JP3412760B2 - 走査露光方法及び走査型露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスリットスキャ
ン露光方式の走査露光方法及び走査型露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド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（以下、「レチクル」と総称す
る）のパターンを感光材が塗布された基板（ウエハ、ガ
ラスプレート等）上に転写する投影露光装置が使用され
ている。従来の投影露光装置としては、ウエハの各ショ
ット領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移動さ
せて、各ショット領域に順次レチクルのパターン像を露
光するというステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影型露光装置（ステッパー）が多く使用されていた。

【０００３】図１８は従来のステッパーの要部を示し、
この図１８において、ウエハステージ４の上にウエハ５
が載置され、このウエハ５の近傍のウエハステージ４上
に基準マーク板５７が固定されている。そして、図示省
略された照明光学系からの露光光のもとで、レチクル１
２上のパターンの像が投影光学系８を介してウエハ５上
の各ショット領域に投影露光される。この際、ウエハス
テージ４はウエハ座標系に沿って駆動されるので、レチ
クル１２のウエハ座標系上での位置及びレチクル１２の
ウエハ座標系に対する回転角を計測しておく必要があ
る。そのために、レチクル１２のパターン領域の近傍に
は対向するように２個のアライメントマーク（レチクル
マーク）６０Ｒ及び６１Ｒが形成され、基準マーク板５
７上には、それらレチクルマーク６０Ｒ及び６１Ｒのウ
エハ５上での設計上の間隔と等しい間隔で２個の基準マ
ーク６０Ｆ及び６１Ｆが形成されている。

【０００４】また、レチクル１２のレチクルマーク６０
Ｒ及び６１Ｒの上にはそれぞれレチクルアライメント顕
微鏡５８及び５９が配置されている。レチクルアライメ
ント顕微鏡５８及び５９はそれぞれ、露光光と同じ波長
のアライメント光を射出する照明光源と、レチクル１２
上のレチクルマークとウエハ５上のアライメントマーク
（ウエハマーク）又は基準マーク板５７上の基準マーク
とを同時に観察できるセンサーとを備えている。図１８
のステッパーでウエハ５への露光を行う際には、順次ウ
エハステージ４のみをステップ・アンド・リピート方式
で移動することによって、ウエハ５の各ショット領域に
レチクル１２上のパターンの像がそれぞれ露光される。

【０００５】斯かるステッパーにおいて、前工程で形成
されたウエハ５上の回路パターンの上に更にレチクル１
２のパターン像を露光するような場合には、ウエハ５上
の各ショット領域の座標を規定するウエハ座標系と、レ
チクル１２上のパターンの座標を規定するレチクル座標
系との対応を取る（即ちアライメントを行う）必要があ
る。ステッパーの場合には、投影光学系８の露光フィー
ルドとウエハ５上の１ショット領域の大きさが等しく、
露光する際にレチクル１２を駆動する必要がないため、
ウエハ座標系とレチクル座標系の対応を以下のようにし
て取っていた。

【０００６】即ち、ウエハステージ４を駆動して基準マ
ーク板５７を投影光学系８の露光フィールド内に移動さ
せた後、一方のレチクルアライメント顕微鏡５８によっ
てレチクルマーク６０Ｒと基準マーク６０Ｆとの位置ず
れ量を検出し、他方のレチクルアライメント顕微鏡５９
によってレチクルマーク６１Ｒと基準マーク６１Ｆとの
位置ずれ量を検出して、それら位置ずれ量からウエハ座
標系上でのレチクル１２のパターンの位置を求めてい
た。更に、基準マーク６０Ｆを基準マーク６１Ｆの位置
に移動して、レチクルアライメント顕微鏡５９によって
レチクルマーク６１Ｒと基準マーク６０Ｆとの位置ずれ
量を検出することによって、ウエハ座標系上でのレチク
ル１２の回転角を計測していた。そして、レチクル１２
又はウエハステージ４を回転させてその回転角を補正す
ることによって、最終的にウエハ座標系とレチクル座標
系との対応付けを行っていた。

【０００７】また、図１８においては、ウエハ５上の各
ショット領域に対応して形成された各アライメントマー
ク（ウエハマーク）の位置を検出するために、投影光学
系８の側面部にオフ・アクシス方式のアライメント顕微
鏡３４が設けられている。この場合、このアライメント
顕微鏡３４で検出されたウエハマークの位置に基づい
て、対応するウエハ５上のショット領域が投影光学系８
の露光フィールド内に設定される。従って、予め投影光
学系８の露光フィールド内の基準点（例えば露光中心）
と、オフ・アクシス方式のアライメント顕微鏡３４の観
察領域の基準点６２との間隔である所謂ベースライン量
を求めておく必要がある。

【０００８】従来のステッパーにおいて、そのようなベ
ースライン量を計測する際には、レチクルマーク６０
Ｒ，６１Ｒと基準マーク６０Ｆ，６１Ｆの共役像との位
置ずれ量を計測した後に、例えばベースライン量の設計
値に等しい量だけウエハステージ４を移動させて、アラ
イメント顕微鏡３４によりその基準点６２と基準マーク
板５７上の対応する基準マークとの位置ずれ量を計測し
ていた。それらの位置ずれ量からベースライン量が求め
られていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子等に
おいてはパターンが微細化しているため、投影光学系の
解像力を高めることが求められている。解像力を高める
ための手法には、露光光の波長の短波長化、又は投影光
学系の開口数の増大等の手法があるが、何れの手法を用
いる場合でも、従来例と同じ程度の露光フィールドを確
保しようとすると、露光フィールドの全面で結像性能
（ディストーション、像面湾曲等）を所定の精度に維持
することが困難になってきている。そこで現在見直され
ているのが、所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置である。

【００１０】このスリットスキャン露光方式の投影露光
装置では、矩形状又は円弧状等の照明領域（以下、「ス
リット状の照明領域」という）に対してレチクル及びウ
エハを相対的に同期して走査しながら、そのレチクルの
パターンがウエハ上に露光される。従って、ステッパー
方式と同じ面積のパターンをウエハ上に露光するとすれ
ば、スリットスキャン露光方式では、ステッパー方式に
比べて投影光学系の露光フィールドを小さくすることが
でき、露光フィールド内での結像性能の精度が向上する
可能性がある。

