JPH08264427A - アライメント方法及びその装置 - Google Patents

アライメント方法及びその装置

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JPH08264427A
JPH08264427A JP7090349A JP9034995A JPH08264427A JP H08264427 A JPH08264427 A JP H08264427A JP 7090349 A JP7090349 A JP 7090349A JP 9034995 A JP9034995 A JP 9034995A JP H08264427 A JPH08264427 A JP H08264427A
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mark
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mask
optical system
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Kei Nara
圭 奈良
Masanori Kato
正紀 加藤
Kinya Kato
欣也 加藤
Takeshi Narabe
毅 奈良部
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アライメント光に対する補正光学系等を用い
ることなく、ＴＴＬ方式で高精度に感光基板をアライメ
ントする。 【構成】 光源３２から第２光学フィルタ３４Ｂを介し
て露光光が第１の基準板２４上の第１マーク領域及び投
影光学系１６Ａを介して第２の基準板２６上の第２の基
準マークを含む第２マーク領域に照射されると、アライ
メント光学系２８Ａでは各マーク領域からの反射光を光
電検出することにより露光光の下での第１、第２の基準
マーク相互の位置ずれを検出する。次に、第１光学フィ
ルタ３４Ａに切り替えられ、アライメント光の下で、同
様の第１、第２の基準マーク相互の位置ずれ検出が行な
われる。画像処理部３６では、上記各検出された位置ず
れの差を位置決め時のオフセットとして予め演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アライメント方法及び
その装置に係り、更に詳しくは露光に用いる第１の波長
特性の光と異なる第２の波長特性の光を使用する感光基
板、又はマスクと感光基板とのアライメント方法及びそ
の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、液晶用露光装置等の投影露光
装置では、高い解像度を得るため、比較的短い波長の光
を単色又は狭い波長域に限定して、露光光（第１の波長
特性の光）として用い、投影光学系の収差の影響をでき
るだけ少なくするようにしている。この一方、感光基板
とマスクとの位置合わせ（アライメント）に用いられる
アライメント光としては、感光基板の表面に塗布された
レジスト層を感光させないために比較的長い波長の光
（第２の波長特性の光）を用いる必要があった。
【０００３】かかる事情により、色収差等の問題から投
影光学系とアライメント光学系を兼用する光学系を設計
するのは困難であった。このため、従来の液晶用露光装
置では、図８に示されるように、投影光学系６０とは別
個に、プレートホルダ６２上に載置されたガラス基板等
の感光基板６４の位置を検出するためのアライメント光
学系６６と、マスクホルダ６８上に保持されたマスク７
０の位置を検出するためのアライメント光学系７２と
が、設けられたオフ・アクシス方式の構成が比較的多く
採用されていた。
【０００４】この他、図９に示されるように、投影光学
系を介して直接マークの位置を検出するＴＴＬ方式のア
ライメント系を用いる場合でも、投影光学系６０とマス
ク７０との間に、投影光学系の光軸直交方向に移動可能
なアライメント波長に対する補正光学系７４を設け、ア
ライメント時にこの補正光学系７４を投影光学系６０の
光軸上に移動させて、アライメント波長と露光波長との
相違に起因する投影光学系の収差の影響を補正する構成
を採用したものもあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示されるオフ・アクシス方式の構成を採用する露光装置
にあっては、投影光学系から離れた位置（露光位置と異
なる位置）にアライメント光学系が配置されるため、ア
ッベ誤差の影響で、投影光学系を介して直接マークの位
置を検出するＴＴＬ方式に比較してアライメント精度が
低いという不都合があった。
【０００６】この一方、図９に示されるような補正光学
系を採用する露光装置では、ＴＴＬ方式であるため、ア
ライメント精度の向上が期待できるが、実際には、補正
光学系そのものによる誤差が必然的に伴い、必ずしも十
分なアライメント精度を確保できないという不都合があ
った。
【０００７】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、その目的はアライメント光に
対する補正光学系等を用いることなく、ＴＴＬ方式で高
精度に感光基板をアライメントすることが可能なアライ
メント方法及びその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
第１の波長特性の光でマスクステージ上に載置されたマ
スクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影
光学系を介して基板ステージ上に載置された感光基板に
転写する投影露光装置に用いられる、前記感光基板のア
ライメント方法であって、前記第１の波長特性の光を前
記投影光学系を介して前記基板ステージ上の基準マーク
を含む第１のマーク領域に照射し、該第１のマーク領域
からの反射光を光電検出することにより、前記第１の波
長特性の光の下での前記基準マークの位置を検出する第
１の工程と；前記第１の波長特性と異なる第２の波長特
性の光を前記投影光学系を介して前記第１のマーク領域
