JPH1050600A - 投影露光方法及び投影露光装置 - Google Patents
投影露光方法及び投影露光装置Info
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- JPH1050600A JPH1050600A JP8221752A JP22175296A JPH1050600A JP H1050600 A JPH1050600 A JP H1050600A JP 8221752 A JP8221752 A JP 8221752A JP 22175296 A JP22175296 A JP 22175296A JP H1050600 A JPH1050600 A JP H1050600A
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- 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
- G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection
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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
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7007—Alignment other than original with workpiece
- G03F9/7015—Reference, i.e. alignment of original or workpiece with respect to a reference not on the original or workpiece
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スループットの低下を殆ど招くことなく、位
置合わせ精度を向上させる。 【解決手段】 マスクＲのパターン像の投影像位置とマ
ーク検出系（１８、３６、３８）の検出中心との間隔で
あるベースライン量が計測され、この計測された現在の
ベースライン量と、過去に計測された少なくとも１つの
ベースライン量とに基づいて所定の演算により新たなベ
ースライン量が算出される。また、マーク検出系を用い
て被露光基板Ｗ上のマークの位置が検出される。そし
て、求められたベースライン量と検出されたマーク位置
とに基づいて、マスクパターンの投影像と被露光基板と
の位置合わせが行われ、しかる後マスクに形成されたパ
ターンの像が投影光学系ＰＬを介して被露光基板Ｗ上に
転写される。
置合わせ精度を向上させる。 【解決手段】 マスクＲのパターン像の投影像位置とマ
ーク検出系（１８、３６、３８）の検出中心との間隔で
あるベースライン量が計測され、この計測された現在の
ベースライン量と、過去に計測された少なくとも１つの
ベースライン量とに基づいて所定の演算により新たなベ
ースライン量が算出される。また、マーク検出系を用い
て被露光基板Ｗ上のマークの位置が検出される。そし
て、求められたベースライン量と検出されたマーク位置
とに基づいて、マスクパターンの投影像と被露光基板と
の位置合わせが行われ、しかる後マスクに形成されたパ
ターンの像が投影光学系ＰＬを介して被露光基板Ｗ上に
転写される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光方法及び
その装置に係り、更に詳しくは、半導体集積回路，液晶
ディスプレイ等の微細回路パターン等の製造工程で使用
される投影露光方法及び投影露光装置に関する。
その装置に係り、更に詳しくは、半導体集積回路，液晶
ディスプレイ等の微細回路パターン等の製造工程で使用
される投影露光方法及び投影露光装置に関する。
【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
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）比較的多く用いられている。
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
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）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。
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。
【０００４】この位置合わせに際して、露光波長の光束
でウエハ上の位置合わせマークを照明しその像をレチク
ルパターン面に生じさせ、その像の位置とレチクル上の
位置合わせマークとの位置関係を直接計測することによ
り、相対的な位置関係の計測及び位置合わせを行う方式
（以下、「レチクル参照方式」と称する）がある。しか
し、このレチクル参照方式には露光光の照射によりウエ
ハ上のマーク部分及びその周辺が感光してしまう問題が
あり、現在では殆ど使用されていない。
でウエハ上の位置合わせマークを照明しその像をレチク
ルパターン面に生じさせ、その像の位置とレチクル上の
位置合わせマークとの位置関係を直接計測することによ
り、相対的な位置関係の計測及び位置合わせを行う方式
（以下、「レチクル参照方式」と称する）がある。しか
し、このレチクル参照方式には露光光の照射によりウエ
ハ上のマーク部分及びその周辺が感光してしまう問題が
あり、現在では殆ど使用されていない。
【０００５】現在使用されている一般的な方法は、露光
波長以外の光束でウエハ上のマークの位置を検出する方
法であり、ウエハマーク検出光学系の一部として投影光
学系を使用する方式（以下「ＴＴＬ方式」と称する）
や、専用の位置検出光学系を使用する方式（以下「オフ
・アクシス（off-Axis）方式」と称する）がある。これ
らの方式では、レチクルとウエハとを直接位置合わせす
るのではなく、投影露光装置内（一般にはウエハを載置
するウエハステージ上）に設けた基準マークを介して間
接的に位置合わせを行う。
波長以外の光束でウエハ上のマークの位置を検出する方
法であり、ウエハマーク検出光学系の一部として投影光
学系を使用する方式（以下「ＴＴＬ方式」と称する）
や、専用の位置検出光学系を使用する方式（以下「オフ
・アクシス（off-Axis）方式」と称する）がある。これ
らの方式では、レチクルとウエハとを直接位置合わせす
るのではなく、投影露光装置内（一般にはウエハを載置
するウエハステージ上）に設けた基準マークを介して間
接的に位置合わせを行う。
【０００６】一例として、オフ・アクシス方式について
具体的に説明する。先ず、重ね合わせ露光に先立ってレ
チクル上の位置合わせマークのウエハステージ上への投
影像の位置に上記基準マークを位置合わせし、その時の
ウエハステージの位置を計測する。続いて、基準マーク
をウエハマーク検出光学系の下に移動し、ウエハマーク
検出光学系の検出基準に対して位置合わせをし、この時
にもウエハステージの位置を計測する。これら２つのス
テージ位置の差をベースライン量と呼び、上記のシーケ
ンスをベースライン計測と呼ぶ。
具体的に説明する。先ず、重ね合わせ露光に先立ってレ
チクル上の位置合わせマークのウエハステージ上への投
影像の位置に上記基準マークを位置合わせし、その時の
ウエハステージの位置を計測する。続いて、基準マーク
をウエハマーク検出光学系の下に移動し、ウエハマーク
検出光学系の検出基準に対して位置合わせをし、この時
にもウエハステージの位置を計測する。これら２つのス
テージ位置の差をベースライン量と呼び、上記のシーケ
ンスをベースライン計測と呼ぶ。
【０００７】ウエハへの重ね合わせ露光時には、ウエハ
上の位置検出マークをウエハマーク検出光学系に対して
位置合わせし、ウエハステージを、そのときのウエハス
テージの位置からベースライン量だけずれた位置に移動
して露光を行うことで、ウエハ上の既存の回路パターン
とレチクルパターンの像とを重ね合わせることができ
る。
上の位置検出マークをウエハマーク検出光学系に対して
位置合わせし、ウエハステージを、そのときのウエハス
テージの位置からベースライン量だけずれた位置に移動
して露光を行うことで、ウエハ上の既存の回路パターン
とレチクルパターンの像とを重ね合わせることができ
る。
【０００８】多数枚のウエハを連続して露光する場合に
は、従来は上記のベースライン計測をその露光処理の先
頭で１度だけ行い、そのベースライン量を用いて多数枚
のウエハの位置合わせ露光を行っていた。
は、従来は上記のベースライン計測をその露光処理の先
頭で１度だけ行い、そのベースライン量を用いて多数枚
のウエハの位置合わせ露光を行っていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、多数枚の同一種類（同一行程）のウエハの
露光中には、レチクル投影像、及びウエハマーク検出光
学系の位置計測を全く行わない。すなわち、これらの位
置関係は全く変わらないことを前提として、重ね合わせ
