JP2899196B2

JP2899196B2 - スキャン型露光装置

Info

Publication number: JP2899196B2
Application number: JP5161024A
Authority: JP
Inventors: 博史黒澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JPH07142337A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程に
おいて、スリット状の露光ビームをスキャンとしてマス
クまたはレチクル上の回路パターンを遂次半導体ウエハ
上に転写するスキャン型露光装置、特には斯るスキャン
露光を半導体ウエハ上の複数領域ごとに繰り返す所謂ス
テップアンドスキャン型露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステップアンドスキャン型露光装
置は、米国特許第４６９７−０８７号明細書に記載され
ているように、露光中におけるアライメント計測はでき
なかった。即ち、プリスキャンというシーケンスを用い
て予めレチクルとウエハのずれ／相対位置を計測し、ス
キャン露光時にこれを補正データとして加えてアライメ
ント制御を行なうものであった。この方式によると、プ
リスキャンによるシーケンスで、フローが複雑になる事
やプリスキャンによって計測したアライメント計測デー
タが時々刻々と変化しているレチクルとウエハのずれを
必ずしも正確に反映していない事、スループットが低下
する事などの欠点があった。

【０００３】この欠点を克服するために、例えば特開平
４−３０７７２０号公報では、レチクルとウエハの両方
の走査方向に沿った回折格子を設け、回折格子からの回
折光を走査露光中に遂次検出して、リアルタイムでアラ
イメント計測することで、ウエハステージがレチクルス
テージに、若しくはレチクルステージがウエハステージ
にトラッキングするように構成することが提案された。
この方式によって、レチクルとウエハ間の正確な位置合
わせ手段が提供され、走査方向における露光エリア内の
ディストーションも補正できる様になったとされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、レチクルとウエハの回折格子によるトラ
ッキング制御を行うにあたり、以下の様な点の改良が必
要である。

【０００５】（１）トラッキング制御をしながらスキャ
ン露光に入る前に、マスクとウエハは絶対位置及び等速
駆動制御されているが、この異なる制御方式間の切りか
えを等速駆動中に行うこと。

【０００６】（２）上記切り換え操作を行う過程でステ
ージに対し重ね合わせ誤差となる振動を極力抑えるこ
と。

【０００７】（３）スキャン露光エリアがウエハの端面
において途切れていても露光されるべきエリア内におい
ては正確にアライメントされており、ウエハ面の有無に
よってトラッキング露光を終了、開始すること。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、その目的は、上述の点が改良されたスキャン型
露光装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
の点を解決するために、スキャン型露光装置において、
トラッキング制御と外部測長系（例えばレーザー干渉
計）による位置制御を併用した上で、トラッキング制御
と外部測長系による位置制御を走査中に連続的に切り換
える手段を提供している。併せて、ウエハ端における露
光エリアにおいて、トラッキング制御に使用する格子パ
ターンの選択方法を提供することにより、トラッキング
露光時の精度向上を得ている。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例である半導体装置製
造用のステップアンドスキャン型露光装置概要図であ
る。本実施例において、ウエハステージ２７は、スキャ
ン露光時絶対座標系すなわち露光装置上の動かぬ機械原
点２９に対してスキャン動作するマスク（レチクル）ス
テージ２８にトラッキング制御によりサーボロックされ
る。３３ａ、３３ｂはそれぞれスキャン露光時のマスク
ステージ２８、ウエハステージ２７の走査方向である。

【００１１】感光基板である半導体ウエハ３４上の露光
エリア３５を露光する露光ビーム３６は、光源３０より
出射され光学系３１を経由してスリット３２によって細
長い形状に整形される。なお、ウエハ３４が露光ビーム
で露光されることにより、周知のようにウエハ３４上に
半導体装置を製造する工程が進められる。スリット３２
の開口幅はウエハステージ２７及びレチクルステージ２
８の走査速度、露光ビーム３６の強度によって可変であ
る。３７Ｌ、３７Ｒ、３８Ｌ、３８Ｒはそれぞれレチク
ル及びウエハ上の露光エリアの左右両側に配置されたア
ライメントマーク群である。これらアライメントマーク
群３７、３８は図５に示すような格子パターンの形状を
している。これらの格子パターンより矢印５０１方向の
相対位置ずれ検出が可能である。更に格子パターンを縦
横に配置してｘ、ｙ、θ方向の相対位置ずれを検出する
こともできる。

