JPH10172900A

JPH10172900A - 露光装置

Info

Publication number: JPH10172900A
Application number: JP8342550A
Authority: JP
Inventors: Shinji Mizutani; 真士水谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットを高く維持するとともに、感光
基板表面に異物等が付着した場合にも重ね合わせ精度を
高精度に維持する。【解決手段】センサユニット１６内には、ウエハＷ上
のアライメントマークと同等の検出領域を持つアライメ
ントセンサ及びこの領域に光束を照射して該領域のフォ
ーカスずれを検出するフォーカスセンサが内蔵されてい
る。そして、センサユニット１６により、アライメント
マークの検出に際しフォーカスずれを計測し、主制御装
置２４では、フォーカスずれが所定範囲内のマーク位置
の計測結果のみを用いていわゆるＥＧＡによりウエハＷ
上のショット配列を演算し、この配列に基づいてショッ
ト領域の露光位置への位置決めを行ないながら、レチク
ルパターンを露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に係り、
更に詳しくは、例えば半導体素子や液晶表示素子等の製
造のためのフォトリソグラフィ工程で使用される露光装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル等（以下、「レチクル」と総称する）のパターン
の像を投影光学系を介して感光材が塗布されたウエハ又
はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と総称す
る）上の各ショット領域に投影する投影露光装置が使用
されている。この種の投影露光装置として近年は、ウエ
ハを２次元的に移動自在なステージ上に載置し、このス
テージによりウエハを歩進（ステッピング）させて、レ
チクルのパターンの像をウエハ上の各ショット領域に順
次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リ
ピート方式の露光装置、特に、縮小投影型の露光装置
（ステッパー）が比較的多く用いられている。

【０００３】例えば、半導体素子はウエハ上に多数層の
回路パターンを重ねて露光することにより形成される。
そして、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露
光する際には、ウエハ上の既に形成された回路パターン
とレチクルのパターンの像との位置合わせ、即ちウエハ
とレチクルとの位置合わせ（アライメント）を精確に行
う必要がある。このアライメントのためにウエハ上には
既存の回路パターンと共に位置検出用のマーク（アライ
メントマーク）が形成されており、このマークをアライ
メントセンサにより位置検出することで回路パターンの
位置を正確に認識することができる。

【０００４】ウエハが載置されるステージ（以下、「ウ
エハステージ」と称する）の位置は、レーザ干渉計を用
いて精密に計測され、アライメント時のステージの位置
を正確に計測すると共に、ウエハ上の各ショット領域を
正しく露光位置に合わせるようにステージ位置を合わせ
込んで、重ね合わせ露光が行われる。

【０００５】また、従来の露光装置には、露光フィール
ドサイズ程度の範囲でフォーカス計測（ウエハ表面の投
影光学系の光軸方向位置の計測）を行い、その範囲の平
均的なフォーカス位置にウエハ表面の光軸方向位置を調
整するオートフォーカス装置が装備されていた。このオ
ートフォーカス装置によるフォーカス計測結果を用いれ
ばウエハ等の被露光基板の平面度測定を行なうことが可
能であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、露光及びそ
の後のプロセス等によりウエハの表面の荒れの程度は変
化し、また、ウエハ上の層（レイヤ）によってアライメ
ントマーク（ウエハマーク）と周辺の下地との段差が異
なる場合があるため、アライメントマークの位置を正確
に検出してアライメントを正確に行なうためには、アラ
イメントセンサの検出領域をその対物レンズの焦点面に
一致させる（焦点合わせする）必要があった。

【０００７】しかしながら、露光フィールドサイズ程度
の範囲でフォーカス計測を行い、露光フィールドの平均
的なフォーカス位置にフォーカス調整される上記従来の
オートフォース装置にあっては、アライメントセンサに
よる検出領域程度の微小領域での真のデフォーカス量を
計測してこの微小領域の焦点調整を正確に行なうことは
困難であった。

【０００８】また、ステップ・アンド・リピート方式
（又はステップ・アンド・スキャン方式）の露光装置で
は、レチクルのパターンの投影像とウエハ上のショット
領域のチップパターンとの位置合わせを行なうため、例
えば特開昭６１−４４４２９号等に開示されるような、
ウエハ上の特定の複数のショット（サンプルショット）
に付設されたアライメントマークの位置をアライメント
センサを用いて計測し、この実測値と各ショット配列の
設計値とに基づいて最小自乗法を用いた統計処理により
ウエハ上の全てのショット配列座標を求めるエンハンス
ト・グローバル・アライメント（以下「ＥＧＡ」とい
う）が採用される場合が多い。

【０００９】しかしながら、前述したように従来のオー
トフォーカス装置ではアライメントセンサによる検出領
域程度の微小領域での真のデフォーカス量を計測してこ
の微小領域の焦点調整を正確に行なうことは困難であっ
たことから、その表面に塵等の異物が付着したアライメ
ントマーク領域や、ウエハ表面の荒れのためアライメン
トマーク領域内の各マーク間（マルチマークの場合）に
著しい段差が生じているショット領域を上記サンプルシ
ョットとして選択する等の不都合が生じるおそれがあ
り、かかる場合にアライメントマークの位置計測誤差が
発生し、結果的にＥＧＡにより求められるショット配列
座標に誤差が発生するという不都合が合った。

【００１０】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項１ないし３に記載の発明の目的は、スループ
ットを高く維持出来るとともに、感光基板表面に異物等
が付着した場合にも重ね合わせ精度を高精度に維持する
ことができる露光装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、感光基板（Ｗ）を所定の露光位置に順次位置決めし
つつ、マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光
学系（ＰＬ）を介して前記感光基板（Ｗ）上の複数のシ
ョット領域（ＳＡ）に順次露光する露光装置であって、
前記感光基板（Ｗ）上の各ショット領域に付設された位
置合わせ用マーク領域と同程度の検出領域（８６Ｂ、８
６Ｃ）を有し、前記検出領域（８６Ｂ、８６Ｃ）内に位
置する位置合わせ用マーク（９０Ｘ、９０Ｙ）の位置を
検出するマーク位置検出手段（３０〜６６、６８Ｘ、６
８Ｙ、１８）と；前記検出領域（８６Ｂ、８６Ｃ）に光
ビームを照射しその反射光を受光することにより、その
領域の合焦面に対するずれを検出するとともに、そのず
れ量に基づいて前記感光基板（Ｗ）の光軸方向（Ｚ方
向）の位置を調整する合焦手段（３２、３８〜５２、７
０から７８、１４、２２、２４）と；前記合焦手段で検
出されたずれ量が所定範囲内にある、前記マーク検出手
段により合焦状態にて検出された位置合わせ用マークの
位置の検出結果のみを用い、当該検出結果と設計上のシ
ョット領域の配列データとに基づいて前記感光基板上の
前記複数ショット領域の配列を最小自乗法を用いた統計
処理により演算する演算手段（２４）とを有する。

