Ａに供給されている。主制御系２２Ａ
は、ウエハ駆動装置２２Ｂ等を介してウエハＹ軸駆動ス
テージ２〜Ｚθ軸駆動ステージ４の位置決め動作を制御
すると共に、装置全体の動作を制御する。

【００２９】また、ウエハ側の干渉計１３によって計測
される座標により規定されるウエハ座標系と、レチクル
側の干渉計１４によって計測される座標により規定され
るレチクル座標系の対応をとるために、Ｚθ軸駆動ステ
ージ４上のウエハ５の近傍に基準マーク板６が固定され
ている。この基準マーク板６上にはアライメント用の各
種基準マークが形成されている。これらの基準マークの
中にはＺθ軸駆動ステージ４側に導かれた照明光により
裏側から照明されている基準マーク、即ち発光性の基準
マークがある。

【００３０】本例のレチクル１２の上方には、基準マー
ク板６上の基準マークとレチクル１２上のマークとを同
時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０が装備されている。この場合、レチクル１２から
の検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０に導くための偏向ミラー１５及び１６が移動自在
に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御系
２２Ａからの指令のもとで、ミラー駆動装置１７及び１
８によりそれぞれ偏向ミラー１５及び１６は待避され
る。更に、投影光学系８のＹ方向の側面部に、ウエハ５
上のアライメントマーク（ウエハマーク）を観察するた
めのオフ・アクシスのアライメント装置３４が配置され
ている。

【００３１】次に、本例の投影露光装置において、ウエ
ハ５及びレチクル１２をロードしてからアライメントを
終了するまでのシーケンスにつき説明する。先ずレチク
ルローダー（後述）上にて外形基準でレチクル１２のプ
リアライメントを行う。図２は、図１のレチクル微小駆
動ステージ１１上にレチクル１２を搬送する為のレチク
ルローダ系を示し、この図２のレチクルローダーは、２
個のレチクルアーム２３Ａ及び２３Ｂと、これらレチク
ルアーム２３Ａ，２３Ｂに連結されたアーム回転軸２５
と、このアーム回転軸２５を回転させる回転機構２６と
より構成されている。レチクルアーム２３Ａ及び２３Ｂ
のレチクル載置面にはそれぞれ真空吸着用の溝２４Ａ及
び２４Ｂが形成されており、レチクルアーム２３Ａ及び
２３Ｂはアーム回転軸２５を介してそれぞれ独立に回転
できるように支持されている。

【００３２】レチクル１２のロード時には、位置Ａ３で
他のレチクル搬送機構（不図示）よりレチクル１２がレ
チクルアーム２３Ａ上に受け渡される。この際に他方の
レチクルアーム２３Ｂは、例えば前工程で使用されたレ
チクルの搬出に使用されている。次に位置Ａ３の近傍に
設置されたレチクル外形プリアライメント機構（不図
示）によって、レチクルアーム２３Ａ上でレチクル１２
が外形基準で一定の精度にアライメントされた後、レチ
クル１２はレチクルアーム２３Ａ上に真空吸着される。
次に、回転機構２６がアーム回転軸２５を介してレチク
ルアーム２３Ａを回転させて、Ｙ方向（図１のレチクル
微小駆動ステージ１１の方向）の位置Ｂ３までレチクル
１２を搬送する。

【００３３】このとき、真空吸着用の溝２４Ａは、レチ
クル微小駆動ステージ１１上の吸着位置と直交した方向
で、且つレチクル１２のパターン領域外の位置にあるの
で、レチクル微小駆動ステージ１１が走査方向であるｙ
方向の前部に移動した状態で、レチクルアーム２３Ａは
レチクル微小駆動ステージ１１上にレチクル１２を自由
に出し入れできるようになっている。レチクル微小駆動
ステージ１１（図１参照）上にレチクル１２が達する
と、アーム回転軸２５は−Ｚ方向に下がり、レチクル微
小駆動ステージ１１上の真空吸着面にレチクル１２が載
置され、レチクル１２の受け渡し完了後にレチクルアー
ム２３Ａが退避する。その後、レチクル微小駆動ステー
ジ１１が位置Ｃ３の方向にレチクル１２を搬送して行
く。この際に、レチクルアーム２３Ａと２３Ｂとは独立
に駆動され、例えばそれぞれがレチクルロードとレチク
ルアンロードとを同時に行うことで、レチクル交換速度
が向上している。

