JPH0822948A

JPH0822948A - 走査型露光装置

Info

Publication number: JPH0822948A
Application number: JP6156980A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ota; 和哉太田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ウエハステージの位置計測用のレーザ干渉計
に対する空気の揺らぎの影響を低減させる。【構成】ウエハ６をウエハＸステージ１０上に保持
し、ウエハＸステージ１０をウエハＹステージ９上にＸ
方向に移動自在に載置し、ウエハＹステージ９をスキャ
ンステージ８上にＹ方向に移動自在に載置し、スキャン
ステージ８をＹ方向に移動自在に装置ベース７上に載置
する。ウエハＸステージ１０、及びウエハＹステージ９
を用いて、ウエハ６の各ショット領域を走査開始位置に
位置決めした後、スキャンステージ８を＋Ｙ方向又は−
Ｙ方向に走査して露光を行う。スキャンステージ８の位
置をレーザ干渉計２６〜２８等を用いて計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マスクと感光基板とを
同期してそれぞれ所定の方向に走査することによりマス
ク上のパターンを逐次感光基板上に露光する走査型露光
装置に関し、特に感光基板上の各ショット領域をステッ
ピング方式で走査開始位置に移動した後、それらショッ
ト領域に走査露光方式でマスクパターンを露光するステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影式走査型露光装置に
適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子、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ー工程で製造する
際に、レチクル（又はフォトマスク等）のパターンを感
光材が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に
転写する投影露光装置が使用されている。従来は主に、
ウエハの各ショット領域に順次レチクルのパターンの像
を転写露光するステップ・アンド・リピート方式の縮小
投影型露光装置（ステッパー等）が多用されていた。

【０００３】しかし近年、半導体素子等においては１個
のチップパターンが大型化しているため、より大面積の
パターンを露光できる露光装置も必要とされている。と
ころが、投影光学系の広い露光フィールドの全面で解像
力及び他の結像性能（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は困難である。そこで現在
注目されているのが、走査型露光装置である。この走査
型露光装置の原型とも言うべき露光装置が、投影倍率が
等倍の反射投影光学系を備え、等倍のレチクル（狭義の
所謂マスク）を保持するレチクルステージとウエハを保
持するウエハステージとを共通の移動コラムに結合し
て、レチクル及びウエハを同一速度で走査露光するミラ
ープロジェクションアライナである。その等倍の反射投
影光学系では、屈折素子（レンズ）を用いないために広
い露光波長域において色収差が良好であり、光源（水銀
ランプ等）から発する２種類以上の輝線スペクトル（例
えばｇ線とｈ線等）を同時に使って露光強度を高めるこ
とができ、従って高速の走査露光が可能となっている。
その反射式の投影光学系では、Ｓ（サジタル）像面とＭ
（メリジオナル）像面と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、レチクル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。

【０００４】このような等倍の走査型露光装置では、ウ
エハ上に投影されるレチクルのパターンの像が鏡像関係
にならないような投影光学系を用いた場合には、レチク
ルとウエ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、移動コラムに円弧スリット状の照
明光の短手方向に１次元的に走査を行わせることで露光
が完了する。一方、ウエハ上に投影されたレチクルのパ
ターンの像が鏡像関係になるような等倍投影光学系を用
いた場合には、レチクルステージとウエハステージとを
互いに逆方向に同一速度で移動させる必要がある。

【０００５】更に、従来の走査型露光方式として、屈折
素子等を組み込んで投影倍率を拡大、又は縮小した状態
でレチクルステージとウエハ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方式も知られている。この
場合、その走査型露光装置の投影光学系としては、反射
素子と屈折素子とを組み合わせたもの、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
とを組み合わせた縮小投影光学系の一例が、特開昭６３
−１６３３１９号公報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
縮小倍率の投影光学系を有する走査型露光装置を使用し
た場合には、ウエハ上での露光領域が数十ｍｍ程度しか
得られないため、等倍の走査型露光装置と異なり、１度
の走査露光でウエハ全面を露光することはできない。従
って、ウエハ上の各ショットを投影光学系の視野に対す
る走査開始位置にステップ・アンド・リピート方式で移
動した後、それぞれ走査露光を行うというステップ・ア
ンド・スキャン方式で露光を行う必要がある。そのため
にウエハステージのストロークはウエハの直径とほぼ等
しく、ウエハステージの位置計測用のレーザ干渉計のパ
ス（光路）もウエハの直径と同じ長さが必要であった。
ところが、そのように長いレーザ干渉計のパスでは、空
気の揺らぎによる影響が甚だしく、特に走査露光時のウ
エハの位置及び速度の制御精度が悪くなるという不都合
があった。そこで、その空気の揺らぎによる影響を低減
させるために、レーザ干渉計のパスをカバーで覆って且
つ温調された空気を流す等の対策が施されているが、そ
れでも十分な制御精度が得られていない。

