JP2001257157A - アライメント装置、アライメント方法、露光装置、及び露光方法 - Google Patents
アライメント装置、アライメント方法、露光装置、及び露光方法Info
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- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の位置決めと、その位置決めに先立つア
ライメント光学系の焦点位置の検出とを高精度に行うこ
とができるアライメント装置、アライメント方法、露光
装置、及び露光方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 ストリートラインＳＬ上にアライメント
マークＡＭ１〜ＡＭ４が形成されたウェハＷのアライメ
ントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置を検出するアライメン
ト装置であって、アライメント装置は、ストリートライ
ンＳＬ上であってアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が
形成された領域と異なる領域に位置ずれ検出のための照
明光を照射する。ストリートラインＳＬが直交して形成
される場合に備え、Ｘ方向に長手方向を有する矩形の照
明光ＩＬＸ１，ＩＬＸ２とＹ方向に長手方向を有する矩
形の照明光ＩＬＹ１，ＩＬＹ２とを照明することが好ま
しい。
ライメント光学系の焦点位置の検出とを高精度に行うこ
とができるアライメント装置、アライメント方法、露光
装置、及び露光方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 ストリートラインＳＬ上にアライメント
マークＡＭ１〜ＡＭ４が形成されたウェハＷのアライメ
ントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置を検出するアライメン
ト装置であって、アライメント装置は、ストリートライ
ンＳＬ上であってアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が
形成された領域と異なる領域に位置ずれ検出のための照
明光を照射する。ストリートラインＳＬが直交して形成
される場合に備え、Ｘ方向に長手方向を有する矩形の照
明光ＩＬＸ１，ＩＬＸ２とＹ方向に長手方向を有する矩
形の照明光ＩＬＹ１，ＩＬＹ２とを照明することが好ま
しい。
Description
【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において、フォトマスクと基板と
の位置合わせを行うアライメント装置及びアライメント
方法、並びに当該装置及び方法を用いて上記フォトマス
クに形成された像を投影光学系を介して上記基板上に露
光転写する露光装置及び露光方法に係り、特に上記基板
に対する焦点合わせを行うアライメント装置、アライメ
ント方法、露光装置、及び露光方法に関する。
表示素子等の製造工程において、フォトマスクと基板と
の位置合わせを行うアライメント装置及びアライメント
方法、並びに当該装置及び方法を用いて上記フォトマス
クに形成された像を投影光学系を介して上記基板上に露
光転写する露光装置及び露光方法に係り、特に上記基板
に対する焦点合わせを行うアライメント装置、アライメ
ント方法、露光装置、及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子等のデバイス
製造においては、露光装置を用いてフォトマスクやレチ
クル（以下、これらをレチクルと総称する）に形成され
た微細なパターンの像をフォトレジスト等の感光剤が塗
布された半導体ウェハやガラスプレート等の基板上に投
影露光することが繰り返し行われる。投影露光を行う際
には、基板の位置と投影されるレチクルに形成されたパ
ターン像の位置とを精密に合わせる必要がある。この位
置合わせを行うために露光装置はアライメント装置を備
えている。アライメント装置は、基板に形成されたアラ
イメントマークの位置を検出するアライメントセンサ
と、このアライメントセンサによって検出されたアライ
メントマークの位置に基づいて基板の位置合わせを行う
制御系とから構成される。
製造においては、露光装置を用いてフォトマスクやレチ
クル（以下、これらをレチクルと総称する）に形成され
た微細なパターンの像をフォトレジスト等の感光剤が塗
布された半導体ウェハやガラスプレート等の基板上に投
影露光することが繰り返し行われる。投影露光を行う際
には、基板の位置と投影されるレチクルに形成されたパ
ターン像の位置とを精密に合わせる必要がある。この位
置合わせを行うために露光装置はアライメント装置を備
えている。アライメント装置は、基板に形成されたアラ
イメントマークの位置を検出するアライメントセンサ
と、このアライメントセンサによって検出されたアライ
メントマークの位置に基づいて基板の位置合わせを行う
制御系とから構成される。
【０００３】半導体素子や液晶表示素子等の製造過程に
おいて測定対象である基板の表面状態（荒れ程度）が変
化するため、単一のアライメントセンサによって基板位
置を正確に検出することは困難であり、一般的には基板
の表面状態に合わせて異なるセンサが使用される。アラ
イメントセンサの主なものには、ＬＳＡ（Laser StepAl
ignment）方式、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方
式、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式
のものがある。以下、これらのアライメントセンサの概
略について説明する。
おいて測定対象である基板の表面状態（荒れ程度）が変
化するため、単一のアライメントセンサによって基板位
置を正確に検出することは困難であり、一般的には基板
の表面状態に合わせて異なるセンサが使用される。アラ
イメントセンサの主なものには、ＬＳＡ（Laser StepAl
ignment）方式、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方
式、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式
のものがある。以下、これらのアライメントセンサの概
略について説明する。
【０００４】ＬＳＡ方式のアライメントセンサは、レー
ザ光を基板に形成されたアライメントマークに照射し、
回折・散乱された光を利用してそのアライメントマーク
の位置を計測するアライメントセンサであり、従来より
種々の製造工程の半導体ウェハに幅広く使用されてい
る。ＦＩＡ方式のアライメントセンサは、ハロゲンラン
プ等の波長帯域幅の広い光源を用いてアライメントマー
クを照明し、その結果得られたアライメントマークの像
を画像処理して位置計測を行うアライメントセンサであ
り、アルミニウム層や基板表面に形成された非対称なマ
ークの計測に効果的である。ＬＩＡ方式のアライメント
センサは、基板表面に形成された回折格子状のアライメ
ントマークに、僅かに波長が異なるレーザ光を２方向か
ら照射し、その結果生ずる２つの回折光を干渉させ、こ
の干渉光の位相からアライメントマークの位置情報を検
出するアライメントセンサである。このＬＩＡ方式のア
ライメントセンサは、低段差のアライメントマークや基
板表面の荒れが大きい基板に用いると効果的である。
ザ光を基板に形成されたアライメントマークに照射し、
回折・散乱された光を利用してそのアライメントマーク
の位置を計測するアライメントセンサであり、従来より
種々の製造工程の半導体ウェハに幅広く使用されてい
る。ＦＩＡ方式のアライメントセンサは、ハロゲンラン
プ等の波長帯域幅の広い光源を用いてアライメントマー
クを照明し、その結果得られたアライメントマークの像
を画像処理して位置計測を行うアライメントセンサであ
り、アルミニウム層や基板表面に形成された非対称なマ
ークの計測に効果的である。ＬＩＡ方式のアライメント
センサは、基板表面に形成された回折格子状のアライメ
ントマークに、僅かに波長が異なるレーザ光を２方向か
ら照射し、その結果生ずる２つの回折光を干渉させ、こ
の干渉光の位相からアライメントマークの位置情報を検
出するアライメントセンサである。このＬＩＡ方式のア
ライメントセンサは、低段差のアライメントマークや基
板表面の荒れが大きい基板に用いると効果的である。
【０００５】また、一般に光学系にはオートフォーカス
機構が設けられているが、アライメントセンサにおいて
も、被検面をアライメントセンサから所定の範囲内に収
める（これも「焦点合わせ」と呼ぶ）ためのオートフォ
ーカス機構が設けられている。このオートフォーカス機
構は、計測対象とするアライメントマーク上に検出用の
光束を照射して、反射光よりその被検面の光軸方向の位
置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカスセン
サと、そのフォーカス位置を予め求められている位置に
設定する駆動機構とから構成されている。
機構が設けられているが、アライメントセンサにおいて
も、被検面をアライメントセンサから所定の範囲内に収
める（これも「焦点合わせ」と呼ぶ）ためのオートフォ
ーカス機構が設けられている。このオートフォーカス機
構は、計測対象とするアライメントマーク上に検出用の
光束を照射して、反射光よりその被検面の光軸方向の位
置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカスセン
サと、そのフォーカス位置を予め求められている位置に
設定する駆動機構とから構成されている。
【０００６】次に、従来のアライメントセンサについて
説明する。図１０は、従来のアライメントセンサの構成
を示す図である。図１０において、アライメントセンサ
１００には光ファイバ１０１を介して外部のハロゲンラ
ンプ等の照明光源から照明光ＩＬ１０が導かれる。照明
光ＩＬ１０はコンデンサレンズ１０２を介して視野分割
絞り１０３に照射される。図１１（ａ）は視野分割絞り
１０３の一例を示す図である。図示されたように、視野
分割絞り１０３には、その中央に幅広矩形状の開口によ
りなるマーク照明用絞り２００と、マーク照明用絞り２
００を挟むように配置された一対の幅狭矩形状の開口に
よりなる焦点検出用スリット２０１，２０２とが形成さ
れている。
説明する。図１０は、従来のアライメントセンサの構成
を示す図である。図１０において、アライメントセンサ
１００には光ファイバ１０１を介して外部のハロゲンラ
ンプ等の照明光源から照明光ＩＬ１０が導かれる。照明
光ＩＬ１０はコンデンサレンズ１０２を介して視野分割
絞り１０３に照射される。図１１（ａ）は視野分割絞り
１０３の一例を示す図である。図示されたように、視野
分割絞り１０３には、その中央に幅広矩形状の開口によ
りなるマーク照明用絞り２００と、マーク照明用絞り２
００を挟むように配置された一対の幅狭矩形状の開口に
よりなる焦点検出用スリット２０１，２０２とが形成さ
れている。
【０００７】照明光ＩＬ１０は、視野分割絞り１０３に
よって基板Ｗ上のアライメントマーク領域を照明するマ
ーク照明用の第１光束と、アライメントに先立つ焦点位
置検出用の第２光束とに分割される。このように視野分
割された照明光ＩＬ２０は、レンズ系１０４を透過し、
ハーフミラー１０５及びミラー１０６で反射され、対物
レンズ１０７を介してプリズムミラー１０８で反射さ
れ、図１２に示すように基板Ｗ上のストリートラインＳ
Ｌ内に形成されたアライメントマークＡＭを含むマーク
領域とその近傍に照射される。図１２は、従来のアライ
メントセンサ１００のウェハＷ上における照明領域を説
明するための図である。
よって基板Ｗ上のアライメントマーク領域を照明するマ
ーク照明用の第１光束と、アライメントに先立つ焦点位
置検出用の第２光束とに分割される。このように視野分
割された照明光ＩＬ２０は、レンズ系１０４を透過し、
ハーフミラー１０５及びミラー１０６で反射され、対物
レンズ１０７を介してプリズムミラー１０８で反射さ
れ、図１２に示すように基板Ｗ上のストリートラインＳ
Ｌ内に形成されたアライメントマークＡＭを含むマーク
領域とその近傍に照射される。図１２は、従来のアライ
メントセンサ１００のウェハＷ上における照明領域を説
明するための図である。
【０００８】照明光ＩＬ２０を照射したときの基板Ｗの
露光面の反射光は、プリズムミラー１０８で反射され、
対物レンズ１０７を通過してミラー１０６で反射された
後、ハーフミラー１０５を透過する。その後、レンズ系
１０９を介してビームスプリッタ１１０に至り、反射光
は２方向に分岐される。ビームスプリッタ１１０を透過
した第１の分岐光は、指標板１１１上にアライメントマ
ークＡＭの像を結像する。そして、この像及び指標板１
１１上の指標マークからの光が、二次元ＣＣＤによりな
る撮像素子１１２に入射し、撮像素子１１２の受光面に
前記マークＡＭ及び指標マークの像が結像される。
露光面の反射光は、プリズムミラー１０８で反射され、
対物レンズ１０７を通過してミラー１０６で反射された
後、ハーフミラー１０５を透過する。その後、レンズ系
１０９を介してビームスプリッタ１１０に至り、反射光
は２方向に分岐される。ビームスプリッタ１１０を透過
した第１の分岐光は、指標板１１１上にアライメントマ
ークＡＭの像を結像する。そして、この像及び指標板１
１１上の指標マークからの光が、二次元ＣＣＤによりな
る撮像素子１１２に入射し、撮像素子１１２の受光面に
前記マークＡＭ及び指標マークの像が結像される。
【０００９】一方、ビームスプリッタ１１０で反射され
た第２の分岐光は、遮光板１１３に入射する。図１１
（ｂ）は遮光板１１３の一例を示す図である。図１１
（ｂ）に示した遮光板１１３は、符号２０５が付された
矩形領域に入射した光は遮光し、矩形領域２０５以外の
領域２０６に入射した光は透過する。よって、遮光板１
１３は前述した第１の光束に対応する分岐光を遮光し、
第２の光束に対応する分岐光を透過する。遮光板１１３
を透過した分岐光は、瞳分割ミラー１１４によりテレセ
ントリック性が崩された状態で、一次元ＣＣＤによりな
るラインセンサ１１５に入射し、ラインセンサ１１５の
受光面に焦点検出用スリット２０１，２０２の像が結像
される。
た第２の分岐光は、遮光板１１３に入射する。図１１
（ｂ）は遮光板１１３の一例を示す図である。図１１
（ｂ）に示した遮光板１１３は、符号２０５が付された
矩形領域に入射した光は遮光し、矩形領域２０５以外の
領域２０６に入射した光は透過する。よって、遮光板１
１３は前述した第１の光束に対応する分岐光を遮光し、
第２の光束に対応する分岐光を透過する。遮光板１１３
を透過した分岐光は、瞳分割ミラー１１４によりテレセ
ントリック性が崩された状態で、一次元ＣＣＤによりな
るラインセンサ１１５に入射し、ラインセンサ１１５の
受光面に焦点検出用スリット２０１，２０２の像が結像
される。
【００１０】ここで、基板Ｗと撮像素子１１２との間は
テレセントリック性が確保されているため、基板Ｗが照
明光及び反射光の光軸と平行な方向に変位すると、撮像
素子１１２の受光面上に結像されたアライメントマーク
ＡＭの像は、撮像素子１１２の受光面上における位置が
変化することなくデフォーカスされる。これに対して、
ラインセンサ１１５に入射する反射光は、上述のように
そのテレセントリック性が崩されているため、基板Ｗが
照明光及び反射光の光軸と平行な方向に変位すると、ラ
インセンサ１１５の受光面上に結像された焦点検出用ス
リット２０１，２０２の像は分岐光の光軸に対して交差
する方向に位置ずれする。このような性質を利用して、
ラインセンサ１１５上における像の基準位置に対するず
れ量を計測すれば基板Ｗの照明光及び反射光の光軸方向
の位置（焦点位置）が検出される。この技術の詳細につ
いては、例えば特開平７−３２１０３０号公報を参照さ
れたい。
テレセントリック性が確保されているため、基板Ｗが照
明光及び反射光の光軸と平行な方向に変位すると、撮像
素子１１２の受光面上に結像されたアライメントマーク
ＡＭの像は、撮像素子１１２の受光面上における位置が
変化することなくデフォーカスされる。これに対して、
ラインセンサ１１５に入射する反射光は、上述のように
そのテレセントリック性が崩されているため、基板Ｗが
照明光及び反射光の光軸と平行な方向に変位すると、ラ
インセンサ１１５の受光面上に結像された焦点検出用ス
リット２０１，２０２の像は分岐光の光軸に対して交差
する方向に位置ずれする。このような性質を利用して、
ラインセンサ１１５上における像の基準位置に対するず
れ量を計測すれば基板Ｗの照明光及び反射光の光軸方向
の位置（焦点位置）が検出される。この技術の詳細につ
いては、例えば特開平７−３２１０３０号公報を参照さ
れたい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体素子
の製造を例に挙げると、現在は０．２５μｍルールのプ
ロセスが実用化されているが、微細化の要求が更に高ま
り、今後０．１μｍルールのプロセスでＣＰＵ（中央処
理装置）やＲＡＭ（Random Access Memory）の製造予定
がなされており、このような状況下においてはアライメ
ント精度の更なる向上が求められる。一般に、アライメ
ントの精度は必要解像度の１／３程度が要求されるた
め、０．１μｍ程度の解像度に対しては３０ｎｍ程度の
アライメント精度が必要になる。
の製造を例に挙げると、現在は０．２５μｍルールのプ
ロセスが実用化されているが、微細化の要求が更に高ま
り、今後０．１μｍルールのプロセスでＣＰＵ（中央処
理装置）やＲＡＭ（Random Access Memory）の製造予定