【００１２】これによれば、露光に先立って、感光基板
上の各ショット領域に付設された位置合わせマーク領域
がマーク位置検出手段の検出領域に位置決めされる度毎
に、その位置合わせマークの位置が順次マーク位置検出
手段によって検出される。この検出の都度検出に先立っ
て、合焦手段では前記検出領域に光ビームを照射しその
反射光を受光することにより、その領域の合焦面に対す
るずれを検出し、そのずれ量に基づいて感光基板の光軸
方向の位置を調整する。すなわち、合焦手段により感光
基板表面の位置が調整され合焦状態にて各ショット領域
に付設された位置合わせ用マークの位置が検出される。

【００１３】そして、演算手段では、合焦手段で検出さ
れたずれ量が所定範囲内にある、マーク検出手段により
合焦状態にて検出された位置合わせ用マークの位置の検
出結果のみを用い、当該検出結果と設計上のショット領
域の配列データとに基づいて感光基板上の複数のショッ
ト領域の配列を最小自乗法を用いた統計処理により演算
する。

【００１４】このため、塵等の異物が付着して合焦手段
で検出されたずれ量が所定範囲外となる位置合わせ用マ
ークの位置の検出結果はショット配列の演算の基礎デー
タから除外され、異物の付着等がなく、合焦手段で検出
されたずれ量が所定範囲内となる位置合わせ用マークの
位置の検出結果のみがショット配列の演算の基礎データ
となるので、演算手段により演算されたショット領域の
配列は異物の付着等に起因する誤差のない正確なものと
なる。

【００１５】そして、この演算されたショット領域の配
列データに基づいて、感光基板が所定の露光位置に順次
位置決めされ、マスクに形成されたパターンの像が投影
光学系を介して感光基板上の複数のショット領域に順次
露光される。

【００１６】従って、各ショット領域の露光の度毎に位
置合わせ用マークの位置検出を行なういわゆるダイ・バ
イ・ダイ方式の場合等に比べて高いスループットを維持
しつつ、感光基板表面に異物等が付着した場合にも重ね
合わせ精度を高精度に維持することが可能になる。

【００１７】この場合において、予め特定の複数ショ
ットの位置合わせ用マークを検出対象として決め、この
特定の複数ショットの位置合わせ用マークについて合焦
状態で位置検出を順次行い、この中で焦点ずれ量が所定
範囲内となる位置合わせ用マークの検出結果のみを用い
てショット領域の配列を最小自乗法を用いた統計処理に
より演算するようににしても良いが、これに限らず予
め特定の複数ショットの位置合わせ用マークを検出対象
として決め、この検出対象の位置合わせ用マークについ
て（あるいは任意のショット領域の位置合わせ用マーク
について）合焦手段により検出された焦点ずれ量が所定
範囲内となった場合のみ、合焦状態でその位置検出を順
次行い、その位置検出結果が所定数に達した段階で当該
位置検出結果を用いてショット領域の配列を最小自乗法
を用いた統計処理により演算するようにしても良い。

【００１８】上記の場合には、焦点ずれ量が所定範囲
であるか否かを位置検出の際に判断することなく、（感
光基板の移動→焦点位置合わせ（合焦）→位置検出）と
いう処理の繰り返しにより位置合わせマークの位置検出
シーケンスを構成することができ、制御内容が比較的簡
単である反面、検出対象となる位置合わせ用マーク数を
幾分多めに設定する必要があり、また、その検出対象と
して決められた位置合わせ用マークの全てについて計測
がなされるので、計測に時間を要するという特徴があ
る。一方、上記の場合には、焦点ずれ量が所定範囲で
あるか否かを各位置合わせ用マークの位置検出の際に判
断する必要があるため、感光基板の移動→焦点ずれ量の
検出→焦点ずれ量が所定範囲内にあるか否かの判断→焦
点位置合わせ（合焦）→位置検出という処理の繰り返し
となるため、に比べて制御内容が幾分複雑になるが、
位置合わせ用マークの位置検出結果が所定数に達した段
階で計測を終了することができるので、計測時間が殆ど
の場合より短くなり、スループットの向上を期待でき
るという特徴がある。

【００１９】この場合において、マーク位置検出手段と
合焦手段とは検出領域を一致させることができれば、そ
れぞれの検出光学系の対物レンズは別々でも構わない
が、請求項２に記載の発明の如く、前記合焦手段は前記
光ビームの照射及びその反射光の受光を前記マーク位置
検出手段と同一の対物光学系（４８）を介して行なうよ
うにしても良い。このようにする場合には、対物光学系
の結像特性が変化しても、これに影響されることなく、
位置合わせ用マーク領域の焦点ずれの検出を正確に行な
うことが可能となる。

【００２０】また、合焦手段の検出光学系は、マーク位
置検出手段の検出領域に光ビームを照射しその反射光を
受光することにより、その領域の合焦面に対するずれを
検出することができれば、どのような構成のものでも構
わないが、請求項３に記載の発明の如く、合焦手段は、
反射光を受光する際に該反射光のテレセントリック性を
崩す光学部材（７６）を有していても良い。この場合に
は、その光学部材を所定の面に配置するという簡単な構
成で位置合わせ用マーク領域の焦点ずれ（高さ方向の変
位）を再結像された像の横ずれに変換して検出すること
が可能となる。ここで、反射光のテレセントリック性を
崩す光学部材としては、瞳制限用に瞳面に配置された遮
光板や、いわゆる瞳分割フィルタ等を用いることができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図７に基づいて説明する。

【００２２】図１には、一実施形態に係る露光装置１０
の概略構成が示されている。この露光装置１０は、ステ
ップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置（い
わゆるステッパー）である。

