JPH0950135A - 位置合わせ方法 - Google Patents
位置合わせ方法Info
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- JPH0950135A JPH0950135A JP7201991A JP20199195A JPH0950135A JP H0950135 A JPH0950135 A JP H0950135A JP 7201991 A JP7201991 A JP 7201991A JP 20199195 A JP20199195 A JP 20199195A JP H0950135 A JPH0950135 A JP H0950135A
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- wafer
- reticle
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハとレチクルとの位置決め完了の決定タ
イミングを早め、ウエハの露光時間を短縮する。 【解決手段】 ヘテロダイン干渉方式のアライメント系
からのレチクルビート信号及びウエハビート信号より求
められるレチクルとウエハとの相対差εを一定時間毎に
サンプリングする。それまでの例えば１０個の連続した
サンプリング点における相対差εの平均値及び分散値
（標準偏差）を順次算出し、それらの平均値及び分散値
がそれぞれ第１の許容範囲及び第２の許容範囲２εs 内
となったときに位置決め完了と判定する。露光時間に対
応して許容範囲が設定されており、露光時間が長い場合
はその第２の許容範囲２εs を、それより広い２εh と
する。
イミングを早め、ウエハの露光時間を短縮する。 【解決手段】 ヘテロダイン干渉方式のアライメント系
からのレチクルビート信号及びウエハビート信号より求
められるレチクルとウエハとの相対差εを一定時間毎に
サンプリングする。それまでの例えば１０個の連続した
サンプリング点における相対差εの平均値及び分散値
（標準偏差）を順次算出し、それらの平均値及び分散値
がそれぞれ第１の許容範囲及び第２の許容範囲２εs 内
となったときに位置決め完了と判定する。露光時間に対
応して許容範囲が設定されており、露光時間が長い場合
はその第２の許容範囲２εs を、それより広い２εh と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスク（レチクル
等）上に形成されたパターンを感光基板（ウエハ等）上
に転写する露光装置においてマスクと感光基板との位置
合わせ（アライメント）を行うための位置合わせ方法に
関し、特に機械的振動の多い環境下で使用される露光装
置における位置合わせ方法として好適なものである。
等）上に形成されたパターンを感光基板（ウエハ等）上
に転写する露光装置においてマスクと感光基板との位置
合わせ（アライメント）を行うための位置合わせ方法に
関し、特に機械的振動の多い環境下で使用される露光装
置における位置合わせ方法として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子、又は液晶表示素子等の製造
に使用される露光装置において、特にウエハ（又はガラ
スプレート等）上の２層目以降に回路パターンを形成す
る際には、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせす
る必要がある。代表的なアライメント動作であるグロー
バルアライメントは、アライメントセンサによりウエハ
の位置（又はウエハとレチクルとの相対的な位置関係）
を計測する工程と、アライメントセンサによる計測結果
を基にウエハを位置決めして露光する工程とに分けられ
る。この場合、アライメントセンサによる計測結果が正
しくとも、ウエハを露光位置に位置決めする際、目標と
する位置に正確に位置決めできないと、レチクルとウエ
ハとの位置ずれが生ずることになる。
に使用される露光装置において、特にウエハ（又はガラ
スプレート等）上の２層目以降に回路パターンを形成す
る際には、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせす
る必要がある。代表的なアライメント動作であるグロー
バルアライメントは、アライメントセンサによりウエハ
の位置（又はウエハとレチクルとの相対的な位置関係）
を計測する工程と、アライメントセンサによる計測結果
を基にウエハを位置決めして露光する工程とに分けられ
る。この場合、アライメントセンサによる計測結果が正
しくとも、ウエハを露光位置に位置決めする際、目標と
する位置に正確に位置決めできないと、レチクルとウエ
ハとの位置ずれが生ずることになる。
【０００３】一般的に例えばＴＴＬ（スルー・ザ・レン
ズ）方式、又はオフ・アクシス方式のアライメントセン
サによりウエハの各ショット領域の位置を計測した後、
露光対象のショット領域を露光位置に位置合わせすると
きは、レチクルを静止させた状態でウエハステージの位
置をレーザ干渉計でモニタし、目標位置に対してある許
容値以内にウエハステージが存在していることが確認さ
れた後、露光を開始するようにしている。具体的には、
所定の一定時間の間、ウエハステージの位置の目標位置
に対するずれ（これもレチクルとの相対位置のずれとみ
なせる）が、所定のウィンドウ（２次元の許容領域）に
入ったかどうかを確認するようにしている。
ズ）方式、又はオフ・アクシス方式のアライメントセン
サによりウエハの各ショット領域の位置を計測した後、
露光対象のショット領域を露光位置に位置合わせすると
きは、レチクルを静止させた状態でウエハステージの位
置をレーザ干渉計でモニタし、目標位置に対してある許
容値以内にウエハステージが存在していることが確認さ
れた後、露光を開始するようにしている。具体的には、
所定の一定時間の間、ウエハステージの位置の目標位置
に対するずれ（これもレチクルとの相対位置のずれとみ
なせる）が、所定のウィンドウ（２次元の許容領域）に
入ったかどうかを確認するようにしている。
【０００４】また、レチクルとウエハとの相対位置をレ
チクル及び投影光学系を介して直接観察することのでき
るＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のアライメント
センサを装備した投影露光装置においては、ウエハステ
ージの位置を大まかに定められた目標位置に固定した
後、レチクルステージを駆動してＴＴＲ方式のアライメ
ントセンサによって検出されるウエハとレチクルとの相
対位置のずれ（以下、「相対差」ともいう）を目標追い
込み値に収差させるようにして、その相対差がその目標
追い込み値に対してある一定時間の間ある許容値以内に
あることが確認された後、露光が開始されていた。
チクル及び投影光学系を介して直接観察することのでき
るＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のアライメント
センサを装備した投影露光装置においては、ウエハステ
ージの位置を大まかに定められた目標位置に固定した
後、レチクルステージを駆動してＴＴＲ方式のアライメ
ントセンサによって検出されるウエハとレチクルとの相
対位置のずれ（以下、「相対差」ともいう）を目標追い
込み値に収差させるようにして、その相対差がその目標
追い込み値に対してある一定時間の間ある許容値以内に
あることが確認された後、露光が開始されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術によれば、ウエハステージの位置のずれ
量、又はレチクルとウエハとの相対差が許容範囲内に入
ってから、ある一定の確認時間中は露光開始の指令が出
されず、仮にその確認時間内に外乱等によって、ずれ量
又は相対差が許容範囲から外れたような場合、再びずれ
量又は相対差が許容範囲内に入ってから確認時間が経過
しないと、位置決め完了の判定が得られず、露光開始の
タイミングが更に遅れるという不都合があった。
ような従来技術によれば、ウエハステージの位置のずれ
量、又はレチクルとウエハとの相対差が許容範囲内に入
ってから、ある一定の確認時間中は露光開始の指令が出
されず、仮にその確認時間内に外乱等によって、ずれ量
又は相対差が許容範囲から外れたような場合、再びずれ
量又は相対差が許容範囲内に入ってから確認時間が経過
しないと、位置決め完了の判定が得られず、露光開始の
タイミングが更に遅れるという不都合があった。
【０００６】図１０は、従来のＴＴＲ方式のアライメン
トセンサを備えた投影露光装置における位置決め完了の
タイミングの説明図を示し、図１０（ａ）は外乱が特に
ない場合、図１０（ｂ）は外乱がある場合を示してい
る。図１０（ａ）、（ｂ）において、横軸は時間ｔ、縦
軸は相対差εを表している。また、図中の○印は相対差
εのサンプリング点を示している。サンプリングは一定
時間ＴN 毎に行われており、それらのサンプリング点は
実際の相対差を示す図１０（ａ）、（ｂ）のそれぞれの
波状の曲線１０１，１０２上に分布している。
トセンサを備えた投影露光装置における位置決め完了の
タイミングの説明図を示し、図１０（ａ）は外乱が特に
ない場合、図１０（ｂ）は外乱がある場合を示してい
る。図１０（ａ）、（ｂ）において、横軸は時間ｔ、縦
軸は相対差εを表している。また、図中の○印は相対差
εのサンプリング点を示している。サンプリングは一定
時間ＴN 毎に行われており、それらのサンプリング点は
実際の相対差を示す図１０（ａ）、（ｂ）のそれぞれの
波状の曲線１０１，１０２上に分布している。
【０００７】図１０（ａ）に示すように、特に外乱がな
い場合、曲線１０１は上下に振れながら時間とともに相
対差εの許容範囲±εa 内に次第に収束する。この場
合、相対差εが許容範囲内に入った直後のサンプリング
点Ｓa の時間ｔa が何回目かの確認時間の開始時間とな
る。この確認開始時間から所定回数（図１０の例では１
０回）続けてサンプリング値が許容範囲内にある場合に
位置決め完了と判定されるため、サンプリング周期にそ
の所定回数を乗じた時間が確認時間ＴK となる。そし
て、図１０（ａ）の例では時間ｔa からその所定回数目
のサンプリング点Ｓ b における時間ｔb で始めて位置決
め完了と判定され、時間ｔb から時間ｔe にかけての露
光時間ＴR の間で露光が行われる。そして、時間ｔe で
露光が終了すると、次のショット領域が露光位置に位置
決めされ、再び同様の工程が繰り返される。
い場合、曲線１０１は上下に振れながら時間とともに相
対差εの許容範囲±εa 内に次第に収束する。この場
合、相対差εが許容範囲内に入った直後のサンプリング
点Ｓa の時間ｔa が何回目かの確認時間の開始時間とな
る。この確認開始時間から所定回数（図１０の例では１
０回）続けてサンプリング値が許容範囲内にある場合に
位置決め完了と判定されるため、サンプリング周期にそ
の所定回数を乗じた時間が確認時間ＴK となる。そし