に照射し、該第１のマーク領域からの反射光を光電検出
することにより、前記第２の波長特性の光の下での前記
基準マークの位置を検出する第２の工程と；前記第１の
工程及び第２の工程の検出結果に基づいて前記第１の波
長特性の光と前記第２の波長特性の光との波長の違いに
より生ずる前記基準マークの位置誤差を予め演算する第
３の工程と；しかる後、前記第２の波長特性の光を前記
投影光学系を介して前記感光基板上のアライメントマー
クを含む第２のマーク領域に照射し、該第２のマーク領
域からの反射光を光電検出することにより、前記第２の
波長特性の光の下での感光基板の位置を検出する第４の
工程と；前記第４の工程の検出結果と前記第３の工程の
演算結果とに基づいて前記感光基板の位置ずれの補正量
を求める第５の工程とを含む。
【０００９】請求項２記載の発明は、第１の波長特性の
光でマスクステージ上に載置されたマスクを照明し、前
記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基
板ステージ上に載置された感光基板に転写する投影露光
装置に用いられる、前記マスクと前記感光基板のアライ
メント方法であって、前記第１の波長特性の光を前記マ
スク上又は前記マスクステージ上に形成された第１の基
準マークを含む第１マーク領域及び前記投影光学系を介
して前記基板ステージ上の前記第１の基準マークに対応
する第２の基準マークを含む第２マーク領域に照射し、
前記第１マーク領域及び第２マーク領域からの反射光を
光電検出することにより、前記第１の波長特性の光の下
での前記第１、第２の基準マーク相互の位置ずれを検出
する第１の工程と；前記第１の波長特性と異なる第２の
波長特性の光を前記第１マーク領域及び前記投影光学系
を介して前記第２マーク領域に照射し、前記第１マーク
領域及び第２マーク領域からの反射光を光電検出するこ
とにより、前記第２の波長特性の光の下での前記第１、
第２の基準マーク相互の位置ずれを検出する第２の工程
と；前記第１の工程及び第２の工程の検出結果に基づい
て、前記第１の波長特性の光と第２の波長特性の光との
波長の違いにより生ずる前記位置ずれの差を予め演算す
る第３の工程と；しかる後、前記第２の波長特性の光を
前記第１マーク領域及び前記投影光学系を介して前記感
光基板上のアライメントマークに照射し、前記第１マー
ク領域及び前記感光基板上の前記アライメントマークか
らの反射光を光電検出することにより、前記第２の波長
特性の光の下での前記マスクと感光基板の位置ずれを検
出する第４の工程と；前記第４の工程の検出結果と前記
第３の工程の演算結果に基づいて前記マスクと前記感光
基板とのアライメント補正量を求める第５の工程とを含
む。
【００１０】請求項３記載の発明は、第１の波長特性の
光でマスクステージ上に載置されたマスクを照明し、前
記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基
板ステージ上に載置された感光基板に転写する投影露光
装置に用いられる、前記感光基板のアライメント装置で
あって、前記第１の波長特性の光を前記投影光学系を介
して前記基板ステージ上の基準マークを含む第１のマー
ク領域に照射する第１の照明手段と；前記該第１のマー
ク領域からの反射光を光電検出することにより前記第１
の波長特性の光の下での前記基準マークの位置を検出す
る第１の検出手段と；前記第１の照明手段からの前記光
の光軸と共通の光軸を有し、前記第１の波長特性と異な
る第２の波長特性の光を前記投影光学系を介して前記第
１のマーク領域に照射する第２の照明手段と；前記第１
のマーク領域からの反射光を光電検出することにより、
前記第２の波長特性の光の下での前記基準マークの位置
を検出する第２の検出手段と；前記第１の検出手段と前
記第２の検出手段の検出結果に基づいて、前記第１の波
長特性の光と前記第２の波長特性の光との波長の違いに
より生ずる前記基準マークの位置誤差を位置決め時のオ
フセットとして予め演算する演算手段とを有する。
【００１１】請求項４記載の発明は、第１の波長特性の
光でマスクステージ上に載置されたマスクを照明し、前
記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基
板ステージ上に載置された感光基板に転写する投影露光
装置に用いられ、前記マスクと前記感光基板とを位置合
わせするアライメント装置であって、前記第１の波長特
性の光を前記マスク上又はマスクステージ上に形成され
た第１の基準マークを含む第１マーク領域及び前記投影
光学系を介して前記基板ステージ上の前記第１の基準マ
ークに対応する第２の基準マークを含む第２マーク領域
に照射する第１の照明手段と；前記第１マーク領域及び
第２マーク領域からの反射光を光電検出することにより
前記第１の波長特性の光の下での前記第１、第２の基準
マーク相互の位置ずれを検出する第１の検出手段と；前
記第１の照明手段からの前記光の光軸と共通の光軸を有
し、前記第１の波長特性と異なる第２の波長特性の光を
前記第１マーク領域及び前記投影光学系を介して前記第
２マーク領域に照射する第２の照明手段と；前記第１マ
ーク領域及び第２マーク領域からの反射光を光電検出す
ることにより、前記第２の波長特性の光の下での前記第
１、第２の基準マーク相互の位置ずれを検出する第２の
検出手段と；前記第１の検出手段と前記第２検出手段の
検出結果に基づいて、前記第１の波長特性の光と第２の
波長特性の光との波長の違いにより生ずる前記位置ずれ
の差を位置決め時のオフセットとして予め演算する演算
手段とを有する。
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項４記載のア
ライメント装置において、前記第１の検出手段と前記第
２の検出手段とが、第１の波長特性、第２の波長特性の
いずれの光の下でも前記第１、第２の基準マーク相互間
の位置ずれを検出可能な同一の手段により構成されたこ
とを特徴とする。
【００１３】請求項６記載の発明は、請求項４又は５記
載のアライメント装置において、前記第１の照明手段と
第２の照明手段とが、単一の光源と、この光源からの光
