JPH0954443A

JPH0954443A - 露光方法及び装置

Info

Publication number: JPH0954443A
Application number: JP7210620A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Kawai; 秀実川井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1997-02-25
Also published as: KR970012019A

Abstract

(57)【要約】【課題】レチクルの交換頻度が高くとも、スループッ
トを低下させない。【解決手段】レチクルアライメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，
ＡＳ１Ｂ内に指標マーク２８Ａ，２８Ｂを設け、レチク
ル５の下部にアライメント照明光を遮光するシャッタ１
０Ａ，１０Ｂを設ける。レチクルアライメント顕微鏡Ａ
Ｓ１Ａ，ＡＳ１Ｂにより一枚目のレチクル５の基準マー
ク部材６に対する位置ずれ量を求め、アライメントセン
サＡＳ２のベースライン量を求め、レチクル５のパター
ン中心の位置と指標マーク２８Ａ，２８Ｂの中心位置と
の差を記憶する。２枚目以降のレチクルについては、シ
ャッタ１０Ａ，１０Ｂを閉じた状態で、レチクル側の動
作及びウエハ側の動作を並行して行う。この場合、レチ
クルアライメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂによりレチ
クルのパターン中心の位置と指標マークの中心位置との
差分を求め、この差分で既に求めたベースライン量を補
正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのリソグラフィー工程でマス
ク（レチクル等）等のパターンの像を感光基板（ウエハ
等）上に露光するための露光方法、及びこの露光方法が
使用される露光装置に関し、特にマスクの交換頻度が高
い場合に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の製造の際に使用されるス
テッパー等の投影露光装置においては、マスクとしての
レチクルと感光基板としてのウエハ（又はガラスプレー
ト等）とを高精度に位置合わせ（アライメント）して、
レチクル上に形成された回路パターンをウエハ上のフォ
トレジスト層に露光することが求められている。そのた
め各種のアライメントセンサが使用される。

【０００３】例えば、レーザ光をウエハ上のドット列状
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そのマークの位置を検出する
ＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式、ハロゲンランプ
を光源とする波長帯域幅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
ＦＩＡ（Field Image Alignment)方式、あるいはウエハ
上の回折格子状のアライメントマークに、同一周波数又
は周波数を僅かに変えたレーザ光を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 Interfer
ometric Alignment ）方式等のアライメントセンサがあ
る。

【０００４】また、従来のアライメント方式としては、
投影光学系を介してウエハ上のアライメントマーク（ウ
エハマーク）の位置を測定するＴＴＬ（スルー・ザ・レ
ンズ）方式、及び投影光学系を介することなく直接ウエ
ハ上のウエハマークの位置を計測するオフ・アクシス方
式が主流であった。最近では、投影光学系及びレチクル
を介してレチクル上のアライメントマーク（レチクルマ
ーク）とウエハマークとの位置ずれ量を検出するＴＴＲ
（スルー・ザ・レチクル）方式も使用されている。

【０００５】以上のアライメントセンサ及びアライメン
ト方式を最適に組み合わせことにより精密な位置合わせ
が実施されている。同時に従来から生産性を更に向上さ
せる要望もあり、アライメント精度を維持し、且つアラ
イメントの時間を短縮するための方策が常に求められて
いる。図４は、従来の露光方法の一例を説明するための
フローチャートを示し、この場合、レチクルのパターン
の中心を計測するためのセンサとしてレチクルアライメ
ント顕微鏡を使用し、最終的にウエハのアライメント
（ファインアライメント）行うためのアライメントセン
サとして、ＬＳＡ方式でＴＴＬ方式のアライメントセン
サを用いている。この図４に示すように、先ずステップ
２０１において、レチクルがレチクルステージ上にロー
ディングされ、次のステップ２０２において、レチクル
ステージ、及びレチクルアライメント顕微鏡を用いて、
レチクル上のアライメントマークを検出するためのレチ
クルサーチが行われる。そして、次のステップ２０３に
おいて、ウエハステージ上の基準マーク部材上の２つの
基準マークの中心と、レチクル上の２つのアライメント
マークの中心の投影像（以下、「パターン中心」とい
う）との間隔が計測される。これがレチクルアライメン
トである。次のステップ２０４において、ＬＳＡ方式の
アライメントセンサの検出中心とレチクルのパターン中
心との相対的な間隔であるベースライン量の検出のため
の計測が行われる。この場合、ウエハステージを移動さ
せながら、そのアライメントセンサ内の光電センサでの
受光量が最大になる位置を検出する。

【０００６】以上のステップで、レチクルアライメント
及びベースライン計測等の一連の準備工程（以下「レチ
クルの準備工程」という）が終了し、次に、ウエハに関
するプリアライメント等の一連の準備工程（以下「ウエ
ハの準備工程」という）が行われる。先ず、ステップ２
０５でウエハがウエハステージにロードされる。次に、
ステップ２０６において、ウエハの大まかな位置を検出
するためのサーチアライメントが行われ、そのＬＳＡ方
式のアライメントセンサでウエハ上のサーチアライメン
トマークが検出される。この検出結果を演算処理するこ
とによって、次のファイン・アライメントで検出される
ウエハマークの大まかな位置が検出される。即ち、ステ
ップ２０７でＬＳＡ方式のアライメントセンサを用いて
ウエハ上の全部のショット領域から選択された所定個数
のショット領域（サンプルショット）に付設されたウエ
ハマークの位置検出が行われ、この検出結果を統計処理
することによって、全部のショット領域の配列座標が算
出される。これはエンハスト・グローバル・アライメン
ト（以下、「ＥＧＡ」という）方式のアライメント方法
である。その後、ステップ２０８で、ステップ２０４で
求めたベースライン量及びステップ２０７で算出された
配列座標に基づいてウエハ上の各ショット領域が順次露
光位置に位置決めされて、それぞれレチクルのパターン
像が露光される。

