JPH09330862A

JPH09330862A - 露光装置の調整方法

Info

Publication number: JPH09330862A
Application number: JP8145729A
Authority: JP
Inventors: Muneyasu Yokota; 宗泰横田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】アライメントセンサや基準プレート自身の誤
差に起因するオフセットを排除して露光装置の精度管理
の精度を向上する。【解決手段】装置精度が規格内にある状態で、基準パ
ターンが形成されている基準プレートにチェック用パタ
ーンを焼き付け、アライメントセンサで計測した重ね合
わせ誤差から統計処理により装置調整用パラメータを求
め、それらをベース値とする。装置調整が必要な時点
で、同一の基準プレートを用いてベース値導出時と同様
な操作で装置調整用パラメーターを算出する。算出され
た装置調整用パラメータから前記ベース値を減じた値を
装置の変動補正用パラメータとし、この変動補正用パラ
メータを用いて装置の調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
表示素子等の製造に用いられる露光装置の調整方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子製造や液晶表示素子製造のリ
ソグラフィ工程では、レチクル又はフォトマスク（以
下、マスクという）に形成されたデバイスパターンをフ
ォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハ又は
ガラスプレート等の感光基板上に高分解能で転写するた
めの装置として露光装置が用いられている。

【０００３】露光装置は、感光基板上に既に形成されて
いるパターンに対して次層のパターンを重ね合わせて露
光するために、マスクと感光基板を高精度に位置合わせ
（アライメント）する必要がある。そのためのアライメ
ントセンサとして、レーザー光を感光基板上のドット列
状のアライメントマークに照射し、そのマークにより回
折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出するＬＳ
Ａ（Laser Step Alignment）方式、ハロゲンランプ等を
光源とする波長帯域の広い光で照明して撮像したアライ
メントマークの画像データを画像処理して計測するＦＩ
Ａ（Field Image Alignment）方式、あるいは感光基板
上の回折格子状のアライメントマークに周波数を僅かに
変えたレーザー光を２方向から照射し、発生した２つの
回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの
位置を計測するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignm
ent）方式等のアライメントセンサがある。また、アラ
イメント方式は、投影光学系を介して感光基板の位置を
測定するＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式、投影光学
系及びマスクを介してマスクと感光基板の位置関係を測
定するＴＴＭ（スルー・ザ・マスク）方式、及び投影光
学系を介することなく直接感光基板の位置を測定するオ
フ・アクシス方式がある。

【０００４】これらのアライメントセンサによって基板
ステージ上に載置された感光基板の少なくとも２点の位
置検出を行うことにより、感光基板の並進方向及び回転
方向の位置（回転角）を検出することができる。感光基
板の回転角の計測にも使用されるセンサとしては、ＴＴ
Ｌ方式でＬＩＡ方式、ＴＴＬ方式でＬＳＡ方式、または
オフ・アクシス方式でＦＩＡ方式のアライメントセンサ
等がある。

【０００５】これらのアライメントセンサによるマスク
と感光基板の位置合わせに加えて露光装置自体の精度、
例えばＸ方向及びＹ方向のステージ駆動系のスケーリン
グ、ステージ駆動系の直交度、基板ステージのＸ方向及
びＹ方向の原点シフト、レンズ倍率等にも厳しい精度管
理が要求されている。これらの装置精度は経時的に変化
するため、従来はクロムエッチングによって基準パター
ンを形成した基準プレートを用いて定期的に装置精度を
測定し、所望の精度となるように装置パラメータを補正
することが行われていた。