【００１１】また、従来のレチクルの大きさの主流は６
インチサイズであり、投影光学系の投影倍率の主流は１
／５倍であったが、半導体素子等の回路パターンの大面
積化により、倍率１／５倍のもとでのレチクルの大きさ
は６インチサイズでは間に合わなくなっている。そのた
め、投影光学系の投影倍率を例えば１／４倍に変更した
投影露光装置を設計する必要がある。そして、このよう
な被転写パターンの大面積化に応えるためにも、スリッ
トスキャン露光方式が有利である。

【００１２】斯かるスリットスキャン露光方式の投影露
光装置において、従来のステッパーで用いられていたレ
チクル座標系とウエハ座標系との対応付けの手法を適用
すると、投影倍率が１／４倍になったことから、レチク
ル上の回路パターンの描画誤差によってアライメント精
度が劣化するという不都合がある。更に、特願平３−１
６９７８１号では、ステッパーにおいてウエハステージ
を移動させることなく、複数の計測用マークの位置ずれ
量を同時に計測することににより、レチクルの回転角を
計測する技術が提案されている。しかしながら、この複
数の計測用マークの同時計測による回転角の計測という
概念は、スリットスキャン露光方式の投影露光装置の走
査方向には利用できず、レチクル座標系とウエハ座標系
との回転角及びそれら座標系の座標直交度が精度よく計
測できないという不都合があった。

【００１３】また、投影光学系の露光フィールド内の基
準位置と、オフ・アクシス方式のアライメント系の基準
位置との間隔であるベースライン量の計測方法に関し
て、従来のステッパーにおけるレチクル上の１箇所（２
個の）のマークを用いる計測方法をそのままスリットス
キャン露光方式の投影露光装置に適用したのでは、レチ
クルの描画誤差の影響を大きく受けるという不都合があ
る。

【００１４】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式の投影露光技術において、レチクル（マス
ク）上のパターンの描画誤差の影響を低減させて、レチ
クル座標系（マスク座標系）とウエハ座標系（基板座標
系）との対応付けを正確に行える投影露光方法及び装置
を提供することを目的とする。これに関して、工程によ
ってはその対応付けの正確さよりも迅速性が重視される
場合がある。そこで、本発明はレチクル座標系（マスク
座標系）とウエハ座標系（基板座標系）との対応付けを
高いスループットで行う投影露光方法及び装置を提供す
ることを目的とする。

【００１５】更に、本発明は、スリットスキャン露光方
式の投影露光技術において、レチクル（マスク）上のパ
ターンの描画誤差の影響を低減させて、投影光学系の露
光フィールドの基準点と、オフ・アクシス方式のアライ
メント系の基準点との間隔であるベースライン量の計測
を高精度に行える投影露光方法及び装置を提供すること
をも目的とする。

【００１６】また、例えばベースライン計測を所定枚数
のウエハを交換する毎に行うような場合には、正確さよ
りも迅速性が重視されることがあると共に、同時にレチ
クル座標系（マスク座標系）とウエハ座標系（基板座標
系）との対応付けを行うことが望ましい。そこで、本発
明はベースライン量の計測を所定のウエハ交換回数毎に
行う際、レチクル座標系（マスク座標系）とウエハ座標
系（基板座標系）との対応付け、及びそのベースライン
計測を高いスループットで行う投影露光方法及び装置を
提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の走査
露光方法は、マスクを保持する第１ステージと基板を保
持する第２ステージの位置情報を第１干渉計システムと
第２干渉計システムを使ってそれぞれ計測するととも
に、その第１干渉計システムとその第２干渉計システム
の計測結果に基づいて、そのマスクとその基板とを同期
して移動することにより、その基板を走査露光する走査
露光方法において、その第１干渉計システムで規定され
る、その第１ステージの移動を制御するための第１座標
系での走査方向と、その第２干渉計システムで規定され
る、その第２ステージの移動を制御するための第２座標
系での走査方向との対応関係を求めるようにしたもので
ある。

【００１８】また、本発明の第２の走査露光方法は、マ
スクを保持する第１ステージと基板を保持する第２ステ
ージの位置情報を第１干渉計システムと第２干渉計シス
テムを使ってそれぞれ計測するとともに、その第１干渉
計システムとその第２干渉計システムの計測結果に基づ
いて、そのマスクとその基板とを同期して移動すること
により、その基板を走査露光する走査露光方法におい
て、その第１干渉計システムで規定される、その第１ス
テージの移動を制御するための第１座標系での走査方向
のスケーリングと、その第２干渉計システムで規定され
る、その第２ステージの移動を制御するための第２座標
系での走査方向のスケーリングとの対応関係を求めるよ
うにしたものである。

【００１９】また、本発明の第３の走査露光方法は、パ
ターンが形成されたマスクを保持する第１ステージと露
光対象としての基板を保持する第２ステージとのそれぞ
れを所定の走査方向へ同期して移動することにより、そ
の基板を走査露光する走査露光方法において、その第１
ステージに保持されたマスクのマークとその第２ステー
ジ上のマークとを検出することにより、その走査方向と
直交する方向の倍率誤差に関する情報を求めるようにし
たものである。

【００２０】次に、本発明による第１の走査型露光装置
は、パターンが形成されたマスクと露光対象としての基
板とのそれぞれを同期して移動することにより、その基
板を走査露光する走査型露光装置において、そのマスク
を保持する第１ステージと、その基板を保持する第２ス
テージと、その第１ステージの位置情報を計測する第１
干渉計システムと、その第２ステージの位置情報を計測
する第１干渉計システムと、その第１干渉計システムで
規定される、その第１ステージの移動を制御するための
第１座標系での走査方向と、その第２干渉計システムで
規定される、その第２ステージの移動を制御するための
第２座標系での走査方向との対応関係を求めるための計
測手段とを備えたものである。