【０００７】次に、ステップ２０９で１ロットのウエハ
への工程が終了したかどうかを確認し、終了した場合は
ステップ２１２，２１３でそれぞれウエハ及びレチクル
をアンロードして露光工程を終了する。ステップ２０９
で未露光のウエハが存在する場合は、ステップ２１０で
レチクルが交換される必要があるのかどうか確認し、必
要がなければステップ２０５Ｂでウエハを交換して、ウ
エハの所定の枚数が終わるまでステップ２０６〜２０８
が繰り返される。ステップ２１０でレチクルが交換され
る場合は、ステップ２０１Ａでレチクルの交換が行わ
れ、先のステップ２０２〜２０４と同様にステップ２０
２Ａ〜２０４Ａにおいて、それぞれレチクルサーチ、レ
チクルアライメント、及びベースライン計測が行われた
後、ステップ２０５Ａでウエハの交換が行われ、再びス
テップ２０６に戻るシーケンスで露光が行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術によれ
ば、レチクルを交換する毎に最終的なアライメントを行
うアライメントセンサのベースライン計測を含むレチク
ルの準備工程とウエハの準備工程とが直列的に処理され
る。従って、例えばＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）の生
産のように、１枚のレチクルでのウエハの処理枚数が少
なく、レチクル交換の頻度が多い場合は、ＤＲＡＭの生
産にように１枚のレチクルでのウエハの処理枚数が多い
場合に比べ、レチクルの準備工程及びウエハの準備工程
に要する時間の比率が高まり、所定枚数のウエハへの露
光工程のスループット（単位時間当たりのウエハの処理
枚数）が低下するという不都合がある。

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、レチクルの交換
頻度が多い品種の生産においても、露光工程のスループ
ットが高い露光方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明はそのような露光方法を実施できる露光装置
を提供することをも目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による露光方法
は、マスク（５）の位置決めを行うマスクステージ
（９）と、そのマスク（５）のパターンが転写される基
板（１３）の位置決めを行うと共に所定の基準マーク
（１６Ｂ，１６Ａ）が形成された基準マーク部材（６）
を備えた基板ステージ（１５）と、を有する露光装置を
用いて、複数枚のそれぞれ転写用のパターン及びアライ
メントマーク（８Ａ，８Ｂ）が形成されたマスク（５）
のパターンを複数枚の基板上に転写する露光方法におい
て、その複数枚のマスクの内の１枚目のマスクのパター
ンを露光対象の第１の基板上に順次転写する際に、この
１枚目のマスクをそのマスクステージ（１５）上に載置
し、このマスク上から計測用の照明光（ＩＬ１Ａ，ＩＬ
１Ｂ）を照射して、このマスクのアライメントマーク
（８Ａ，８Ｂ）とその基板ステージ（１５）上のその所
定の基準マーク（１６Ｂ，１６Ａ）との位置ずれ量を検
出し（ステップ１０３）、この検出結果に基づいてその
所定の基準マーク（１６Ｂ，１６Ａ）に対してそのマス
クの位置合わせを行い、その複数枚のマスクの内の２枚
目以降のマスクのパターンを露光対象の第２の基板上に
転写する際に、このマスク上からその計測用の照明光
（ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂ）を照射して、このマスクのアラ
イメントマークの位置を検出する（ステップ１０３Ａ）
のと並行して、このマスクとその基板との間でその計測
用の照明光（ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂ）を遮光した状態（ス
テップ１１１）でその基板の位置合わせを行う（ステッ
プ１０７Ａ）ものである。

【００１１】斯かる本発明の露光方法によれば、２枚目
以降のマスクに関して、マスクのアライメントマークの
位置を検出するのと並行して基板の位置合わせを行うの
で、従来のように両者を直列的に処理する場合に比較し
てマスクと基板との位置合わせに要する時間が短縮され
る。即ち、従来は、マスクのアライメントマークの位置
を検出する等のマスク側の動作と、基板の位置合わせ等
の基板側の動作とが、同じ基板ステージ（１５）を使用
して行われていたため、両者の動作を並行して行うこと
ができなかった。しかし、本発明では２枚目以降のマス
クのアライメントマークの位置を基板ステージ（１５）
を使用することなく検出するため、マスク側の動作と基
板側の動作との並行処理が可能となった。また、マスク
のアライメントマークの位置を検出する際、従来のよう
に計測用の照明光（ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂ）が遮光されて
いない状態では、その照明光が、例えば投影光学系を通
して基板上に照射されると基板の不必要な感光を生じる
ためにマスク側の動作と基板側の動作との並行動作がで
きなかった。しかし、本発明ではその計測用の照明光が
遮光された状態で基板の位置合わせを行うので、基板の
位置合わせがその計測用の照明光により影響されること
はない。

