JPH10223510A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベースライン計測を高精度に行う。 【解決手段】 ベースライン計測用の基準マークＦＭ
１，ＦＭ２を、ヨーイング計測に使用される移動鏡ＩＭ
ｙの上面に設ける。レーザ干渉計ＩＦＹ１，ＩＦＹ２に
より基準マークＦＭ１，ＦＭ２の回転量を計測し、ベー
スライン計測値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
表示素子等の製造工程で感光基板にマスクのパターンを
露光するのに用いられる露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子の製造のフォ
トリソグラフィ工程においては、フォトマスクあるいは
レチクル（以下、マスクという）に形成されたパターン
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
やガラスプレート等の感光基板（以下、単に基板とい
う）上に転写し、現像処理を経て形成されたレジストパ
ターンをマスクとしてフォトエッチングを行う。マスク
のパターンは、例えばステップ・アンド・リピート方式
の露光装置を用い、マスクと基板を高精度に位置合わせ
（アライメント）して、基板上に既に形成されているパ
ターンに重ね合わせて投影露光される。このアライメン
トの精度に対する要求はパターンの微細化と共に厳しく
なってきており、露光装置にはパターンの最小線幅の数
分の１ないしは数十分の１程度の位置合わせ精度を有す
るアライメント系が備えられている。

【０００３】基板を位置合わせするためのアライメント
系としては、レーザ光を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ＴＴＬ（スルー・
ザ・レンズ）方式のＬＳＡ（Laser Step Alignment）、
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ＴＴＬ方式のＬＩＡ（Laser Inte
rferometric Alignment）、あるいはハロゲンランプ等
を光源とする波長帯域幅の広い光で照明して投影光学系
を介することなく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マーク位置を計測するオフ・アクシ
ス方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）等がある。

【０００４】また、マスクを位置合わせするためのアラ
イメント系としては、基板ステージ上に設けられた基準
部材の基準マーク（フィデューシャルマーク）からスリ
ット状の光を発し、それを投影光学系及びマスクに設け
られたアライメントマークを介してマスク上方のセンサ
で受光するＩＳＳ、及びマスクに設けられたアライメン
トマークを撮像し、それを画像処理してマークの位置を
計測するＶＲＡ等がある。ＩＳＳは、基板ステージを移
動すすることによって計測光を走査し、その時検出され
る信号強度の変化からマークの位置を求める。

【０００５】これらの基板アライメント系とマスクアラ
イメント系を用いてマスクと基板とを位置合わせした
後、露光工程にはいる。この時、予め基板アライメント
系とマスクアライメント系の相対位置を高精度に計測し
ておく必要がある。基板アライメント系とマスクアライ
メント系の相対位置を計測する動作はベースライン計測
と呼ばれている。ベースライン計測は、アライメント系
の位置計測用の基準マークが設けられた基準部材を用い
て行われる。基準部材は、基板ステージ上に載置される
基板と干渉しないようにして基板ステージ上に設けられ
ている。

【０００６】ベースライン計測は、基準部材上の基準マ
ークを各アライメント系で計測できる位置（ベースライ
ン計測位置）に基板ステージを移動して、各アライメン
ト系の位置を計測することによって行われる。このため
に、基準部材上には、相対値が既知の各種アライメント
系用の基準マークが設けられている。

【０００７】また、基板ステージを移動することなく、
基板アライメント系の位置とマスクアライメント系の位
置を同時に計測してベースライン計測することも行われ
ている。この方法は同時ベースラインチェックと呼ば
れ、基準部材上に各種アライメント系用の基準マークを
基板アライメント系とマスクアライメント系の両方で同
時に計測できる位置に配置することで実現される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】回路パターン等を露光
するときの重ね合わせ精度を向上するためには、基板ア
ライメント系とマスクアライメント系のベースライン計
測を高精度に行うことが必要不可欠である。そのために
は、各種アライメント系の計測精度の向上と共に、基準
部材に設けられた基準マークの位置及び姿勢が安定して
いることが重要である。これらの基準マークの位置及び
姿勢は、予め計測され、装置定数として制御系に記憶さ
れている。