て、図１０（ａ）の例では時間ｔa からその所定回数目
のサンプリング点Ｓ b における時間ｔb で始めて位置決
め完了と判定され、時間ｔb から時間ｔe にかけての露
光時間ＴR の間で露光が行われる。そして、時間ｔe で
露光が終了すると、次のショット領域が露光位置に位置
決めされ、再び同様の工程が繰り返される。
【０００８】一方、図１０（ｂ）に示すように、位置決
めの際に例えば時間ｔf において外乱が加えられた場
合、先ずサンプリング点Ｓc'から確認を開始しても一旦
収束しかけた相対差が時間ｔf から発散して、所定回数
目のサンプリング時に再び許容範囲±εa を越えてい
る。なお、図１０（ｂ）と図１０（ａ）とでは時間軸の
スケールが異なっている。そして、その後のサンプリン
グ点Ｓc （時間ｔc ）から確認を開始したときには、所
定回数目のサンプリング点Ｓd （時間ｔd ）において位
置決め完了と判定され、露光が開始される。従って、露
光開始までにかなりの時間を要している。
めの際に例えば時間ｔf において外乱が加えられた場
合、先ずサンプリング点Ｓc'から確認を開始しても一旦
収束しかけた相対差が時間ｔf から発散して、所定回数
目のサンプリング時に再び許容範囲±εa を越えてい
る。なお、図１０（ｂ）と図１０（ａ）とでは時間軸の
スケールが異なっている。そして、その後のサンプリン
グ点Ｓc （時間ｔc ）から確認を開始したときには、所
定回数目のサンプリング点Ｓd （時間ｔd ）において位
置決め完了と判定され、露光が開始される。従って、露
光開始までにかなりの時間を要している。
【０００９】これに関して、ウエハステージを駆動して
ウエハの所定のショット領域を露光位置に大まかに位置
決めした後、例えばレチクルステージを駆動して最終的
な位置決めを行ってから露光終了までの１ショットの処
理時間ＴT は、外乱がない場合には次のように表され
る。 １ショットの処理時間ＴT ＝ウエハステージの位置決め
時間＋レチクルステージの位置決め追い込み時間＋位置
決め確認時間ＴK ＋露光時間ＴR
ウエハの所定のショット領域を露光位置に大まかに位置
決めした後、例えばレチクルステージを駆動して最終的
な位置決めを行ってから露光終了までの１ショットの処
理時間ＴT は、外乱がない場合には次のように表され
る。 １ショットの処理時間ＴT ＝ウエハステージの位置決め
時間＋レチクルステージの位置決め追い込み時間＋位置
決め確認時間ＴK ＋露光時間ＴR
【００１０】更に、ウエハ１枚当たりの総処理時間は１
ショットの処理時間ＴT とウエハ上のショット領域数と
の積になるため、各ショット領域毎に位置決め確認時間
ＴKを要する方法では、ウエハ１枚を露光するのに多く
の時間を有するという不都合がある。本発明は斯かる点
に鑑み、位置決め精度を低下させることなく位置決め完
了と判定するまでの時間を短縮できる位置合わせ方法を
提供することを目的とする。
ショットの処理時間ＴT とウエハ上のショット領域数と
の積になるため、各ショット領域毎に位置決め確認時間
ＴKを要する方法では、ウエハ１枚を露光するのに多く
の時間を有するという不都合がある。本発明は斯かる点
に鑑み、位置決め精度を低下させることなく位置決め完
了と判定するまでの時間を短縮できる位置合わせ方法を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による位置合わせ
方法は、転写用のパターンが形成されたマスク（４）を
保持するマスクステージ（９）と、そのマスク（４）の
パターンが転写される基板（６）を保持する基板ステー
ジ（８Ｘ，８Ｙ）とを備えた露光装置で、そのマスクス
テージ（９）及びその基板ステージ（８Ｘ，８Ｙ）の少
なくとも一方を駆動してそのマスク（４）とその基板
（６）との位置合わせを行う位置合わせ方法において、
そのマスク（４）とその基板（６）との位置ずれ量が所
定の目標値になるようにそのマスクステージ（９）及び
その基板ステージ（８Ｘ，８Ｙ）の少なくとも一方を駆
動し、そのマスク（４）とその基板（６）との位置ずれ
量のその所定の目標値に対する偏差の平均値が第１の許
容範囲内に収まり、且つその偏差のばらつきが第２の許
容範囲内に収まったときに位置決め完了と判定するもの
である。
方法は、転写用のパターンが形成されたマスク（４）を
保持するマスクステージ（９）と、そのマスク（４）の
パターンが転写される基板（６）を保持する基板ステー
ジ（８Ｘ，８Ｙ）とを備えた露光装置で、そのマスクス
テージ（９）及びその基板ステージ（８Ｘ，８Ｙ）の少
なくとも一方を駆動してそのマスク（４）とその基板
（６）との位置合わせを行う位置合わせ方法において、
そのマスク（４）とその基板（６）との位置ずれ量が所
定の目標値になるようにそのマスクステージ（９）及び
その基板ステージ（８Ｘ，８Ｙ）の少なくとも一方を駆
動し、そのマスク（４）とその基板（６）との位置ずれ
量のその所定の目標値に対する偏差の平均値が第１の許
容範囲内に収まり、且つその偏差のばらつきが第２の許
容範囲内に収まったときに位置決め完了と判定するもの
である。
【００１２】斯かる本発明の位置合わせ方法によれば、
偏差の平均値及びばらつきにより位置決めするため、例
えばその偏差が僅かに像ずれの許容値を越える点があっ
ても、その点の影響は無視され、位置決めのタイミング
が早まる。従来は、所定の確認時間の間にサンプリング
された偏差（例えばマスクステージ（９）と基板ステー
ジ（８Ｘ，８Ｙ）との位置ずれ量）の内１つでも許容範
囲から外れた場合には、位置決め完了と判定されず、位
置決めのために多くの時間を必要としたが、本発明では
そのような確認時間が省略され、スループット（生産
性）が向上する。また、例えばハンチングの現象が生じ
たような場合、上下の振れは大きいにもかかわらず、一
定時間の偏差の平均値は許容範囲内にある場合もあり、
位置合わせ誤差が大きくなる原因となるが、本発明で
は、偏差の平均値だけでなく、ばらつきによっても位置
決め完了の判断を行うので、誤確認が生じることがなく
高精度に位置合わせできる。
偏差の平均値及びばらつきにより位置決めするため、例
えばその偏差が僅かに像ずれの許容値を越える点があっ
ても、その点の影響は無視され、位置決めのタイミング
が早まる。従来は、所定の確認時間の間にサンプリング
された偏差（例えばマスクステージ（９）と基板ステー
ジ（８Ｘ，８Ｙ）との位置ずれ量）の内１つでも許容範
囲から外れた場合には、位置決め完了と判定されず、位
置決めのために多くの時間を必要としたが、本発明では
そのような確認時間が省略され、スループット（生産
性）が向上する。また、例えばハンチングの現象が生じ
たような場合、上下の振れは大きいにもかかわらず、一
定時間の偏差の平均値は許容範囲内にある場合もあり、
位置合わせ誤差が大きくなる原因となるが、本発明で
は、偏差の平均値だけでなく、ばらつきによっても位置
決め完了の判断を行うので、誤確認が生じることがなく
高精度に位置合わせできる。
【００１３】この場合、その第１の許容範囲、及びその
第２の許容範囲はその基板（６）に対する露光時間に応
じて設定されることが好ましい。例えばその偏差とし
て、マスク（４）と基板（６）との相対差εを用いる
と、図８に示すように、相対差εの度数分布は、露光時
間に対応して変化する。度数分布関数ｇ1 （ε），ｇ2
（ε）は、それぞれ露光時間が短い場合と、長い場合と
の２つの場合の度数分布を示しており、露光時間が長い
場合には、相対差εが０付近に収束する割合が大きくな
る。露光精度は、全度数に対する像ずれの許容値内の度
数の割合により決定されるため、要求される露光精度が
一定であれば、露光時間が長い場合は例えば本発明の第
２の許容範囲を広くすることができる。これにより、偏
差のばらつきの許容範囲が露光時間に対応する形で設定
されるため、例えば不必要に狭い許容範囲にそのばらつ
きが収まるまで待つための位置決め時間が不要となりス
ループットが向上する。
第２の許容範囲はその基板（６）に対する露光時間に応
じて設定されることが好ましい。例えばその偏差とし
て、マスク（４）と基板（６）との相対差εを用いる
と、図８に示すように、相対差εの度数分布は、露光時
間に対応して変化する。度数分布関数ｇ1 （ε），ｇ2
（ε）は、それぞれ露光時間が短い場合と、長い場合と
の２つの場合の度数分布を示しており、露光時間が長い
場合には、相対差εが０付近に収束する割合が大きくな
る。露光精度は、全度数に対する像ずれの許容値内の度
数の割合により決定されるため、要求される露光精度が
一定であれば、露光時間が長い場合は例えば本発明の第
２の許容範囲を広くすることができる。これにより、偏
差のばらつきの許容範囲が露光時間に対応する形で設定
されるため、例えば不必要に狭い許容範囲にそのばらつ
きが収まるまで待つための位置決め時間が不要となりス
ループットが向上する。
【００１４】また、そのマスクとその基板との位置ずれ
量のその所定の目標値に対する偏差が更に収束傾向にあ
るときに、位置決め完了と判定することが好ましい。こ
れにより、位置決め判定時に偏差が発散傾向にある場合
に露光が開始されることがなく、結果的に偏差の振れが
発散して像ずれを発生させる危険性が減少する。
量のその所定の目標値に対する偏差が更に収束傾向にあ
るときに、位置決め完了と判定することが好ましい。こ
れにより、位置決め判定時に偏差が発散傾向にある場合
に露光が開始されることがなく、結果的に偏差の振れが
発散して像ずれを発生させる危険性が減少する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による位置合わせ方
法の実施の形態の一例につき図１〜図９を参照して説明
する。本例は、レチクル上のパターンを投影光学系を介
してウエハ上の各ショット領域に露光する投影露光装置
において、ＴＴＲ方式で且つヘテロダイン干渉方式のア
ライメントセンサを使用してアライメントを行う場合に
本発明を適用したものである。
法の実施の形態の一例につき図１〜図９を参照して説明
する。本例は、レチクル上のパターンを投影光学系を介
してウエハ上の各ショット領域に露光する投影露光装置
において、ＴＴＲ方式で且つヘテロダイン干渉方式のア
ライメントセンサを使用してアライメントを行う場合に
本発明を適用したものである。
【００１６】図１は、本例の投影露光装置の全体の概略
構成を示し、この図１においてレチクル４はレチクルス
テージ９上に保持され、ウエハ６はウエハステージ６１
上に保持され、露光時には露光照明系６７からの露光用
の波長λ0 の照明光がダイクロイックミラー３を介して
レチクル４に照射され、その照明光のもとでレチクル４
のパターンが投影光学系５を介して例えば１／５に縮小
されてフォトレジストが塗布されたウエハ６の各ショッ
ト領域に露光される。レチクルステージ９、及びウエハ
ステージ６１は、それぞれ投影光学系５の光軸に垂直な
平面上でレチクル４及びウエハ６の位置決めを行う。レ
チクルステージ９、及びウエハステージ６１の２次元座