【００１２】また、本発明による露光装置は、マスク
（５）の位置決めを行うマスクステージ（９）と、その
マスク（５）のパターンが転写される基板（１３）の位
置決めを行うと共に所定の基準マーク（１６Ｂ，１６
Ａ）が形成された基準マーク部材（６）を備えた基板ス
テージ（１５）と、を有する露光装置において、そのマ
スクステージ（９）上に載置されるマスク（５）上から
計測用の照明光（ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂ）を照射して、こ
のマスクのアライメントマーク（８Ａ，８Ｂ）とその基
板ステージ（１５）上のその所定の基準マーク（１６
Ｂ，１６Ａ）との位置ずれ量を検出するアライメントセ
ンサ（ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂ）と、そのマスクステージ
（９）上に載置されるマスク（５）とその基板ステージ
（１５）との間に挿脱自在に配置され、このマスク
（５）とその基板ステージ（１５）との間に配置された
ときにその計測用の照明光（ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂ）を遮
光するシャッタ部材（１０Ａ，１０Ｂ）と、を設けたも
のである。

【００１３】斯かる本発明の露光装置によれば、計測用
の照明光（ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂ）を遮光するシャッタ部
材（１０Ａ，１０Ｂ）を設けているため、計測用の照明
光（ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂ）を遮光することができる。従
って、上述の本発明の露光方法を実施することができ
る。この場合、そのマスクステージ（９）上に載置され
るマスク（５）上のそのアライメントセンサ（ＡＳ１
Ａ，ＡＳ１Ｂ）内にこのマスクの位置決めの基準となる
指標マーク（２８Ａ，２８Ｂ）を設けることが好まし
い。

【００１４】これによれば、一枚目のマスクに対して指
標マーク（２８Ａ，２８Ｂ）に対するマスク（５）のア
ライメントマーク（８Ａ，８Ｂ）、及び基準マーク部材
（６）上の所定の基準マーク（１６Ｂ，１６Ａ）との相
対的な位置ずれをアライメントセンサ（ＡＳ１Ａ，ＡＳ
１Ｂ）内に設けた、例えば光電センサ等で計測すれば、
２枚目以降のマスクについては、アライメントセンサ
（ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂ）でそのマスクのアライメントマ
ークと指標マーク（２８Ａ，２８Ｂ）との相対的な位置
関係をその光電センサで計測すればよい。即ち、２枚目
以降のマスクのアライメントマークと基準マーク部材
（６）の所定の基準マーク（１６Ｂ，１６Ａ）との相対
的な位置関係は、先に測定した１枚目のマスクに対する
計測値及び２枚目以降のマスクに対する計測値から算出
される。従って、２枚目以降のマスクに関しては基準マ
ーク部材にアライメント照明光（ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂ）
を照射しなくてもよいため、マスク側の動作と基板側の
動作とを並列的に行える。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるアライメント
方法の実施の形態の一例につき図１〜図３を参照して説
明する。本例は、ステッパー型の投影露光装置で、１ロ
ットのウエハに順次レチクルを交換しながら露光する場
合に本発明を適用したものである。図２は、本例の投影
露光装置の全体の概略構成を示し、この図２において、
露光時には露光照明系ＡＬからの露光用の照明光がレチ
クル５に照射され、その照明光のもとでレチクル５のパ
ターンが投影光学系１８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１３上の各シ
ョット領域に投影される。露光用の照明光としては、水
銀ランプのｉ線（波長：３６５ｎｍ）の他、エキシマレ
ーザ光（波長：２４８ｎｍ，１９３ｎｍ等）等も使用で
きる。ここで、投影光学系１８の光軸ＡＸに平行にＺ軸
を取り、Ｚ軸に垂直な平面で図２の紙面に平行にＸ軸
を、図２の紙面に垂直にＹ軸を取る。

【００１６】この場合、レチクル５はレチクルステージ
９上に保持され、レチクルステージ９は、投影光学系１
８の光軸ＡＸに垂直な平面内でＸ方向、Ｙ方向、及び回
転方向（θ方向）にレチクル５の位置決めを行う。レチ
クルステージ９上に固定された不図示の移動鏡及び外部
に設置されたレーザ干渉計によりレチクルステージ９の
Ｘ座標、Ｙ座標、及び回転角が常時計測され、計測値が
装置全体の動作を統轄制御する中央制御系（不図示）に
供給されている。レチクル５のパターン領域の近傍には
所定のレチクルマーク（不図示）が形成され、それらの
外側にはレチクルアライメント用の一対のアライメント
マーク８Ａ，８Ｂも形成されている。また、レチクルス
テージ９の近傍には、レチクルを交換するための交換ア
ーム３が設置されており、レチクルが交換される際に
は、交換アーム３は前のレチクルをレチクルステージ９
上から第１のアームを介してアンロードすると共に、第
２のアームを介して新たなレチクルをレチクルステージ
９上にロードする動作を行う。

【００１７】一方、ウエハ１３は不図示のウエハホルダ
を介してウエハステージ１５上に載置されている。ウエ
ハステージ１５は投影光学系１８の光軸ＡＸに垂直な平
面内でＸ方向、Ｙ方向、及び回転方向（θ方向）にウエ
ハ１３の位置決めを行うと共にウエハ１３の焦点方向
（Ｚ方向）の位置決めも行う。ウエハステージ１５上に
固定された移動鏡１４ｂ及び外部に設置されたレーザ干
渉計１４ａによりウエハステージ１５（ウエハ１３）の
Ｘ座標、Ｙ座標、及び回転角が常時計測され、計測値が
中央制御系に供給されている。ウエハ１３の各ショット
領域にはウエハアライメント用のドット列状のウエハマ
ークが形成されている。それらの内の１つの例えばＸ軸
のウエハマークをウエハマーク２１で示してある。ま
た、ウエハステージ１５上のウエハ１３の近傍にはウエ
ハマークと同じピッチのドット列状の基準マーク等が形
成された基準マーク部材６が固定されている。図２は、
基準マーク部材６が投影光学系１８の露光フィールド内
に移動され、基準マーク部材６上の基準マークがアライ
メント照明光により照明されている状態を示している。
露光時には、ウエハ１３上の露光対象のショット領域が
投影光学系１８の露光フィールド内に移動される。