【０００６】すなわち、レジストを塗布した基準プレー
トを露光装置でアライメントして重ね合わせ精度チェッ
ク用のパターンを露光する。チェック用のパターンが露
光された基準プレートを現象した後、装置のアライメン
トセンサで主尺に相当するクロム層の基準マークと副尺
に相当するレジスト層のチェック用パターンのマーク位
置をそれぞれ測定し、主尺と副尺の相対距離とその設計
値から重ね合わせ誤差を求める。基準プレート上の複数
の計測点で求めた重ね合わせ誤差のデータを統計処理す
ることで、Ｘ方向及びＹ方向のステージ駆動系のスケー
リング、基板ステージローテーション、基板ステージ駆
動系の直交度、Ｘ方向及びＹ方向の原点シフト、レンズ
倍率誤差、マスクステージローテーション等の装置補正
パラメータを算出し、それらを装置調整用パラメータフ
ァイルに格納し、補正に使用していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】露光装置に備えられて
いるアライメントセンサによる計測値には、そのセンサ
に固有のオフセットが含まれる。また、基準プレートに
も、基準プレート作製時のマーク形成誤差等に基づくオ
フセットが含まれている。前記した従来の露光装置の精
度管理においては、測定値にこのようなアライメントセ
ンサや基準プレート自身の誤差に起因するオフセットが
含まれており、正確な装置補正値が求まらないという問
題点があった。本発明は、このような従来技術の問題点
に鑑みてなされたもので、基準プレートを用いた露光装
置の精度管理の精度を向上することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、装置精度が
規格内にある状態で、クロムエッチングによって基準マ
ークのパターン（第１層パターン）が形成されている基
準プレートにレジスト塗布してチェック用パターン（第
２層パターン）を焼き付け、アライメントセンサで計測
した第１層パターンと第２層パターンの重ね合わせ誤差
から統計処理により装置調整用パラメータを求め、それ
らをベース値としてベースデータファイルに格納する。
このベース値は、露光装置のアライメントセンサに固有
のオフセットや基準プレート自体の製造誤差を表してい
る。

【０００９】次に、経時変化等で装置調整が必要になっ
た時点で、ベース値算出に用いた基準プレートと同一の
基準プレートにベース値導出時と同様のチェック用パタ
ーン（第２層パターン）を焼付け、アライメントセンサ
を用いて重ね合わせの計測を行い、第１層パターンと第
２層パターンの重ね合わせ誤差から装置調整用パラメー
ターを算出する。そして、算出された装置調整用パラメ
ータから前記ベース値を減じた値を装置の変動補正用パ
ラメータとして変動補正用パラメータファイルに格納
し、この変動補正用パラメータを装置の調整に使用する
ようにした。

【００１０】また、２回目以降の装置調整時には、同様
な手順で求まる装置調整用パラメータとベース値との差
に、その時点で記憶されている変動補正用パラメータを
加算し、その結果を新たな変動補正用パラメータとして
変動補正用パラメータファイルに格納し、装置の調整に
使用するようにした。

【００１１】すなわち、本発明は、マスクのパターンを
感光基板上に転写する露光装置の調整方法において、複
数の基準マークが形成された基準プレート上に、前記複
数の基準マークに対応して複数のチェック用パターンを
露光する第１ステップと、基準プレート上の基準マーク
と第１ステップで露光されたチェック用パターンとの重
ね合わせを測定し、その測定結果から装置調整用パラメ
ータを求めてベース値として記憶する第２ステップと、
第２ステップの後に基準プレート上にチェック用パター
ンを露光する第３ステップと、基準プレート上の基準マ
ークと第３ステップで露光されたチェック用パターンと
の重ね合わせを測定し、その測定結果から装置調整用パ
ラメータを求める第４ステップと、第４ステップで求め
た装置調整用パラメータとベース値との差を変動補正用
パラメータとして記憶し、この変動補正用パラメータに
基づいて露光装置を調整する第５ステップとを含むこと
を特徴とする。

【００１２】変動補正用パラメータが既に記憶されてい
る２回目以降の装置調整時には、第５ステップにおい
て、第４ステップで求めた装置調整用パラメータと前記
ベース値との差にその時点で記憶されている変動補正用
パラメータを加算した値を新たな変動補正用パラメータ
として記憶し、この新たな変動補正用パラメータに基づ
いて前記露光装置を調整する。

【００１３】装置調整用パラメータは、感光基板を載置
して２次元移動する基板ステージ駆動系のスケーリン
グ、基板ステージの回転誤差、基板ステージ駆動系の直
交度誤差、基板ステージの原点シフト、投影光学系の倍
率誤差、マスクステージの回転誤差のうちの少なくとも
一つとすることができる。