【００２１】また、本発明の第２の走査型露光装置は、
パターンが形成されたマスクと露光対象としての基板と
のそれぞれを同期して移動することにより、その基板を
走査露光する走査型露光装置において、そのマスクを保
持する第１ステージと、その基板を保持する第２ステー
ジと、その第１ステージの位置情報を計測する第１干渉
計システムと、その第２ステージの位置情報を計測する
第２干渉計システムと、その第１干渉計システムで規定
される、その第１ステージの移動を制御するための第１
座標系での走査方向のスケーリングと、その第２干渉計
システムで規定される、その第２ステージの移動を制御
するための第２座標系での走査方向のスケーリングとの
対応関係を求めるための計測手段とを備えたものであ
る。

【００２２】また、本発明の第３の走査型露光装置は、
パターンが形成されたマスクと露光対象としての基板と
のそれぞれを所定の走査方向へ同期して移動することに
より、その基板を走査露光する走査型露光装置におい
て、そのマスクとその基板との一方を保持する第１ステ
ージと、そのマスクとその基板との他方を保持する第２
ステージと、その第１ステージに保持されたマスクのマ
ークとその第２ステージ上のマークとを検出するマーク
検出系を有し、該マーク検出系の検出結果に基づいてそ
の走査方向と直交する方向の倍率誤差を求める計測手段
とを備えたものである。また、本発明の第４の走査露光
方法は、マスクを保持するマスクステージと基板を保持
する基板ステージとを同期して移動することにより、そ
のマスクのパターンを用いてその基板を走査露光する走
査露光方法において、そのマスクを保持するマスクステ
ージの位置情報を第１計測手段を用いて計測するととも
に、その基板を保持する基板ステージの位置情報を第２
計測手段を用いて計測し、そのマスク上の複数のマーク
の位置情報を検出し、該検出された位置情報を用いて統
計演算を行い、その第１計測手段の計測結果に基づきそ
のマスクの位置を制御するための第１座標系とその第２
計測手段の計測結果に基づきその基板の位置を制御する
ための第２座標系との対応関係を示すパラメータを求め
るものである。

【００２３】

【作用】斯かる本発明によれば、マスク座標系と基板座
標系との対応付けが正確に行われるので、マスクのパタ
ーンの基板上への投影露光を正確に行うことができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の第１実施例につき図面を参照
して説明する。本実施例は、スリットスキャン露光方式
の投影露光装置でレチクルのパターンをウエハ上に露光
する場合に、本発明を適用したものである。図１は本実
施例の投影露光装置を示し、この図１において、図示省
略された照明光学系からの露光光ＥＬによる矩形の照明
領域（以下、「スリット状の照明領域」という）により
レチクル１２上のパターンが照明され、そのパターンの
像が投影光学系８を介してウエハ５上に投影露光され
る。この際に、露光光ＥＬのスリット状の照明領域に対
して、レチクル１２が図１の紙面に対して前方向に一定
速度Ｖで走査されるのに同期して、ウエハ５は図１の紙
面に対して後方向に一定速度Ｖ／Ｍ（１／Ｍは投影光学
系８の縮小倍率）で走査される。

【００２５】レチクル１２及びウエハ５の駆動系につい
て説明するに、レチクル支持台９上にＹ軸方向（図１の
紙面に垂直な方向）に駆動自在なレチクルＹ駆動ステー
ジ１０が載置され、このレチクルＹ駆動ステージ１０上
にレチクル微小駆動ステージ１１が載置され、レチクル
微小駆動ステージ１１上にレチクル１２が真空チャック
等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ１
１は、投影光学系８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
れ微小量だけ且つ高精度にレチクル１２の位置制御を行
う。レチクル微小駆動ステージ１１上には移動鏡２１が
配置され、レチクル支持台９上に配置された干渉計１４
によって、常時レチクル微小駆動ステージ１１のＸ方
向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニターされている。干
渉計１４により得られた位置情報Ｓ１が主制御系２２Ａ
に供給されている。

【００２６】一方、ウエハ支持台１上には、Ｙ軸方向に
駆動自在なウエハＹ軸駆動ステージ２が載置され、その
上にＸ軸方向に駆動自在なウエハＸ軸駆動ステージ３が
載置され、その上にＺθ軸駆動ステージ４が設けられ、
このＺθ軸駆動ステージ４上にウエハ５が真空吸着によ
って保持されている。Ｚθ軸駆動ステージ４上にも移動
鏡７が固定され、外部に配置された干渉計１３により、
Ｚθ軸駆動ステージ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位
置がモニターされ、干渉計１３により得られた位置情報
も主制御系２２Ａに供給されている。主制御系２２Ａ
は、ウエハ駆動装置２２Ｂ等を介してウエハＹ軸駆動ス
テージ２、ウエハＸ軸駆動ステージ３、Ｚθ軸駆動ステ
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。

【００２７】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、Ｚ
θ軸駆動ステージ４上のウエハ５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上には後述の
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Ｚθ軸駆動ステージ４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。

【００２８】本例のレチクル１２の上方には、基準マー
ク板６上の基準マークとレチクル１２上のマークとを同
時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０が装備されている。この場合、レチクル１２から
の検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０に導くための偏向ミラー１５及び１６が移動自在
に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御系
２２Ａからの指令のもとで、ミラー駆動装置１７及び１
８によりそれぞれ偏向ミラー１５及び１６は退避され
る。更に、投影光学系８のＹ方向の側面部に、ウエハ５
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３４が配置
されている。

【００２９】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。本実施例の投影露光装置には、高精度に計
測を行うモードの他に、後述のように簡易的にベースラ
イン量等の計測を行うためのクイックモードがあり、オ
ペレータはキーボード２２Ｃを介して主制御系２２Ａ
に、これから実行するモードが、高精度モードかクイッ
クモードかを指示する。