【０００７】そこで本出願人は、レーザ干渉計が空気の
揺らぎによる影響を受けても位置ずれが生じないよう
に、走査露光の間中連続的にレチクルとウエハとの相対
的な位置合わせを行う投影式走査型露光装置を、特開平
４−３０７７２０号公報において提案している。ところ
が、斯かる装置では、ウエハをエッチングするプロセ
ス、又はウエハ上に膜を蒸着等で形成するプロセス等に
より、アライメント用のウエハマークが部分的に損傷し
てしまった場合には、アライメントの精度が低下すると
いう不都合がある。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、ウエハステージ
の位置計測用のレーザ干渉計に対する空気の揺らぎの影
響を少なくして、走査露光中のウエハ（感光性の基板）
の位置及び速度の制御精度を向上させた走査型露光装置
を提供することを目的とする。更に、本発明は、アライ
メントの精度を向上させた走査型露光装置を提供するこ
とをも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による走査型露光
装置は、転写用のパターンが形成されたマスク（１）を
照明し、そのマスク（１）を第１の方向（Ｙ方向又は−
Ｙ方向）に走査するのと同期して感光性の基板（６）を
第２の方向（−Ｙ方向又はＹ方向）に走査することによ
りそのマスク（１）のパターンを逐次その基板（６）上
の各露光領域に露光する走査型露光装置において、その
基板（６）をこの基板の露光面に平行な２次元平面上で
位置決めする位置決め用基板ステージ（９，１０）と、
この位置決め用基板ステージの２次元的な位置を計測す
る位置計測手段（５８，５９）と、走査露光の際にその
基板（６）をその第２の方向に走査する走査用基板ステ
ージ（８）と、その走査用基板ステージ（８）のその第
２の方向の位置を計測する干渉計（２０〜３１）と、を
設けたものである。

【００１０】この場合、そのマスク（１）に形成された
位置合わせ用マーク（４７，４８）と、その基板（６）
に形成された位置合わせ用マーク（４５，４６）との相
対的な位置ずれ量を検出するアライメント系（ＡＬ）を
設け、その位置決め用基板ステージ（９，１０）を介し
てその基板（６）の位置決めを行う際に、そのアライメ
ント系（ＡＬ）で検出される位置ずれ量を所定の許容範
囲内に追い込むことが好ましい。

【００１１】また、その走査用基板ステージ（８）上に
その位置決め用基板ステージ（９，１０）が載置されて
いることが好ましい。更に、その位置決め用基板ステー
ジ（９，１０）上にその走査用基板ステージ（８）が載
置されていてもよい。

【００１２】

【作用】斯かる本発明によれば、走査露光中の走査用基
板ステージ（８）の位置をモニタする干渉計（２０〜３
１）のパスは、走査露光時の基板（６）の移動距離（走
査長）程度に短いものでよいため、干渉計に対する空気
揺らぎの影響は極めて少なく、走査露光時に基板（６）
の位置及び速度は高精度に制御される。

【００１３】また、アライメント系（ＡＬ）を用いて、
走査開始前にマスク（１）に形成された位置合わせ用マ
ーク（４７，４８）と、基板（６）に形成された位置合
わせ用マーク（４５，４６）との相対的な位置ずれ量を
所定の許容範囲内に追い込む場合には、マスク（１）と
基板（６）とは高精度に位置合わせ（アライメント）が
行われる。その後の走査露光でも、その位置合わせ精度
が高精度に維持される。

【００１４】また、走査用基板ステージ（８）上に位置
決め用基板ステージ（９，１０）が載置されている場合
には、その走査用基板ステージ（８）による走査が行わ
れても位置決め用基板ステージ（９，１０）と基板
（６）との位置関係が安定に維持されるため、アライメ
ント精度が高精度に維持される。一方、位置決め用基板
ステージ（９，１０）上に走査用基板ステージ（８）が
載置されている場合には、走査露光時に位置ずれを防止
するための制御が必要となるが、走査用基板ステージ
（８）が軽量化できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明による走査型露光装置の一実施
例につき、図１〜図６を参照して説明する。本実施例
は、レチクル上のパターンを投影光学系により１／４に
縮小してウエハ上の各ショット領域に走査露光方式で露
光するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置
に本発明を適用したものである。