露光が行われていた。
においては、多数枚の同一種類（同一行程）のウエハの
露光中には、レチクル投影像、及びウエハマーク検出光
学系の位置計測を全く行わない。すなわち、これらの位
置関係は全く変わらないことを前提として、重ね合わせ
露光が行われていた。
【００１０】しかし、最近における半導体集積回路等の
パターン線幅の微細化に伴って、従来は問題とならなか
った極めて微小な上記位置関係の変動による重ね合わせ
誤差も、半導体集積回路等の性能に大きく影響を及ぼす
ようになってきた。また、計測されたベースライン量そ
のものの誤差も当然ながら重ね合わせ誤差になるので、
ベースライン量を精度良く算出する必要も生じてきた。
パターン線幅の微細化に伴って、従来は問題とならなか
った極めて微小な上記位置関係の変動による重ね合わせ
誤差も、半導体集積回路等の性能に大きく影響を及ぼす
ようになってきた。また、計測されたベースライン量そ
のものの誤差も当然ながら重ね合わせ誤差になるので、
ベースライン量を精度良く算出する必要も生じてきた。
【００１１】このため、ベースライン量の経時的な変動
の影響を受けず、ベースライン量を正確に計測する手法
が必要とされており、この一つの方法として、多数枚の
ウエハを露光する場合に、所定の枚数を露光する毎にそ
れぞれ複数回のベースライン計測を行い、得られた複数
の計測結果の平均をベースライン量として使用すること
が、理論上は考えられる。
の影響を受けず、ベースライン量を正確に計測する手法
が必要とされており、この一つの方法として、多数枚の
ウエハを露光する場合に、所定の枚数を露光する毎にそ
れぞれ複数回のベースライン計測を行い、得られた複数
の計測結果の平均をベースライン量として使用すること
が、理論上は考えられる。
【００１２】しかしながら、１回のベースライン計測に
は１０〜２０秒程度の処理時間を要するため、所定の枚
数の露光毎に複数回のベースライン計測を行えば、この
ベースライン計測が投影露光装置のスループットの著し
い低下を招くので、現実的にはかかる手法を採用するこ
とは困難である。
は１０〜２０秒程度の処理時間を要するため、所定の枚
数の露光毎に複数回のベースライン計測を行えば、この
ベースライン計測が投影露光装置のスループットの著し
い低下を招くので、現実的にはかかる手法を採用するこ
とは困難である。
【００１３】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
ットの低下を殆ど招くことなく、位置合わせ精度を向上
させることができる投影露光方法を提供することにあ
る。
で、請求項１ないし３に記載の発明の目的は、スループ
ットの低下を殆ど招くことなく、位置合わせ精度を向上
させることができる投影露光方法を提供することにあ
る。
【００１４】また、請求項４ないし６に記載の発明の目
的は、スループットの低下を殆ど招くことなく、位置合
わせ精度を向上させることができる投影露光装置を提供
することにある。
的は、スループットの低下を殆ど招くことなく、位置合
わせ精度を向上させることができる投影露光装置を提供
することにある。
【００１５】
【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）に形成されたパターンの像を投影光学
系（ＰＬ）を介して被露光基板（Ｗ）上に転写するに先
立ち、前記被露光基板（Ｗ）上の位置合わせ用マークの
位置をマーク検出系（１８、３６、３８）を使って検出
することにより、前記マスク（Ｒ）のパターン像と前記
被露光基板（Ｗ）との位置合わせを行う投影露光方法で
あって、前記マスク（Ｒ）のパターン像の投影像位置と
前記マーク検出系（１８、３６、３８）の検出中心との
間隔であるベースライン量を計測する第１工程と；前記
第１工程で計測された現在のベースライン量と、過去に
計測された少なくとも１つのベースライン量とに基づい
て所定の演算により新たなベースライン量を算出する第
２工程と；前記マーク検出系を用いて前記被露光基板上
のマークの位置を検出する第３工程と；前記第２工程で
求められたベースライン量と前記第３工程で検出された
マーク位置とに基づいて、前記マスクパターンの投影像
と前記被露光基板との位置合わせを行う第４工程と；を
含むことを特徴とする。
は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光学
系（ＰＬ）を介して被露光基板（Ｗ）上に転写するに先
立ち、前記被露光基板（Ｗ）上の位置合わせ用マークの
位置をマーク検出系（１８、３６、３８）を使って検出
することにより、前記マスク（Ｒ）のパターン像と前記
被露光基板（Ｗ）との位置合わせを行う投影露光方法で
あって、前記マスク（Ｒ）のパターン像の投影像位置と
前記マーク検出系（１８、３６、３８）の検出中心との
間隔であるベースライン量を計測する第１工程と；前記
第１工程で計測された現在のベースライン量と、過去に
計測された少なくとも１つのベースライン量とに基づい
て所定の演算により新たなベースライン量を算出する第
２工程と；前記マーク検出系を用いて前記被露光基板上
のマークの位置を検出する第３工程と；前記第２工程で
求められたベースライン量と前記第３工程で検出された
マーク位置とに基づいて、前記マスクパターンの投影像
と前記被露光基板との位置合わせを行う第４工程と；を
含むことを特徴とする。
【００１６】これによれば、第１工程において、マスク
のパターン像の投影像位置とマーク検出系の検出中心と
の間隔であるベースライン量が計測され、第２工程にお
いて第１工程で計測された現在のベースライン量と、過
去に計測された少なくとも１つのベースライン量とに基
づいて所定の演算により新たなベースライン量が算出さ
れる。また、第３工程ではマーク検出系を用いて被露光
基板上のマークの位置が検出される。そして、第４工程
において、第２工程で求められたベースライン量と第３
工程で検出されたマーク位置とに基づいて、マスクパタ
ーンの投影像と被露光基板との位置合わせが行われ、し
かる後マスクに形成されたパターンの像が投影光学系を
介して被露光基板上に転写される。このため、例えば複
数枚の基板を露光する場合に、露光中に種々の要因によ
りベースライン量が変動しても、第２工程で新たなベー
スライン量が算出され、この新たなベースライン量と第
３工程で検出されたマーク位置とに基づいてマスクパタ
ーンの投影像と被露光基板との位置合わせが、第４工程
で行われるので、ベースライン量の変動を大きく受ける
ことのない高精度な位置合わせが可能となり、その後に
行われる露光により基板上にマスクパターンの投影像を
正確に重ねあわせて転写することが可能になる。
のパターン像の投影像位置とマーク検出系の検出中心と
の間隔であるベースライン量が計測され、第２工程にお
いて第１工程で計測された現在のベースライン量と、過
去に計測された少なくとも１つのベースライン量とに基
づいて所定の演算により新たなベースライン量が算出さ
れる。また、第３工程ではマーク検出系を用いて被露光
基板上のマークの位置が検出される。そして、第４工程
において、第２工程で求められたベースライン量と第３
工程で検出されたマーク位置とに基づいて、マスクパタ
ーンの投影像と被露光基板との位置合わせが行われ、し
かる後マスクに形成されたパターンの像が投影光学系を
介して被露光基板上に転写される。このため、例えば複
数枚の基板を露光する場合に、露光中に種々の要因によ
りベースライン量が変動しても、第２工程で新たなベー
スライン量が算出され、この新たなベースライン量と第
３工程で検出されたマーク位置とに基づいてマスクパタ
ーンの投影像と被露光基板との位置合わせが、第４工程
で行われるので、ベースライン量の変動を大きく受ける
ことのない高精度な位置合わせが可能となり、その後に
行われる露光により基板上にマスクパターンの投影像を
正確に重ねあわせて転写することが可能になる。
【００１７】ここで、第２工程における新たなベースラ
イン量の算出は、第１工程で計測された現在の現在のベ
ースライン量と、過去に計測された少なくとも１つのベ
ースライン量とに基づいて行われるので、ベースライン
計測誤差（バラツキ）を低減してベースライン量の信頼
性を向上させることが可能となるので、第１工程におけ
る現在のベースライン量の計測は１度行えば良く、これ
によりスループットを殆ど低下させることなく、ベース
ライン量の変動を考慮した位置合わせが可能となる。
イン量の算出は、第１工程で計測された現在の現在のベ
ースライン量と、過去に計測された少なくとも１つのベ
ースライン量とに基づいて行われるので、ベースライン
計測誤差（バラツキ）を低減してベースライン量の信頼
性を向上させることが可能となるので、第１工程におけ
る現在のベースライン量の計測は１度行えば良く、これ
によりスループットを殆ど低下させることなく、ベース
ライン量の変動を考慮した位置合わせが可能となる。
【００１８】前記第１、第２工程の計測、演算は被露光
基板毎に行っても良いが、スループットを重要視する観
点からは、複数枚の基板を露光する毎に行うようにする
ことが望ましい。
基板毎に行っても良いが、スループットを重要視する観
点からは、複数枚の基板を露光する毎に行うようにする
ことが望ましい。