がなされており、このような状況下においてはアライメ
ント精度の更なる向上が求められる。一般に、アライメ
ントの精度は必要解像度の１／３程度が要求されるた
め、０．１μｍ程度の解像度に対しては３０ｎｍ程度の
アライメント精度が必要になる。
【００１２】上述した従来のアライメント装置では、光
学系の構造上の制限から図１２（ａ）に示したように、
視野分割絞り１０３に形成されたマーク照明用絞り２０
０の像を像２１０として基板Ｗ上に照射し、焦点検出用
スリット２０１，２０２の像を各々像２１１，２１２と
して基板Ｗ上に投射している。尚、図１２（ｂ）は、図
１２（ａ）中のＡ−Ａ線の断面図であり、符号Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３は、像２１０，２１１，２１２が照射されてい
る領域をそれぞれ示している。基板Ｗの処理が多数回に
亘って行われると、回路パターンが形成されたデバイス
部分ＤＰとストリートラインＳＬとの間の段差が大きく
なる。つまり、デバイス部分ＤＰの表面の高さ位置とス
トリートラインＳＬの表面の高さ位置との問に、大きな
段差が生じる。これは、デバイス部分ＤＰには絶縁膜形
成等の処理が施され、ストリートラインＳＬには処理が
施されないからである。
学系の構造上の制限から図１２（ａ）に示したように、
視野分割絞り１０３に形成されたマーク照明用絞り２０
０の像を像２１０として基板Ｗ上に照射し、焦点検出用
スリット２０１，２０２の像を各々像２１１，２１２と
して基板Ｗ上に投射している。尚、図１２（ｂ）は、図
１２（ａ）中のＡ−Ａ線の断面図であり、符号Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３は、像２１０，２１１，２１２が照射されてい
る領域をそれぞれ示している。基板Ｗの処理が多数回に
亘って行われると、回路パターンが形成されたデバイス
部分ＤＰとストリートラインＳＬとの間の段差が大きく
なる。つまり、デバイス部分ＤＰの表面の高さ位置とス
トリートラインＳＬの表面の高さ位置との問に、大きな
段差が生じる。これは、デバイス部分ＤＰには絶縁膜形
成等の処理が施され、ストリートラインＳＬには処理が
施されないからである。
【００１３】このような場合、焦点位置の検出動作にて
検出されたアライメント光学系の焦点位置が、アライメ
ントマークＡＭに対する最適焦点位置ではなく、デバイ
ス部分ＤＰに対する最適焦点位置となる。このため、ア
ライメントを行うに際して、上述のように検出されたア
ライメント光学系の焦点位置に基づいて基板Ｗの位置決
めを行うと、ストリートラインＳＬの表面とデバイス部
分ＤＰの表面との間の段差の分だけアライメントマーク
ＡＭがオフセットされた状態となる。この結果、アライ
メントマークＡＭの像は、撮像素子１１２の受光面上に
オフセット分だけデフォーカスされた状態で結像される
ため、高精度のアライメントが困難になるという問題が
あった。
検出されたアライメント光学系の焦点位置が、アライメ
ントマークＡＭに対する最適焦点位置ではなく、デバイ
ス部分ＤＰに対する最適焦点位置となる。このため、ア
ライメントを行うに際して、上述のように検出されたア
ライメント光学系の焦点位置に基づいて基板Ｗの位置決
めを行うと、ストリートラインＳＬの表面とデバイス部
分ＤＰの表面との間の段差の分だけアライメントマーク
ＡＭがオフセットされた状態となる。この結果、アライ
メントマークＡＭの像は、撮像素子１１２の受光面上に
オフセット分だけデフォーカスされた状態で結像される
ため、高精度のアライメントが困難になるという問題が
あった。
【００１４】また、デバイス部分ＤＰの表面には回路パ
ターンが形成されて凹凸があるため、照射される焦点検
出用スリット２０１，２０２の像が回折されて反射光量
が少なくなり、その結果光量不足で焦点位置の検出に困
難をきたすことが考えられる。この不具合を解決するた
めに、例えば非感光性の広い波長帯域の光を出射するハ
ロゲンランプを光源として用い、この光源から出射され
る光を可視光域の光と赤外光域の光とに分割してアライ
メントマークＡＭを照射することも考えられる。この場
合、各々の波長帯域の光がアライメントマークＡＭ全体
を照射するよう光学系を設定しても、検出段で各波長帯
域を分離することができるため、上記の問題は生じない
と考えられる。
ターンが形成されて凹凸があるため、照射される焦点検
出用スリット２０１，２０２の像が回折されて反射光量
が少なくなり、その結果光量不足で焦点位置の検出に困
難をきたすことが考えられる。この不具合を解決するた
めに、例えば非感光性の広い波長帯域の光を出射するハ
ロゲンランプを光源として用い、この光源から出射され
る光を可視光域の光と赤外光域の光とに分割してアライ
メントマークＡＭを照射することも考えられる。この場
合、各々の波長帯域の光がアライメントマークＡＭ全体
を照射するよう光学系を設定しても、検出段で各波長帯
域を分離することができるため、上記の問題は生じない
と考えられる。
【００１５】しかしながら、上述のようにマーク照明用
の光源と位置検出用の光源とを、ハロゲンランプの波長
帯域を分割することによって生成すると、各々の光源の
波長帯域が狭められるため、ハロゲンランプ全体の波長
帯域の光を使用することができず、結果として、アライ
メントマークＡＭ検出のための光量及び位置検出のため
の光量が共に減少してしまい、その結果光量不足でアラ
イメントマークＡＭの位置検出及び焦点位置の検出に困
難をきたすことが考えられる。また、基板Ｗ上に形成さ
れたストリートラインＳＬの反射特性が材質等の原因に
よって波長依存性を有する場合が考えられ、この場合、
分割された狭い波長帯域の光の一方の帯域の光又は両方
の帯域の光の反射率が大幅に低下し、上記と同様に光量
不足になる不具合も考えられる。
の光源と位置検出用の光源とを、ハロゲンランプの波長
帯域を分割することによって生成すると、各々の光源の
波長帯域が狭められるため、ハロゲンランプ全体の波長
帯域の光を使用することができず、結果として、アライ
メントマークＡＭ検出のための光量及び位置検出のため
の光量が共に減少してしまい、その結果光量不足でアラ
イメントマークＡＭの位置検出及び焦点位置の検出に困
難をきたすことが考えられる。また、基板Ｗ上に形成さ
れたストリートラインＳＬの反射特性が材質等の原因に
よって波長依存性を有する場合が考えられ、この場合、
分割された狭い波長帯域の光の一方の帯域の光又は両方
の帯域の光の反射率が大幅に低下し、上記と同様に光量
不足になる不具合も考えられる。
【００１６】更に、各帯域の光がアライメントマークＡ
Ｍ全体を照射するように光学系を設定しているので、位
置検出用の帯域の光がアライメントマークＡＭによって
回折されることによって、この帯域の光の反射率が低下
する場合も考えられる。この不具合を解消するため図１
３に示すように、位置検出用の帯域の光の照射領域をス
トリートラインＳＬに沿って広げて図中領域Ｒ５を照射
するよう光学系を変更することも考えられる。図１３
は、従来のアライメントセンサ１００において、照明領
域を変更した場合の不具合を説明するための図である。
しかしながら、この場合には、この照射領域に沿った方
向にストリートラインＳＬが形成されている場合、つま
りアライメントマークＡＭ１，ＡＭ３を計測する場合は
良いが、一般にストリートラインＳＬは格子状に形成さ
れているので、図中アライメントマークＡＭ２，ＡＭ４
を計測する場合には高い精度で焦点位置検出を行うこと
ができないといった問題が生ずる。
Ｍ全体を照射するように光学系を設定しているので、位
置検出用の帯域の光がアライメントマークＡＭによって
回折されることによって、この帯域の光の反射率が低下
する場合も考えられる。この不具合を解消するため図１
３に示すように、位置検出用の帯域の光の照射領域をス
トリートラインＳＬに沿って広げて図中領域Ｒ５を照射
するよう光学系を変更することも考えられる。図１３
は、従来のアライメントセンサ１００において、照明領
域を変更した場合の不具合を説明するための図である。
しかしながら、この場合には、この照射領域に沿った方
向にストリートラインＳＬが形成されている場合、つま
りアライメントマークＡＭ１，ＡＭ３を計測する場合は
良いが、一般にストリートラインＳＬは格子状に形成さ
れているので、図中アライメントマークＡＭ２，ＡＭ４
を計測する場合には高い精度で焦点位置検出を行うこと
ができないといった問題が生ずる。
【００１７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、基板の位置決めと、その位置決めに先立つアライ
メント光学系の焦点位置の検出とを高精度に行うことが
できるアライメント装置、アライメント方法、露光装
置、及び露光方法を提供することを目的とする。
あり、基板の位置決めと、その位置決めに先立つアライ
メント光学系の焦点位置の検出とを高精度に行うことが
できるアライメント装置、アライメント方法、露光装
置、及び露光方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】以下、この項に示す例で
は、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施形
態の図に示す代表的な参照符号を付して説明するが、本
発明の構成又は各構成要件は、これら参照符号によって
拘束されるものに限定されない。
は、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施形
態の図に示す代表的な参照符号を付して説明するが、本
発明の構成又は各構成要件は、これら参照符号によって
拘束されるものに限定されない。
【００１９】上記課題を解決するために、本発明のアラ
イメント装置は、ストリートライン（ＳＬ）上にマーク
（ＡＭ）が形成された基板（Ｗ）の該マークの位置を検
出する位置検出光学系（１７，２４，２５，５３，５
４，５５）と、前記基板に検出光（ＩＬ２，ＩＬ３）を
照射するとともに該検出光の反射光を検出することによ
り該照射領域の前記位置検出光学系の合焦面に対するず
れを検出する焦点検出系（１４）とを備えたアライメン
ト装置（５０）において、前記ストリートライン上であ
って前記マークの形成領域（ＲＡ）と異なる領域に前記
検出光を照射することを特徴としている。
イメント装置は、ストリートライン（ＳＬ）上にマーク
（ＡＭ）が形成された基板（Ｗ）の該マークの位置を検
出する位置検出光学系（１７，２４，２５，５３，５
４，５５）と、前記基板に検出光（ＩＬ２，ＩＬ３）を
照射するとともに該検出光の反射光を検出することによ
り該照射領域の前記位置検出光学系の合焦面に対するず
れを検出する焦点検出系（１４）とを備えたアライメン
ト装置（５０）において、前記ストリートライン上であ
って前記マークの形成領域（ＲＡ）と異なる領域に前記
検出光を照射することを特徴としている。
【００２０】この発明によれば、検出光をストリートラ
イン上に照明して合焦面に対するストリートラインのず
れを検出しているため、位置検出光学系の焦点に対する
ストリートラインの位置ずれも精度良く検出することが
できる。また、検出光はストリートライン上であってマ
ークの形成領域と異なる領域に照射され、マークによる
散乱を受けないので、その結果焦点検出を行うために充
分な光量が得られ、その結果位置ずれ検出の精度向上に
もつながる。
イン上に照明して合焦面に対するストリートラインのず
れを検出しているため、位置検出光学系の焦点に対する
ストリートラインの位置ずれも精度良く検出することが
できる。また、検出光はストリートライン上であってマ
ークの形成領域と異なる領域に照射され、マークによる
散乱を受けないので、その結果焦点検出を行うために充
分な光量が得られ、その結果位置ずれ検出の精度向上に
もつながる。
【００２１】本発明のアライメント装置は、前記ストリ
ートライン（ＳＬ）が第１方向及び該第１方向に直交す
る第２方向に存在し、前記焦点検出系が、前記第１方向
に沿うように延在する第１検出光（ＩＬＸ ）を用いる
第１検出系（１７，２４，２５，２６，２８，３０，３
３，３４，３５，５６）、及び前記第２方向に沿うよう
に延在する第２検出光（ＩＬＹ ）を用いる第２検出系
（１７，２４，２５，２７，２９，３０，３３，３４，
３５，５６）を有することが好ましい。
ートライン（ＳＬ）が第１方向及び該第１方向に直交す
る第２方向に存在し、前記焦点検出系が、前記第１方向
に沿うように延在する第１検出光（ＩＬＸ ）を用いる
第１検出系（１７，２４，２５，２６，２８，３０，３
３，３４，３５，５６）、及び前記第２方向に沿うよう
に延在する第２検出光（ＩＬＹ ）を用いる第２検出系
（１７，２４，２５，２７，２９，３０，３３，３４，
３５，５６）を有することが好ましい。
【００２２】この発明によれば、マークが互いに直交す
るストリートライン上に形成されていたとしても、第１
検出光又は第２検出光をストリートライン上に照射する
ことができるので、マーク位置検出上好適である。
るストリートライン上に形成されていたとしても、第１
検出光又は第２検出光をストリートライン上に照射する
ことができるので、マーク位置検出上好適である。
【００２３】また、本発明のアライメント装置は、前記
第１及び第２検出系（１７，２４，２５，２６，２８，
３０，３３，３４，３５，５６：１７，２４，２５，２
７，２９，３０，３３，３４，３５，５６）の少なくと
も一方が複数設けられたことを特徴としている。第１検
出系及び第２検出系の少なくとも一方がストリートライ
ン上の複数箇所を検出するように設けられていれば、一
度の位置ずれ検出によって基板上の複数箇所における位
置ずれを検出することができるため、その複数箇所の検
出結果に基づいて高精度の検出を図ることができる。
第１及び第２検出系（１７，２４，２５，２６，２８，
３０，３３，３４，３５，５６：１７，２４，２５，２
７，２９，３０，３３，３４，３５，５６）の少なくと
も一方が複数設けられたことを特徴としている。第１検
出系及び第２検出系の少なくとも一方がストリートライ
ン上の複数箇所を検出するように設けられていれば、一
度の位置ずれ検出によって基板上の複数箇所における位
置ずれを検出することができるため、その複数箇所の検
出結果に基づいて高精度の検出を図ることができる。
【００２４】更に、本発明のアライメント装置は、前記
焦点検出系が、前記第１及び第２検出光（ＩＬＸ ，Ｉ
ＬＹ ）の反射光の強度を比較し、該比較結果に応じて
前記第１及び第２検出系（１７，２４，２５，２６，２
８，３０，３３，３４，３５，５６：１７，２４，２
５，２７，２９，３０，３３，３４，３５，５６）の何
れか一方を選択して焦点検出を行ったり、位置検出すべ
きマーク（Ｗ）が存在するストリートライン（ＳＬ）が
前記第１方向に沿う場合には前記第１検出系（１７，２
４，２５，２６，２８，３０，３３，３４，３５，５
６）を、前記第２方向に沿う場合には前記第２検出系
（１７，２４，２５，２７，２９，３０，３３，３４，
３５，５６）を選択して焦点検出を行うことを特徴とし
ている。この発明によれば、ストリートライン以外の領
域に照射された検出光の反射光による焦点検出を行う必
要がないため、結果としてスループットの向上に寄与す
る。
焦点検出系が、前記第１及び第２検出光（ＩＬＸ ，Ｉ
ＬＹ ）の反射光の強度を比較し、該比較結果に応じて
前記第１及び第２検出系（１７，２４，２５，２６，２
８，３０，３３，３４，３５，５６：１７，２４，２
５，２７，２９，３０，３３，３４，３５，５６）の何
れか一方を選択して焦点検出を行ったり、位置検出すべ
きマーク（Ｗ）が存在するストリートライン（ＳＬ）が
前記第１方向に沿う場合には前記第１検出系（１７，２
４，２５，２６，２８，３０，３３，３４，３５，５
６）を、前記第２方向に沿う場合には前記第２検出系
（１７，２４，２５，２７，２９，３０，３３，３４，
３５，５６）を選択して焦点検出を行うことを特徴とし
ている。この発明によれば、ストリートライン以外の領
域に照射された検出光の反射光による焦点検出を行う必
要がないため、結果としてスループットの向上に寄与す
る。
【００２５】本発明の露光装置は、上記のアライメント
装置を備えたことを特徴としている。この発明によれ
ば、上記のアライメント装置によりアライメント装置の
合焦面に対するストリートラインの位置ずれが高い精度
で検出され、この高い精度を有する検出結果に基づき高
い精度で基板の位置合わせを行うことができるので、よ
り微細なデバイスを作成する場合に極めて好適である。
装置を備えたことを特徴としている。この発明によれ
ば、上記のアライメント装置によりアライメント装置の
合焦面に対するストリートラインの位置ずれが高い精度
で検出され、この高い精度を有する検出結果に基づき高
い精度で基板の位置合わせを行うことができるので、よ
り微細なデバイスを作成する場合に極めて好適である。
【００２６】本発明のアライメント方法は、ストリート
ライン上にマークが形成された基板の該マークの位置を
位置検出光学系により検出する前に、前記ストリートラ
イン上であって前記マークの形成領域と異なる領域に検
出光を照射するとともに該検出光の反射光を検出するこ
とにより該照射領域の前記位置検出光学系の合焦面に対
するずれを検出することを特徴としている。
ライン上にマークが形成された基板の該マークの位置を
位置検出光学系により検出する前に、前記ストリートラ
イン上であって前記マークの形成領域と異なる領域に検
出光を照射するとともに該検出光の反射光を検出するこ
とにより該照射領域の前記位置検出光学系の合焦面に対
するずれを検出することを特徴としている。
【００２７】本発明のアライメント方法は、前記ストリ
ートラインが第１方向及び該第１方向に直交する第２方
