JPH1050604A - 位置管理方法及び位置合わせ方法 - Google Patents

位置管理方法及び位置合わせ方法

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JPH1050604A
JPH1050604A JP9100952A JP10095297A JPH1050604A JP H1050604 A JPH1050604 A JP H1050604A JP 9100952 A JP9100952 A JP 9100952A JP 10095297 A JP10095297 A JP 10095297A JP H1050604 A JPH1050604 A JP H1050604A
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JP
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mask
stage
reticle
interferometer
substrate
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JP9100952A
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Yoshiki Kida
佳己 木田
Masahiko Okumura
正彦 奥村
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクの位置を高精度に管理することができ
る管理方法を提供する。 【解決手段】 マスク干渉計１４x 、１４y1、１４y2の
座標計測値Ｘ，ＹL，ＹRとマスクステージの位置・姿勢
（ＯX，ＯY，θ）との関係式、及びマスクステージの位
置・姿勢とマスクＲの位置・姿勢（ＢX，ＢY，ω）との
関係式とを用いて、干渉計の計測値Ｘ，ＹL，ＹRに基づ
いてマスクＲの位置を管理する。これによれば、干渉計
の計測値Ｘ，ＹL，ＹRに基づいてマスクＲの位置を管理
することができるので、マスクステージ１１を大きく回
転させてもこのときの干渉計の計測値Ｘ，ＹL，ＹRに基
づいてマスクＲの位置を高精度に管理することが可能と
なる。従って、マスクステージ１１の回転量が大きくて
もアライメント精度は低下しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置管理方法及び
位置合わせ方法に係り、更に詳しくはマスク干渉計によ
りその２次元面内の位置、姿勢が管理されたマスクステ
ージを備えた露光装置に用いられる、マスクの位置管理
方法及びマスクと感光基板の位置合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、マス
ク（又はレチクル；以下、適宜「レチクル」と総称す
る）に形成された回路パターンを投影光学系を介して感
光基板上に転写する露光装置が用いられており、中でも
逐次移動型の一括露光方式を採用するステップ・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）が多く用いられている。かかる縮小投影型露光装
置では、レチクル上に形成された回路パターンをウエハ
上に投影露光する際、ウエハとレチクルの回転方向のア
ライメントは以下の方法で行っていた。
【０００３】すなわち、ウエハホルダ上のウエハに対し
てウエハサーチアライメント計測を行って基準位置から
のウエハの回転量を計測し、その結果をもとにウエハホ
ルダの回転駆動を行いラフな位置合せを行う。その後に
ウエハのファインアライメント計測を行い、この計測結
果をもとに露光時にレチクルステージを動かすことによ
ってレチクルとウエハの回転方向のアライメントを高精
度に行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のアライ
メント方法では回転方向のアライメントはウエハホルダ
の回転駆動を行った後、わずかに残留している回転方向
のウエハとレチクルのずれをレチクルステージを更に微
小回転することによって取り除いていた。スループット
向上のためには、従来の２段階の動作を経る回転方向の
アライメントを、１段階にすること、特にレチクルステ
ージの回転のみの１動作に統一することが有効であると