【００３４】次にレチクル１２のアライメントを行う
が、そのための機構及び動作につき説明する。図３
（ａ）はレチクル１２上のアライメントマーク（レチク
ルマーク）の配置を示し、図３（ｂ）はレチクル上で投
影光学系の有効露光フィールドと共役な領域３３Ｒ内で
の、スリット状の照明領域明３２等を示す。走査方向を
ｙ方向として、ｙ方向に垂直な方向をｘ方向とする。図
３（ａ）において、レチクル１２上の中央部の被転写パ
ターンが形成された領域の周囲には遮光部３１が形成さ
れ、この遮光部３１の外側に形成されているレチクルマ
ークは、ラフサーチ用アライメントマーク２７及び２８
と、ファインアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ及び３
０Ａ〜３０Ｄとに分けられる。右辺側のラフサーチ用ア
ライメントマーク２７は、走査方向であるｙ方向に沿っ
て長い直線状パターンと、この直線状パターンの両端部
に形成された十字パターンとより形成され、ｙ方向の両
端に交点２７ａ及び２７ｂが形成されている。左辺側の
ラフサーチ用アライメントマーク２８は、右辺側のラフ
サーチ用アライメントマーク２７と対称的に構成され、
ｙ方向の両端に交点２８ａ及び２８ｂが形成されてい
る。

【００３５】また、右辺側の遮光部３１とラフサーチ用
アライメントマーク２７の一方の十字パターンとの間
に、ｙ方向に近接してファインアライメントマーク２９
Ａ，２９Ｂが形成され、右辺側の遮光部３１とラフサー
チ用アライメントマーク２７の他方の十字パターンとの
間に、ｙ方向に近接してファインアライメントマーク２
９Ｃ，２９Ｄが形成されている。これらファインアライ
メントマーク２９Ａ〜２９Ｄと対称的に左辺側にファイ
ンアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄが形成されてお
り、これらファインアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ
及び３０Ａ〜３０Ｄは、それぞれ図３（ｃ）に示すよう
に、３本の直線状パターンをｘ方向に所定間隔で２組配
列すると共に、３本の直線状パターンをｙ方向に所定間
隔で２組配列したものである。

【００３６】そして、レチクル１２がレチクル微小駆動
ステージ１１上に載置された後に、図３（ａ）の左辺側
のラフサーチ用アライメントマーク２８を図１のレチク
ルアライメント顕微鏡（以下、「ＲＡ顕微鏡」という）
２０で検出する。図３（ｂ）は、この場合のＲＡ顕微鏡
１９及び２０のレチクル１２上での観察領域１９Ｒ及び
２０Ｒを示し、レチクル１２のおおまかなサーチ（ラフ
サーチ）を行う際には、ラフサーチ用アライメントマー
ク２７及び２８は、それぞれ観察領域１９Ｒ及び２０Ｒ
よりも外側であり、且つ有効露光フィールドと共役な領
域３３Ｒよりも外側にある。これは、ラフサーチの為に
ラフサーチ用アライメントマーク２７，２８は大きくし
ておく必要があるが、それに合わせて投影光学系の露光
フィールドを大きくすると、コストアップになる為であ
る。そこで本例でラフサーチを行う際の手順につき図４
を参照して説明する。

【００３７】図４（ａ）は、ラフサーチ用アライメント
マーク２８の一方の十字パターンの近傍の拡大図、図４
（ｂ）は図４（ａ）を縮小した図であり、この図４
（ａ）及び（ｂ）において、ＲＡ顕微鏡２０の正方形の
有効視野２０Ｒ_efのｘ方向及びｙ方向の幅をＷとして、
レチクル１２の外形に対するパターンの描画誤差と設置
誤差との和の設計値をΔＲとする。従って、図４（ｂ）
に示すように、幅ΔＲの正方形の領域内にラフサーチ用
アライメントマーク２８の一方の十字パターンの交点２
８ａが必ず含まれている。検出対象はその十字パターン
の交点２８ａのｘ座標及びｙ座標であるが、本例ではそ
のアライメントマーク２８の交点２８ａを通る２直線に
対して４５°で交差する方向に、レチクル微小駆動ステ
ージ１１を介してレチクル１２をステッピングさせるこ
とにより、その交点２８ａの近傍で相対的にｘ軸及びｙ
軸に斜めにその幅Ｗの有効視野２０Ｒ_efを走査する。そ
して、その斜め走査の際にその交点２８ａを通る２直線
がその有効視野２０Ｒ_ef内の基準点を横切ったときのレ
チクル微小駆動ステージ１１のｘ座標及びｙ座標とし
て、その交点２８ａのｘ座標及びｙ座標を求める。