向に存在し、前記検出光として、前記第１方向に沿うよ
うに延在する第１検出光、及び前記第２方向に沿うよう
に延在する第２検出光を照射することを特徴としてい
る。このとき、前記第１及び第２検出光の反射光の強度
を比較し、該比較結果に応じて前記第１及び第２検出光
の何れか一方を用いて焦点検出を行ったり、位置検出す
べきマークが存在するストリートラインが前記第１方向
に沿う場合には前記第１検出光を、前記第２方向に沿う
場合には前記第２検出光を用いて焦点検出を行うことが
好適である。本発明のアライメント方法によれば、本発
明のアライメント装置と同様の効果を得ることができ
る。
ートラインが第１方向及び該第１方向に直交する第２方
向に存在し、前記検出光として、前記第１方向に沿うよ
うに延在する第１検出光、及び前記第２方向に沿うよう
に延在する第２検出光を照射することを特徴としてい
る。このとき、前記第１及び第２検出光の反射光の強度
を比較し、該比較結果に応じて前記第１及び第２検出光
の何れか一方を用いて焦点検出を行ったり、位置検出す
べきマークが存在するストリートラインが前記第１方向
に沿う場合には前記第１検出光を、前記第２方向に沿う
場合には前記第２検出光を用いて焦点検出を行うことが
好適である。本発明のアライメント方法によれば、本発
明のアライメント装置と同様の効果を得ることができ
る。
【００２８】本発明の露光方法は、上記のアライメント
方法を用いて露光対象としての感光基板をアライメント
し、該アライメントされた感光基板にパターンが形成さ
れたマスクを介して露光することを特徴としている。こ
の発明によれば、上述した本発明の露光装置と同様の効
果を得ることができる。
方法を用いて露光対象としての感光基板をアライメント
し、該アライメントされた感光基板にパターンが形成さ
れたマスクを介して露光することを特徴としている。こ
の発明によれば、上述した本発明の露光装置と同様の効
果を得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態によるアライメント装置、アライメント方法、
露光装置、及び露光方法について詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示
す図である。本実施形態においては、本発明をオフアク
シス方式のアライメントセンサを備えたステップ・アン
ド・リピート方式（一括露光方式）の露光装置に適用し
ている。なお、本発明はステップ・アンド・スキャン方
式（走査露光方式）の露光装置にも適用可能である。以
下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標
系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材
の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ
軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｙ
軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。図
中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行
な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
実施形態によるアライメント装置、アライメント方法、
露光装置、及び露光方法について詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示
す図である。本実施形態においては、本発明をオフアク
シス方式のアライメントセンサを備えたステップ・アン
ド・リピート方式（一括露光方式）の露光装置に適用し
ている。なお、本発明はステップ・アンド・スキャン方
式（走査露光方式）の露光装置にも適用可能である。以
下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標
系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材
の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ
軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｙ
軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。図
中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行
な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００３０】図１において、照明光学系１は後述する主
制御系１３から露光光出射を指示する制御信号が出力さ
れた場合に、ほぼ均一の照度を有する露光光ＥＬを出射
してレチクル２を照射する。露光光ＥＬの光軸はＺ軸方
向に対して平行に設定されている。上記露光光ＥＬとし
ては、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエ
キシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２ レーザ（１５７ｎ
ｍ）が用いられる。
制御系１３から露光光出射を指示する制御信号が出力さ
れた場合に、ほぼ均一の照度を有する露光光ＥＬを出射
してレチクル２を照射する。露光光ＥＬの光軸はＺ軸方
向に対して平行に設定されている。上記露光光ＥＬとし
ては、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエ
キシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２ レーザ（１５７ｎ
ｍ）が用いられる。
【００３１】レチクル２は、フォトレジストが塗布され
たウェハ（基板）Ｗ上に転写するための微細なパターン
を有し、レチクルホルダ３上に保持される。レチクルホ
ルダ３はベース４上のＸＹ平面内で移動及び微小回転が
できるように支持されている。装置全体の動作を制御す
る主制御系１３が、ベース４上の駆動装置５を介してレ
チクルステージ３の動作を制御して、レチクル２の位置
を設定する。
たウェハ（基板）Ｗ上に転写するための微細なパターン
を有し、レチクルホルダ３上に保持される。レチクルホ
ルダ３はベース４上のＸＹ平面内で移動及び微小回転が
できるように支持されている。装置全体の動作を制御す
る主制御系１３が、ベース４上の駆動装置５を介してレ
チクルステージ３の動作を制御して、レチクル２の位置
を設定する。
【００３２】露光光ＥＬが照明光学系１から出射された
場合には、レチクル２のパターン像が投影光学系６を介
してウェハＷ上のデバイス部分たる各ショット領域に投
影される。投影光学系６は複数のレンズ等の光学素子を
有し、その光学素子の硝材としては露光光ＥＬの波長に
応じて石英、蛍石等の光学材料から選択される。ウェハ
Ｗはウェハホルダ７を介してＺステージ８に載置されて
いる。Ｚステージ８は、ウェハＷのＺ軸方向の位置を微
調整させるステージである。また、Ｚステージ８はＸＹ
ステージ９上に載置されている。ＸＹステージ９は、Ｘ
Ｙ平面内にウェハＷを移動させるステージである。尚、
図示は省略しているが、ウェハＷをＸＹ平面内で微小回
転させるステージ及びＺ軸に対する角度を変化させてＸ
Ｙ平面に対するウェハＷの傾きを調整するステージを設
けてもよい。
場合には、レチクル２のパターン像が投影光学系６を介
してウェハＷ上のデバイス部分たる各ショット領域に投
影される。投影光学系６は複数のレンズ等の光学素子を
有し、その光学素子の硝材としては露光光ＥＬの波長に
応じて石英、蛍石等の光学材料から選択される。ウェハ
Ｗはウェハホルダ７を介してＺステージ８に載置されて
いる。Ｚステージ８は、ウェハＷのＺ軸方向の位置を微
調整させるステージである。また、Ｚステージ８はＸＹ
ステージ９上に載置されている。ＸＹステージ９は、Ｘ
Ｙ平面内にウェハＷを移動させるステージである。尚、
図示は省略しているが、ウェハＷをＸＹ平面内で微小回
転させるステージ及びＺ軸に対する角度を変化させてＸ
Ｙ平面に対するウェハＷの傾きを調整するステージを設
けてもよい。
【００３３】ウェハホルダ７の上面の一端にはＬ字型の
移動鏡１０が取り付けられ、移動鏡１０の鏡面に対向し
た位置にレーザ干渉計１１が配置されている。図１では
図示を簡略化しているが、移動鏡１０はＸ軸に垂直な鏡
面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する平面鏡
から構成されている。また、レーザ干渉計１１は、Ｘ軸
に沿って移動鏡１０にレーザビームを照射する２個のＸ
軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１０にレー
ザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成さ
れ、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレ
ーザ干渉計により、ウェハホルダ７のＸ座標及びＹ座標
が計測される。
移動鏡１０が取り付けられ、移動鏡１０の鏡面に対向し
た位置にレーザ干渉計１１が配置されている。図１では
図示を簡略化しているが、移動鏡１０はＸ軸に垂直な鏡
面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する平面鏡
から構成されている。また、レーザ干渉計１１は、Ｘ軸
に沿って移動鏡１０にレーザビームを照射する２個のＸ
軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１０にレー
ザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成さ
れ、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレ
ーザ干渉計により、ウェハホルダ７のＸ座標及びＹ座標
が計測される。
【００３４】また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測
値の差により、ウェハホルダ７のＸＹ平面内における回
転角が計測される。レーザ干渉計１１により計測された
Ｘ座標、Ｙ座標及び回転角の情報はステージ駆動系１２
に供給される。これらの情報は位置情報としてステージ
駆動系１２から主制御系１３へ出力される。主制御系１
３は、供給された位置情報をモニターしつつステージ駆
動系１２を介して、ウェハホルダ７の位置決め動作を制
御する。尚、図１には示していないが、レチクルホルダ
３にもウェハホルダ７に設けられた移動鏡及びレーザ干
渉計と同様のものが設けられており、レチクルホルダ３
のＸＹＺ位置等の情報が主制御系１３に入力される。
値の差により、ウェハホルダ７のＸＹ平面内における回
転角が計測される。レーザ干渉計１１により計測された
Ｘ座標、Ｙ座標及び回転角の情報はステージ駆動系１２
に供給される。これらの情報は位置情報としてステージ
駆動系１２から主制御系１３へ出力される。主制御系１
３は、供給された位置情報をモニターしつつステージ駆
動系１２を介して、ウェハホルダ７の位置決め動作を制
御する。尚、図１には示していないが、レチクルホルダ
３にもウェハホルダ７に設けられた移動鏡及びレーザ干
渉計と同様のものが設けられており、レチクルホルダ３
のＸＹＺ位置等の情報が主制御系１３に入力される。
【００３５】投影光学系６の側方にはオフ・アクシスの
アライメントセンサ（焦点光学系）１４が設けられてい
る。このアライメントセンサ１４は、本発明の一実施形
態による露光装置が備える本発明の一実施形態によるア
ライメント装置であり、ＦＩＡ（Field Image Alignmen
t ）方式に適用した場合のアライメント装置である。ア
ライメントセンサ１４はアライメントセンサ１４の焦点
に対するウェハＷ上に形成されたストリートラインＳＬ
の位置ずれを検出するものである。アライメントセンサ
１４には、ハロゲンランプ１５から光ファイバ１６を介
してウェハＷを照明するための照射光が入射される。こ
こで、照明光の光源としてハロゲンランプ１５を用いる
のは、ハロゲンランプ１５の出射光の波長域は５００〜
８００ｎｍであり、ウェハＷ上面に塗布されたフォトレ
ジストを感光しない波長域であるため、及び波長帯域が
広く、ウェハＷ表面における反射率の波長特性の影響を
軽減することができるためである。
アライメントセンサ（焦点光学系）１４が設けられてい
る。このアライメントセンサ１４は、本発明の一実施形
態による露光装置が備える本発明の一実施形態によるア
ライメント装置であり、ＦＩＡ（Field Image Alignmen
t ）方式に適用した場合のアライメント装置である。ア
ライメントセンサ１４はアライメントセンサ１４の焦点
に対するウェハＷ上に形成されたストリートラインＳＬ
の位置ずれを検出するものである。アライメントセンサ
１４には、ハロゲンランプ１５から光ファイバ１６を介
してウェハＷを照明するための照射光が入射される。こ
こで、照明光の光源としてハロゲンランプ１５を用いる
のは、ハロゲンランプ１５の出射光の波長域は５００〜
８００ｎｍであり、ウェハＷ上面に塗布されたフォトレ
ジストを感光しない波長域であるため、及び波長帯域が
広く、ウェハＷ表面における反射率の波長特性の影響を
軽減することができるためである。
【００３６】アライメントセンサ１４から出射された照
明光はプリズムミラー１７によって反射された後、ウェ
ハＷ上面を照射する。アライメントセンサ１４は、ウェ
ハＷ上面の反射光をプリズムミラー１７を介して取り入
れ、検出結果を電気信号に変換してアライメント信号処
理系１８に出力する。また、図示は省略しているが、ウ
ェハＷに形成されたアライメントマークＡＭのＸＹ平面
内における位置を検出する位置検出センサ（位置検出光
学系）が設けられ、この位置検出センサの検出結果はア
ライメント信号処理系１８に入力されている。位置検出
センサのＺ軸方向の焦点位置は、アライメントセンサ１
４のＺ軸方向の焦点位置と同一に設定されている。アラ
イメント信号処理系１８は、アライメントセンサ１４か
らの検出結果及び位置検出センサから出力される検出結
果に基づいて、アライメントセンサ１４の焦点位置に対
するウェハＷに形成されたストリートラインＳＬの位置
ずれ（デフォーカス量）及びアライメントマークＡＭの
ＸＹ平面内における位置を求め、これらをウェハ位置情
報として主制御系１３へ出力する。
明光はプリズムミラー１７によって反射された後、ウェ
ハＷ上面を照射する。アライメントセンサ１４は、ウェ
ハＷ上面の反射光をプリズムミラー１７を介して取り入
れ、検出結果を電気信号に変換してアライメント信号処
理系１８に出力する。また、図示は省略しているが、ウ
ェハＷに形成されたアライメントマークＡＭのＸＹ平面
内における位置を検出する位置検出センサ（位置検出光
学系）が設けられ、この位置検出センサの検出結果はア
ライメント信号処理系１８に入力されている。位置検出
センサのＺ軸方向の焦点位置は、アライメントセンサ１
４のＺ軸方向の焦点位置と同一に設定されている。アラ
イメント信号処理系１８は、アライメントセンサ１４か
らの検出結果及び位置検出センサから出力される検出結
果に基づいて、アライメントセンサ１４の焦点位置に対
するウェハＷに形成されたストリートラインＳＬの位置
ずれ（デフォーカス量）及びアライメントマークＡＭの
ＸＹ平面内における位置を求め、これらをウェハ位置情
報として主制御系１３へ出力する。
【００３７】主制御系１３は、ステージ駆動系１２から
出力される位置情報及びアライメント信号処理系１８か
ら出力されるウェハ位置情報に基づき露光装置の全体動
作を制御する。具体的に説明すると、主制御系１３は、
アライメント信号処理系１８から出力されるウェハ位置
情報に基づいて駆動系１２に対して駆動制御信号を出力
する。駆動系１２はこの駆動制御信号に基づき、ＸＹス
テージ９やＺステージ８をステッピング駆動する。この
とき、主制御系１３は、まずウェハＷに形成された基準
マークの位置が位置検出センサによって検出されるよう
に駆動系１２に対して駆動制御信号を出力する。駆動系
１２がＸＹステージ９を駆動するとアライメントセンサ
１４及び位置検出センサの検出結果がアライメント信号
処理系１８へ出力される。この検出結果から、例えば位
置検出センサの検出中心とレチクルＲの投影像の中心
（投影光学系６の光軸ＡＸ）とのずれ量であるベースラ
イン量が計測される。そして、位置検出センサで計測さ
れたアライメントマークＡＭの位置に上記ベースライン
量を加算して得た値に基づいて、ウェハＷのＸ座標及び
Ｙ座標を制御することにより、各ショット領域をそれぞ
れ正確に露光位置に合わせ込むようになっている。
出力される位置情報及びアライメント信号処理系１８か
ら出力されるウェハ位置情報に基づき露光装置の全体動
作を制御する。具体的に説明すると、主制御系１３は、
アライメント信号処理系１８から出力されるウェハ位置
情報に基づいて駆動系１２に対して駆動制御信号を出力
する。駆動系１２はこの駆動制御信号に基づき、ＸＹス
テージ９やＺステージ８をステッピング駆動する。この
とき、主制御系１３は、まずウェハＷに形成された基準
マークの位置が位置検出センサによって検出されるよう
に駆動系１２に対して駆動制御信号を出力する。駆動系
１２がＸＹステージ９を駆動するとアライメントセンサ
１４及び位置検出センサの検出結果がアライメント信号
処理系１８へ出力される。この検出結果から、例えば位
置検出センサの検出中心とレチクルＲの投影像の中心