考えられる。これは、ウエハホルダが搭載されているθ
ステージは、バキュームチャックによってＸステージ上
に吸着されているため、ウエハホルダを回転させる場合
には、このバキュームを一旦ＯＦＦにした後、θステー
ジを回転させ、再びバキュームをＯＮにする必要がある
のに対し、レチクルステージ側を回転させる場合には、
このような不都合がないからである。
【０００５】回転方向のアライメントをレチクルステー
ジのみを動かして行う場合、レチクルステージの回転量
は従来より大きくなると考えられる。しかしながら、従
来の構成及びアライメントシーケンスのままで、レチク
ルステージを大きく回転させることは、次のような理由
により精度の低下につながるので採用することは困難で
あった。
【０００６】 レチクルの位置を計測しているレチク
ル干渉計はレチクルステージ上に設けられたコーナーミ
ラーの頂点の干渉計レーザ光軸方向の変位を計測してい
る。レチクル干渉計のレーザ光軸上にコーナーミラーの
頂点が存在しない場合にレチクルステージの回転動作を
行うとアッベ誤差が発生する。
【０００７】 また、レチクルは、レチクルの外形の
基準端面がレチクルステージに対してほぼ同じ位置にく
るようにレチクルローダによって搬送されるが、レチク
ルの外形に対するレチクルパターンのパターニング精度
や、レチクルローダの搬送精度に起因する誤差で、レチ
クルパターンはレチクルステージに対してずれを持つ。
このため、これを補正してレチクルパターンが正規の露
光位置にくるようにレチクルステージを駆動すると、レ
チクルステージの干渉計（レチクル干渉計）のコーナー
ミラーは、レチクル干渉計の光軸上から外れざるを得な
かった。この状態でレチクルステージの回転量を大きく
すると、アッベ誤差が大きくなり、レチクル干渉計の計
測値から求めるレチクルの位置と実際のレチクルの位置
の誤差が大きくなりアライメント精度の低下につなが
る。
【０００８】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、マスクステージの回転量が大きくても
マスクの位置を高精度に管理することができる管理方法
を提供することにある。
【０００９】また、本発明の他の目的は、上記の管理方
法を利用してマスクと感光基板とを高スループットかつ
高精度に位置合わせすることができる位置合わせ方法を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスク干渉計によりその２次元面内の位置、姿勢が
管理されたマスクステージを備えた露光装置に用いられ
る、前記マスクステージに搭載されるマスクの位置管理
方法であって、前記マスク干渉計の座標計測値と前記マ
スクステージの位置・姿勢との関係式、及び前記マスク
ステージの位置・姿勢と前記マスクの位置・姿勢との関
係式とを用いて、前記マスク干渉計の計測値に基づいて
前記マスクの位置を管理する。これによれば、マスク干
渉計の計測値に基づいてマスクの位置を管理することが
できるので、マスクステージを大きく回転させても、こ
のときのマスク干渉計の計測値に基づいてマスクの位置
を高精度に管理することが可能となる。従って、マスク
ステージの回転量が大きくてもアライメント精度は低下
しない。
【００１１】請求項２に記載の発明は、マスク干渉計に
よりその２次元面内の位置、姿勢が管理されたマスクス
テージを備えた露光装置に用いられる、前記基板ステー
ジに搭載される感光基板と前記マスクステージに搭載さ
れるマスクとの位置合わせ方法であって、前記マスクス
テージを所定の初期位置に設定するとともに前記マスク
干渉計をリセットする第１工程と；前記マスクステージ
上のマスクを交換する第２工程と；前記マスクに形成さ
れたアライメントマークの位置を、前記マスクを所定量
所定方向に移動させつつ前記基板ステージの座標系であ
る基準座標系上で計測し、この計測結果を用いて前記マ
スク干渉計によりその位置が計測される前記マスクステ
ージ上の各移動鏡の前記マスクステージの前記初期位置
での前記基準座標系上の座標位置を算出する第３工程
と；指標マークを有するマーク検出手段で、前記マスク
のアライメントマークを検出することにより、前記マス
クの指標マークからのずれ量であるマスクの位置・姿勢
を測定し、これと同時に、前記マスク干渉計により前記
マスクステージの座標位置を計測すると共にこの計測値
と前記第３工程で得られた座標位置とを用いてマスクス