【００１９】この場合において、第２工程における所定
の演算は、現在のベースライン量と過去に計測された１
又は２以上のベースライン量との単純平均により新たな
ベースライン量を求める演算でもよいが、請求項２に記
載の発明の如く、現在のベースライン量については大き
な重みを付け、より過去に計測されたベースライン量に
ついては小さな重みを付けて平均する、重み付け平均に
より新たなベースライン量を算出する演算であることが
望ましい。前者の場合でもベースライン量計測時の計測
誤差は低減できるが、後者の場合には、マスクのパター
ン像の投影像とマーク検出系との位置関係が時間と共に
変動していくような場合に、より過去の計測値について
は、より小さな重みを付けて平均化するので、この変動
の影響を極力抑えることができる。
の演算は、現在のベースライン量と過去に計測された１
又は２以上のベースライン量との単純平均により新たな
ベースライン量を求める演算でもよいが、請求項２に記
載の発明の如く、現在のベースライン量については大き
な重みを付け、より過去に計測されたベースライン量に
ついては小さな重みを付けて平均する、重み付け平均に
より新たなベースライン量を算出する演算であることが
望ましい。前者の場合でもベースライン量計測時の計測
誤差は低減できるが、後者の場合には、マスクのパター
ン像の投影像とマーク検出系との位置関係が時間と共に
変動していくような場合に、より過去の計測値について
は、より小さな重みを付けて平均化するので、この変動
の影響を極力抑えることができる。
【００２０】また前記第１、第２工程の計測、演算は一
定枚数毎に行ってもよいが、ロットの前半では少数枚の
被露光基板の露光毎に行い、ロットの後半ではより多数
枚の被露光基板の露光毎に行うようにしても良い。この
ように、ベースライン計測を行う間隔が一定でない場合
には、請求項３に記載の発明の如く、所定の演算は、経
過時間のファクタを考慮した新たなベースライン量の算
出のための演算であることが望ましい。このようにすれ
ば、ベースライン計測の間隔を考慮した誤差の少ないベ
ースライン量の算出が可能となる。
定枚数毎に行ってもよいが、ロットの前半では少数枚の
被露光基板の露光毎に行い、ロットの後半ではより多数
枚の被露光基板の露光毎に行うようにしても良い。この
ように、ベースライン計測を行う間隔が一定でない場合
には、請求項３に記載の発明の如く、所定の演算は、経
過時間のファクタを考慮した新たなベースライン量の算
出のための演算であることが望ましい。このようにすれ
ば、ベースライン計測の間隔を考慮した誤差の少ないベ
ースライン量の算出が可能となる。
【００２１】請求項４に記載の発明は、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
被露光基板（Ｗ）上に転写する投影露光装置であって、
前記被露光基板（Ｗ）上の位置合わせ用マークの位置を
検出するマーク検出系（１８、３６、３８）と；前記マ
スク（Ｒ）のパターン像の投影像位置と前記マーク検出
系（１８、３６、３８）の検出中心との間隔であるベー
スライン量を計測する計測手段（１６、２０、２２、２
４、２９、３４、ＦＰ）と；前記計測手段により計測さ
れた現在のベースライン量と過去に計測された少なくと
も１つのベースライン量とに基づいて、所定の演算によ
り新たなベースライン量を算出する演算手段（２４）
と；前記マーク検出系により検出されたマーク位置と前
記演算手段で演算された新たなベースライン量とに基づ
いて、前記マスクパターンの投影像と前記被露光基板の
位置合わせを行う位置合わせ手段（１６、２０、２２、
２４、３４）とを有することを特徴とする。
形成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して
被露光基板（Ｗ）上に転写する投影露光装置であって、
前記被露光基板（Ｗ）上の位置合わせ用マークの位置を
検出するマーク検出系（１８、３６、３８）と；前記マ
スク（Ｒ）のパターン像の投影像位置と前記マーク検出
系（１８、３６、３８）の検出中心との間隔であるベー
スライン量を計測する計測手段（１６、２０、２２、２
４、２９、３４、ＦＰ）と；前記計測手段により計測さ
れた現在のベースライン量と過去に計測された少なくと
も１つのベースライン量とに基づいて、所定の演算によ
り新たなベースライン量を算出する演算手段（２４）
と；前記マーク検出系により検出されたマーク位置と前
記演算手段で演算された新たなベースライン量とに基づ
いて、前記マスクパターンの投影像と前記被露光基板の
位置合わせを行う位置合わせ手段（１６、２０、２２、
２４、３４）とを有することを特徴とする。
【００２２】これによれば、計測手段によりマスクのパ
ターン像の投影像位置とマーク検出系の検出中心との間
隔であるベースライン量が計測されると、演算手段では
計測手段により計測された現在のベースライン量と過去
に計測された少なくとも１つのベースライン量とに基づ
いて、所定の演算により新たなベースライン量を算出す
る。また、マーク検出系により被露光基板上の位置合わ
せ用マークの位置が検出される。そして、位置合わせ手
段ではマーク検出系により検出されたマーク位置と演算
手段で演算された新たなベースライン量とに基づいて、
マスクパターンの投影像と被露光基板の位置合わせを行
う。しかる後マスクに形成されたパターンの像が投影光
学系を介して被露光基板上に転写される。このため、例
えば複数枚の基板を露光する場合に、露光中に種々の要
因によりベースライン量が変動しても、演算手段により
新たなベースライン量が算出され、位置合わせ手段によ
りこの新たなベースライン量とマーク検出系により検出
されたマーク位置とに基づいてマスクパターンの投影像
と被露光基板との位置合わせが行われるので、ベースラ
イン量の変動を大きく受けることのない高精度な位置合
わせが可能となり、その後に行われる露光により基板上
にマスクパターンの投影像を正確に重ねあわせて転写す
ることが可能になる。
ターン像の投影像位置とマーク検出系の検出中心との間
隔であるベースライン量が計測されると、演算手段では
計測手段により計測された現在のベースライン量と過去
に計測された少なくとも１つのベースライン量とに基づ
いて、所定の演算により新たなベースライン量を算出す
る。また、マーク検出系により被露光基板上の位置合わ
せ用マークの位置が検出される。そして、位置合わせ手
段ではマーク検出系により検出されたマーク位置と演算
手段で演算された新たなベースライン量とに基づいて、
マスクパターンの投影像と被露光基板の位置合わせを行
う。しかる後マスクに形成されたパターンの像が投影光
学系を介して被露光基板上に転写される。このため、例
えば複数枚の基板を露光する場合に、露光中に種々の要
因によりベースライン量が変動しても、演算手段により
新たなベースライン量が算出され、位置合わせ手段によ
りこの新たなベースライン量とマーク検出系により検出
されたマーク位置とに基づいてマスクパターンの投影像
と被露光基板との位置合わせが行われるので、ベースラ
イン量の変動を大きく受けることのない高精度な位置合
わせが可能となり、その後に行われる露光により基板上
にマスクパターンの投影像を正確に重ねあわせて転写す
ることが可能になる。
【００２３】ここで、演算手段（２４）による新たなベ
ースライン量の算出は、計測された現在のベースライン
量と、過去に計測された少なくとも１つのベースライン
量とに基づいて行われるので、ベースライン計測誤差
（バラツキ）を低減してベースライン量の信頼性を向上
させることが可能となることから、計測手段による現在
のベースライン量の計測は１度行えば良く、これにより
スループットを殆ど低下させることなく、ベースライン
量の変動を考慮した位置合わせが可能となる。
ースライン量の算出は、計測された現在のベースライン
量と、過去に計測された少なくとも１つのベースライン
量とに基づいて行われるので、ベースライン計測誤差
（バラツキ）を低減してベースライン量の信頼性を向上
させることが可能となることから、計測手段による現在
のベースライン量の計測は１度行えば良く、これにより
スループットを殆ど低下させることなく、ベースライン
量の変動を考慮した位置合わせが可能となる。
【００２４】計測手段によるベースライン量の計測、演
算手段による新たなベースライン量の算出は、被露光基
板毎に行っても良いが、スループットを重要視する観点
からは、複数枚の基板を露光する毎に行うようにするこ
とが望ましい。
算手段による新たなベースライン量の算出は、被露光基
板毎に行っても良いが、スループットを重要視する観点
からは、複数枚の基板を露光する毎に行うようにするこ
とが望ましい。
【００２５】この場合において、演算手段は、現在のベ
ースライン量と過去に計測された１又は２以上のベース
ライン量との単純平均により新たなベースライン量を求
めてもよいが、請求項５に記載の発明の如く、現在のベ
ースライン量については大きな重みを付け、より過去に
計測されたベースライン量については小さな重みを付け
て平均する、重み付け平均により新たなベースライン量
を算出することが望ましい。前者の場合でもベースライ
ン量計測時の計測誤差は低減できるが、後者の場合に