標はそれぞれレチクル側の干渉計６２、及びウエハ側の
干渉計６３により検出され、検出結果が中央制御系６４
に供給され、中央制御系６４は、レチクルステージ制御
系６５、及びウエハステージ制御系６６を介してそれぞ
れレチクルステージ９、及びウエハステージ６１の動作
を制御する。
構成を示し、この図１においてレチクル４はレチクルス
テージ９上に保持され、ウエハ６はウエハステージ６１
上に保持され、露光時には露光照明系６７からの露光用
の波長λ0 の照明光がダイクロイックミラー３を介して
レチクル４に照射され、その照明光のもとでレチクル４
のパターンが投影光学系５を介して例えば１／５に縮小
されてフォトレジストが塗布されたウエハ６の各ショッ
ト領域に露光される。レチクルステージ９、及びウエハ
ステージ６１は、それぞれ投影光学系５の光軸に垂直な
平面上でレチクル４及びウエハ６の位置決めを行う。レ
チクルステージ９、及びウエハステージ６１の２次元座
標はそれぞれレチクル側の干渉計６２、及びウエハ側の
干渉計６３により検出され、検出結果が中央制御系６４
に供給され、中央制御系６４は、レチクルステージ制御
系６５、及びウエハステージ制御系６６を介してそれぞ
れレチクルステージ９、及びウエハステージ６１の動作
を制御する。
【００１７】次に、プリアライメント用としてＴＴＬ
（スルー・ザ・レンズ）方式のプリアライメントセンサ
４２が、投影光学系５の側面近傍に配置されている。プ
リアライメントセンサ４２は、レチクル４と投影光学系
５との間に配置されたミラー４３、及び投影光学系５を
介してウエハ６上のウエハマークの近傍にスリット状に
集光されるレーザビームを照射する。この状態でウエハ
ステージ６１を駆動してウエハ６を計測方向に走査する
と、ウエハマークがそのレーザビームにかかると所定の
方向に回折光が発生し、この回折光が投影光学系５、及
びミラー４３を介してプリアライメントセンサ４２の受
光部に入射する。この受光部４２からの光電変換信号が
中央制御系６４に供給され、中央制御系６４は、その光
電変換信号のレベルが最大になるときのウエハ側の干渉
計６３の計測値より、そのウエハマークの２次元座標を
求め、この検出結果に基づいてウエハ６の当該ショット
領域のプリアライメントを行う。即ち、本例のプリアラ
イメントセンサ４２はレーザ・ステップ・アライメント
方式であるが、撮像方式等も使用できることは言うまで
もない。
（スルー・ザ・レンズ）方式のプリアライメントセンサ
４２が、投影光学系５の側面近傍に配置されている。プ
リアライメントセンサ４２は、レチクル４と投影光学系
５との間に配置されたミラー４３、及び投影光学系５を
介してウエハ６上のウエハマークの近傍にスリット状に
集光されるレーザビームを照射する。この状態でウエハ
ステージ６１を駆動してウエハ６を計測方向に走査する
と、ウエハマークがそのレーザビームにかかると所定の
方向に回折光が発生し、この回折光が投影光学系５、及
びミラー４３を介してプリアライメントセンサ４２の受
光部に入射する。この受光部４２からの光電変換信号が
中央制御系６４に供給され、中央制御系６４は、その光
電変換信号のレベルが最大になるときのウエハ側の干渉
計６３の計測値より、そのウエハマークの２次元座標を
求め、この検出結果に基づいてウエハ６の当該ショット
領域のプリアライメントを行う。即ち、本例のプリアラ
イメントセンサ４２はレーザ・ステップ・アライメント
方式であるが、撮像方式等も使用できることは言うまで
もない。
【００１８】また、ウエハステージ６１上には基準マー
ク及び基準回折格子マークが形成された基準マーク部材
４１が固定され、レチクルアライメント時には、基準マ
ーク部材４１が投影光学系５の露光フィールド内に移動
され、基準マークが底面側から露光用の照明光と同じ波
長λ0 の照明光で照明される。その基準マークを通過し
た照明光は、投影光学系５を経てレチクル４の下面のア
ライメントマーク上に基準マーク像を形成し、レチクル
４の上方のレチクルアライメント顕微鏡３９，４０によ
りそれらアライメントマーク、及び基準マークの像が撮
像され、撮像信号が中央制御系６４に供給される。中央
制御系６４では、供給された撮像信号を処理して基準マ
ークに対するアライメントマークの位置ずれ量を求め
る。
ク及び基準回折格子マークが形成された基準マーク部材
４１が固定され、レチクルアライメント時には、基準マ
ーク部材４１が投影光学系５の露光フィールド内に移動
され、基準マークが底面側から露光用の照明光と同じ波
長λ0 の照明光で照明される。その基準マークを通過し
た照明光は、投影光学系５を経てレチクル４の下面のア
ライメントマーク上に基準マーク像を形成し、レチクル
４の上方のレチクルアライメント顕微鏡３９，４０によ
りそれらアライメントマーク、及び基準マークの像が撮
像され、撮像信号が中央制御系６４に供給される。中央
制御系６４では、供給された撮像信号を処理して基準マ
ークに対するアライメントマークの位置ずれ量を求め
る。
【００１９】更に、最終的なアライメントを行うため
に、ＴＴＲ方式でヘテロダイン干渉方式のアライメント
センサが設けられている。このアライメントセンサは、
レーザ制御系６９、アライメント送光系１ａ、ビームス
プリッター２６、対物レンズ２、アライメント受光系１
ｂ、及びアライメント信号処理系７０等より構成されて
いる。アライメントを行う際には、中央制御系６４は、
レーザ制御系６９を介してアライメント送光系１ａ中の
後述の２個のレーザ光源にそれぞれ発光を行わせる。ア
ライメント送光系１ａ中のレーザ光源から射出されたレ
ーザビームが、所定の周波数変調を経てアライメント光
としてビームスプリッター２６に向かい、ビームスプリ
ッター２６で反射されたレーザビームが、対物レンズ
２、ダイクロイックミラー３を透過してレチクル４に照
射され、レチクル４を透過したレーザ光が基準マーク部
材４１の基準回折格子マーク（又はウエハ６上のウエハ
マーク）に照射される。
に、ＴＴＲ方式でヘテロダイン干渉方式のアライメント
センサが設けられている。このアライメントセンサは、
レーザ制御系６９、アライメント送光系１ａ、ビームス
プリッター２６、対物レンズ２、アライメント受光系１
ｂ、及びアライメント信号処理系７０等より構成されて
いる。アライメントを行う際には、中央制御系６４は、
レーザ制御系６９を介してアライメント送光系１ａ中の
後述の２個のレーザ光源にそれぞれ発光を行わせる。ア
ライメント送光系１ａ中のレーザ光源から射出されたレ
ーザビームが、所定の周波数変調を経てアライメント光
としてビームスプリッター２６に向かい、ビームスプリ
ッター２６で反射されたレーザビームが、対物レンズ
２、ダイクロイックミラー３を透過してレチクル４に照
射され、レチクル４を透過したレーザ光が基準マーク部
材４１の基準回折格子マーク（又はウエハ６上のウエハ
マーク）に照射される。
【００２０】そして、基準マーク部材４１（又はウエハ
マーク）での回折により生じたヘテロダインビーム、及
びレチクルマークでの回折により生じたヘテロダインビ
ームが、ダイクロイックミラー３、対物レンズ２、ビー
ムスプリッター２６を経てアライメント受光系１ｂに入
射し、アライメント受光系では２つのビート信号が生成
される。これらのビート信号がアライメント信号処理系
７０に供給され、ここで２つのビート信号の位相差が検
出され、検出された位相差が中央制御系６４に供給され
る。検出された位相差に基づいて、中央制御系６４はア
ライメント時の目標位相差を求めるか、又は最終的なア
ライメントを行う。
マーク）での回折により生じたヘテロダインビーム、及
びレチクルマークでの回折により生じたヘテロダインビ
ームが、ダイクロイックミラー３、対物レンズ２、ビー
ムスプリッター２６を経てアライメント受光系１ｂに入
射し、アライメント受光系では２つのビート信号が生成
される。これらのビート信号がアライメント信号処理系
７０に供給され、ここで２つのビート信号の位相差が検
出され、検出された位相差が中央制御系６４に供給され
る。検出された位相差に基づいて、中央制御系６４はア
ライメント時の目標位相差を求めるか、又は最終的なア
ライメントを行う。
【００２１】また、本例ではヘテロダイン干渉方式のア
ライメントセンサによる最終アライメント時に、アライ
メント信号処理系７０からの位相差に基づき、レチクル
４とウエハマークとの位置ずれと後述する目標追い込み
値との差の所定の一定時間毎の平均値、及びばらつきと
しての標準偏差を演算系６４Ａで演算して、その結果を
中央制御系６４に供給するようにしている。
ライメントセンサによる最終アライメント時に、アライ
メント信号処理系７０からの位相差に基づき、レチクル
４とウエハマークとの位置ずれと後述する目標追い込み
値との差の所定の一定時間毎の平均値、及びばらつきと
しての標準偏差を演算系６４Ａで演算して、その結果を
中央制御系６４に供給するようにしている。
【００２２】次に、本例のＴＴＲ方式で且つヘテロダイ
ン干渉方式のアライメントセンサにつき詳細に説明す
る。図２は、本実施例の投影露光装置のステージ系及び
アライメント光学系を示し、投影光学系５の光軸ＡＸに
平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面の直交座標系をＸ
軸、及びＹ軸とする。この場合、図２（ａ）はその投影
露光装置をＹ方向に見た正面図であり、図２（ｂ）は図
２（ａ）の側面図であり、アライメント光学系１は、図
２のアライメント送光系１ａ、ビームスプリッター２
６、及びアライメント受光系１ｂに対応し、ウエハ６を
Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ位置決めするＸステージ８
Ｘ、及びＹステージ８Ｙが図２のウエハステージ６１に
対応する。また、図２ではウエハステージとウエハ６と
の間に、ウエハ６を保持するウエハホルダ７が設けられ
ている。実際には、Ｘステージ８Ｘ上に、ウエハ６をＺ
方向に位置決めするＺステージが載置され、このＺステ
ージ上に基準マーク部材４１が設けられている。
ン干渉方式のアライメントセンサにつき詳細に説明す
る。図２は、本実施例の投影露光装置のステージ系及び
アライメント光学系を示し、投影光学系５の光軸ＡＸに
平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面の直交座標系をＸ
軸、及びＹ軸とする。この場合、図２（ａ）はその投影
露光装置をＹ方向に見た正面図であり、図２（ｂ）は図
２（ａ）の側面図であり、アライメント光学系１は、図
２のアライメント送光系１ａ、ビームスプリッター２
６、及びアライメント受光系１ｂに対応し、ウエハ６を
Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ位置決めするＸステージ８
Ｘ、及びＹステージ８Ｙが図２のウエハステージ６１に
対応する。また、図２ではウエハステージとウエハ６と
の間に、ウエハ６を保持するウエハホルダ７が設けられ