【００２３】この露光装置１０は、マスクとしてのレチ
クルＲを露光用照明光で照明する照明系ＩＯＰと、レチ
クルＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、レチクル
Ｒに形成されたパターンの像を感光基板としてのウエハ
Ｗ上に投影する投影光学系ＰＬと、この投影光学系ＰＬ
の下方で基準平面（図１のＸＹ平面）内を２次元移動可
能なＸＹステージ１２と、このＸＹステージ１２上に搭
載されウエハＷを保持してＸＹ平面に直交するＺ軸方向
に微小範囲（例えば１００μｍの範囲）内で移動可能で
微小角度範囲内で回転可能な試料台１４と、ウエハＷに
形成された位置検出マークとしてのアライメントマーク
（ウエハマーク）を検出するオフ．アクシス方式のアラ
イメントセンサとフォーカスセンサとが一体化されたセ
ンサユニット１６と、このセンサユニット１６からの出
力信号に基づいて、後述するようにして焦点位置とアラ
イメントマークの位置を算出するアライメント制御ユニ
ット１８と、試料台１４のＸＹ平面内の位置を計測する
レーザ干渉計２０と、ＸＹステージ１２及び試料台１４
をそれぞれの移動方向に駆動する駆動系２２と、装置全
体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はミニ
コンピュータ）から成る主制御装置２４とを備えてい
る。

【００２４】照明系ＩＯＰは、光源（水銀ランプ又はエ
キシマレーザ等）とフライアイレンズ、リレーレンズ、
コンデンサレンズ等から成る照明光学系とから構成され
る。この照明系ＩＯＰは、光源からの露光用の照明光Ｉ
ＬによってレチクルＲの下面（パターン形成面）のパタ
ーンＣＣｒを均一な照度分布で照明する。ここで、露光
用照明光ＩＬとしては、水銀ランプのｉ線等の輝線、又
はＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシマレーザ光等が用いられ
る。

【００２５】レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上
に例えば真空吸着により固定されており、このレチクル
ステージＲＳＴは、不図示の駆動系によってＸ方向（図
１における紙面左右方向）、Ｙ方向（図１における紙面
直交方向）、及びθ方向（ＸＹ面内の回転方向）に微小
駆動可能とされている。これにより、このレチクルステ
ージＲＳＴは、レチクルＲのパターンＣＣｒの中心（レ
チクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致する
状態でレチクルＲを位置決め（レチクルアライメント）
できるようになっている。図１では、このレチクルアラ
イメントが行われた状態が示されている。

【００２６】前記投影光学系ＰＬは、その光軸ＡＸがレ
チクルステージＲＳＴの移動面に直交するＺ軸方向とさ
れ、ここでは両側テレセントリックで、所定の縮小倍率
β（βは例えば１／５）を有するものが使用されてい
る。このため、後述するようにレチクルのパターンＣＣ
ｒとウエハＷ上のショット領域との位置合わせ（アライ
メント）が行われた状態で、照明光ＩＬによりレチクル
Ｒが均一な照度で照明されると、パターン形成面のパタ
ーンＣＣｒが投影光学系ＰＬにより縮小倍率βで縮小さ
れて、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上に投影さ
れ、ウエハＷ上の各ショット領域にパターンの縮小像が
形成される。

【００２７】前記ＸＹステージ１２は、実際には、不図
示のベース上をＹ方向（図１の紙面直交方向）に移動す
るＹステージと、このＹステージ上をＸ方向（図１の紙
面左右方向）に移動するＸステージとから構成されてい
るが、図１では、これらが代表してＸＹステージ１２と
して図示されている。

【００２８】このＸＹステージ１２上に試料台１４が搭
載され、駆動系２２によってＺ軸方向及びθ方向（Ｚ軸
回りの回転方向）に微少駆動されるようになっている。
この試料台１４上に、不図示のウエハホルダを介してウ
エハＷが吸着固定されている。

【００２９】試料台１４の上面には、移動鏡２６が設け
られており、この移動鏡２６にレーザビームを投射して
その反射光を受光することにより、試料台１４のＸＹ面
内の位置を計測する前記レーザ干渉計２０が移動鏡２６
の反射面に対向して設けられている。なお、移動鏡は、
実際にはＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ
軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とが設けられ、こ
れに対応してレーザ干渉計もＸ方向位置計測用のＸレー
ザ干渉計とＹ方向位置計測用のＹレーザ干渉計とが設け
られているのであるが、図１ではこれらが代表的に移動
鏡２６、レーザ干渉計２０として図示されている。従っ
て、以下の説明ではレーザ干渉計２０によって、試料台
１４のＸＹ座標が計測されるものとする。

【００３０】試料台１４上には、その表面がウエハＷの
表面と同じ高さになるように基準板ＦＰが固定されてい
る。この基準板ＦＰの表面には、ベースライン計測（投
影光学系ＰＬの光軸ＡＸとセンサユニット１６を構成す
るアライメントセンサ（これについては後述する）の検
出中心との間隔の計測）等に用いられる基準マークを含
む各種の基準マークが形成されている。

【００３１】レーザ干渉計２０の計測値が主制御装置２
４に供給されており、主制御装置２４ではこのレーザ干
渉計２０の計測値をモニタしつつ駆動系２２及びＸＹス
テージ１２を介して試料台１４をＸＹ２次元方向に位置
決めする。この他、不図示の斜入射光式のフォーカスセ
ンサ（露光フィールドサイズ程度の範囲でフォーカス計
測を行い、露光フィールドの平均的なフォーカス位置に
フォーカス調整を行なうためのもの）の出力も主制御装
置２４に供給されており、主制御装置２４では露光時に
はこの斜入射光式のフォーカスセンサの出力に基づいて
駆動系２２を介して試料台１４をＺ方向（フォーカス方
向）に駆動する。すなわち、このようにして試料台１４
を介してウエハＷがＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に位置決めさ
れる。

【００３２】また、本実施形態では、主制御装置２４
は、後述するアライメント制御ユニット１８からの焦点
位置情報に基づいて試料台１４のＺ駆動量を制御してセ
ンサユニット１６を構成する後述するアライメントセン
サの対物レンズに対する焦点合わせを行う。更に、主制
御装置２４は、アライメント制御ユニット１８で検出さ
れたウエハマーク（アライメントマーク）の位置情報に
基づいて、駆動系２２の動作を制御してＸＹステージ１
２をステッピング駆動することにより、ウエハＷの各シ
ョット領域の中心を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに合わせ
込んで、レチクルＲのパターンを露光する。この露光時
の動作については、後に詳述する。