【００１６】図１は、本実施例の投影露光装置の概略構
成を示し、この図１において、図示省略された照明光学
系から射出された露光用の照明光ＩＬが、レチクル１に
対してほぼ４５°の傾斜角で配置されたダイクロイック
ミラー５１で反射されて、レチクル１上の矩形の照明領
域（以下「スリット状の照明領域」という）４９に照射
され、その照明領域４９内に描画された回路パターン
が、投影光学系３を介してウエハ６の表面に露光され
る。ここで、図１において、投影光学系３の光軸（Ａ
Ｘ）に平行にＺ軸を取り、その光軸に垂直な平面内で図
１の紙面に平行にＸ軸、図１の紙面に垂直にＹ軸を取
る。

【００１７】また、投影光学系３の投影倍率をβ（本実
施例では、β＝１／４）とすると、上記のレチクル１の
回路パターンがウエハ６の表面に露光される際に、照明
光ＩＬによるスリット状の照明領域に対して、レチクル
１が図１の紙面に対して前方向（−Ｙ方向）に一定速度
Ｖ_Rで走査されるのに同期して、ウエハ６は図１の紙面
に対して後方向（Ｙ方向）に一定速度Ｖ_W＝β・Ｖ_Rで
走査される。

【００１８】回路パターンの描かれたレチクル１は、レ
チクルステージ２上に真空吸着され、このレチクルステ
ージ２は、投影光学系３の光軸ＡＸに垂直な２次元平面
（ＸＹ平面）内で、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方
向）にレチクル２を位置決めする。また、レチクルステ
ージ２はＹ方向（走査方向）に所定の走査速度でレチク
ル１を走査できるようになっている。即ち、レチクルス
テージ２は、レチクル１に描かれたパターンの全ての領
域が照明光ＩＬによるスリット状の照明領域上を通過で
きるのに十分なＹ方向の移動ストロークを有している。
レチクルステージ２の２次元平面内の位置座標（ｘ_r ，
ｙ_r ，θ_r ）は、レチクルステージ２上の移動鏡５３、
及び周辺に配置された最低３系統のレーザ干渉計５２に
より計測される。なお、その位置座標において、ｘ_r は
Ｘ座標、ｙ_r はＹ座標、θ_r は２次元平面内での回転角
を表す。レチクルステージ２の位置はレーザ干渉計５２
によって、例えば０．０１μｍ程度の分解能で常時検出
されている。レーザ干渉計５２からのレチクルステージ
２の位置情報は、不図示のステージ制御系に送られる。

【００１９】図２及び図３は、本実施例の投影露光装置
のウエハステージ周辺の構成をそれぞれ斜視図及び平面
図で示したものである。図２及び図３によりウエハステ
ージ周辺の構造を詳しく説明する。なお、ウエハステー
ジは、ウエハＸステージ１０、ウエハＹステージ９、及
びスキャンステージ８を併せた全体のステージを総称す
るものである。

【００２０】ウエハ６は、この投影露光装置で露光され
る最大のウエハの直径分の長さだけＸ方向に移動可能な
ウエハＸステージ１０上に真空吸着により保持され、ウ
エハＸステージ１０は、最大のウエハの直径分の長さだ
けＹ方向に移動可能なウエハＹステージ９上に載置され
ている。更に、ウエハＹステージ９は、Ｙ方向にレチク
ルステージ２のＹ方向のストロークのβ倍（１／４）の
ストロークを持つスキャンステージ８上に載置され、ス
キャンステージ８は装置ベース７上に載置されている。

【００２１】ウエハＹステージ９は、リニアモータ１
３，１４によってスキャンステージ８に対して相対的に
Ｙ方向に移動し、スキャンステージ８に対するウエハＹ
ステージ９のＹ方向の相対位置は、リニアモータ１３，
１４と平行に配置されたリニアエンコーダ５８によって
計測されている。リニアモータ１３は、スキャンステー
ジ８上に固定されたリニアガイド、このリニアガイドに
平行に設置された固定子、及びウエハＹステージ９側に
固定された可動子より構成されている。他のリニアモー
タも同様である。また、リニアエンコーダ５８は、スキ
ャンステージ８上の光学スケール５８ｂと、ウエハＹス
テージ９に固定された検出器５８ａとより構成され、リ
ニアエンコーダ５８によりほぼ１μｍ程度の分解能で位
置計測が行われる。