【００３８】そのためには、正の実数ａの整数部をＩＮ
Ｔ（ａ）で表すものとして、その幅ΔＲの正方形の領域
を幅Ｗの有効視野２０Ｒ_efで走査する最低の回数である
サーチ画面数は、｛ＩＮＴ（ΔＲ／Ｗ）＋１｝となる。
このサーチ画面数を予め求めておく。そして、図４
（ｂ）に示す有効視野Ｂ５をほぼ中心としたその幅ΔＲ
の正方形の領域に、ｘ軸及びｙ軸に対して４５°の方向
に端部が少しずつ重なるように、それぞれ幅Ｗの｛ＩＮ
Ｔ（ΔＲ／Ｗ）＋１｝個の有効視野Ａ５，Ｂ５，Ｃ５，
‥‥を設定し、図１のレチクル微小駆動ステージ１１を
オープン・ループ制御でステッピング方式で駆動して、
各有効視野を順次図５（ａ）の有効視野２０Ｒ_ef内に設
定しながら、各有効視野内の画像をサンプリングする。

【００３９】図４（ｂ）に示すように、少なくとも幅Δ
Ｒ×ΔＲのサーチ範囲中にサーチ対象のアライメントマ
ーク２８の交点２８ａは存在し、サーチ範囲に対して十
分にアライメントマーク２８が大きい。従って、このア
ライメントマーク２８に対して斜め方向に有効視野をス
テップ送りすれば、最小の画面数で、アライメントマー
ク２８の交点２８ａの座標を検出できることが分かる。
そのときの画像処理は、撮像された画面内の全ラインの
走査線を加算して得られる画像信号に対する一次元画像
処理でよい。

【００４０】図５は、そのように全ラインの走査線を加
算して得られた種々の画像信号を示し、図５（ａ）及び
（ｄ）は図４（ｂ）の有効視野Ａ５で得られるｘ方向及
びｙ方向に沿う画像信号、図５（ｂ）及び（ｅ）は図４
（ｂ）の有効視野Ｂ５で得られるｘ方向及びｙ方向に沿
う画像信号、図５（ｃ）及び（ｆ）は図４（ｂ）の有効
視野Ｃ５で得られるｘ方向及びｙ方向に沿う画像信号で
ある。図５（ｂ）の画像信号から交点２８ａのｘ座標が
求められ、図５（ｆ）の画像信号から交点２８ａのｙ座
標が求められる。同様に、ＲＡ顕微鏡２０により、図３
（ａ）に示すラフサーチ用アライメントマーク２８の他
方の十字パターンの交点２８ｂのｘ座標及びｙ座標が検
出される。

【００４１】この様にしてアライメントマーク２８の両
端の十字パターンの交点２８ａ，２８ｂの２次元座標を
検出した後に、今度はＲＡ顕微鏡１９の観察領域にラフ
サーチ用アライメントマーク２７を移動して、同様にそ
のアライメントマーク２７の両端の十字パターンの交点
２７ａ，２７ｂの２次元座標を検出する。但し、この場
合、図１の基準マーク板６のパターンの無い部分を投影
光学系８の露光フィールド内に移動して、そのパターン
の無い部分を底部から照明しておく。このように基準マ
ーク板６から射出される照明光により、それらラフサー
チ用アライメントマーク２７及び２８を裏面側から照明
する。

【００４２】以上のシーケンスで、図３（ｂ）のＲＡ顕
微鏡１９及び２０の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒに対する
ラフサーチ用アライメントマーク２７及び２８の位置関
係、及びレチクル座標系に対するアライメントマーク２
７，２８のおおまかな位置関係を求めることができる。
また、ＲＡ顕微鏡の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒとウエハ
座標系との大まかな対応付けは、図１の基準マーク板６
上の基準マークをＲＡ顕微鏡１９及び２０で計測するこ
とにより行うことができる。これにより、ファインアラ
イメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ及び３０Ａ〜３０Ｄと、
基準マーク板６上の基準マーク（後述）とが重ならない
程度の、大まかなアライメント（ラフアライメント）が
終了する。

【００４３】但し、本例では、投影光学系８のレンズ径
を小さくするために、レチクル１２上のアライメントマ
ークをラフサーチ用アライメントマークとファインアラ
イメントマークとに分けているが、投影光学系８のレン
ズ径を大きくしても良い場合は、それらラフサーチ用ア
ライメントマークとファインアライメントマークとを共
通マークにすることができる。この場合でも、図４に示
したように、斜め方向にステップ送りしてアライメント
マークをサーチする手法は流用でき、ＲＡ顕微鏡１９及
び２０でアライメントマークのサーチを同時に行うこと
もできる。