を波長特性に応じて選択的に透過し、前記第１又は第２
の波長特性の光を前記マスクステージ又はマスク及び投
影光学系を介して前記基板ステージに選択的に照射する
波長選択手段とを含む同一手段により構成されたことを
特徴とする。
【００１４】
【作用】請求項１記載の発明によれば、第１の波長特性
の光と第２の波長特性の光の下で基板ステージ上の同一
の基準マークの位置を投影光学系を介してそれぞれ光電
検出し、これらの検出結果に基づいて波長特性の違いに
より生ずる基準マークの位置誤差を予め演算で求め、実
際のアライメントの際には第２の波長特性の光を用いて
感光基板上のアライメントマークの位置を光電検出し、
この検出結果と上で演算した基準マークの位置誤差とに
基づいて最終的な感光基板の位置ずれ補正量を求める。
【００１５】従って、基板ステージ上の基準マーク及び
感光基板上のアライメントマークがあれば、投影光学系
に補正光学系等を設けることなく、ＴＴＬ方式で正確な
感光基板の位置ずれ補正量を求めることができ、これに
基づいて感光基板を正確にアライメントすることが可能
となる。
【００１６】請求項２記載の発明によれば、第１の波長
特性の光と第２の波長特性の光の下とでマスク上又はマ
スクステージ上に形成された第１の基準マークと、基板
ステージ上の第２の基準マークとを投影光学系を介して
それぞれ光電検出することにより、第１、第２の波長特
性の光の下での第１、第２の基準マーク相互の位置ずれ
をそれぞれ検出し、これらの検出結果に基づいて波長特
性の違いにより生ずる第１、第２の基準マーク相互の位
置ずれの差を予め演算で求め、実際のアライメントの際
には、第２の波長特性の光を用いて第２の波長特性の光
の下でのマスクと感光基板の位置ずれを検出し、この検
出結果と上で演算した位置ずれの差とに基づいてマスク
と感光基板とのアライメント補正量を求める。
【００１７】従って、マスクステージ又はマスク上の第
１の基準マークと、基板ステージ上の第２の基準マーク
と、感光基板上のアライメントマークとがあれば、投影
光学系に補正光学系等を設けることなく、ＴＴＬ方式で
正確なマスクと感光基板のアライメント補正量を求める
ことが可能となり、これに基づいてマスクと感光基板を
正確にアライメントすることが可能となる。
【００１８】請求項３記載の発明によれば、第１の照明
手段によって第１の波長特性の光が投影光学系を介して
基板ステージ上の基準マークを含む第１のマーク領域に
照射されると、第１の検出手段では第１のマーク領域か
らの反射光を光電検出することにより、第１の波長特性
の光の下での基準マークの位置を検出する。一方、第２
の照明手段では、第１の照明手段からの前記光の光軸と
共通の光軸を通り、第２の波長特性の光を投影光学系を
介して第１のマーク領域に照射する。第２の検出手段で
は、第１のマーク領域からの反射光を光電検出すること
により、第２の波長特性の光の下での基準マークの位置
を検出する。そして、演算手段では第１の検出手段と第
２の検出手段の検出結果に基づいて、第１の波長特性の
光と第２の波長特性の光との波長の違いにより生ずる基
準マークの位置誤差を位置決め時のオフセットとして予
め演算する。
【００１９】従って、実際のアライメントの際には、第
２の波長特性の光の下で検出したアライメントマークの
位置とオフセットとに基づいて感光基板の位置ずれ補正
量を求め、これによって感光基板を正確にアライメント
することが可能となる。
【００２０】請求項４記載の発明によれば、第１の照明
手段によって第１の波長特性の光がマスク上又はマスク
ステージ上に形成された第１の基準マークを含む第１マ
ーク領域及び投影光学系を介して基板ステージ上の第１
の基準マークに対応する第２の基準マークを含む第２マ
ーク領域に照射されると、第１の検出手段では第１マー
ク領域及び第２マーク領域からの反射光を光電検出する
ことにより第１の波長特性の光の下での第１、第２の基
準マーク相互の位置ずれを検出する。一方、第２の照明
手段では、第１の照明手段からの前記光の光軸と共通の
光軸を通り、第２の波長特性の光を第１マーク領域及び
投影光学系を介して第２マーク領域に照射する。第２の
検出手段では、第１マーク領域及び第２マーク領域から
の反射光を光電検出することにより、第２の波長特性の
光の下での第１、第２の基準マーク相互の位置ずれを検
出する。そして、演算手段では、第１の検出手段と第２
検出手段の検出結果に基づいて、第１の波長特性の光と
第２の波長特性の光との波長の違いにより生ずる前記位
置ずれの差を位置決め時のオフセットとして予め演算す
る。
【００２１】従って、実際のアライメントの際には、第
２の波長特性の光の下でマスクと感光基板の位置ずれを
検出し、この検出結果とオフセットとに基づいてマスク
と感光基板のアライメント補正量を求め、これによって
マスクと感光基板を正確に位置合わせすることが可能と
なる。
【００２２】請求項５記載の発明によれば、第１の検出
手段と第２の検出手段とが、第１の波長特性、第２の波
長特性のいずれの光の下でも第１、第２マーク相互間の
位置ずれを検出可能な同一の手段により構成されている
ことから、装置構成が簡単になり、小型化を図ることが
可能となる。
【００２３】請求項６記載の発明によれば、第１の照明
手段と第２の照明手段とが、単一の光源と、この光源か
らの光を波長特性に応じて選択的に透過し、第１又は第
２の波長特性の光をマスクステージ又はマスク及び投影
光学系を介して基板ステージに選択的に照射する波長選
択手段とを含む同一手段により構成されていることか
ら、部品点数の削減による装置の小型化が可能となる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図５に
基づいて説明する。図１には、本発明に係るアライメン
ト装置が適用された一実施例に係る投影露光装置として
の一括走査型液晶用露光装置１０の概略構成が示されて
いる。
【００２５】この露光装置１０は、水平面（ＸＹ平面）
に沿って配置されたマスクステージとしてのマスクホル
ダ１２と、このマスクホルダ１２に対向してＺ軸方向下