は、マスクのパターン像の投影像とマーク検出系との位
置関係が時間と共に変動していくような場合に、より過
去の計測値については、より小さな重みを付けて平均化
するので、この変動の影響を極力抑えることができる。
ースライン量と過去に計測された１又は２以上のベース
ライン量との単純平均により新たなベースライン量を求
めてもよいが、請求項５に記載の発明の如く、現在のベ
ースライン量については大きな重みを付け、より過去に
計測されたベースライン量については小さな重みを付け
て平均する、重み付け平均により新たなベースライン量
を算出することが望ましい。前者の場合でもベースライ
ン量計測時の計測誤差は低減できるが、後者の場合に
は、マスクのパターン像の投影像とマーク検出系との位
置関係が時間と共に変動していくような場合に、より過
去の計測値については、より小さな重みを付けて平均化
するので、この変動の影響を極力抑えることができる。
【００２６】また、計測手段によるベースライン量の計
測、演算手段による新たなベースライン量の算出は一定
枚数毎に行ってもよいが、ロットの前半では少数枚の被
露光基板の露光毎に行い、ロットの後半ではより多数枚
の被露光基板の露光毎に行うようにしても良い。このよ
うに、ベースライン計測を行う間隔が一定でない場合に
は、請求項６に記載の発明の如く、演算手段は、経過時
間のファクタを考慮した新たなベースライン量の算出す
ることが望ましい。このようにすれば、ベースライン計
測の間隔を考慮した誤差の少ないベースライン量の算出
が可能となる。
測、演算手段による新たなベースライン量の算出は一定
枚数毎に行ってもよいが、ロットの前半では少数枚の被
露光基板の露光毎に行い、ロットの後半ではより多数枚
の被露光基板の露光毎に行うようにしても良い。このよ
うに、ベースライン計測を行う間隔が一定でない場合に
は、請求項６に記載の発明の如く、演算手段は、経過時
間のファクタを考慮した新たなベースライン量の算出す
ることが望ましい。このようにすれば、ベースライン計
測の間隔を考慮した誤差の少ないベースライン量の算出
が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２８】図１には、一実施形態に係る投影露光装置
１０の概略構成が示されている。この投影露光装置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。
１０の概略構成が示されている。この投影露光装置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。
【００２９】この投影露光装置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１２、レチ
クルＲを保持するレチクルステージ１４、レチクルＲに
形成されたパターン（原版）の像を被露光基板としての
ウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持
して基準平面内を２次元移動するウエハステージ１６、
ウエハＷに形成された位置検出用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顕微鏡１８、ウエハステージ１６
の位置を計測するレーザ干渉計２０、ウエハステージ１
６を駆動する駆動系２２、装置全体を統括的に制御する
ミニコンピュータ（又はマイクロコンピュータ）から成
る主制御装置２４等を備えている。
レチクルＲを露光用照明光で照明する照明系１２、レチ
クルＲを保持するレチクルステージ１４、レチクルＲに
形成されたパターン（原版）の像を被露光基板としての
ウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持
して基準平面内を２次元移動するウエハステージ１６、
ウエハＷに形成された位置検出用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顕微鏡１８、ウエハステージ１６
の位置を計測するレーザ干渉計２０、ウエハステージ１
６を駆動する駆動系２２、装置全体を統括的に制御する
ミニコンピュータ（又はマイクロコンピュータ）から成
る主制御装置２４等を備えている。
【００３０】照明系１２は、光源（水銀ランプ又はエキ
シマレーザ等）、シャッタ、ブラインド等（いずれも図
示せず）を含み、インプットレンズ、フライアイレン
ズ、リレーレンズ（いずれも図示せず）等を含んで構成
された照度均一化光学系２６と、メインコンデンサレン
ズ２８とを含んで構成されている。
シマレーザ等）、シャッタ、ブラインド等（いずれも図
示せず）を含み、インプットレンズ、フライアイレン
ズ、リレーレンズ（いずれも図示せず）等を含んで構成
された照度均一化光学系２６と、メインコンデンサレン
ズ２８とを含んで構成されている。
【００３１】この照明系１２は、光源からの露光用の照
明光によってレチクルＲの下面（パターン形成面）のパ
ターンを均一な照度分布で照明する。ここで、露光用照
明光としては、照度均一化光学系２６より供給される単
色光（又は準単色光）であり、その波長（露光波長）は
例えば水銀輝線の 365nmであり、KrF エキシマーレーザ
の 248nm等である。
明光によってレチクルＲの下面（パターン形成面）のパ
ターンを均一な照度分布で照明する。ここで、露光用照
明光としては、照度均一化光学系２６より供給される単
色光（又は準単色光）であり、その波長（露光波長）は
例えば水銀輝線の 365nmであり、KrF エキシマーレーザ
の 248nm等である。
【００３２】レチクルステージ１４上にはレチクルＲが
真空吸着等によって固定されており、このレチクルステ
ージ１４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（面内の回転方向）に微小駆動可能と
されている。レチクルＲ上にはパターンとともにレチク
ルの位置合わせのための不図示のレチクルアライメント
マーク（例えば、十字状マーク）が形成されており、こ
のレチクルアライメントマークを検出するためのレチク
ル顕微鏡２９がレチクルステージ１４上方に設けられて
いる。このレチクル顕微鏡２９は、画像処理方式のアラ
イメントセンサであり、露光波長の光束を発する光源
と、指標マークが形成された指標板、対物レンズ等の光
学系、ＣＣＤ等の撮像素子、信号処理回路等を含んで構
成されている。本実施形態では、このレチクル顕微鏡２
９は、レチクルアライメントと、ベースライン計測時の
レチクルマークと後述する基準マークとの相対位置検出
に用いられる。このレチクル顕微鏡２９の出力は、主制
御装置２４に供給されるようになっており、主制御装置
２４により、後述するレチクルアライメント等が行われ
る。
真空吸着等によって固定されており、このレチクルステ
ージ１４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（面内の回転方向）に微小駆動可能と
されている。レチクルＲ上にはパターンとともにレチク
ルの位置合わせのための不図示のレチクルアライメント
マーク（例えば、十字状マーク）が形成されており、こ
のレチクルアライメントマークを検出するためのレチク
ル顕微鏡２９がレチクルステージ１４上方に設けられて
いる。このレチクル顕微鏡２９は、画像処理方式のアラ
イメントセンサであり、露光波長の光束を発する光源
と、指標マークが形成された指標板、対物レンズ等の光
学系、ＣＣＤ等の撮像素子、信号処理回路等を含んで構
成されている。本実施形態では、このレチクル顕微鏡２
９は、レチクルアライメントと、ベースライン計測時の
レチクルマークと後述する基準マークとの相対位置検出
に用いられる。このレチクル顕微鏡２９の出力は、主制
御装置２４に供給されるようになっており、主制御装置
２４により、後述するレチクルアライメント等が行われ
る。
【００３３】前記投影光学系ＰＬは、その光軸ＡＸがレ
チクルステージ１４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（例えば各ＬＳＩチップの領域）にパ
ターンの縮小像が形成される。
チクルステージ１４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（例えば各ＬＳＩチップの領域）にパ
ターンの縮小像が形成される。
【００３４】ウエハＷはウエハホルダ３０を介してウエ
ハテーブル３２上に真空吸着等によって固定されてお
り、ウエハテーブル３２は前記ウエハステージ１６上に
固定されている。このウエハステージ１６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、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ステージから構成され
ているが、図１では、これらが代表してウエハステージ
１６として図示されている。
ハテーブル３２上に真空吸着等によって固定されてお
り、ウエハテーブル３２は前記ウエハステージ１６上に
固定されている。このウエハステージ１６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、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ステージから構成され