【００３３】前記センサユニット１６は、投影光学系Ｐ
Ｌの側方に設けられており、このセンサユニット１６
は、オフ・アクシス方式のアライメントセンサとフォー
カスセンサとが一体化されて構成されている。そして、
このセンサユニット１６内に、外部のハロゲンランプ２
８から光ファイバ３０を介して照明光が導かれ、センサ
ユニット１６からの各種光束がプリズムミラー３２を介
してウエハＷ上に照射されると共に、ウエハＷからの反
射光がプリズムミラー３２を介してセンサユニット１６
に戻されている。また、センサユニット１６からの各種
検出信号がアライメント制御ユニット１８に供給されて
いる。

【００３４】次に、センサユニット１６を構成するアラ
イメントセンサ及びフォーカスセンサについて図２に基
づいて詳細に説明する。図２には、アライメントセンサ
及びフォーカスセンサから成るセンサユニット１６の内
部構造が示されている。

【００３５】アライメントセンサとしては、ここではＦ
ＩＡ（Field Image Alignment ）方式のアライメントセ
ンサが用いられている。このアライメントセンサは、光
ファイバ３０、コンデンサーレンズ３４、視野絞り板３
６、ダイクロイックミラー３８、レンズ系４０、ビーム
スプリッタ４２、プリズムミラー４４、４６、対物光学
系としての対物レンズ４８、レンズ系５０、ダイクロイ
ックミラー５２、ミラー５６、指標板５８、撮像用のリ
レーレンズ６０、ミラー６２、リレーレンズ６４、ビー
ムスプリッター６６、２次元ＣＣＤ等からなるＸ軸用の
２次元撮像素子６８Ｘ及びＹ軸用の２次元撮像素子６８
Ｙ等から構成されている。

【００３６】ここで、このアライメントセンサの構成各
部についてその作用とともに説明する。

【００３７】光ファイバ３０からはウエハＷ上のフォト
レジストに対して非感光性のブロードバンドの照明光Ｌ
３が射出され、この照明光Ｌ３はコンデンサーレンズ３
４を介して視野絞り板３６を均一な照度で照明する。視
野絞り板３６で制限された照明光はダイクロイックミラ
ー３８で反射され、レンズ系４０を通ってビームスプリ
ッタ４２に入射する。このビームスプリッタ４２で反射
によって分割された照明光は、プリズムミラー４４及び
プリズムミラー４６で順次反射された後、対物レンズ４
８、及びプリズムミラー３２を介してウエハＷ上の所定
領域を照明する。ここで、図２ではこの所定領域内にウ
エハマークが存在するものとする。

【００３８】このウエハ用の照明送光路において、視野
絞り板３６はレンズ系４０と対物レンズ４８との合成系
に関してウエハＷと共役（結像関係）になっている。ま
た、その視野絞り板３６を通過した照明光Ｌ３がアライ
メント系（ＦＩＡ系）の照明光であり、ＦＩＡ系による
ウエハＷに対する照明領域は視野絞り板３６に形成され
た開口形状及び寸法で一義的に定まる。

【００３９】そして、光ファイバ３０からの照明光の内
で、ウエハＷで反射された光（正規反射光、散乱光等）
は、プリズムミラー３２、対物レンズ４８、プリズムミ
ラー４６及び４４を経てビームスプリッタ４２に戻り、
このビームスプリッタ４２を透過した光（戻された光の
約１／２）が、レンズ系５０及びダイクロイックミラー
５２を透過して検出光学系としてのＦＩＡ系の検出部５
４に向かう。この検出部５４において、ダイクロイック
ミラー５２からの光が、ミラー５６を介して指標板５８
上にウエハマークの像を結像する。この像、及び指標板
５８上の指標マークからの光が、撮像用のリレーレンズ
６０、ミラー６２、リレーレンズ６４及びビームスプリ
ッター６６を介して、それぞれ２次元ＣＣＤ等からなる
Ｘ軸用の２次元撮像素子６８Ｘ、及びＹ軸用の２次元撮
像素子６８Ｙの撮像面にウエハマーク及び指標マークの
像を結像する。

【００４０】ここで、指標板５８は、合焦状態では、対
物レンズ４８とレンズ系５０との合成系に関してウエハ
Ｗの露光面と共役に配置され、更に指標板５８と各撮像
素子６８Ｘ，６８Ｙの撮像面とはリレーレンズ系６０，
６４に関して互いに共役に配置される。指標板５８は透
明板の上にクロム層等で指標マークを形成したものであ
り、ウエハマークの像が形成される部分は透明部のまま
である。また、指標マークは、ウエハＷ上のＸ方向と共
役な方向の位置基準となるＸ軸の指標マーク、及びＹ方
向と共役な方向の位置基準となるＹ軸の指標マークより
構成される。撮像素子６８Ｘ，６８Ｙは、Ｘ軸のウエハ
マーク及びＹ軸のウエハマークの少なくとも一方と指標
マークの像とを撮像し、撮像素子６８Ｘ及び６８Ｙの撮
像信号を処理することにより、それぞれＸ軸のウエハマ
ークのＸ座標（指標中心を基準とする相対位置）、及び
Ｙ軸のウエハマークのＹ座標（指標中心を基準とする相
対位置）が求められる。なお、実際には指標板５８を独
立に照明するための照明系が別途設けられているが、図
２では省略してある。

【００４１】この場合、プリズムミラー４６よりもウエ
ハＷ側の対物レンズ４８及びプリズムミラー３２を共通
対物系と呼ぶ。この共通対物系は、本実施形態のＦＩＡ
系のアライメントセンサ及びフォーカスセンサに共通に
使用されている。共通対物系及びミラー５６以降のＦＩ
Ａ系の検出部５４の各レンズは光軸ＡＸａに沿って同軸
に配置されている。

【００４２】次に、センサユニット１６を構成するフォ
ーカスセンサについて説明する。

【００４３】このフォーカスセンサは、フォーカスセン
サ用のＬＥＤ（又はレーザダイオード）等の光源７０、
集光レンズ７２、スリット板７４、ダイクロイックミラ
ー３８、レンズ系４０、ビームスプリッター４２、プリ
ズムミラー４４，４６、対物レンズ４８、レンズ系５
０、ダイクロイックミラー５２、瞳制限用の遮光板７６
及び１次元ＣＣＤ等からなるラインセンサ７８等を含ん
で構成されている。