方に所定間隔を隔てて配置された基板ステージとしての
プレートホルダ１４と、これら両ホルダ１２、１４相互
間に配設された複数（ここでは５つ）の投影光学系１６
Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅと、これらの投影
光学系１６Ａ〜１６ＥのＸＹ断面の全てを包含する矩形
領域を照明する露光用照明系１８とを備えている。
【００２６】マスクホルダ１２上には矩形状のマスク２
０が載置されており、これに対応してプレートホルダ１
４上には矩形状の感光基板としてのガラス基板（以下、
「プレート」という）２２が載置されている。マスクホ
ルダ１２とプレートホルダ１４とは、実際には図示しな
いコの字状のキャリッジによって連結されており、この
キャリッジの移動に伴って、一体的にＸ軸方向に沿って
移動可能な構成となっている。プレートホルダ１４は、
図示しないキャリッジのステージ上をＸ、Ｙ方向に微動
可能になっており、図示しない駆動系を介して図示しな
い制御手段によってその位置が微調整されるようになっ
ている。なお、キャリッジも図示しない制御手段によっ
て駆動制御される。
【００２７】マスクホルダ１２の一端（図１における左
端）には第１の基準マーク板２４がＹ軸方向に延設さ
れ、これに対応してプレートホルダ１４の一端（図１に
おける左端）には、第２の基準マーク板２６がＹ軸方向
に延設されている。これらの基準マーク板には、基準マ
ークがそれぞれ形成されているが、これについては後述
する。
【００２８】５つの投影光学系１６Ａ、１６Ｂ、１６
Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅは、それぞれの光軸がＸＹ平面に直
交するＺ軸方向とされ、この内、投影光学系１６Ａ、１
６Ｂ、１６ＣはＹ軸方向に沿って所定間隔で配置され、
残りの投影光学系１６Ｄ、１６Ｅはこれらの右隣に少し
ずれてＹ軸方向に沿って所定間隔で配置されている。即
ち、本実施例では、５つの投影光学系１６Ａ、１６Ｂ、
１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅをいわゆる千鳥状に配置するこ
とにより、投影光学系のアレーを構成し、マスクホルダ
１２とプレートホルダ１４とが一体的にＸ軸方向に走査
されたとき、５つの投影光学系のイメージフィールド
（投影領域）がマスク２０及びプレート２２の全面を網
羅することができるように構成されている。
【００２９】最も外側の投影光学系１６Ａ、１６Ｃの上
方には、アライメント光学系２８Ａ、２８Ｂが配置され
ている。
【００３０】図２には、一方のアライメント光学系２８
Ａを含む本装置の主要部であるアライメント装置３０の
構成が示されている。ここで、このアライメント装置３
０の構成について詳述する。
【００３１】このアライメント装置３０は、アライメン
ト用の光源３２と、波長選択手段としての光学フィルタ
部３４と、アライメント光学系２８Ａと、画像処理部３
６とを備えている。光源３２としては、高圧水銀ランプ
が使用されている。
【００３２】光学フィルタ部３４は、図３に示されるよ
うに、第２の波長特性の光としてのアライメント光（例
えばｅ，ｄ線）のみを選択的に透過する第１光学フィル
タ３４Ａと、第１の波長特性の光としての露光光（例え
ばｇ，ｈ線）のみを選択的に透過する第２光学フィルタ
３４Ｂとを備えている。これらの光学フィルタ３４Ａ、
３４Ｂが、図３の矢印Ｂで示されるように、光源３２の
光軸を横切る方向に沿って図示しない駆動系を介して駆
動され、これによって露光光とアライメント光とが後述
するハーフミラー３８で折り曲げられてマスク２０及び
投影光学系１６Ａに向けて選択的に照射されるようにな
っている。即ち、本実施例では、光源３２と光学フィル
タ部３４とハーフミラーとによって、第１の波長特性の
光（露光光）をマスク２０又は第１の基準板２４上の後
述する第１の基準マークＭ１を含む第１マーク領域及び
投影光学系１６Ａを介して第２の基準板２６上の後述す
る第２の基準マークＭ２を含む第２マーク領域に照射す
る第１の照明手段と、第１の照明手段からの露光光の光
軸と共通の光軸を有し、第２の波長特性の光（アライメ
ント光）を第１マーク領域及び投影光学系１６Ａを介し
て前記第２マーク領域に照射する第２の照明手段とが、
構成されている。
【００３３】プレート２２表面とマスク２０の下面（パ
ターン面）とは投影光学系１６Ａに関して共役となって
いる。前述した第１の基準板２４の下面は、マスク２０
のパターン面とほぼ同一高さとされ、この第１の基準板
２４には、アライメント光学系２８Ａにより検出可能な
位置に、図４（Ａ）に示されるような十字状マークから
成る第１の基準マークＭ１が形成されている。同一マー
クＭ１がアライメント用としてマスク上にも形成されて
いる。
【００３４】同様に、前述した第２の基準板２６の表面
はプレート２２の表面とほぼ同じ高さとされ、この第２
の基準板２６上には、投影光学系１６Ａを介してアライ
メント光学系２８Ａにより検出可能な位置に、図４
（Ｂ）に示されるような白抜き十字状マークから成る第
２の基準マークＭ２が形成されている。同一のアライメ
ントマークＭ２がプレート２２上にも形成されている。
【００３５】投影光学系１６Ａとしては、色収差の少な
いものを使用することが望ましく、また、本実施例では
いわゆるダイソン型やオフナー型の投影光学系が使用さ
れている。また、この投影光学系１６Ａとしては、プレ
ート２２上に転写される像がマスク２０上のパターンに
対し正像となるような構成の投影光学系が使用され、こ
の投影光学系は光源３２から発せられるｇ線〜ｈ線に対
し色消しがなされている。他の投影光学系１６Ｂ、１６
Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅもこれと同様の構成となっている。
【００３６】前記アライメント光学系２８Ａは、ハーフ
ミラー３８、対物レンズ４０、ＣＣＤカメラ４２から構
成されている。対物レンズ４０の光軸は投影光学系１６
Ａの光軸と一致しており、マスク２０上のマークＭ１の
像、及びプレート２２上のアライメントマークＭ２の像