ているが、図１では、これらが代表してウエハステージ
１６として図示されている。
【００３５】ウエハテーブル３２一端部上面には、移動
鏡３４が設けられており、この移動鏡３４に対向して前
記レーザ干渉計２０が配置されている。レーザ干渉計２
０は移動鏡３４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、ウエハステージ１６の位置を計
測する。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３４、レーザ干渉計２０と
して図示されている。従って、このレーザ干渉計２０に
よって、ウエハステージ１６のＸＹ座標が計測される。
鏡３４が設けられており、この移動鏡３４に対向して前
記レーザ干渉計２０が配置されている。レーザ干渉計２
０は移動鏡３４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、ウエハステージ１６の位置を計
測する。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３４、レーザ干渉計２０と
して図示されている。従って、このレーザ干渉計２０に
よって、ウエハステージ１６のＸＹ座標が計測される。
【００３６】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を介してウ
エハステージ１６、すなわちウエハＷを位置決めする。
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を介してウ
エハステージ１６、すなわちウエハＷを位置決めする。
【００３７】ウエハステージ１６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、後述するベー
スライン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。
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、後述するベー
スライン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。
【００３８】前記アライメント顕微鏡１８は、投影光学
系ＰＬの側面に固定されており、本実施形態では画像処
理方式のものが用いられている。このアライメント顕微
鏡１８は、ハロゲンランプ等のブローバンドな照明光を
発する光源、対物レンズ、指標板、ＣＣＤ等の撮像素子
及び信号処理回路、演算回路等（いずれも図示省略）を
含んで構成されている。このアライメント顕微鏡１８を
構成する光源から発せられた照明光がアライメント顕微
鏡１８内部の対物レンズを通過した後、反射鏡３６、３
８を介してウエハＷ（又は基準板ＦＰ)上に照射され
る。そのウエハＷ表面の不図示のウエハマーク領域から
の反射光が反射鏡３６、３８を介してアライメント顕微
鏡１８内部に戻り、対物レンズ、指標板を順次透過して
ＣＣＤ等の撮像面上にウエハマークの像、及び指標板上
の指標の像が結像される。これらの像の光電変換信号が
信号処理回路により処理され、演算回路によってウエハ
マークと指標との相対位置が算出される。本実施形態で
は、アライメント顕微鏡１８、反射鏡３６、３８によっ
てマーク検出系が構成されている。
系ＰＬの側面に固定されており、本実施形態では画像処
理方式のものが用いられている。このアライメント顕微
鏡１８は、ハロゲンランプ等のブローバンドな照明光を
発する光源、対物レンズ、指標板、ＣＣＤ等の撮像素子
及び信号処理回路、演算回路等（いずれも図示省略）を
含んで構成されている。このアライメント顕微鏡１８を
構成する光源から発せられた照明光がアライメント顕微
鏡１８内部の対物レンズを通過した後、反射鏡３６、３
８を介してウエハＷ（又は基準板ＦＰ)上に照射され
る。そのウエハＷ表面の不図示のウエハマーク領域から
の反射光が反射鏡３６、３８を介してアライメント顕微
鏡１８内部に戻り、対物レンズ、指標板を順次透過して
ＣＣＤ等の撮像面上にウエハマークの像、及び指標板上
の指標の像が結像される。これらの像の光電変換信号が
信号処理回路により処理され、演算回路によってウエハ
マークと指標との相対位置が算出される。本実施形態で
は、アライメント顕微鏡１８、反射鏡３６、３８によっ
てマーク検出系が構成されている。
【００３９】このマーク検出系によるウエハマークの検
出に先立って、前述のベースライン計測が行われるが、
ここでこの手順について説明する。
出に先立って、前述のベースライン計測が行われるが、
ここでこの手順について説明する。
【００４０】 まず、ベースライン計測に先立ってレ
チクルＲの位置合わせを行う。これは、レチクルステー
ジ１４を駆動して、例えば、レチクル顕微鏡２９に内蔵
された指標板上の指標の中心（検出基準）に対してレチ
クルＲ上の不図示のレチクルアライメントマークの位
置、すなわちレチクルＲの位置を合わせるものである。
このレチクルアライメントは主制御装置２４によって行
われる。なお、多数枚のウエハを連続露光処理する場合
は、このレチクルアライメントは、多数枚の露光の先頭
のみで行えば良い。
チクルＲの位置合わせを行う。これは、レチクルステー
ジ１４を駆動して、例えば、レチクル顕微鏡２９に内蔵
された指標板上の指標の中心（検出基準）に対してレチ
クルＲ上の不図示のレチクルアライメントマークの位
置、すなわちレチクルＲの位置を合わせるものである。
このレチクルアライメントは主制御装置２４によって行
われる。なお、多数枚のウエハを連続露光処理する場合
は、このレチクルアライメントは、多数枚の露光の先頭
のみで行えば良い。
【００４１】 次に、ウエハテーブル１２上に設けら
れた基準板ＦＰを、投影光学系ＰＬを介したレチクルア
ライメントマークの投影像位置へ移動する。この移動
は、主制御装置２４により駆動系２２を介して行われ
る。前述の如く、基準板ＦＰの表面はウエハＷの表面と
ほぼ同じ高さ（光軸方向）となっており、その表面には
基準マーク（不図示）が形成されている。このとき、レ
チクル顕微鏡２９は、露光波長と等しい検出波長を用い
て、投影光学系ＰＬを介してレチクルアライメントマー
クと基準マークの相対位置を検出する。この検出に際し
ては露光波長と等しい検出波長を使用するので、レチク
ルアライメントマークの投影位置と、露光時に形成され
るレチクルＲ上の他のパターン（回路パターン）の投影
位置との関係は、色収差等の影響を受けずにレチクルパ
ターン設計値通りに保たれる。
れた基準板ＦＰを、投影光学系ＰＬを介したレチクルア
ライメントマークの投影像位置へ移動する。この移動
は、主制御装置２４により駆動系２２を介して行われ
る。前述の如く、基準板ＦＰの表面はウエハＷの表面と
ほぼ同じ高さ（光軸方向）となっており、その表面には
基準マーク（不図示）が形成されている。このとき、レ
チクル顕微鏡２９は、露光波長と等しい検出波長を用い
て、投影光学系ＰＬを介してレチクルアライメントマー
クと基準マークの相対位置を検出する。この検出に際し
ては露光波長と等しい検出波長を使用するので、レチク
ルアライメントマークの投影位置と、露光時に形成され
るレチクルＲ上の他のパターン（回路パターン）の投影
位置との関係は、色収差等の影響を受けずにレチクルパ
ターン設計値通りに保たれる。
【００４２】また、このときのウエハテーブル３２の位
置は、ウエハテーブル３２上に設けられた移動鏡３０を
介してレーザ干渉計２０により計測され、この計測結果
は主制御装置２４に送られる。主制御装置２４はレーザ
干渉計１６の計測結果とレチクル顕微鏡２９から出力さ
れる相対位置との和を、レチクル位置として不図示のメ
モリに記憶する。
置は、ウエハテーブル３２上に設けられた移動鏡３０を
介してレーザ干渉計２０により計測され、この計測結果
は主制御装置２４に送られる。主制御装置２４はレーザ
干渉計１６の計測結果とレチクル顕微鏡２９から出力さ
れる相対位置との和を、レチクル位置として不図示のメ
モリに記憶する。
【００４３】 次に、主制御装置２４は駆動系２２を
介してウエハステージ１６を駆動し、基準板ＦＰをマー
ク位置検出系すなわちウエハ顕微鏡１８の検出基準位置
近傍に移動させる。そして、ウエハ顕微鏡１８に内蔵さ
れた指標板上の指標の中心（検出中心）と基準板ＦＰ上
の基準マークとの相対位置関係を検出する。この相対位
置関係検出値と、このときのレーザ干渉計２０の出力値
（ウエハテーブル３２の位置）は、主制御装置２４に送
られ、当該主制御装置２４ではその和をウエハ顕微鏡１
８の位置とし、さらに、上記レチクル位置とウエハ顕微
鏡位置との差を「ベースライン計測値」として不図示の
メモリに記憶する。
介してウエハステージ１６を駆動し、基準板ＦＰをマー
ク位置検出系すなわちウエハ顕微鏡１８の検出基準位置
近傍に移動させる。そして、ウエハ顕微鏡１８に内蔵さ
れた指標板上の指標の中心（検出中心）と基準板ＦＰ上
の基準マークとの相対位置関係を検出する。この相対位
置関係検出値と、このときのレーザ干渉計２０の出力値
（ウエハテーブル３２の位置）は、主制御装置２４に送