【００４４】ここで、このフォーカスセンサの構成各部
について、その作用とともに説明する。

【００４５】光源７０から射出された検出光Ｍが集光レ
ンズ７２を介してスリット板７４を照明する。このスリ
ット板７４には、対物レンズ４８の観察視野内に設定さ
れるアライメントセンサの検出領域の数と同数の焦点検
出用パターンが形成されている。スリット板７４の焦点
検出用パターンを通過した検出光Ｍは、ダイクロイック
ミラー３８を透過した後、レンズ系４０を介してビーム
スプリッター４２に向かう。ここで、検出光Ｍとして
は、ウエハＷ上のフォトレジストに対して非感光性の波
長帯（例えば赤色光〜近赤外光）の光が使用され、ダイ
クロイックミラー３８の波長選択性は、光ファイバ３０
からの照明光Ｌ３の内で位置検出に使用される波長帯の
光を反射し、検出光Ｍの中で焦点検出に使用する波長帯
の光を透過させるような特性に設定されている。即ち、
ウエハＷに照射される位置検出用の光と、焦点検出用の
光とは波長帯が異なり、互いに悪影響を及ぼさないよう
になっている。

【００４６】ビームスプリッタ４２で反射された焦点検
出用の光は、プリズムミラー４４，４６、対物レンズ４
８及びプリズムミラー３２を経てウエハＷ上に照射され
る。スリット板７４は、レンズ系４０及び対物レンズ４
８に関してウエハＷの露光面とほぼ共役であり、ウエハ
Ｗの露光面にスリット板７４内の焦点検出用パターンの
像、又はこれをデフォーカスさせた像が投影される。ウ
エハＷの露光面で反射された光は、プリズムミラー３
２、対物レンズ４８、プリズムミラー４６、プリズムミ
ラー４４を経てビームスプリッタ４２に戻り、ビームス
プリッター４２を透過した光がレンズ系５０を経てダイ
クロイックミラー５２に向かう。

【００４７】ダイクロイックミラー５２の波長選択性
は、ダイクロイックミラー３８とは逆に、光ファイバ３
０から射出された位置検出用の光を透過させ、光源７０
から射出された焦点検出用の光を反射させる特性を有す
る。従って、ダイクロイックミラー５２で反射された焦
点検出用の光が、像側のテレセントリック性を崩すため
に設けられた瞳制限用の遮光板７６の外側を経てライン
センサ７８上に、ウエハＷ上に投影された焦点検出用パ
ターンの像（又はデフォーカスされた像）を再結像す
る。即ち、ウエハＷの露光面とラインセンサ７８の受光
面とは対物レンズ４８及びレンズ系５０に関してほぼ共
役となっている。このことからわかるように、本実施形
態では、厳密に言えば、集光レンズ７２、スリット板７
４、遮光板７６及びラインセンサ７８によって、焦点検
出系が構成されている。

【００４８】図３には、説明をわかり易くするため、図
２中のフォーカスセンサのみが取り出して示されてい
る。なお、図３では図２中の光路折り曲げ用のミラー等
は省いてある。この図３に示されるように、スリット板
７４中には例えば３個の焦点検出用パターン８０Ａ，８
０Ｂ，８０Ｃ（但し、図３ではパターン８０Ｃについて
は図示が省略されている）が形成され、これら焦点検出
用パターン８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃのレンズ系４０及び
対物レンズ４８による像８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ（但
し、図３では像８１Ｃは図示せず）がウエハＷ上に投影
されている。そして、像８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃの対物
レンズ４８、レンズ系５０、ダイクロイックミラー５２
及び遮光板７６を介して再結像された像８２Ａ，８２
Ｂ，８２Ｃ（但し、図３では像８２Ｃは図示せず）がラ
インセンサ７８上に投影されている。

【００４９】また、ウエハＷ上の焦点検出用パターンの
像８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃはほぼ１直線上に配置されて
いるため、それらのラインセンサ７８上に再結像された
像８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃは所定の方向（これをＵ方向
とする）に沿ってそれぞれ異なる位置に形成される。こ
こで、瞳制限用の遮光板７６は、光軸ＡＸａからＵ方向
に下半分の領域を遮光するものである。この場合、対物
レンズ４８からウエハＷ側はテレセントリックである
が、遮光板７６の作用によりレンズ系５０からラインセ
ンサ７８側は非テレセントリックとなっている。そのた
め、ウエハＷが光軸ＡＸａに平行に（Ｚ方向に）変位す
ると、ウエハＷ上の焦点検出用パターンの像８１Ａ，８
１Ｂ，８１Ｃの位置は変化しないが（但し、像はデフォ
ーカスされる）、ラインセンサ７８上の像８２Ａ，８２
Ｂ，８２Ｃの位置はＵ方向に位置ずれする。これを利用
して、ラインセンサ７８上での像のＵ方向への基準位置
に対する横ずれ量から対応するウエハＷ上の計測点のＺ
方向の位置（フォーカス位置）が検出される。

【００５０】ここで、対物レンズ４８を介してアライメ
ントセンサで検出されるウエハ上の観察視野の一例を図
４を参照して説明する。図４において、円形の領域は対
物レンズ４８のウエハＷ上における観察視野８４を表
す。観察視野８４内には３個の検出領域８６Ａ〜８６Ｃ
が設定されている。

【００５１】検出領域８６Ａ，８６Ｂ及び８６Ｃはアラ
イメントセンサの検出領域である。観察視野８４内の矩
形領域８８は撮像素子６８Ｘ，６８Ｙの撮像範囲を示
す。検出領域８６Ｂは撮像素子６８Ｘで画像解析される
領域を示し、検出領域８６Ｃは撮像素子６８Ｙで画像解
析される領域を示す。また、検出領域８６Ａは、ウエハ
Ｗのレジストレーション（重ね合わせ）を計測するため
に撮像素子６８Ｘ，６８Ｙの両方で画像解析される領域
を示す。

【００５２】図４において、検出領域８６Ａ〜８６Ｃに
はそれぞれの領域内で検出されるウエハマークを仮想的
に示す。

【００５３】即ち、検出領域８６ＢではＸ方向に所定ピ
ッチで形成されたライン・アンド・スペースパターン
（以下、「Ｌ／Ｓパターン」と呼ぶ）９０Ｘが検出さ
れ、検出領域８６ＣではＹ方向に所定ピッチで形成され
たＬ／Ｓパターン９０Ｙが検出される。更に検出領域８
６Ａではボックス・イン・ボックス方式のウエハマーク
９２が検出される。ウエハマーク９２は内側のボックス
９２ｂと外側のボックス９２ａとからなっている。