【００３０】次に、本例の投影露光装置において、ウエ
ハ５及びレチクル１２をロードしてからアライメントを
終了するまでのシーケンスにつき図２のフローチャート
を参照して説明する。先ず図２のステップ１０１におい
て、レチクルローダー（後述）上にて外形基準でレチク
ル１２のプリアライメントを行う。図３は、図１のレチ
クル微小駆動ステージ１１上にレチクル１２を搬送する
為のレチクルローダ系を示し、この図３のレチクルロー
ダーは、２個のレチクルアーム２３Ａ及び２３Ｂと、こ
れらレチクルアーム２３Ａ，２３Ｂに連結されたアーム
回転軸２５と、このアーム回転軸２５を回転させる回転
機構２６とより構成されている。レチクルアーム２３Ａ
及び２３Ｂのレチクル載置面にはそれぞれ真空吸着用の
溝２４Ａ及び２４Ｂが形成されており、レチクルアーム
２３Ａ及び２３Ｂはアーム回転軸２５を介してそれぞれ
独立に回転できるように支持されている。

【００３１】レチクル１２のロード時には、位置Ａ３で
他のレチクル搬送機構（不図示）よりレチクル１２がレ
チクルアーム２３Ａ上に受け渡される。この際に他方の
レチクルアーム２３Ｂは、例えば前工程で使用されたレ
チクルの搬出に使用されている。次に位置Ａ３の近傍に
設置されたレチクル外形プリアライメント機構（不図
示）によって、レチクルアーム２３Ａ上でレチクル１２
が外形基準で一定の精度にアライメントされた後、レチ
クル１２はレチクルアーム２３Ａ上に真空吸着される。
次に、図２のステップ１０２において、回転機構２６が
アーム回転軸２５を介してレチクルアーム２３Ａを回転
させて、Ｙ方向（図１のレチクル駆動ステージ１０の待
機位置（受け渡し位置））の位置Ｂ３までレチクル１２
を移動する。

【００３２】このとき、真空吸着用の溝２４Ａは、レチ
クル微小駆動ステージ１１上の吸着位置と直交した方向
で、且つレチクル１２のパターン領域外の位置にあるの
で、レチクル微小駆動ステージ１１が走査方向であるｙ
方向の最先端に移動した状態で、レチクルアーム２３Ａ
はレチクル微小駆動ステージ１１上にレチクル１２を自
由に出し入れできるようになっている。レチクル微小駆
動ステージ１１（図１参照）上にレチクル１２が達する
と、アーム回転軸２５は−Ｚ方向に下がり、レチクル微
小駆動ステージ１１上の真空吸着面にレチクル１２が載
置され、レチクル１２の受け渡し完了後にレチクルアー
ム２３Ａが退避する。その後、レチクル微小駆動ステー
ジ１１が位置Ｃ３の方向にレチクル１２を搬送して行
く。この際に、レチクルアーム２３Ａと２３Ｂとは独立
に駆動され、例えばそれぞれがレチクルロードとレチク
ルアンロードとを同時に行うことで、レチクル交換速度
が向上している。

【００３３】次に図２のステップ１０３以下でレチクル
１２のアライメントを行うが、そのための機構及び動作
につき説明する。図４（ａ）はレチクル１２上のアライ
メントマーク（レチクルマーク）の配置を示し、図４
（ｂ）はレチクル上で投影光学系の有効露光フィールド
と共役な領域３３Ｒ内での、スリット状の照明領域明３
２等を示す。走査方向をｙ方向として、ｙ方向に垂直な
方向をｘ方向とする。図４（ａ）において、レチクル１
２上の中央部のパターン領域の周囲には遮光部３１が形
成され、この遮光部３１の外側に形成されているレチク
ルマークは、ラフサーチ用アライメントマーク２７及び
２８と、ファインアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ及
び３０Ａ〜３０Ｄとに分けられる。右辺側のラフサーチ
用アライメントマーク２７は、走査方向であるｙ方向に
沿って長い直線状パターンと、この直線状パターンの両
端部に形成された十字パターンとより形成され、左辺側
のラフサーチ用アライメントマーク２８は、右辺側のラ
フサーチ用アライメントマーク２７と対称的に構成され
ている。

【００３４】また、右辺側の遮光部３１とラフサーチ用
アライメントマーク２７の一方の十字パターンとの間
に、ｙ方向に近接してファインアライメントマーク２９
Ａ，２９Ｂが形成され、右辺側の遮光部３１とラフサー
チ用アライメントマーク２７の他方の十字パターンとの
間に、ｙ方向に近接してファインアライメントマーク２
９Ｃ，２９Ｄが形成されている。これらファインアライ
メントマーク２９Ａ〜２９Ｄと対称的に左辺側にファイ
ンアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄが形成されてお
り、これらファインアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ
及び３０Ａ〜３０Ｄは、図４（ａ）では単に十字状マー
クとして示してあるが実際にはそれぞれ図４（ｃ）に示
すように、３本の直線状パターンをｘ方向に所定間隔で
２組配列すると共に、３本の直線状パターンをｙ方向に
所定間隔で２組配列したものである。

【００３５】先ず図２のステップ１０３において、図４
（ａ）の左辺側のラフサーチ用アライメントマーク２８
を図１のレチクルアライメント顕微鏡（以下、「ＲＡ顕
微鏡」という）２０で検出する。図４（ｂ）は、この場
合のＲＡ顕微鏡１９及び２０のレチクル１２上での観察
領域１９Ｒ及び２０Ｒを示し、ラフサーチを行う際に
は、ラフサーチ用アライメントマーク２７及び２８は、
それぞれ観察領域１９Ｒ及び２０Ｒよりも外側であり、
且つ有効露光フィールドと共役な領域３３Ｒよりも外側
にある。これは、ラフサーチの為にラフサーチ用アライ
メントマーク２７，２８は大きくしておく必要がある
が、それに合わせて投影光学系の露光フィールドを大き
くすると、投影レンズ径を大きくする必要がありコスト
アップになる為である。そこで本例でラフサーチを行う
際の手順につき図５を参照して説明する。