ている。実際には、Ｘステージ８Ｘ上に、ウエハ６をＺ
方向に位置決めするＺステージが載置され、このＺステ
ージ上に基準マーク部材４１が設けられている。
【００２３】アライメント光学系１からは、露光波長λ
0 と異なる平均波長λ1 で周波数差Δｆ（本例では５０
ｋＨｚ）のレチクルアライメント照明光ＲＢ1 ，Ｒ
Ｂ2 、及びウエハアライメント照明光ＷＢ1 ，ＷＢ
2 と、波長λ1 に近い平均波長λ2 で周波数差Δｆ（＝
５０ｋＨｚ）のレチクルアライメント照明光ＲＢ3 ，Ｒ
Ｂ4 、及びウエハアライメント照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 と
が射出される。
0 と異なる平均波長λ1 で周波数差Δｆ（本例では５０
ｋＨｚ）のレチクルアライメント照明光ＲＢ1 ，Ｒ
Ｂ2 、及びウエハアライメント照明光ＷＢ1 ，ＷＢ
2 と、波長λ1 に近い平均波長λ2 で周波数差Δｆ（＝
５０ｋＨｚ）のレチクルアライメント照明光ＲＢ3 ，Ｒ
Ｂ4 、及びウエハアライメント照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 と
が射出される。
【００２４】図２（ａ）に示すように、レチクルアライ
メント照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 は対物レンズ２によってレ
チクル４上に集光され、レチクル４の下面の回折格子状
のレチクルマーク３５Ａにそれぞれ入射角−θR1，θR1
で照射される。図３は、本例のレチクル４のパターン配
置を示し、この図３において、レチクル４の中央部のパ
ターン領域３２の周囲に遮光帯３３が形成され、遮光帯
３３中のＸ方向に伸びた辺中にＹ方向にピッチＰR で形
成された回折格子よりなるＹ軸用のレチクルマーク３６
Ａ及び３６Ｂが形成され、Ｙ方向に伸びた辺中にＸ方向
にピッチＰR で形成された回折格子よりなるＸ軸用のレ
チクルマーク３５Ａ及び３５Ｂが形成されている。レチ
クルマーク３５Ａ及び３５Ｂの内側にそれぞれウエハ側
に向かうアライメント光を通過させるための透過性の窓
部（以下、「レチクル窓」と呼ぶ）３７Ａ及び３７Ｂが
形成され、レチクルマーク３６Ａ及び３６Ｂの内側にそ
れぞれウエハ側に向かうアライメント光を通過させるた
めのレチクル窓３８Ａ及び３８Ｂが形成されている。更
に、遮光帯３３をＸ方向に挟むように十字型のアライメ
ントマーク３４Ａ及び３４Ｂが形成されている。
メント照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 は対物レンズ２によってレ
チクル４上に集光され、レチクル４の下面の回折格子状
のレチクルマーク３５Ａにそれぞれ入射角−θR1，θR1
で照射される。図３は、本例のレチクル４のパターン配
置を示し、この図３において、レチクル４の中央部のパ
ターン領域３２の周囲に遮光帯３３が形成され、遮光帯
３３中のＸ方向に伸びた辺中にＹ方向にピッチＰR で形
成された回折格子よりなるＹ軸用のレチクルマーク３６
Ａ及び３６Ｂが形成され、Ｙ方向に伸びた辺中にＸ方向
にピッチＰR で形成された回折格子よりなるＸ軸用のレ
チクルマーク３５Ａ及び３５Ｂが形成されている。レチ
クルマーク３５Ａ及び３５Ｂの内側にそれぞれウエハ側
に向かうアライメント光を通過させるための透過性の窓
部（以下、「レチクル窓」と呼ぶ）３７Ａ及び３７Ｂが
形成され、レチクルマーク３６Ａ及び３６Ｂの内側にそ
れぞれウエハ側に向かうアライメント光を通過させるた
めのレチクル窓３８Ａ及び３８Ｂが形成されている。更
に、遮光帯３３をＸ方向に挟むように十字型のアライメ
ントマーク３４Ａ及び３４Ｂが形成されている。
【００２５】図５は、図３中のレチクルマーク３５Ａ及
びレチクル窓３７Ａの拡大図であり、レチクルマーク３
５Ａに照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 ，ＲＢ3 ，ＲＢ4 よりなる
光束５０が照射され、レチクル窓３７Ａを照明光Ｗ
Ｂ1 ，ＷＢ2 ，ＷＢ3 ，ＷＢ4 よりなる光束５１が通過
している。図２に戻り、入射角−θR1，θR1とレチクル
マーク３５Ａの格子ピッチＰR とは次式の関係にあり、
照明光ＲＢ1 の＋１次回折光ＲＢ1 +1 と照明光ＲＢ2 の
１次回折光ＲＢ2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、アライ
メント検出光（ヘテロインビーム）として対物レンズ２
を介してアライメント光学系１に戻る。
びレチクル窓３７Ａの拡大図であり、レチクルマーク３
５Ａに照明光ＲＢ1 ，ＲＢ2 ，ＲＢ3 ，ＲＢ4 よりなる
光束５０が照射され、レチクル窓３７Ａを照明光Ｗ
Ｂ1 ，ＷＢ2 ，ＷＢ3 ，ＷＢ4 よりなる光束５１が通過
している。図２に戻り、入射角−θR1，θR1とレチクル
マーク３５Ａの格子ピッチＰR とは次式の関係にあり、
照明光ＲＢ1 の＋１次回折光ＲＢ1 +1 と照明光ＲＢ2 の
１次回折光ＲＢ2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、アライ
メント検出光（ヘテロインビーム）として対物レンズ２
を介してアライメント光学系１に戻る。
【００２６】
【数１】sin θR1＝λ1 ／ＰR 同様に、レチクルアライメント照明光ＲＢ3 ，ＲＢ4 も
対物レンズ２によってレチクル４上に集光され、レチク
ル４上のレチクルマーク３５Ａに入射角−θR2，θR2で
照射される。このとき、照明光ＲＢ3 の＋１次回折光Ｒ
Ｂ3 +1 と照明ＲＢ4 の−１次回折光ＲＢ4 -1 とがそれぞ
れ真上に発生し、対物レンズ２を介してアライメント光
学系１に戻る。
対物レンズ２によってレチクル４上に集光され、レチク
ル４上のレチクルマーク３５Ａに入射角−θR2，θR2で
照射される。このとき、照明光ＲＢ3 の＋１次回折光Ｒ
Ｂ3 +1 と照明ＲＢ4 の−１次回折光ＲＢ4 -1 とがそれぞ
れ真上に発生し、対物レンズ２を介してアライメント光
学系１に戻る。
【００２７】一方、ウエハアライメント照明光ＷＢ1 ，
ＷＢ2 はレチクル４上のレチクル窓３７Ａを通過し、投
影光学系５中の色収差制御板１０に達する。色収差制御
板１０は、ガラス基板よりなる透過性基板上に複数個の
軸上色収差制御素子を形成したものであり、図２のアラ
イメント光学系１のウエハアライメント照明光、及びア
ライメント検出光の偏向用に使用されている。色収差制
御板１０の照明光ＷＢ 1 ，ＷＢ2 が通過する部分には、
それぞれ回折格子状の軸上色収差制御素子が形成されて
おり、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 はそれぞれ角度−θG1，θ
G1だけ曲げられて、回折格子状のウエハマーク４８Ａに
対しそれぞれ入射角−θW1，θW1で照射される。
ＷＢ2 はレチクル４上のレチクル窓３７Ａを通過し、投
影光学系５中の色収差制御板１０に達する。色収差制御
板１０は、ガラス基板よりなる透過性基板上に複数個の
軸上色収差制御素子を形成したものであり、図２のアラ
イメント光学系１のウエハアライメント照明光、及びア
ライメント検出光の偏向用に使用されている。色収差制
御板１０の照明光ＷＢ 1 ，ＷＢ2 が通過する部分には、
それぞれ回折格子状の軸上色収差制御素子が形成されて
おり、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 はそれぞれ角度−θG1，θ
G1だけ曲げられて、回折格子状のウエハマーク４８Ａに
対しそれぞれ入射角−θW1，θW1で照射される。
【００２８】図４は、ウエハ６のショット配列の一部を
示し、この図４において、露光対象とするショット領域
４７をＸ方向に挟むようにＹ方向にピッチＰW で形成さ
れた回折格子よりなるＹ軸用のウエハマーク４９Ａ及び
４９Ｂが形成され、ショット領域４７をＹ方向に挟むよ
うにＸ方向にピッチＰW で形成された回折格子よりなる
Ｘ軸用のウエハマーク４８Ａ及び４８Ｂが形成されてい
る。他のショット領域にもそれぞれウエハマークが付設
されている。
示し、この図４において、露光対象とするショット領域
４７をＸ方向に挟むようにＹ方向にピッチＰW で形成さ
れた回折格子よりなるＹ軸用のウエハマーク４９Ａ及び
４９Ｂが形成され、ショット領域４７をＹ方向に挟むよ
うにＸ方向にピッチＰW で形成された回折格子よりなる
Ｘ軸用のウエハマーク４８Ａ及び４８Ｂが形成されてい
る。他のショット領域にもそれぞれウエハマークが付設
されている。
【００２９】図６は、図４中のウエハマーク４８Ａの拡
大図であり、この図６においてウエハマーク４８Ａに、
照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 ，ＷＢ3 ，ＷＢ4 よりなる光束５
１が照射されている。図２（ａ）に戻り、入射角−
θW1，θW1とウエハマーク４８Ａの格子ピッチＰ W とは
次式の関係にあり、照明光ＷＢ1 の＋１次回折光ＷＢ1
+1 と照明光ＷＢの−１次回折光ＷＢ2 -1 とはそれぞれ
真上に発生し、これら２つの回折光がアライメント検出
光（ヘテロダインビーム）となる。
大図であり、この図６においてウエハマーク４８Ａに、
照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2 ，ＷＢ3 ，ＷＢ4 よりなる光束５
１が照射されている。図２（ａ）に戻り、入射角−
θW1，θW1とウエハマーク４８Ａの格子ピッチＰ W とは
次式の関係にあり、照明光ＷＢ1 の＋１次回折光ＷＢ1
+1 と照明光ＷＢの−１次回折光ＷＢ2 -1 とはそれぞれ
真上に発生し、これら２つの回折光がアライメント検出
光（ヘテロダインビーム）となる。
【００３０】
【数２】sin θW1＝λ1 ／ＰW この際に、ウエハアライメント照明光ＷＢ3 ，ＷＢ4 は
照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2に波長が近いため、色収差制御板
１０上で通過する位置は、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ 2 が通過
したほぼ同じ軸上色収差制御素子上と見なせる。そのた
め、照明光ＷＢ 3 ，ＷＢ4 はそれぞれ角度−θG2，θG2
だけ曲げられて、ウエハマーク４８Ａに対しそれぞれ入
射角−θW2，θW2で照射される。そして、照明光ＷＢ3
の＋１次回折光ＷＢ3 +1 と照明光ＷＢ4 の−１次回折光
ＷＢ4 -1 とがそれぞれ真上に発生し、アライメント検出
光となる。
照明光ＷＢ1 ，ＷＢ2に波長が近いため、色収差制御板
１０上で通過する位置は、照明光ＷＢ1 ，ＷＢ 2 が通過
したほぼ同じ軸上色収差制御素子上と見なせる。そのた
め、照明光ＷＢ 3 ，ＷＢ4 はそれぞれ角度−θG2，θG2
だけ曲げられて、ウエハマーク４８Ａに対しそれぞれ入