【００２２】次に、ウエハＸステージ１０は、リニアモ
ータ１５によってウエハＹステージ９に対して相対的に
Ｘ方向に移動する。そして、ウエハＹステージ９に対す
るウエハＸステージ１０のＸ方向の相対位置が、リニア
モータ１５と平行に配置されたリニアエンコーダ５９
（光学スケール５９ｂ及び検出器５９ａよりなる）によ
って計測されている。

【００２３】更に、スキャンステージ８は、装置ベース
７に対して相対的にＹ方向にリニアモータ１１，１２に
よって移動し、スキャンステージ８の装置ベース７に対
する相対位置は、そのスキャンステージ８の四方に配置
されたレーザ干渉計２０〜３１により計測されている。
レーザ干渉計２０〜２２は、装置ベース７の−Ｙ方向の
端部に設けられた干渉計台座１６に固定され、レーザ干
渉計２６〜２８は、装置ベース７の＋Ｙ方向の端部に設
けられた干渉計台座１８に固定されて、共にスキャンス
テージ８のＹ方向の座標及び回転角を計測する。具体的
に、レーザ干渉計２０〜２２の計測値の平均値により、
Ｙ方向の座標がモニタされ、レーザ干渉計２０の計測値
とレーザ干渉計２１の計測値との差によってスキャンス
テージ８のＸＹ平面内の回転角（ヨーイング）が計測さ
れ、レーザ干渉計２０及び２１の計測値の平均値とレー
ザ干渉計２２の計測値との差によってスキャンステージ
８のピッチングが計測される。レーザ干渉計２６〜２８
においても同様の動作により、スキャンステージ８の位
置の計測が行われ、レーザ干渉計２０〜２２による計測
結果との平均化によりスキャンステージ８の位置計測精
度を高めている。

【００２４】また、レーザ干渉計２３〜２５は、装置ベ
ース７の＋Ｘ方向の端部に設けられた干渉計台座１７に
固定され、レーザ干渉計２９〜３１は、装置ベース７の
−Ｘ方向の端部に設けられた干渉計台座１９に固定され
て、共にスキャンステージ８のＸ方向の位置及び回転角
を計測する。レーザ干渉計は最低でＹ方向に３本、Ｘ方
向に２本あれば、スキャンステージ８の挙動を全て計測
できるが、本実施例では多くのレーザ干渉計を用い、そ
れらの出力を平均化することで精度の向上を計ってい
る。また、スキャンステージ８の端部には、これらのレ
ーザ干渉計２０〜３１のそれぞれに対応して、レーザ干
渉計２０〜３１からのレーザビームを反射する移動鏡
（不図示）が固定されている。

【００２５】ウエハＸステージ１０とウエハＹステージ
９との相対位置を検出するリニアエンコーダ５９、ウエ
ハＹステージ９とスキャンステージ８との相対位置を検
出するリニアエンコーダ５８、及びスキャンステージ８
の位置を検出するレーザ干渉計２０〜３１からのウエハ
ステージに関する全ての位置情報は不図示のステージ制
御系に送られ、レーザ干渉計２０〜３１からの位置情報
によりスキャンステージ８の位置座標（ｘ_w ，ｙ_w ，θ
_w ）が検出される。この位置座標において、ｘ _w はＸ座
標、ｙ_w はＹ座標、θ_w は２次元平面内での回転角を表
す。また、ステージ制御系はこれら位置情報に基づい
て、リニアモータ１１，１２，１３，１４，１５等を介
してウエハステージ全体の動作を制御する。

【００２６】更に、図１中には投影光学系３の結像面付
近のウエハ６の露光面に向けて、光軸ＡＸに対して斜め
にピンホール、あるいはスリットパターン等の像を投影
する照射光学系４と、その投影された像のウエハ６の表
面での反射光束をスリットを介して受光する受光光学系
５とからなる斜入射方式の焦点位置検出系が設けられて
いる。ウエハ６の表面のＺ方向の位置は、この焦点位置
検出系４，５によって検出され、その検出情報に基づき
ウエハ６の表面が投影光学系３の結像面に合致するよう
にオートフォーカスが行われる。