【００３６】図５（ａ）は、ラフサーチ用アライメント
マーク２８の一方の十字パターン近傍の拡大図、図５
（ｂ）は図５（ａ）を縮小した図であり、この図５
（ａ）及び（ｂ）において、ＲＡ顕微鏡２０の正方形の
有効視野２０Ｒ_efの幅をＷとして、レチクル１２の外形
に対するパターンの描画誤差と設置誤差との和の設計値
をΔＲとする。従って、図５（ｂ）に示すように、幅Δ
Ｒの正方形の領域内にラフサーチ用アライメントマーク
２８の一方の十字パターン２８ａが必ず含まれている。
検出対象はその十字パターン２８ａのｘ座標及びｙ座標
であるが、本例ではそのアライメントマーク２８の２軸
に対して４５°で交差する方向に、即ちｘ軸及びｙ軸に
斜めにその幅Ｗの有効視野２０Ｒ_efを走査する。そし
て、その斜め走査の際にアライメントマーク２８を横切
ったときのｘ座標及びｙ座標として、その十字パターン
２８ａのｘ座標及びｙ座標を求める。

【００３７】そのためには、正の実数ａの整数部をＩＮ
Ｔ（ａ）で表すものとして、その幅ΔＲの正方形の領域
をその幅Ｗの有効視野２０Ｒ_efで走査する最低の回数で
あるサーチ画面数は、｛ＩＮＴ（ΔＲ／Ｗ）＋１｝とな
る。このサーチ画面数は予め求めておく。そして、最初
の有効視野Ｂ５を中心としたその幅ΔＲの正方形の領域
に、斜めにそれぞれ幅Ｗの｛ＩＮＴ（ΔＲ／Ｗ）＋１｝
個の有効視野Ａ５，Ｂ５，Ｃ５，‥‥を設定し、図１の
レチクル微小駆動ステージ１１を駆動して、各有効視野
をステッピングして順次図５（ａ）の有効視野２０Ｒ_ef
内に設定しながら、各有効視野内の画像をサンプリング
する。

【００３８】図５（ｂ）に示すように、少なくとも幅Δ
Ｒ×ΔＲのサーチ範囲中にサーチ対象のアライメントマ
ーク２８の十字パターン２８ａは存在し、サーチ範囲に
対して十分にアライメントマーク２８が大きい。従っ
て、このアライメントマーク２８に対して斜め方向に有
効視野をステップ送りすれば、最小の画面数で、アライ
メントマーク２８の十字パターン２８ａの座標を検出で
きることが分かる。そのときの画像処理は、撮像された
画面内の全ラインの走査線を加算して得られる画像信号
に対する一次元画像処理でよい。

【００３９】図６は、そのように全ラインの走査線を加
算して得られた種々の画像信号を示し、図６（ａ）及び
（ｄ）は図５（ｂ）の有効視野Ａ５で得られるｘ方向及
びｙ方向に沿う画像信号、図６（ｂ）及び（ｅ）は図５
（ｂ）の有効視野Ｂ５で得られるｘ方向及びｙ方向に沿
う画像信号、図６（ｃ）及び（ｆ）は図５（ｂ）の有効
視野Ｃ５で得られるｘ方向及びｙ方向に沿う画像信号で
ある。図６（ｂ）の画像信号から十字パターン２８ａの
ｘ座標が求められ、図６（ｆ）の画像信号から十字パタ
ーン２８ａのｙ座標が求められる。

【００４０】この様にしてサーチ用レチクルマーク２８
を検出した後に、今度は図２のステップ１０４におい
て、ＲＡ顕微鏡１９の観察領域にラフサーチ用アライメ
ントマーク２７を移動して、同様にそのアライメントマ
ーク２７の位置を検出する。但し、この場合、図１の基
準マーク板６のパターンの無い部分を投影光学系８の露
光フィールド内に移動して、そのパターンの無い部分を
底部から照明しておく。このように基準マーク板６から
射出される照明光により、それらラフサーチ用アライメ
ントマーク２７及び２８を裏面側から照明する。

【００４１】以上のシーケンスで、図４（ｂ）のＲＡ顕
微鏡１９及び２０の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒに対す
る、ラフサーチ用アライメントマーク２７及び２８の位
置及びレチクル座標系の対応を大まかに付けることがで
きる。また、ＲＡ顕微鏡の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒと
ウエハ座標系との大まかな対応付けは、図１の基準マー
ク板６上の基準マークをＲＡ顕微鏡１９及び２０で計測
することにより行うことができる。これにより、ファイ
ンアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ及び３０Ａ〜３０
Ｄと、基準マーク板６上の基準マーク（後述）とが重な
らない程度の、大まかなアライメント（ラフアライメン
ト）が終了する。

【００４２】但し、本例では、投影光学系８のレンズ径
を小さくするために、レチクル１２上のアライメントマ
ークをラフサーチ用アライメントマークとファインアラ
イメントマークとに分けているが、投影光学系８のレン
ズ径を大きくしても良い場合は、それらラフサーチ用ア
ライメントマークとファインアライメントマークとを共
通マークにすることができる。この場合でも、図５に示
したように、斜め方向にステップ送りしてアライメント
マークをサーチする手法は流用でき、ＲＡ顕微鏡１９及
び２０でアライメントマークのサーチを同時に行うこと
もできる。

【００４３】次に、ファインアライメントのシーケンス
について説明するが、その前にウエハステージ及びレチ
クルステージの詳細な構成につき説明する。図７（ａ）
はウエハステージの平面図であり、この図７（ａ）にお
いて、Ｚθ軸駆動ステージ４の上にウエハ５及び基準マ
ーク板６が配置されている。また、Ｚθ軸駆動ステージ
４上には、Ｘ軸用移動鏡７Ｘ及びＹ軸用移動鏡７Ｙが固
定され、ウエハ５上で図４（ｂ）のスリット状の照明領
域３２に対応するスリット状の照明領域３２Ｗが露光光
で照明され、観察領域１９Ｗ及び２０Ｗがそれぞれ図４
（ｂ）の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒと共役である。

【００４４】移動鏡７Ｘには、Ｘ軸に平行で且つそれぞ
れ投影光学系の光軸及びアライメント装置３４の基準点
を通る光路に沿って間隔ＩＬのレーザービームＬＷＸ及
びＬＷ_ofが照射され、移動鏡７Ｙには、Ｙ軸に平行な光
路に沿って間隔ＩＬの２本のレーザービームＬＷＹ１及
びＬＷＹ２が照射されている。露光時には、Ｚθ軸駆動
ステージ４のＸ座標として、レーザービームＬＷＸを用
いる干渉計で計測された座標値が使用され、Ｙ座標とし
てレーザービームＬＷＹ１及びＬＷＹ２をそれぞれ用い
る干渉計で計測された座標値Ｙ₁ 及びＹ₂ の平均値（Ｙ
₁＋Ｙ₂）／２が用いられる。また、例えば座標値Ｙ₁ と
Ｙ₂ との差分からＺθ軸駆動ステージ４の回転方向（θ
方向）の回転量が計測される。それらの座標に基づい
て、Ｚθ軸駆動ステージ４のＸＹ平面の位置及び回転角
が制御される。