【００１８】基準マーク部材６上には、後述するレチク
ルアライメント顕微鏡用の一対の基準マーク１６Ａ，１
６Ｂ、及びＬＳＡ方式のアライメントセンサ用のドット
列状のマークからなる基準マーク１７が形成されてい
る。また、ウエハステージ１５の近傍には、ウエハを交
換するための交換アーム７が設置されており、ウエハが
交換される際には、交換アーム７は前のウエハを第１の
アームを介してウエハステージ１５上からアンロードす
ると共に第２のアームを介して新たなウエハをウエハス
テージ１５上にロードする動作を行う。

【００１９】次に、本例の投影露光装置に備えられたレ
チクルアライメント顕微鏡、及びウエハアライメントセ
ンサの構成及び動作について説明する。本例の投影露光
装置には、各種のアライメントセンサが備えられている
が、図２ではその内、ＴＴＲ方式の一対のレチクルアラ
イメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂ、及びＴＴＬ方式で
且つＬＳＡ方式のＸ軸用のアライメントセンサＡＳ２を
示す。なお、図２ではＸ軸用のアライメントセンサＡＳ
２のみを示しているが、Ｙ軸用のＬＳＡ方式のアライメ
ントセンサ（不図示）も設置されている。

【００２０】先ず、レチクル５の上方には、一対のレチ
クルアライメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂが設けられ
ている。レチクルアライメントに際しては、レチクルア
ライメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂのそれぞれの照明
用ライトガイド２Ａ，２Ｂの先端からそれぞれ露光用の
照明光と同じ波長域のアライメント照明光ＩＬ１Ａ，Ｉ
Ｌ１Ｂが射出される。アライメント照明光ＩＬ１Ａ，Ｉ
Ｌ１Ｂはそれぞれ集光レンズＬＡ，ＬＢを介してハーフ
プリズム２１Ａ，２１Ｂで水平方向に反射され、基準指
標板１１Ａ，１１Ｂを介してミラー２２Ａ，２２Ｂに入
射し、そこでそれぞれ下方に反射された後、対物レンズ
２７Ａ，２７Ｂを介してレチクル５の裏面側に形成され
たアライメントマーク８Ａ，８Ｂに照射される。なお、
基準指標板１１Ａ，１１Ｂについては後で説明する。

【００２１】アライメント照明光の一部は、アライメン
トマーク８Ａ，８Ｂで反射される。その反射光は検出光
として、入射した光路を逆戻りし、対物レンズ２７Ａ，
２７Ｂ、及びミラー２２Ａ，２２Ｂを経由して、基準指
標板１１Ａ，１１Ｂに入射する。検出光は基準指標板１
１Ａ，１１Ｂを介してハーフプリズム２１Ａ，２１Ｂに
入射し、それぞれハーフプリズム２１Ａ，２１Ｂを透過
した後、リレーレンズ２６Ａ，２６Ｂを介して、２次元
ＣＣＤ等の撮像素子からなる光電センサ１Ａ，１Ｂに入
射する。

【００２２】一方、レチクル５を透過したアライメント
照明光ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂは、それぞれ投影光学系１８
を介してウエハステージ１５上に設けられた基準マーク
部材６の基準マーク１６Ｂ，１６Ａに照射される。な
お、レチクル５と投影光学系１８との間には左右で一対
のシャッタ１０Ａ，１０Ｂが設けられている。シャッタ
１０Ａ，１０Ｂはレチクル５の裏面近くに、レチクル５
とほぼ水平に配置され、通常はアライメント照明光ＩＬ
１Ａ，ＩＬ１Ｂ及び露光用照明光を遮光しない位置に退
避している。また、シャッタ１０Ａ，１０Ｂは不図示の
駆動系によりＸ方向への移動自在に構成されており、そ
れぞれ必要に応じてアライメント照明光ＩＬ１Ａ，ＩＬ
１Ｂを遮光できるようになっている。

【００２３】アライメント照明光ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂが
基準マーク１６Ｂ，１６Ａに照射されることにより反射
光等が発生する。基準マーク１６Ｂ，１６Ａからの反射
光等は、それぞれ検出光として入射光路を逆戻りするよ
うに、再び投影光学系１８及びレチクル５を透過した
後、アライメントマーク８Ａ，８Ｂからの検出光と同様
に、対物レンズ２７Ａ，２７Ｂ、及びミラー２２Ａ，２
２Ｂを経由して、基準指標板１１Ａ，１１Ｂに入射す
る。それらの検出光は基準指標板１１Ａ，１１Ｂを介し
てハーフプリズム２１Ａ，２１Ｂに入射し、それぞれハ
ーフプリズム２１Ａ，２１Ｂを透過した後、リレーレン
ズ２６Ａ，２６Ｂを介して、光電センサ１Ａ，１Ｂに入
射する。光電センサ１Ａ，１Ｂの撮像面はアライメント
照明光ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂのもとで、それぞれ基準指標
板１１Ａ，１１Ｂのマーク形成面、レチクル５のパター
ン形成面、及び基準マーク部材６上のマーク形成面と共
役となっている。