が対物レンズ４０を介してＣＣＤカメラ４２の受光面上
に結像するよう構成されている。同様に、投影光学系１
６Ａに関して相互に共役となる第１の基準板２４上の第
１の基準マークＭ１の像及び第２の基準板２６上の第２
の基準マークＭ２の像が対物レンズ４０を介してＣＣＤ
カメラ４２の受光面上に結像する。
【００３７】ＣＣＤカメラ４２からの画像情報は、画像
処理部３６に出力されるようになっており、画像処理部
３６では画像情報に基づいて後述するようにしてマスク
２０とプレート２２の相対的ずれ量を検出する。
【００３８】なお、アライメント光学系２８Ａは、露光
動作時には、照明系１８の照明範囲に入らないように移
動可能な構成となっている。このアライメント光学系２
８Ａの移動も図示しない制御手段により行なわれる。
【００３９】他方のアライメント光学系２８Ｂを中心と
して構成されるアライメント装置も、上述したアライメ
ント装置３０と同一の構成となっており、同様に、マス
ク２０及び第１の基準板２４上にはアライメント光学系
２８Ｂにより検出可能な位置にマークＭ１が設けられ、
プレート２２及び第２の基準板２６上の投影光学系１６
Ｃを介してアライメント光学系２８Ｂにより検出可能な
位置にはマークＭ２が設けられている。
【００４０】次に、上述のようにして構成された露光装
置１０の動作を説明する。
【００４１】露光に先立って、第１の基準板２４上の一
対の第１の基準マークＭ１と第２の基準板２６上の一対
の第２の基準マークＭ２とが、投影光学系１６Ａ、１６
Ｃに関し互いに共役でかつアライメント光学系２８Ａ、
２８Ｂのイメージフィールド内に位置するように、図示
しない制御手段ではコ字状のキャリッジを駆動してプレ
ートホルダ１２とマスクホルダ１４を図１矢印Ａ方向移
動する。
【００４２】次に、図示しない制御手段では、光学フィ
ルタ部３４を駆動して露光光用の第２光学フィルタ３４
Ｂが光源３２の光軸上に位置するように設定した後、光
源３２をオン（ＯＮ）する。これにより、光源３２から
発生した露光光が第２光学フィルタ３４Ｂを透過してハ
ーフミラー３８で折曲げられ、第１の基準板２４上の第
１の基準マークＭ１を含む第１マーク領域及び投影光学
系１６Ａを介して第２の基準板２６上の第２の基準マー
クＭ２を含む第２マーク領域に照射され、第１の基準マ
ークＭ１と第２の基準マークＭ２の像が対物レンズ４０
を介してＣＣＤカメラ４２の受光面上に結像する。アラ
イメント光学系２８Ｂを中心として構成された他方のア
ライメント装置でも同様の動作が行なわれ、同様にして
第１の基準マークＭ１と第２の基準マークＭ２の像が対
物レンズ４０を介してＣＣＤカメラ４２の受光面上に結
像する。
【００４３】図５（Ａ）には、このときのＣＣＤカメラ
４２の受光面に結像した像をモニタ画面上に写した画像
の一例が示されている。この画像に対応する画像情報が
画像処理部３６に送られる。画像処理部３６では、ずれ
量（ｄ0x，ｄ0y）を検出し、このずれ量（ｄ0x，ｄ0y）
を内部メモリに記憶する。
【００４４】次に、図示しない制御手段では、光学フィ
ルタ部３４を駆動してアライメント光用の第１光学フィ
ルタ３４Ａが光源３２の光軸上に位置するように設定す
る。これにより、光源３２から発したアライメント光が
ハーフミラー３８で折曲げられ、第１基準板２４上の第
１マーク領域及び投影光学系１６Ａを介して第２基準マ
ーク板２６上の第２マーク領域に照射され、第１の基準
マークＭ１と第２の基準マークＭ２の像が対物レンズ４
０を介してＣＣＤカメラ４２の受光面上に結像する。ア
ライメント光学系２８Ｂを中心として構成された他方の
アライメント装置でも同様の動作が行なわれ、同様にし
て第１の基準マークＭ１と第２の基準マークＭ２の像が
対物レンズ４０を介してＣＣＤカメラ４２の受光面上に
結像する。
【００４５】図５（Ｂ）には、このときのＣＣＤカメラ
４２の受光面に結像した像をモニタ画面上に写した画像
の一例が示されている。この画像に対応する画像情報が
画像処理部３６に送られる。画像処理部３６では、ずれ
量（ｄ1x，ｄ1y）を検出し、このずれ量（ｄ1x，ｄ1y）
を内部メモリに記憶する。
【００４６】これらのずれ量には、各マーク（基準マー
ク）の製造誤差と計測に用いた光の波長に依存した投影
光学系の収差による誤差が含まれている。
【００４７】そこで、画像処理部３６では、露光光の代
わりにアライメント光を用いたときの補正値（Δｄx 、
Δｄy ）を次の式（１）、式（２）に基づいて算出し、
これをオフセット量として内部メモリに記憶する。
【００４８】
【数１】Δｄx ＝ｄ0x−ｄ1x …………（１） Δｄy ＝ｄ0y−ｄ1y …………（２）
【００４９】次に、図示しない制御手段では、プレート
２２上のアライメントマークＭ２とマスク２０上のマー
クＭ１とが投影光学系１６Ａ、１６Ｃをそれぞれ介して
アライメント光学系２８Ａ、２８Ｂの視野にはいる位置
まで、コの字状のキャリッジを駆動してマスクホルダ１
２とプレートホルダ１４とを一体的に反矢印Ａ方向に移
動させる。このとき、光学フィルタ部３４は、アライメ
ント光用の第１光学フィルタ３４Ａに切り換えられてお
り、プレート２２上のレジストが感光しないようなって
いる。これにより、光源３２から発したアライメント光
がハーフミラー３８で折曲げられ、マスク２０上のマー
クＭ１を含む領域及び投影光学系１６Ａを介してプレー
ト２２上のアライメントマークＭ２に照射され、マーク
Ｍ１とアライメントマークＭ２の像が対物レンズ４０を
介してＣＣＤカメラ４２の受光面上に結像する。アライ
メント光学系２８Ｂを中心として構成された他方のアラ
イメント装置でも同様の動作が行なわれ、同様にしてマ
ークＭ１とアライメントマークＭ２の像が対物レンズ４
０を介してＣＣＤカメラ４２の受光面上に結像する。
【００５０】図５（Ｃ）には、このときのＣＣＤカメラ
４２の受光面に結像した像をモニタ画面上に写した画像
の一例が示されている。この画像に対応する画像情報が
画像処理部３６に送られる。画像処理部３６では、アラ
イメントマークＭ１、Ｍ２間のずれ量（ｄ2x、ｄ2y）を
計測する。
【００５１】しかしながら、このずれ量（ｄ2x、ｄ2y）