【００４５】特に、走査方向であるＹ方向は２個の干渉
計の計測結果の平均値を用いる事で、走査時の空気揺ら
ぎ等による誤差を平均化効果により緩和している。ま
た、オフ・アクシス方式のアライメント装置３４を使用
する場合のＸ軸方向の位置は、所謂アッベ誤差が生じな
い様に、レーザービームＬＷ_ofを使用する専用干渉計の
計測値に基づいて制御される構成である。

【００４６】図７（ｂ）は、レチクルステージの平面図
であり、この図７（ｂ）において、レチクルＹ駆動ステ
ージ１０上にレチクル微小駆動ステージ１１が載置さ
れ、その上にレチクル１２が保持されている。また、レ
チクル微小駆動ステージ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軸に平行にレーザービームＬＲ
ｘが照射され、移動鏡２１ｙ１，２１ｙ２にはそれぞれ
ｙ軸に平行にレーザービームＬＲｙ１，ＬＲｙ２が照射
されている。

【００４７】ウエハステージと同様に、レチクル微小駆
動ステージ１１のｙ方向の座標は、レーザービームＬＲ
ｙ１及びＬＲｙ２を使用する２個の干渉計で計測された
座標値ｙ₁ 及びｙ₂ の平均値（ｙ₁＋ｙ₂）／２が用いら
れる。また、ｘ方向の座標は、レーザービームＬＲｘを
使用する干渉計で計測された座標値が使用される。ま
た、例えば座標値ｙ₁ とｙ₂ との差分からレチクル微小
駆動ステージ１１の回転方向（θ方向）の回転量が計測
される。

【００４８】この場合、走査方向であるｙ方向の移動鏡
２１ｙ１，２１ｙ２としてはコーナキューブ型の反射要
素が使用されており、移動鏡２１ｙ１，２１ｙ２で反射
されたレーザービームＬＲｙ１，ＬＲｙ２はそれぞれ反
射ミラー３９，３８で反射されて戻されている。即ち、
そのレチクル用の干渉計はダブルパス干渉計であり、こ
れによって、レチクル微小駆動ステージ１１の回転によ
りレーザービームの位置ずれが生じない構成になってい
る。また、ウエハステージ上と同様に、レチクル１２上
にスリット状の照明領域３２及びＲＡ顕微鏡１９，２０
の観察領域１９Ｒ，２０Ｒが配置されている。そして、
観察領域１９Ｒ及び２０Ｒだけから、レチクル１２と図
７（ａ）のＺθ軸駆動ステージ４を観察できる様になっ
ている。この様にレチクル１２とＺθ軸駆動ステージ４
との関係を計測して露光時のアライメント精度及びレチ
クル１２とウエハ５との回転精度を向上させる訳である
が、その方法につき図８及び図９を参照して説明する。

【００４９】図８（ａ）は、図４（ａ）のレチクル１２
を図７（ａ）の基準マーク板６上に投影して得られるレ
チクル像１２Ｗを示し、この図８（ａ）において、図４
（ａ）のファインアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄに
共役なマーク像２９ＡＷ〜２９ＤＷと、ファインアライ
メントマーク３０Ａ〜３０Ｄに共役なマーク像３０ＡＷ
〜３０ＤＷとが示されている。各マーク像２９ＡＷ〜２
９ＤＷ及び３０ＡＷ〜３０ＤＷは、それぞれ図８（ｂ）
に示すように、３本の直線状のパターンを４辺に配置し
た形状である。

【００５０】図８（ｃ）は、基準マーク板６上の基準マ
ークの配置を示し、この図８（ｃ）の基準マーク板６上
には、図８（ａ）のマーク像２９ＡＷ〜２９ＤＷ及び３
０ＡＷ〜３０ＤＷとほぼ同一の配置でそれぞれ基準マー
ク３５Ａ〜３５Ｄ及び３６Ａ〜３６Ｄが形成されてい
る。これら基準マークは基準マーク板６の裏面から、露
光光と同じ波長の照明光で照明されている。また、基準
マーク板６上には、基準マーク３５Ａ及び３６Ａの中点
から走査方向であるＹ方向に間隔ＩＬだけ離れた位置に
基準マーク３７Ａが形成されている。間隔ＩＬは、図１
における投影光学系８の基準点とオフ・アクシス方式の
アライメント装置３４の基準点との間隔であるベースラ
イン量と等しい。同様に、基準マーク３５Ｂ及び３６Ｂ
の中点、基準マーク３５Ｃ及び３６Ｃの中点及び基準マ
ーク３５Ｄ及び３６Ｄの中点からそれぞれＹ方向に間隔
ＩＬだけ離れた位置に、基準マーク３７Ｂ，３７Ｃ及び
３７Ｄが形成されている。

【００５１】基準マーク３５Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６
Ｄはそれぞれ図８（ｄ）に示すように、７行×７列の直
線状パターンから構成され、且つこれら基準マーク３５
Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６Ｄは図８（ｂ）のマーク像２
９ＡＷ〜３０ＤＷの内部に収まる大きさである。また、
基準マーク３７Ａ〜３７Ｄは、図８（ｅ）に示すよう
に、Ｘ方向及びＹ方向に所定ピッチで形成された格子パ
ターンの内の対応する格子点を使用するものである。