【０００９】ところで、基準部材は低膨張合金で基板ス
テージに取り付けられており、従来は基準マークの位置
及び姿勢の安定性は一応確保されているものと考えられ
ていた。しかし、露光装置の基板ステージは基板露光時
に露光装置内で発生する熱のために膨張し、この基板ス
テージの熱変形によって基準マークの位置及び姿勢が変
化する。この基板ステージの熱変形による基準マークの
位置及び姿勢の変化は、パターンの線幅に対する要求が
それほど厳しくない従来の露光装置においては大きな問
題となることはなかったが、近年の微細化したパターン
を露光する露光装置においては、それによって生じるベ
ースライン計測精度の悪化がパターンの重ね合わせ精度
に無視できない影響を与えることが判明した。

【００１０】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、ベースライン計測あるいは同時ベースライン
チェックを高精度に行うことのできる露光装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明においては、ベー
スライン計測用の基準マークを、その回転量を計測でき
る位置、具体的には基板ステージの２次元位置計測用の
レーザ干渉計の移動鏡に設けることにより前記目的を達
成する。

【００１２】すなわち、本発明は、マスク（Ｍ）に形成
されたパターンを基板（Ｗ）上に投影する投影光学系
（ＰＬ）と、基板（Ｗ）を保持して２次元方向に移動可
能な基板ステージ（ＷＳＴ）と、マスク（Ｍ）と基板
（Ｗ）とを位置合わせするためのアライメント系（１
Ａ；１Ｂ；２Ｘ，３Ｘ；２Ｙ，３Ｙ；４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ）と、アライメント系較正用の基準マーク（ＦＭ１，
ＦＭ２）と、基板ステージ（ＷＳＴ）の２次元位置計測
用のレーザ干渉計（ＩＦＸ，ＩＦＹ１，ＩＦＹ２）と、
基板ステージ（ＷＳＴ）に固定されたレーザ干渉計用の
移動鏡（ＩＭｘ，ＩＭｙ）とを含む露光装置において、
基準マーク（ＦＭ１，ＦＭ２）を移動鏡（ＩＭｙ）の上
面に設けたことを特徴とする。

【００１３】基準マーク（ＦＭ１，ＦＭ２）は、基板ス
テージ（ＷＳＴ）に固定された移動鏡（ＩＭｘ，ＩＭ
ｙ）のうちでも、ヨーイング計測に使用される移動鏡
（ＩＭｙ）の上面に設けるのが好ましい。

【００１４】本発明によると、ベースライン計測時に、
基板ステージ（ＷＳＴ）の２次元位置計測用のレーザ干
渉計（ＩＦＹ１，ＩＦＹ２）によって基準マーク（ＦＭ
１，ＦＭ２）の回転量（φ）を計測することが可能とな
る。そして、その計測された基準マークの回転量（φ）
を用いて各種アライメント系の計測結果を補正すること
により、高精度なベースライン計測あるいは同時ベース
ラインチェックを行うことが可能となる。

【００１５】

【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
一例の構成を示す斜視図である。マスクＭ上には、感光
剤を塗布した半導体ウエハ等の基板Ｗ上に露光すべき回
路パターン等が形成されたパターン領域ＰＡと、アライ
メント用のマスクマークＭＭ１，ＭＭ２が設けられてい
る。このマスクマークＭＭ１，ＭＭ２は、それぞれ投影
光学系ＰＬを介したマスクアライメント系の対物レンズ
１Ａ，１Ｂを介して光電的に検出される。また、マスク
ステージＭＳＴは、不図示のモータ等の駆動系によって
２次元（Ｘ，Ｙ，θ方向）に移動可能であり、その移動
量、又は移動位置は３つのレーザ干渉計ＩＭＸ，ＩＭ
Ｙ，ＩＭθによって逐次計測される。マスクステージＭ
ＳＴのＺ軸（光軸ＡＸと平行な軸）回りの回転量は、レ
ーザ干渉計ＩＭＹとＩＭθの計測値の差で求められ、Ｙ
方向の平行移動量はレーザ干渉計ＩＭＹとＩＭθの計測
値の平均値で求められ、Ｘ方向の平行移動量はレーザ干
渉計ＩＭＸによって求められる。