【００４４】次に、ファインアライメントのシーケンス
について説明するが、その前にウエハステージ及びレチ
クルステージの詳細な構成につき説明する。図６（ａ）
はウエハステージの平面図であり、この図６（ａ）にお
いて、Ｚθ軸駆動ステージ４の上にウエハ５及び基準マ
ーク板６が配置されている。また、Ｚθ軸駆動ステージ
４上には、Ｘ軸用移動鏡７Ｘ及びＹ軸用移動鏡７Ｙが固
定され、ウエハ５上で図３（ｂ）のスリット状の照明領
域３２に対応するスリット状の照明領域３２Ｗが露光光
で照明され、観察領域１９Ｗ及び２０Ｗがそれぞれ図３
（ｂ）の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒと共役である。

【００４５】移動鏡７Ｘには、Ｘ軸に平行で且つそれぞ
れ投影光学系の光軸及びアライメント装置３４の基準点
を通る光路に沿って間隔ＩＬでレーザービームＬＷＸ及
びＬＷ_ofが照射され、移動鏡７Ｙには、Ｙ軸に平行な光
路に沿って間隔ＩＬで２本のレーザービームＬＷＹ１及
びＬＷＹ２が照射されている。露光時には、Ｚθ軸駆動
ステージ４のＸ座標として、レーザービームＬＷＸを用
いる干渉計で計測された座標値が使用され、Ｙ座標とし
てレーザービームＬＷＹ１及びＬＷＹ２をそれぞれ用い
る干渉計で計測された座標値Ｙ₁ 及びＹ₂ の平均値（Ｙ
₁＋Ｙ₂）／２が用いられる。また、例えば座標値Ｙ₁ と
Ｙ₂ との差分からＺθ軸駆動ステージ４の回転方向（θ
方向）の回転量が計測される。それらの座標に基づい
て、Ｚθ軸駆動ステージ４のＸＹ平面の位置及び回転角
が制御される。

【００４６】特に、走査方向であるＹ方向は２個の干渉
計の計測結果の平均値を用いて、走査時の傾き等による
精度劣化を防いでいる。また、オフ・アクシスのアライ
メント装置３４を使用する場合のＸ軸方向の位置は、所
謂アッベ誤差が生じない様に、レーザービームＬＷ_ofを
使用する専用干渉計の計測値に基づいて制御する構成で
ある。

【００４７】図６（ｂ）は、レチクルステージの平面図
であり、この図６（ｂ）において、レチクルＹ駆動ステ
ージ１０上にレチクル微小駆動ステージ１１が載置さ
れ、その上にレチクル１２が保持されている。また、レ
チクル微小駆動ステージ１１にはｘ軸用の移動鏡２１ｘ
及びｙ軸用の２個の移動鏡２１ｙ１，２１ｙ２が固定さ
れ、移動鏡２１ｘにはｘ軸に平行に２本のレーザービー
ムＬＲｘが照射され、移動鏡２１ｙ１，２１ｙ２にはそ
れぞれｙ軸に平行にレーザービームＬＲｙ１，ＬＲｙ２
が照射されている。

【００４８】ウエハステージと同様に、レチクル微小駆
動ステージ１１のｙ方向の座標は、レーザービームＬＲ
ｙ１及びＬＲｙ２を使用する２個の干渉計で計測された
座標値ｙ₁ 及びｙ₂ の平均値（ｙ₁＋ｙ₂）／２が用いら
れる。また、ｘ方向の座標は、レーザービームＬＲｘを
使用する干渉計で計測された座標値が使用される。ま
た、例えば座標値ｙ₁ とｙ₂ との差分からレチクル微小
駆動ステージ１１の回転方向（θ方向）の回転量が計測
される。

【００４９】この場合、走査方向であるｙ方向の移動鏡
２１ｙ１，２１ｙ２としてはコーナキューブ型の反射要
素が使用されており、移動鏡２１ｙ１，２１ｙ２で反射
されたレーザービームＬＲｙ１，ＬＲｙ２はそれぞれ反
射ミラー３９，３８で反射されて戻されている。即ち、
そのレチクル用のｙ軸用の干渉計はダブルパス干渉計で
あり、これによって、レチクル微小駆動ステージ１１の
回転によるレーザービームの位置ずれが生じない構成に
なっている。また、ウエハステージ上と同様に、レチク
ル１２上にスリット状の照明領域３２及びＲＡ顕微鏡１
９，２０の観察領域１９Ｒ，２０Ｒが配置されている。
そして、観察領域１９Ｒ及び２０Ｒだけから、レチクル
１２と図６（ａ）のＺθ軸駆動ステージ４を観察できる
様になっている。この様にレチクル１２とＺθ軸駆動ス
テージ４との関係を計測して露光時のアライメント精度
及びレチクル１２とウエハ５との回転精度を向上させる
ことができる。