【００２４】基準指標板１１Ａ，１１Ｂは同一の構成を
もち、ほぼ円形の透明なガラス板から形成されており、
それぞれレチクルアライメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１
Ｂの光軸に垂直になり、且つ基準指標板１１Ａ，１１Ｂ
の中心部がその光軸付近に配置されている。また、基準
指標板１１Ａ，１１Ｂ上にはそれぞれの中心部を中心と
する細い十字マークからなる指標マーク２８Ａ，２８Ｂ
が形成されている。

【００２５】光電センサ１Ａの撮像面にはアライメント
マーク８Ａの像、基準マーク１６Ｂの像、及び指標マー
ク２８Ａの像の重なった像が形成され、光電センサ１Ｂ
の撮像面にはアライメントマーク８Ｂの像、基準マーク
１６Ａの像、及び指標マーク２８Ｂの像の重なった像が
形成される。図３は、光電センサ１Ａの撮像面における
状態を示し、この図３において、光電センサ２１Ａの撮
像面にはアライメントマーク８Ａの像８ＡＲ、基準マー
ク１６Ｂの像１６ＢＲ、及び指標マーク２８Ａの像２８
ＡＲが、それらの中心がほぼ一致した状態で示されてい
る。実際には、これらの像位置が中心部に一致せず、ず
れが生じるので、そのずれを画像処理により求めて、レ
チクル５のパターンの中心部のずれを計測する。

【００２６】また、図２において、ＴＴＬ方式で且つＬ
ＳＡ方式のＸ軸のアライメントセンサＡＳ２は、投影光
学系１８の上部側面付近に設置されている。このアライ
メントセンサＡＳ２は、レチクル５とウエハ１３との最
終的な位置決めのためのウエハアライメントに使用され
る。ウエハのアライメントに際して、レーザ光源４から
射出されたレーザビームＩＬ２は、ミラー２５で水平方
向に反射され、ハーフプリズム２３を透過してミラー２
４で投影光学系１８の上部に向けて反射され、投影光学
系１８を通過してウエハ１３上のウエハマーク２１付近
にほぼ垂直に照射される。その状態でウエハステージ１
５を駆動して、ウエハマーク２１がそのレーザビームＩ
Ｌ２の照射点を横切るようにする。ウエハマーク２１か
らのレーザビームＩＬ２による回折光は、入射した光路
を逆戻りして、再び投影光学系１８を通過する。投影光
学系１８を通過した回折光は、ミラー２４で水平方向に
反射され、ハーフプリズム２３に入射する。回折光はハ
ーフプリズム２３で下方に反射され、フォトダイオード
等からなる受光センサ１２の受光面に入射する。この検
出信号を処理して受光センサ１２に入射する光量を計測
し、光量が最も大きくなるときのウエハステージ１５の
Ｘ座標が検出対象のウエハマークのＸ座標となる。な
お、アライメントセンサＡＳ２のベースライン計測の場
合は、図２に示すように、基準マーク部材６が投影光学
系１８の露光フィールドに移動され、基準マーク部材６
上の基準マーク１７がレーザビームＩＬ２により照明さ
れる。この場合、アライメントセンサＡＳ２の検出中心
の基準マーク部材６に対する相対位置が計測される。

【００２７】次に、本例の露光動作について説明する。
図１は、本例の露光方法を説明するためのフローチャー
トを示し、この図１に示すように、本例では２枚目以降
のレチクルを使用する際に、レチクルの準備工程とウエ
ハの準備工程とを並行に進行させる。先ずステップ１０
１において、１枚目のレチクル（図２のレチクル５とす
る）が交換アーム３によってレチクルステージ９上にロ
ーディングされる。その時点では、レチクル５の外形に
対するパターニング誤差やレチクルの受け渡し時の位置
決め誤差が残っているため、２つのアライメントマーク
の中心が、それぞれレチクルアライメント顕微鏡ＡＳ１
Ａ，ＡＳ１Ｂの検出領域に入っていない。従って、次の
ステップ１０２において、図２のレチクルステージ９を
駆動させながら、レチクルサーチを行ってレチクル５上
のアライメントマーク８Ａ，８Ｂをそれぞれ対応するレ
チクルアライメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂの検出領
域のほぼ中心に設定する。

【００２８】次のステップ１０３において、シャッタ１
０Ａ，１０Ｂを退避させた（開いた）状態で、レチクル
アライメントを行うためにウエハステージ１５を駆動し
て、基準マーク部材６上の基準マーク１６Ａ，１６Ｂの
中心をほぼ投影光学系１８の光軸ＡＸ上に位置決めす
る。そして、レチクルアライメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，Ａ
Ｓ１Ｂを介して、基準マーク１６Ａ，１６Ｂとアライメ
ントマーク８Ｂ，８Ａとの位置ずれ量を計測する。即
ち、レチクルアライメント顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂの
照明用ライトガイド２Ａ，２Ｂからアライメント照明光
ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂをアライメントマーク８Ａ，８Ｂ及
び基準マーク部材６上の基準マーク１６Ｂ，１６Ａに照
射し、アライメントマーク８Ａ，８Ｂ及び基準マーク１
６Ｂ，１６Ａからの検出光を光電センサ１Ａ，１Ｂで検
出する。光電センサ１Ａ，１Ｂの受光面には、アライメ
ントマーク８Ａ，８Ｂ、基準マーク部材６上の基準マー
ク１６Ａ，１６Ｂの画像に加え、基準指標板１１Ａ，１
１Ｂの指標マーク２８Ａ，２８Ｂの像も結像される。こ
れらの撮像信号はＡ／Ｄ変換を経て、デジタルで画像処
理され、アライメントマーク８Ａ、基準マーク１６Ｂ、
及び基準指標板１１Ａのウエハ上における第１の相対位
置関係と、アライメントマーク８Ｂ、基準マーク１６
Ａ、及び基準指標板１１Ｂのウエハ上における第２の相
対位置関係とが中央制御系において算出される。