【００１６】図示した露光装置には、投影レンズＰＬの
みを介して基板Ｗ上のマークを検出するために投影光学
系ＰＬを介した第２のアライメント系が、Ｘ方向用とＹ
方向用とで分離して設けられている。Ｘ方向用の第２の
投影光学系を介するアライメント系は、マスクステージ
ＭＳＴと投影光学系ＰＬとの間に固定したミラー２Ｘと
対物レンズ３Ｘ等で構成され、Ｙ方向用の第２のアライ
メント系は、同様にして配置されたミラー２Ｙと対物レ
ンズ３Ｙ等で構成される。この例では、対物レンズ１
Ａ，１Ｂを含む第１のアライメント系をＴＴＭ（スルー
・ザ・マスク）アライメント系と呼び、対物レンズ３
Ｘ，３Ｙを含む第２のアライメント系は単にＴＴＬ（ス
ルー・ザ・レンズ）アライメント系と呼ぶことにする。

【００１７】基板Ｗが載置される基板ステージＷＳＴの
２辺上には、レーザ干渉計ＩＦＸからのビームを反射す
る移動鏡ＩＭｘと、レーザ干渉計ＩＦＹ１，ＩＦＹ２の
各々からのビームを反射する移動鏡ＩＭｙとが固定され
ている。レーザ干渉計ＩＦＸからのビームはＹ方向に伸
びた移動鏡ＩＭｘの反射面に垂直に入射し、そのビーム
の延長線は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの延長線と直交す
る。レーザ干渉計ＩＦＹ２からのビームは、Ｘ方向に伸
びた移動鏡ＩＭｙの反射面に垂直に入射し、そのビーム
の延長線も光軸ＡＸの延長線と直交する。もう一つのレ
ーザ干渉計ＩＦＹ１からのビームは、移動鏡ＩＭｙの反
射面に垂直に入射し、レーザ干渉計ＩＦＹ２のビームと
平行になっている。

【００１８】基板ステージＷＳＴのＸ方向の平行移動量
はレーザ干渉計ＩＦＸによって求められ、Ｙ方向の平行
移動量はレーザ干渉計ＩＦＹ１とＩＦＹ２の計測値の平
均値で求められる。また、基板ステージＷＳＴのヨーイ
ング（Ｚ軸回りの回転量）は、移動鏡ＩＭｙに対向する
レーザ干渉計ＩＦＹ１とＩＦＹ２の計測値の差で求めら
れる。

【００１９】また、オフ・アクシス方式の基板アライメ
ント系は、投影光学系ＰＬの下端部の直近に固定された
反射プリズム（又はミラー）４Ａと対物レンズ４Ｂ等で
構成される。オフ・アクシス・アライメント系の受光系
４Ｃは内部に共役指標マークを含み、プリズム４Ａと対
物レンズ４Ｂを介して指標マーク板に結像された基板上
のマーク等をＣＣＤカメラ等で撮像する。

【００２０】この例では、プリズム４Ａを介して基板ス
テージＷＳＴ上に落ちる対物レンズ４Ｂの光軸と、投影
光学系ＰＬの光軸ＡＸとがＸ方向のみに一定間隔だけ離
れ、Ｙ方向については位置座標差がほとんどないように
設定されている。さらに、対物レンズ４Ｂの基板ステー
ジＷＳＴに落ちる光軸の延長線は、レーザ干渉計ＩＦＸ
のビームの延長線とレーザ干渉計ＩＦＹ１のビームの延
長線の各々と直交する。

【００２１】図２に示すように、基板ステージＷＳＴの
ヨーイングを計測する移動鏡ＩＭｙの中央部の内部は空
洞になっており、その上面にはベースライン計測のため
の２つの基準マークＦＭ１，ＦＭ２が設けられている。
移動鏡ＩＭｙは棒状石英の側面にレーザ干渉計ＩＦＭ
１，ＩＦＭ２のビームを反射する反射層を設けたもので
あるが、その中央部を下方から研削して空洞部５を形成
し、薄く板状に残されたた石英部分６の上面にクロム等
の遮光層を形成し、その一部を基準マークＦＭ１，ＦＭ
２の形状にエッチングしてマークを形成したものであ
る。基準マークＦＭ１はオフ・アクシス方式の基板アラ
イメント系（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）で検出可能であり、基
準マークＦＭ２はＴＴＭアライメント系（１Ａ，１
Ｂ）、又はＴＴＬアライメント系（２Ｘ，３Ｘ；２Ｙ，
３Ｙ）によって検出可能である。これら基準マークＦＭ
１，ＦＭ２のＸ方向の間隔は、サブミクロンの精度で正
確に作られている。