（投影光学系６の光軸ＡＸ）とのずれ量であるベースラ
イン量が計測される。そして、位置検出センサで計測さ
れたアライメントマークＡＭの位置に上記ベースライン
量を加算して得た値に基づいて、ウェハＷのＸ座標及び
Ｙ座標を制御することにより、各ショット領域をそれぞ
れ正確に露光位置に合わせ込むようになっている。
【００３８】本実施形態ではアライメントマークＡＭの
位置の検出精度を向上させるため、ウェハＷに形成され
たストリートラインＳＬの位置をアライメントセンサ１
４の焦点位置に合わせる制御を行う。つまり、主制御系
１３はアライメントマークＡＭのＸＹ平面内における位
置を計測する場合には、まずアライメントマークＡＭが
位置検出センサの検出範囲内に入るようにステージ駆動
系１２を制御し、次にウェハＷに形成されたストリート
ラインＳＬのＺ軸方向における位置がアライメントセン
サ１４の焦点位置に合焦するようステージ駆動系１２を
制御する。前述のように、位置検出センサとアライメン
トセンサ１４とのＺ軸方向における焦点位置は同一に設
定されているので、ウェハＷに形成されたストリートラ
インＳＬをアライメントセンサ１４の焦点位置に合焦さ
せることで、ストリートラインＳＬは位置検出センサと
も合焦することになる。よって、アライメントセンサ１
４の焦点位置検出の精度を向上させることで、アライメ
ントマークＡＭを位置検出センサの焦点に合わせること
ができ、その結果位置検出センサによるアライメントマ
ークＡＭの検出精度が向上する。アライメントマークＡ
Ｍの位置を検出し、露光を行うショット領域を正確に露
光位置に合わせる制御を行った後、主制御系１３は照明
光学系１に対して露光光ＥＬを出射させる制御信号を出
力する。
位置の検出精度を向上させるため、ウェハＷに形成され
たストリートラインＳＬの位置をアライメントセンサ１
４の焦点位置に合わせる制御を行う。つまり、主制御系
１３はアライメントマークＡＭのＸＹ平面内における位
置を計測する場合には、まずアライメントマークＡＭが
位置検出センサの検出範囲内に入るようにステージ駆動
系１２を制御し、次にウェハＷに形成されたストリート
ラインＳＬのＺ軸方向における位置がアライメントセン
サ１４の焦点位置に合焦するようステージ駆動系１２を
制御する。前述のように、位置検出センサとアライメン
トセンサ１４とのＺ軸方向における焦点位置は同一に設
定されているので、ウェハＷに形成されたストリートラ
インＳＬをアライメントセンサ１４の焦点位置に合焦さ
せることで、ストリートラインＳＬは位置検出センサと
も合焦することになる。よって、アライメントセンサ１
４の焦点位置検出の精度を向上させることで、アライメ
ントマークＡＭを位置検出センサの焦点に合わせること
ができ、その結果位置検出センサによるアライメントマ
ークＡＭの検出精度が向上する。アライメントマークＡ
Ｍの位置を検出し、露光を行うショット領域を正確に露
光位置に合わせる制御を行った後、主制御系１３は照明
光学系１に対して露光光ＥＬを出射させる制御信号を出
力する。
【００３９】以上、本発明の一実施形態による露光装置
の構成及び動作の概略について説明したが、次に本発明
の一実施形態によるアライメント装置が備えるアライメ
ントセンサ１４について詳細に説明する。図２は、本発
明の一実施形態によるアライメントセンサ１４の構成を
示す図である。尚、図２において図１に示した部材と同
一の部材には同一の符号が付してある。図２に示したよ
うに、アライメントセンサ１４には光ファイバ１６を介
して図１中のハロゲンランプ１５から波長域が５００〜
８００ｎｍの照明光ＩＬ１が導かれている。
の構成及び動作の概略について説明したが、次に本発明
の一実施形態によるアライメント装置が備えるアライメ
ントセンサ１４について詳細に説明する。図２は、本発
明の一実施形態によるアライメントセンサ１４の構成を
示す図である。尚、図２において図１に示した部材と同
一の部材には同一の符号が付してある。図２に示したよ
うに、アライメントセンサ１４には光ファイバ１６を介
して図１中のハロゲンランプ１５から波長域が５００〜
８００ｎｍの照明光ＩＬ１が導かれている。
【００４０】この照明光ＩＬ１は、コンデンサーレンズ
２０を介して視野絞り板２１に入射する。視野絞り板２
１は、ウェハＷに照射する照明光ＩＬ１の像の形状を規
定するものである。図３は、視野絞り板２１の一例を示
す断面図である。図３に示した例の視野絞り板２１は円
形板状の形状であり、その中心付近からＹ軸方向へ矩形
の開口４０が形成され、更にその中心付近からＸ軸方向
へ矩形の開口４１が形成されている。したがって、視野
絞り板２１に入射した照明光ＩＬ１は、視野絞り板２１
を透過することにより、Ｘ軸方向に長手方向を有する矩
形形状の照明光とＹ軸方向に長手方向を有する照明光に
整形される。以下、これらの照明光を区別する場合には
Ｘ軸方向に長手方向を有する矩形形状の照明光に符号Ｉ
ＬＸを付し、Ｙ軸方向に長手方向を有する矩形形状の照
明光に符号ＩＬＹ を付して説明する。また、照明光Ｉ
ＬＸ ，ＩＬＹ とを区別せず、これらをまとめて説明
する場合には符号ＩＬ２を付して説明する。
２０を介して視野絞り板２１に入射する。視野絞り板２
１は、ウェハＷに照射する照明光ＩＬ１の像の形状を規
定するものである。図３は、視野絞り板２１の一例を示
す断面図である。図３に示した例の視野絞り板２１は円
形板状の形状であり、その中心付近からＹ軸方向へ矩形
の開口４０が形成され、更にその中心付近からＸ軸方向
へ矩形の開口４１が形成されている。したがって、視野
絞り板２１に入射した照明光ＩＬ１は、視野絞り板２１
を透過することにより、Ｘ軸方向に長手方向を有する矩
形形状の照明光とＹ軸方向に長手方向を有する照明光に
整形される。以下、これらの照明光を区別する場合には
Ｘ軸方向に長手方向を有する矩形形状の照明光に符号Ｉ
ＬＸを付し、Ｙ軸方向に長手方向を有する矩形形状の照
明光に符号ＩＬＹ を付して説明する。また、照明光Ｉ
ＬＸ ，ＩＬＹ とを区別せず、これらをまとめて説明
する場合には符号ＩＬ２を付して説明する。
【００４１】照明光ＩＬ２はレンズ系２２を通過した
後、ビームスプリッタ２３で反射され対物レンズ２４を
透過してアライメントセンサ１４から出射される。照明
光ＩＬ２がアライメントセンサ１４から出射されると、
プリズムミラー１７によって反射され、ウェハＷに形成
されているアライメントマークＡＭ近傍を照明する。図
４は、ウェハＷ上における照明光ＩＬ２の照射位置を説
明するための図である。図４において、符号ＲＡが付さ
れた領域は、ＸＹ平面内においてアライメントマークＡ
Ｍが形成されている領域である。つまり、領域ＲＡ内部
にアライメントマークＡＭが形成されている。図４に示
した例では、Ｘ軸方向に平行な複数の直線とＹ軸方向に
平行な複数の直線との交点の位置に領域ＲＡが形成され
ている。検出光たる照明光ＩＬ２をなす照明光ＩＬＸ
及び照明光ＩＬＹ は領域ＲＡ以外の領域に照明され
る。領域ＲＡの配置が図４に示した配置から変化した場
合も照明光ＩＬＸ 及び照明光ＩＬＹ は領域ＲＡ以外
の領域に照明される。
後、ビームスプリッタ２３で反射され対物レンズ２４を
透過してアライメントセンサ１４から出射される。照明
光ＩＬ２がアライメントセンサ１４から出射されると、
プリズムミラー１７によって反射され、ウェハＷに形成
されているアライメントマークＡＭ近傍を照明する。図
４は、ウェハＷ上における照明光ＩＬ２の照射位置を説
明するための図である。図４において、符号ＲＡが付さ
れた領域は、ＸＹ平面内においてアライメントマークＡ
Ｍが形成されている領域である。つまり、領域ＲＡ内部
にアライメントマークＡＭが形成されている。図４に示
した例では、Ｘ軸方向に平行な複数の直線とＹ軸方向に
平行な複数の直線との交点の位置に領域ＲＡが形成され
ている。検出光たる照明光ＩＬ２をなす照明光ＩＬＸ
及び照明光ＩＬＹ は領域ＲＡ以外の領域に照明され
る。領域ＲＡの配置が図４に示した配置から変化した場
合も照明光ＩＬＸ 及び照明光ＩＬＹ は領域ＲＡ以外
の領域に照明される。
【００４２】図２に戻り、ウェハＷは、アライメントマ
ークＡＭが形成された領域がレンズ系２２と対物レンズ
２４との合成系に関して視野絞り板２１とほぼ共役（結
像関係）となるように配置されている。照明光ＩＬＸ
及び照明光ＩＬＹ の反射光は、プリズムミラー１７、
対物レンズ２４を介してビームスプリッタ２３に入射す
る。ビームスプリッタ２３に入射した反射光は、ビーム
スプリッタ２３を透過し、レンズ系２５を介して反射板
２６，２７へ入射して反射される。ここで、レンズ系２
５を透過した反射光を反射して進行方向を変えるために
反射板２６，２７，２８，２９を用いているのは、後述
のように受光素子として一次元ＣＣＤ等のラインセンサ
を用いているからである。即ち、２次元の像であるウェ
ハＷからの反射光を光検出面が一次元であるラインセン
サを用いて測定するために、反射板２６，２７，２８，
２９等からなる光学系を工夫している。反射板２６には
主として照明光ＩＬＸ による反射光が入射され、反射
板２７には主として照明光ＩＬＹ による反射光が入射
される。
ークＡＭが形成された領域がレンズ系２２と対物レンズ
２４との合成系に関して視野絞り板２１とほぼ共役（結
像関係）となるように配置されている。照明光ＩＬＸ
及び照明光ＩＬＹ の反射光は、プリズムミラー１７、
対物レンズ２４を介してビームスプリッタ２３に入射す
る。ビームスプリッタ２３に入射した反射光は、ビーム
スプリッタ２３を透過し、レンズ系２５を介して反射板
２６，２７へ入射して反射される。ここで、レンズ系２
５を透過した反射光を反射して進行方向を変えるために
反射板２６，２７，２８，２９を用いているのは、後述
のように受光素子として一次元ＣＣＤ等のラインセンサ
を用いているからである。即ち、２次元の像であるウェ
ハＷからの反射光を光検出面が一次元であるラインセン
サを用いて測定するために、反射板２６，２７，２８，
２９等からなる光学系を工夫している。反射板２６には
主として照明光ＩＬＸ による反射光が入射され、反射
板２７には主として照明光ＩＬＹ による反射光が入射
される。
【００４３】反射板２６の反射光及び反射板２７の反射
光は、それぞれ反射板２８，２９へ入射して反射され
る。反射板２８，２９の反射光はそれぞれレンズ系３０
へ入射する。レンズ系３０を透過した光はテレセントリ
ック性を崩す光学素子としての瞳分割ミラー３３に入射
する。レンズ系３０を透過した光が瞳分割ミラー３３に
入射すると、この瞳分割ミラー３３で反射されるととも
に、そのテレセントリック性が崩される。この非テレセ
ントリック性の光は、レンズ系３４を介して１次元ＣＣ
Ｄ等からなるラインセンサ３５上に、照明光ＩＬＸ に
よる反射光の像及び照明光ＩＬＹ による反射光の像を
再結像する。すなわち、ラインセンサ３５上に、照明光
ＩＬＸ による反射光の像（瞳分割ミラー３３で分割さ
れた２つの像）と、照明光ＩＬＹ による反射光の２つ
の像の合計４つの像が結像されることになる。なお、照
明光ＩＬＸ による像と照明光ＩＬＹ による像は、セ
ンサ３５上の異なる位置にそれぞれ形成される。ライン
センサ３５は、その受光面に結像された像を撮像して光
電変換する。光電変換された電気信号はアライメント信
号処理系１８へ出力される。
光は、それぞれ反射板２８，２９へ入射して反射され
る。反射板２８，２９の反射光はそれぞれレンズ系３０
へ入射する。レンズ系３０を透過した光はテレセントリ
ック性を崩す光学素子としての瞳分割ミラー３３に入射
する。レンズ系３０を透過した光が瞳分割ミラー３３に
入射すると、この瞳分割ミラー３３で反射されるととも
に、そのテレセントリック性が崩される。この非テレセ
ントリック性の光は、レンズ系３４を介して１次元ＣＣ
Ｄ等からなるラインセンサ３５上に、照明光ＩＬＸ に
よる反射光の像及び照明光ＩＬＹ による反射光の像を
再結像する。すなわち、ラインセンサ３５上に、照明光
ＩＬＸ による反射光の像（瞳分割ミラー３３で分割さ
れた２つの像）と、照明光ＩＬＹ による反射光の２つ
の像の合計４つの像が結像されることになる。なお、照
明光ＩＬＸ による像と照明光ＩＬＹ による像は、セ
ンサ３５上の異なる位置にそれぞれ形成される。ライン
センサ３５は、その受光面に結像された像を撮像して光
電変換する。光電変換された電気信号はアライメント信
号処理系１８へ出力される。
【００４４】このように、対物レンズ２４、反射板２
６、反射板２８、レンズ系３０、瞳分割ミラー３３、レ
ンズ系３４、及びラインセンサ３５は、焦点検出系の第
１検出系をなし、対物レンズ２４、反射板２７、反射板
２９、レンズ系３０、瞳分割ミラー３３、レンズ系３
４、及びラインセンサ３５は、焦点検出系の第２検出系
をなす。第１検出系及び第２検出系の何れもが瞳分割ミ
ラー３３を含み、非テレセントリック性である。従っ
て、アライメントセンサ１４の焦点位置に対してＺ軸方
向にウェハＷが変位するとラインセンサ３５上に再結像
された像の位置はラインセンサ３５の長手方向に位置ず
れする。これを利用して、ＡＦ検出を行う。まず、ウェ
ハホルダ７上に設けられた不図示ではあるが公知の基準
マーク板（フィデューシャルマーク板）の基準マークと
投影光学系６の結像面とが一致した状態において、ライ
ンセンサ３５上に再結像される照明光ＩＬＸ ，ＩＬ
Ｙ による反射光の像の位置を基準位置として処理系１
８に記憶する。なお、基準マーク板の代わりにウェハ上
のアライメントマークＡＭを用いてアライメントマーク
ＡＭと投影光学系６の結像面とが一致した状態において
ラインセンサ３５上の再結像される像の位置を基準位置
として予めアライメント信号処理系１８内に格納してお
くようにしてもよい。そして、ＡＦ検出を行う際にはそ
のアライメント信号処理系１８において、照明光ＩＬ
Ｘ ，ＩＬＹ の反射光によりラインセンサ３５上に形
成された像のラインセンサ３５上での位置の、前記格納
された基準位置（センサ３５上の合焦時の照明光ＩＬ
Ｘ ，ＩＬＹ 像の位置）に対する横ずれ量及び横ずれ
の発生方向から計測しようとするアライメントマークＡ
ＭのＺ軸方向の位置ずれ（位置ずれ方向と位置ずれ量）
が検出される。
６、反射板２８、レンズ系３０、瞳分割ミラー３３、レ
ンズ系３４、及びラインセンサ３５は、焦点検出系の第
１検出系をなし、対物レンズ２４、反射板２７、反射板
２９、レンズ系３０、瞳分割ミラー３３、レンズ系３
４、及びラインセンサ３５は、焦点検出系の第２検出系
をなす。第１検出系及び第２検出系の何れもが瞳分割ミ
ラー３３を含み、非テレセントリック性である。従っ
て、アライメントセンサ１４の焦点位置に対してＺ軸方
向にウェハＷが変位するとラインセンサ３５上に再結像
された像の位置はラインセンサ３５の長手方向に位置ず
れする。これを利用して、ＡＦ検出を行う。まず、ウェ
ハホルダ７上に設けられた不図示ではあるが公知の基準
マーク板（フィデューシャルマーク板）の基準マークと
投影光学系６の結像面とが一致した状態において、ライ
ンセンサ３５上に再結像される照明光ＩＬＸ ，ＩＬ
Ｙ による反射光の像の位置を基準位置として処理系１
８に記憶する。なお、基準マーク板の代わりにウェハ上
のアライメントマークＡＭを用いてアライメントマーク
ＡＭと投影光学系６の結像面とが一致した状態において
ラインセンサ３５上の再結像される像の位置を基準位置
として予めアライメント信号処理系１８内に格納してお
くようにしてもよい。そして、ＡＦ検出を行う際にはそ
のアライメント信号処理系１８において、照明光ＩＬ
Ｘ ，ＩＬＹ の反射光によりラインセンサ３５上に形
成された像のラインセンサ３５上での位置の、前記格納
された基準位置（センサ３５上の合焦時の照明光ＩＬ
Ｘ ，ＩＬＹ 像の位置）に対する横ずれ量及び横ずれ
の発生方向から計測しようとするアライメントマークＡ
ＭのＺ軸方向の位置ずれ（位置ずれ方向と位置ずれ量）
が検出される。
【００４５】なお、瞳分割方式を用いたＡＦ検出方法
は、例えば、特開平６−２１４１５０号公報や特開平１
０−２２３５１７号公報等で公知であるため、ここでの
これ以上の説明は省略する。
は、例えば、特開平６−２１４１５０号公報や特開平１
０−２２３５１７号公報等で公知であるため、ここでの
これ以上の説明は省略する。
【００４６】照明光ＩＬＸ及び照明光ＩＬＹとアライメ
ントマークＡＭが形成された領域ＲＡとの位置関係は図
４を用いて概説したが、次に実際のウェハＷに対する照
明光ＩＬＸ及び照明光ＩＬＹの照射位置について説明す
る。図５は、ストリートラインＳＬが形成されたウェハ
Ｗ上における照明光ＩＬ２の照射位置を説明するための
図である。図５に示したように、実際のウェハＷには電
子回路を作りつけるためのデバイス部分ＤＰ、このデバ
イス部分ＤＰの間であって、互いに直交するよう配置さ
れた複数のストリートラインＳＬ、及びストリートライ
ンＳＬ上に配置されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ
４等が形成されている。
ントマークＡＭが形成された領域ＲＡとの位置関係は図
４を用いて概説したが、次に実際のウェハＷに対する照
明光ＩＬＸ及び照明光ＩＬＹの照射位置について説明す
る。図５は、ストリートラインＳＬが形成されたウェハ
Ｗ上における照明光ＩＬ２の照射位置を説明するための
図である。図５に示したように、実際のウェハＷには電
子回路を作りつけるためのデバイス部分ＤＰ、このデバ
イス部分ＤＰの間であって、互いに直交するよう配置さ
れた複数のストリートラインＳＬ、及びストリートライ
ンＳＬ上に配置されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ
４等が形成されている。
【００４７】いま、位置検出センサによってアライメン
トマークＡＭ２（Ｙ方向の位置検出用のアライメントマ