テージの位置・姿勢を求める第４工程と；前記第４工程
で得られたマスクの位置・姿勢と前記マスクステージの
位置・姿勢とに基づいて前記マスクステージに対する前
記マスクの位置を求める第５工程と；しかる後、前記基
板を交換するとともに当該基板の前記基準座標系に対す
る基板の回転量の計測を実行する第６工程と；前記第６
工程で計測された回転量と、前記第４工程で測定された
前記マスクの回転量とに基づいて前記マスクステージを
回転させることにより、前記マスクと前記基板との回転
位置合わせを行なう第７工程とを含む。
【００１２】これによれば、第１ないし第３工程で、マ
スクステージの初期設定、マスクの交換及びマスク干渉
計の較正が行なわれる。第４工程において、マスクステ
ージの位置・姿勢が基準座標系上で求められ、第５工程
においてマスクステージに対するマスクの位置が求めら
れる。しかる後、第６工程において、基板が交換され、
基板の回転量計測が実行される。そして、第７工程で
は、第６工程において計測された基板の回転量と前記第
４工程で測定されたマスクの回転量とに基づいてマスク
ステージを回転させることによりマスクと基板との回転
位置合わせが高精度に行なわれる。
【００１３】このため、基板ステージの回転を行なうこ
となく、マスクステージの回転のみで、マスクと基板と
の回転位置合わせを行なうことができ、これにより従来
の２段階回転位置合わせに比べてスループットの向上を
図ることができる。
【００１４】この場合において、前記第４工程の処理は
ベースライン計測時に、同時に行なうことができ、この
ようにすれば、スループットの面でも有利である。
【００１５】
【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４に基づいて説明する。
【００１６】図１には、本発明に係る管理方法及び位置
合わせ方法を実施するためのステップ・アンド・リピー
ト方式の縮小投影型露光装置１００の構成が概略的に示
されている。
【００１７】この縮小投影型露光装置１００は、ウエハ
支持台１上で感光基板としてのウエハＷを保持して２次
元方向（図１における紙面に平行なＸ軸方向及び紙面に
直交するＹ軸方向）に移動可能とされた基板ステージ４
と、この基板ステージ４の上方に配置され、その光軸方
向がＸＹ平面に直交するＺ軸方向とされた投影光学系Ｐ
Ｌと、この投影光学系ＰＬの更に上方に配置され、マス
クとしてのレチクルＲを保持して基板ステージ４の移動
面と平行な面内で微小移動するレチクルステージ１１と
を備えている。
【００１８】これを更に詳述すると、前記レチクルステ
ージ１１は、レチクル支持台９上に載置され、レチクル
ステージ１１上にレチクルＲが真空チャック（図示省
略）等により保持されている。レチクルステージ１１
は、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な面内で図１の紙面に
平行なＸ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方向）にそれぞ
れ微小量だけ移動可能に構成されており、レチクルＲの
２次元面内の高精度な位置制御が可能になっている。レ
チクルステージ１１上には、図１に移動鏡２１で代表的
に示される移動鏡（これについては後述する）が配置さ
れ、レチクル支持台９上に配置された干渉計１４（これ
については後述する）によって、常時レチクルステージ
１１のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニタされて
いる。干渉計１４により得られた位置情報Ｓ１は主制御
系２２Ａに供給されている。
【００１９】前記ウエハ支持台１上には、Ｙ軸方向に移
動自在なウエハＹ軸ステージ２が載置され、このウエハ
Ｙ軸ステージ２上にＸ軸方向に移動自在なウエハＸ軸ス
テージ３が載置され、その上に前記基板ステージ４が設
けられ、この基板ステージ４上にウエハＷが真空吸着に
よって保持されている。
【００２０】基板ステージ４は、投影光学系ＰＬの光軸
方向であるＺ軸方向の微小移動と、該Ｚ軸回りの微小角
度範囲内の回転が可能とされている。この基板ステージ
４上には、移動鏡７（実際にはＸ軸方向に延設されたＹ
軸用移動鏡とＹ軸方向に延設されたＸ軸用移動鏡とが存
在するが、図１ではこれらの移動鏡を移動鏡７として代