【００２２】図３は、基板ステージＷＳＴに固定された
ヨーイング計測に使用される移動鏡ＩＭｙの付近の部分
断面図である。基板ステージＷＳＴは、Ｚ方向に移動可
能なＺステージ７Ａと、Ｚ方向に直交するＸＹ方向に移
動可能なＸＹステージ７Ｂと、Ｚ軸の回りに微小回転可
能なθテーブル７Ｃとによって構成されている。基板Ｗ
はθステージ７Ｃ上に載置されている。また、Ｚステー
ジ７Ａ及び移動鏡ＩＭｙの空洞部５には、レンズ８Ａ、
反射ミラー８Ｂ、光ファイバー８Ｃが配置され、基板ス
テージの外部に設けられた露光波長と同一の波長の光を
出射する光源８Ｄからの光によって、基準マークＦＭ２
を下方から照明することができるようになっている。

【００２３】図４は、基板ステージＷＳＴ上の各部材の
配置を示す平面図で、基板Ｗは基板ステージＷＳＴ上で
微小回転可能なθテーブル７Ｃに固定された基板ホルダ
ＷＨ上に配置され、真空吸着される。図４に示すよう
に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと対物レンズ４Ｂの視野
とは極力接近するように配置されている。

【００２４】図５は、移動鏡ＩＭｙ上に形成された基準
マークＦＭ１，ＦＭ２の一例の詳細マーク配置を示す平
面図である。図５において、Ｘ軸と平行な直線ＬＸと、
Ｙ軸と平行な直線ＬＹ２との交点が基準マークＦＭ２の
中心であり、ベースライン計測時には、その交点が投影
光学系ＰＬの光軸ＡＸとほぼ一致するように基板ステー
ジＷＳＴが位置づけられる。

【００２５】この例では、その交点上に発光型の十字状
スリットマークＩＦＳが配置され、図３で説明したよう
に、露光光と同一波長の照明光が裏側から発光スリット
マークＩＦＳを含む局所領域ＩＳａのみを照明する。ま
た、直線ＬＸ上で発光スリットマークＩＦＳを挟む対称
的な２箇所には、マスクマークＭＭ１，ＭＭ２のそれぞ
れの配置に対応した基準マークＦＭ２Ａ，ＦＭ２Ｂが設
けられている。このマークＦＭ２Ａ，ＦＭ２Ｂは、移動
鏡ＩＭｙ上のクロム層を十字状のスリットでエッチング
したもので、基準マークＦＭ２ＡはマスクマークＭＭ１
とアライメントされ、基準マークＦＭ２Ｂはマスクマー
クＭＭ２とアライメントされる。

【００２６】発光スリットマークＩＦＳの中心（交点）
を原点とする円形領域ＰＩＦは投影光学系ＰＬの投影視
野領域であり、この例の場合、図１に示したＸ方向用の
ＴＴＬアライメント系２Ｘ，３Ｘによって検出可能なマ
ークＬＩＭｘが視野領域ＰＩＦ内の直線ＬＹ２上に配置
され、Ｙ方向用のＴＴＬアライメント系２Ｙ，３Ｙによ
って検出可能なマークＬＩＭｙが視野領域ＰＩＦの直線
ＬＸ上に配置される。２つのＴＴＭアライメント系１
Ａ，１ＢがそれぞれマスクマークＭＭ１，ＭＭ２と基準
マークＦＭ２Ａ，ＦＭ２Ｂとを同時に検出している状態
で、Ｘ方向用のＴＴＬアライメント系２Ｙ，３Ｙがマー
クＬＩＭｙを検出することができるように、各マークＦ
Ｍ２Ａ，ＦＭ２Ｂ，ＬＩＭｘ，ＬＩＭｙが配置されてい
る。

【００２７】一方、直線ＬＹ２からＸ方向に一定距離だ
け離れて設定された直線ＬＹ１はＹ軸と平行であり、こ
の直線ＬＹ１と直線ＬＸの交点上には、オフ・アクシス
・アライメント系の対物レンズ４Ｂの視野内ＭＩＦに包
含されうる大きさの基準マークＦＭ１が形成されてい
る。マークＦＭ１は２次元のアライメントが可能なよう
に、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれと平行に設けた複数のラ
インパターンの集合体である。このように、各基準マー
クは、直線ＬＹ１がＸＹ平面内でレーザ干渉計ＩＦＹ１
のビーム中心とほぼ一致し、直線ＬＹ２がレーザ干渉計
ＩＦＹ２のビーム中心とほぼ一致するように、移動鏡Ｉ
Ｍｙ上に設けられている。図５中のマークＬＳＭｘはＸ
方向用のＴＴＬアライメント系２Ｘ，２Ｘで検出される
もので、基準マークＦＭ２ＢのＸ座標値と同一位置に設
けられている。