【００２７】次に、図１に示す本実施例のアライメント
光学系ＡＬについて説明する。本例のアライメント光学
系ＡＬは、レチクルマークとウエハマークとの位置ずれ
量を画像処理方式で計測するＦＩＡ（Field Image Alig
nment）方式のアライメント光学系である。図４は、ア
ライメント光学系ＡＬを示す構成図であり、この図４に
おいてアライメント光学系ＡＬは２系統のアライメント
観察系ＡＬ１，ＡＬ２からなり、両者ともＸ及びＹ方向
の位置ずれ量を検出できる。図１の如くアライメント光
学系ＡＬの２系統のアライメント観察系ＡＬ１，ＡＬ２
から出射されたそれぞれの照明光束ＡＢ１，ＡＢ２は、
それぞれダイクロイックミラー５１の異なった領域を通
過してレチクル１のそれぞれ異なった領域を照射し、更
にレチクル１を通過した後、投影光学系３を経てウエハ
６の表面のそれぞれ異なった領域を照射する。ウエハ６
の表面に照射されたそれぞれの照明光束ＡＢ１，ＡＢ２
は、ウエハ６表面で反射し、その反射したそれぞれの反
射光束は、再び投影光学系３を経た後、レチクル１で反
射したそれぞれの反射光束と共にダイクロイックミラー
５１のそれぞれ異なった領域を通過してアライメント光
学系ＡＬのそれぞれのアライメント観察系ＡＬ１，ＡＬ
２に入射する。

【００２８】一方のアライメント観察系ＡＬ１では、光
源３２から射出されたアライメント光ＡＢ１は、集光レ
ンズ３３、ビームスプリッタ３４、対物レンズ３５を通
過した後、図１のダイクロイックミラー５１を透過して
レチクル１に形成されたレチクルマーク４７及びウエハ
６上に形成されたウエハマーク４５に照射される。そし
て、レチクルマーク４７及びウエハマーク４５で反射さ
れたアライメント光は、再び図４の対物レンズ３５を通
り、ビームスプリッタ３４に戻り、ビームスプリッタ３
４で反射されたアライメント光は結像レンズ３６を通っ
て２次元ＣＣＤ撮像素子３７で受光される。

【００２９】他方の、アライメント観察系ＡＬ２でも、
光源３８から射出されたアライメント光ＡＢ２は、集光
レンズ３９、ビームスプリッタ４０、対物レンズ４１を
通過した後、図１のダイクロイックミラー５１を透過し
てレチクル１に形成されたレチクルマーク４８及びウエ
ハ６上に形成されたウエハマーク４６に照射される。そ
して、レチクルマーク４８及びウエハマーク４６で反射
されたアライメント光は、再び図４の対物レンズ４１を
通り、ビームスプリッタ４０で反射された後、結像レン
ズ４２を通って２次元ＣＣＤ撮像素子４３で受光され
る。

【００３０】図５は、２次元ＣＣＤ撮像素子３７及び４
３で撮像された像をＣＲＴディスプレイ４４に表示した
状態を示す。図５において、２次元ＣＣＤ撮像素子３７
により撮像されたレチクルマーク４７及びウエハマーク
４５のそれぞれの像４７Ａ及び４５Ａからなる１組の像
と、２次元ＣＣＤ撮像素子４３により撮像されたレチク
ルマーク４８及びウエハマーク４６のそれぞれの像４８
Ａ及び４６Ａからなる１組の像とが電気的に合成され、
ＣＲＴディスプレイ４４の一つの画面上に映し出されて
いる。この画像を処理することにより、レチクルマーク
４７，４８と対応するウエハマーク４５，４６との位置
ずれ量が検出される。

【００３１】図６は図１の平面図であり、この図６に示
すように、２系統のアライメント観察系ＡＬ１，ＡＬ２
は、斜線を施したスリット状の照明領域４９に対して外
側に配置されている。また、レチクル１上の走査露光領
域５０の端部に左右対で形成されたレチクルマーク４
７，４８及びウエハマーク４５，４６の共役像４５Ｒ，
４６Ｒの観察ができるようにアライメント観察系ＡＬ
１，ＡＬ２は配置されている。更に、２系統のアライメ
ント観察系ＡＬ１，ＡＬ２は、そのＸ方向の間隔が可変
になっており、種々の大きさの露光ショットに対応でき
るようになっている。なお、図１では説明の便宜上、レ
チクルマーク４７，４８が照明領域４９のＸ方向に両側
にあるように描かれているが、レチクルマーク４７，４
８と照明領域４９との位置関係は実際には図６のように
なっている。