表的に図示している）が固定され、外部に配置された干
渉計１３（この干渉計も実際には、Ｘ軸方向位置計測用
の干渉計と２つのＹ軸方向位置計測用の干渉計との合計
３つが存在するが、図１ではこれらの干渉計を干渉計１
３として代表的に図示している。）により、基板ステー
ジ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニタされ、
干渉計１３により得られた位置情報が主制御系２２Ａに
供給されている。主制御系２２Ａは、ウエハ駆動装置２
２Ｂ等を介してウエハＹ軸ステージ２、ウエハＸ軸ステ
ージ３、基板ステージ４の位置決め動作を制御すると共
に、装置全体の動作を制御する。
【００２１】また、後述するが、ウエハ側の干渉計１３
によって計測される座標により規定されるウエハ座標系
と、レチクル側の干渉計１４によって計測される座標に
より規定されるレチクル座標系の対応をとるために、基
板ステージ４上のウエハＷの近傍に基準マーク板６が固
定されている。この基準マーク板６には後述するように
各種基準マークが形成されている。これらの基準マーク
の中には基板ステージ側に導かれた照明光により裏側か
ら照明されている基準マーク、即ち発光性の基準マーク
がある。
【００２２】前記投影光学系ＰＬとしては、いわゆる両
側テレセントリックで所定の縮小倍率、例えば１／５の
ものが使用されている。なお、この投影光学系ＰＬに関
して、前記ウエハＷ表面とレチクルＲのパターン面と
は、ほぼ共役な位置となるように設定されており、不図
示の焦点検出系からの信号に基づいて基板ステージ４が
微小量Ｚ駆動されることにより、合焦動作が可能とされ
ている。
【００２３】また、レチクルＲの上方には、図３に示さ
れるようなレチクルＲ上のアライメントマーク（以下、
「レチクルマーク」という）Ｍ１，Ｍ２とこれらのマー
クに対応する基準マーク板６上の発光マークから成る基
準マーク（図示省略）とを同時に観察するためのマーク
検出手段としての一対のレチクルアライメント顕微鏡１
９、２０が装備されている。これらのレチクルアライメ
ント顕微鏡１９、２０は、前述した基準マーク板６の内
部に導かれた照明光ＥＬ（これについては後述する）に
よって裏側から照明された発光マーク（又はマークの存
在しない領域の基準マーク板）を光源とし、これによっ
て照明されたレチクルマークＭ１、Ｍ２をそれぞれ検出
する、例えばＣＣＤカメラ等の画像処理方式の受光手段
によって構成されている。また、これらのレチクルアラ
イメント顕微鏡１９、２０は、不図示の十字マークから
成る指標マークをも有しており、この指標マークの中心
が検出中心とされている。これらのレチクルアライメン
ト顕微鏡１９、２０の出力信号も主制御系２２Ａに供給
されるようになっている。
【００２４】さらに、本実施形態では、基準板６上の発
光マークを用いてレチクルＲ上のレチクルマークＭ１、
Ｍ２のＸ、Ｙ２次元方向の位置をウエハ座標系上で検出
するためのレチクルアライメント検出系を備えている。
図２にはこのレチクルアライメント検出系の構成が示さ
れており、この図２において、基板ステージ４の外部よ
り光ファイバ４４を介して露光光と同じ波長の照明光Ｅ
Ｌが基板ステージ４の内部に導かれている。光ファイバ
４４の代わりにレンズ系で露光光をリレーしてもよい。
そのように導かれた照明光が、レンズ４５Ｄ、レンズ４
５Ｅ、ミラー４５Ｆ、及びレンズ４５Ｇを経て基準マー
ク板６上の基準マーク３５を照明している。なお、実際
には基準板６上には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ細
長いスリット状の発光マーク３５ａ、３５ｂが設けられ
ているが、図２ではこれらの発光マーク３５ａ、３５ｂ
を代表的に発光マーク３５として図示している。以下の
説明についても、適宜発光マーク３５ａ、３５ｂの代わ
りに「発光マーク３５」という表現を用いる。
【００２５】図２に示されるように、基準マーク３５を
透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、レチクルＲ上
のレチクルマークＭ１（又はＭ２）上にその基準マーク
３５の像を結像する。その基準マーク３５の像及びレチ
クルマークからの光が、ビームスプリッタ１６を介して
受光センサ２３の受光面に入射する。従って、基板ステ
ージ４をＸ軸、Ｙ軸方向に移動しながら受光センサ２３