【００２８】図６は、基準マークＦＭ２側の各マーク配
置のみを拡大して示したもので、投影光学系ＰＬの投影
視野領域ＰＩＦの中心を発光スリットマークＩＦＳの交
点に合致させた状態を示す。図６には、さらにその状態
で理想的に位置決めされたマスクＭの外形とパターン領
域ＰＡの外形との位置関係を２点鎖線で表してある。こ
の状態で基準マークＦＭ２ＡはマスクマークＭＭ１と整
合することができる。ここで、基準マークＦＭ２Ａの中
心とマークＬＩＭｙの中心とのＸ方向の間隔Ｋ１と、発
光スリットマークＩＦＳの中心とマークＬＳＭｙとのＸ
方向の間隔Ｋ２とは、発光スリットマークＩＦＳがマス
クマークＭＭ１をＹ方向に走査するときのＸ方向のオフ
セット量ΔＸｋ（基板側換算値）だけ差を持つように設
定されている。すなわち、Ｋ１＝Ｋ２＋ΔＸｋ、あるい
はＫ１＝Ｋ２−ΔＸｋ、に設定されている。

【００２９】さらに、Ｘ方向用のＴＴＬアライメント系
で検出可能なマークＬＳＭｘのＸ方向の中心位置は、基
準マークＦＭ２ＢのＸ方向の中心位置と一致する。これ
は、２箇所の基準マークＦＭ２Ａ，ＦＭ２Ｂの各中心点
と発光スリットマークＩＦＳの中心とのＸ方向の間隔Ｋ
３がともに等しいときに成り立つ条件である。またマー
クＬＳＭｘのＹ方向の位置は、マークＬＩＭｘのＹ方向
の位置とほぼ等しいが、厳密には、発光マークＩＦＳの
中心とマークＬＩＭｘの中心とのＹ方向の間隔をＫ４、
発光マークＩＦＳの中心とマークＬＳＭｘの中心とのＹ
方向の間隔をＫ５とするとき、Ｋ４＝Ｋ５＋ΔＹｋ、又
はＫ４＝Ｋ５−ΔＹｋ、の関係に設定される。ここで、
ΔＹｋは発光スリットマークＩＦＳがマスクマークＭＭ
１をＸ方向に走査するときのＹ方向のオフセット量であ
る。

【００３０】次に、ベースライン計測の一例について簡
単に説明する。ベースライン計測時には、図４に示すよ
うに、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸが基準マークＦＭ２に
ほぼ一致し、オフ・アクシス・アライメント系（４Ａ，
４Ｂ）の光軸が基準マークＦＭ１にほぼ一致するように
基板ステージＷＳＴを位置決めする。より正確に言う
と、移動鏡ＩＭｙ上に設けられた２つの基準マークＦＭ
２Ａ，ＦＭ２Ｂ（図５参照）のそれぞれが投影光学系Ｐ
Ｌの視野ＰＩＦ内の設計上の位置にくるように干渉計Ｉ
ＦＸ，ＩＦＹ２（又はＩＦＹ１）の計測値に応じて基板
ステージ駆動系を制御して基板ステージＷＳＴを位置決
めする。なお、マスクＭは、２つの基準マークＦＭ２
Ａ，ＦＭ２Ｂの設計上の座標位置に対して、正確にアラ
イメントされているものとする。

【００３１】基板ステージＷＳＴが位置決めされると、
基準マークＦＭ１，ＦＭ２の位置を基板ステージＷＳＴ
用のレーザ干渉計ＩＦＸ，ＩＦＹ２（又はＩＦＹ２）に
よる計測値に基づいてサーボロックする。

【００３２】また、基板ステージＷＳＴがベースライン
計測位置にあるとき、レーザ干渉計ＩＦＹ１，ＩＦＹ２
で計測した基板ステージＷＳＴの回転量を元に基準マー
クの回転量を求める。レーザ干渉計ＩＦＹ１の計測値を
Ｙ１、レーザ干渉計ＩＦＹ２の計測値をＹ２、２つのレ
ーザ干渉計ＩＦＹ１，ＩＦＹ２のビーム間隔をＤとする
とき、基準マークの回転量φは次の〔数１〕により求め
ることができる。φは、反時計回りを正とする。