【００１２】ウエハ３４とマスクステージ２８上のマス
クとの相対位置ずれはアライメント計測ユニツト４０に
よって計測される。ＬＤドライバ４２によって駆動され
るレーザー光源４１から出射される計測ビーム４３は、
レチクル及びウエハ上のアライメントマーク３７、３８
に向けて照射される。アライメントマーク３７、３８に
よって反射、回折して戻ってきた計測ビーム４３はビー
ムスプリッタ４４を介して投光ビームと分割され、フォ
トセンサ１に達する。フォトセンサ１によりアライメン
ト計測先は微少電気信号に変換されプリアンプ２によっ
て増巾されたあと、位相計測部３によりアライメント計
測信号、すなわち相対位置ずれ信号４５が生成される。

【００１３】一方、プリアンプ２によって増巾された電
気信号はコンパレータ４６により基準信号レベル４７と
比較され、その結果をシュミットゲートＩＣ４８とプリ
アップ抵抗器４９によってＴＴＬレベルの論理信号５０
に変換される。この回路は上はウエハ上のアライメント
パターン３８によって反射されたアライメント計測光の
有無（強度）を調べるものであり、これに基づいて正し
い相対位置ずれ信号４５が得られていることを検証した
結果（以下判別信号５０）を出力する役割を持ってい
る。

【００１４】上記役割をレーザー干渉計５１、５２など
の外部測長系の計測値と基準値と比較することやフォト
センサ１上の受光スポットの位置や位相を判断すること
によって代用することも可能である。

【００１５】５１、５２はそれぞれマスクステージ、ウ
エハステージの位置座標計測を行うレーザー干渉計であ
る。マスクステージ２８はレーザー干渉５１によりＸ軸
方向が計測、制御される。ウエハステージ２７はレーザ
ー干渉計５２により、Ｘ、Ｙ、θ、Ｗ_x 、Ｗ_y 方向が計
測、制御される。１７ａ〜１７ｃはリニアモーターであ
り、ウエハステージ２７を駆動するためのＸ、Ｙ、θ方
向の推力を発生する。ウエハステージは平面ガイドと兼
ねた定盤５３から微少寸法浮上している。更にウエハス
テージ２７には３本の圧電素子によって構成されたチル
トステージ（不図示）が搭載されている。これらの構成
によりウエハステージ２７は外部から伝わる振動や摩擦
の影響を受けにくい高精度な位置決め性能を得ている。

【００１６】５４はマスクステージ２８は駆動するため
のリニアモーターである。マスクステージ２８もウエハ
ステージと同様に不図示のガイドより微少寸法浮上して
支持され、駆動される。本実施例において、マスクステ
ージ２８はＸ方向のみ駆動ストロークを持つ。５５はプ
リアライメント用テレビスコープであり、５６はプリア
ライント画像処理ユニットである。

【００１７】露光に先立ってウエハステージ上に吸着さ
れたウエハは、まずプリアライメントスコープ５５によ
りプリアライメントされる。すなわち、ウエハ上に予め
形成されたプリアライメントマークをプリアライメント
スコープ５５で計測し、粗い位置合わせをする。プリア
ライメントスコープ５５から出力される画像信号は、プ
リアライメント画像処理ユニットにより位置ずれ信号に
変換され、出力される。

【００１８】プリアライメントを終えたウエハは露光シ
ーケンスに入る。マスク、ウエハ上におけるアライメン
トパターンは露光ショット上においてはｄ＝１０μｍ前
後（図５参照）のピッチで描画されており、このピッチ
巾を上回る位置ずれ量（±５μｍ）のずれを持ってスキ
ャン露光を行うと、正確なアライメント計測ができなく
なる。これはアライメント計測光４３の位相差を相対位
置ずれ量４５として計測しているために、１ピッチ以上
のマークのずれがあると区別が出来なくなってしまうた
めである。従って、プリアライメントスコープによるプ
リアライメント精度を±１μｍとし、マスク像とウエハ
上の露光ショットのプリアライメント後の相対位置ずれ
量が他の誤差要因と含めて±５μｍ以下となるように規
定している。

【００１９】図２は本実施例におけるウエハステージ制
御系の機能ブロック図である。図１におけるアライメン
トマーク３７、３８は露光ショットの両側に配置されて
いるので、アライメント計測を行うフォトセンサ１ａ、
１ｂによる計測機構は本実施例において２基搭載されて
いる。

【００２０】プリアンプ２ａ、２ｂからは判別信号５０
ａ、５０ｂ（図１において説明）が出力され、Ｉ／Ｏユ
ニット１８に入力される。４ａ、４ｂはデータホールド
ユニットであり、Ｉ／Ｏユニット１８から出力されるデ
ータホールド制御信号（２値）２３ａ、２３ｂを参照し
て、入力されてくる計測データをそのまま通すか、直前
の瞬間における入力データを出力に保持したままにする
かを切り換える。