【００２９】アライメントマーク８Ａ，８Ｂとレチクル
のパターン中心との間隔、基準マーク１６Ａ，１６Ｂと
基準マークの測定中心位置との間隔、及び基準指標板１
１Ａ，１１Ｂと基準指標板１１Ａ，１１Ｂの測定中心と
の間隔はそれぞれ予め精密に測定されており、先に算出
された第１の相対位置関係と第２の相対位置関係を平均
化してレチクル５上のアライメントマーク８Ａ，８Ｂの
ウエハステージ１５上への投影像の中点（パターン中
心）の位置と、基準マーク１６Ａ，１６Ｂの中点（測定
中心）の位置との相対的なずれ量が中央制御系により求
められる。更に、基準指標板１１Ａ，１１Ｂ上の指標マ
ーク２８Ａ，２８Ｂのウエハステージ上の仮想的な共役
像の中心（指標マークの中心）に対するアライメントマ
ーク８Ａ，８Ｂの投影像の中点（パターン中心）のずれ
量も求められる。ここで、レチクルのパターン中心のＸ
方向及びＹ方向の位置をＰ_A1、基準マーク１６Ａ，１６
Ｂの測定中心の位置をＰ_B1、基準指標板１１Ａ，１１Ｂ
の指標マークの中心の位置をＰ_C1とする。これらの位置
の差分（Ｐ_A1−Ｐ_C1）、及び（Ｐ_A1−Ｐ_B1）が中央制御
系で記憶される。なお、例えば差分（Ｐ_A1−Ｐ_C1）は、
Ｘ方向の成分とＹ方向との差分との２成分を有するが、
以下ではＸ方向の成分とみなして説明する。

【００３０】次に、ステップ１０４でＴＴＬ方式のアラ
イメントセンサＡＳ２のベースライン計測を行う。即
ち、基準マーク部材６上の別の基準マーク１７がＬＳＡ
方式のアライメントセンサＡＳ２のアライメント照明光
ＩＬ２の照射位置を通過するようにウエハステージ１５
をＸ方向に走査して、基準マーク１７からの回折光を光
電センサ１２で検出してアライメント照明光ＩＬ２の照
射位置（アライメントセンサＡＳ２の検出中心）の計測
を行う。この場合、ステップ１０３の状態から、基準マ
ーク１７の位置がアライメントセンサＡＳ２の検出中心
にＸ方向で合致するまでにウエハステージ１５がＸ方向
に移動した距離をＰ_Dとすると、レチクル５のパターン
中心とアライメントセンサＡＳ２の検出中心とのＸ方向
への間隔であるアライメントセンサＡＳ２のベースライ
ン量Ｂ₀は、次式で求められる。

【００３１】Ｂ₀＝Ｐ_D−（Ｐ_A1−Ｐ_B1）（１）この求められたベースライン量Ｂ₀は、位置Ｐ_A1と位置
Ｐ_C1との差（Ｐ_A1−Ｐ _C1）と共に中央制御系に記憶され
る。次に、ステップ１０５において、１ロット内の最初
のウエハ（ウエハ１３とする）がウエハ交換アーム７に
よってウエハステージ１５上にロードされる。この時点
ではレチクルの場合と同様に、各ショット領域のウエハ
マークの位置が、最終的なアライメント（ファインアラ
イメント）を行うアライメントセンサＡＳ２によって迅
速に検出できる範囲に入っていない。そこで、ステップ
１０６において、例えばウエハ１３上のサーチアライメ
ントマーク（不図示）の位置をアライメントセンサＡＳ
２で検出し、この検出結果を処理して各ショット領域の
ウエハマークの大まかな座標を算出する。

【００３２】次に、ステップ１０７で、例えばエンハン
スト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式で、ア
ライメントセンサＡＳ２を介してウエハのファインアラ
イメントが行われる。即ち、ウエハ１３上の所定個数の
ショット領域（サンプルショット）のウエハマークの位
置がアライメントセンサＡＳ２、及びＹ軸のアライメン
トセンサによって計測され、計測結果を統計処理するこ
とによって全部のショット領域の中心の配列座標が算出
される。次のステップ１０８において、先のステップ１
０４で求めたベースライン量Ｂ₀、及びステップ１０７
で求めた配列座標より各ショット領域が露光位置に位置
決めされて、それぞれレチクル５のパターンが投影光学
系１８を介して露光される。以上で、１枚目のウエハ１
３に対する１枚目のレチクル５のパターンを転写する工
程が終了する。

【００３３】次に、ステップ１０９で１ロット内の全部
のウエハへの露光が終了したかどうかを確認し、終了し
た場合はステップ１１５でそれぞれウエハ及びレチクル
をアンロードして露光工程を終了する。全てのウエハへ
の露光が終了していない場合は、ステップ１１０でレチ
クルが交換される必要があるのかどうか確認する。レチ
クルの交換が必要な場合は、ステップ１０１Ａとステッ
プ１０５Ａとを並列に処理し、レチクルの準備工程とウ
エハの準備工程とを並行して行う。