【００３３】

【数１】φ＝（Ｙ１−Ｙ２）／Ｄ

【００３４】基板ステージＷＳＴが位置決めされると、
基準マークＦＭ２Ａ，ＦＭ２ＢはマスクマークＭＭ１，
ＭＭ２とほぼ整合された状態でＴＴＭアライメント系１
Ａ，１Ｂで検出できる状態となる。そして、ＴＴＭアラ
イメント系とオフ・アクシス・アライメント系とを同時
に使用して基準マークＦＭ１，ＦＭ２の検出を行う。

【００３５】この段階では、すでにオフ・アクシス・ア
ライメント系（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）の検出領域ＭＩＦ内
に基準マークＦＭ１が位置している。オフ・アクシス・
アライメント系の受光系４ＣはＣＣＤカメラを用いて指
標板内の指標マークと基準マークＦＭ１とのＸ，Ｙ方向
の位置ずれ量（ΔＸＦ，ΔＹＦ）を基板Ｗ上の実寸とし
て求める。同時に、ＴＴＭアライメント系１Ａ，１Ｂに
より、マスクマークＭＭ１と基準マークＦＭ２Ａとの
Ｘ，Ｙ方向の位置ずれ量（ΔＸＭ１，ΔＹＭ１）と、マ
スクマークＭＭ２と基準マークＦＭ２ＢとのＸ，Ｙ方向
の位置ずれ量（ΔＸＭ２，ΔＹＭ２）とを基板Ｗ側の実
寸として計測する。

【００３６】続いて、基板ステージＷＳＴのサーボロッ
クを解除し、発光スリットマークＩＦＳがマスクマーク
ＭＭ１を２次元に走査するように基板ステージＷＳＴを
駆動し、ＴＴＬアライメント系のＬＳＡ方式とＴＴＭア
ライメント系のＩＦＳ方式を同時に使用して各基準マー
クを検出する。まず、基板ステージＷＳＴをＹ方向に移
動し、ＬＳＡ方式でマークＬＳＭｙのＹ座標値を位置Ｙ
Ｌｓとして検出する。このとき、発光スリットマークＩ
ＦＳでマスクマークＭＭ１を走査することにより、その
Ｙ座標値ＹＩｆを計測する。

【００３７】同様に、基板ステージＷＳＴをＸ方向に移
動し、Ｘ方向用のＴＴＬアライメント系のＬＳＡ方式に
よりスリット状のスポットでマークＬＳＭｘを相対走査
することにより、マークＬＳＭｘのＸ座標値ＸＬｓを計
測する。同時に、Ｘ方向に移動する発光スリットマーク
ＩＦＳでマスクマークＭＭ１を走査することで、マスク
マークＭＭ１のＸ座標値ＸＩｆを計測する。

【００３８】座標位置ＹＬｓとＹＩｆとの差が、Ｙ方向
用のＬＳＡ方式によるＴＴＬアライメント系の検出中心
とマスクＭの中心の投影点とのＹ方向のベースライン量
である。各種アライメント系のベースライン量は、ＴＴ
Ｍアライメント系１Ａで計測されたマスクマークＭＭ１
と基準マークＦＭ２ＡとのＸ，Ｙ方向の位置ずれ量（Δ
ＸＭ１，ΔＹＭ１）、ＴＴＭアライメント系１Ｂで計測
されたマスクマークＭＭ２と基準マークＦＭ２Ｂとの
Ｘ，Ｙ方向の位置ずれ量（ΔＸＭ２，ΔＹＭ２）、ＴＴ
Ｌアライメント系のＬＳＡ方式により計測されたマーク
ＬＳＭｘのＸ座標値ＸＬｓ、マークＬＳＭｙのＹ座標値
ＹＬｓ、発光スリットマークＩＦＳの走査により計測さ
れたマスクマークＭＭ１のＸ座標値ＸＩｆ及びＹ座標値
ＹＩｆ、オフ・アクシス・アライメント系で計測された
指標板内の指標マークと基準マークＦＭ１とのＸ，Ｙ方
向の位置ずれ量（ΔＸＦ，ΔＹＦ）、レーザ干渉計ＩＦ
Ｙ１，ＩＦＹ２によって計測された基準マーク（移動鏡
ＩＭｙ）の回転量φと、設計上の定数値とに基づいて演
算される。