【００２１】５ａ、５ｂは可変ゲインアンプであり、Ｉ
／Ｏユニット１８から出力されてくるゲインデータ２４
ａ、２４ｂを参照してアンプの増巾率を可変する。６、
７、１１、１４は加減算器であり、入力される信号の加
算、減算結果を出力する。８は重ね合わせ目標値であ
り、マスクとウエハの露光画角におけるアライメントマ
ークの相対位置関係目標値が格納されている。この重ね
合わせ目標値８を変化させる事によりトラッキング露光
時におけるマスクとウエハパターンの相対位置関係を微
調することができる。

【００２２】９は可変ゲインアンプであり、トラッキン
グ制御時における目標値との偏差データを増巾し、Ｉ／
Ｏユニット１８から出力されるゲインデータ２５により
増巾率を可変する。１０はレーザー干渉計であり、スキ
ャン走査方向（Ｘ軸）のステージ２７の位置座標を計測
する。

【００２３】１２はステージ遂次目標値であり、トラッ
キング制御を行わない時のステージの目標位置座標を示
す。１３は可変ゲインアンプであり、レーザー干渉計１
０によるフィードバック制御時におけるステージ遂次目
標値１２との偏差データを増巾し、Ｉ／Ｏユニット１８
から出力されるゲインデータ２６により増巾率を可変す
る。１５はサーボ処理演算部であり、入力される偏差デ
ータをウエハステージの動特性を考慮した最適な操作量
を電流アンプ１６に出力しリニアモーターのソレノイド
１７をドライブする。Ｉ／Ｏユニット１８はバスによっ
てＣＰＵユニット２０と接続されており、更にＣＰＵユ
ニット２０はバス２１によって記憶装置２２と接続され
ている。記憶装置２２にはウエハ、及びショット毎にＩ
／Ｏユニット１８から出力される信号のスケジュールデ
ータなどが格納されている。

【００２４】５７に示す点線内の処理過程はソフトウエ
ア化する事が可能であり、後述の第２実施例ではソフト
ウエア化した場合の構成を解説する。

【００２５】図３は本発明を適用したステップアンドス
キャン型露光装置のウエハステージ制御ダイヤグラムで
ある。ここでは図２における各マークの判別信号５０
ａ、５０ｂをＡ−ＥＮＢ、Ｂ−ＥＮＢと呼び、各ゲイン
データ２４ａ、２４ｂ、２５、２６をそれぞれＧ_LA、Ｇ
_LB、Ｇ_PH、Ｇ_STと呼び、各データホールド制御信号２３
ａ、２３ｂをそれぞれＡ−ＨＯＬＤ、Ｂ−ＨＯＬＤと呼
ぶものとする。

【００２６】この図においては、ウエハの端部分におけ
るスキャン露光の制御シーケンスを説明する。ステージ
位置ｘ₀ においては、ウエハステージ２７とマスクステ
ージ２８は停止状態にある。この状態において、ウエハ
ステージ２７上のウエハ３４はプリアライメント装置５
５によってプリアライメント済であるので、マスクアラ
イメントマーク３７とウエハアライメントマーク３８の
位置ずれは前述の通り所定の誤差内に位置決めされてい
る。

【００２７】また、この停止位置はマスクステージ２８
とウエハステージ２７が走査露光に入るまえに一定速度
になるまで加速しなければならないので必要とされる助
走区間だけスリット位置が露光エリア３５に対して後退
している。

【００２８】ｘ₀ からｘ₁ にかけての区間Ｘ_s の間はレ
ーザー干渉計５２による絶対位置制御を行い、同時にス
テージ遂次目標値１２を次々と更新してウエハステージ
２７を加速する。ウエハステージ２７の加速動作直後は
撃力による残留振動が残るので、同振動が十分減衰する
事を待ってから露光に入るのが良い。従って、同振動が
収束するのを待つ時間は本実施例においては区間Ｘ_S 、
Ｘ_SDで包合するように設計されている。

【００２９】更に区間Ｘ_S ではマスクステージ２８も同
様な絶対位置制御で加速操作が行われている。この領域
においては、トラッキング制御に用いるアライメント信
号は隣りの露光ショットもしくは非露光エリアとのアラ
イメント計測値を返すので、あてにならない。ウエハ側
のアライメントマークを隣合うショット同士でつなげた
り、各アライメントマーク列に対し複数のアライメント
計測箇所を設けて補助的に用いてトラッキング制御を行
う手法も本発明におけるアライメント計測信号切りかえ
の応用として考えられる。