【００１４】ベース値とその後の調整時の計測で求まる
装置調整用パラメータの中にはセンサ固有のオフセット
や基準プレート自体が有する誤差成分が共通に含まれて
いる。そこで、装置調整時の計測で求まる装置調整用パ
ラメータからベース値を減じると、それらのオフセット
や誤差がキャンセルされ、純粋に露光装置の精度変動分
のみを反映したパラメータが得られる。したがって、そ
れを変動補正用パラメータとし、この変動補正用パラメ
ータを用いて装置調整を行えば、露光装置をもとの規格
内の状態に戻すことができる。

【００１５】２回目以降の装置調整時に、第５ステップ
において、第４ステップで求めた装置調整用パラメータ
と前記ベース値との差にその時点で記憶されている変動
補正用パラメータを加算して実際に装置調整に使用する
変動補正用パラメータを求めているのは、既にその時点
での変動補正用パラメータで露光装置が調整されている
ためである。つまり、その時点での変動補正用パラメー
タで調整された（バイアスされた）状態の露光装置で調
整用パラメータを求めているため、求められた変動補正
用パラメータは、その時点で装置に設定されている変動
補正用パラメータに対する変化分である。したがって、
装置調整に必要な補正用パラメータ、換言すると規格状
態にある露光装置に戻すための変動補正用パラメータを
求めるには、現在装置に設定されている変動補正用パラ
メータを加算する必要があるのである。

【００１６】本発明による露光装置は記憶手段を備え、
記憶手段にはベース値を記述したベースデータファイル
と、変動補正用パラメータを記述した変動補正用パラメ
ータファイルが格納されている。露光装置の制御系は、
記憶手段に格納された変動補正用パラメータファイルの
内容を参照して基板ステージ駆動手段、マスクステージ
駆動手段、投影光学系の投影倍率を調整するレンズコン
トローラ等を制御することで露光装置を規格内の状態に
調整する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明による露光装置の
一例を示す概略図である。照明光学系１から射出された
露光光ＩＬは、ほぼ均一な照度で露光すべきパターンが
形成されたマスク２を照明する。マスク２はマスクステ
ージ３上に保持され、マスクステージ３はベース４上の
２次元平面内で移動及び微小回転ができるように支持さ
れている。装置全体の動作を制御する主制御系６が、ベ
ース４上のマスクステージ駆動装置５を介してマスクス
テージ３の動作を制御する。マスクアライメント系２５
は、マスク２に形成されたアライメントマークを検出し
てマスク２のアライメントを行う。マスクアライメント
系２５は、基板ステージ１０上に設けられた基準部材２
４によってキャリブレーションされている。

【００１８】露光光ＩＬのもとで、マスク２のパターン
像が投影光学系７を介して感光基板８上の各ショット領
域に投影される。感光基板８は基板ホルダー９を介して
基板ステージ１０上に載置されている。基板ステージ１
０は、投影光学系７の光軸７ａに垂直な面内で感光基板
８を２次元的に位置決めするＸＹステージ、投影光学系
７の光軸７ａに平行な方向（Ｚ方向）に感光基板８を位
置決めするＺステージ、及び感光基板８を微小回転させ
るθステージ等より構成されている。また、基板ステー
ジ１０上には感光基板８の表面と同じ高さに基準マーク
を有する基準部材２４が設けられている。

【００１９】基板ステージ１０の上面にステージ１０と
共に移動する移動ミラー１１が固定され、移動ミラー１
１に対向するようにレーザー干渉計１２が配置されてい
る。図１では簡略化して表示しているが、投影光学系７
の光軸７ａに垂直な面内の直交座標系をＸ軸及びＹ軸と
して、移動鏡１１はＸ軸に垂直な反射面を有する平面鏡
及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されて
いる。また、レーザー干渉計１２は、Ｘ軸に沿って移動
鏡１１にレーザービームを照射する２個のＸ軸用のレー
ザー干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１１にレーザービー
ムを照射するＹ軸用のレーザー干渉計より構成され、Ｘ
軸用の１個のレーザー干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ
ー干渉計により、基板ステージ１０のＸ座標及びＹ座標
が計測される。このように計測されるＸ座標及びＹ座標
よりなる座標系（Ｘ，Ｙ）を、以下ではステージ座標系
と呼ぶ。