【００５４】なお、Ｌ／Ｓパターン９０Ｘ，９０Ｙ、及
びマーク９２はそれぞれ、例えば図５に示されるよう
に、ウエハＷ上の複数のショット領域ＳＡそれぞれの間
のマーク領域ＭＡａ，ＭＡｂに形成されるものである。

【００５５】因みに、レジストレーションの計測は、撮
像素子６８Ｘ、６８Ｙ（図２参照）それぞれの撮像信号
に基づいて、外側のボックス９２ａの像と内側のボック
ス９２ｂの像との位置ずれ量を求めることにより行われ
る。

【００５６】図６は、観察視野８４内の検出領域８６Ａ
〜８６Ｃのそれぞれに投影される焦点検出用のパターン
像８１Ａ〜８１Ｃを示したものである。この図６に示さ
れるように、検出領域８６Ａ〜８６Ｃのそれぞれに投影
される焦点検出用のパターン像８１Ａ〜８１Ｃは、それ
ぞれＸ軸に対して４５°で交差する方向に所定ピッチで
形成された明暗のパターン（マルチパターン）である。

【００５７】この場合、これらの像パターンはそれぞれ
の検出領域内で検出されるウエハマークと交差する形状
であるため、焦点検出に対するマークの影響は軽減され
る。なお、焦点検出用のパターンは１本のスリットパタ
ーンの形状にしても良い。

【００５８】図７には、図６の焦点検出用の各パターン
像に対応して、ラインセンサ７８（図３参照）の受光面
７８ａに再投影される焦点検出用のパターン像８２Ａ〜
８２Ｃが示さている。この図７において、ラインセンサ
７８の受光面７８ａには矢印Ｕ方向に沿って受光素子が
配列され、矢印Ｕ方向に沿って焦点検出用のパターン像
８２Ａ〜８２Ｃがそれぞれ異なる位置に投影される。パ
ターン像８２Ａ〜８２Ｃはそれぞれ矢印Ｕ方向に所定ピ
ッチで形成された明暗パターンなので、ラインセンサ７
８より読みだされる撮像信号をアライメント制御ユニッ
ト１８（図１参照）で処理することにより、パターン像
８２Ａ〜８２Ｃの矢印Ｕ方向の位置がそれぞれ求められ
る。

【００５９】パターン像８２Ａの基準位置に対するＵ方
向の位置ずれ量ｕＡを求めることによりウエハマーク９
２（図４参照）が形成されたウエハＷ上の領域のＺ方向
の位置ずれ量が検出される。パターン像８２Ｂの基準位
置に対するＵ方向の位置ずれ量ｕＢを求めることによ
り、Ｌ／Ｓパターン９０Ｘ（図４参照）が形成されたウ
エハＷ上の領域のＺ方向の位置ずれ量が検出される。パ
ターン像８２Ｃの基準位置に対するＵ方向の位置ずれ量
ｕＣを求めることにより、Ｌ／Ｓパターン９０Ｙ（図４
参照）が形成されたウエハＷ上の領域のＺ方向の位置ず
れ量が検出される。

【００６０】ここで、ラインセンサ７８上における基準
位置の決め方について一例を簡単に説明する。

【００６１】ＦＩＡ系のアライメントセンサの場合に
は、例えば検出領域８６Ｂ内に基準マーク板ＦＰ（図１
参照）の基準マークを配置して、基準マーク板ＦＰのＺ
方向の位置を変化させながら基準マークを撮像素子６８
Ｘで撮像する。そして、撮像素子６８Ｘからの撮像信号
を画像解析して、基準マークの像のコントラストが最も
高くなるように基準マーク板ＦＰのＺ方向の位置決めを
する。そこで焦点検出用のパターンの像８１Ｂを基準マ
ーク板ＦＰ上に投影すると共に、ラインセンサ７８上に
パターン像８２Ｂを投影する。そのときのラインセンサ
７８上でのパターン像８２Ｂの位置をパターン像８２Ｂ
の基準位置とする。パターン像８２Ａ、８２Ｃも同様に
して基準位置を決めればよい。

【００６２】なお、ラインセンサ７８としては、Ｕ方向
に平行に複数ラインの画素が配列された一種の２次元撮
像素子を使用して、複数ラインの画素の撮像信号を加算
してラインセンサ上におけるパターン像の位置を検出す
るようにしてもよい。また、図７のＵ方向に垂直な方向
に集光作用を有するシリンドリカルレンズをラインセン
サ７８の受光面の前に配置してもよい。

【００６３】そして、図３において、対物レンズ４８及
びレンズ系５０の合成系のウエハＷからラインセンサ７
８への倍率（横倍率）をγとすると、図７の横ずれ量ｕ
Ａ〜ｕＣの１／γ²がそれぞれウエハＷ上の対応するマ
ーク形成領域の合焦位置からＺ方向への位置ずれ量とな
る。そこで、ウエハマークの位置を検出する場合には、
それぞれその位置ずれ量を０にするように、図１の試料
台１４の位置を調整してから、アライメントセンサで位
置検出を行う。これにより、ＦＩＡ系のアライメントセ
ンサのＸ方向でもＹ方向でも、それぞれ正確に焦点合わ
せを行った状態で対応するウエハマークの位置を高精度
に検出することが可能となる。しかも、対物レンズ４８
の視野内に設定された複数の検出領域（例えば８６Ｂと
８６Ｃ）それぞれに同時にウエハマーク（例えば、９０
Ｘと９０Ｙ）が位置する場合には、それぞれのマークが
形成されたウエハＷ上の領域について同時にフォーカス
位置を検出できるので、ウエハマークの位置検出時間を
短縮できる利点がある。

【００６４】更に合焦精度を高めるには、アライメント
センサにより位置計測を行っている際にも、サーボ方式
によりオートフォーカスをかけるようにしてもよい。

【００６５】次に、上述のようにして構成された本実施
形態に係る露光装置１０における、露光を行なう際の動
作について、説明する。ここでは、例えば特開昭６１−
４４４２９号等に開示されているような、ウエハＷ上の
アライメントマーク位置の計測値とショット配列の設計
値とに基づいて、最小自乗法を用いた統計演算によりウ
エハＷ上の全ショット配列座標を求め、これに基づいて
各ショット領域を露光位置に位置決めするＥＧＡ方式に
より、ステップ・アンド・リピート方式の露光が行われ
る場合について説明する。