【００５０】また、図６（ａ）に示すように、Ｚθ軸駆
動ステージ４上の基準マーク板６には、図３（ａ）に示
すレチクル１２のファインアライメントマーク２９Ａ〜
２９Ｄ及び３０Ａ〜３０Ｄに対応する基準マークが形成
されている。そして、基準マーク板６上の基準マークと
対応するレチクル１２のファインアライメントマークと
をＲＡ顕微鏡１９，２０で観察することにより両マーク
の位置ずれ量が求められ、この位置ずれ量に基づいてレ
チクル１２の高精度なアライメント（ファインアライメ
ント）が行われる。

【００５１】次に、本例のレチクル１２をレチクル微小
駆動ステージ１１上に載置した場合の回転角の許容値に
つき検討する。そのため、図６（ｂ）に示すようにレチ
クル１２が載置されるレチクル微小駆動ステージ１１の
ｘ方向の座標を計測するための干渉計の構成の一部につ
き図７を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、
ｘ軸用の干渉計（図示省略）から偏光ビームスプリッタ
ー７０に対してＰ偏光のレーザービームＬＲｘが照射さ
れる。このレーザービームＬＲｘは、偏光ビームスプリ
ッター７０の接合面７０ａを透過した後、１／４波長板
７１を通過して円偏光の状態でｘ軸用の移動鏡２１ｘに
入射する。そして、移動鏡２１ｘで反射されたレーザー
ビームＬＲｘは、１／４波長板７１を経てＳ偏光の状態
で偏光ビームスプリッター７０の接合面７０ａで反射さ
れて、コーナーキューブ７２に向かう。このコーナーキ
ューブ７２で反射されたレーザービームＬＲｘは、偏光
ビームスプリッター７０の接合面７０ａで反射され、１
／４波長板７１を経て円偏光の状態で移動鏡２１ｘに入
射する。

【００５２】その後、移動鏡２１ｘで反射されたレーザ
ービームＬＲｘは、１／４波長板７１を経てＰ偏光の状
態で偏光ビームスプリッター７０の接合面７０ａに入射
し、接合面７０ａを透過したレーザービームＬＲｘが不
図示のｘ軸用の干渉計のレシーバに戻される。即ち、移
動鏡２１ｘがｘ方向にΔｘだけ変位すると、レーザービ
ームＬＲｘの光路長は４・Δｘだけ変化するため、この
レチクル側のｘ軸用の干渉計も、ダブルパス干渉計とし
て動作する。この場合、その干渉計から射出されるレー
ザービームＬＲｘとその干渉計に戻されるレーザービー
ムＬＲｘとのｙ方向の中点と、コーナーキューブ７２の
頂点とのｙ方向の間隔をＬａ、移動鏡２１ｘからコーナ
ーキューブ７２の頂点までのｘ方向の間隔をＬｂとする
と、移動鏡２１ｘで反射されてから偏光ビームスプリッ
ター７０の接合面７０ａを透過するまでにレーザービー
ムＬＲｘが通過する距離Ｌ_T は、次式のようになる。 Ｌ_T ＝Ｌａ＋Ｌｂ (1)

【００５３】この際、図７（ｂ）に示すように、入射す
るレーザービームＬＲｘに垂直な面に対して、移動鏡２
１ｘの反射面が図７（ｂ）に垂直な軸を中心として角度
θで大きく回転すると、干渉計に戻されるレーザービー
ムＬＲｘのｙ方向の位置は、角度θが０の場合に対して
間隔ΔＬだけ横ずれする。その間隔ΔＬは、上記の距離
Ｌ_T を用いて次のように表すことができる。 ΔＬ≒４・Ｌ_T ・θ (2)

【００５４】従って、移動鏡２１ｘの回転角θが許容値
θ₁ を超えると、干渉計のレシーバに入射するレーザー
ビームＬＲｘの横ずれ量ΔＬが所定の許容量を超えて、
レファレンスビームと測長用のレーザービームＬＲｘと
が十分に重ならなくなり、干渉計の測長エラーとなって
しまう。この場合、干渉計エラーとならない回転角の許
容値θ₁ を予め求めておき、レチクル１２のラフアライ
メント時にレチクル１２の回転誤差がその許容値θ₁ を
超えないようにする必要がある。また、移動鏡２１ｘが
回転する場合とは、レチクル１２のパターンの描画領域
が、レチクル側の干渉計の計測値で規定されるレチクル
座標系に対して回転している際に、レチクル微小駆動ス
テージ１１をその回転角を相殺する方向に回転すること
により生じる。従って、移動鏡２１ｘの回転角θを許容
値θ₁ 以下に収めるためには、レチクル１２のラフアラ
イメント時に、レチクルＲ１２のパターンの描画領域の
レチクル座標系に対する回転角をその許容値θ₁ 以下に
収める必要がある。