【００３０】アライメント計測信号のあてにならない区
間においては、Ｇ_LA、Ｇ_LB、Ｇ_PH、を０に絞り、Ｇ_ST、
を１にすることによってサーボ処理部１５に与えられる
偏差データは絶対位置制御を反映したものに限定され
る。アライメント計測データは不定とならないようにＡ
−ＨＯＬＤ、Ｂ−ＨＯＬＤによって一定値に保持されて
いる。

【００３１】ｘ₁ からｘ₂ にかけての区間Ｘ_SDの間は絶
対位置制御からトラッキング制御へと徐々に遷移する区
間である。すなわち、Ｘ_SD区間ではアライメント計測ビ
ームが部分的に露光エリアを照らし始めマスクアライメ
ントマーク３７とウエハアライメントマーク３８の相対
位置ずれ量が計測できるようになる。区間の始まりであ
る。ｘ₁ においてＡ−ＨＯＬＤとＢ−ＨＯＬＤをスルー
（Ｔｈｒｏｕｇｈ）側に切りかえ、Ｇ_LA、Ｇ_LB、を０か
ら１／２に、Ｇ_PH、を０から１に向けて徐々に増やし、
Ｇ_STを１から０に向けて徐々に減らすことにより実質的
な制御は絶対位置制御からトラッキング制御へと連続的
に切りかわる。

【００３２】ｘ₂ の地点においては完全にショット両端
のアライメントマーク３８Ｌ、３８Ｒによるトラッキン
グ制御に切り換わっている。ｘ₂ からｘ₃ にかけての区
間Ｘ_D はショット両端のアライメントマーク３８Ｌ、３
８Ｒから検出される相対位置ずれ信号を使ってトラッキ
ング制御・一定速度により走査露光する区間である。本
実施例においてはショット両側のアライメントマークか
らの相対位置ずれ計測値を１／２：１／２で混合して相
対位置ずれの現在位置を得ているがショット毎や走査位
置等によってＧ_LA、Ｇ_LBを変化すれば上記混合比率を変
化させることも可能である。

【００３３】ｘ₃ からｘ₄ にかけての区間Ｘ_DMは露光エ
リア３５上のアライメントマークのうち一方３８Ｌがウ
エハの端にさしかかる等の要因で同マークから正常なア
ライメント信号が得られなくなる場合に先立って行われ
る処理をする領域である。すなわちＧ_LAを１／２から０
に向かって徐々に減らし、Ｇ_LBを１／２から１に向かっ
て徐々に増やす。アライメントマーク３８のＬ側の相対
位置ずれ計測値は徐々にＳ／Ｎが低下して信頼できなく
なるのでｘ₃ における計測値のまま、以後Ａ−ＨＯＬＤ
信号を保持（ＨＯＬＤ）側に切りかえることで固定す
る。ｘ₄ の地点においてはトラッキング制御時における
位置ずれ量参照は完全にアライメントマーク３８のＲ側
からのみ実質的に行われるようになる。

【００３４】ｘ₄ からｘ₅ にかけての区間Ｘ_M はショッ
トの片方のアライメントマーク３８Ｒから検出される相
対位置ずれ信号を使ってトラッキング制御、一定速度に
より走査露光する区間である。ｘ₆ からＸ₇ にかけての
区間Ｘ_MEは残されたひとつのアライメントマーク列３８
Ｒがウエハ端にさしかかる等の要因で同マークから正常
なアライメント信号が得られなくなる場合に先立って行
われる処理をする領域である。すなわちＧ_LB、Ｇ_PHを１
から０に徐々に減らし、Ｇ_STを０から１に徐々に増や
す。アライメントマーク３８Ｒの相対位置ずれ計測値は
徐々にＳ／Ｎが低下して信頼できなくなるので、ｘ₅ に
おける計測値のまま、以後Ｂ−ＨＯＬＤ信号を保持（Ｈ
ＯＬＤ）側に切りかえることで固定する。これにより実
質的な制御はトラッキング制御からレーザー干渉計５２
を用いた絶対位置制御へと連続的に切りかわる。

【００３５】ｘ₂ からｘ₅ に至るまでの区間は絶対位置
制御用の偏差信号はＧ_STを０にすることで使われていな
いにも拘らず、ステージ遂次目標値１２はマスクステー
ジの動きと同期して常に更新されている。従って区間Ｘ
_MEにおいてトラッキング制御時の偏差と絶対位置制御の
偏差信号値が大きく異なることによりウエハステージ２
７に大きな加振力が加わることはない。