【００６６】この場合、前提として不図示のレチクル顕
微鏡によるレチクルアライメントは終了しているものと
する。

【００６７】始めに、主制御装置２４では、基準マーク
板ＦＰが投影光学系ＰＬの下に位置するように駆動系２
２を介してＸＹステージ１２と一体的に試料台１４を移
動させ、このときのレーザ干渉計２０の出力を不図示の
内部メモリに記憶する。次に、主制御装置２４では基準
マーク板ＦＰがプリズムミラー３２の下（センサユニッ
ト１６内のアライメントセンサの検出領域）に位置する
ように、駆動系２２を介してＸＹステージ１２と一体的
に試料台１４を移動し、このときのセンサユニット１６
内のアライメントセンサの出力とレーザ干渉計２０の出
力とを内部メモリに記憶する。すなわち、このようにし
てベースライン計測を行う。なお、ベースライン計測の
シーケンスは本実施形態においても従来の露光装置と同
様であるので、その詳細な説明は省略する。

【００６８】続いて、主制御装置２４では、ウエハＷ上
の予め定めた複数、例えば７ないし１５個程度の特定の
ショット領域（サンプルショット）に付設されたアライ
メント用マーク（ウエハマーク）がプリズムミラー３２
の下（センサユニット１６内のアライメントセンサの検
出領域）に位置するようにレーザ干渉計２０の出力をモ
ニタしつつ駆動系２２を介して試料台１４を順次位置決
めしつつ、レーザ干渉計２０の出力とアライメントセン
サの出力とに基づいて各ウエハマークの位置を順次検出
するシーケンスに移行する。

【００６９】この際、主制御装置２４では、各ウエハマ
ークの位置計測の都度そのマーク位置の計測に先立っ
て、先に説明したようにしてフォーカスセンサを用いて
それぞれのマーク領域のＺ方向の位置ずれ量（デフォー
カス量）を検出し、この位置ずれ量が所定量を超えてい
るか否かを判断する。そして、Ｚ方向の位置ずれ量が所
定量を超えているマーク領域については、マーク位置の
検出を行なわず、Ｚ方向の位置ずれ量が所定量以内のマ
ーク領域についてのみアライメントセンサの出力、レー
ザ干渉計２０の出力に基づいてマーク位置の検出を実行
する。このようにすれば、アライメントマークの位置検
出結果が所定数（少なくとも６つ以上の所定の数）に達
した段階で計測を終了することができるので、全サンプ
ルショットについての計測を行なう場合に比べて計測時
間の短縮が可能となる。

【００７０】次に、主制御装置２４では上述のようにし
て計測された、少なくとも６個のアライメントマーク位
置の計測データとショット配列の設計データとを用い
て、特開昭６１−４４４２９号等に詳細に開示される最
小自乗法を用いた統計演算（いわゆるＥＧＡ演算）によ
りウエハＷ上の全てのショット配列座標を求める。

【００７１】しかる後、主制御装置４４では上記のアラ
イメント用マーク位置の検出結果と前述したベースライ
ン計測結果とに基づいて、各ショット領域（例えば，１
ショット１チップ取りの場合は各半導体チップに相当）
が投影光学系ＰＬの下に順次位置決めされるように試料
台１４を位置制御すると同時に不図示の斜入射光式のフ
ォーカスセンサからの焦点位置検出信号に基づいてオー
トフォーカス動作を実行しつつ、照明系ＩＯＰ内の不図
示のシャッタの開閉を制御して、試料台１８のステッピ
ングと露光を繰り返す。このようにして、ステップ・ア
ンド・リピート方式でウエハＷ上の各ショット領域へ順
次重ね合わせ露光が行われる。

【００７２】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、前述したアライメントセンサ（３０〜６
６、６８Ｘ、６８Ｙ）とアライメント制御ユニット１８
によりマーク位置検出手段が構成され、また前述したフ
ォーカスセンサ（３２、３８〜５２、７０〜７８）と試
料台１４と駆動系２２と主制御装置２４によって合焦手
段が構成され、さらに主制御装置２４によって演算手段
が構成されている。

【００７３】以上説明したように、本実施形態の露光装
置１０によると、アライメントセンサとフォーカスセン
サとが一体化されたセンサユニット１６が設けられ、ア
ライメントセンサの検出領域（被検出マークの領域）程
度の微小領域のデフォーカス量をフォーカスセンサで検
出することができるとともに、このフォーカスセンサの
計測結果に基づいて試料台１４のＺ位置を調整すること
により、焦点ずれのない状態（合焦状態）でアライメン
トセンサによりアライメントマーク（ウエハマーク）の
位置を検出することが可能となる。

【００７４】また、各ウエハマークの位置計測に先立っ
て、そのマーク領域のデフォーカス量を計測して、この
デフォーカス量が所定量以内のマーク領域についてのみ
マーク位置の検出を実行するので、ＥＧＡによりウエハ
上の全ショット領域の配列データを求める際に、凹凸の
程度が他の部分と比べて著しく大きな領域に形成された
アライメントマーク、例えばその表面に塵等の異物が付
着しているような領域に形成されたアライメントマーク
の位置の検出結果がショット配列の演算の基礎データに
含まれないようにする（除外する）ことができ、異物の
付着等がなく、デフォーカス量が所定範囲内となるアラ
イメントマークの位置の検出結果のみがショット配列の
演算の基礎データとなるので、主制御装置２４により演
算されたショット領域の配列は異物の付着等に起因する
誤差のない正確なものとなる。

【００７５】そして、この演算されたショット領域の配
列データにもとづいて、ウエハＷ上の各ショット領域が
所定の露光位置に順次位置決めされ、レチクルパターン
の像が複数のショット領域に順次露光される。従って、
ウエハ表面に異物等が付着した場合にも、いわゆるダイ
・バイ・ダイ方式の場合等に比べて高いスループットを
維持しつつ、重ね合わせ精度を高精度に維持することが
可能になる。

【００７６】また、センサユニット１６を構成するアラ
イメントセンサとフォーカスセンサとが同一の対物レン
ズ４８を共通に用いる構成であることから、当該対物レ
ンズ４８の光学特性が変化しても、その光学特性の変化
による焦点検出の影響が抑制される。