射角−θW2，θW2で照射される。そして、照明光ＷＢ3
の＋１次回折光ＷＢ3 +1 と照明光ＷＢ4 の−１次回折光
ＷＢ4 -1 とがそれぞれ真上に発生し、アライメント検出
光となる。
【００３１】この場合、図２（ｂ）に示すように、色収
差制御板１０の偏向作用によりウエハアライメント照明
光は、非計測方向（Ｙ方向）においてウエハ６に対して
角度θm だけ傾いて入射するため、上記各アライメント
検出光が色収差制御板１０上で通過する位置は入射時に
通過した位置と異なる。ウエハマーク４８Ａからのアラ
イメント検出光は、色収差制御板１０上の軸上色収差制
御素子を通ることによって横方向の色収差が補正され
て、レチクル窓３７Ａに向かう。その後、各検出光はレ
チクル窓３７Ａ、及び対物レンズ２を介して再びアライ
メント光学系１へと戻る。また、ウエハアライメント照
明光は、色収差制御板１０が配置されない場合に比べ、
ウエハ６の表面でＹ方向にΔβだけずれた位置を照明す
る。
差制御板１０の偏向作用によりウエハアライメント照明
光は、非計測方向（Ｙ方向）においてウエハ６に対して
角度θm だけ傾いて入射するため、上記各アライメント
検出光が色収差制御板１０上で通過する位置は入射時に
通過した位置と異なる。ウエハマーク４８Ａからのアラ
イメント検出光は、色収差制御板１０上の軸上色収差制
御素子を通ることによって横方向の色収差が補正され
て、レチクル窓３７Ａに向かう。その後、各検出光はレ
チクル窓３７Ａ、及び対物レンズ２を介して再びアライ
メント光学系１へと戻る。また、ウエハアライメント照
明光は、色収差制御板１０が配置されない場合に比べ、
ウエハ６の表面でＹ方向にΔβだけずれた位置を照明す
る。
【００３２】上述のように、アライメント光学系１内に
は波長の少し異なる２つのレーザビームを射出する２つ
の光源と、音響光学変調素子等を含むヘテロダインビー
ム生成系と、ヘテロダインビーム検出系とが設けられて
いる。そして、図２のレチクルマーク３５Ａ及びウエハ
マーク４８Ａからのアライメント検出光は、アライメン
ト光学系１に戻った後、内部のヘテロダインビーム検出
系でレチクル検出光とウエハ検出光とに分離される。レ
チクル検出光ＲＢ1 +1，ＲＢ2 -1 及びＲＢ3 +1 ，ＲＢ4
-1 からは波長λ1 の光束のみを透過させる色フィルタ
により検出光ＲＢ1 +1 ，ＲＢ2 -1 のみが選別され、第１
の光電検出素子によって受光され、ウエハ検出光ＷＢ1
+1 ，ＷＢ2 -1 及びＷＢ3 +1 ，ＷＢ4 -1 は第２の光電検
出素子によって受光される。第１の光電検出素子からレ
チクルマークの位置に対応するレチクルビート信号ＳR
が出力され、第２の光電検出素子からウエハマークの位
置に対応するウエハビート信号ＳW が出力される。
は波長の少し異なる２つのレーザビームを射出する２つ
の光源と、音響光学変調素子等を含むヘテロダインビー
ム生成系と、ヘテロダインビーム検出系とが設けられて
いる。そして、図２のレチクルマーク３５Ａ及びウエハ
マーク４８Ａからのアライメント検出光は、アライメン
ト光学系１に戻った後、内部のヘテロダインビーム検出
系でレチクル検出光とウエハ検出光とに分離される。レ
チクル検出光ＲＢ1 +1，ＲＢ2 -1 及びＲＢ3 +1 ，ＲＢ4
-1 からは波長λ1 の光束のみを透過させる色フィルタ
により検出光ＲＢ1 +1 ，ＲＢ2 -1 のみが選別され、第１
の光電検出素子によって受光され、ウエハ検出光ＷＢ1
+1 ，ＷＢ2 -1 及びＷＢ3 +1 ，ＷＢ4 -1 は第２の光電検
出素子によって受光される。第１の光電検出素子からレ
チクルマークの位置に対応するレチクルビート信号ＳR
が出力され、第２の光電検出素子からウエハマークの位
置に対応するウエハビート信号ＳW が出力される。
【００３３】レチクルビート信号ＳR は検出光Ｒ
Ｂ1 +1 ，ＲＢ2 -1 による周波数Δｆの正弦波状のビート
信号であり、ウエハビート信号ＳW は検出光ＷＢ1 +1 ，
ＷＢ2 -1 びＷＢ3 +1 ，ＷＢ4 -1 による周波数Δｆの正弦
波状のビート信号である。両位相差Δφ［ｒａｄ］はレ
チクル４、及びウエハ６のＸ方向への相対移動量により
変化し、その相対移動量Δｘは以下の式に示す通りであ
る。
Ｂ1 +1 ，ＲＢ2 -1 による周波数Δｆの正弦波状のビート
信号であり、ウエハビート信号ＳW は検出光ＷＢ1 +1 ，
ＷＢ2 -1 びＷＢ3 +1 ，ＷＢ4 -1 による周波数Δｆの正弦
波状のビート信号である。両位相差Δφ［ｒａｄ］はレ
チクル４、及びウエハ６のＸ方向への相対移動量により
変化し、その相対移動量Δｘは以下の式に示す通りであ
る。
【００３４】
【数３】Δｘ（レチクル上）＝ＰR ・Δφ／（４π）
【００３５】
【数４】Δｘ（ウエハ上） ＝ＰW ・Δφ／（４π） なお、Ｙ方向用のアライメントセンサにより、Ｙ軸用の
レチクルマーク及びウエハークに対応するビート信号が
得られる。レチクルビート信号ＳR 及びウエハビート信
号ＳW はそれぞれ図１のアライメント信号処理系７０に
供給され、ここで両信号ＳR ，ＳW の位相差が検出され
る。検出された位相差は中央制御系６４に供給される。
中央制御系６４に付属する演算系６４Ａは、中央制御系
６４から供給される両ビート信号ＳR ，ＳW の位相差に
基づき、レチクル４とウエハマークとの位置ずれと後述
する目標追い込み値との差の所定の一定時間毎の平均
値、及びばらつきとしての標準偏差を演算してその結果
を中央制御系６４に供給する。
レチクルマーク及びウエハークに対応するビート信号が
得られる。レチクルビート信号ＳR 及びウエハビート信
号ＳW はそれぞれ図１のアライメント信号処理系７０に
供給され、ここで両信号ＳR ，ＳW の位相差が検出され
る。検出された位相差は中央制御系６４に供給される。
中央制御系６４に付属する演算系６４Ａは、中央制御系
６４から供給される両ビート信号ＳR ，ＳW の位相差に
基づき、レチクル４とウエハマークとの位置ずれと後述
する目標追い込み値との差の所定の一定時間毎の平均
値、及びばらつきとしての標準偏差を演算してその結果
を中央制御系６４に供給する。
【００３６】次に、本例における位置決め及び露光動作
につき説明する。以下では、Ｘ方向への位置決め動作に
つき説明するが、同様にＹ方向への位置決めも行われ
る。先ず、図２のレチクル４がレチクルステージ９上に
搬送され、図３に示すレチクル４のアライメントマーク
３４Ａ，３４Ｂ、及び図１のウエハステージ６１（Ｘス
テージ８Ｘ、Ｙステージ８Ｙ）上の基準マーク部材４１
上の枠型の基準マーク（不図示）をレチクルアライメン
ト顕微鏡３９，４０により観察してレチクル４が位置決
めされる。そして、ヘテロダイン干渉方式のアライメン
ト光学系１から、レチクル４上のレチクルマーク３５Ａ
及び基準マーク部材４１上の基準回折格子マーク（不図
示）に対して照明光を照射して、図１におけるレチクル
ビート信号ＳR 及びウエハビート信号ＳW を取り込み、
両ビート信号の位相差Δφ0 を目標位相差として記憶す
る。
につき説明する。以下では、Ｘ方向への位置決め動作に
つき説明するが、同様にＹ方向への位置決めも行われ
る。先ず、図２のレチクル４がレチクルステージ９上に
搬送され、図３に示すレチクル４のアライメントマーク
３４Ａ，３４Ｂ、及び図１のウエハステージ６１（Ｘス
テージ８Ｘ、Ｙステージ８Ｙ）上の基準マーク部材４１
上の枠型の基準マーク（不図示）をレチクルアライメン
ト顕微鏡３９，４０により観察してレチクル４が位置決
めされる。そして、ヘテロダイン干渉方式のアライメン
ト光学系１から、レチクル４上のレチクルマーク３５Ａ
及び基準マーク部材４１上の基準回折格子マーク（不図
示）に対して照明光を照射して、図１におけるレチクル
ビート信号ＳR 及びウエハビート信号ＳW を取り込み、
両ビート信号の位相差Δφ0 を目標位相差として記憶す
る。
【００３７】その後、ウエハステージ６１上にウエハ６
を載置し、図１のプリアライメントセンサ４２を用いて
グローバルアライメントマークの位置を計測し、この計
測結果よりウエハ６上の各ショット領域の座標を算出す
る。そして、ウエハステージ６１をステッピングさせる
ことにより、例えばショット領域４７をウエハマーク４
８Ａの格子ピッチＰW の±１／４以内の精度で露光位置
に位置決めする。その後、レチクルステージ９を微動さ
せることにより、最終的なアライメントを行う。
を載置し、図１のプリアライメントセンサ４２を用いて
グローバルアライメントマークの位置を計測し、この計
測結果よりウエハ６上の各ショット領域の座標を算出す
る。そして、ウエハステージ６１をステッピングさせる
ことにより、例えばショット領域４７をウエハマーク４
８Ａの格子ピッチＰW の±１／４以内の精度で露光位置
に位置決めする。その後、レチクルステージ９を微動さ
せることにより、最終的なアライメントを行う。
【００３８】そのため、図２のレチクルマーク３５Ａ及
びウエハマーク４８Ａがヘテロダイン干渉方式のアライ
メント照明光で照明され、レチクルビート信号ＳR 及び
ウエハビート信号ＳW がそれぞれ出力される。両ビート
信号ＳR ，ＳW は、アライメント信号処理系７０に供給
され、アライメント信号処理系７０によりそれらの位相
差Δφが検出される。そして、中央制御系６４では、そ
の位相差Δφを上記の目標位相差Δφ0 に収束させるよ
うにレチクルステージ制御系６５を介してレチクルステ
ージ９の動作を制御すると共に、得られる位相差Δφを
逐次演算系６４Ａに供給する。演算系６４Ａは、（数
４）よりその位相差Δφをウエハ上での相対移動量Δｘ
に換算する。そして、この相対移動量Δｘから、目標位
相差Δφ0をウエハ上での距離に換算した目標値Δｘ0
を差し引いて相対差εを求める。そして、この動作は相
対差εが許容範囲内になり且つ露光が終了するまで一定
の時間間隔で行われる。この場合、対象となるショット
領域４７がウエハマーク４８Ａの格子ピッチＰW の±１
／４以内に位置決めされ、レチクルステージ９を駆動し
て、相対差εの目標値に向けての追従が開始された時点
をサンプリングの開始点として、そのときのサンプリン
グの順序を示す数ｊを１に設定する。そして、一定時間
毎に相対差εj （ｊ番目の相対差）を測定し、この相対
差εj を順次演算系６４Ａ内のメモリよりなる計算用バ
ッファに蓄積する。
びウエハマーク４８Ａがヘテロダイン干渉方式のアライ
メント照明光で照明され、レチクルビート信号ＳR 及び
ウエハビート信号ＳW がそれぞれ出力される。両ビート
信号ＳR ，ＳW は、アライメント信号処理系７０に供給
され、アライメント信号処理系７０によりそれらの位相
差Δφが検出される。そして、中央制御系６４では、そ
の位相差Δφを上記の目標位相差Δφ0 に収束させるよ
うにレチクルステージ制御系６５を介してレチクルステ
ージ９の動作を制御すると共に、得られる位相差Δφを
逐次演算系６４Ａに供給する。演算系６４Ａは、（数
４）よりその位相差Δφをウエハ上での相対移動量Δｘ
に換算する。そして、この相対移動量Δｘから、目標位