【００３６】ｘ₆ からｘ₇ にかけての区間Ｘ_E はウエハ
ステージ２７が絶対位置制御をかけられた状態で減速、
停止をする領域である。ｘ₇ における地点でウエハステ
ージは完全停止する。ここで説明したダイヤグラムでは
露光ショットのエリアが途中で切れているため、全エリ
アを走査露光する場合よりも早く露光シーケンスが切り
上げられている。一方、マスクステージ２８はｘ₆ にお
いてウエハステージ２７が減速開始すると同時に減速、
停止する。

【００３７】その後ウエハステージ２７は絶対位置制御
のまま次の露光ショットにおけるスタート位置へ移動
し、マスクステージ２８はリワインド動作を行った後次
の露光ショットの動作にそなえて待機する。

【００３８】マスクステージ２８の動きはウエハステー
ジ２７の動作区間Ｘ_S において加速され、区間Ｘ_E にお
いて減速、停止するまでは一定の速度で駆動される。本
発明の適用により、その間のウエハステージは走査駆動
中にトラッキング制御と絶対位置制御、トラッキング制
御における参照信号の切りかえをする事が可能であり、
更に切りかえにあたって発生する振動を最少に抑えるこ
とが可能である。

【００３９】更に応用として、各時点における制御状態
（ＣＯＮＴＲＯＬＭＯＤＥ）を区間Ｘ_S 、Ｘ_E につい
てＡＢＳ、Ｘ_D についてＴＲＫ₂ 、Ｘ_M についてＴＲＫ
₁ とすれば、Ｘ_SD、Ｘ_DM、Ｘ_MEは各制御状態間の遷移区
間であり、本発明によればすべての制御状態は可逆的に
遷移可能である。

【００４０】図９は本実施例における各制御状態を表現
したものであり、各制御状態間の遷移は、走査中、停止
中にかかわらず連続的に行われる。また、アライメント
計測部や他の測長系の追加により状態数が増えた場合も
全く同様に本発明を適用することができる。

【００４１】各状態から他の状態へ遷移する場合、遷移
のきっかけとなる判断基準は、本実施例においてはあら
かじめウエハの大きさやショットレイアウトやショット
の寸法から決定されるマークレイアウト寸法データ（マ
ークレイアウトデータ７０３；後述）によって計算さ
れている位置座標（または機械原点２９からの相対距
離）とレーザー干渉計１０によって計測される絶対位置
座標（またはこれと機械原点２９間の距離）の大小を比
較することで達成されている。

【００４２】アライメント計測値の信頼性を判別してい
る判別信号５０による制御状態切りかえは補助的に行わ
れている。すなわち、アライメントマーク３８のコンタ
ミネーションなどの理由でトラッキング制御中に相対位
置ずれ信号が予期しない場所で得られなくなった場合、
例えばモードＴＲＫ₂ からモードＴＲＫ₁ にもしくはモ
ードＴＲＫ₂ からモードＡＢＳに連続的に切り換えるこ
とにより、安定した露光シーケンスを提供するようにな
っている。

【００４３】図４は本実施例におけるマスクステージ制
御系の機能ブロック図である。マスクステージ２８の絶
対位置を計測するレーザー干渉計５１から出力される
Ｙ、Ｏ成分の計測値はＩ／Ｏユニット４０６を経由して
ＣＰＵユニット２０に読み込まれる。一方、Ｘ成分は加
減算器４０１で逐次目標値レジスタ４０４との差分をと
られ、結果として得られた目標値との偏差をサーボ処理
部４０２に出力する。サーボ処理部４０２では入力され
る偏差データをマスクステージの動特性を考慮した最適
な操作量を電流アンプ４０３に出力する。電流アンプ４
０３はリニアモータのソレノイド５４をドライブしマス
クステージ２８に推力を与える。４０５はプロファイル
ジェネレータであり、ＣＰＵユニット２０からＩ／Ｏユ
ニット４０６を経由して送られる最終目標値４０９及び
制御信号を参照してマスクステージ２８が滑らかな加速
運動及び等速度運動をするような逐次目標値を逐次目標
値レジスタ４０４に一定微少時間ごとに書き込むように
なっている。

【００４４】本実施例においては常に絶対位置制御する
マスクステージ２８に対しウエハステージ２７がトラッ
キング制御で追従動作したり絶対位置制御に切りかわっ
て動作するような構成をとっている。当然ながら本発明
は常に絶対位置制御するウエハステージ２７に対しマス
クステージ２８がトラッキング制御で追従動作したり絶
対位置制御に切りかわって動作するような構成の装置に
も適用することが可能である。