【００５２】この場合、先ず図２のステップ１０５にお
いて、ステップ１０３及び１０４の計測により得られた
結果から、レチクル１２とＲＡ顕微鏡１９及び２０との
相対的な位置関係及び相対的な回転角を算出し、図４
（ａ）のファインアライメントマーク２９Ａ及び３０Ａ
をそれぞれＲＡ顕微鏡１９及び２０の観察領域１９Ｒ及
び２０Ｒ内に移動させる。その後、ステップ１０６にお
いて、図８（ｃ）の基準マーク板６上の基準マーク３５
Ａ及び３６Ａをそれぞれその観察領域１９Ｒ及び２０Ｒ
と共役な観察領域１９Ｗ及び２０Ｗ（図９参照）に移動
する。これにより、図９（ａ）に示すように、観察領域
１９Ｗ内でマーク像２９ＡＷと基準マーク３５Ａとが同
時に観察でき、観察領域２０Ｗ内でマーク像３０ＡＷと
基準マーク３６Ａとが同時に観察できる。その後、図２
のステップ１０７において、ＲＡ顕微鏡１９及び２０で
観察される画像を撮像信号に変換してサンプリングする
と同時に、オフ・アクシス方式のアライメント装置３４
でも対応する基準マーク像の検出信号をサンプリングす
る。

【００５３】図９（ａ）においては、基準マーク板６上
にレチクル１２の投影像であるレチクル像１２Ｗが投影
されている。また、図９（ｃ）に示すように、観察領域
１９Ｗ及び２０Ｗは、それぞれ投影光学系８の露光フィ
ールド内の光軸を横切る位置に有り、オフ・アクシス方
式のアライメント装置３４の観察領域内に基準マーク３
７Ａが収まっている。そして、スリットスキャン露光時
と同様に、図７（ａ）のＺθ軸駆動ステージ４が上側
（Ｙ方向）に移動するのと同期して、図７（ｂ）のレチ
クル微小駆動ステージ１１が下側（−ｙ方向）に移動す
ると、第９（ａ）から図９（ｂ）に示すように、基準マ
ーク板６とレチクル像１２Ｗとが一緒にＹ方向に動く。
このとき、ＲＡ顕微鏡１９，２０の観察領域１９Ｗ，２
０Ｗとオフ・アクシス方式のアライメント装置３４とは
固定されているので、観察領域１９Ｗ，２０Ｗ及びアラ
イメント装置３４の下を、符号Ａが付されたマーク群
（マーク像２９ＡＷ，３０ＡＷ、基準マーク３５Ａ，３
６Ａ，３７Ａ）から符号Ｄが付されたマーク群（マーク
像２９ＤＷ，３０ＤＷ、基準マーク３５Ｄ，３６Ｄ，３
７Ｄ）までが移動して行く。

【００５４】先ず、アライメント開始後の図９（ａ）の
第１の静止位置では、観察領域１９Ｗの下にマーク像２
９ＡＷ及び基準マーク３５Ａがあり、観察領域２０Ｗの
下にはマーク像３０ＡＷ及び基準マーク３６Ａがあり、
オフ・アクシス方式のアライメント装置３４の下には基
準マーク３７Ａがあり、これら符号Ａが付されたマーク
は同時にすべて観察される。第１の静止位置での計測が
終了すると、ステッピング動作によって第２の静止位置
までレチクル像１２Ｗと基準マーク板６とを同期して移
動させる。第１の静止位置で観察領域１９Ｗ，２０Ｗ及
びアライメント装置３４の下に存在したマーク群は符号
Ａが付されたマーク群であり、第２の静止位置で観察領
域１９Ｗ，２０Ｗ及びアライメント装置３４の下に存在
するマーク群は符号Ｂが付されたマーク群（図８のマー
ク像２９ＢＰ、基準マーク３５Ｂ，３７Ｂ等）である。

【００５５】以上の様なシーケンスを第３の静止位置及
び第４の静止位置（図９（ｂ）の状態）と繰り返すこと
により、レチクル像１２Ｗのマーク像及び基準マーク板
６上の基準マークは、符号Ａが付されたマーク群、符号
Ｂが付されたマーク群、符号Ｃが付されたマーク群、符
号Ｄが付されたマーク群の順に、それぞれＲＡ顕微鏡１
９，２０及びオフ・アクシス方式のアライメント装置３
４によって計測されていくことになる。この動作が、図
２のステップ１０５〜１１０の動作である。この様にし
て求められた計測結果を分かり易く表現するために、計
測結果を図１０に示す。

【００５６】図１０において、ＲＡ顕微鏡１９で得られ
る測定結果を後述のように補正して求められる、基準マ
ーク３５Ａからマーク像２９ＡＷまでのアライメント誤
差のベクトルをＡＬとして、同様に基準マーク３５Ｂ〜
３５Ｄからそれぞれマーク像２９ＢＷ〜２９ＤＷまでの
アライメント誤差のベクトルをＢＬ〜ＤＬとする。同様
に、基準マーク３６Ａからマーク像３０ＡＷまでのアラ
イメント誤差のベクトルをＡＲとして、基準マーク３６
Ｂ〜３６Ｄからそれぞれマーク像３０ＢＷ〜３０ＤＷま
でのアライメント誤差のベクトルをＢＲ〜ＤＲとする。
また、オフ・アクシス方式のアライメント装置３４で得
られる計測結果を後述のように補正して求められる、基
準マーク３７Ａ〜３７Ｄからそのアライメント装置３４
の基準点までの誤差ベクトルをそれぞれＡＯ〜ＤＯとす
る。

【００５７】そして、誤差ベクトルＡＬ，ＡＲ〜ＤＬ，
ＤＲを得たときの、図１のレチクル側の干渉計１４で計
測されたｘ方向の座標値、即ち図７（ｂ）のレーザービ
ームＬＲｘを用いて得られた座標値をそれぞれＲｅＡｘ
〜ＲｅＤｘ、誤差ベクトルＡＬ，ＡＲ〜ＤＬ，ＤＲを得
たときの、図１のレチクル側の干渉計１４で計測された
ｙ方向の座標値、即ち図７（ｂ）のレーザービームＬＲ
ｙ１，ＬＲｙ２を用いて得られた座標値をそれぞれＲｅ
Ａｙ１〜ＲｅＤｙ１，ＲｅＡｙ２〜ＲｅＡｙ２とする。
また、誤差ベクトルＡＬ，ＡＲ〜ＤＬ，ＤＲを得たとき
の、図１のウエハ側の干渉計１３で計測されたＸ方向の
座標値、即ち図７（ａ）のレーザービームＬＷＸを用い
て得られた座標値をそれぞれＷａＡＸ〜ＷａＤＸ、誤差
ベクトルＡＬ，ＡＲ〜ＤＬ，ＤＲを得たときの、図１の
ウエハ側の干渉計１３で計測されたＹ方向の座標値、即
ち図７（ａ）のレーザービームＬＷＹ１，ＬＷＹ２を用
いて得られた座標値をそれぞれＷａＡＹ１〜ＷａＤＹ
１，ＷａＡＹ２〜ＷａＤＹ２とする。