【００３９】設計上の定数値としては、基準マークＦＭ
１の中心点と基準マークＦＭ２ＡとのＸ，Ｙ方向の各距
離（ΔＸｆａ，ΔＹｆａ）と、基準マークＦＭ１の中心
点と基準マークＦＭ２ＢとＸ，Ｙ方向の各距離（ΔＸｆ
ｂ，ΔＹｆｂ）とが基板ステージＷＳＴ用の干渉計ＩＦ
Ｘ，ＩＦＹ２（又はＩＦＹ１）で決まる静止座標系上の
値として記憶されている。

【００４０】定数値ΔＸｆａ，ΔＸｆｂに基づいて、基
準マークＦＭ２Ａ，ＦＭ２Ｂの各中心点を結ぶ線分の２
等分線と、基準マークＦＭ１の中心点とのＸ方向距離Ｌ
Ｆが次の〔数２〕のように算出される。

【００４１】

【数２】ＬＦ＝（ΔＸｆａ＋ΔＸｆｂ）／２

【００４２】次に、次の〔数３〕のように、ＴＴＭアラ
イメント系１Ａで求めたＸ方向のずれ量ΔＸＭ１と、Ｔ
ＴＭアライメント系１Ｂで求めたＸ方向のずれ量ΔＸＭ
２との差の１／２を基板側の寸法ΔＸｃｃとして求め
る。

【００４３】

【数３】ΔＸｃｃ＝（ΔＸＭ１−ΔＸＭ２）／２

【００４４】ここでΔＸＭ１，ΔＸＭ２は、マスクマー
クＭＭ１，ＭＭ２が基準マークＦＭ２Ａ，ＦＭ２Ｂのそ
れぞれに対してマスク中心の方向に方向にずれていると
きは正、逆方向にずれているときは負の値をとるものと
する。上記〔数３〕で求められた値ΔＸｃｃがゼロのと
き、マスクＭの中心の投影点は、２つの基準マークＦＭ
２Ａ，ＦＭ２Ｂの各中心点のＸ方向の２等分点上に精密
に合致していることになる。

【００４５】次に、実測値ΔＸＦと計算値ＬＦ，ΔＸｃ
ｃとに基づいて、マスクＭの中心のＸＹ座標平面への投
影点と、オフ・アクシス・アライメント系４Ａ，４Ｂ，
４Ｃの指標板のＸ方向中心点のＸＹ座標平面への投影点
とのＸ方向の距離ＢＬＯｘを、オフ・アクシス・アライ
メント系に関するＸ方向ベースライン量として次式〔数
４〕のように算出する。

【００４６】

【数４】ＢＬＯｘ＝ＬＦ−ΔＸｃｃ−ΔＸＦ

【００４７】ここでΔＸＦは、指標板のＸ方向中心点に
対して基準マークＦＭ１が投影光学系ＰＬ（基準マーク
ＦＭ２Ａ，ＦＭ２Ｂ）の方向にずれて検出されたときは
正の値をとり、逆方向にずれて検出されたときは負の値
をとるものとする。

【００４８】次に、実測値ΔＹＭ１とΔＹＭ２に基づい
て、マスクＭの中心点の投影点と、基準マークＦＭ２Ａ
の中心点とＦＭ２Ｂの中心点とを結ぶ線分の２等分線
（ほぼ直線ＬＹ２上にある）とのＹ方向のずれ量ΔＹｃ
ｃを次式〔数５〕のように求める。

【００４９】

【数５】ΔＹｃｃ＝（ΔＹＭ１−ΔＹＭ２）／２

【００５０】ここでΔＹＭ１，ΔＹＭ２は、マスクマー
クＭＭ１，ＭＭ２のそれぞれが対応する基準マークＦＭ
２Ａ，ＦＭ２Ｂに対して図５上でＹの正方向（図５の紙
面内で上方）にずれているときは正、逆方向にずれてい
るときは負の値をとるものとする。このずれ量Ｙｃｃ
は、マスクＭの中心の投影点と、基準マークＦＭ２Ａ，
ＦＭ２Ｂの各中心点を結ぶ線分の２等分線とが精密に一
致したとき零になる。さらに、定数値ΔＹｆａ，ΔＹｆ
ｂに基づいて基準マークＦＭ２Ａ，ＦＭ２Ｂの各中心点
を結ぶ線分の２等分線と基準マークＦＭ１の中心点との
Ｙ方向のずれ量ΔＹｆ２を次式〔数６〕のように求め
る。

【００５１】

【数６】ΔＹｆ２＝（ΔＹ１ａ−ΔＹ１ｂ）／２

【００５２】以上の計算値ΔＹｃｃ，ΔＹｆ２と実測値
ΔＹＦとに基づいて、マスクＭの中心の投影点と、オフ
・アクシス・アライメント系の指標板のＹ方向の中心点
の投影点とのＹ方向の距離ＢＬＯｙを、オフ・アクシス
・アライメント系のＹ方向ベースライン量として次の
〔数７〕のように算出する。

【００５３】

【数７】 ＢＬＯｙ＝ΔＹｃｃ−ΔＹｆ２−ΔＹＦ＋ＬＦ・tanφ ≒ΔＹｃｃ−ΔＹｆ２−ΔＹＦ＋ＬＦ・φ

【００５４】上記〔数７〕の右辺第４項は、移動鏡ＩＭ
ｙすなわち基準マークＦＭ１，ＦＭ２がφだけ回転して
いることによる計測誤差を補正するための項である。以
上の演算により、オフ・アクシス・アライメント系のベ
ースライン量（ＢＬＯｘ，ＢＬＯｙ）が求められる。

【００５５】本発明によると、基準マークを移動鏡ＩＭ
ｙの上面に設けたことにより、基準マークと移動鏡ＩＭ
ｙの相対位置変化をゼロにすることができる。そして、
移動鏡ＩＭｙの回転量（ヨーイング）はレーザ干渉計Ｉ
ＦＹ１，ＩＦＹ２により計測することができるため、そ
の回転量をアライメント系の計測結果に反映させること
でより高精度なベースライン計測が可能となる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によると、
ベースライン計測時に基準マークの回転量を計測し、そ
の回転量をアライメント系の計測結果に反映させること
により、高精度なベースライン計測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一例の構成を示す斜視
図。

【図２】移動鏡の詳細構造図。

【図３】基板ステージに固定された移動鏡の付近の部分
断面図。

【図４】基板ステージ上の各部材の配置を示す平面図。

【図５】移動鏡上に形成された基準マークの一例の詳細
マーク配置を示す平面図。

【図６】投影光学系の視野領域、マスクパターン、及び
基準マークの配置を示す平面図。

【符号の説明】

Ｗ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＭＳＴ…マスクステー
ジ、ＷＳＴ…基板ステージ、ＩＭｘ，ＩＭｙ…移動鏡、
１Ａ，１Ｂ…ＴＴＭアライメント系、２Ｘ，３Ｘ…Ｘ方
向用ＴＴＬアライメント系、２Ｙ，３Ｙ…Ｙ方向用ＴＴ
Ｌアライメント系、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…オフ・アクシス
・アライメント系、ＦＭ１…オフ・アクシス・アライメ
ント系用の基準マーク、ＦＭ２…ＴＴＭアライメント系
用の基準マーク、ＩＦＸ，ＩＦＹ１，ＩＦＹ２…基板ス
テージ用のレーザ干渉計、ＩＭＸ，ＩＭＹ，ＩＭθ…マ
スクステージ用のレーザ干渉計、ＭＭ１，ＭＭ２…マス
クマーク、５…空洞部、７Ａ…Ｚステージ、７Ｂ…ＸＹ
ステージ、７Ｃ…θテーブル７Ｃ、８Ａ…レンズ、８Ｂ
…反射ミラー、８Ｃ…光ファイバー、８Ｄ…光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクに形成されたパターンを基板上に
   投影する投影光学系と、前記基板を保持して２次元方向
   に移動可能な基板ステージと、前記マスクと前記基板と
   を位置合わせするためのアライメント系と、前記アライ
   メント系較正用の基準マークと、前記基板ステージの２
   次元位置計測用のレーザ干渉計と、前記基板ステージに
   固定された前記レーザ干渉計用の移動鏡とを含む露光装
   置において、 前記基準マークは前記移動鏡の上面に設けられているこ
   とを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記基準マークは、前記基板ステージの
   ヨーイング計測に使用される移動鏡の上面に設けられて
   いることを特徴とする請求項１記載の露光装置。