の出力及び干渉計１３の出力をモニタすることにより、
レチクルＲ上のレチクルマークＭ１（又はＭ２）のＸＹ
座標位置を検出することができるようになっている。
【００２６】更に、図示は省略したが、投影光学系ＰＬ
の側面部には、ウエハＷ上のアライメントマーク（ウエ
ハマーク）を観察するためのオフ・アクシス方式のアラ
イメント装置が配置されている。また、主制御系２２Ａ
には、オペレータからのコマンドを入力するためのキー
ボード２２Ｃが接続されている。
【００２７】図４（Ａ）は、レチクルステージ１１の平
面図であり、この図において、レチクルステージ１１上
にレチクルＲが保持されている。また、レチクルステー
ジ１１には、Ｘ軸用の移動鏡２１x 及びＹ軸用の２個の
移動鏡２１y1，２１y2が固定され、移動鏡２１x にはＸ
軸用のレチクル干渉計１４x からＸ軸に平行にレーザー
ビームＬＲx が照射され、移動鏡２１y1，２１y2にはそ
れぞれＹ軸用のレチクル干渉計１４y1，１４y2からＹ軸
に平行にレーザービームＬＲy1，ＬＲy2が照射されてい
る。ここで、移動鏡２１x 、２１y1，２１y2としては、
コーナーキューブ型の反射要素（コーナーミラー）が使
用されており、移動鏡２１x 、２１y1，２１y2で反射さ
れたレーザービームＬＲx ，ＬＲy1，ＬＲy2は、それぞ
れ反射ミラー３８ａ、３８ｂ、３８ｃで反射されて戻さ
れている。即ち、レチクル干渉計１４x 、１４y1、１４
y2は、各移動鏡の頂点の位置を計測するダブルパス干渉
計であり、これによって、レチクルステージ１１の回転
によりレーザービームの位置ずれが生じ難い構成になっ
ている。
【００２８】次に、上記のようにして構成された露光装
置１００の露光シーケンスについて説明する。
【００２９】 レチクルステージ１１をあらかじめ定
められたリセット位置（ＯX＝ＯY＝θ＝０、即ち、ウエ
ハステージ座標系の原点）に戻す。このとき全てのレチ
クル干渉計１４x 、１４y1、１４y2をリセット（計測値
Ｘ＝ＹL＝ＹR＝０）する。
【００３０】 次に、不図示のレチクル搬送系及びレ
チクル交換機構によりレチクルＲの交換を行なう。これ
により、新しいレチクルＲがレチクルステージ上にロー
ドされる。
【００３１】 次いで、レチクルのアライメントを行
う。すなわち、基準マーク板６上のマークの存在しない
領域が投影光学系ＰＬの露光フィールド内に位置するよ
うに基板ステージ４を移動させ、レチクルアライメント
顕微鏡１９、２０によりレチクルＲ上のマークＭ１、Ｍ
２を観察し、これらのマークとレチクルアライメント顕
微鏡１９、２０内の各指標マークとの位置ずれを検出し
て、これらの位置ずれが補正されるようにレチクルステ
ージ１１を微小駆動する。
【００３２】 次に、レチクル干渉計を較正する。こ
こで、レチクル干渉計の較正とは、レチクルステージ１
１が原点（ＯX＝ＯY＝θ＝０、Ｘ＝ＹL＝ＹR＝０）の状
態にある時のレチクルステージ１１上に設けられた移動
鏡２１x 、２１y1、２１y2の頂点（ＰX、ＰYL、ＰYR）
の位置（（Ｐ10x, Ｐ10Y）（Ｐ20X, Ｐ20Y）（Ｐ30X,
Ｐ30Y）を求める動作である。
【００３３】これは、レチクル干渉計１４x 、１４y1、
１４y2の計測値（Ｘ、ＹL、ＹR）とレチクルステージ１
１の位置、姿勢（ＯX、ＯY、θ）には次式[１a]〜[１c]
のような関係があるので、移動鏡２１x 、２１y1、２１
y2の頂点（ＰX 、ＰYL、ＰYR）の位置（（Ｐ10x,
Ｐ10Y）（Ｐ20X, Ｐ20Y）（Ｐ30X, Ｐ30Y））がわかれ
ば、式[１a]〜[１c]を逆に解いた式[２a]〜[２c]に基づ
いてレチクル干渉計１４の計測値によりレチクルステー
ジ１１の位置を管理することが可能になるからである。
【００３４】
【数１】 Ｘ＝Ｐ10X（cosθ−１）−Ｐ10Y・sinθ＋ＯX ……… [１a] ＹL＝Ｐ20X・sinθ＋Ｐ20Y（cosθ−１）＋ＯY ……… [１b] ＹR＝Ｐ30X・sinθ＋Ｐ30Y（cosθ−１）＋ＯY ……… [１c]
【００３５】
【数２】
【００３６】式[１a]〜[１c]より、移動鏡の頂点（Ｐ
X、ＰYL、ＰYR）の位置を推定するためには、Ｘ，
ＹL ，ＹR とＯX ，ＯY ，θが分かっていなければなら
ないが、ＯX ，ＯY ，θは直接計測できない。この
ＯX ，ＯY ，θを推定するために、次のような計測を行
なう。