【００２０】また、Ｘ軸用の２個のレーザー干渉計の計
測値の差により、基板ステージ１０の回転角が計測され
る。レーザー干渉計１２により計測されたＸ座標、Ｙ座
標及び回転角の情報が座標計測回路１２ａ及び主制御系
６に供給され、主制御系６は、供給された座標をモニタ
ーしつつ基板ステージ駆動装置１３を介して、基板ステ
ージ１０の位置決め動作を制御する。なお、図１には示
していないが、マスク側にも感光基板側と全く同じ干渉
計システムが設けられている。

【００２１】投影光学系７には結像特性制御装置１４が
装着されている。結像特性制御装置１４は、例えば投影
光学系７を構成するレンズ群の内の所定のレンズ群の間
隔を調整したり、所定のレンズ群の間のレンズ室内の気
体の圧力を調整することにより、投影光学系７の投影倍
率、歪曲収差等の調整を行う。

【００２２】主制御系６は記憶部を有し、記憶部に記憶
されている装置パラメータを参照しながら、所定の装置
精度が実現されるようにマスクステージ駆動装置５、基
板ステージ駆動装置１３、及び結像特性制御装置１４を
制御する。主制御系６の記憶部には、後述する装置調整
パラメータのベース値を記述したベースデータファイ
ル、及び経時的な装置変動を補正するための装置パラメ
ータを記憶した変動補正パラメータファイルが格納され
ている。

【００２３】投影光学系７の側面には、オフ・アクシス
方式でＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式の基板アラ
イメント系１５が配置されている。この基板アライメン
ト系１５において、Ｈｅ−Ｎｅレーザーや半導体レーザ
ー等のレーザー光源１６から射出されたアライメント光
は、シリンドリカルレンズ１７によって線状のビームと
され、ビームスプリッター１８、対物レンズ１９及び落
射ミラー２０を介して感光基板８上のアライメントマー
ク２９の近傍に線状のビームとして結像される。

【００２４】図２は、感光基板８上に設けられたＸ方向
の位置決め用のアライメントマーク２９Ｘと線状のレー
ザービーム２３の関係を示す略図である。線状レーザー
ビーム２３は感光基板８上に形成されたアライメントマ
ーク（回折格子マーク）２９Ｘに照射され、両者を相対
走査したときにアライメントマーク２９Ｘから回折光又
は散乱光が発生される。

【００２５】アライメントマーク２９Ｘからの回折光又
は散乱光は、基板アライメント系１５のミラー２０、対
物レンズ１９、ビームスプリッター１８、及びリレーレ
ンズ２１を介して、検出器２２に入射する。検出器２２
からの検出信号は、座標位置計測回路１２ａに供給され
る。図にはＹ方向にドット列が並んだＸ方向の位置検出
用のアライメントマーク２９Ｘのみを示し、ＬＳＡもＸ
方向の位置検出用のもののみを示した。実際には、アラ
イメントマーク２９は、Ｘ方向にドット列が並んだＹ方
向の位置検出用のアライメントマークも設けられ、ＬＳ
ＡもＹ方向の位置検出用のものも設けられている。

【００２６】座標位置計測回路１２ａは、検出器２２の
出力とそのときのレーザー干渉計１２の計測結果より、
そのアライメントマーク２９のステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）上での座標を求め、計測された座標値を主制御系６
に供給する。なお、本発明に用いられる基板アライメン
ト系１５は、ＬＳＡ方式のものに限られるわけではな
く、他の方式のものを採用しても構わない。

【００２７】図３は、基準プレートにチェック用パター
ンを露光するためのテストマスクの概略図である。この
テストマスク４０は、４つのコーナー部にマーク４１−
Ｎ（Ｎ＝１，２，３，４）を設けたものである。各マー
ク４１−Ｎは、それぞれＸ方向の位置測定用マーク４１
−ＮＸ（Ｎ＝１，２，３，４）とＹ方向の位置測定用マ
ーク４１−ＮＹ（Ｎ＝１，２，３，４）からなる。Ｘ方
向の位置測定用マーク４１−ＮＸは、図２に略示したよ
うにＹ方向にドット列が並んだ回折格子マークである。
また、Ｙ方向の位置測定用マーク４１−ＮＹは、Ｘ方向
にドット列が並んだ回折格子マークである。