【００３２】次に、本例におけるウエハステージの位置
決め及び走査露光方式による露光動作の一例につき説明
する。図１において、不図示のウエハローダによってウ
エハＸステージ１０上に運ばれたウエハ６はそのウエハ
Ｘステージ１０上に真空吸着され、不図示の粗アライメ
ント系によって±数μｍ以下の精度でその位置合わせが
行われる。次に、ウエハ６上でまず最初に露光しようと
するショット領域に付設されたウエハマーク４５，４６
が、図４の２系統のアライメント観察系ＡＬ１，ＡＬ２
の視野内に位置決めされる。この際、リニアエンコーダ
５８，５９の計測値に基づいてウエハ６はウエハＸステ
ージ１０、ウエハＹステージ９によって位置決めされ、
それと同時に、レチクルマーク４７，４８も２系統のア
ライメント観察系ＡＬ１，ＡＬ２の視野内に位置決めさ
れる。

【００３３】次に、アライメント観察系ＡＬ１は、レチ
クルマーク４７の位置とウエハマーク４５の位置との相
対的な位置ずれ量（Δｘ₁ ，Δｙ₁ ）を計測し、アライ
メント観察系ＡＬ２は、レチクルマーク４８の位置とウ
エハマーク４６の位置との相対的な位置ずれ量（Δｘ
₂ ，Δｙ₂ ）を計測する。Δｘ₁ 及びΔｘ₂ はそれぞれ
Ｘ方向の位置ずれ量を表し、Δｙ₁ 及びΔｙ₂ はそれぞ
れＹ方向の位置ずれ量を表す。そして、これらの位置ず
れ量Δｘ₁ ，Δｙ₁ ，Δｘ₂ ，Δｙ₂ の値が全て０（又
は所定の基準値）になるようにレチクルステージ２を微
動させる。以上の動作により、アライメントが終了す
る。但し、Δｘ₁ 及びΔｘ₂ に関しては、投影光学系３
の倍率を変えないと両方を同時に０（又は基準値）にす
ることができないため、例えばΔｘ₁ ＝−Δｘ₂ になる
ように中心振り分けでアライメントを行うようにする。
しかしながら、実際に投影光学系３の倍率を微調して、
Δｘ₁及びΔｘ₂ を同時に０（又は基準値）にしてもよ
い。

【００３４】更に、レチクルマーク４７，４８と対応す
るウエハマーク４５，４６との相対的な位置ずれ量が０
（又は所定の基準値）になった時、レチクル側のレーザ
干渉計５２によりレチクルステージ２の初期位置
（ｘ_r0，ｙ_r0，θ_r0）が計測され、同時に複数のレーザ
干渉計２０〜３１の計測値の平均によりスキャンステー
ジ８の初期位置（ｘ_w0，ｙ_w0，θ_w0）が計測される。

【００３５】初期位置が計測された後、走査露光が開始
される。露光中は、ウエハＸステージ１０はウエハＹス
テージ９上で動かないように固定され、ウエハＹステー
ジ９はスキャンステージ８上で動かないように固定され
る。そして、レチクルステージ２の位置（ｘ_r ，ｙ_r ，
θ_r ）とスキャンステージ８の位置（ｘ_w ，ｙ_w ，θ
_w ）との関係が、常に以下の関係式を満たすよう、レチ
クルステージ２がサーボコントロールされる。この場
合、投影光学系３は投影倍率βが１／４で、且つ倒立像
を投影することが利用されている。

【００３６】ｘ_r −ｘ_r0＝−４（ｘ_w −ｘ_w0）（１）ｙ_r −ｙ_r0＝−４（ｙ_w −ｙ_w0）（２） θ_r −θ_r0＝θ_w −θ_w0 （３）レチクル１上の所定の走査露光範囲の露光が終了した
後、スキャンステージ８は走査開始点に戻され、次に露
光されるショット領域に付設された２つのウエハマーク
（不図示）がウエハＸステージ１０とウエハＹステージ
９とによって、２系統のアライメント観察系ＡＬ１，Ａ
Ｌ２の視野内に位置決めされる。同時に、レチクルマー
ク４７，４８も２系統のアライメント観察系ＡＬ１，Ａ
Ｌ２の視野内に位置決めされる。以下上述の最初の露光
時と同様の手順を繰り返しながら、ウエハ６の各ショッ
ト領域にそれぞれレチクル１のパターンが露光される。