相差Δφ0をウエハ上での距離に換算した目標値Δｘ0
を差し引いて相対差εを求める。そして、この動作は相
対差εが許容範囲内になり且つ露光が終了するまで一定
の時間間隔で行われる。この場合、対象となるショット
領域４７がウエハマーク４８Ａの格子ピッチＰW の±１
／４以内に位置決めされ、レチクルステージ９を駆動し
て、相対差εの目標値に向けての追従が開始された時点
をサンプリングの開始点として、そのときのサンプリン
グの順序を示す数ｊを１に設定する。そして、一定時間
毎に相対差εj （ｊ番目の相対差）を測定し、この相対
差εj を順次演算系６４Ａ内のメモリよりなる計算用バ
ッファに蓄積する。
【００３９】そして、サンプリング回数が所定回数ｎ
（本例ではｎ＝１０）となった時点から、順次それまで
のｎ個の相対差εj-(n-1) 〜εj の平均値Ｍj 及び標準
偏差σ j を下記のように求める。更に、相対差εの振れ
の収束傾向を確認するため、収束値Ｄj を、Ｄj ＝σj
−σj-1 で算出する。これらの計算は演算系６４Ａで行
われ、計算結果は中央制御系６４に供給される。なお、
以下の（数６）において根号内の分母ｎを例えば（ｎ−
１）とする計算式を使用してもよい。
（本例ではｎ＝１０）となった時点から、順次それまで
のｎ個の相対差εj-(n-1) 〜εj の平均値Ｍj 及び標準
偏差σ j を下記のように求める。更に、相対差εの振れ
の収束傾向を確認するため、収束値Ｄj を、Ｄj ＝σj
−σj-1 で算出する。これらの計算は演算系６４Ａで行
われ、計算結果は中央制御系６４に供給される。なお、
以下の（数６）において根号内の分母ｎを例えば（ｎ−
１）とする計算式を使用してもよい。
【００４０】
【数５】 Ｍj ＝（εj-(n-1) ＋εj-(n-2) ＋…＋εj ）／ｎ
【００４１】
【数６】
【００４２】図７の波状の曲線８１は、相対差εの時間
変化の一例を示し、横軸は時間ｔ、縦軸は相対差εを表
している。また、その曲線８１上の○印はそれぞれサン
プリング点を表している。この図７において、各サンプ
リング点はサンプリング点Ｓ k とサンプリング点ＳK+1
の間の時間間隔で示すように一定の時間間隔Ｔ（本例の
場合は約２ｍｓｅｃ）で設定されている。
変化の一例を示し、横軸は時間ｔ、縦軸は相対差εを表
している。また、その曲線８１上の○印はそれぞれサン
プリング点を表している。この図７において、各サンプ
リング点はサンプリング点Ｓ k とサンプリング点ＳK+1
の間の時間間隔で示すように一定の時間間隔Ｔ（本例の
場合は約２ｍｓｅｃ）で設定されている。
【００４３】図７において、εi は像ずれの許容値であ
り、露光中のウエハとレチクルとの位置ずれ量が平均と
してεi を越えるか、又は−εi より小さくなる（±ε
i を越える）と、そのウエハから切り出されるチップパ
ターンが不良品となる。また本例では、先ず露光時間が
短いものとして、その平均値Ｍj に対して第１の許容値
εM を設定し、標準偏差σj に対して第２の許容値εs
を設定する。そして、各サンプリング毎に算出される平
均値Ｍj 、及び標準偏差σj がそれぞれ±εn以内、及
びεs 以下であるときに位置決め完了と判定するものと
する。言い換えると、平均値Ｍj の許容範囲は−εM 〜
εM （幅で２εM ）であり、標準偏差σ j の許容範囲は
０〜εs である。
り、露光中のウエハとレチクルとの位置ずれ量が平均と
してεi を越えるか、又は−εi より小さくなる（±ε
i を越える）と、そのウエハから切り出されるチップパ
ターンが不良品となる。また本例では、先ず露光時間が
短いものとして、その平均値Ｍj に対して第１の許容値
εM を設定し、標準偏差σj に対して第２の許容値εs
を設定する。そして、各サンプリング毎に算出される平
均値Ｍj 、及び標準偏差σj がそれぞれ±εn以内、及
びεs 以下であるときに位置決め完了と判定するものと
する。言い換えると、平均値Ｍj の許容範囲は−εM 〜
εM （幅で２εM ）であり、標準偏差σ j の許容範囲は
０〜εs である。
【００４４】但し、露光時間が長いときにはその第２の
許容値εs をεh （εi ＞εh ＞ε s ）に変更する。な
お、図７では説明の便宜上標準偏差σj の第２の許容値
εs（又はεh ）と共に、−εs （又は−εh ）を表示
してそれらの幅２εs （又は２εh ）を標準偏差σj の
実質的な許容範囲とみなしている。同様に、±εi の範
囲を像ずれの許容範囲とみなしている。
許容値εs をεh （εi ＞εh ＞ε s ）に変更する。な
お、図７では説明の便宜上標準偏差σj の第２の許容値
εs（又はεh ）と共に、−εs （又は−εh ）を表示
してそれらの幅２εs （又は２εh ）を標準偏差σj の
実質的な許容範囲とみなしている。同様に、±εi の範
囲を像ずれの許容範囲とみなしている。
【００４５】即ち、本例では、標準偏差の許容範囲は、
露光時間に対応して設定されている。この理由について
図８を参照して説明する。図８は、露光時間が異なる２
つの例における相対差εの度数分布を示し、横軸は相対
差ε、縦軸は度数ｆを表している。この図８において、
曲線８３は露光時間が短い場合の度数分布関数ｇ
1 （ε）を示し、曲線８４は露光時間が長い場合の度数
分布関数ｇ2 （ε）を示している。露光精度（位置合わ
せ精度）は、露光時間中の像ずれの許容範囲２εi （−
εi 〜εi ）内の度数割合によって決定される。
露光時間に対応して設定されている。この理由について
図８を参照して説明する。図８は、露光時間が異なる２
つの例における相対差εの度数分布を示し、横軸は相対
差ε、縦軸は度数ｆを表している。この図８において、
曲線８３は露光時間が短い場合の度数分布関数ｇ
1 （ε）を示し、曲線８４は露光時間が長い場合の度数
分布関数ｇ2 （ε）を示している。露光精度（位置合わ
せ精度）は、露光時間中の像ずれの許容範囲２εi （−
εi 〜εi ）内の度数割合によって決定される。
【００４６】即ち、図８において、露光時間が短い場合
の露光精度Ｅ1 は、度数分布関数ｇ 1 （ε）がε軸との
間に作る全体の面積を面積ＡSTとし、度数分布関数ｇ1
（ε）の相対差εが±εi を越える格子状の部分の面積
を面積ＡSPとすると、所定の係数ｋを用いて露光精度Ｅ
1 ＝ｋ（ＡST−ＡSP）／ＡSTで求められる。同様に、曲
線８４で示される露光時間が長い場合の露光精度Ｅ2 は
度数分布関数ｇ2 （ε）がε軸との間に作る全体の面積
を面積ＡHTとし、度数分布関数ｇ2 （ε）の相対差εが
±εi を越える斜線で示す部分（格子状の部分も含む）
の面積を面積Ａ HPとすると、露光精度Ｅ2 ＝ｋ（ＡHT−
ＡHP）／ＡHTで求められる。
の露光精度Ｅ1 は、度数分布関数ｇ 1 （ε）がε軸との
間に作る全体の面積を面積ＡSTとし、度数分布関数ｇ1
（ε）の相対差εが±εi を越える格子状の部分の面積
を面積ＡSPとすると、所定の係数ｋを用いて露光精度Ｅ
1 ＝ｋ（ＡST−ＡSP）／ＡSTで求められる。同様に、曲
線８４で示される露光時間が長い場合の露光精度Ｅ2 は
度数分布関数ｇ2 （ε）がε軸との間に作る全体の面積
を面積ＡHTとし、度数分布関数ｇ2 （ε）の相対差εが
±εi を越える斜線で示す部分（格子状の部分も含む）
の面積を面積Ａ HPとすると、露光精度Ｅ2 ＝ｋ（ＡHT−
ＡHP）／ＡHTで求められる。
【００４７】露光装置では通常の場合、図７に示すよう
に、位置決めのための追従が開始されてから、外乱が生
じたり、或いはハンチング現象等が生じたりすることが
なければ、相対差εは段々と収束する。このような場
合、中心（ε＝０）付近の度数の割合は、露光時間が長
くなればなる程多くなる。即ち、曲線８４に示すよう
に、中心付近の山が高くなり、中心部分の面積の割合が
大きくなる。また、そのような外乱及びハンチングがあ
った場合でも、最終的に相対差εが収束すれば、中心付
近の度数の割合は露光時間に比例して多くなる。従っ
て、以上のように露光時間が長い場合と短い場合とで同
じ像ずれの許容範囲２εi をとった場合、露光精度は露
光時間が長い程高くなる。即ち、露光精度Ｅ2 ＞露光精
度Ｅ1 となる。そのため、像ずれの許容値εi が一定で
ある場合には、同じ露光精度を達成するためには、露光
時間に対応して、相対差εの標準偏差の第２の許容範囲
を変化させることが可能となる。即ち、図８に示すよう
に、曲線８４で示される露光時間が長い場合の標準偏差
の第２の許容範囲として、曲線８３で示される露光時間
が短い場合の標準偏差の第２の許容範囲２εs よりも大
きな許容範囲２εh をとることができる。なお、ここで
は相対差εの標準偏差について説明したが、相対差εの
平均値についても同様であり、露光時間が長くなれば、
それに対応して相対差εの平均値の許容範囲である第１
の許容範囲２εM を広くすることができる。
に、位置決めのための追従が開始されてから、外乱が生
じたり、或いはハンチング現象等が生じたりすることが
なければ、相対差εは段々と収束する。このような場
合、中心（ε＝０）付近の度数の割合は、露光時間が長
くなればなる程多くなる。即ち、曲線８４に示すよう
に、中心付近の山が高くなり、中心部分の面積の割合が
大きくなる。また、そのような外乱及びハンチングがあ
った場合でも、最終的に相対差εが収束すれば、中心付
近の度数の割合は露光時間に比例して多くなる。従っ
て、以上のように露光時間が長い場合と短い場合とで同
じ像ずれの許容範囲２εi をとった場合、露光精度は露
光時間が長い程高くなる。即ち、露光精度Ｅ2 ＞露光精
度Ｅ1 となる。そのため、像ずれの許容値εi が一定で
ある場合には、同じ露光精度を達成するためには、露光
時間に対応して、相対差εの標準偏差の第２の許容範囲
を変化させることが可能となる。即ち、図８に示すよう
に、曲線８４で示される露光時間が長い場合の標準偏差
の第２の許容範囲として、曲線８３で示される露光時間
が短い場合の標準偏差の第２の許容範囲２εs よりも大
きな許容範囲２εh をとることができる。なお、ここで
は相対差εの標準偏差について説明したが、相対差εの
平均値についても同様であり、露光時間が長くなれば、
それに対応して相対差εの平均値の許容範囲である第１
の許容範囲２εM を広くすることができる。
【００４８】図７では説明の都合上、図８に対応して露
光時間が短い場合と長い場合という抽象的な表現で２つ
の露光時間を設定し、それに対応する形で標準偏差σj
に関して短時間露光時の第２の許容範囲２εs 及び長時
間露光時の第２の許容範囲２εh の２つの許容範囲を設
定しているが、本例における標準偏差に対する第２のの
許容範囲は、露光時間に対応して自由に変化するように
なっている。
光時間が短い場合と長い場合という抽象的な表現で２つ
の露光時間を設定し、それに対応する形で標準偏差σj
に関して短時間露光時の第２の許容範囲２εs 及び長時
間露光時の第２の許容範囲２εh の２つの許容範囲を設
定しているが、本例における標準偏差に対する第２のの