【００３７】すなわち、レチクル干渉計１４x 、１４
y1、１４y2の出力値がＸ＝０、ＹL＝ｉ×ΔＹ’、ＹR＝
−ｉ×ΔＹ’、（ΔＹ’の値は定数）となるようにレチ
クルステージ１１をサーボ制御する。このレチクルステ
ージ１１をサーボ制御したときのレチクルマークＭ１，
Ｍ２の位置（Ｘ1i、Ｙ1i、Ｘ2i、Ｙ2i）をレチクルアラ
イメント検出系を用いて測定する。すなわち、主制御系
２２Ａではレチクルステージ１１をサーボ制御中に、ウ
エハ側の干渉計１３の出力をモニタしつつ、基板ステー
ジ４をＸ方向、Ｙ方向に駆動して受光センサ２３の出力
信号をモニタすることにより、そのレチクルステージ１
１の位置でのレチクルマークＭ１，Ｍ２の位置（Ｘ1i、
Ｙ1i、Ｘ2i、Ｙ2i）を測定し、図示しないメモリに格納
する。このレチクルアライメント検出系によるレチクル
マークの位置の測定を、ｉの値を−ＮからＮ（Ｎの値は
整数）まで変化させてレチクルステージ１１をサーボ制
御しながら行ない、それぞれのレチクルステージ位置で
の測定結果を順次、メモリに格納する。
【００３８】そして、この計測値Ｘ1i，Ｙ1i、Ｘ2i，Ｙ
2i（ｉ＝−Ｎ〜Ｎ）に基づいたレチクルステージ１１の
位置、姿勢の推定値は、次式で与えられる。
【００３９】
【数３】
【００４０】ここで、Ｘ1o、Ｙ1o、Ｘ2o、Ｙ2oは、原点
（ｉ＝Ｏ）でのレチクルアライメント検出系によるレチ
クルマークＭ１，Ｍ２の計測値であり、Ｘ1i、Ｙ1i、Ｘ
2i、Ｙ2iは任意の点での検出系によるレチクルマークＭ
１，Ｍ２の計測値である。
【００４１】レチクルステージ１１の任意の状態での位
置、姿勢（Ｏxi、Ｏyi、θi ）と、それを測定したとき
のレチクル干渉計１４の測定値（Ｘi、ＹLi、ＹRi）と
の関係から式[１a]、[１b]、[１c]における定数（（Ｐ
10x, Ｐ10Y）（Ｐ20X, Ｐ20Y）（Ｐ30X, Ｐ30Y））の値
を推定することができる。これには、例えば最小自乗法
を用いれば良い。
【００４２】具体的には、上記[３a]〜[３c]式で推定さ
れたレチクルステージ１１の位置、姿勢を使用して、レ
チクル干渉計の出力のモデル式（式１）の誤差ｅＸi ，
ｅＹLi，ｅＹRiは、次のように表現できる。
【００４３】
【数４】 ｅＸi ＝Ｘi−Ｐ10x（cosθ−１）＋Ｐ10Y・sinθi＋ＯXi ……… [４a] ｅＹLi＝ＹLi−Ｐ20X・sinθi−Ｐ20Y（cosθi−１）−ＯYi……… [４b] ｅＹRi＝ＹRi−Ｐ30X・sinθi−Ｐ30Y（cosθi−１）−ＯYi……… [４c] 従って、モデルの誤差の自乗和Ｓは、
【００４４】
【数５】
【００４５】上記Ｓを最小とするＰ10X、 Ｐ10Y、
Ｐ20X、 Ｐ20Y、Ｐ30X、Ｐ30Yが、式（１）の定数
（（Ｐ10X, Ｐ10Y）（Ｐ20X, Ｐ20Y）（Ｐ30X,
Ｐ30Y））の値を与える。
【００４６】なお、ここで定数（（Ｐ10X, Ｐ10Y）（Ｐ
20X, Ｐ20Y）（Ｐ30X, Ｐ30Y））は、レチクルステージ
１１が原点（ＯX＝ＯY＝θ＝０、Ｘ＝ＹL＝ＹR＝０）の
状態にある時の、レチクルステージ１１に設けられた移
動鏡２１x ，２１y1，２１y1の頂点（ＰX、ＰYL、ＰY
R）の位置である。
【００４７】なお、（Ｐ10X, Ｐ10Y）（Ｐ20X, Ｐ20Y）
（Ｐ30X, Ｐ30Y）の値はＮの値を増やすことによって推
定精度を上げることができる。また、レチクルステージ
１１上の移動鏡の頂点（ＰX、ＰYL、ＰYR）の位置
（（Ｐ10X, Ｐ10Y）（Ｐ20X, Ｐ20 Y）（Ｐ30X,
Ｐ30Y））はレチクルステージ１１のリセット位置の再
現性に依存してばらつく。このため、レチクル干渉計１
４をリセットした際には、（（Ｐ10 x, Ｐ10Y）（Ｐ20X,
Ｐ20Y）（Ｐ30X, Ｐ30Y））の値を改めて推定する較正
動作を行うようにすることが望ましい。
【００４８】以上のことにより、レチクル干渉計の計測
値（Ｘ、ＹL、ＹR）と、レチクルステージの位置、姿勢
（ＯX、ＯY、θ）の関係式が、式[２a]、[２b]、[２c]
によって正確に管理できるようになる。
【００４９】 次に、再びレチクルのアライメントを
行なうと共にベースライン計測を行なう。すなわち、基
板ステージ４を移動して、レチクルアライメント顕微鏡
１９、２０により、レチクルマークＭ１，Ｍ２と基準板
６上の対応する基準マークとを同時に観察して、レチク