はアライメント光（アライメント波長）の下でのアライ
メントマーク間のずれ量であるから、実際の露光光（露
光波長）の下でのずれ量に換算する必要がある。例え
ば、露光光の下で、図５（Ｃ）に点線で示されるような
位置にプレート側のアライメントマークＭ２が見えるも
のと仮定すると、画像処理部３６では、次の式（３）、
式（４）を用いてずれ量（ｄ2x、ｄ2y）を露光光の下で
のずれ量（ｄ3x、ｄ3y）に換算する。
【００５２】
【数２】ｄ3x＝ｄ2x＋Δｄx ……………（３） ｄ3y＝ｄ2y＋Δｄy ……………（４）
【００５３】次に、図示しない制御手段では、式
（３）、（４）に基づいて求めたずれ量（ｄ3x、ｄ3y）
を最終的な補正値として、プレートホルダ１４を図示し
ない駆動系を介してｘ，ｙ方向に微動してマスク２０と
プレート２２とのアライメントを行なう。
【００５４】その後、図示しない制御手段では、アライ
メント光学系２８Ａ、２８Ｂを照明系１８の照明領域外
に退避させ、光源３２をオフすると共に、照明系１８内
の露光光源をオン（ＯＮ）して一括走査露光を開始す
る。
【００５５】具体的には、マスク２０及びプレート２２
の図１における右端が投影光学系１６Ａ〜１６Ｃ）の左
端にほぼ一致する位置までコの字状キャリッジを駆動し
て停止した後、キャリッジを矢印Ａで示す方向にＸ軸方
向に沿って所定の走査速度で駆動する。これにより、マ
スク２０上のパターンは投影光学系１６Ａ〜１６Ｅによ
り分割されながらプレート２２上に順次転写される。よ
り詳細には、投影されるパターン像は、図１に示される
ように、いわゆる千鳥状に配置された５つの投影光学系
１６Ａ〜１６Ｅにより、隣合う像同士が僅かに重なり合
うように分割され、プレート２２上に転写される。この
ようにして、マスク２０の左端が投影光学系１６Ｄ、１
６Ｅの右端にほぼ一致する位置までキャリッジが移動す
ることにより、マスク２０の全パターンがプレート２２
に転写される。
【００５６】以上説明したように、本実施例によれば投
影光学系内及びアライメント光学系内に波長に依存する
収差を補正するための補正光学系を必要としないため、
補正光学系により生ずる誤差を発生しない。また、光軸
が一致した状態で、投影光学系に対しアライメント光と
露光光の２つを切り替えて照射し、２つの波長で生ずる
基準マーク相互のずれ量をそれぞれ計測し、これらの差
を補正のためのオフセットとして予め算出しておいて、
実際の露光位置でのアライメントの際にはアライメント
光の下でプレート２２とマスク２０の位置ずれを検出
し、この検出結果とオフセットとに基づいてアライメン
ト補正量を求めるので、簡単な構成にもかかわらず、マ
スク２０とプレート２２との精確なアライメントが可能
となる。
【００５７】なお、上記実施例では、波長特性の相違に
基づく投影光学系の収差の影響を補正するためのオフセ
ットの算出は、第１、第２の基準板２４、２６上の基準
マークの検出のみで可能であるから、マスクを搭載しな
い状態で予め、オフセット決定しておいて、これをメモ
リに格納しておくことも可能である。
【００５８】また、上記実施例ではプレートホルダ１４
上に第２の基準マークＭ２の他、マスク２０又はマスク
プレート１２にも第１の基準マークＭ１を設け、露光光
及びアライメント光の下でＣＣＤカメラ４２によりこれ
らのマークを同時に撮像し、露光光及びアラメント光の
下でのマークＭ１、Ｍ２相互の位置ずれ量をそれぞれ検
出し、これらの位置ずれの差をオフセットとして、アラ
イメント光の下でマークＭ１とプレート上のアライメン
トマークＭ２との位置ずれ量を検出することによりマス
ク２０とプレート２２との位置ずれを検出し、この検出
結果とオフセットとに基づいて最終的なアライメント補
正量を求める場合を例示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。即ち、アライメント光学系を構成す
る対物レンズ４０はｄ線〜ｈ線までについて色消し（色
収差の補正）がなされていれば、プレート２２のアライ
メントのためには、マスク側のマークＭ１は必ずしも設
ける必要はなく、露光光とアライメント光の下でＣＣＤ
カメラ４２によりプレート側の基準マークＭ２を投影光
学系を介して撮像し、これにより露光光及びアラメント
光の下でのマークＭ２の位置（マーク中心のＸＹ座標
値）をそれぞれ検出し、これらの位置の誤差をオフセッ
トとして、アライメント光の下でプレート２２上のアラ
イメントマークＭ２の位置を検出することによってプレ
ート２２位置を検出し、この検出結果とオフセットとに
基づいて最終的なプレート２２の位置ずれの補正量を求
めるようにしても良い。
【００５９】また、上記実施例では、第１の照明手段と
第２の照明手段とが光源３２と光学フィルタ部３４とハ
ーフミラー３８とを含む同一手段により構成された場合
を例示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、第１の照明手段と第２の照明手段は、アライメント
用の露光波長の光とアライメント光とを光軸を共通とし
て同一の投影光学系を介して第２の基準板２６上の基準
マークＭ２を含む領域又はプレート２２上のアライメン
トマークに照射する手段であれば、別々の手段であって
もよい。
【００６０】また、上記実施例では、一括走査型液晶用
露光装置に本発明のアライメント装置が適用される場合
を例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されない
ことは言うまでもなく、他の投影露光装置、例えば、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）、ステップアンドスキャン方式の縮小投影型、
あるいは等倍型の露光装置等にも適用できる。
【００６１】更に、上記実施例では、露光波長の光の下
でのマーク位置（又は位置ずれ）検出を行なう第１の検
出手段とアライメント波長の光の下でのマーク位置（又
は位置ずれ）検出を行なう第２の検出手段とを、同一の
アライメント光学系により構成する場合を例示したが、
これは装置の構成を簡単にするためこのようにしたもの