【００７７】また、フォーカスセンサを構成する検出系
内にウエハＷからの反射光を受光する際に、この反射光
のテレセントリック性を崩す瞳制限用の遮光板７６が設
けられているので、簡単な構成で、ウエハマーク領域の
Ｚ方向の変位（デフォーカス量）を再結像された像の横
ずれ量に変換して、検出することができる。

【００７８】なお、上記実施形態では、スループットを
重視する観点から、予め特定の複数ショット（サンプル
ショット）のウエハマークを検出対象として決め、この
検出対象のマークについて、フォーカスセンサにより検
出された焦点ずれ量が所定範囲内となった場合のみ、合
焦状態でその位置検出を順次行い、その位置検出結果が
所定数に達した段階で当該位置検出結果を用いてショッ
ト領域の配列を最小自乗法を用いた統計処理により演算
する場合について説明したが、本発明がこれに限定され
ることはなく、例えば予め特定の複数ショットのウエハ
マークを検出対象として決め、この特定の複数ショット
のウエハマークについて合焦状態で位置検出を順次行
い、この中で焦点ずれ量（デフォーカス量）が所定範囲
内となるマークの検出結果のみを用いてショット領域の
配列を最小自乗法を用いた統計処理により演算するよう
にしても良い。この場合には、焦点ずれ量が所定範囲で
あるか否かを位置検出の際に判断する必要がないので、
マーク位置検出の際の制御内容が比較的簡単になる。

【００７９】また、上記実施形態のＦＩＡ系のアライメ
ントセンサを構成する撮像素子６８Ｘ，６８Ｙ（図２参
照）は対物レンズ４８の視野内の同一範囲を撮像し、全
撮像範囲の内の異なる領域をそれぞれ画像解析するもの
であるが、撮像素子６８Ｘ，６８Ｙの各撮像範囲自体を
異なるらせるようにしてもよい。

【００８０】また、例えば図４に示される検出領域８６
Ｂ内のフォーカス位置のみを計測すれば良い場合には、
焦点検出用パターン８０Ｂ以外の焦点検出用パターン８
０Ａ、８０Ｃを不図示のシャッタにより遮光したり、焦
点検出用パターン８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ毎に照明用の
光源を別に設け、これらの光源の発光を制御することに
より、特定の焦点検出用パターンのみを照明するように
しても良い。あるいはスリット板７４に代えて液晶パネ
ルを設け、この液晶パネルの所望の位置（焦点検出用パ
ターン８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃのいずれかに相当する位
置）のみを光透過部に設定することにより特定の焦点検
出用パターンのみを発生させるようにしてもよい。

【００８１】さらに、上記実施形態では、アライメント
センサとしてＦＩＡ系のアライメントセンサを用いる場
合について説明したが、本発明がこれに限定されること
はなく、マーク位置検出手段の検出光学系としては、Ｌ
ＩＡ（Laser Interferometric Alignment ）方式のアラ
イメントセンサやＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式
のアライメントセンサを用いても良く、あるいはこれら
を適宜組み合わせて複数のアライメントセンサを同時に
用いるようにしても良い。但し、例えば、ＦＩＡ系とＬ
ＩＡ系とを組み合わせて同時に用いる場合には、図２の
ミラー６２とリレーレンズ６４との間に、ＬＩＡ系を使
用したときにウエハＷで反射してくるレーザ光をカット
する波長選択フィルタ等を配置する等の工夫が必要とな
る。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、スループットを高く維持出来るととも
に、感光基板表面に異物等が付着した場合にも重ね合わ
せ精度を高精度に維持することができるという従来にな
い優れた効果がある。

【００８３】また、請求項２に記載の発明によれば、上
記効果に加え、対物光学系の結像特性が変化しても、こ
れに影響されることなく、位置合わせ用マーク領域の焦
点ずれの検出を正確に行なうことが可能となるという効
果もある。

【００８４】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
上記請求項１、請求項２に記載の発明の効果に加え、簡
単な構成で位置合わせ用マーク領域の焦点ずれ（高さ方
向の変位）を再結像された像の横ずれに変換して検出す
ることが可能となるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図
である。

【図２】図１中のセンサユニットの構成を示す斜視図で
ある。

【図３】図２中のフォーカスセンサの構成を概略的に示
す図である。

【図４】ウエハ上で対物レンズの視野内に設定されるア
ライメントセンサの検出領域を示す拡大平面図である。

【図５】位置合わせ用のマークが形成されるウエハ上の
領域の一例を示す拡大図である。

【図６】図４に示したアライメントセンサの検出領域の
それぞれに投影される焦点検出用パターンの像を示す図
である。

【図７】ラインセンサ上に再結像される像を示す拡大図
である。

【符号の説明】

１０露光装置１４試料台１６センサユニット（アライメントセンサ、フォーカ
スセンサ）１８アライメント制御ユニット２２駆動系２４主制御装置４８対物レンズ（対物光学系）７８遮光板（光学部材）８６Ｂ、８６Ｃ検出領域９０Ｘ、９０ＹＦＩＡ系用のＬ／ＳパターンＷウエハ（感光基板）Ｒレチクル（マスク）ＰＬ投影光学系ＳＡショット領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光基板を所定の露光位置に順次位置決
めしつつ、マスクに形成されたパターンの像を投影光学
系を介して前記感光基板上の複数のショット領域に順次
露光する露光装置であって、前記感光基板上の各ショット領域に付設された位置合わ
せ用マーク領域と同程度の検出領域を有し、前記検出領
域内に位置する位置合わせ用マークの位置を検出するマ
ーク位置検出手段と；前記検出領域に光ビームを照射し
その反射光を受光することにより、その領域の合焦面に
対するずれを検出するとともに、そのずれ量に基づいて
前記感光基板の光軸方向の位置を調整する合焦手段と；
前記合焦手段で検出されたずれ量が所定範囲内にある、
前記マーク検出手段により合焦状態にて検出された位置
合わせ用マークの位置の検出結果のみを用い、当該検出
結果と設計上のショット領域の配列データとに基づいて
前記感光基板上の前記複数ショット領域の配列を最小自
乗法を用いた統計処理により演算する演算手段とを有す
る露光装置。
【請求項２】前記合焦手段は、前記光ビームの照射及
びその反射光の受光を前記マーク位置検出手段と同一の
対物光学系を介して行なうことを特徴とする請求項１に
記載の露光装置。
【請求項３】前記合焦手段は、前記反射光を受光する
際に該反射光のテレセントリック性を崩す光学部材を有
することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装
置。