られ、当該主制御装置２４ではその和をウエハ顕微鏡１
８の位置とし、さらに、上記レチクル位置とウエハ顕微
鏡位置との差を「ベースライン計測値」として不図示の
メモリに記憶する。
【００４４】上記からのシーケンスは従来のベース
ライン計測と全く同様である。但し、本実施形態におい
ては、上記の「ベースライン計測値」をそのままベース
ライン量として使用せず、以下の平均化処理を行ってか
ら使用する点が異なる。
ライン計測と全く同様である。但し、本実施形態におい
ては、上記の「ベースライン計測値」をそのままベース
ライン量として使用せず、以下の平均化処理を行ってか
ら使用する点が異なる。
【００４５】この点ついて、多数枚ウエハ（以下、「ロ
ット」と称する）の連続処理の場合で、所定の枚数毎に
ベースライン計測を繰り返し行う場合を例に挙げて以下
説明する。
ット」と称する）の連続処理の場合で、所定の枚数毎に
ベースライン計測を繰り返し行う場合を例に挙げて以下
説明する。
【００４６】ロットの先頭でのベースライン計測に際し
ては、過去の計測値の蓄積が無く平均化が困難であるた
め、この場合に限って、Ｎ回（例えば５回程度）上記シ
ーケンスによるベースライン計測を繰り返す。そして、
主制御装置は、計測された各ベースライン量の各値を記
憶するとともに、その平均値をベースライン量として使
用する。
ては、過去の計測値の蓄積が無く平均化が困難であるた
め、この場合に限って、Ｎ回（例えば５回程度）上記シ
ーケンスによるベースライン計測を繰り返す。そして、
主制御装置は、計測された各ベースライン量の各値を記
憶するとともに、その平均値をベースライン量として使
用する。
【００４７】ロットの先頭以外での、即ち所定枚数毎の
ベースライン計測では、上記の如く過去のベースライン
計測値が蓄積（記憶）されているので、新たに１度だけ
ベースライン計測を行い、その値と上記過去の蓄積値と
に基づいて所定の演算により「新たなベースライン量」
を算出する。例えば、新たに計測した（現在の）ベース
ライン計測値 と、過去に計測した１又は２以上のベー
スライン計測値の単純平均をベースライン量として算出
してもよい。このように過去のベースライン計測値を併
用することにより、１回のベースライン計測時に生じる
計測誤差（バラツキ）を平均化し、ベースライン量の信
頼性を向上させることができる。
ベースライン計測では、上記の如く過去のベースライン
計測値が蓄積（記憶）されているので、新たに１度だけ
ベースライン計測を行い、その値と上記過去の蓄積値と
に基づいて所定の演算により「新たなベースライン量」
を算出する。例えば、新たに計測した（現在の）ベース
ライン計測値 と、過去に計測した１又は２以上のベー
スライン計測値の単純平均をベースライン量として算出
してもよい。このように過去のベースライン計測値を併
用することにより、１回のベースライン計測時に生じる
計測誤差（バラツキ）を平均化し、ベースライン量の信
頼性を向上させることができる。
【００４８】あるいは、新たに計測した（現在の）ベー
スライン計測値 ＢＬ0 に最大の重み（Ｗ0 ）を付け、
過去に遡る（ＢＬ1 ,ＢＬ2 ,ＢＬ3, …）に連れてその
重み（Ｗ1 ,Ｗ2 ,Ｗ3 ，…）を小さくした加重平均ＢＬ
を新たなベースライン量として次式に基づいて算出して
もよい。
スライン計測値 ＢＬ0 に最大の重み（Ｗ0 ）を付け、
過去に遡る（ＢＬ1 ,ＢＬ2 ,ＢＬ3, …）に連れてその
重み（Ｗ1 ,Ｗ2 ,Ｗ3 ，…）を小さくした加重平均ＢＬ
を新たなベースライン量として次式に基づいて算出して
もよい。
【００４９】 ＢＬ =（ΣＷn ・ＢＬn ）／ΣＷn ………（１） 上式において、（ n＝0,1,2,3，… ）、Ｗ0＞Ｗ1＞Ｗ2
＞Ｗ3‥である。
＞Ｗ3‥である。
【００５０】各重みの具体的な値としては、例えばＷ0
を１として、Ｗ1 を0.5 、Ｗ2 を0.25、Ｗ3 を0.125 と
順次過去に遡るほどに半減する数値等を用いると良い。
を１として、Ｗ1 を0.5 、Ｗ2 を0.25、Ｗ3 を0.125 と
順次過去に遡るほどに半減する数値等を用いると良い。
【００５１】この加重平均による場合には、例えばレチ
クル投影像とウエハ顕微鏡１８を含むマーク検出系（１
８、３６、３８）の位置関係が時間と共に変動していく
ような場合に、過去の計測値を併用することにより、こ
の変動の影響（重ね合わせずれ）を受けることになる
が、より過去の計測値については、より小さな重みを付
けて平均化するので、この変動の影響を最小限に抑える
ことができる。
クル投影像とウエハ顕微鏡１８を含むマーク検出系（１
８、３６、３８）の位置関係が時間と共に変動していく
ような場合に、過去の計測値を併用することにより、こ
の変動の影響（重ね合わせずれ）を受けることになる
が、より過去の計測値については、より小さな重みを付
けて平均化するので、この変動の影響を最小限に抑える
ことができる。
【００５２】また、ベースライン量の算出に使用する過
去の計測データは新しいものから４個程度で良いので、
主制御装置２４は過去のベースライン計測値を最新の４
個程度だけ記憶しておき、それ以前の計測値は廃棄（消
去）してしまっても良い。勿論、この数は４個に限定さ
れるものではなく、任意の個数であっても構わない。
去の計測データは新しいものから４個程度で良いので、
主制御装置２４は過去のベースライン計測値を最新の４
個程度だけ記憶しておき、それ以前の計測値は廃棄（消
去）してしまっても良い。勿論、この数は４個に限定さ
れるものではなく、任意の個数であっても構わない。
【００５３】なお、過去の計測値を参照したベースライ
ン量の算出方法は、上記の重み付け平均に限るものでは
なく、例えば、過去の計測値と現在の計測値の関係に最
小自乗法を適用してベースライン量を推定しても良い。
また、カルマンフィルター等の数値フィルターを用いて
推定を行っても良い。
ン量の算出方法は、上記の重み付け平均に限るものでは
なく、例えば、過去の計測値と現在の計測値の関係に最
小自乗法を適用してベースライン量を推定しても良い。
また、カルマンフィルター等の数値フィルターを用いて
推定を行っても良い。
【００５４】また、上記のベースライン計測を行う頻度
はいかなるものであっても良く、例えばウエハ１枚露光
終了毎に行っても良く、或いはロットの前半ではその頻
度を多くし（少数のウエハ毎に行い）、ロットの後半で
はその頻度を少なくしても良く、その他いかなる間隔で
ベースライン計測を行っても良い。但し、ベースライン
計測を行う間隔が一定でない場合には、上記重み付けの
重み量も可変となることが望ましいので、重みとして、
次式の如く、経過時間のファクタを加味することが望ま
しい。
はいかなるものであっても良く、例えばウエハ１枚露光
終了毎に行っても良く、或いはロットの前半ではその頻
度を多くし（少数のウエハ毎に行い）、ロットの後半で
はその頻度を少なくしても良く、その他いかなる間隔で
ベースライン計測を行っても良い。但し、ベースライン
計測を行う間隔が一定でない場合には、上記重み付けの
重み量も可変となることが望ましいので、重みとして、
次式の如く、経過時間のファクタを加味することが望ま
しい。
【００５５】 Ｗn＝ exp(−Ａ・Ｔn） ………（２） 上式において、Ａは、任意の正の定数であり、Ｔn は、
n 番目のデータを計測してから現在までの時間である。
これにより、最近のベースライン計測量により大きな重
みを付けることが可能となる。
n 番目のデータを計測してから現在までの時間である。
これにより、最近のベースライン計測量により大きな重
みを付けることが可能となる。
【００５６】本実施形態の投影露光装置１０では、以上
のベースライン計測シーケンスの後に、ウエハＷへの重
ね合わせ露光を開始する。すなわち、ウエハＷ上の不図
示のウエハアライメントマークを、マーク検出系（１
８、３６、３８）により位置検出する。そして、主制御
装置２４ではこのときのウエハアライメントマークと前
述のウエハ顕微鏡１８内の指標マーク中心との相対位置
関係と、ウエハテーブル３２の位置（レーザ干渉計２０
の出力値）の和を、マーク位置として認識する。続い
て、主制御装置２４ではこのマーク位置からベースライ
ン量とウエハアライメントマークの設計座標の和だけウ
エハＷ（即ちウエハテーブル３２）を、レーザ干渉計２
０の計測値に基づいて移動する。これにより、レチクル
Ｒ上のパターンの投影像と、ウエハＷ上の既存のパター
ンとは正確に位置合わせされるので、この状態で露光を
行いウエハＷにレチクルＲ上のパターンを投影転写す
る。
のベースライン計測シーケンスの後に、ウエハＷへの重
ね合わせ露光を開始する。すなわち、ウエハＷ上の不図
示のウエハアライメントマークを、マーク検出系（１
８、３６、３８）により位置検出する。そして、主制御
装置２４ではこのときのウエハアライメントマークと前
述のウエハ顕微鏡１８内の指標マーク中心との相対位置
関係と、ウエハテーブル３２の位置（レーザ干渉計２０
の出力値）の和を、マーク位置として認識する。続い
て、主制御装置２４ではこのマーク位置からベースライ
ン量とウエハアライメントマークの設計座標の和だけウ
エハＷ（即ちウエハテーブル３２）を、レーザ干渉計２
０の計測値に基づいて移動する。これにより、レチクル