許容範囲は、露光時間に対応して自由に変化するように
なっている。
【００４９】図７に戻り、以下実測した数値に基づいて
具体的に説明する。この場合、一例として平均値に対す
る第１の許容値εM が１０ｎｍ、標準偏差に対する第２
の許容値εs （露光時間が短い場合）が８０ｎｍ、εh
（露光時間が長い場合）が９０ｎｍ程度に設定されてい
る。前述のように本例では連続した１０点のサンプリン
グ点の相対差εの平均値Ｍj 及び標準偏差σj に基づい
て位置決め完了の決定をおこなう。図７に示すように、
レチクルステージ９による追従が開始された後、相対差
εj がサンプリング毎に演算系６４Ａ内の計算用バッフ
ァに蓄えられる。
具体的に説明する。この場合、一例として平均値に対す
る第１の許容値εM が１０ｎｍ、標準偏差に対する第２
の許容値εs （露光時間が短い場合）が８０ｎｍ、εh
（露光時間が長い場合）が９０ｎｍ程度に設定されてい
る。前述のように本例では連続した１０点のサンプリン
グ点の相対差εの平均値Ｍj 及び標準偏差σj に基づい
て位置決め完了の決定をおこなう。図７に示すように、
レチクルステージ９による追従が開始された後、相対差
εj がサンプリング毎に演算系６４Ａ内の計算用バッフ
ァに蓄えられる。
【００５０】例えば、時間ｔk におけるサンプリング点
Ｓk から時間ｔm におけるサンプリング点Ｓm までの１
０点のサンプリング点（以下、「サンプリング集団Ａ」
という）における相対差εの測定値が、それぞれ、−１
００，−１１０，−１０５，−４０，２０，７０，１１
０，１０５，８０，３０［ｎｍ］であったとする。この
サンプリング集団Ａの相対差εの平均値Ｍj は６ｎｍ、
及び標準偏差σj は８３．７２ｎｍとなる。
Ｓk から時間ｔm におけるサンプリング点Ｓm までの１
０点のサンプリング点（以下、「サンプリング集団Ａ」
という）における相対差εの測定値が、それぞれ、−１
００，−１１０，−１０５，−４０，２０，７０，１１
０，１０５，８０，３０［ｎｍ］であったとする。この
サンプリング集団Ａの相対差εの平均値Ｍj は６ｎｍ、
及び標準偏差σj は８３．７２ｎｍとなる。
【００５１】また、サンプリング点Ｓm から数点のサン
プリング点を経過した時間ｔP でのサンプリング点Ｓp
から時間ｔq でのサンプリング点Ｓq までの１０点のサ
ンプリング点（以下「サンプリング集団Ｂ」という）に
おける相対差εの測定値は、８０，４０，１０，−３
０，−８０，−１００，−７０，−２０，４０，８０
［ｎｍ］であったとする。このサンプリング集団Ｂの相
対差εの平均値は−５ｎｍ、及び標準偏差は６２．０１
ｎｍとなる。
プリング点を経過した時間ｔP でのサンプリング点Ｓp
から時間ｔq でのサンプリング点Ｓq までの１０点のサ
ンプリング点（以下「サンプリング集団Ｂ」という）に
おける相対差εの測定値は、８０，４０，１０，−３
０，−８０，−１００，−７０，−２０，４０，８０
［ｎｍ］であったとする。このサンプリング集団Ｂの相
対差εの平均値は−５ｎｍ、及び標準偏差は６２．０１
ｎｍとなる。
【００５２】以上の結果、露光時間が長い場合は、サン
プリング集団Ａの相対差εの平均値、及び標準偏差はそ
れぞれ第１の許容範囲２εM 、及び第２の許容範囲２ε
h 内となり、時間ｔm で位置決め完了と判定され、露光
が開始される。しかしながら、露光時間が短い場合は、
サンプリング集団の標準偏差が第２の許容範囲２εsを
越えるため、位置決め完了と判定されず相対差εのサン
プリングが継続される。そして、時間ｔp から時間ｔq
にかけてのサンプリング集団Ｂの相対差εの平均値及び
標準偏差が露光時間が短い場合の許容範囲内となるた
め、時間ｔq において位置決め完了と判定され、露光が
開始される。そして、時間ｔs において１ショットの露
光が終了し、次のショットの位置決めのための動作に移
行する。
プリング集団Ａの相対差εの平均値、及び標準偏差はそ
れぞれ第１の許容範囲２εM 、及び第２の許容範囲２ε
h 内となり、時間ｔm で位置決め完了と判定され、露光
が開始される。しかしながら、露光時間が短い場合は、
サンプリング集団の標準偏差が第２の許容範囲２εsを
越えるため、位置決め完了と判定されず相対差εのサン
プリングが継続される。そして、時間ｔp から時間ｔq
にかけてのサンプリング集団Ｂの相対差εの平均値及び
標準偏差が露光時間が短い場合の許容範囲内となるた
め、時間ｔq において位置決め完了と判定され、露光が
開始される。そして、時間ｔs において１ショットの露
光が終了し、次のショットの位置決めのための動作に移
行する。
【００５３】この場合、位置決めの判定を相対差εの平
均値及び標準偏差により判定しているため、１０点のサ
ンプリング点の内例えば１点の相対差εが像ずれの許容
範囲２εi を若干越えるようなことがあっても、その１
点の値の影響は無視される。従って、従来は例えば外乱
等により１点でも所定の許容範囲を越えた場合は、それ
までの測定値が無視され、相対差εが再びその所定の許
容範囲内となってから確認時間を必要とする等長い位置
決め時間を必要としたが、本例の方法によれば確認時間
が省略され、露光工程のスループット（生産性）が向上
する。
均値及び標準偏差により判定しているため、１０点のサ
ンプリング点の内例えば１点の相対差εが像ずれの許容
範囲２εi を若干越えるようなことがあっても、その１
点の値の影響は無視される。従って、従来は例えば外乱
等により１点でも所定の許容範囲を越えた場合は、それ
までの測定値が無視され、相対差εが再びその所定の許
容範囲内となってから確認時間を必要とする等長い位置
決め時間を必要としたが、本例の方法によれば確認時間
が省略され、露光工程のスループット（生産性）が向上
する。
【００５４】なお、上述の実施の形態では相対差εの平
均値と標準偏差とをモニタしているが、更に標準偏差σ
j の収束値Ｄj （＝σj −σj-1 ）をモニタしてもよ
い。この場合には、仮に平均値及び標準偏差がそれぞれ
許容範囲内に入っても、収束値Ｄj が発散する傾向にあ
る場合は、即ちＤj ≧０の場合は位置決め完了と判定さ
れず、収束値Ｄj が収束状態にある場合（Ｄj ＜０の場
合）に初めて位置決め完了の判定が行われる。
均値と標準偏差とをモニタしているが、更に標準偏差σ
j の収束値Ｄj （＝σj −σj-1 ）をモニタしてもよ
い。この場合には、仮に平均値及び標準偏差がそれぞれ
許容範囲内に入っても、収束値Ｄj が発散する傾向にあ
る場合は、即ちＤj ≧０の場合は位置決め完了と判定さ
れず、収束値Ｄj が収束状態にある場合（Ｄj ＜０の場
合）に初めて位置決め完了の判定が行われる。
【００５５】これに関して、例えば位置決め完了と判定
されるサンプリング点の数点前から収束することなく発
散傾向に変化する場合がある。この場合、相対差εの平
均値Ｍj 及び標準偏差σj がそれぞれ許容範囲内にあっ
ても、収束値Ｄj は発散傾向となって位置決め完了とは
判定されない。これは、相対差εの発散傾向がそのまま
延長されると、相対差εが連続して像ずれの許容範囲２
εi を越える場合も考えられるからである。本例では収
束値Ｄj により常時収束状態を確認するため、そのよう
な危険性は減少する。
されるサンプリング点の数点前から収束することなく発
散傾向に変化する場合がある。この場合、相対差εの平
均値Ｍj 及び標準偏差σj がそれぞれ許容範囲内にあっ
ても、収束値Ｄj は発散傾向となって位置決め完了とは
判定されない。これは、相対差εの発散傾向がそのまま
延長されると、相対差εが連続して像ずれの許容範囲２
εi を越える場合も考えられるからである。本例では収
束値Ｄj により常時収束状態を確認するため、そのよう
な危険性は減少する。
【００５６】これについて、図９を参照して詳細に説明
する。図９は、ハンチング等によりステージ系が振動し
ている場合の相対差の変化の一例を示し、横軸は時間ｔ
を表し、縦軸は相対差εを表している。この図９に示す
ように、位置決めの判定が平均値及び標準偏差だけで判
定される場合には、例えば図９のサンプリングの開始直
後付近でも、標準偏差が８０ｎｍとなって（露光時間が
短い場合）、露光開始の判定がなされる。しかし、これ
では像ずれが発生する恐れがある。そこで、標準偏差の
収束傾向をも判定すると、サンプリング点Ｓr からサン
プリング点Ｓw （時間ｔw ）までの１０点で測定された
相対差εによって位置決め完了と判定され、像ずれの恐
れなく露光が開始される。
する。図９は、ハンチング等によりステージ系が振動し
ている場合の相対差の変化の一例を示し、横軸は時間ｔ
を表し、縦軸は相対差εを表している。この図９に示す
ように、位置決めの判定が平均値及び標準偏差だけで判
定される場合には、例えば図９のサンプリングの開始直
後付近でも、標準偏差が８０ｎｍとなって（露光時間が
短い場合）、露光開始の判定がなされる。しかし、これ
では像ずれが発生する恐れがある。そこで、標準偏差の
収束傾向をも判定すると、サンプリング点Ｓr からサン
プリング点Ｓw （時間ｔw ）までの１０点で測定された
相対差εによって位置決め完了と判定され、像ずれの恐
れなく露光が開始される。
【００５７】また、本例では露光時間に対応して相対差
の標準偏差（又は平均値）の許容範囲を変化させている
ため、例えば露光時間が長い場合には、許容範囲の幅を
大きくしてもよいため、位置決め時間が短縮され、スル
ープットが向上する。なお、上述の実施の形態では相対
差εのばらつきとして標準偏差が使用されているが、例
えばそれまでのｎ回のサンプリング値の最大値と最小値
との差分をばらつきとして使用してもよい。また、本発
明の位置合わせ方法は、例えばウエハステージ側を微動
させて最終的なアライメントを行うような場合にも適用
することができる。
の標準偏差（又は平均値）の許容範囲を変化させている
ため、例えば露光時間が長い場合には、許容範囲の幅を
大きくしてもよいため、位置決め時間が短縮され、スル
ープットが向上する。なお、上述の実施の形態では相対
差εのばらつきとして標準偏差が使用されているが、例
えばそれまでのｎ回のサンプリング値の最大値と最小値
との差分をばらつきとして使用してもよい。また、本発
明の位置合わせ方法は、例えばウエハステージ側を微動
させて最終的なアライメントを行うような場合にも適用
することができる。
【００５８】このように、本発明は上述の実施の形態に
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。
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。
【００５９】
【発明の効果】本発明の位置合わせ方法によれば、偏差
の平均値及びばらつきにより位置決めするため、例えば
その偏差が僅かに像ずれの許容値を越える点があって
も、その点の影響は無視され、従来のような位置決めの
ための確認時間が省略され、位置合わせのための時間が