【００３４】先ず、レチクルの準備工程について説明す
る。ステップ１０１Ａにおいてレチクルが新しいレチク
ルに交換される。次に、ステップ１１１において、シャ
ッタ１０Ａ，１０Ｂが閉じられ、レチクルアライメント
顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂのアライメント照明光ＩＬ１
Ａ，ＩＬ１Ｂのウエハステージ１５側への光路が遮断さ
れる。そして、ステップ１０２Ａにおいて、先のステッ
プ１０２と同様にレチクルサーチが行われた後、ステッ
プ１０３Ａにおいてレチクルアライメント顕微鏡ＡＳ１
Ａ，ＡＳ１Ｂによりレチクルアライメントが行われる。
但し、このステップ１０３Ａでは、レチクルアライメン
ト顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂ内の光電センサ１Ａ，１Ｂ
に結像したアライメントマーク８Ａ，８Ｂ、及び基準指
標板１１Ａ，１１Ｂの指標マーク２８Ａ，２８Ｂの像を
画像処理して、レチクルのパターン中心と基準指標板１
１Ａ，１１Ｂの指標マークの中心との位置の差を求め
る。ここで、求められたレチクルのパターン中心のＸ方
向、Ｙ方向の位置を位置Ｐ_Ajとし、指標マークの中心の
位置を位置Ｐ_Cjとする。そして、新しいレチクルに関す
るアライメントセンサＡＳ２のベースライン量Ｂ_jを、
（１）式のベースライン量Ｂ₀を用いて、次式より求め
る。

【００３５】Ｂ_j＝Ｂ₀＋（Ｐ_Aj−Ｐ_Cj）−（Ｐ_A1−Ｐ_C1）（２）ここで、移動補正量ΔＢを、ΔＢ＝（Ｐ_Aj−Ｐ_Cj）−
（Ｐ_A1−Ｐ_C1）と置くと、ベースライン量Ｂ_jは次のよ
うになる。Ｂ_j＝Ｂ₀＋ΔＢ（３）そして、このレチクルアライメントが終了すると、アラ
イメント照明光ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂの照射が中断され
て、ステップ１１２でシャッタ１０Ａ，１０Ｂが開かれ
る。

【００３６】次に、ステップ１０５Ａに続くウエハの準
備工程について説明する。ステップ１１１でシャッタ１
０Ａ，１０Ｂが閉じられるため、レチクルサーチ及びレ
チクルアライメント時のアライメント照明光が投影光学
系１８の上部で遮断される。また、ベースライン量がウ
エハステージ１５を駆動することなく、計算で算出され
るため、ウエハの準備工程をレチクルの準備工程と並行
する形で行うことができる。先ず、ステップ１０５Ａで
ウエハが新しいウエハに交換され、ステップ１０６Ａで
先のステップ１０６と同様にウエハサーチが行われる。
次に、ステップ１０７ＡでアライメントセンサＡＳ２を
用いて例えばＥＧＡ方式でウエハのファインアライメン
トが行われる。

【００３７】以上のレチクル及びウエハの準備工程に関
するステップが終了すると、ステップ１０８Ａにおい
て、ステップ１０３Ａで求められたベースライン量
Ｂ_j、及びステップ１０７Ａで求められた各ショット領
域の配列座標に基づいてウエハの各ショット領域が位置
決めされて、それぞれレチクルのパターンがウエハのシ
ョット領域にそれぞれ露光される。ステップ１０８Ａが
終了すると、再びステップ１０９に戻る工程となってい
る。

【００３８】一方、ステップ１１０でレチクルの交換が
必要でない場合は、ステップ１０５Ｂに移行してウエハ
が交換された後、ステップ１０６Ｂに移行し、ステップ
１０６Ｂでステップ１０６Ａと同様にウエハサーチが行
われ、次のステップ１０７Ｂでステップ１０７Ａと同様
にウエハアライメントが行われる。その後、ステップ１
０８Ａの露光ステップに移行する。そして、同一のレチ
クルを使用して所定の枚数のウエハの露光が終わるまで
ステップ１０５Ｂ〜１０７Ｂ，１０８Ａが繰り返され
る。

【００３９】以上、本例によれば、前のレチクルの位置
と新しいレチクルの位置との差をレチクルアライメント
顕微鏡ＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂの基準指標板１１Ａ，１１Ｂ
の指標マークを介して求め、もとのベースライン量に対
して補正として加えている。従って、レチクルの準備工
程において、ウエハステージが使用されていないため
に、レチクル、ウエハ各々独立に露光への準備工程を進
めることが可能となる。また、レチクルサーチ、レチク
ルアライメント中は、図２に示すシャッタ１０Ａ，１０
Ｂが閉じられているので、アライメント照明光ＩＬ１
Ａ，ＩＬ１Ｂはウエハ上に到達しない。従来のようにア
ライメント照明光が、例えば投影光学系１８を通してウ
エハ１３上に照射されるとウエハの不必要な感光を生じ
るためにレチクル側の動作とウエハ側の動作との並行動
作ができなかった。しかし、本発明ではアライメント照
明光ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂをシャッタ１０Ａ，１０Ｂによ
り遮光した状態でウエハの位置合わせを行うので、ウエ
ハがそのアライメント照明光ＩＬ１Ａ，ＩＬ１Ｂで露光
されることはない。このこともレチクルの準備工程と、
ウエハの準備工程との並行動作を可能としている。