【００２８】図４は、基準プレートの説明図である。基
準プレート４３は、例えば基準露光装置を用いて、図３
に示したテストマスク４０のパターンと同様のパターン
をクロムプレートに形成することによって作製されたも
のである。まず、表面にクロム層を蒸着したクロムプレ
ートにフォトレジストを塗布し、それを基準露光装置の
基板ステージに載置し、テストマスクのパターンをステ
ップ・アンド・リピート方式で露光する。露光したクロ
ムプレートを現像し、その後にエッチングしてマーク部
分のみにクロム層を残す。こうして、プレート上の直交
する座標系（α，β）に沿って複数のショット領域２７
−ｎ（ｎ＝１，２，…，９）がマトリックス状に配列さ
れ、各ショット領域２７−ｎ内に図３に示したテストマ
スク４０のパターンが形成された基準プレート４３が得
られる。

【００２９】基準プレート４３の各ショット領域２７−
ｎにはそれぞれ基準位置が定められている。例えば基準
位置を各ショット領域２７−ｎの中心点２８−ｎとする
と、この基準点２８−ｎの、基準プレート４３上の座標
系（α，β）における設計上の座標値は、それぞれ（Ｃ
_Xn，Ｃ_Yn）で表される。また、この例では各ショット領
域２７−ｎに、それぞれ４個のマーク２９−ｎ，３０−
ｎ，３１−ｎ，３２−ｎが付随して設けられている。図
４（ａ）の基準プレート上の座標系（α，β）に平行
に、各ショット領域２７−ｎに図４（ｂ）に示すように
ショット領域上の座標系（ｘ，ｙ）を設定すると、座標
系（ｘ，ｙ）におけるマーク２９−ｎ，３０−ｎ，３１
−ｎ，３２−ｎの設計上の座標はそれぞれ（Ｓ_1Xn,Ｓ
_1Yn），（Ｓ_2Xn,Ｓ_2Yn），（Ｓ_3Xn,Ｓ_3Yn）及び
（Ｓ_4Xn,Ｓ_4Yn）で表される。なお、本発明で用いる基
準プレートは、ベースデータの取得時と、その後の装置
調整用パラメータ取得時に同一のものを用いさえすれ
ば、各マーク位置をそれほど厳密に管理して形成する必
要はない。

【００３０】次に、図４に示した基準プレート４３及び
図３に示したテストマスク４０を用いて図１に示す露光
装置を調整する方法について説明する。最初に、露光装
置の装置調整用パラメータに関するベースデータの取得
について説明する。ベースデータの取得は、図１に示し
た露光装置の装置精度が規格内にある状態で行う。テス
トマスク４０を、マスクアライメント系２５でアライメ
ントしてマスクステージ３上に保持する。フォトレジス
トを塗布した基準プレート４３を露光装置の基板ステー
ジ１０上に載置し、基板アライメント系１５を用いて基
準プレート４３をアライメントする。その後、基板ステ
ージ駆動装置１３によって基板ステージ１０をステッピ
ングさせながら、基準プレート４３の各ショット領域２
７−ｎに重ね合わせてテストマスク４０のパターンを露
光する。全ショット領域２７−１〜２７−９への露光が
終了したら、基準プレート４３を基板ステージ１０から
アンロードして現像を行う。

【００３１】現像の後、表面にレジストによるマークが
形成された基準プレート４３を再び露光装置の基板ステ
ージ１０上に載置し、基板アライメント系１５により基
準プレート４３上のテストパターン（クロムマーク）と
重ね合わせパターン（レジストマーク）との相対距離か
ら、各点における位置ずれを測定する。その後、露光装
置の装置調整用パラメータを求め、それをベース値とし
てベースファイルに格納する。装置調整用パラメータ
は、例えば特開昭６１−４４４２９号公報に記載されて
いるＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメン
ト）と同様の統計演算で求めることができる。