であり、本発明がこれに限定されるものではなく、以下
の変形例のように、第１の検出手段と第２の検出手段と
を別々に設けても良い。
【００６２】《変形例》図６には、上記実施例中のアラ
イメント装置３０の変形例が示されている。この変形例
のアライメント装置では、上述したアライメント光学系
２８Ａと同様の第１の検出手段としてのアライメント光
学系５０に、第２の検出手段としての公知のレーザ走査
型アライメント光学系（ＬＳＡ）５２が併設されてい
る。アライメント光学系５０では、対物レンズ４０とハ
ーフミラー３８との間に、ハーフミラー５４が設けられ
ている。また、光源３２の光軸上には、第２光学フィル
タ３４Ｂが設けられている。
【００６３】この場合、第１の基準板２４上には、図７
（Ａ）に示されるように、前述した第１の基準マークＭ
１の他に、黒塗りの四角で示されるＸ軸用のレーザ走査
用マスクマークＭ４とＹ軸用のレーザ走査用マスクマー
クＭ３とが形成されている。同様に、第２の基準板２６
上には、図７（Ｂ）に示されるように、前述した第２の
基準マークＭ２の他に、白抜きの四角で示されるＸ軸用
のレーザ走査用プレートマークＭ６とＹ軸用のレーザ走
査用プレートマークＭ５とが形成されている。また、マ
スク２０上には、レーザ走査用マスクマークＭ３、Ｍ４
のみが形成され、プレート２２上にはレーザ走査用プレ
ートマークＭ５、Ｍ６のみが形成されている。
【００６４】この変形例によれば、まず、露光光の下で
の第１の基準マークＭ１、第２の基準マークＭ２のずれ
を前述した画像処理部３６により検出し、次にレーザ走
査型アライメント光学系５２を用いてレーザ走査用プレ
ートマークＭ５、Ｍ６とレーザ走査用マスクマークＭ
３、Ｍ４とのずれを検出し、露光光の代わりにアライメ
ント光を用いたときの補正値（Δｄx 、Δｄy ）をこれ
らのずれに基づいて式（１）、（２）によって算出し、
これをオフセット値としてメモリ内に記憶する。そし
て、以後実際の露光時のアライメントでは、レーザ走査
型アライメント光学系５２のみを用いてアライメントマ
ークＭ３、Ｍ４とＭ５、Ｍ６のずれを検出し、このずれ
と前記オフセット値とに基づいてアライメントを行なう
のである。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
投影光学系内に波長に依存する収差を補正するための光
学系（アライメント光に対する補正光学系）を用いるこ
となく、ＴＴＬ方式で高精度に感光基板のアライメント
を実現することができるという従来にない優れた効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例に係る一括走査型液晶用露光装置の概
略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の装置の主要部であるアライメント装置の
構成を示す図である。
【図３】図２の光学フィルタ部を光源とと共に示す斜視
図である。
【図４】基準板上の基準マークを示す平面図である。
【図５】アライメント方法を説明するための図である。
【図６】変形例の構成を示す図である。
【図７】図６の基準板上の基準マークを示す平面図であ
る。
【図８】従来例を示す説明図である。
【図９】他の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 一括走査型液晶用露光装置（投影露光装置） １２ マスクホルダ（マスクステージ） １４ プレートホルダ（基板ステージ） １６Ａ〜１６Ｅ 投影光学系 ２０ マスク ２２ プレート（感光基板） ２８Ａ アライメント光学系（第１の検出手段、第２の
検出手段） ３０ アライメント装置 ３２ 光源（第１の照明手段及び第２の照明手段の一
部） ３４ 光学フィルタ部（波長選択手段、第１の照明手段
及び第２の照明手段の一部） ３６ 画像処理部（演算手段） ５０ アライメント光学系（第１の検出手段） ５２ レーザ走査型アライメント光学系（第２の検出手
段） Ｍ１ 第１の基準マーク Ｍ２ 第２の基準マーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良部 毅 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の波長特性の光でマスクステージ上
    に載置されたマスクを照明し、前記マスクに形成された
    パターンを投影光学系を介して基板ステージ上に載置さ
    れた感光基板に転写する投影露光装置に用いられる、前
    記感光基板のアライメント方法であって、 前記第１の波長特性の光を前記投影光学系を介して前記
    基板ステージ上の基準マークを含む第１のマーク領域に
    照射し、該第１のマーク領域からの反射光を光電検出す
    ることにより、前記第１の波長特性の光の下での前記基
    準マークの位置を検出する第１の工程と；前記第１の波
    長特性と異なる第２の波長特性の光を前記投影光学系を
    介して前記第１のマーク領域に照射し、該第１のマーク
    領域からの反射光を光電検出することにより、前記第２
    の波長特性の光の下での前記基準マークの位置を検出す
    る第２の工程と；前記第１の工程及び第２の工程の検出
    結果に基づいて前記第１の波長特性の光と前記第２の波
    長特性の光との波長の違いにより生ずる前記基準マーク
    の位置誤差を予め演算する第３の工程と；しかる後、前
    記第２の波長特性の光を前記投影光学系を介して前記感
    光基板上のアライメントマークを含む第２のマーク領域
    に照射し、該第２のマーク領域からの反射光を光電検出
    することにより、前記第２の波長特性の光の下での感光
    基板の位置を検出する第４の工程と；前記第４の工程の
    検出結果と前記第３の工程の演算結果とに基づいて前記
    感光基板の位置ずれの補正量を求める第５の工程とを含
    むアライメント方法。
  2. 【請求項２】 第１の波長特性の光でマスクステージ上
    に載置されたマスクを照明し、前記マスクに形成された