【００４０】また、レチクルの準備工程及びウエハの準
備工程に要する全体の時間は、ほぼレチクルの準備工程
のみの時間と同程度になり、従来例と比べてウエハの準
備工程に要する時間が省略されたと同等になる。従っ
て、特にＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）の製造の際の露
光工程のようにレチクルの交換頻度が高い場合にも、露
光工程のスループットが低下しない生産が可能となる。

【００４１】なお、上述の実施の形態では、ウエハの最
終的なアライメントセンサとしてＬＳＡ方式のアライメ
ントセンサを使用したが、ＦＩＡ方式等のアライメント
センサに対しても同様に適用できる。なお、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。

【００４２】

【発明の効果】本発明の露光方法によれば、２枚目以降
のマスクに関して、マスクのアライメントマークの位置
を検出するのと並行して基板の位置合わせを行うので、
従来のように両者を直列的に処理する場合に比較してマ
スクと基板との位置合わせに要する時間が短縮され、ス
ループット（生産性）が高い利点がある。この場合、計
測用の照明光が遮光された状態で基板の位置合わせを行
うので、計測用の照明光が例えば投影光学系を介して基
板上に照射されることにより基板が不必要に感光される
等の弊害も生じない。

【００４３】また、本発明の露光装置によれば、計測用
の照明光を遮光するシャッタ部材を設けているため、随
時そのシャッタ部材で計測用の照明光を遮光することが
できる。従って、簡単な機構で照明光を遮光できる。ま
た、マスクステージ上に載置されるマスク上のアライメ
ントセンサ内にこのマスクの位置決めの基準となる指標
マークを設ける場合には、一枚目のマスクに対して指標
マークに対するマスクのアライメントマーク、及び基準
マーク部材上の所定の基準マークとの相対的な位置ずれ
を計測すれば、２枚目以降のマスクについては、アライ
メントセンサでそのマスクのアライメントマークと指標
マークとの相対的な位置関係をその光電センサで計測す
ればよい。従って、２枚目以降のマスクに関しては基準
マーク部材にアライメント照明光を照射しなくてもよい
ため、簡単な構成で、マスク側の動作と基板側の動作と
を並列的に行える利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光方法の実施の形態の一例を示
すフローチャートである。

【図２】本発明によるアライメント方法の実施の形態で
使用される投影露光装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図３】図２のレチクルアライメント顕微鏡ＡＳ１Ａの
光電センサ１Ａに撮像された像を示す図である。

【図４】従来のアライメント方法の一例を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ光電センサ２Ａ，２Ｂ照明用ライトガイド３交換アーム（レチクル用）４レーザ光源５レチクル６基準マーク部材７交換アーム（ウエハ用）８Ａ，８Ｂアライメントマーク９レチクルステージ１０Ａ，１０Ｂシャッタ１１Ａ，１１Ｂ基準指標板１２光電センサ１３ウエハ１５ウエハステージＡＳ１Ａ，ＡＳ１Ｂレチクルアライメント顕微鏡ＡＳ２ＬＳＡ方式のアライメントセンサ１６Ａ，１６Ｂ基準マーク１７基準マーク２８Ａ，２８Ｂ指標マーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクの位置決めを行うマスクステージ
と、前記マスクのパターンが転写される基板の位置決め
を行うと共に所定の基準マークが形成された基準マーク
部材を備えた基板ステージと、を有する露光装置を用い
て、複数枚のそれぞれ転写用のパターン及びアライメン
トマークが形成されたマスクのパターンを複数枚の基板
上に順次転写する露光方法において、前記複数枚のマスクの内の１枚目のマスクのパターンを
露光対象の第１の基板上に転写する際に、該１枚目のマ
スクを前記マスクステージ上に載置し、該マスク上から
計測用の照明光を照射して、該マスクのアライメントマ
ークと前記基板ステージ上の前記所定の基準マークとの
位置ずれ量を検出し、該検出結果に基づいて前記所定の
基準マークに対して前記マスクの位置合わせを行い、前記複数枚のマスクの内の２枚目以降のマスクのパター
ンを露光対象の第２の基板上に転写する際に、該マスク
上から前記計測用の照明光を照射して、該マスクのアラ
イメントマークの位置を検出するのと並行して、前記マ
スクと前記第２の基板との間で前記計測用の照明光を遮
光した状態で前記第２の基板の位置合わせを行うことを
特徴とする露光方法
【請求項２】マスクの位置決めを行うマスクステージ
と、前記マスクのパターンが転写される基板の位置決め
を行うと共に所定の基準マークが形成された基準マーク
部材を備えた基板ステージと、を有する露光装置におい
て、前記マスクステージ上に載置されるマスク上から計測用
の照明光を照射して、該マスクのアライメントマークと
前記基板ステージ上の前記所定の基準マークとの位置ず
れ量を検出するアライメントセンサと、前記マスクステージ上に載置されるマスクと前記基板ス
テージとの間に挿脱自在に配置され、該マスクと前記基
板ステージとの間に配置されたときに前記計測用の照明
光を遮光するシャッタ部材と、を設けたことを特徴とす
る露光装置。
【請求項３】請求項２記載の露光装置であって、前記マスクステージ上に載置されるマスク上の前記アラ
イメントセンサ内に該マスクの位置決めの基準となる指
標マークを設けたことを特徴とする露光装置。