ーク）の位置を検出する場合には、ストリートラインＳ
Ｌ上に照明光ＩＬＹ１を照射する。照明光ＩＬＹ１をス
トリートラインＳＬ上に照射すると、図示されたように
照明光ＩＬＸ１はデバイス部分ＤＰを照射することとな
る。また、位置検出センサによってアライメントマーク
ＡＭ３（Ｘ方向の位置検出用のアライメントマーク）の
位置を検出する場合には、ストリートラインＳＬ上に照
明光ＩＬＸ２を照射する。照明光ＩＬＸ２をストリート
ラインＳＬ上に照射すると、今度は照明光ＩＬＹ２がデ
バイス部分ＤＰを照射することとなる。図中のアライメ
ントマークＡＭ２の位置を検出する場合には照明光ＩＬ
Ｘ１及び照明光ＩＬＹ１の反射光の何れもがアライメン
トセンサ１４で検出され、アライメントマークＡＭ３の
位置を検出する場合には照明光ＩＬＸ２及び照明光ＩＬ
Ｙ ２の反射光の何れもがアライメントセンサ１４で検出
される。
トマークＡＭ２（Ｙ方向の位置検出用のアライメントマ
ーク）の位置を検出する場合には、ストリートラインＳ
Ｌ上に照明光ＩＬＹ１を照射する。照明光ＩＬＹ１をス
トリートラインＳＬ上に照射すると、図示されたように
照明光ＩＬＸ１はデバイス部分ＤＰを照射することとな
る。また、位置検出センサによってアライメントマーク
ＡＭ３（Ｘ方向の位置検出用のアライメントマーク）の
位置を検出する場合には、ストリートラインＳＬ上に照
明光ＩＬＸ２を照射する。照明光ＩＬＸ２をストリート
ラインＳＬ上に照射すると、今度は照明光ＩＬＹ２がデ
バイス部分ＤＰを照射することとなる。図中のアライメ
ントマークＡＭ２の位置を検出する場合には照明光ＩＬ
Ｘ１及び照明光ＩＬＹ１の反射光の何れもがアライメン
トセンサ１４で検出され、アライメントマークＡＭ３の
位置を検出する場合には照明光ＩＬＸ２及び照明光ＩＬ
Ｙ ２の反射光の何れもがアライメントセンサ１４で検出
される。
【００４８】なお、図５では、ストリートラインの存在
（延在）する方向と、そのストリートライン上に形成さ
れたアライメントマークの計測方向とを一致させて説明
したが、本発明はこれに限らず、例えばＸ方向位置計測
用のアライメントマークＡＭ３を、マークＡＭ２が形成
されているストリートライン上に形成してもよい。この
場合のマークＡＭ３は、照明光ＩＬＹ で照明してマー
ク位置を計測されることになる。
（延在）する方向と、そのストリートライン上に形成さ
れたアライメントマークの計測方向とを一致させて説明
したが、本発明はこれに限らず、例えばＸ方向位置計測
用のアライメントマークＡＭ３を、マークＡＭ２が形成
されているストリートライン上に形成してもよい。この
場合のマークＡＭ３は、照明光ＩＬＹ で照明してマー
ク位置を計測されることになる。
【００４９】デバイス部分ＤＰ上に照射された照明光Ｉ
ＬＸ１や照明光ＩＬＹ２による反射光の検出結果はアラ
イメントマークＡＭ２，ＡＭ３の高い精度の位置検出に
は不要である。図５中のアライメントマークＡＭ１，Ａ
Ｍ３は、Ｘ方向の位置検出を行うためのアライメントマ
ークであり、アライメントマークＡＭ２，ＡＭ４はＹ方
向の位置検出を行うためのアライメントマークである。
位置検出センサから出力される信号によって、何れの方
向の位置計測を行うためのアライメントマークであるか
が判別できるので、アライメント信号処理系１８は不要
な処理を省くために位置計測の以外の方向の照明光の反
射光による検出結果に対しては処理を行わないよう設定
しておく。また、アライメントマークＡＭの位置とその
位置に形成されたアライメントマークＡＭは何れの方向
の位置計測を行うためのものかを示す情報を主制御系１
３に記憶させ、その情報をアライメント信号処理系１８
へアライメントマークＡＭを計測する度に出力すれば、
位置検出センサの出力を用いずとも不要な信号処理を省
くことができる。
ＬＸ１や照明光ＩＬＹ２による反射光の検出結果はアラ
イメントマークＡＭ２，ＡＭ３の高い精度の位置検出に
は不要である。図５中のアライメントマークＡＭ１，Ａ
Ｍ３は、Ｘ方向の位置検出を行うためのアライメントマ
ークであり、アライメントマークＡＭ２，ＡＭ４はＹ方
向の位置検出を行うためのアライメントマークである。
位置検出センサから出力される信号によって、何れの方
向の位置計測を行うためのアライメントマークであるか
が判別できるので、アライメント信号処理系１８は不要
な処理を省くために位置計測の以外の方向の照明光の反
射光による検出結果に対しては処理を行わないよう設定
しておく。また、アライメントマークＡＭの位置とその
位置に形成されたアライメントマークＡＭは何れの方向
の位置計測を行うためのものかを示す情報を主制御系１
３に記憶させ、その情報をアライメント信号処理系１８
へアライメントマークＡＭを計測する度に出力すれば、
位置検出センサの出力を用いずとも不要な信号処理を省
くことができる。
【００５０】あるいは、デバイス部分ＤＰを照射する照
明光ＩＬＸ１や照明光ＩＬＹ２の反射光は、デバイス部
分ＤＰに形成された回路による回折によってその強度が
ストリートラインＳＬ上を照射する照明光ＩＬＹ１や照
明光ＩＬＸ２による反射光の強度よりも弱くなると考え
られる。従って、アライメント信号処理系１８は照明光
ＩＬＸ１による反射光の検出結果の信号強度と照明光Ｉ
ＬＹ１による反射光の検出結果の信号強度とを比較し、
強度が強い方の検出結果のみを処理するようにしてもよ
い。
明光ＩＬＸ１や照明光ＩＬＹ２の反射光は、デバイス部
分ＤＰに形成された回路による回折によってその強度が
ストリートラインＳＬ上を照射する照明光ＩＬＹ１や照
明光ＩＬＸ２による反射光の強度よりも弱くなると考え
られる。従って、アライメント信号処理系１８は照明光
ＩＬＸ１による反射光の検出結果の信号強度と照明光Ｉ
ＬＹ１による反射光の検出結果の信号強度とを比較し、
強度が強い方の検出結果のみを処理するようにしてもよ
い。
【００５１】次に、本実施形態の露光装置のアライメン
トセンサ１４を用いた位置検出の動作について説明す
る。
トセンサ１４を用いた位置検出の動作について説明す
る。
【００５２】処理が開始すると、主制御系１３は、ステ
ージ駆動系１２を介して、ウェハＷ上のアライメントマ
ークＡＭがアライメントセンサ１４の検出領域内に対応
する位置に移動するようにＸＹステージ９を駆動させ
る。主制御系１３はハロゲンランプ１５に対して制御信
号を出力して照明光ＩＬ１を出射させる。照明光ＩＬ１
が出射されると光ファイバ１６を介してアライメントセ
ンサ１４内に導入され、コンデンサーレンズ２０を通過
し、視野絞り板２１によって整形され、照明光ＩＬＸ
と照明光ＩＬＹ とからなる照明光ＩＬ２となる。照明
光ＩＬ２はレンズ系２２を透過し、ビームスプリッタ２
３によって反射され、対物レンズ２４を通過した後プリ
ズムミラー１７によって反射され、照明光ＩＬＸ と照
明光ＩＬＹ がウェハＷ上に照射される。
ージ駆動系１２を介して、ウェハＷ上のアライメントマ
ークＡＭがアライメントセンサ１４の検出領域内に対応
する位置に移動するようにＸＹステージ９を駆動させ
る。主制御系１３はハロゲンランプ１５に対して制御信
号を出力して照明光ＩＬ１を出射させる。照明光ＩＬ１
が出射されると光ファイバ１６を介してアライメントセ
ンサ１４内に導入され、コンデンサーレンズ２０を通過
し、視野絞り板２１によって整形され、照明光ＩＬＸ
と照明光ＩＬＹ とからなる照明光ＩＬ２となる。照明
光ＩＬ２はレンズ系２２を透過し、ビームスプリッタ２
３によって反射され、対物レンズ２４を通過した後プリ
ズムミラー１７によって反射され、照明光ＩＬＸ と照
明光ＩＬＹ がウェハＷ上に照射される。
【００５３】照明光ＩＬＸ と照明光ＩＬＹ による反
射光はプリズムミラー１７を介してアライメントセンサ
１４内に戻り、対物レンズ２４，ビームスプリッタ２
３、及びレンズ系２５を順に透過し、照明光ＩＬＸ に
よる反射光は反射板２６，２８，３１，３２によって順
に反射されてレンズ系３０に入射し、照明光ＩＬＹによ
る反射光は反射板２７，２９によって順に反射されてレ
ンズ系３０に入射する。レンズ系３０に入射したときの
像は、長手方向が互いに平行となっている。そして、瞳
分割ミラー３３を介してそのテレセントリック性が崩さ
れた状態でラインセンサ３５で受光される。ラインセン
サの受光面上には、これらの像がアライメントマークＡ
ＭのＺ軸方向の位置に応じて横ずれした状態で結像され
る。
射光はプリズムミラー１７を介してアライメントセンサ
１４内に戻り、対物レンズ２４，ビームスプリッタ２
３、及びレンズ系２５を順に透過し、照明光ＩＬＸ に
よる反射光は反射板２６，２８，３１，３２によって順
に反射されてレンズ系３０に入射し、照明光ＩＬＹによ
る反射光は反射板２７，２９によって順に反射されてレ
ンズ系３０に入射する。レンズ系３０に入射したときの
像は、長手方向が互いに平行となっている。そして、瞳
分割ミラー３３を介してそのテレセントリック性が崩さ
れた状態でラインセンサ３５で受光される。ラインセン
サの受光面上には、これらの像がアライメントマークＡ
ＭのＺ軸方向の位置に応じて横ずれした状態で結像され
る。
【００５４】ラインセンサ３５によって光電気変換され
た電気信号はアライメント信号処理系１８に入力され信
号処理が施される。このとき、アライメント信号処理系
１８はアライメントセンサＡＭの位置検出方向に応じ
て、図５に示したデバイス部分ＤＰを照射している照明
光ＩＬＸ１による反射光又は照明光ＩＬＹ２による反射
光の検出結果に対しては処理を行わない。アライメント
信号処理系１８に予め格納されている基準位置に対する
検出信号の横ずれ量からウェハＷに形成されたストリー
トラインＳＬのアライメントセンサ１４の焦点位置に対
する最適焦点位置が検出される。主制御系１３は、ステ
ージ駆動系１２を介してウェハＷ上のストリートライン
ＳＬのＺ軸方向の位置がこの最適焦点位置と一致するよ
うにＺステージ８を駆動させる。Ｚステージ８の移動が
完了すると、位置検出センサによってアライメントマー
クＡＭのＸ座標及びＹ座標位置が高い精度で検出され
る。
た電気信号はアライメント信号処理系１８に入力され信
号処理が施される。このとき、アライメント信号処理系
１８はアライメントセンサＡＭの位置検出方向に応じ
て、図５に示したデバイス部分ＤＰを照射している照明
光ＩＬＸ１による反射光又は照明光ＩＬＹ２による反射
光の検出結果に対しては処理を行わない。アライメント
信号処理系１８に予め格納されている基準位置に対する
検出信号の横ずれ量からウェハＷに形成されたストリー
トラインＳＬのアライメントセンサ１４の焦点位置に対
する最適焦点位置が検出される。主制御系１３は、ステ
ージ駆動系１２を介してウェハＷ上のストリートライン
ＳＬのＺ軸方向の位置がこの最適焦点位置と一致するよ
うにＺステージ８を駆動させる。Ｚステージ８の移動が
完了すると、位置検出センサによってアライメントマー
クＡＭのＸ座標及びＹ座標位置が高い精度で検出され
る。
【００５５】主制御系１３は、検出されたアライメント
マークＡＭのＸ座標及びＹ座標に対して、前述したベー
スライン量を加算して補正を行う。そして、主制御系１
３はステージ駆動系１２を介してベースライン補正され
たウェハＷのＸ座標及びＹ座標に基づいて、各ショット
領域の中心と投影光学系６の光軸ＡＸとが一致するよう
にＸＹステージ９を駆動させる。これにより、ウェハＷ
の各ショット領域の正確な露光位置への合わせ込み、即
ちウェハＷの正確な位置合わせが行われる。
マークＡＭのＸ座標及びＹ座標に対して、前述したベー
スライン量を加算して補正を行う。そして、主制御系１
３はステージ駆動系１２を介してベースライン補正され
たウェハＷのＸ座標及びＹ座標に基づいて、各ショット
領域の中心と投影光学系６の光軸ＡＸとが一致するよう
にＸＹステージ９を駆動させる。これにより、ウェハＷ
の各ショット領域の正確な露光位置への合わせ込み、即
ちウェハＷの正確な位置合わせが行われる。
【００５６】以上説明した本発明の一実施形態によれば
以下の効果を得ることができる。
以下の効果を得ることができる。
【００５７】第一に、ハロゲンランプ１５から出射され
た照明光を、ストリートラインＳＬ上であってアライメ
ントマークＡＭが形成されていない領域に照射し、その
反射光によってアライメントセンサ１４の焦点位置に対
するウェハＷのＺ軸方向の位置ずれを検出するようにし
ているため、ストリートラインＳＬに対して段差を有す
るデバイス部分ＤＰではなく、アライメントマークＡＭ
が形成されたストリートラインＳＬ上に位置検出センサ
の焦点位置を合わせることができ、その結果ストリート
ラインＳＬ上に形成されたアライメントマークの位置検
出を高い精度で行うことができる。
た照明光を、ストリートラインＳＬ上であってアライメ
ントマークＡＭが形成されていない領域に照射し、その
反射光によってアライメントセンサ１４の焦点位置に対
するウェハＷのＺ軸方向の位置ずれを検出するようにし
ているため、ストリートラインＳＬに対して段差を有す
るデバイス部分ＤＰではなく、アライメントマークＡＭ
が形成されたストリートラインＳＬ上に位置検出センサ
の焦点位置を合わせることができ、その結果ストリート
ラインＳＬ上に形成されたアライメントマークの位置検
出を高い精度で行うことができる。
【００５８】第二に、視野絞り板２１によって照明光Ｉ
Ｌ１を、Ｘ軸方向に長手方向を有する矩形の照明光ＩＬ
Ｘ とＹ軸方向に長手方向を有する矩形の照明光ＩＬ
Ｙ とに整形し、これらの照明光ＩＬＸ 及び照明光Ｉ
ＬＹ をウェハＷに照射しているので、アライメントマ
ークＡＭが互いに直交するストリートラインＳＬ上に形
成されていたとしても、何れかの照明光をアライメント
マークＡＭが形成されている互いに直交するストリート
ラインＳＬ上に照射することができるので、このような
場合であってもアライメントセンサ１４の焦点に対する
ストリートラインＳＬの位置ずれを高い精度で検出する
ことができる。この結果、位置合わせも高い精度で行う
ことができる。
Ｌ１を、Ｘ軸方向に長手方向を有する矩形の照明光ＩＬ
Ｘ とＹ軸方向に長手方向を有する矩形の照明光ＩＬ
Ｙ とに整形し、これらの照明光ＩＬＸ 及び照明光Ｉ
ＬＹ をウェハＷに照射しているので、アライメントマ
ークＡＭが互いに直交するストリートラインＳＬ上に形
成されていたとしても、何れかの照明光をアライメント
マークＡＭが形成されている互いに直交するストリート
ラインＳＬ上に照射することができるので、このような
場合であってもアライメントセンサ１４の焦点に対する
ストリートラインＳＬの位置ずれを高い精度で検出する
ことができる。この結果、位置合わせも高い精度で行う
ことができる。
【００５９】第三に、通常は測定しようとするアライメ
ントマークが形成されているストリートラインの延在方
向（向き）を予め認識しておいて、照明光ＩＬｘ ，Ｉ
Ｌｙ のいずれを計測光として使用するかを認識して計測
を行うが、もし、このような認識が前もって行われなか
った場合であっても、正しい計測を行うことができる。
すなわち、計測時には照明光ＩＬＸ 及び照明光ＩＬ
Ｙ の何れか一方がストリートラインを、他方がデバイ
ス部分ＤＰを照射する状態となっており、デバイス部分
ＤＰを照明した照明光の反射光強度はストリートライン
上を照明したそれより低下することに着目する。そし
て、アライメント信号処理系１８が照明光ＩＬＸ 及び
照明光ＩＬＹ の反射光の強度を比較してストリートラ
インＳＬ上を照射している照明光の反射光の検出結果
（ＩＬＸ ，ＩＬＹ のうち反射光強度が大きい方の結
果）のみを用いてアライメントセンサ１４に対するウェ
ハＷのＺ軸方向の位置ずれを検出するように構成してい
る。このため、計測に使用すべき照明光を自動的に判別
して、正確な計測を行うことができる。すなわち、検出
するアライメントマークＡＭの位置計測の方向に応じ
て、照明光ＩＬＸ 及び照明光ＩＬＹ による反射光の
何れを検出結果として使用するかを自動的に判別して処
理することができ、更に不要な処理を行うこともない。
ントマークが形成されているストリートラインの延在方
向（向き）を予め認識しておいて、照明光ＩＬｘ ，Ｉ
Ｌｙ のいずれを計測光として使用するかを認識して計測
を行うが、もし、このような認識が前もって行われなか
った場合であっても、正しい計測を行うことができる。
すなわち、計測時には照明光ＩＬＸ 及び照明光ＩＬ
Ｙ の何れか一方がストリートラインを、他方がデバイ
ス部分ＤＰを照射する状態となっており、デバイス部分
ＤＰを照明した照明光の反射光強度はストリートライン
上を照明したそれより低下することに着目する。そし
て、アライメント信号処理系１８が照明光ＩＬＸ 及び
照明光ＩＬＹ の反射光の強度を比較してストリートラ
インＳＬ上を照射している照明光の反射光の検出結果
（ＩＬＸ ，ＩＬＹ のうち反射光強度が大きい方の結
果）のみを用いてアライメントセンサ１４に対するウェ
ハＷのＺ軸方向の位置ずれを検出するように構成してい
る。このため、計測に使用すべき照明光を自動的に判別
して、正確な計測を行うことができる。すなわち、検出
するアライメントマークＡＭの位置計測の方向に応じ
て、照明光ＩＬＸ 及び照明光ＩＬＹ による反射光の
何れを検出結果として使用するかを自動的に判別して処
理することができ、更に不要な処理を行うこともない。
【００６０】次に、本発明の他の実施形態によるアライ
メント装置について説明する。図６は、本発明の他の実
施形態によるアライメント装置の構成を示す図である。
尚、図６においては、図２に示したアライメントセンサ
１４の部材と共通する部材には同一の符号を付し、その
説明を省略する。図６に示した本発明の他の実施形態に
よるアライメント装置が備えるアライメントセンサ５０
が図２に示したアライメントセンサ１４と異なる点は、
図２中の視野絞り板２１に代えて視野絞り板５１を設
け、レンズ系２５から反射板２６，２７に至る光路にビ