【００４５】図７は、本発明において図３で説明した制
御ダイヤグラム７０６を作成するためのフローチャート
である。記憶装置２２には露光画角寸法やアライメント
マーク位置を規定したショットデータ７０１と、各枚葉
におけるＩＤと共にウエハ上のショットレイアウトを記
録したウエハデータ７０２が格納されている。これらの
データ７０１、７０２はマークレイアウト処理７０７の
プロセスにより、ウエハ上のアライメントマーク座標を
プリアライメントマーク座標位置を基点とした数値テー
ブルであるマークレイアウトデータ７０３に変換され
る。

【００４６】ステージ制御パラメータ７０４はウエハス
テージ２７及びマスクステージ２８の加減速レート、速
度、加減速時の振動収束に要する時間など、装置固有も
しくはシーケンス固有のパタメータ群である。露光シー
ケンスデータ７０５は各枚葉における露光ショットを露
光する順番やスキャン方向を規定したデータテーブルで
ある。一枚のウエハ内における露光ショットを露光する
軌跡の一部を図６に６０１で示す。

【００４７】斜線をほどこした露光ショットは、露光途
中でアライメント計測信号が途切れたり回復するショッ
トである。制御ダイヤグラム７０６上ではマークレイア
ウト７０３からアライメント計測信号が途切れたり回復
する点の座標が予め予測できるので、制御手段の切りか
え点やアライメント計測信号数の設定を７０９に示すよ
うなテーブル作成することで図２に示すような制御シー
ケンスを実現している。

【００４８】以上説明した本実施例は従来例に対し、次
の様な利点を持っている。

【００４９】スキャン走査中に制御手段を絶対位置
制御からトラッキング制御に切りかえるので、露光時の
ステージの動作が効率的かつスムーズになる。

【００５０】トラッキング制御時に加減速をしない
構成になっているので、トラッキング誤差や脱調現象を
極力おさえることができる。

【００５１】アライメント計測系の切りかえも走査
中に行えるので、ウエハの端にかかっているような露光
ショットに対する露光も安定かつ高精度に行うことがで
きる。

【００５２】（他の実施例）図８には本発明における第
２実施例を掲げる。この実施例は、図１の点線５７内に
ある演算・制御処理部をすべてソフトウエア的な処理に
置換（図８の点線８１２内）したものである。

【００５３】この図において、８０１はアライメント計
測ユニットからの相対位置ずれデータをアナログ値から
ディジタル値に変換するＡＤコンバータ、８０２はＡＤ
コンバータ８０１からのディジタル値をローカルバス８
１０内に採り入れるＩ／Ｏ回路である。８０３はレーザ
ー干渉計１０からのディジタル値（絶対位置測長値）を
ローカルバス８１０内に採り入れるＩ／Ｏ回路である。
８０４はＣＰＵであり、Ｉ／Ｏ８０２、８０３から採り
込んだデータをＣＰＵユニット２０からの指示により処
理をする。

【００５４】８０７はＲＯＭ、８０８はＲＡＭである。
８０９はデュアルポートＲＡＭであり、上位ＣＰＵユニ
ット２０とのデータ、コマンドのやりとりを行う。８０
５はタイマーであり、一定時刻例えば５００μｓｅｃお
きに割り込み信号８０６を出力する。割り込み信号８０
６を受けたＣＰＵ８０４は割り込み処理に入り、それま
で行っていた通常処理を中断する。割り込み処理の内容
に主に各Ｉ／Ｏユニット及びデュアルポートＲＡＭから
のデータ取り込み、サーボ処理、各Ｉ／Ｏユニット及び
デュアルポートＲＡＭへのデータ出力である。

【００５５】処理されたデータはＩ／Ｏユニット８１４
を通してＤ／Ａコンバータ８１３へ出力されリニアモー
ター１７を駆動する。図３において示したような制御ダ
イヤグラムは、ＣＰＵユニットからバス８１１を介して
デュアルポートＲＡＭ８０９に与えられる。ＣＰＵ８０
４は割り込み信号ＩＮＴ８０６発生時にこのデータを読
みに行き、解釈・実行する。ＣＰＵ８０４とＣＰＵユニ
ット２０は１個のＣＰＵですべてを処理することも場合
によっては可能であるが、サーボ処理などの処理内容が
複雑になる傾向があるので分割した方が賢明である。