短縮される。基板には多くのショット領域があり、１枚
の基板を露光するために１ショット毎の位置合わせが繰
り返し行われる。従って、本発明の方法により１枚の基
板を露光するための全体の露光時間が極めて短縮され、
スループット（生産性）が向上する。
の平均値及びばらつきにより位置決めするため、例えば
その偏差が僅かに像ずれの許容値を越える点があって
も、その点の影響は無視され、従来のような位置決めの
ための確認時間が省略され、位置合わせのための時間が
短縮される。基板には多くのショット領域があり、１枚
の基板を露光するために１ショット毎の位置合わせが繰
り返し行われる。従って、本発明の方法により１枚の基
板を露光するための全体の露光時間が極めて短縮され、
スループット（生産性）が向上する。
【００６０】また、例えばハンチングの現象が生じたよ
うな場合、偏差の振れは大きいにもかかわらず、一定時
間の平均値は許容範囲内にある場合もあり、位置決め誤
差が大きくなる原因となるが、本発明では、偏差の平均
値だけでなく、ばらつきによっても位置決め完了の判断
を行うので、高精度に位置合わせできる利点がある。ま
た、本発明の方法を用いた場合でも、１ショットの総処
理時間が減少しない場合、位置決め完了の決定が出なか
った場合、又は偏差のばらつきの値として長時間大きな
値が続くような場合には、例えば基板ステージ又はマス
クステージの位置決め特性が悪いと判断する等、制御系
の不具合箇所を見つけ出すのに有効である。
うな場合、偏差の振れは大きいにもかかわらず、一定時
間の平均値は許容範囲内にある場合もあり、位置決め誤
差が大きくなる原因となるが、本発明では、偏差の平均
値だけでなく、ばらつきによっても位置決め完了の判断
を行うので、高精度に位置合わせできる利点がある。ま
た、本発明の方法を用いた場合でも、１ショットの総処
理時間が減少しない場合、位置決め完了の決定が出なか
った場合、又は偏差のばらつきの値として長時間大きな
値が続くような場合には、例えば基板ステージ又はマス
クステージの位置決め特性が悪いと判断する等、制御系
の不具合箇所を見つけ出すのに有効である。
【００６１】また、第１の許容範囲、及び第２の許容範
囲が、基板に対する露光時間に応じて設定される場合に
は、偏差の平均値及びばらつきの許容範囲が露光時間に
対応する形で設定されるため、例えば不必要な許容範囲
に収めるための位置決め時間が不要となりスループット
が向上する。また、マスクと基板との位置ずれ量の所定
の目標値に対する偏差が更に収束傾向にあるときに、位
置決め完了と判定する場合には、位置決め判定時に偏差
が発散傾向にある場合に露光が開始されることはなく、
結果的に偏差の振れが発散して像ずれを発生させる危険
性が減少する利点がある。
囲が、基板に対する露光時間に応じて設定される場合に
は、偏差の平均値及びばらつきの許容範囲が露光時間に
対応する形で設定されるため、例えば不必要な許容範囲
に収めるための位置決め時間が不要となりスループット
が向上する。また、マスクと基板との位置ずれ量の所定
の目標値に対する偏差が更に収束傾向にあるときに、位
置決め完了と判定する場合には、位置決め判定時に偏差
が発散傾向にある場合に露光が開始されることはなく、
結果的に偏差の振れが発散して像ずれを発生させる危険
性が減少する利点がある。
【図１】本発明の実施の形態で使用される投影露光装置
の全体を示す概略構成図である。
の全体を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は実施の形態で使用される投影露光装置
の主にステージ系及びアライメント光学系を示す正面
図、（ｂ）は図２（ａ）の側面図である。
の主にステージ系及びアライメント光学系を示す正面
図、（ｂ）は図２（ａ）の側面図である。
【図３】図２中のレチクル４のパターン配置を示す平面
図である。
図である。
【図４】図２中のウエハ６のショット領域及びウエハマ
ークを示す拡大平面図である。
ークを示す拡大平面図である。
【図５】レチクルマーク３５Ａ及びレチクル窓３７Ａを
示す拡大平面図である。
示す拡大平面図である。
【図６】ウエハマーク４８Ａを示す拡大平面図である。
【図７】本発明の実施の形態において位置決めを行う場
合のレチクルとウエハとの位置の相対差の変化の一例を
示す図である。
合のレチクルとウエハとの位置の相対差の変化の一例を
示す図である。
【図８】本発明の実施の形態において露光時間の長短に
よる相対差の分布の変化を示す図である。
よる相対差の分布の変化を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態において位置決めを行う場
合のレチクルとウエハとの位置の相対差の変化の他の例
を示す図である。
合のレチクルとウエハとの位置の相対差の変化の他の例
を示す図である。
【図１０】従来の方法によるレチクルとウエハとの位置
決めのタイミングを説明するための図である。
決めのタイミングを説明するための図である。
１ アライメント光学系 ２ 対物レンズ ３ ダイクロイックミラー ４ レチクル ５ 投影光学系 ６ ウエハ ７ ウエハホルダ ８Ｘ Ｘステージ ８Ｙ Ｙステージ ９ レチクルステージ １０ 色収差制御板 ３４Ａ，３４Ｂ レチクル側のアライメントマーク ３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ レチクルマーク ３９，４０ レチクルアライメント顕微鏡 ４８Ａ，４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂ ウエハマーク ４１ 基準マーク部材 ４２ プリアライメントセンサ ６４ 中央制御系 ６４Ａ 演算系 ７０ アライメント信号処理系
Claims (3)
- 【請求項１】 転写用のパターンが形成されたマスクを
保持するマスクステージと、前記マスクのパターンが転
写される基板を保持する基板ステージとを備えた露光装
置で、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少な
くとも一方を駆動して前記マスクと前記基板との位置合
わせを行う位置合わせ方法において、 前記マスクと前記基板との位置ずれ量が所定の目標値に
なるように前記マスクステージ及び前記基板ステージの
少なくとも一方を駆動し、 前記マスクと前記基板との位置ずれ量の前記所定の目標
値に対する偏差の平均値が第１の許容範囲内に収まり、
且つ前記偏差のばらつきが第２の許容範囲内に収まった
ときに位置決め完了と判定することを特徴とする位置合
わせ方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の位置合わせ方法であっ
て、 前記第１の許容範囲、及び前記第２の許容範囲は前記基
板に対する露光時間に応じて設定されることを特徴とす
る位置合わせ方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の位置合わせ方法で
あって、 前記マスクと前記基板との位置ずれ量の前記所定の目標
値に対する偏差が更に収束傾向にあるときに、位置決め
完了と判定することを特徴とする位置合わせ方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7201991A JPH0950135A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 位置合わせ方法 |
| KR1019960032683A KR970013069A (ko) | 1995-08-08 | 1996-08-06 | 위치맞춤방법 |
| US09/084,211 US5978071A (en) | 1993-01-07 | 1998-05-26 | Projection exposure apparatus and method in which mask stage is moved to provide alignment with a moving wafer stage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7201991A JPH0950135A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 位置合わせ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0950135A true JPH0950135A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16450139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7201991A Withdrawn JPH0950135A (ja) | 1993-01-07 | 1995-08-08 | 位置合わせ方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0950135A (ja) |
| KR (1) | KR970013069A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012146006A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Mitsutoyo Corp | 位置決め制御装置 |
| JP2017194559A (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | キヤノン株式会社 | 検出装置、検出方法、プログラム、リソグラフィ装置、および物品製造方法 |
-
1995
- 1995-08-08 JP JP7201991A patent/JPH0950135A/ja not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-08-06 KR KR1019960032683A patent/KR970013069A/ko not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012146006A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Mitsutoyo Corp | 位置決め制御装置 |
| JP2017194559A (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | キヤノン株式会社 | 検出装置、検出方法、プログラム、リソグラフィ装置、および物品製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970013069A (ko) | 1997-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |