JPH10247618A

JPH10247618A - 走査型露光装置

Info

Publication number: JPH10247618A
Application number: JP9065316A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Shiraishi; 直正白石
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクステージ加速時のマスク（レチクル）
の位置ずれに起因する露光不良の発生を未然に防止す
る。【解決手段】主制御装置３０により、レチクルパター
ンの露光のため、ステージ制御系２１を介してレチクル
ステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴの相対走査が行
われるが、この相対走査の際のレチクルステージＲＳＴ
とレチクルＲとの相対位置関係がレチクルステージＲＳ
Ｔ上に設けられた検出手段によって検出される。そし
て、両ステージの相対走査開始前と加速終了時とで検出
手段の検出値が相互に異なる場合には、主制御装置３０
により露光が中断される。従って、レチクルステージ加
速時のレチクルの位置ずれに起因する露光不良の発生が
未然に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型露光装置に
係り、更に詳しくは、例えば半導体素子、撮像素子（Ｃ
ＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の製造
工程内のフォトリソグラフィ工程でマスクパターンを感
光性の基板上に露光するスリットスキャン、ステップア
ンドスキャン方式等の走査型露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子等を製造するため
のリソグラフィ工程（マスクパターンのレジスト像を基
板上に形成する工程）では、マスク又はレチクル（以
下、「レチクル」と総称する）のパターンを投影光学系
を介して、フォトレジストが塗布されたウエハ（又はガ
ラスプレート等）の基板上に露光する投影露光装置、例
えばステップアンドリピート方式の縮小投影露光装置
（ステッパー）等が使用されている。かかる縮小投影露
光装置では、レチクル上に５倍ないし４倍に拡大されて
描画されたパターン原版を投影光学系により縮小してウ
エハ上に露光転写する。

【０００３】ところで、半導体素子はますます高集積化
し、より集積度の高いＵＬＳＩの製造に際しては、より
解像度が高い、従ってより開口数が大きな投影光学系が
必要となる。また、半導体素子の大量生産を目的とする
ため必然的に高スループットが要求され、より露光エリ
アの大きな投影光学系が必要となる。これらの要求によ
り投影光学系はますます巨大化し、また、大開口数化の
ために得られる焦点深度が小さくなってきた。そこでそ
れらの問題を解決するために、小さな露光エリアの投影
光学系を用い、かつ、レチクルとウエハを結像関係を保
ったまま相対走査することで、結果として大きな露光エ
リアが得られる走査型露光装置（スキャン型露光装置）
が注目され、実用化され始めている。

【０００４】スキャン型露光装置では、レチクルとウエ
ハの結像関係を保つために、レチクルの走査には、ウエ
ハのそれに比べて５倍ないし４倍の速度が要求される。
走査速度が遅ければ、露光装置としてのスループットが
低下するために、高スループット化のためには速い走査
速度と大きな加速度が要求される。

【０００５】一般にステッパー及びスキャン型露光装置
では、レチクル及びウエハはそれぞれのステージ上へ真
空吸着部を介して固定されている。すなわち、それぞれ
のステージのレチクル又はウエハとの接触面には、微小
な溝が刻まれ、その溝の中の気圧を大気圧より低くし、
気圧差を生じさせることでレチクル及びウエハを各ステ
ージに固設している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】走査型露光装置では、
高スループット化の要求や、化学増幅型レジスト等の超
高感度レジストの普及等により、走査速度（スキャン速
度）及び加速度はますます増大する傾向にあり、特に加
速度の増大に伴って、真空吸着されたレチクル又はウエ
ハが加速度により吸着面内方向に位置ずれするおそれが
生じてきた。特にレチクルステージには、ウエハステー
ジに比べて結像倍率分だけ大きな加速度が加わるため、
その影響は深刻である。

【０００７】レチクルがレチクルステージ上の所定の位
置からずれた状態で露光が行われた場合、当然ウエハ上
に転写されるパターンも位置ずれし、既存のパターンに
対して正確な重ね合わせが行なわれず、不良品のＬＳＩ
を製造してしまうこととなる。

【０００８】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、請求項１ないし３に記載の発
明の目的は、マスクステージ加速時のマスク（レチク
ル）の位置ずれに起因する露光不良の発生を未然に防止
することが可能な走査型露光装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスク（Ｒ）と感応基板（Ｗ）とを投影光学系（Ｐ
Ｌ）に対して所定の走査方向に相対移動させ、前記マス
ク（Ｒ）に形成されたパターンの像を前記投影光学系
（ＰＬ）を介して前記感応基板（Ｗ）上に逐次露光転写
する走査型露光装置であって、前記マスク（Ｒ)を保持
して所定の移動面上を前記走査方向に所定ストローク範
囲で移動可能なマスクステージ（ＲＳＴ）と；前記感応
基板（Ｗ）を保持して前記マスクステージの移動面とほ
ぼ共役な面内を移動可能な基板ステージ（ＷＳＴ）と；
前記マスクステージ（ＲＳＴ）と前記基板ステージ（Ｗ
ＳＴ）とを同期して前記走査方向に相対移動させるステ
ージ制御系（２１）と；前記マスクステージと前記マス
クとの相対位置関係を検出する検出手段（３６〜４４）
と；前記マスクパターンの露光のため、前記ステージ制
御系を介して前記両ステージの相対走査を行なうととも
に前記両ステージの相対走査開始前と加速終了時との前
記検出手段の検出値が相互に異なる場合には、露光を中
断する制御手段（３０）とを有する。

【００１０】これによれば、ステージ制御系により、マ
スクステージと基板ステージとが同期して走査方向に相
対移動させる相対走査が行われる。本明細書において、
この相対走査とは、それぞれのステージを停止状態から
所定の目標速度まで同期して加速し、両ステージがそれ
ぞれの目標速度に達すると、その速度での等速同期状態
を保持したまま両ステージを移動させることを意味す
る。

【００１１】また、制御手段により、マスクパターンの
露光のため、ステージ制御系を介して両ステージの上記
の相対走査が行われるが、この相対走査の際のマスクス
テージとマスクとの相対位置関係が検出手段によって検
出される。そして、両ステージの相対走査開始前と加速
終了時とで検出手段の検出値が相互に異なる場合には、
制御手段により露光が中断される。

【００１２】これにより、相対走査の開始後、加速中の
レチクルステージに加わる加速度に起因してマスクがマ
スクステージ上で位置ずれした場合には、両ステージの
相対走査開始前と加速終了時とで検出手段の検出値が相
互に異なるので、制御手段により露光が中断されること
となる。従って、マスクステージ加速時のマスク（レチ
クル）の位置ずれに起因する露光不良の発生が未然に防
止される。

【００１３】なお、制御手段は、検出手段の検出値を相
対走査の開始時点と加速終了時点とでモニタしても良い
が、相対走査の間中ずっとモニタしても良い。

【００１４】この場合において、請求項２に記載の発明
の如く、前記マスク（Ｒ）と前記基板ステージ（ＷＳ
Ｔ）又は前記感応基板（Ｗ）上の所定の基準点との相対
位置関係を計測するための計測手段（１４）を更に有す
る場合には、前記制御手段（３０）は、前記露光の中断
後に、前記計測手段を用いて前記マスクと前記基準点と
の相対位置関係を計測した後、露光のための前記両ステ
ージの相対走査を再度行なうようにしても良い。このよ
うにする場合には、露光の中断後に、計測手段を用いて
マスクと基板ステージ又は感応基板上の所定の基準点と
の相対位置関係が計測され後、露光のための両ステージ
の相対走査が再度行なわれるので、中断によるスループ
ット低下を抑制することが可能になる。

【００１５】この場合、再度の露光の際には、マスクの
所定の基準点に対する位置が再度検出されるので、その
マスクの位置ずれを考慮して基板ステージ側の移動を行
なうようにすることが望ましい。

【００１６】請求項３に記載の発明は、マスク（Ｒ）と
感応基板（Ｗ）とを投影光学系（ＰＬ）に対して所定の
走査方向に相対移動させ、前記マスク（Ｒ）に形成され
たパターンの像を前記投影光学系（ＰＬ）を介して前記
感応基板（Ｗ）上に逐次露光転写する走査型露光装置で
あって、前記マスク（Ｒ）を保持して所定の移動面上を
前記走査方向に所定ストローク範囲で移動可能であると
ともに前記移動面上の微小移動が可能なマスクステージ
（ＲＳＴ）と；前記感応基板（Ｗ）を保持して前記マス
クステージ（ＲＳＴ）の移動面とほぼ共役な面内を移動
可能な基板ステージ（ＷＳＴ）と；前記マスクステージ
と前記基板ステージとを同期して前記走査方向に相対移
動させるステージ制御系（２１）と；前記マスクステー
ジ（ＲＳＴ）と前記マスク（Ｒ）との相対位置関係を検
出する検出手段と；前記ステージ制御系による前記両ス
テージの相対走査開始前と加速終了時との前記検出手段
の検出値が相互に異なる場合には、当該両検出値に基づ
いて前記マスクステージの面内位置を補正するとともに
露光を行なう制御手段（３０）とを有する。

【００１７】これによれば、ステージ制御系により、マ
スクステージと基板ステージとが同期して走査方向に相
対移動させる相対走査が行われる。また、制御手段によ
り、ステージ制御系による両ステージの相対走査開始前
と加速終了時との検出手段の検出値が相互に異なる場合
には、当該両検出値に基づいてマスクステージの面内位
置が補正されるとともに露光が行われる。

【００１８】これにより、相対走査の開始後、加速中の
マスクステージに加わる加速度に起因してマスクがマス
クステージからずれた場合には、相対走査開始前と加速
終了時との検出手段の検出値に基づいてマスクステージ
の面内位置が補正されるとともに露光が行われるように
なる。従って、マスクステージ加速時のマスク（レチク
ル）の位置ずれに起因する露光不良の発生を未然に防止
することができるとともに、露光が中止されないので、
スループットの低下も生じない。

【００１９】この場合には、その走査露光中も制御手段
では、検出手段の出力を常時モニタし、検出手段の出力
に変化が生じた場合には、変化前後の検出値に基づいて
マスクステージの面内位置を補正しつつ露光を続行する
ようにしても良い。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１な
いし図４に基づいて説明する。

【００２１】図１には、実施形態に係る走査型露光装置
１０の全体構成が概略的に示されている。この走査型露
光装置１０は、いわゆるステップアンドスキャン露光方
式の投影露光装置である。

【００２２】この走査型露光装置１０は、露光用の照明
光でマスクとしてのレチクルＲを照明する照明光学系Ｉ
ＯＰ、マスクとしてのレチクルＲを保持するマスクステ
ージとしてのレチクルステージＲＳＴ、投影光学系Ｐ
Ｌ、基板としてのウエハＷを保持する基板ステージとし
てのウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備
えている。

【００２３】照明光学系ＩＯＰは、例えばコリメータレ
ンズ、フライアイレンズ、リレーレンズ系、レチクルブ
ラインド、コンデンサレンズ等（いずれも図示省略）を
含んで構成され、不図示の光源からの照明光によりほぼ
均一な照度でレチクルＲ上のレチクルブラインドにより
規定された所定のスリット状の照明領域ＩＡＲ（図２参
照）を上方から照明する。照明光としては、例えばＫｒ
Ｆエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光等のエキ
シマレーザ光、銅蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、
あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、
ｉ線等）等が用いられる。

【００２４】前記レチクルステージＲＳＴは、水平面
（ＸＹ平面）に沿って配置されたレチクルベース１２上
に載置されており、このレチクルステージＲＳＴ上には
レチクルＲが、真空吸着部（これについては後述する）
を介して固定されている。レチクルステージＲＳＴは、
レチクルＲの位置決めのため、レチクルベース１２上を
２次元的に（Ｘ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向及び
ＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向に）微少駆動可
能に構成されている。

【００２５】また、このレチクルステージＲＳＴは、リ
ニアモータ等で構成されたレチクル駆動部（図示省略）
により、所定の走査方向（ここでは、Ｙ方向とする）に
指定された走査速度で駆動可能となっている。このレチ
クルステージＲＳＴは、レチクルＲの全面が少なくとも
照明光学系の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ
と一致）を横切ることができるだけの移動ストロークを
有している。

【００２６】レチクルステージＲＳＴの端部にはレチク
ルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１
６からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定され
ており、レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置はレ
チクル干渉計１６によって所定の分解能で常時検出され
る。ここで、レチクルステージＲＳＴ上には実際には、
図２の平面図に示されるように、走査方向であるＹ方向
に直交する反射面を有する２つの移動鏡１５Ｙ１、１５
Ｙ２と、非走査方向（Ｘ方向）に直交する反射面を有す
る移動鏡１５Ｘとが設けられ、これに対応してレチクル
干渉計も走査方向に２軸、非走査方向であるＸ方向に１
軸設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡
１５、レチクル干渉計１６として示されている。

【００２７】レチクル干渉計１６からのレチクルステー
ジＲＳＴの位置情報はステージ制御系２１及びこれを介
して主制御装置３０に供給されるようになっており、ス
テージ制御系２１は、レチクルステージＲＳＴの並進位
置と回転量とを演算し、この演算結果に基づいてレチク
ル駆動部（図示省略）を介してレチクルステージＲＳＴ
を駆動制御する。なお、主制御装置３０により、レチク
ルステージＲＳＴの上方に配置された計測手段としての
レチクルアライメント顕微鏡１４を用いて、レチクルＲ
上のアライメントマークＭ１、Ｍ２（図３参照）とウエ
ハステージＷＳＴ上の不図示の基準板上の基準マークと
の相対位置関係の計測が行われ、この計測結果に基づい
てステージ制御系２１によって所定の基準位置にレチク
ルＲが精度良く位置決めされるように、レチクルステー
ジＲＳＴの初期位置が決定されるため、移動鏡１５の位
置をレチクル干渉計１６で測定するだけでレチクルＲの
位置を十分高精度に測定したことになる。

【００２８】前記投影光学系ＰＬは、レチクルベース１
２の図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ（照明
光学系の光軸に一致）の方向が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（例えば１／
５、又は１／４）を有する屈折光学系が使用されてい
る。このため、照明光学系ＩＯＰからの照明光によって
レチクルＲの照明領域ＩＡＲ（図２参照）が照明される
と、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影
光学系ＰＬを介してレチクルＲの回路パターンの縮小像
が表面にフォトレジスト（感光材）が塗布されたウエハ
Ｗ上に形成される。

【００２９】前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系
ＰＬの図１における下方に配置されたウエハベース１９
上をＸＹ２次元方向に移動可能なっている。このウエハ
ステージＷＳＴ上には、不図示のウエハホルダを介して
ウエハＷが真空吸着されている。ウエハステージＷＳＴ
は、ウエハＷ上の複数のショット領域を前記照明領域Ｉ
ＡＲと共役な露光領域ＩＡに位置させることができるよ
うに、前記の如く走査方向（Ｙ方向）の移動のみなら
ず、走査方向に直交する方向（Ｘ方向）にも移動可能に
構成されている。このウエハステージＷＳＴはモータ等
のウエハステージ駆動部（図示省略）によりＸＹ２次元
方向に駆動されるようになっている。

【００３０】ウエハステージＷＳＴ上面の端部にはウエ
ハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８
からのレーザビームを反射する移動鏡１７が固定され、
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置はウエハ干
渉計１８によって、所定の分解能で常時検出されてい
る。ここで、実際には、ウエハステージＷＳＴ上には走
査方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡と非走査方向
に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられ、これ
に対応してウエハ干渉計もＸ軸方向位置計測用のＸ干渉
計とＹ軸方向位置計測用のＹ干渉計とが設けられている
が、図１ではこれらが代表的に移動鏡１７、ウエハ干渉
計１８として示されている。ウエハステージＷＳＴの位
置情報（又は速度情報）はステージ制御系２１及びこれ
を介して主制御装置３０に給されるようになっており、
ステージ制御系２１ではこの位置情報（又は速度情報）
に基づいてウエハステージＷＳＴを制御する。

【００３１】本実施形態においては、ウエハＷへのレチ
クルパターンの露光に際して、主制御装置３０からの指
示に応じ、ステージ制御系２１ではレーザ干渉計１６、
１８の計測値をモニタしつつウエハステージＷＳＴとレ
チクルステージＲＳＴとを、レチクルＲとウエハＷの結
像関係を保ちつつ同期して走査する。

【００３２】この走査露光について更に詳述すると、図
２に示されるように、レチクルＲの走査方向（Ｙ方向）
に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形（スリッ
ト状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明され、レチ
クルＲは露光時に−Ｙ方向に速度ＶR で走査（スキャ
ン）される。照明領域ＩＡＲ（中心は光軸ＡＸとほぼ一
致）は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影され、
スリット状の露光領域ＩＡが形成される。ウエハＷはレ
チクルＲとは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度
ＶR の方向とは反対方向（＋Ｙ方向）にレチクルＲに同
期して速度ＶW で走査され、ウエハＷ上のショット領域
ＳＡの全面が露光可能となっている。走査速度の比ＶW
／ＶR は正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じたもの
になっており、レチクルＲのパターン領域ＰＡのパター
ンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写
される。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レチクルＲ
上のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴの最大
幅よりも狭くなるように設定され、走査（スキャン）す
ることによりパターン領域ＰＡ全面が照明されるように
なっている。

【００３３】図１に戻り、投影光学系ＰＬの側面には、
ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメント
マーク（ウエハマーク）の位置を検出するためのオフ・
アクシス方式の高倍率画像センサから成るウエハアライ
メント顕微鏡２０が設けられている。そのアライメント
顕微鏡２０の計測結果は、装置全体の動作を制御する主
制御装置３０に供給されている。

【００３４】上記の走査露光に先立って、ウエハＷとレ
チクルＲとの位置関係を正確に合わせる必要がある（レ
チクルアライメント及びウエハアライメント）。これ
は、レチクルアライメント顕微鏡１４及びウエハアライ
メント顕微鏡２０を用いて、ウエハＷ、レチクルＲ上に
ぞれぞれ形成されたアライメントマークの位置を検出
し、その位置関係を求めることにより行なう。勿論、そ
の前に両顕微鏡１４、２０間の位置関係の計測（ベース
ライン計測）を行なっておくが、それらのシーケンスは
従来の露光装置と同様であるのでここでは説明を省略す
る。

【００３５】本実施形態の走査型露光装置１０では、ウ
エハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する
動作と、次のショットの露光開始位置までウエハステー
ジＷＳＴを移動させるステップ動作とを繰り返すステッ
プ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の各ショット領
域に順次レチクルパターンの露光が行なわれる。

【００３６】次に、本実施形態の特徴的構成部分である
レチクルステージＲＳＴの構成を図３を用いて説明す
る。図３にはレチクルステージＲＳＴ部分の平面図（照
明光学系ＩＯＰ方向から見た図）が示されている。この
図３において、レチクルステージＲＳＴ上面のほぼ４角
の部分には、レチクルＲを吸着する真空吸着部２２ａ〜
２２ｄが設けられており、これらの真空吸着部２２ａ〜
２２ｄを介してレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上
に吸着固定されている。真空吸着部２２ａ〜２２ｄは、
レチクルＲの中央部に形成された回路パターンや、レチ
クルアライメントマークＭ１，Ｍ２部分を回避した位置
に形成されている。

【００３７】真空吸着部２２ａ及び２２ｄに対向するレ
チクルＲのパターン面（図３における紙面裏面側の面）
には、Ｙ方向に周期性を有する格子マーク２４ａ、２４
ｂがそれぞれ形成されている。本実施形態では、これら
の格子マーク２４ａ、２４ｂとレチクルステージＲＳＴ
との位置関係を検出する後述する位置センサがレチクル
ステージＲＳＴ上に設けられている。

【００３８】図４（Ａ）には、図３の真空吸着部２２ｄ
近傍の拡大図が示されており、また、図４（Ｂ）には、
図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図が概略的に示されている。
これらの図に示されるように、真空吸着に必要な溝２６
は、石英ガラス等からなる透明な吸着部２８に形成され
ており、この溝２６内が吸引穴３０及びこの吸引孔３０
に接続された配管３２を介して外部の不図示の真空ポン
プの真空吸引力により吸引され、溝２６内には負圧が生
じ、溝２６内外の気圧差によってレチクルＲは吸着され
る。透明な吸着部２８のレチクルＲと反対側の面（図４
（Ｂ）における下面）には、所定間隔でＹ方向の周期性
を有する２つの格子マーク３４ａ，３４ｂが形成されて
いる。

【００３９】前記レチクルステージＲＳＴの内部の吸着
部２８の下方には、半導体レーザ等の光源３６、整形レ
ンズ３８、ハーフミラー４０及びミラー４２から成る送
光光学系と、光ディテクタ４４とから成る検出手段とし
ての位置センサが設けられている。ここで、この位置セ
ンサの構成各部の作用について説明する。

【００４０】半導体レーザ等の光源３６を発した光束Ｌ
が整形レンズ３８を介してハーフミラー４０によって分
割される。ハーフミラー４０で反射された光束Ｌ１は、
一方の格子マーク３４ａを垂直に照射し、これによって
生じた＋１次回折光＋Ｌ11はレチクルＲのパターン面に
形成された格子マーク２４ｂに所定方向（−１次の方
向）から入射する。一方、ハーフミラー４０を透過した
光束Ｌ２は、ミラー２４を介して格子マーク３４ｂを垂
直に照射し、これによって生じた−１次回折光−Ｌ21は
レチクルＲのパターン面に形成された格子マーク２４ｂ
に所定方向（＋１次の方向）から入射する。これらの一
対の１次回折光（＋Ｌ11、−Ｌ21）の照射により格子マ
ーク２４ｂ部分には、Ｙ方向に周期性を有する干渉縞が
形成され、この干渉縞の格子マーク２４ｂによる反射光
（回折光（＋Ｌ11、−Ｌ21）の照射により格子マーク２
４ｂから垂直に発生する回折光の合成光束）が光ディテ
クタ４２によって受光される。

【００４１】ここで、上記の干渉縞の格子マーク２４ｂ
による反射光は、干渉縞の位置（すなわちその発生源で
あるレチクルステージＲＳＴの位置）と格子マーク２４
ｂの位置（すなわちレチクルＲの位置）との相対関係に
より変化するので、光ディテクタ４２で反射光強度Ｓｉ
ｇをモニタすることにより、レチクルＲがレチクルステ
ージＲＳＴに対して位置ずれしたか否かを判断すること
ができるようになっている。

【００４２】なお、図示は省略したが、真空吸着部２２
ａ部分にも、同様に格子マーク２４ａ上に干渉縞を生じ
させ、その反射光強度を検出する図３（Ｂ）と同様の位
置センサが設けられており、同様にしてレチクルＲがレ
チクルステージＲＳＴに対して位置ずれしたか否かが判
断できるようになっている。

【００４３】本実施形態では、主制御装置３０は、前述
したレチクルアライメント及びウエハアライメントの完
了時に、上記の反射光強度Ｓｉｇをモニタし、不図示の
内部メモリに記憶する。そして、主制御装置５０ではレ
チクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの前述
した相対走査をステージ制御系２１を介して開始し、両
ステージがそれぞれの目標速度まで加速されて等速同期
状態に達した時点（加速が終了した時点）で、ウエハＷ
への露光動作の開始に先立って、再び反射光強度Ｓｉｇ
をモニタし、その値が先に内部メモリに記憶した値と異
なっている場合には、レチクルステージＲＳＴに作用す
る加速度によりレチクルＲが位置ずれしたものと判断し
て、露光を中止する。これにより、レチクルステージＲ
ＳＴ移動時のレチクルＲの位置ずれ（吸着ずれ）に起因
する露光不良（重ね合わせずれ）の発生を未然に防止す
ることができる。

【００４４】一方、ウエハＷへの露光動作の開始に先立
って、再び反射光強度Ｓｉｇをモニタした時の値が先に
記憶した値とほぼ等しい場合には、主制御装置３０は照
明光学系ＩＯＰに露光開始の指令を出し露光を開始す
る。ここで露光開始の指令とは、光源が例えばエキシマ
レーザである場合には該エキシマーレーザへの発振指示
や、照明光学系ＩＯＰ内のシャッタの解放指令等を指
す。

【００４５】ところで、主制御装置３０が、上記のよう
にしてレチクルＲの位置ずれを判断し露光を中止した場
合に、その後のシーケンスとしては、種々のものが考え
られ、例えば、エラーメッセージ（ブザー音，ランプの
点滅等）を不図示の警報装置を介してオペレータに発
し、オペレータからの指示（操作）待ち状態とするよう
なシーケンスを設定しておいても良い。

【００４６】しかしながら、露光中断状態の継続は、ス
ループット低下の要因となるので、主制御装置３０が、
レチクルＲの位置ずれを検知した場合、直ちに露光動作
を中止すると同時に、即座に前述のレチクルアライメン
ト、あるいは更にベースライン計測を再度実行するよう
なシーケンスを予め設定して置くことが望ましい。この
ようにすれば、スループットを殆ど低下させることな
く、上記のレチクルアライメント、あるいは更にベース
ライン計測の結果を用いて、レチクルＲの位置を元に戻
して走査露光を再度行なったり、あるいは位置ずれ後の
レチクルＲの位置を正しく検出し直して、レチクルのず
れを考慮してウエハステージＷＳＴの位置制御を行ない
つつ走査露光を再度行なったりすることができるように
なる。

【００４７】以上の説明では、簡単化のためにレチクル
ステージＲＳＴとレチクルＲとの相対位置関係を計測す
る位置センサは、１次元方向（主に走査方向）の位置ず
れのみを検出するものとしたが、これに限らず、上記位
置センサに加え、Ｘ方向に周期性を有する格子マーク
を、レチクルＲのパターン面及び吸着部２８の下面にそ
れぞれ形成するとともに、これらのマークを用いてレチ
クルＲのＸ方向の位置ずれを検出する位置センサを設け
ることにより、レチクルＲの２次元的な位置ずれを検出
するようにしても良いことは勿論である。

【００４８】なお、上記実施形態では、レチクルステー
ジＲＳＴとレチクルＲとの相対位置関係を計測する位置
センサを図４（Ｂ）に示されるようなホモダインの検出
系を用いて構成する場合について説明したが、これに代
えて格子マーク３４ａと３４ｂに入射する光束の振動数
を僅かに異ならせたヘテロダインの検出系を用いて位置
センサを構成し、格子マーク２４ｂからの反射光の強度
ではなく強度変化の位相を検出するものとすれば、その
ヘテロダイン周波数（前記振動数の差）と、格子マーク
２４ｂの周期と、検出された位相変化とに基づいてレチ
クルＲがずれたか否かだけではなく、そのずれ量をも検
出することが可能になる。

【００４９】このようなヘテロダインの検出系から成る
位置センサを採用する場合には、主制御装置３０では、
ステージ制御系２１によるレチクルステージＲＳＴとウ
エハステージＷＳＴとの相対走査開始前と、両ステージ
の加速終了時との位置センサの検出値（強度変化の位
相）が相互に異なる場合には、その位相変化（当該両検
出値）に基づいてレチクルステージＲＳＴの面内位置を
補正した後に露光を開始することが可能になる。これに
より、相対走査の開始後、加速中のレチクルステージＲ
ＳＴに加わる加速度に起因してレチクルＲが位置ずれし
た場合にも、露光を中止することなく、相対走査開始前
と加速終了時との位置センサの検出値に基づいてレチク
ルステージＲＳＴの面内位置が補正されるとともに露光
が行われる。従って、レチクルステージＷＳＴ加速時の
レチクルＲの位置ずれに起因する露光不良の発生を未然
に防止することができるとともに、露光が中止されない
ので、スループットの低下も生じない。

【００５０】また、この場合には、その走査露光中も主
制御装置５０では、位置センサの出力を常時モニタし、
位相変化が生じた場合には、変化前後の位相に基づいて
レチクルステージＷＳＴの面内位置をステージ制御系２
１を介して補正しつつ露光を続行するようにしても良
い。

【００５１】また、レチクルステージＲＳＴ上の比較的
離れた２点（例えば図３の真空吸着部２２ａ、２２ｄの
位置）に位置センサ及びこの検出対象である格子マーク
を配置した場合には、レチクルＲの回転ずれ量も計測が
可能であり、レチクルＲが回転ずれを起こしてしまった
場合にも、その回転ずれ量相当だけレチクルステージＲ
ＳＴを回転させ、回転ずれをキャンセルすることが可能
である。

【００５２】以上のように、位置センサとしてヘテロダ
インの検出系を採用する場合には、レチクルＲがレチク
ルステージＷＳＴの加速度によりレチクルステージより
すれてしまった場合にも、その復帰のための時間（上記
のレチクルアライメント等のための時間）を全く必要と
しないので、スループットを全く低下させることがない
というメリットがある。

【００５３】なお、上記実施形態に係る図３（Ｂ）の位
置センサを採用する場合には、レチクルＲ上に格子マー
ク２４ａ、２４ｂ等を設けることが前提となるが、検出
手段を、例えば、図５に示されるような、レチクルＲの
側面に所定角度で光ビームを照射する照射光学系５１ａ
（又は５１ｂ）と、この反射光を受光する受光光学系５
２ａ（又は５２ｂ）とから成る斜入射方式の位置検出系
５３Ａ（又は５３Ｂ）により構成する場合には、レチク
ルＲ上に特別なマークを設けなくてもレチクルＲのレチ
クルステージＲＳＴに対する位置ずれを検出することが
可能になり、また、この場合には、投影露光装置で通常
用いられる斜入射光式の焦点検出系と同様に、受光光学
系５２ａ（又は５２ｂ）内の受光素子に対する反射光の
入射位置等に応じてその位置ずれ量を検出することも可
能である。また、この場合も、図５に示されるように、
走査方向の位置検出用の位置検出系５３Ａと、非走査方
向の位置検出系５３Ｂとを設けることにより、レチクル
ＲのＸＹ２次元方向の位置ずれを検出することが可能で
ある。勿論、この場合にも、走査方向又は非走査方向の
いずれかに位置検出系を２つ設ければ、レチクルＲの回
転ずれ量をも検出することが可能になる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし３
に記載の発明によれば、マスクステージ加速時のマスク
（レチクル）の位置ずれに起因する露光不良の発生を未
然に防止し、これにより不良ＬＳＩの製造を未然に防止
することができるという、信頼性が高く優れた露光装置
を提供することができる。

【００５５】特に、請求項３に記載の発明では、マスク
ステージ加速時のマスク（レチクル）の位置ずれに起因
する重ね合わせ精度劣化やスループットの低下は全く生
じないという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る走査型露光装置の概略構成を
示す図である。

【図２】図１の走査型露光装置におけるレチクル及びウ
エハの走査の状態を示す斜視図である。

【図３】図１のレチクルステージ部分の平面図である。

【図４】（Ａ）は図３の真空吸着部２２ｄ近傍の拡大
図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】検出手段の他の構成例を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０走査型露光装置１４レチクルアライメント顕微鏡（計測手段）２１ステージ制御系３６光源（検出手段の一部）３８整形レンズ（検出手段の一部）４０ハーフミラー（検出手段の一部）４２ミラー（検出手段の一部）４４光ディテクタ（検出手段の一部）５０主制御装置Ｒレチクル（マスク）Ｗウエハ（感応基板）ＰＬ投影光学系ＲＳＴレチクルステージ（マスクステージ）ＷＳＴウエハステージ（基板ステージ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクと感応基板とを投影光学系に対し
て所定の走査方向に相対移動させ、前記マスクに形成さ
れたパターンの像を前記投影光学系を介して前記感応基
板上に逐次露光転写する走査型露光装置であって、前記マスクを保持して所定の移動面上を前記走査方向に
所定ストローク範囲で移動可能なマスクステージと；前
記感応基板を保持して前記マスクステージの移動面とほ
ぼ共役な面内を移動可能な基板ステージと；前記マスク
ステージと前記基板ステージとを同期して前記走査方向
に相対移動させるステージ制御系と；前記マスクステー
ジと前記マスクとの相対位置関係を検出する検出手段
と；前記マスクパターンの露光のため、前記ステージ制
御系を介して前記両ステージの相対走査を行なうととも
に前記両ステージの相対走査開始前と加速終了時との前
記検出手段の検出値が相互に異なる場合には、露光を中
断する制御手段とを有する走査型露光装置。
【請求項２】前記マスクと前記基板ステージ又は前記
感応基板上の所定の基準点との相対位置関係を計測する
ための計測手段を更に有し、前記制御手段は、前記露光の中断後に、前記計測手段を
用いて前記マスクと前記基準点との相対位置関係を計測
した後、前記露光のための前記両ステージの相対走査を
再度行なうことを特徴とする請求項１に記載の走査型露
光装置。
【請求項３】マスクと感応基板とを投影光学系に対し
て所定の走査方向に相対移動させ、前記マスクに形成さ
れたパターンの像を前記投影光学系を介して前記感応基
板上に逐次露光転写する走査型露光装置であって、前記マスクを保持して所定の移動面上を前記走査方向に
所定ストローク範囲で移動可能であるとともに前記移動
面上の微小移動が可能なマスクステージと；前記感応基
板を保持して前記マスクステージの移動面とほぼ共役な
面内を移動可能な基板ステージと；前記マスクステージ
と前記基板ステージとを同期して前記走査方向に相対移
動させるステージ制御系と；前記マスクステージと前記
マスクとの相対位置関係を検出する検出手段と；前記ス
テージ制御系による前記両ステージの相対走査開始前と
加速終了時との前記検出手段の検出値が相互に異なる場
合には、当該両検出値に基づいて前記マスクステージの
面内位置を補正するとともに露光を行なう制御手段とを
有する走査型露光装置。