【００３２】以下に、装置調整用パラメータの求め方に
ついて説明する。ここでは、基板ステージ系に関する装
置調整用パラメータとして、ステージ駆動系のＸ方向
のスケーリングＲｘ、及びステージ駆動系のＹ方向のス
ケーリングＲｙ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）に対する
ステージの回転誤差Θ、ステージのＸ方向及びＹ方向
の送りが正確に直交していない直交度誤差Ｗ、ステー
ジ座標系に対するステージ原点のＸ方向のシフトＯ_X、
及びＹ方向のシフトＯ_Yを考える。投影光学系に関する
装置調整用パラメータとして、投影光学系の倍率誤差
Ｍを考える。また、マスクステージ系に関する装置調整
用パラメータとして、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）に対
するマスクステージの回転誤差θを考える。このような
誤差があるとき、各ショット領域の基準点の設計上の座
標値（Ｃ_Xn,Ｃ_Yn）は、次式〔数１〕で表される座標
（Ｃ'_Xn,Ｃ'_Yn）に移動する。

【００３３】

【数１】

【００３４】ここで、直交度誤差Ｗ及び残留回転誤差Θ
が微小量であるとして一次近似を行うと、〔数１〕は次
の〔数２〕のように表される。

【００３５】

【数２】

【００３６】また、投影光学系７の倍率誤差Ｍとマスク
ステージ３の回転誤差θがあると、任意のショット領域
２７−ｎの座標系（ｘ，ｙ）上の設計上の座標値（Ｓ
_NXn,Ｓ_NYn）（Ｎ＝１〜４）に位置するマーク２９−
ｎ，３０−ｎ，３１−ｎ，３２−ｎは、次の〔数３〕で
表される座標（Ｓ'_NXn,Ｓ'_NYn）に形成される。ただ
し、直交度誤差ｗ及び回転誤差θは微小量であるとして
一次近似を行った。座標値（Ｓ_NXn,Ｓ_NYn）の表式にお
いて、ｎはショット領域の番号を表し、Ｎはショット内
での位置を表す。

【００３７】

【数３】

【００３８】さて、図４（ｂ）において、任意のショッ
ト領域２７−ｎの基準点２８−ｎのステージ座標系
（Ｘ，Ｙ）上での配列座標値は（Ｃ_Xn,Ｃ_Yn）であるた
め、その任意のショット領域上の任意のマーク２９−ｎ
〜３２−ｎのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上の設計上の座
標値（Ｄ_NXn,Ｄ_NYn）は、次の〔数４〕のように表され
る。但し、上述のようにＮの値（１〜４）によってアラ
イメントマーク２９−ｎ〜３２−ｎの区別を行ってい
る。

【００３９】

【数４】

【００４０】図１の露光装置で、テストマスク４０を露
光したとき、マーク２９−ｎ，３０−ｎ，３１−ｎ，３
２−ｎがステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上で実際にあるべき
位置の座標を（Ｆ_NXn,Ｆ_NYn）（Ｎ＝１〜４）とする
と、この座標値（Ｆ_NXn,Ｆ_NYn）は〔数２〕及び〔数
３〕から次の〔数５〕のように表される。

【００４１】

【数５】

【００４２】ここで、〔数５〕中のα方向のスケーリン
グＲｘ、及びβ方向のスケーリングＲｙをそれぞれ新た
なパラメータΓｘ及びΓｙを用いて、次の〔数６〕のよ
うに表す。

【００４３】

【数６】Ｒｘ＝１＋Γｘ，Ｒｙ＝１＋Γｙ

【００４４】これら変化分を示す２個のパラメータΓ
ｘ、Γｙを用いて〔数５〕を書き換えると、〔数５〕は
近似的に次の〔数７〕のようになる。

【００４５】

【数７】

【００４６】上記〔数７〕の座標変換式に含まれる８個
の装置調整用パラメータΓｘ（＝Ｒｘ−１），Γｙ（＝
Ｒｙ−１），Θ，Ｗ，Ｏ_X，Ｏ_Y，Ｍ，θは、例えば最小
自乗法によって求めることができる。こうして求められ
た装置調整用パラメータの数値は、ベース値として露光
装置の主制御系６内の記憶領域のベースファイルに記憶
される。これまでの説明から明らかなように、このベー
ス値は、露光装置が規格内の精度を有しているときの装
置調整用パラメータの値であり、露光装置に備えられて
いるアライメント系１５，２５に固有のオフセット、及
び基準プレートのマーク形成誤差を表すものである。