ルマークＭ１，Ｍ２とこれらに対応する基準マークの共
役像との位置ずれを計測した後、例えばベースライン量
（投影光学系の露光フィールド内の基準点（例えば露光
中心）と不図示のオフアクシス方式のアライメント装置
の観察領域の基準点との間隔）の設計値に等しい量だけ
基板ステージ４を移動させて、不図示のオフアクシス方
式のアライメント装置により基準板６上の対応する基準
マークとの位置ずれ量を計測し、それらの位置ずれ量か
らベースライン量を算出する。
【００５０】本実施形態では、上記のレチクルアライメ
ント顕微鏡１９、２０により、レチクルマークＭ１，Ｍ
２と基準板６上の対応する基準マークとを同時に観察す
る際に、図４（Ａ）に示されるレチクルステージ１１に
対するレチクルＲの相対位置、姿勢（Ｒx0，Ｒy0，φ
0 ）を求めておく。
【００５１】この計測はレチクルアライメント顕微鏡１
９、２０を用いてそれぞれの指標マーク（レチクルアラ
イメント指標マーク）からのレチクルのずれ量（ＢX0、
ＢY0、ω0 ）を測定する。また、同時にレチクル干渉計
１４の測定値と式[２a]、[２b]、[２c]を用いてレチク
ルステージ１１の位置、姿勢（ＯX0、ＯY0、θ0 ）を求
める。（ＲX0，ＲY0，φ0 ）と（ＢX0、ＢY0、ω0 ）、
（ＯX0、ＯY0、θ0 ）との間には、次のような関係があ
る（図４（Ａ），（Ｂ）参照）。
【００５２】
【数６】 ＲX0＝（ＢX0−ＯX0）cosθ0＋（ＢY0−ＯY0）sinθ0 ……… [６a] ＲY0＝−（ＢX0−ＯX0）sinθ0＋（ＢY0−ＯY0）cosθ0 ……… [６b] φ0＝ω0 −θ0 ……… [６c] 従って、レチクルステージ１１に対するレチクルＲの相
対位置、姿勢（ＲX0，ＲY0，φ0 ）を知ることができ
る。
【００５３】なお、図４（Ｂ）に示されるレチクルステ
ージ１１の位置、姿勢（ＯX、ＯY、θ）とレチクルＲの
位置、姿勢（ＢX 、ＢY 、ω）には次のような関係があ
る。
【００５４】
【数７】 ＢX＝ＲX0・cosθ−ＲY0・sinθ＋ＯX ……… [７a] ＢY＝ＲX0・sinθ＋ＲY0cosθ＋ＯY ……… [７b] ω＝θ＋φ0 ……… [７c] 以上により、レチクルステージ１１上のレチクルＲの正
確な位置をレチクル干渉計１４の計測値から予測するこ
とができるようになる。
【００５５】 ベースラインチェックが終了するとウ
エハＷをロードしてウエハＷのサーチアライメントを行
う。その後、ウエハＷのファインアライメントによって
ウエハＷの回転量ζが計測できる。
【００５６】ここで、ファインアライメントとしては、
例えば、オフアクシス方式のアライメント装置による、
所定の数ショットに付設されたアライメントマークを検
出してこのデータとショット配列の設計データとを用い
て最小自乗法を用いた統計的処理によりウエハ上の全て
のショット配列を演算するエンハンストグローバルアラ
イメント（ＥＧＡ）等が行なわれる。
【００５７】ここで、レチクルの回転量ωが、予め行っ
ておいたベースラインチェック時に計測されているの
で、ここではウエハは回転させず、レチクルステージの
みを（ζ−ω）だけ回転駆動することで、レチクルＲの
向きをウエハＷの回転に一致させることができる。ここ
で、レチクルステージ１１の駆動は、実際にはレチクル
干渉計１４の計測値がある新しい目標値となるようにサ
ーボ制御することで実現するが、このレチクル干渉計１
４の目標値は、式[２a]〜[２f]、式[６a]〜[６c]、式
[７a]〜[７c]を解くことで正確に求められる。
【００５８】 以上の動作を行った後、露光動作が開
始される。
【００５９】以上説明したように、本実施形態による
と、レチクル干渉計１４の計測値に基づいてレチクルＲ
の位置、姿勢を高精度に管理することが可能になり、ま
た、露光シーケンスから基板ステージ４の回転駆動動作
をスキップしてもレチクルＲとウエハＷとを高精度に位
置合わせ（アライメント）することが可能になる。従っ
て、アライメント精度を高精度に維持しつつ、スループ
ットの向上を図ることが可能になる。
【００６０】また、基板ステージ４の回転駆動動作を行
なう必要がなくなるので、基板側のステージ構成を簡略
化することもできる。
【００６１】なお、上記実施形態では、基板ステージ４
を２次元方向に移動させつつ、レチクルマークＭ１，Ｍ
２の位置を検出するレチクルアライメント検出系を用い