【００３７】以上のようにスキャンステージ８は、１回
の走査露光が終了する度に、元の位置に戻り再び同じ走
査が繰り返される。そのため、このスキャンステージ８
の位置をモニタする複数のレーザ干渉計２０〜３１のパ
スは走査長程度で足りるので、走査露光中の空気揺らぎ
の影響は極めて少ない。一方、レチクルステージ２の位
置をモニタするレーザ干渉計５２は、投影光学系３の縮
小倍率の逆数分だけ粗い精度が許容されるため、空気の
揺らぎによる影響はそれほど問題にならない。なお、１
回の走査露光が終わったときに、スキャンステージ８及
びレチクルステージ２をそれぞれ逆方向に駆動して次の
走査露光を行う、即ち、往復走査を行うようにしてもよ
い。

【００３８】また、本実施例では、１／４の縮小倍率の
投影光学系３を用いたが、この縮小倍率に制限はなく、
例えば１／ｍの縮小倍率を持ち且つ倒立像を投影する投
影光学系においては、露光中は、レチクルステージ２の
位置（ｘ_r ，ｙ_r ，θ_r ）とスキャンステージ８の位置
（ｘ_w ，ｙ_w ，θ_w ）の関係が、常に以下の関係式を満
たすよう、レチクルステージ２をサーボコントロールす
ればよい。

【００３９】ｘ_r −ｘ_r0＝−ｍ（ｘ_w −ｘ_w0）（４）ｙ_r −ｙ_r0＝−ｍ（ｙ_w −ｙ_w0）（５） θ_r −θ_r0＝θ_w −θ_w0 （６）

【００４０】次に、本発明による走査型露光装置の他の
実施例につき図７及び図８を参照して説明する。これら
図７及び図８において、図１〜図３に対応する部分には
同一符号を付して、その詳細説明を省略する。図７及び
図８は、本例のステップ・アンド・スキャン方式の投影
露光装置のウエハステージ周辺の構成をそれぞれ斜視図
及び平面図で示したものであり、これら図８及び図９に
おいて、ウエハ６は、Ｙ方向に不図示のレチクルステー
ジのＹ方向のストロークのβ倍（βは使用される投影光
学系の投影倍率）のストロークを持つスキャンステージ
８Ａ上に真空吸着により保持されている。また、スキャ
ンステージ８Ａは、露光される最大のウエハの直径分の
長さだけＸ方向に移動可能なウエハＸステージ１０Ａ上
に保持され、ウエハＸステージ１０Ａは、最大のウエハ
の直径分の長さだけＹ方向に移動可能なウエハＹステー
ジ９Ａ上に載置されて、ウエハＹステージ９Ａは、装置
ベース７上に載置されている。この場合、スキャンステ
ージ８Ａはリニアモータ１１Ａ，１２ＡによりウエハＸ
ステージ１０Ａに対して走査され、ウエハＸステージ１
０Ａはリニアモータ１５ＡによりウエハＹステージ９Ａ
に対して走査され、ウエハＹステージ９Ａはリニアモー
タ１３Ａ，１４Ａにより装置ベース７に対して走査され
る。

【００４１】また、ウエハＸステージ１０Ａに対するス
キャンステージ８Ａの相対位置は、そのスキャンステー
ジ８Ａの四方に配置された１辺２個ずつ計８個のレーザ
干渉計２０〜３０により計測されている。また、スキャ
ンステージ８Ａの端部には、これらのレーザ干渉計２０
〜３０のそれぞれからのレーザビームを反射する移動鏡
（不図示）が固定されている。また、ウエハＸステージ
１０ＡのＸ座標はリニアエンコーダ５９Ａにより計測さ
れ、ウエハＹステージ９ＡのＹ座標はリニアエンコーダ
５８Ａにより計測されている。その他の構成は図１の実
施例と同様である。

【００４２】以上のように、本例のウエハステージは、
構造的にスキャンステージ８ＡをウエハＸステージ１０
Ａ及びウエハＹステージ９Ａの上に載置した構成をも
つ。従って、走査露光時には、下部のウエハＸステージ
１０Ａ及びウエハＹステージ９Ａを介してウエハ６の各
ショット領域を走査開始位置に移動させた後、スキャン
ステージ８Ａによりウエハ６の走査が行われる。本例の
構成ではレーザ干渉計２０〜３０のパスを走査長程度に
短くできると共に、スキャンステージ８Ａが小型化でき
る利点がある。