ームスプリッタ５２及び遮光板５６を順に設け、更にビ
ームスプリッタ５２により反射される光の光路上に指標
板５３、リレーレンズ系５４、撮像素子５５が設けられ
た点である。対物レンズ２４、レンズ系２５、指標板５
３、リレーレンズ系５４、及び撮像素子５５は位置検出
光学系をなしている。よって、本実施形態では一実施形
態で説明した図示しない位置検出光学系をなす位置検出
センサは省略されることとなる。また、位置検出光学系
はテレセントリック光学系をなしている。
メント装置について説明する。図６は、本発明の他の実
施形態によるアライメント装置の構成を示す図である。
尚、図６においては、図２に示したアライメントセンサ
１４の部材と共通する部材には同一の符号を付し、その
説明を省略する。図６に示した本発明の他の実施形態に
よるアライメント装置が備えるアライメントセンサ５０
が図２に示したアライメントセンサ１４と異なる点は、
図２中の視野絞り板２１に代えて視野絞り板５１を設
け、レンズ系２５から反射板２６，２７に至る光路にビ
ームスプリッタ５２及び遮光板５６を順に設け、更にビ
ームスプリッタ５２により反射される光の光路上に指標
板５３、リレーレンズ系５４、撮像素子５５が設けられ
た点である。対物レンズ２４、レンズ系２５、指標板５
３、リレーレンズ系５４、及び撮像素子５５は位置検出
光学系をなしている。よって、本実施形態では一実施形
態で説明した図示しない位置検出光学系をなす位置検出
センサは省略されることとなる。また、位置検出光学系
はテレセントリック光学系をなしている。
【００６１】図７（ａ）は視野絞り板５１の一例を示す
断面図である。視野絞り板５１は、図３（ａ）に示した
視野絞り板２１と同様に、円形板状の形状であり、その
中心付近からＹ軸方向へ矩形の開口４０が形成され、更
にその中心付近からＸ軸方向へ矩形の開口４１が設けら
れている。視野絞り板５１は更に断面が略正方形状の開
口６０が形成されている。この開口６０はアライメント
マークＡＭを照射するために設けられる。指標板５３
は、合点状態では、対物レンズ２４とレンズ系２５との
合成系に関してウェハＷの露光面と共役に配置されると
ともに、リレーレンズ系５４に関して撮像素子５５の受
光面と共役に配置されている。この指標板５３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、アライメントマークＡＭの反射像が通過する部分は
透明なままとなっている。また、この指標マークは、ウ
ェハＷ上のＸ軸方向又はＹ軸方向と共役な方向の位置基
準となっている。
断面図である。視野絞り板５１は、図３（ａ）に示した
視野絞り板２１と同様に、円形板状の形状であり、その
中心付近からＹ軸方向へ矩形の開口４０が形成され、更
にその中心付近からＸ軸方向へ矩形の開口４１が設けら
れている。視野絞り板５１は更に断面が略正方形状の開
口６０が形成されている。この開口６０はアライメント
マークＡＭを照射するために設けられる。指標板５３
は、合点状態では、対物レンズ２４とレンズ系２５との
合成系に関してウェハＷの露光面と共役に配置されると
ともに、リレーレンズ系５４に関して撮像素子５５の受
光面と共役に配置されている。この指標板５３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、アライメントマークＡＭの反射像が通過する部分は
透明なままとなっている。また、この指標マークは、ウ
ェハＷ上のＸ軸方向又はＹ軸方向と共役な方向の位置基
準となっている。
【００６２】撮像素子５５は、例えば二次元ＣＣＤ等か
らなり、その受光面に結像されたアライメントマークＡ
Ｍの反射像及び上記指標マークの投影像とを撮像して光
電変換する。その光電変換により得られた画像信号は、
アライメント信号処理系１８へ出力され、アライメント
信号処理系１８において、ウェハＷに関するＸ軸方向及
びＹ軸方向における位置情報が、画像信号に基づいてア
ライメントマークＡＭのＸ座標及びＹ座標として求めら
れる。図７（ｂ）は遮光板５６の一例を示す図である。
遮光板５６は焦点位置検出に用いる光以外の不要な光を
遮光するものであり、具体的には、入射した光を遮光す
る矩形領域６１により視野絞り板５１の開口６０を通過
してウェハＷを照射する照明光による反射光が第１検出
系及び第２検出系に入射しないよう遮光する。
らなり、その受光面に結像されたアライメントマークＡ
Ｍの反射像及び上記指標マークの投影像とを撮像して光
電変換する。その光電変換により得られた画像信号は、
アライメント信号処理系１８へ出力され、アライメント
信号処理系１８において、ウェハＷに関するＸ軸方向及
びＹ軸方向における位置情報が、画像信号に基づいてア
ライメントマークＡＭのＸ座標及びＹ座標として求めら
れる。図７（ｂ）は遮光板５６の一例を示す図である。
遮光板５６は焦点位置検出に用いる光以外の不要な光を
遮光するものであり、具体的には、入射した光を遮光す
る矩形領域６１により視野絞り板５１の開口６０を通過
してウェハＷを照射する照明光による反射光が第１検出
系及び第２検出系に入射しないよう遮光する。
【００６３】ハロゲンランプ１５から光ファイバ１６を
介して照明光ＩＬ１がアライメントセンサ５０内に入射
されると、コンデンサレンズ２０を介して視野絞り板５
１によって、照明光ＩＬＸ 、照明光ＩＬＹ 、及び照
明光ＩＬ０ からなる照明光ＩＬ３に整形される。照明
光ＩＬ３はレンズ系２２を透過し、ビームスプリッタ２
３によって反射され、対物レンズ２４を通過した後プリ
ズムミラー１７によって反射されウェハＷ上に投影され
る。図８は、照明光ＩＬ３が図５中のアライメントマー
クＡＭ３を照射している様子を示す図である。図８に示
したように、照明光ＩＬＸ 及び照明光ＩＬＹ は図５
に示した場合と同様の位置に照射されるが、本実施形態
では更に照明光ＩＬ０ がアライメントマークＡＭ３を
照射する。
介して照明光ＩＬ１がアライメントセンサ５０内に入射
されると、コンデンサレンズ２０を介して視野絞り板５
１によって、照明光ＩＬＸ 、照明光ＩＬＹ 、及び照
明光ＩＬ０ からなる照明光ＩＬ３に整形される。照明
光ＩＬ３はレンズ系２２を透過し、ビームスプリッタ２
３によって反射され、対物レンズ２４を通過した後プリ
ズムミラー１７によって反射されウェハＷ上に投影され
る。図８は、照明光ＩＬ３が図５中のアライメントマー
クＡＭ３を照射している様子を示す図である。図８に示
したように、照明光ＩＬＸ 及び照明光ＩＬＹ は図５
に示した場合と同様の位置に照射されるが、本実施形態
では更に照明光ＩＬ０ がアライメントマークＡＭ３を
照射する。
【００６４】照明光ＩＬＸ 、照明光ＩＬＹ 、及び照
明光ＩＬ０ による反射光はプリズムミラー１７を介し
てアライメントセンサ５０内に戻り、対物レンズ２４，
ビームスプリッタ２３、及びレンズ系２５を順に透過
し、ビームスプリッタ５２に入射する。ビームスプリッ
タ５２に入射した反射光の内、透過した光は遮光板５６
へ入射し、照明光ＩＬ０ による反射光のみが遮光され
る、遮光板５６を透過した照明光ＩＬＸ 及び照明光Ｉ
ＬＹ による反射光は反射板２６又は反射板２７に入射
し、図２を参照して説明した光路を通過し、ラインセン
サ３５によって検出される。
明光ＩＬ０ による反射光はプリズムミラー１７を介し
てアライメントセンサ５０内に戻り、対物レンズ２４，
ビームスプリッタ２３、及びレンズ系２５を順に透過
し、ビームスプリッタ５２に入射する。ビームスプリッ
タ５２に入射した反射光の内、透過した光は遮光板５６
へ入射し、照明光ＩＬ０ による反射光のみが遮光され
る、遮光板５６を透過した照明光ＩＬＸ 及び照明光Ｉ
ＬＹ による反射光は反射板２６又は反射板２７に入射
し、図２を参照して説明した光路を通過し、ラインセン
サ３５によって検出される。
【００６５】一方、ビームスプリッタ５２によって反射
された光は、指標板５３に入射し、照明光ＩＬ０ によ
る反射光のみが指標板５３を透過する。指標板５３を透
過したアライメントマークＡＭの像及び指標板５３上の
指標マークの像がリレーレンズ系５４を介して撮像素子
５５の受光面上に結像される。位置検出光学系はテレセ
ントリック系を構成しているため、アライメントセンサ
５０の焦点位置からウェハＷがＺ軸方向に位置ずれした
場合には、撮像素子５５の撮像面に結像された像の位置
は変化せずにデフォーカスされる。位置検出光学系と焦
点計測系とのＺ軸方向における焦点位置は同一に設定さ
れているため焦点計測系によりウェハＷの位置ずれを検
出し、主制御系１３が駆動系１２を介してＺステージ８
を駆動して位置合わせを行い、ウェハＷ上のストリート
ラインＳＬに焦点計測系の焦点位置を合わせることによ
り、位置検出光学系の焦点位置もストリートラインＳＬ
に設定される。
された光は、指標板５３に入射し、照明光ＩＬ０ によ
る反射光のみが指標板５３を透過する。指標板５３を透
過したアライメントマークＡＭの像及び指標板５３上の
指標マークの像がリレーレンズ系５４を介して撮像素子
５５の受光面上に結像される。位置検出光学系はテレセ
ントリック系を構成しているため、アライメントセンサ
５０の焦点位置からウェハＷがＺ軸方向に位置ずれした
場合には、撮像素子５５の撮像面に結像された像の位置
は変化せずにデフォーカスされる。位置検出光学系と焦
点計測系とのＺ軸方向における焦点位置は同一に設定さ
れているため焦点計測系によりウェハＷの位置ずれを検
出し、主制御系１３が駆動系１２を介してＺステージ８
を駆動して位置合わせを行い、ウェハＷ上のストリート
ラインＳＬに焦点計測系の焦点位置を合わせることによ
り、位置検出光学系の焦点位置もストリートラインＳＬ
に設定される。
【００６６】以上説明した本発明の他の実施形態による
アライメント装置によれば、アライメントマークＡＭの
ＸＹ平面内における位置を計測する位置検出光学系と焦
点計測系とがアライメントセンサ５０内に設けられてい
るので、装置の小型化を図ることができるとともに、位
置検出光学系と焦点計測系とのＺ軸方向の焦点位置の調
整を行う必要がないため、取扱いが容易である。
アライメント装置によれば、アライメントマークＡＭの
ＸＹ平面内における位置を計測する位置検出光学系と焦
点計測系とがアライメントセンサ５０内に設けられてい
るので、装置の小型化を図ることができるとともに、位
置検出光学系と焦点計測系とのＺ軸方向の焦点位置の調
整を行う必要がないため、取扱いが容易である。
【００６７】ところで、図８に示した例では、アライメ
ントマークＡＭ３が、比較的に基板中央のショットに対
応するマークで、且つ、ストリートラインＳＬの中央寄
りにあるため、照明光ＩＬＸ２による焦点検出後に基板
ステージ（ＸＹステージ９）を移動する必要なく、照明
光ＩＬ０ によるマークＡＭ３の位置検出を行うことが
できるが、全ての場合において、図８に示したような配
置関係になるとは限らない。
ントマークＡＭ３が、比較的に基板中央のショットに対
応するマークで、且つ、ストリートラインＳＬの中央寄
りにあるため、照明光ＩＬＸ２による焦点検出後に基板
ステージ（ＸＹステージ９）を移動する必要なく、照明
光ＩＬ０ によるマークＡＭ３の位置検出を行うことが
できるが、全ての場合において、図８に示したような配
置関係になるとは限らない。
【００６８】計測対象となるウェハやアライメント計測
に使用するセンサによっては、図１４（ｂ）や図１５
（ｂ）に示したような配置関係となる場合もある。
に使用するセンサによっては、図１４（ｂ）や図１５
（ｂ）に示したような配置関係となる場合もある。
【００６９】図１４は、半導体チップがウェハ上で格子
状に配置されずに作られる場合における例を示したもの
である。図１４（ａ）に示すように、アライメントＡＦ
照明位置（照明光ＩＬＸ ，ＩＬＹ ）とアライメント
マーク計測位置（照明光ＩＬ ０ ）とが定義されている
場合（図８に示した位置関係と同様の配置）において、
図１４（ｂ）に示したようなウェハ上を計測する場合、
アライメントマークＡＭ３に、アライメントマーク照明
光領域ＩＬ０ を合わせると、ＡＦ検出光ＩＬ Ｘ は、
一部はストリートラインＳＬ上にあるが、他の一部はス
トリートライン外（プロセス領域ＤＰ）を照明すること
となる。このような状態でＡＦ検出を行っても、その検
出結果は好ましくないものとなる。
状に配置されずに作られる場合における例を示したもの
である。図１４（ａ）に示すように、アライメントＡＦ
照明位置（照明光ＩＬＸ ，ＩＬＹ ）とアライメント
マーク計測位置（照明光ＩＬ ０ ）とが定義されている
場合（図８に示した位置関係と同様の配置）において、
図１４（ｂ）に示したようなウェハ上を計測する場合、
アライメントマークＡＭ３に、アライメントマーク照明
光領域ＩＬ０ を合わせると、ＡＦ検出光ＩＬ Ｘ は、
一部はストリートラインＳＬ上にあるが、他の一部はス
トリートライン外（プロセス領域ＤＰ）を照明すること
となる。このような状態でＡＦ検出を行っても、その検
出結果は好ましくないものとなる。
【００７０】そこで、図１４（ｂ）に示すような配置関
係になる場合には、まず図１４（ｃ）に示すように、Ａ
Ｆ検出光ＩＬＸ が全てストリートラインＳＬ上を照明
するような位置となるようにＸＹステージ９を移動制御
してＡＦ検出を行い、その後、図１４（ｂ）に示す配置
関係となるようにステージ９を移動制御して、アライメ
ントマークＡＭ３の検出を行うようにする。
係になる場合には、まず図１４（ｃ）に示すように、Ａ
Ｆ検出光ＩＬＸ が全てストリートラインＳＬ上を照明
するような位置となるようにＸＹステージ９を移動制御
してＡＦ検出を行い、その後、図１４（ｂ）に示す配置
関係となるようにステージ９を移動制御して、アライメ
ントマークＡＭ３の検出を行うようにする。
【００７１】図１５は、アライメント計測用センサとし
てＬＳＡを用いた場合の例である。ＬＳＡの計測位置
（照明光ＩＬ０Ｘ，ＩＬ０Ｙ）とＡＦ計測位置（照明光
ＩＬＸ ，ＩＬＹ ）とは図１５（ａ）に示すような配置
関係となっているため、ウェハ上を計測する際には図１
５（ｂ）に示すような配置関係となってしまう。
てＬＳＡを用いた場合の例である。ＬＳＡの計測位置
（照明光ＩＬ０Ｘ，ＩＬ０Ｙ）とＡＦ計測位置（照明光
ＩＬＸ ，ＩＬＹ ）とは図１５（ａ）に示すような配置
関係となっているため、ウェハ上を計測する際には図１
５（ｂ）に示すような配置関係となってしまう。
【００７２】この図１５に示す場合においても、上述し
たように、まず、図１５（ｂ）に示すように、ＡＦ検出
光ＩＬＸ が全てストリートラインＳＬ上を照明するよ
うにステージ９の位置制御を行った後に、ＡＦ検出を行
い、その後、図１５（ｃ）に示す配置関係となるように
ステージ９の位置制御を行って、アライメントマークＡ
Ｍ３の検出を行うようにする。
たように、まず、図１５（ｂ）に示すように、ＡＦ検出
光ＩＬＸ が全てストリートラインＳＬ上を照明するよ
うにステージ９の位置制御を行った後に、ＡＦ検出を行
い、その後、図１５（ｃ）に示す配置関係となるように
ステージ９の位置制御を行って、アライメントマークＡ
Ｍ３の検出を行うようにする。
【００７３】尚、上述したアライメントセンサ１４又は
アライメントセンサ５０における焦点検出系の第１検出
系及び第２検出系の少なくとも一方を複数設け、一度の
焦点検出でウェハＷ上のマーク周辺のストリートライン
上の複数箇所の焦点位置からの位置ずれを検出すること
が、検出精度向上の観点から好ましい。更に、上述した
実施形態ではアライメントセンサ１４，５０としてＦＩ
Ａ方式のアライメントセンサを例に挙げて説明したが、
本発明はＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式及びＬＩ
Ａ（Laser Interferometric Alignment ）方式のアライ
メントセンサにも適用することができる。また、上記実
施形態においては、照明光ＩＬＸ ，ＩＬＹ の形状を
矩形としたが、本発明はこの形状に制限される訳ではな
く、検出対象に合わせて適宜変更することができる。ま
た、ストリートラインＳＬが直交せずにウェハＷ上に形
成されている場合には、そのストリートラインＳＬに合
わせて光学系又は視野絞り板２１，５１を変更してスト
リートラインＳＬを照明するようにしても良い。
アライメントセンサ５０における焦点検出系の第１検出
系及び第２検出系の少なくとも一方を複数設け、一度の
焦点検出でウェハＷ上のマーク周辺のストリートライン
上の複数箇所の焦点位置からの位置ずれを検出すること
が、検出精度向上の観点から好ましい。更に、上述した
実施形態ではアライメントセンサ１４，５０としてＦＩ
Ａ方式のアライメントセンサを例に挙げて説明したが、
本発明はＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式及びＬＩ
Ａ（Laser Interferometric Alignment ）方式のアライ
メントセンサにも適用することができる。また、上記実
施形態においては、照明光ＩＬＸ ，ＩＬＹ の形状を
矩形としたが、本発明はこの形状に制限される訳ではな
く、検出対象に合わせて適宜変更することができる。ま
た、ストリートラインＳＬが直交せずにウェハＷ上に形
成されている場合には、そのストリートラインＳＬに合
わせて光学系又は視野絞り板２１，５１を変更してスト
リートラインＳＬを照明するようにしても良い。
【００７４】尚、前述した本発明の一実施形態による露
光装置（図１）は、ウェハＷを精度よく高速に位置制御
することができ、スループットを向上しつつ高い露光精
度で露光が可能となるように、照明光学系１、レチクル
ホルダ３、ベース４、及び駆動装置５を含むレチクルア
ライメント系、ウェハホルダ７、Ｚステージ８、ＸＹス
テージ９、移動鏡１０、及びレーザ干渉計１１を含むウ
ェハアライメント系、投影光学系６等の図１に示された