Ｒ上のパターンの投影像と、ウエハＷ上の既存のパター
ンとは正確に位置合わせされるので、この状態で露光を
行いウエハＷにレチクルＲ上のパターンを投影転写す
る。
【００５７】このようにして、ウエハＷ上の各ショット
領域を順次レチクルパターンの像の投影位置に移動させ
つつ、露光（投影転写）を繰り返しおこなうことによ
り、ステップ・アンド・リピート方式の露光が行われ
る。
領域を順次レチクルパターンの像の投影位置に移動させ
つつ、露光（投影転写）を繰り返しおこなうことによ
り、ステップ・アンド・リピート方式の露光が行われ
る。
【００５８】なお、上記ステップ・アンド・リピート方
式の露光動作は、ウエハＷ上の各ショット領域内のアラ
イメントマークを逐次検出してそのショットに重ね合わ
せ露光を行ういわゆるダイ・バイ・ダイ方式で行っても
よく、露光に先立って複数のショット内の各アライメン
トマークを検出し、それらの検出値を統計処理して露光
ショットの配列を決め、その配列に基づいて全ショット
の露光を行ういわゆるＥＧＡ（エンハンスト・グローバ
ル・アライメント）方式で行っても良い。
式の露光動作は、ウエハＷ上の各ショット領域内のアラ
イメントマークを逐次検出してそのショットに重ね合わ
せ露光を行ういわゆるダイ・バイ・ダイ方式で行っても
よく、露光に先立って複数のショット内の各アライメン
トマークを検出し、それらの検出値を統計処理して露光
ショットの配列を決め、その配列に基づいて全ショット
の露光を行ういわゆるＥＧＡ（エンハンスト・グローバ
ル・アライメント）方式で行っても良い。
【００５９】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、レチクル顕微鏡２９、移動鏡３４、レーザ
干渉計２０、ウエハステージ１６、駆動系２２、基準板
ＦＰ及び主制御装置２４によってベースライン量を計測
する計測手段が構成され、移動鏡３４、レーザ干渉計２
０、ウエハステージ１６、駆動系２２及び主制御装置２
４によって位置合わせ手段が構成され、主制御装置２４
によって演算手段が構成されている。
施形態では、レチクル顕微鏡２９、移動鏡３４、レーザ
干渉計２０、ウエハステージ１６、駆動系２２、基準板
ＦＰ及び主制御装置２４によってベースライン量を計測
する計測手段が構成され、移動鏡３４、レーザ干渉計２
０、ウエハステージ１６、駆動系２２及び主制御装置２
４によって位置合わせ手段が構成され、主制御装置２４
によって演算手段が構成されている。
【００６０】以上説明したように、本実施形態による
と、特にロット処理（多数枚のウエハの連続処理）途中
のベースライン計測において、過去のベースライン計測
値を参照してベースライン量を決定するので、得られる
ベースライン量は平均化により、誤差の低減されたもの
となる。そして、このベースライン量を使用して、位置
合わせを行うので、より高精度な位置合わせが可能とな
る。また、上記平均化のために所定枚数のウエハの露光
が終了する毎には、ベースライン計測を１回のみ行えば
良いので、ベースライン計測に伴うスループットの低下
も僅かであり、ウエハ毎に複数回ベースライン計測を行
う場合に比べてベースライン計測時に要する時間の短縮
が可能となり、これによりスループットを高く維持する
ことが可能になる。
と、特にロット処理（多数枚のウエハの連続処理）途中
のベースライン計測において、過去のベースライン計測
値を参照してベースライン量を決定するので、得られる
ベースライン量は平均化により、誤差の低減されたもの
となる。そして、このベースライン量を使用して、位置
合わせを行うので、より高精度な位置合わせが可能とな
る。また、上記平均化のために所定枚数のウエハの露光
が終了する毎には、ベースライン計測を１回のみ行えば
良いので、ベースライン計測に伴うスループットの低下
も僅かであり、ウエハ毎に複数回ベースライン計測を行
う場合に比べてベースライン計測時に要する時間の短縮
が可能となり、これによりスループットを高く維持する
ことが可能になる。
【００６１】なお、上記実施形態の説明中でベースライ
ン計測時の基準マークとレチクルアライメントマークと
の相対位置関係の計測には、露光光束と同じ波長の照明
光束をレチクル顕微鏡２９より入射して、レチクルアラ
イメントマークの投影像を基準板ＦＰ上に投影して行う
ものとしたが、これとは逆に、基準板ＦＰに発光機構
（照明光源）を持たせ、基準マークの像をレチクルアラ
イメントマーク近傍に形成する様に構成しても良い。
ン計測時の基準マークとレチクルアライメントマークと
の相対位置関係の計測には、露光光束と同じ波長の照明
光束をレチクル顕微鏡２９より入射して、レチクルアラ
イメントマークの投影像を基準板ＦＰ上に投影して行う
ものとしたが、これとは逆に、基準板ＦＰに発光機構
（照明光源）を持たせ、基準マークの像をレチクルアラ
イメントマーク近傍に形成する様に構成しても良い。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
〜３に記載の発明によれば、スループットの低下を殆ど
招くことなく、位置合わせ精度を向上させることができ
る投影露光方法が提供される。
〜３に記載の発明によれば、スループットの低下を殆ど
招くことなく、位置合わせ精度を向上させることができ
る投影露光方法が提供される。
【００６３】また、請求項４〜６に記載の発明によれ
ば、スループットの低下を殆ど招くことなく、位置合わ
せ精度を向上させることができるという従来にない優れ
た投影露光装置を提供することができる。
ば、スループットの低下を殆ど招くことなく、位置合わ
せ精度を向上させることができるという従来にない優れ
た投影露光装置を提供することができる。
【図１】一実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示
す図である。
す図である。
１０ 投影露光装置 １８ アライメント顕微鏡 １６ ウエハステージ ２０ レーザ干渉計（計測手段） ２２ 駆動系 ２４ 主制御装置（演算手段、） ２９ レチクル顕微鏡 ３４ 移動鏡 ３６、３８ 反射鏡 Ｒ レチクル（マスク） ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ（被露光基板） ＦＰ 基準板
Claims (6)
- 【請求項１】 マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して被露光基板上に転写するに先立ち、前記
被露光基板上の位置合わせ用マークの位置をマーク検出
系を使って検出することにより、前記マスクのパターン
像と前記被露光基板との位置合わせを行う投影露光方法
であって、 前記マスクのパターン像の投影像位置と前記マーク検出
系の検出中心との間隔であるベースライン量を計測する
第１工程と；前記第１工程で計測された現在のベースラ
イン量と、過去に計測された少なくとも１つのベースラ
イン量とに基づいて所定の演算により新たなベースライ
ン量を算出する第２工程と；前記マーク検出系を用いて
前記被露光基板上のマークの位置を検出する第３工程
と；前記第２工程で求められたベースライン量と前記第
３工程で検出されたマーク位置とに基づいて、前記マス
クパターンの投影像と前記被露光基板との位置合わせを
行う第４工程と；を含むことを特徴とする投影露光方
法。 - 【請求項２】 前記所定の演算は、前記現在のベースラ
イン量については大きな重みを付け、より過去に計測さ
れたベースライン量については小さな重みを付けて平均
する、重み付け平均により前記新たなベースライン量を
算出する演算であることを特徴とする請求項１に記載の
投影露光方法。 - 【請求項３】 前記所定の演算は、経過時間のファクタ
を考慮した前記新たなベースライン量の算出のための演
算であることを特徴とする請求項１又は２に記載の投影
露光方法。 - 【請求項４】 マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して被露光基板上に転写する投影露光装置で
あって、 前記被露光基板上の位置合わせ用マークの位置を検出す
るマーク検出系と；前記マスクのパターン像の投影像位
置と前記マーク検出系の検出中心との間隔であるベース
ライン量を計測する計測手段と；前記計測手段により計
測された現在のベースライン量と過去に計測された少な
くとも１つのベースライン量とに基づいて、所定の演算
により新たなベースライン量を算出する演算手段と；前
記マーク検出系により検出されたマーク位置と前記演算
手段で演算された新たなベースライン量とに基づいて、
前記マスクパターンの投影像と前記被露光基板の位置合
わせを行う位置合わせ手段とを有することを特徴とする
投影露光装置。 - 【請求項５】 前記演算手段は、前記現在のベースライ
ン量については大きな重みを付け、より過去に計測され
たベースライン量については小さな重みを付けて平均す
る、重み付け平均により前記新たなベースライン量を算
出することを特徴とする請求項４に記載の投影露光装
置。 - 【請求項６】 前記演算手段は、経過時間のファクタを
考慮して前記新たなベースライン量を算出することを特