【００４３】なお、上述実施例は投影型の走査型露光装
置に本発明を適用したものであるが、本発明は投影光学
系を使用しないプロキシミティ方式の走査型露光装置等
にも同様に適用できる。また、リニアエンコーダ５８，
５９としては、光学式のみならず、磁気式や静電容量式
等のエンコーダも使用できる。更に、リニアエンコーダ
５８，５９の代わりに、干渉計を使用してもよい。但
し、干渉計以外のリニアエンコーダを使用した場合に
は、干渉計を使用する場合に比べて分解能は劣るが、構
成が簡便で低コストであり、且つ空気揺らぎの影響が少
ない。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。

【００４４】

【発明の効果】本発明の走査型露光装置によれば、干渉
計のパスを走査長程度に短くできるため、走査露光中に
空気揺らぎの影響を受けることなく、走査露光時に感光
性の基板（ウエハ等）の位置及び速度が高精度に制御さ
れる利点がある。また、アライメント系を設け、マスク
（レチクル等）に形成された位置合わせ用マークと、感
光性の基板に形成された位置合わせ用マークとの相対的
な位置ずれ量を所定の許容範囲内に追い込んだ後に走査
露光を開始する場合には、マスクと感光性の基板とは高
精度に位置合わせされた状態で走査露光される。また、
位置合わせ用のマークを走査領域全域にわたって形成す
る必要がないため、ある程度大きな位置合わせ用のマー
クも許容される。従って、プロセス中の処理により位置
合わせ用のマーク（ウエハマーク）が損傷を受けても、
アライメントの精度にそれほど影響しないという利点が
ある。

【００４５】また、走査用基板ステージ上に位置決め用
基板ステージが載置されている場合には、走査露光時の
感光性の基板と位置決め用基板ステージとの位置関係が
変化しにくいため、アライメント精度が高精度に維持さ
れる。更に、位置決め用基板ステージ上に走査用基板ス
テージが載置されている場合には、走査用基板ステージ
が小型化でき、高速の走査が容易になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走査型露光装置の一実施例を示す
概略構成図である。

【図２】図１のウエハステージを示す斜視図である。

【図３】図１のウエハステージを示す平面図である。

【図４】図１のアライメント光学系ＡＬを示す構成図で
ある。

【図５】図１のアライメント光学系によって観察された
レチクルマーク及びウエハマークのＣＲＴディスプレイ
上の像を示す図である。

【図６】図１のアライメント光学系によるアライメント
実行時のスリット状の照明領域４９に対するレチクルマ
ーク及びウエハマークの位置関係を示す平面図である。

【図７】本発明による走査型露光装置の他の実施例のウ
エハステージ周辺の構造を示す斜視図である。

【図８】図７の投影露光装置のウエハステージを示す平
面図である。

【符号の説明】

１レチクル２レチクルステージ３投影光学系６ウエハ７装置ベース８，８Ａスキャンステージ９，９ＡウエハＹステージ１０，１０ＡウエハＸステージ２０〜３１レーザ干渉計３２，３８アライメント用の光源３７，４３２次元ＣＣＤ撮像素子４５，４６ウエハマーク４７，４８レチクルマーク５２レチクル側のレーザ干渉計５８，５９リニアエンコーダＡＬアライメント光学系ＡＬ１，ＡＬ２アライメント観察系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクを
照明し、前記マスクを第１の方向に走査するのと同期し
感光性の基板を第２の方向に走査することにより前記マ
スクのパターンを逐次前記基板上の各露光領域に露光す
る走査型露光装置において、前記基板を該基板の露光面に平行な２次元平面上で位置
決めする位置決め用基板ステージと、該位置決め用基板ステージの２次元的な位置を計測する
位置計測手段と、走査露光の際に前記基板を前記第２の方向に走査する走
査用基板ステージと、該走査用基板ステージの前記第２の方向の位置を計測す
る干渉計と、を備えたことを特徴とする走査型露光装
置。
【請求項２】前記マスクに形成された位置合わせ用マ
ークと、前記基板に形成された位置合わせ用マークとの
相対的な位置ずれ量を検出するアライメント系を設け、前記位置決め用基板ステージを介して前記基板の位置決
めを行う際に、前記アライメント系で検出される位置ず
れ量を所定の許容範囲内に追い込むことを特徴とする請
求項１記載の走査型露光装置。
【請求項３】前記走査用基板ステージ上に前記位置決
め用基板ステージが載置されていることを特徴とする請
求項１又は２記載の走査型露光装置。
【請求項４】前記位置決め用基板ステージ上に前記走
査用基板ステージが載置されていることを特徴とする請
求項１又は２記載の走査型露光装置。