【００５５】本例では、レチクル１２をレチクル微小駆
動ステージ１１上に載置する際に、レチクル１２のパタ
ーンの描画領域の回転角をその許容値θ₁ 以下に収める
ようにしているが、以下でその手法につき図８を参照し
て説明する。先ず、図８（ａ）に示すようにレチクルの
ローディングの初期状態では、レチクルアーム２３Ａ上
にレチクル１２が外形基準で位置決めされて真空吸着さ
れている。説明の便宜上、レチクル１２の外形に対して
パターンの描画領域ＰＡを大きく傾けてある。この場
合、図６（ｂ）のレーザービームＬＲｘに平行な方向に
ｘ軸を、レーザービームＬＲｙ１及びＬＲｙ２に平行な
方向にｙ軸を取り、これらｘ軸及びｙ軸によりレチクル
座標系を形成する。そして、その描画領域ＰＡの傾き
を、一方のラフサーチ用アライメントマーク２７の両端
の２つの交点２７ａ及び２７ｂを通る直線（又は他方の
ラフサーチ用アライメントマーク２８の両端の２つの交
点２８ａ及び２８ｂを通る直線）とレチクル座標系のｙ
軸との交差角で表す。また、この初期状態において、ｘ
軸及びｙ軸に対してそれぞれ平行にレチクル微小駆動ス
テージ１１上にｘ_RS軸及びｙ_RS軸を取る。

【００５６】その後、図８（ｂ）に示すように、レチク
ルアーム２３Ａによりレチクル微小駆動ステージ１１上
にレチクル１２を搭載した後、位置Ｂ３にレチクルアー
ム２３Ａを待避させる。この状態で、上述のラフアライ
メントをアライメントマーク２７及び２８に対して実行
し、レチクル１２の描画領域ＰＡのレチクル座標系のｙ
軸に対する回転角（回転誤差）φ₁ を計測する。その回
転角φ₁ は、例えばアライメントマーク２７の両側の交
点２７ａ及び２７ｂを結ぶ直線とｙ軸とがなす角度とし
て求められる。説明の便宜上、描画領域ＰＡは、ｙ軸に
対して時計方向に回転しているものとする。

【００５７】そして、回転角φ₁ が許容値θ₁ を超えて
いる場合には、図８（ｃ）に示すように、レチクルアー
ム２３Ａを用いてレチクル微小駆動ステージ１１からレ
チクル１２を一度取り外す。次に、その回転角φ₁ の方
向に、機構上の回転角の限界角φ₂ だけレチクル微小駆
動ステージ１１を回転する。即ち、レチクル微小駆動ス
テージ１１上のｙ_RS軸はｙ軸に対して時計方向に限界角
φ₂ だけ回転する。その後、図８（ｄ）に示すように、
レチクルアーム２３Ａを用いて再びレチクル微小駆動ス
テージ１１上にレチクル１２を搭載する。そこで、レチ
クル微小駆動ステージ１１を、ｙ軸に対して反時計方向
に限界角φ₂ だけ回転して、元の位置に戻す。これによ
り、図８（ｅ）に示すように、レチクル１２の描画領域
ＰＡのレチクル座標系のｙ軸に対する角度は、許容値θ
₁ より小さくなる。

【００５８】なお、図８（ｅ）の状態でもレチクル１２
の描画領域ＰＡのレチクル座標系のｙ軸に対する角度が
許容値θ₁ を超えている場合には、再び図８（ｃ）〜
（ｅ）の動作を繰り返せばよい。レチクル微小駆動ステ
ージ１１を１回転させる動作により、許容値θ₁ の２倍
の回転誤差をもつレチクルまでその回転誤差を許容値θ
₁ 以内にすることができる。更に、レチクル微小駆動ス
テージ１１を回転させて元に戻す動作をｎ回（ｎは２以
上の整数）繰り返すことにより、レチクル１２の初期状
態の回転誤差が如何に大きくとも、最終的にレチクル１
２の描画領域ＰＡの回転誤差を許容値θ₁ 以内に収める
ことができる。その後、上述のファインアライメントを
行うことにより、レチクル１２のアライメントが完了す
る。