【００５６】ＣＰＵ８０４には繰り返し演算や行列によ
る積和演算処理が多いので、数値演算機能を強化した特
殊なプロセッサを用いた方が良い。

【００５７】以上説明した本発明の第２実施例も前述の
第１実施例と同様の利点を持っている。本実施例では第
１実施例における演算・制御処理部をソフトウエア化し
たことにより経時安定性、柔軟性、量産性の観点におい
て、第１実施例に比べて改善されているので明らかであ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、露光時のステージ動作が効率的かつスムーズにな
る。

【００５９】トラッキング制御時にステージの加減
速を行わなくともよいので、トラッキング誤差や脱調現
象を極力抑えることができる。

【００６０】アライメント計測系の切りかえも走査
中に行えるのでウエハの端にかかっているような露光シ
ョットに対する露光も安定かつ高精度に行うことができ
る。等の効果を得ることができる。

【００６１】また、アライメント計測が有効であるかを
判別する判別信号により補助的にアライメント計測値及
び制御方式を切りかえられる手段を提供したことによ
り、何らかの予期せぬ要因でアライメント信号が検出で
きなかった場合にも安定した露光が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスキャン型露光装置の一実施例を示す
図。

【図２】本実施例のウエハステージ制御系を示すブロッ
ク図。

【図３】本実施例のウエハステージ制御ダイヤグラムを
示す図。

【図４】本実施例のマスクステージ制御系を示すブロッ
ク図。

【図５】レチクル及びウエハのアライメントパターンを
示す図。

【図６】ウエハ上のショットレイアウトの一例を示す
図。

【図７】制御ダイヤグラムを作成するためのフローチャ
ート。

【図８】本発明の他の実施例を示す図。

【図９】本実施例における制御状態遷移を示す図。

【符号の説明】

１フォトセンサ２プリアンプ３ロックインアンプ４データホールドユニット５、９、１３可変ゲインアンプ６、７、１１、１４加減算器８トラッキング制御時の重ね合わせ目標値１０レーザー干渉計１２絶対位置制御時のステージ逐次目標値１５サーボ処理ユニット１６電流アンプ１７リニアモータ１８Ｉ／Ｏユニット１９バス２０ＣＰＵユニット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】細長いスリット状の露光ビームでマスク
をスリットに対し直角方向にスキャンすることによっ
て、前記マスク上に形成されたパターンを感光基板上の
被露光領域に転写するスキャン型露光装置において、前記マスクをスキャン方向に沿って少なくとも一次元移
動させるマスクステージと、前記感光基板を前記マスク
ステージの一次元移動方向に沿って前記マスクステージ
と同期する速度で移動するウエハステージと、前記マス
クステージと前記ウエハステージの装置の機械原点から
の距離を各々計測する第１計測手段と、前記マスクステ
ージの移動方向に沿って一定間隔で配置された前記マス
ク上のグレーティングパターンと前記ウエハステージの
移動方向に沿って一定間隔で配置された前記感光基板上
のグレーティングパターンとの間における相対位置ずれ
量を光電的に検出する第２計測手段と、前記１計測手段
により前記ウエハステージ及び前記マスクステージの速
度及び位置の少なくとも一方を制御する第１制御手段
と、前記第２計測手段により検出される前記マスクと前
記感光基板間における相対位置ずれ量が所定の値に維持
されるように前記マスクステージ及び前記ウエハステー
ジの少なくとも一方を制御する第２制御手段と、所定の
判断基準に従って前記第１制御手段と第２制御手段を停
止することなく切り換える切り換え手段を有することを
特徴とするスキャン型露光装置。
【請求項２】前記判断基準は前記ウエハステージの前
記機械原点からの予め設定された相対距離、若しくは位
置座標であることを特徴とする請求項１に記載のスキャ
ン型露光装置。
【請求項３】前記判断基準は前記第２計測手段におけ
るアライメント計測光の受光スポットの位置、位相、及
び強度情報の少なくとも一つに基づいて設定されること
を特徴とする請求項１に記載のスキャン型露光装置。
【請求項４】前記切り換え手段は、前記第１計測手段
によって得られた計測値と目標値から得られた第１の偏
差データと、前記第２計測手段によって得られた計測値
と相対位置ずれ目標値から得られた第２偏差データを切
り換えて制御に用いることを特徴とする請求項１記載の
スキャン型露光装置。
【請求項５】前記第２制御手段による制御は、前記マ