【００４７】続いて、図５のフローチャートを参照し
て、ベースデータの取得後に新たに装置調整用パラメー
タを計測し、それに基づいて露光装置の調整を行う方法
について説明する。装置調整用パラメータの計測は、ベ
ースデータの取得の際に使用したのと同じ基準プレート
４３を用いて行われる。露光装置のマスクステージ３上
には、図３に示したテストマスク４０をマスクアライメ
ント系２５によってアライメントして保持する。

【００４８】まず、基準プレート４３にレジストを塗布
する（Ｓ１１）。次いで、レジストが塗布された基準プ
レート４３を露光装置の基板ステージ１０上に載置し、
基板アライメント系１５を用いて所定位置にアライメン
トした上で、テストマスク４０のパターンを基準プレー
ト４３上の各ショット領域２７−ｎ（ｎ＝１〜９）に露
光する。主制御系６は、１つのショット領域の露光が終
了すると、基板ステージ駆動装置１３によって基板ステ
ージ１０を所定の距離だけＸ，Ｙ方向にステッピングさ
せ、次のショット領域を投影光学系７の下方に位置づけ
て露光することを繰り返す。全ショット領域の露光が終
了すると、基準プレート４３を基準ステージからアンロ
ードし、現像処理する（Ｓ１２）。

【００４９】次に、現像された基準プレート４３を再び
露光装置の基板ステージ１０上に載置し、基板アライメ
ント系１５を用いて、クロムマークからなる基準プレー
ト上の基準パターンとレジストマークからなる重ね合わ
せパターンの相対距離を測定する（Ｓ１３）。各計測点
で求められた位置ずれデータを用い、ベース値取得のと
きと同様の方法で装置調整用パラメータΓｘ（＝Ｒｘ−
１），Γｙ（＝Ｒｙ−１），Θ，Ｗ，Ｏ_X，Ｏ_Y，Ｍ，θ
を求める（Ｓ１４）。

【００５０】いま、各装置調整用パラメータΓｘ，Γ
ｙ，Θ，Ｗ，Ｏ_X，Ｏ_Y，Ｍ，θのベース値を各々β₁，
β₂，…，β₈とするとき、これらのベース値を成分とす
るベクトルβ（β₁，β₂，…，β₈）を考える。また、
ステップ１４で求められた装置調整用パラメータΓｘ，
Γｙ，Θ，Ｗ，Ｏ_X，Ｏ_Y，Ｍ，θの値を各々α₁，α₂，
…，α₈とするとき、これらの値を成分とするベクトル
α_m（α_m1，α_m2，…，α_m8）を考える。ステップ１５
では、ステップ１４で求められた装置調整用パラメータ
からそのパラメータのベース値を減じて変動補正用パラ
メータγ_m1，γ_m2，…，γ_m8を求め、変動補正用パラメ
ータファイルに書き込む（Ｓ１５）。γ_m1，γ_m2，…，
γ_m8を成分とするベクトルγ_m（γ_m1，γ_m2，…，
γ_m8）を考えると、ステップ１５での演算は次の〔数
８〕のように表すことができる。ベクトルα_m及びγ_mに
付した添え字ｍは、今回の装置調整がベースデータを取
得してからｍ回目の装置調整であることを表す。

【００５１】

【数８】γ_m＝α_m−β

【００５２】今回の装置調整がベースデータを取得して
から初めての調整（ｍ＝１）であれば、ステップ１５の
のち、ステップ１６からステップ１８に進み、求めたパ
ラメータγ₁₁，γ₁₂，…，γ₁₈を主制御系６内の変動補
正用パラメータファイルに書き込む。続くステップ１９
では、変動補正用パラメータファイルの内容に従って露
光装置を調整する。すなわち、この後のパターン露光時
には、パラメータγ₁₁，γ₁₂，…，γ₁₈の各成分の値が
書き込まれた変動補正用パラメータファイルを参照し
て、基板ステージ駆動装置１３の駆動制御を調整するこ
とで基板ステージ１０のステッピングスケール、回転、
直交度、原点のシフトを調整し、結像特性制御装置１４
を制御して投影光学系７の倍率を調整し、マスクステー
ジ駆動装置５の駆動制御を調整することでマスクステー
ジ３の回転を調整する。この装置調整により、露光装置
は、ベースデータ取得時と同じ規格内の状態でパターン
露光を行うことができる。