【００５９】なお、レチクル１２の描画領域ＰＡの回転
角φ₁ が、θ₁ ＜φ₁ ≦φ₂ を満足する場合には、レチ
クル微小駆動ステージ１１を機構上の限界角φ₂ だけ回
転する代わりに、その描画領域ＰＡの回転角φ₁ 分だけ
回転するようにしても良い。上述のように本例において
は、レチクル１２を斜め方向にステッピングさせて、画
像処理系を用いてレチクルマークの位置検出を行うの
で、スリットスキャン露光方式の投影露光装置のレチク
ルのラフアライメント時の計測が可能となる。更に、本
例ではファインアライメント用の画像処理系をラフアラ
イメント用にも兼用して、図９のような同期検波方式の
アライメント系に必要なサーボ制御系を取り外したの
で、構成が単純化され、製造コストを低減できる。ま
た、レチクル１２の描画領域の回転角が許容値外だった
場合に、レチクル１２をレチクル微小駆動ステージ１１
から取り外し、レチクル微小駆動ステージ１１を回転さ
せてから再びレチクル１２を搭載するシーケンスを取り
入れたことにより、レチクルアライメントができないと
いう不都合が解消されている。

【００６０】なお、上述実施例では、図８（ｂ）及び
（ｃ）に示すように、レチクル１２をレチクル微小駆動
ステージ１１から取り出した後に、レチクル微小駆動ス
テージ１１を回転角φ₂ だけ回転しているが、予めレチ
クル微小駆動ステージ１１を−φ₂ だけ回転した後に、
レチクル１２を取り出すようにしても良い。この場合に
は、図８（ｄ）及び（ｅ）に対応する動作として、レチ
クル微小駆動ステージ１１を回転角φ₂ だけ回転させて
元の状態にした後、このレチクル微小駆動ステージ１１
上にレチクル１２を再び載置する。この方法でも、レチ
クル１２の描画領域の回転角を許容値内に収めることが
できる。

【００６１】また、上述実施例では、図８に示すよう
に、レチクル１２のパターンの描画領域ＰＡのレチクル
座標系に対する回転角が許容値を超えた場合に、レチク
ル微小駆動ステージ１１側を回転させているが、レチク
ル１２を取り外したレチクルアーム２３Ａ側で、そのレ
チクル１２をその回転角と逆方向に回転させても良い。
そのためには、レチクル１２をレチクルアーム２３Ａ上
で回転させるための回転機構を別途設けてもよい。

【００６２】また、外形基準に対する同じ傾向のレチク
ル描画誤差を持つレチクルに対して、予めそのレチクル
描画誤差に起因する回転誤差を記憶しておき、その回転
誤差で定まる軸の方向にレチクル微小駆動ステージ１１
を駆動するようにしても良い。これにより、レチクルの
レチクル微小駆動ステージ１１上への載せ直しを行う必
要がなくなる。更に、回転誤差に起因してスリットスキ
ャン露光時に非スキャン方向に少しずつ移動鏡２１ｘを
ずらしていくことによる追従誤差を減少することができ
る。

【００６３】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。

【００６４】

【発明の効果】本発明の第１のアライメント方法によれ
ば、撮像手段の観察領域に対してマスクステージを駆動
してマスクを斜めに走査することにより、オープン・ル
ープ制御でマスク上の位置決め用マークの２本の直線状
パターンの交点の座標を計測することができる。従っ
て、マスクのアライメントを高速且つ高精度に行える利
点がある。

【００６５】また、本発明の第２又は第３のアライメン
ト方法によれば、スリットスキャン露光方式のマスクス
テージを用いる際に問題となるマスクの回転誤差に対し
て、マスクのマスクステージ上への載せ直しを行うこと
によって、マスクのアライメントを高速且つ高精度に行
うことができる。また、レチクルステージのアライメン
ト時のストロークを大きくする必要がなくなり、測長手
段に対して補正機構を設ける必要もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成図
である。

【図２】レチクルローダー系を示す斜視図である。

【図３】（ａ）はレチクル上のアライメントマークの配
置図、（ｂ）は投影光学系の有効視野と共役な領域での
アライメントマーク等を示す配置図、（ｃ）はファイン
アライメントマーク２９Ａ〜３０Ｄを示す拡大図であ
る。

【図４】（ａ）はレチクルの大まかなアライメントを行
う場合の説明図、（ｂ）は図４（ａ）を縮小した図であ
る。

【図５】レチクルの大まかなアライメントを行うときに
撮像素子から得られる種々の撮像信号を示す波形図であ
る。

【図６】（ａ）はウエハ側のステージの平面図、（ｂ）
はレチクル側のステージの平面図である。

【図７】（ａ）はレチクルステージ側のｘ軸用の干渉計
と移動鏡２１ｘとの間のレーザービームの状態を示す光
路図、（ｂ）は図７（ａ）の状態から移動鏡２１ｘが回
転した場合を示す光路図である。

【図８】レチクル１２のパターンの描画領域ＰＡがレチ
クル座標系に対して傾斜している場合に、レチクル微小
駆動ステージ１１を回転してレチクル１２を載せ直す動
作の説明に供する図である。