スク上及び前記ウエハ上のグレーティングパターン対の
少なくとも一方が計測可能である際に行われることを特
徴とする請求項１に記載のスキャン型露光装置。
【請求項６】前記第２制御手段による制御において、
前記グレーティングパターン対の数が変化する場合、前
記グレーティングパターン対から得られる計測データの
混合比率を徐々に変化させることにより最終的な計測デ
ータを得ることを特徴とする請求項５に記載のスキャン
型露光装置。
【請求項７】前記グレーティングパターン対から得ら
れる計測データの混合比率は時間軸から見て滑らかな曲
線として変化することを特徴とする請求項６に記載のス
キャン型露光装置。
【請求項８】前記第２計測手段は、計測不能となる以
前に計測された計測データを保持して供することができ
ることを特徴とする請求項６に記載のスキャン型露光装
置。
【請求項９】前記第２制御手段による制御は、前記マ
スク上に形成されたパターンの露光エリアに露光ビーム
走査が達する前に前記第１制御手段から切り換えられる
ことを特徴とする請求項１に記載のスキャン型露光装
置。
【請求項１０】細長いスリット状の露光ビームでマス
クをスリットに対し直角方向にスキャンすることによっ
て前記マスク上に形成されたパターンを感光基板上の被
露光領域に転写するスキャン型露光装置において、前記マスクをスキャン方向に沿って少なくとも一次元移
動させるマスクステージと、前記感光基板を前記マスク
ステージの一次元移動方向に沿って、マスクステージと
同期する速度で移動するウエハステージと、前記マスク
ステージと前記ウエハステージの装置の機械原点からの
距離を計測する第１計測手段と、前記マスクステージの
移動方向に沿って一定間隔で配置された前記マスク上の
グレーティングパターンと前記ウエハステージの移動方
向に沿って一定間隔で配置された前記感光基板上のグレ
ーティングパターンとの間における相対位置ずれ量を光
電的に計測する第２の計測手段と、前記２計測手段によ
り検出される前記マスクと前記感光基板間における相対
位置ずれ量が所定の値に維持されるように前記マスクス
テージと前記ウエハステージの少なくとも一方を制御す
る制御手段と、前記第２計測手段に使用される複数のグ
レーティングパターン対の中から所定の判断基準に従っ
て計測値の算出に供するパターン対を選択する選択手段
を有することを特徴とするスキャン型露光装置。
【請求項１１】前記判断基準は前記ウエハステージの
前記機械原点からの予め設定された相対距離、若しくは
位置座標であることを特徴とする請求項１０に記載のス
キャン型露光装置。
【請求項１２】前記判断基準は前記第２計測手段にお
けるアライメント計測光の受光スポットの位置、位相、
及び強度情報の少なくとも一つに基づいて設定されるこ
とを特徴とする請求項１０に記載のスキャン型露光装
置。
【請求項１３】細長いスリット状の露光ビームでマス
クをスリットに対し直角方向にスキャンすることによっ
て前記マスク上に形成されたパターンを感光基板上の被
露光領域に転写するスキャン型露光装置において、前記マスクをスキャン方向に沿って少なくとも一次元移
動させるマスクステージと、前記感光基板を前記マスク
ステージの一次元移動方向に沿って、前記マスクステー
ジと同期する速度で移動するウエハステージと、前記マ
スクステージと前記ウエハステージの装置における機械
原点からの距離を各々計測する第一の計測手段と、前記
マスクステージの移動方向に沿って一定間隔で配置され
た前記マスク上のグレーティングパターンと前記ウエハ
ステージの移動方向に沿って一定間隔で配置された前記
感光基板上のグレーティングパターンとの間における相
対位置ずれ量を光電的に検出する第２の計測手段と、前
記１計測手段により前記ウエハステージ及び前記マスク
ステージの速度及び位置の少なくとも一方を制御する第
１制御手段と、前記第２計測手段により前記マスクと前
記感光基板間における相対位置ずれを検出し、検出され
る相対位置ずれ量が所定の値に維持されるように前記マ
スクステージ及び前記ウエハステージの少なくとも一方
を制御する第２制御手段と、前記第１及び第２制御手段
の切り換えを前記第１及び第２計測手段から処理して得
られる各々の偏差データの混合比率を徐々に変化させる
ことにより任意に行わせることができる切り換え手段を
有することを特徴とするスキャン型露光装置。
【請求項１４】前記第２計測手段は、計測不能となる
以前に計測可能であったエリアの計測データを保持可能
であることを特徴とする請求項１３に記載のスキャン型
露光装置。
【請求項１５】前記各々の偏差データの混合比率は、
時間軸から見て滑らかな曲線として変化することを特徴
とする請求項１３に記載のスキャン型露光装置。