各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上
げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をする
ことにより製造される。尚、露光装置の製造は、温度及
びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うこと
が望ましい。
光装置（図１）は、ウェハＷを精度よく高速に位置制御
することができ、スループットを向上しつつ高い露光精
度で露光が可能となるように、照明光学系１、レチクル
ホルダ３、ベース４、及び駆動装置５を含むレチクルア
ライメント系、ウェハホルダ７、Ｚステージ８、ＸＹス
テージ９、移動鏡１０、及びレーザ干渉計１１を含むウ
ェハアライメント系、投影光学系６等の図１に示された
各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上
げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をする
ことにより製造される。尚、露光装置の製造は、温度及
びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うこと
が望ましい。
【００７５】次に、本発明の一実施形態の露光装置及び
露光方法を使用したデバイスの製造について説明する。
露光方法を使用したデバイスの製造について説明する。
【００７６】図９は、本発明の一実施形態による露光装
置を用いてデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、
液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン
等）の生産のフローチャートである。図９に示されるよ
うに、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）におい
て、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回
路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン
設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ス
テップ）において、設計した回路パターンを形成したマ
スクを製作する。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ス
テップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを
製造する。
置を用いてデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、
液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン
等）の生産のフローチャートである。図９に示されるよ
うに、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）におい
て、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回
路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン
設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ス
テップ）において、設計した回路パターンを形成したマ
スクを製作する。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ス
テップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを
製造する。
【００７７】次に、ステップＳ１３（ウェハプロセスス
テップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で
用意したマスクとウェハを使用して、リソグラフィ技術
によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、
ステップＳ１４（組立ステップ）において、ステップＳ
１３において処理されたウェハを用いてチップ化する。
このステップＳ１４には、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程が含まれる。最後に、ステップＳ１５（検
査ステップ）において、ステップＳ１５で作製されたデ
バイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行
う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが
出荷される。
テップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で
用意したマスクとウェハを使用して、リソグラフィ技術
によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、
ステップＳ１４（組立ステップ）において、ステップＳ
１３において処理されたウェハを用いてチップ化する。
このステップＳ１４には、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程が含まれる。最後に、ステップＳ１５（検
査ステップ）において、ステップＳ１５で作製されたデ
バイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行
う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが
出荷される。
【００７８】尚、本実施形態の露光装置として、マスク
と基板とを同期移動してマスクのパターンを露光する走
査型の露光装置にも適用することができる。また、露光
装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定され
ることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示
素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気
ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
本実施形態の露光装置の光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、
ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎ
ｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レー
ザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電
粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる
場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサ
ボライト（ＬａＢ６ ）、タンタル（Ｔａ）を用いるこ
とができる。
と基板とを同期移動してマスクのパターンを露光する走
査型の露光装置にも適用することができる。また、露光
装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定され
ることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示
素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気
ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
本実施形態の露光装置の光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、
ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎ
ｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レー
ザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電
粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる
場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサ
ボライト（ＬａＢ６ ）、タンタル（Ｔａ）を用いるこ
とができる。
【００７９】投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍
および拡大系のいずれでも良い。投影光学系としては、
エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材とし
て石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ
２ レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折
系の光学系にし（レチクルも反射型タイプのものを用い
る）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子
レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればい
い。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすること
はいうまでもない。
および拡大系のいずれでも良い。投影光学系としては、
エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材とし
て石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ
２ レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折
系の光学系にし（レチクルも反射型タイプのものを用い
る）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子
レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればい
い。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすること
はいうまでもない。
【００８０】ウェハステージやレチクルステージにリニ
アモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア
浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用い
た磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージ
は、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイド
を設けないガイドレスタイプでもいい。ステージの駆動
装置としては、２次元に磁石を配置した磁石ユニット
と、２次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向
させ電磁力によりステージを駆動する平面モ−タを用い
てもいい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットと
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットとの他方をステージの移動面側に設ければ
よい。
アモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア
浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用い
た磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージ
は、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイド
を設けないガイドレスタイプでもいい。ステージの駆動
装置としては、２次元に磁石を配置した磁石ユニット
と、２次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向
させ電磁力によりステージを駆動する平面モ−タを用い
てもいい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットと
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットとの他方をステージの移動面側に設ければ
よい。
【００８１】ウェハステージの移動により発生する反力
は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
してもいい。レチクルステージの移動により発生する反
力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されている
ように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃
がしてもよい。
は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
してもいい。レチクルステージの移動により発生する反
力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されている
ように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃
がしてもよい。
【００８２】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の
技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣
旨である。
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の
技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣
旨である。
【００８３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、検出光を
ストリートライン上に照明して合焦面に対するストリー
トラインのずれを検出しているため、位置検出光学系の
焦点に対するストリートラインの位置ずれを精度良く検
出することができるという効果がある。また、検出光は
ストリートライン上であってマークの形成領域と異なる
領域に照射され、マークによる散乱を受けないので焦点
検出を行うために充分な光量が得られ、その結果位置ず
れ検出の精度向上にもつながるという効果も得られる。
ストリートライン上に照明して合焦面に対するストリー
トラインのずれを検出しているため、位置検出光学系の
焦点に対するストリートラインの位置ずれを精度良く検
出することができるという効果がある。また、検出光は
ストリートライン上であってマークの形成領域と異なる
領域に照射され、マークによる散乱を受けないので焦点
検出を行うために充分な光量が得られ、その結果位置ず
れ検出の精度向上にもつながるという効果も得られる。
【００８４】また、本発明によれば、互いに直交する第
１検出光又は第２検出光をマークが形成されているスト
リートライン上に照射することができるので、マークの
位置検出に好適である。また、第１検出系及び第２検出
系の少なくとも一方が複数設けられていれば（照明光の
ストリートライン上への照射個数（照射位置）を増やせ
ば）、一度の位置ずれ検出によってマーク周辺のストリ
ートライン上の複数箇所における位置ずれを検出するこ
とができるため、この複数箇所の計測結果に基づいて、
より精密な計測結果を得ることができるという効果が得
られる。
１検出光又は第２検出光をマークが形成されているスト
リートライン上に照射することができるので、マークの
位置検出に好適である。また、第１検出系及び第２検出
系の少なくとも一方が複数設けられていれば（照明光の
ストリートライン上への照射個数（照射位置）を増やせ
ば）、一度の位置ずれ検出によってマーク周辺のストリ
ートライン上の複数箇所における位置ずれを検出するこ
とができるため、この複数箇所の計測結果に基づいて、
より精密な計測結果を得ることができるという効果が得
られる。
【００８５】更に、前記第１及び第２検出光の反射光の
強度を比較し、該比較結果に応じて前記第１及び第２検
出系の何れか一方を選択して焦点検出を行ったり、位置
検出すべきマークが存在するストリートラインが第１方
向に沿う場合には前記第１検出系を、前記第２方向に沿
う場合には前記第２検出系を選択して焦点検出を行って
おり、ストリートライン以外の領域に照射された検出光
の反射光による焦点検出を行う必要がないため、結果と
してスループットの向上に寄与するという効果がある。
強度を比較し、該比較結果に応じて前記第１及び第２検
出系の何れか一方を選択して焦点検出を行ったり、位置