【図９】従来のステッパー用のアライメント系を構成図
である。

【符号の説明】

４ Ｚθ軸駆動ステージ ５ ウエハ ６ 基準マーク板 ７ ウエハ側の移動鏡 ８ 投影光学系 １１ レチクル微小駆動ステージ １２ レチクル １９，２０ レチクルアライメント顕微鏡（ＲＡ顕微
鏡） ２１ レチクル側の移動鏡 ２３Ａ，２３Ｂ レチクルアーム ２７，２８ ラフサーチ用アライメントマーク ２９Ａ〜２９Ｄ，３０Ａ〜３０Ｄ ファインアライメン
トマーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 5/31 Ｍ 8947−5Ｄ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光で所定形状の照明領域を照明し、
   前記所定形状の照明領域に対して相対的にマスクステー
   ジを介して転写用のパターンが形成されたマスクを走査
   し、該マスクの走査と同期して前記所定形状の照明領域
   に対して相対的に基板を走査することにより、前記マス
   ク上のパターンを順次前記基板上に露光するための前処
   理として、前記マスクステージ側の座標系に対して前記
   マスクを位置決めする方法であって、 前記マスクとして、それぞれ２本の互いに交差する直線
   状パターンを有する第１及び第２の位置決め用マークが
   形成されたマスクを前記マスクステージ上に載置する第
   １工程と、 撮像手段の観察領域に対し前記マスク上の前記第１の位
   置決め用マーク上で前記２本の直線状パターンをそれぞ
   れ交差する方向に相対的に移動させて、得られた画像デ
   ータを処理することにより、該２本の直線状パターンの
   交点の前記マスクステージ側の座標系での座標を求める
   第２工程と、 撮像手段の観察領域に対し前記マスク上の前記第２の位
   置決め用マーク上で前記２本の直線状パターンをそれぞ
   れ交差する方向に相対的に移動させて、得られた画像デ
   ータを処理することにより、該２本の直線状パターンの
   交点の前記マスクステージ側の座標系での座標を求める
   第３工程と、 前記第１の位置決め用マークの前記２本の直線状パター
   ンの交点の座標及び前記第２の位置決め用マークの前記
   ２本の直線状パターンの交点の座標に基づいて前記マス
   クステージ側の座標系に対して前記マスクの位置合わせ
   を行う第４工程と、を有することを特徴とするアライメ
   ント方法。
2. 【請求項２】 照明光で所定形状の照明領域を照明し、
   前記所定形状の照明領域に対して相対的にマスクステー
   ジを介して転写用のパターンが形成されたマスクを走査
   し、該マスクの走査と同期して前記所定形状の照明領域
   に対して相対的に基板を走査することにより、前記マス
   ク上のパターンを順次前記基板上に露光するための前処
   理として、前記マスクステージ側の座標系に対して前記
   マスクを位置決めする方法であって、 前記マスクとして位置決め用マークが形成されたマスク
   を前記マスクステージに載置する第１工程と、 前記位置決め用マークの座標を求めることにより、前記
   マスクステージ側の座標系に対する前記マスクの回転角
   を求める第２工程とを有し、該第２工程で求められた回
   転角が所定の許容値を超えた場合に更に、 前記マスクを前記マスクステージから取り出す第３工程
   と、 前記マスクステージを前記第２工程で求められた回転角
   の方向に所定回転角だけ回転する第４工程と、 前記マスクステージに前記マスクを再び載置してから前
   記マスクステージを前記第４工程での回転方向と逆方向
   に回転させる第５工程と、を実行することを特徴とする
   アライメント方法。
3. 【請求項３】 照明光で所定形状の照明領域を照明し、
   前記所定形状の照明領域に対して相対的にマスクステー
   ジを介して転写用のパターンが形成されたマスクを走査
   し、該マスクの走査と同期して前記所定形状の照明領域
   に対して相対的に基板を走査することにより、前記マス
   ク上のパターンを順次前記基板上に露光するための前処
   理として、前記マスクステージ側の座標系に対して前記
   マスクを位置決めする方法であって、 前記マスクとして位置決め用マークが形成されたマスク
   を前記マスクステージに載置する第１工程と、 前記位置決め用マークの座標を求めることにより、前記
   マスクステージ側の座標系に対する前記マスクの回転角
   を求める第２工程とを有し、該第２工程で求められた回
   転角が所定の許容値を超えた場合に更に、 前記マスクステージを前記第２工程で求められた回転角
   と逆の方向に所定回転角だけ回転する第３工程と、 前記マスクを前記マスクステージから取り出す第４工程
   と、 前記マスクステージを前記第３工程での回転方向と逆方
   向に回転させた後に、再び前記マスクを前記マスクステ
   ージに載置する第５工程と、を実行することを特徴とす
   るアライメント方法。