る場合を例示したが、これに代えて、基板ステージ４が
静止状態でレチクルマークの位置を検出する静止型の検
出系を用いても良い。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る位置
管理方法によれば、マスクステージの回転量が大きくて
もマスク干渉計の計測値に基づいてマスクの位置を高精
度に管理することができるという効果がある。
【００６３】また、本発明に係る位置合わせ方法によれ
ば、マスクと感光基板とを高スループットかつ高精度に
位置合わせすることができるという従来にない優れた効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示
す図である。
【図２】発光マークを用いたレチクルアライメント検出
系の構成を説明するための図である。
【図３】レチクルを示す平面図である。
【図４】（Ａ）はレチクルステージの平面図、（Ｂ）は
位置合わせ方法の説明に必要な各種の記号の意味を図式
的に示す説明図である。
【符号の説明】
１４x ，１４y1，１４y2 レチクル干渉計（マスク干渉
計） １１ マスクステージ １９、２０ レチクルアライメント顕微鏡（マーク検出
手段） ２１x ，２１y1，２１y2 移動鏡 １００ 露光装置 Ｒ レチクル（マスク） Ｗ ウエハ（感光基板）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｃ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マスク干渉計によりその２次元面内の位
    置、姿勢が管理されたマスクステージを備えた露光装置
    に用いられる、前記マスクステージに搭載されるマスク
    の位置管理方法であって、 前記マスク干渉計の座標計測値と前記マスクステージの
    位置・姿勢との関係式、及び前記マスクステージの位置
    ・姿勢と前記マスクの位置・姿勢との関係式とを用い
    て、前記マスク干渉計の計測値に基づいて前記マスクの
    位置を管理する位置管理方法。
  2. 【請求項２】 マスク干渉計によりその２次元面内の位
    置、姿勢が管理されたマスクステージを備えた露光装置
    に用いられる、前記基板ステージに搭載される感光基板
    と前記マスクステージに搭載されるマスクとの位置合わ
    せ方法であって、 前記マスクステージを所定の初期位置に設定するととも
    に前記マスク干渉計をリセットする第１工程と；前記マ
    スクステージ上のマスクを交換する第２工程と；前記マ
    スクに形成されたアライメントマークの位置を、前記マ
    スクを所定量所定方向に移動させつつ前記基板ステージ
    の座標系である基準座標系上で計測し、この計測結果を
    用いて前記マスク干渉計によりその位置が計測される前
    記マスクステージ上の各移動鏡の前記マスクステージの
    前記初期位置での前記基準座標系上の座標位置を算出す
    る第３工程と；指標マークを有するマーク検出手段で前
    記マスクのアライメントマークを検出することにより、
    前記マスクの指標マークからのずれ量であるマスクの位
    置・姿勢を測定し、これと同時に、前記マスク干渉計に
    より前記マスクステージの座標位置を計測すると共にこ
    の計測値と前記第３工程で得られた座標位置とを用いて
    マスクステージの位置・姿勢を求める第４工程と；前記
    第４工程で得られたマスクの位置・姿勢と前記マスクス
    テージの位置・姿勢とに基づいて前記マスクステージに
    対する前記マスクの位置を求める第５工程と；しかる
    後、前記基板を交換するとともに当該基板の前記基準座
    標系に対する基板の回転量の計測を実行する第６工程
    と；前記第６工程で計測された回転量と、前記第４工程
    で測定された前記マスクの回転量とに基づいて前記マス
    クステージを回転させることにより、前記マスクと前記
    基板との回転位置合わせを行なう第７工程とを含む位置
    合わせ方法。
  3. 【請求項３】 前記第４工程の処理をベースライン計測
    時に行なうことを特徴とする請求項２に記載の位置合わ
    せ方法。
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