検出すべきマークが存在するストリートラインが第１方
向に沿う場合には前記第１検出系を、前記第２方向に沿
う場合には前記第２検出系を選択して焦点検出を行って
おり、ストリートライン以外の領域に照射された検出光
の反射光による焦点検出を行う必要がないため、結果と
してスループットの向上に寄与するという効果がある。
【００８６】また、本発明によれば、アライメント装置
によりアライメント装置の合焦面に対するストリートラ
インの位置ずれが高い精度で検出され、この高い精度を
有する検出結果に基づき高い精度で基板の位置合わせを
行うことができるので、より微細なデバイスを作成する
場合に極めて好適であるという効果がある。
によりアライメント装置の合焦面に対するストリートラ
インの位置ずれが高い精度で検出され、この高い精度を
有する検出結果に基づき高い精度で基板の位置合わせを
行うことができるので、より微細なデバイスを作成する
場合に極めて好適であるという効果がある。
【図１】 本発明の一実施形態による露光装置の概略構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】 本発明の一実施形態によるアライメントセン
サ１４の構成を示す図である。
サ１４の構成を示す図である。
【図３】 視野絞り板２１の一例を示す断面図である。
【図４】 ウェハＷ上における照明光ＩＬ２の照射位置
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図５】 ストリートラインＳＬが形成されたウェハＷ
上における照明光ＩＬ２の照射位置を説明するための図
である。
上における照明光ＩＬ２の照射位置を説明するための図
である。
【図６】 本発明の他の実施形態によるアライメント装
置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
【図７】 （ａ）は視野絞り板５３の一例を示す断面図
であり、（ｂ）は遮光板５６の一例を示す図である。
であり、（ｂ）は遮光板５６の一例を示す図である。
【図８】 照明光ＩＬ３が図５中のアライメントマーク
ＡＭ３を照射している様子を示す図である。
ＡＭ３を照射している様子を示す図である。
【図９】 本発明の一実施形態による露光装置を用いた
デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生
産のフローチャートである。
デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生
産のフローチャートである。
【図１０】 従来のアライメントセンサの構成を示す図
である。
である。
【図１１】 （ａ）は視野分割絞り１０３の一例を示す
図であり、（ｂ）は遮光板１１３の一例を示す図であ
る。
図であり、（ｂ）は遮光板１１３の一例を示す図であ
る。
【図１２】 従来のアライメントセンサ１００のウェハ
Ｗ上における照明領域を説明するための図である。
Ｗ上における照明領域を説明するための図である。
【図１３】 従来のアライメントセンサ１００におい
て、照明領域を変更した場合の不具合を説明するための
図である。
て、照明領域を変更した場合の不具合を説明するための
図である。
【図１４】 本発明の実施形態における焦点検出後に基
板ステージを移動してマークＡＭ３の位置検出を行う例
を示す図である。
板ステージを移動してマークＡＭ３の位置検出を行う例
を示す図である。
【図１５】 本発明の実施形態におけるＬＳＡの場合の
焦点検出後に基板ステージを移動してマークＡＭ３の位
置検出を行う例を示す図である。
焦点検出後に基板ステージを移動してマークＡＭ３の位
置検出を行う例を示す図である。
１４，５０…アライメント装置としてのアライメントセ
ンサ、 １７…位置検出光学系及び焦点検出系の一部を構成する
プリズムミラー、 ２４…位置検出光学系及び焦点検出系の一部を構成する
対物レンズ、 ２５…位置検出光学系及び焦点検出系の一部を構成する
レンズ系、 ２６，２８…焦点光学系の第１検出系の一部を構成する
反射板、 ２７，２９…焦点光学系の第２検出系の一部を構成する
反射板、 ３０…焦点光学系の一部を構成するレンズ系、 ３３…焦点光学系の一部を構成する瞳分割ミラー、 ３４…焦点光学系の一部を構成するレンズ系、 ３５…焦点光学系の一部を構成するラインセンサ、 ５３…位置検出光学系の一部を構成する指標板、 ＩＬ２ ，ＩＬ３ ，ＩＬＸ ，ＩＬＹ ，ＩＬＸ１，
ＩＬＹ１，ＩＬＸ２，ＩＬＹ２…検出光としての照明
光、 ５４…位置検出光学系の一部を構成するリレーレンズ
系、 ５５…位置検出光学系の一部を構成する撮像素子、 ５６…焦点検出系の一部を構成する遮光板、 ＳＬ…ストリートライン、 ＡＭ，ＡＭ１〜ＡＭ４…マークとしてのアライメントマ
ーク、 Ｗ…基板としてのウェハ、ＲＡ…マークの形成領域とし
ての領域
ンサ、 １７…位置検出光学系及び焦点検出系の一部を構成する
プリズムミラー、 ２４…位置検出光学系及び焦点検出系の一部を構成する
対物レンズ、 ２５…位置検出光学系及び焦点検出系の一部を構成する
レンズ系、 ２６，２８…焦点光学系の第１検出系の一部を構成する
反射板、 ２７，２９…焦点光学系の第２検出系の一部を構成する
反射板、 ３０…焦点光学系の一部を構成するレンズ系、 ３３…焦点光学系の一部を構成する瞳分割ミラー、 ３４…焦点光学系の一部を構成するレンズ系、 ３５…焦点光学系の一部を構成するラインセンサ、 ５３…位置検出光学系の一部を構成する指標板、 ＩＬ２ ，ＩＬ３ ，ＩＬＸ ，ＩＬＹ ，ＩＬＸ１，
ＩＬＹ１，ＩＬＸ２，ＩＬＹ２…検出光としての照明
光、 ５４…位置検出光学系の一部を構成するリレーレンズ
系、 ５５…位置検出光学系の一部を構成する撮像素子、 ５６…焦点検出系の一部を構成する遮光板、 ＳＬ…ストリートライン、 ＡＭ，ＡＭ１〜ＡＭ４…マークとしてのアライメントマ
ーク、 Ｗ…基板としてのウェハ、ＲＡ…マークの形成領域とし
ての領域
Claims (11)
- 【請求項１】 ストリートライン上にマークが形成され
た基板の該マークの位置を検出する位置検出光学系と、
前記基板に検出光を照射するとともに該検出光の反射光
を検出することにより該照射領域の前記位置検出光学系
の合焦面に対するずれを検出する焦点検出系とを備えた
アライメント装置において、 前記ストリートライン上であって前記マークの形成領域
と異なる領域に前記検出光を照射することを特徴とする
アライメント装置。 - 【請求項２】 前記ストリートラインは第１方向及び該
第１方向に直交する第２方向に存在し、 前記焦点検出系は、前記第１方向に沿うように延在する
第１検出光を用いる第１検出系、及び前記第２方向に沿
うように延在する第２検出光を用いる第２検出系を有す
ることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装
置。 - 【請求項３】 前記第１及び第２検出系の少なくとも一
方は前記ストリートライン上の複数箇所を検出すること
を特徴とする請求項２に記載のアライメント装置。 - 【請求項４】 前記焦点検出系は、前記第１及び第２検
出光の反射光の強度を比較し、該比較結果に応じて前記
第１及び第２検出系の何れか一方を選択して焦点検出を
行うことを特徴とする請求項２に記載のアライメント装
置。 - 【請求項５】 前記焦点検出系は、位置検出すべきマー
クが存在するストリートラインが前記第１方向に沿う場
合には前記第１検出系を、前記第２方向に沿う場合には
前記第２検出系を選択して焦点検出を行うことを特徴と
する請求項２に記載のアライメント装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５の何れか一項に記載のアラ
イメント装置によりアライメントされた基板上に所定パ
ターンを露光することを特徴とする露光装置。 - 【請求項７】 ストリートライン上にマークが形成され
た基板の該マークの位置を位置検出光学系により検出す
る前に、 前記ストリートライン上であって前記マークの形成領域
と異なる領域に検出光を照射するとともに該検出光の反
射光を検出することにより該照射領域の前記位置検出光
学系の合焦面に対するずれを検出することを特徴とする
アライメント方法。 - 【請求項８】 前記ストリートラインは第１方向及び該
第１方向に直交する第２方向に存在し、 前記検出光として、前記第１方向に沿うように延在する
第１検出光、及び前記第２方向に沿うように延在する第
２検出光を照射することを特徴とする請求項７に記載の
アライメント方法。 - 【請求項９】 前記第１及び第２検出光の反射光の強度
を比較し、該比較結果に応じて前記第１及び第２検出光
の何れか一方を用いて焦点検出を行うことを特徴とする
請求項８に記載のアライメント方法。 - 【請求項１０】 位置検出すべきマークが存在するスト
リートラインが前記第１方向に沿う場合には前記第１検
出光を、前記第２方向に沿う場合には前記第２検出光を
用いて焦点検出を行うことを特徴とする請求項８に記載
のアライメント方法。 - 【請求項１１】 請求項７〜１０の何れか一項に記載の
アライメント方法を用いて露光対象としての感光基板を
アライメントし、 該アライメントされた感光基板にパターンが形成された
マスクを介して露光することを特徴とする露光方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069722A JP2001257157A (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | アライメント装置、アライメント方法、露光装置、及び露光方法 |
| KR1020010012531A KR20010091971A (ko) | 2000-03-14 | 2001-03-12 | 얼라인먼트 장치, 얼라인먼트 방법, 노광 장치 및 노광 방법 |
| TW090105968A TW519687B (en) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | Alignment apparatus, alignment method, exposure apparatus and exposure method |
| US09/805,252 US20010023918A1 (en) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | Alignment apparatus, alignment method, exposure apparatus and exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069722A JP2001257157A (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | アライメント装置、アライメント方法、露光装置、及び露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001257157A true JP2001257157A (ja) | 2001-09-21 |
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ID=18588550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000069722A Pending JP2001257157A (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | アライメント装置、アライメント方法、露光装置、及び露光方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010023918A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001257157A (ja) |
| KR (1) | KR20010091971A (ja) |
| TW (1) | TW519687B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7193231B2 (en) | 2002-08-29 | 2007-03-20 | Asml Netherlands B.V. | Alignment tool, a lithographic apparatus, an alignment method, a device manufacturing method and device manufactured thereby |
| CN1308649C (zh) * | 2001-12-07 | 2007-04-04 | 麦克罗尼克激光系统公司 | 使用干涉测量法进行对齐的方法 |
| CN102096328A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-06-15 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 液晶面板的曝光工序及其掩膜 |
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Families Citing this family (10)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003092246A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Canon Inc | アライメントマーク及びアライメント装置とその方法、及び露光装置、デバイスの製造方法 |
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| US7242455B2 (en) * | 2002-12-10 | 2007-07-10 | Nikon Corporation | Exposure apparatus and method for producing device |
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| US20090042139A1 (en) * | 2007-04-10 | 2009-02-12 | Nikon Corporation | Exposure method and electronic device manufacturing method |
| US20090042115A1 (en) * | 2007-04-10 | 2009-02-12 | Nikon Corporation | Exposure apparatus, exposure method, and electronic device manufacturing method |
| US20080270970A1 (en) * | 2007-04-27 | 2008-10-30 | Nikon Corporation | Method for processing pattern data and method for manufacturing electronic device |
| US10707107B2 (en) * | 2015-12-16 | 2020-07-07 | Kla-Tencor Corporation | Adaptive alignment methods and systems |
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- 2001-03-14 US US09/805,252 patent/US20010023918A1/en not_active Abandoned
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1308649C (zh) * | 2001-12-07 | 2007-04-04 | 麦克罗尼克激光系统公司 | 使用干涉测量法进行对齐的方法 |
| US7193231B2 (en) | 2002-08-29 | 2007-03-20 | Asml Netherlands B.V. | Alignment tool, a lithographic apparatus, an alignment method, a device manufacturing method and device manufactured thereby |
| EP2772803A1 (en) | 2004-11-18 | 2014-09-03 | Nikon Corporation | Positioning and loading a substrate in an exposure apparatus |
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| EP3346486A1 (en) | 2004-11-18 | 2018-07-11 | Nikon Corporation | Exposure method and exposure apparatus, and semiconductor device manufacturing methods |
| CN102096328A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-06-15 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 液晶面板的曝光工序及其掩膜 |
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