徴とする請求項４又は５に記載の投影露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22175296A JP3651630B2 (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 投影露光方法及び投影露光装置 |
| US08/905,330 US6243158B1 (en) | 1996-08-05 | 1997-08-04 | Projection exposure apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22175296A JP3651630B2 (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 投影露光方法及び投影露光装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050600A true JPH1050600A (ja) | 1998-02-20 |
| JPH1050600A5 JPH1050600A5 (ja) | 2004-08-26 |
| JP3651630B2 JP3651630B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=16771662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22175296A Expired - Fee Related JP3651630B2 (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 投影露光方法及び投影露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6243158B1 (ja) |
| JP (1) | JP3651630B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012060119A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置、デバイス製造方法および基板にパターンを与える方法 |
| EP2772804A1 (en) | 2004-11-18 | 2014-09-03 | Nikon Corporation | Positioning and loading a substrate in an exposure apparatus |
| JP2018501508A (ja) * | 2014-12-02 | 2018-01-18 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ方法及び装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7050957B2 (en) * | 2001-02-26 | 2006-05-23 | Agere Systems Inc. | Projection electron beam lithography apparatus and method employing an estimator |
| US6956503B2 (en) * | 2002-09-13 | 2005-10-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Image display apparatus, image display method, measurement apparatus, measurement method, information processing method, information processing apparatus, and identification method |
| JP4756984B2 (ja) * | 2005-10-07 | 2011-08-24 | キヤノン株式会社 | 露光装置、露光装置の制御方法およびデバイスの製造方法 |
| EP4251964A4 (en) * | 2020-11-24 | 2024-10-16 | Applied Materials, Inc. | METHOD FOR OPTICAL RESOLUTION MEASUREMENT IN OPTICAL DEVICES |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5243195A (en) | 1991-04-25 | 1993-09-07 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus having an off-axis alignment system and method of alignment therefor |
| US5654553A (en) * | 1993-06-10 | 1997-08-05 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus having an alignment sensor for aligning a mask image with a substrate |
| JPH07249558A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Nikon Corp | 位置合わせ方法 |
| JP3315540B2 (ja) * | 1994-10-28 | 2002-08-19 | キヤノン株式会社 | 位置計測装置、位置合わせ装置、露光装置およびデバイスの製造方法 |
| US5751404A (en) * | 1995-07-24 | 1998-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method wherein alignment is carried out by comparing marks which are incident on both reticle stage and wafer stage reference plates |
| JPH0963924A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-03-07 | Nikon Corp | アライメント方法 |
-
1996
- 1996-08-05 JP JP22175296A patent/JP3651630B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-04 US US08/905,330 patent/US6243158B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2772804A1 (en) | 2004-11-18 | 2014-09-03 | Nikon Corporation | Positioning and loading a substrate in an exposure apparatus |
| EP2772803A1 (en) | 2004-11-18 | 2014-09-03 | Nikon Corporation | Positioning and loading a substrate in an exposure apparatus |
| EP3346486A1 (en) | 2004-11-18 | 2018-07-11 | Nikon Corporation | Exposure method and exposure apparatus, and semiconductor device manufacturing methods |
| JP2012060119A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置、デバイス製造方法および基板にパターンを与える方法 |
| US8570487B2 (en) | 2010-09-08 | 2013-10-29 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and method of applying a pattern to a substrate |
| US8610898B2 (en) | 2010-09-08 | 2013-12-17 | Asml Netherlands B.V. | Self-referencing interferometer, alignment system, and lithographic apparatus |
| JP2018501508A (ja) * | 2014-12-02 | 2018-01-18 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3651630B2 (ja) | 2005-05-25 |
| US6243158B1 (en) | 2001-06-05 |
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