【００５３】今回の露光装置の調整がベースデータ取得
後、２回目以降の調整である場合（ｍ≧２）には、ステ
ップ１６からステップ１７に進む。ステップ１７では、
次の〔数９〕で表されるように、ステップ１５で求めた
変動補正用パラメータ（α_m−β）に、その時点で変動
補正用パラメータファイルに記憶されているパラメータ
γ_m-1の値を加算して、新たな変動補正用パラメータγ_m
を計算する。

【００５４】

【数９】γ_m＝γ_m-1＋（α_m−β）

【００５５】次に、ステップ１８に進み、求めたパラメ
ータγ_m1，γ_m2，…，γ_m8を主制御系６内の変動補正用
パラメータファイルに書き込む。続くステップ１９で
は、変動補正用パラメータファイルの内容に従って露光
装置を調整する。すなわち、この後のパターン露光時に
は、パラメータγ_m1，γ_m2，…，γ_m8の各成分の値が書
き込まれた変動補正用パラメータファイルを参照して、
基板ステージ駆動装置１３の駆動制御を調整することで
基板ステージ１０のステッピングスケール、回転、直交
度、原点のシフトを調整し、結像特性制御装置１４を制
御して投影光学系７の倍率を調整し、マスクステージ駆
動装置５の駆動制御を調整することでマスクステージ３
の回転を調整する。この装置調整により、露光装置は、
ベースデータ取得時と同じ規格内の状態でパターン露光
を行うことができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によると、アライメントセンサや
基準プレート自身の誤差に起因するオフセットを含まな
い露光装置の正確な補正値が求められるので、露光装置
の調整を高精度に且つ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一例を示す概略図。

【図２】ＬＳＡ方式のアライメント系におけるアライメ
ントマークとレーザービームの関係を説明する図。

【図３】テストマスクの概略図。

【図４】基準プレートの説明図。

【図５】装置調整の手順を説明するフローチャート。

【符号の説明】

１…照明光学系、２…マスク、３…マスクステージ、４
…ベース、５…マスクステージ駆動装置、６…主制御
系、７…投影光学系、８…感光基板、９…基板ホルダ
ー、１０…基板ステージ、１１…移動鏡、１２…レーザ
ー干渉計、１２ａ…座標計測回路、１３…基板ステージ
駆動装置、１４…結像特性制御装置、１５…基板アライ
メント系、１６…レーザー光源、１７…シリンドリカル
レンズ、１９…対物レンズ、２２…検出器、２４…基準
部材、２５…マスクアライメント系、２９…アライメン
トマーク、４０…テストマスク、４３…基準プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクのパターンを感光基板上に転写する
露光装置の調整方法において、複数の基準マークが形成された基準プレート上に、前記
複数の基準マークに対応して複数のチェック用パターン
を露光する第１ステップと、前記基準プレート上の基準マークと前記第１ステップで
露光されたチェック用パターンとの重ね合わせを測定
し、該測定結果から装置調整用パラメータを求めてベー
ス値として記憶する第２ステップと、前記第２ステップの後に前記基準プレート上に前記チェ
ック用パターンを露光する第３ステップと、前記基準プレート上の基準マークと前記第３ステップで
露光されたチェック用パターンとの重ね合わせを測定
し、該測定結果から装置調整用パラメータを求める第４
ステップと、前記第４ステップで求めた装置調整用パラメータと前記
ベース値との差を変動補正用パラメータとして記憶し、
該変動補正用パラメータに基づいて前記露光装置を調整
する第５ステップとを含むことを特徴とする露光装置の
調整方法。
【請求項２】前記第５ステップは、前記第４ステップで
求めた装置調整用パラメータと前記ベース値との差にそ
の時点で記憶されている変動補正用パラメータを加算し
た値を新たな変動補正用パラメータとして記憶し、該新
たな変動補正用パラメータに基づいて前記露光装置を調
整することを特徴とする請求項１記載の露光装置の調整
方法。
【請求項３】前記装置調整用パラメータは、前記感光基
板を載置して２次元移動する基板ステージ駆動系のスケ
ーリング、前記基板ステージの回転誤差、前記基板ステ
ージ駆動系の直交度誤差、前記基板ステージの原点シフ
ト、投影光学系の倍率誤差、マスクステージの回転誤差
のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項
１記載の露光装置の調整方法。