    パターンを投影光学系を介して基板ステージ上に載置さ
    れた感光基板に転写する投影露光装置に用いられる、前
    記マスクと前記感光基板のアライメント方法であって、 前記第１の波長特性の光を前記マスク上又は前記マスク
    ステージ上に形成された第１の基準マークを含む第１マ
    ーク領域及び前記投影光学系を介して前記基板ステージ
    上の前記第１の基準マークに対応する第２の基準マーク
    を含む第２マーク領域に照射し、前記第１マーク領域及
    び第２マーク領域からの反射光を光電検出することによ
    り、前記第１の波長特性の光の下での前記第１、第２の
    基準マーク相互の位置ずれを検出する第１の工程と；前
    記第１の波長特性と異なる第２の波長特性の光を前記第
    １マーク領域及び前記投影光学系を介して前記第２マー
    ク領域に照射し、前記第１マーク領域及び第２マーク領
    域からの反射光を光電検出することにより、前記第２の
    波長特性の光の下での前記第１、第２の基準マーク相互
    の位置ずれを検出する第２の工程と；前記第１の工程及
    び第２の工程の検出結果に基づいて、前記第１の波長特
    性の光と第２の波長特性の光との波長の違いにより生ず
    る前記位置ずれの差を予め演算する第３の工程と；しか
    る後、前記第２の波長特性の光を前記第１マーク領域及
    び前記投影光学系を介して前記感光基板上のアライメン
    トマークに照射し、前記第１マーク領域及び前記感光基
    板上の前記アライメントマークからの反射光を光電検出
    することにより、前記第２の波長特性の光の下での前記
    マスクと感光基板の位置ずれを検出する第４の工程と；
    前記第４の工程の検出結果と前記第３の工程の演算結果
    に基づいて前記マスクと前記感光基板とのアライメント
    補正量を求める第５の工程とを含むアライメント方法。
  3. 【請求項３】 第１の波長特性の光でマスクステージ上
    に載置されたマスクを照明し、前記マスクに形成された
    パターンを投影光学系を介して基板ステージ上に載置さ
    れた感光基板に転写する投影露光装置に用いられる、前
    記感光基板のアライメント装置であって、 前記第１の波長特性の光を前記投影光学系を介して前記
    基板ステージ上の基準マークを含む第１のマーク領域に
    照射する第１の照明手段と；前記該第１のマーク領域か
    らの反射光を光電検出することにより前記第１の波長特
    性の光の下での前記基準マークの位置を検出する第１の
    検出手段と；前記第１の照明手段からの前記光の光軸と
    共通の光軸を有し、前記第１の波長特性と異なる第２の
    波長特性の光を前記投影光学系を介して前記第１のマー
    ク領域に照射する第２の照明手段と；前記第１のマーク
    領域からの反射光を光電検出することにより、前記第２
    の波長特性の光の下での前記基準マークの位置を検出す
    る第２の検出手段と；前記第１の検出手段と前記第２の
    検出手段の検出結果に基づいて、前記第１の波長特性の
    光と前記第２の波長特性の光との波長の違いにより生ず
    る前記基準マークの位置誤差を位置決め時のオフセット
    として予め演算する演算手段とを有するアライメント装
    置。
  4. 【請求項４】 第１の波長特性の光でマスクステージ上
    に載置されたマスクを照明し、前記マスクに形成された
    パターンを投影光学系を介して基板ステージ上に載置さ
    れた感光基板に転写する投影露光装置に用いられ、前記
    マスクと前記感光基板とを位置合わせするアライメント
    装置であって、 前記第１の波長特性の光を前記マスク上又はマスクステ
    ージ上に形成された第１の基準マークを含む第１マーク
    領域及び前記投影光学系を介して前記基板ステージ上の
    前記第１の基準マークに対応する第２の基準マークを含
    む第２マーク領域に照射する第１の照明手段と；前記第
    １マーク領域及び第２マーク領域からの反射光を光電検
    出することにより前記第１の波長特性の光の下での前記
    第１、第２の基準マーク相互の位置ずれを検出する第１
    の検出手段と；前記第１の照明手段からの前記光の光軸
    と共通の光軸を有し、前記第１の波長特性と異なる第２
    の波長特性の光を前記第１マーク領域及び前記投影光学
    系を介して前記第２マーク領域に照射する第２の照明手
    段と；前記第１マーク領域及び第２マーク領域からの反
    射光を光電検出することにより、前記第２の波長特性の
    光の下での前記第１、第２の基準マーク相互の位置ずれ
    を検出する第２の検出手段と；前記第１の検出手段と前
    記第２検出手段の検出結果に基づいて、前記第１の波長
    特性の光と第２の波長特性の光との波長の違いにより生
    ずる前記位置ずれの差を位置決め時のオフセットとして
    予め演算する演算手段とを有するアライメント装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の検出手段と前記第２の検出手
    段とが、第１の波長特性、第２の波長特性のいずれの光
    の下でも前記第１、第２の基準マーク相互間の位置ずれ
    を検出可能な同一の手段により構成されたことを特徴と
    する請求項４記載のアライメント装置。
  6. 【請求項６】 前記第１の照明手段と第２の照明手段と
    が、単一の光源と、この光源からの光を波長特性に応じ
    て選択的に透過し、前記第１又は第２の波長特性の光を
    前記マスクステージ又はマスク及び投影光学系を介して
    前記基板ステージに選択的に照射する波長選択手段とを
    含む同一手段により構成されたことを特徴とする請求項
    ４又は５記載のアライメント装置。
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