【００５８】また、誤差ベクトルＡＯ〜ＤＯを得たとき
の、オフ・アクシス方式のアライメント装置専用の干渉
計で得られたＸ方向の座標値、即ち図７（ａ）のレーザ
ービームＬＷ_OFを用いて得られた座標値をそれぞれＷａ
ＡＯＸ〜ＷａＤＯＸとする。この場合、図７（ａ）に示
すように、ウエハ側のレーザービームＬＷＹ１，ＬＷＹ
２のＸ方向の間隔はＩＬであり、レチクル側のレーザー
ビームＬＲｙ１，ＬＲｙ２のウエハ側での間隔はＲＬで
ある。

【００５９】次に、図１０の誤差ベクトルＡＬ等の求め
方につき説明するために、図１のＲＡ顕微鏡１９の構成
を詳細に説明する。図１１は、ＲＡ顕微鏡１９及びこの
照明系を示し、この図１１において、Ｚθ軸駆動ステー
ジ４の外部より光ファイバー４４を介して露光光と同じ
波長の照明光ＥＬがＺθ軸駆動ステージ４の内部に導か
れている。光ファイバー４４の代わりにレンズ系で露光
光をリレーしても良い。そのように導かれた照明光が、
レンズ４５Ａ、ビームスプリッター４５Ｂ及びレンズ４
５Ｃを経て基準マーク板６上の基準マーク３５Ａ〜３５
Ｄを照明し、ビームスプリッター４５Ｂを透過した照明
光が、レンズ４５Ｄ、レンズ４５Ｅ、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３６
Ａ〜３６Ｄを照明している。

【００６０】例えば基準マーク３５Ａを透過した光は、
投影光学系８を介して、レチクル１２上のファインアラ
イメントマーク２９上にその基準マーク３５Ａの像を結
像する。その基準マーク３５Ａの像及びアライメントマ
ーク２９からの光が、偏向ミラー１５、レンズ４０Ａ、
レンズ４０Ｂを経てハーフミラー４２に達し、ハーフミ
ラー４２で２分割された光がそれぞれ２次元ＣＣＤより
なるＸ軸用の撮像素子４３Ｘ及びＹ軸用の撮像素子４３
Ｙの撮像面に入射する。これら撮像素子４３Ｘ及び４３
Ｙの撮像面にはそれぞれ図１２（ａ）に示すような、フ
ァインアライメントマーク２９Ａ及び基準マーク３５像
３５ＡＲの像が投影される。この場合、Ｘ軸用の撮像素
子４３Ｘの撮像画面４３Ｘａは、ウエハステージ上のＸ
方向に平行な領域で、且つ水平走査線の方向もＸ方向で
あるが、Ｙ軸用の撮像素子４３Ｙの撮像画面４３Ｙａ
は、ウエハステージ上のＹ方向に平行な領域で、且つ水
平走査線の方向もＹ方向である。

【００６１】従って、撮像素子４３Ｘの撮像信号Ｓ４Ｘ
の加算平均から基準マーク３５Ａとアライメントマーク
２９ＡとのＸ方向の位置ずれ量が求められ、撮像素子４
３Ｙの撮像信号Ｓ４Ｙの加算平均から基準マーク３５Ａ
とアライメントマーク２９ＡとのＹ方向の位置ずれ量が
求められる。これら撮像信号Ｓ４Ｘ及びＳ４Ｙが信号処
理装置４１に供給されている。

【００６２】より詳細に、符号Ａが付されたマーク群を
アライメントしている場合を例に取って説明すると、Ｒ
Ａ顕微鏡１９では例えば図１２（ａ）に示されているア
ライメントマーク２９Ａと基準マーク像３５ＡＲとを同
時に観察する。この図１２（ａ）において、破線で囲ま
れた撮像画面４３Ｘａ及び４３Ｙａ内の画像信号Ｓ４Ｘ
及びＳ４Ｙが、信号処理装置４１内でアナログ／デジタ
ル変換によりデジタル信号として検出される。それぞれ
の走査線上の画像データは、信号処理装置４１内で、Ｘ
軸及びＹ軸で独立に加算平均され、加算平均されたＸ軸
用の画像信号Ｓ４Ｘ′及びＹ軸用の画像信号Ｓ４Ｙ′は
それぞれ図１２（ｂ）及び（ｃ）に示されるようにな
る。これら画像データはそれぞれ１次元画像処理信号と
して処理される。

【００６３】この様にして得られた信号を信号処理装置
４１で演算処理すると、図１０のレチクル１２のマーク
像２９ＡＷと基準マーク板６の基準マーク３５ＡとのＸ
方向及びＹ方向の相対的な位置ずれＡＬ′_X 及びＡＬ′
_Y が求められる。そして、図１のＲＡ顕微鏡２０によ
り、マーク像３０ＡＷと基準マーク３６ＡとのＸ方向及
びＹ方向の相対的な位置ずれＡＲ′_X 及びＡＲ′_Y が求
められる。同様に、図１０のマーク像２９ＢＷ〜２９Ｄ
Ｗと基準マーク３５Ｂ〜３５Ｄとの相対的な位置ずれ、
及びマーク像３０ＢＷ〜３０ＤＷと基準マーク３６Ｂ〜
３６Ｄとの相対的な位置ずれが求められる。

【００６４】しかし、例えば図１２（ｂ）のアライメン
トマーク２９Ａに対応する画像信号と、基準マーク像３
５ＡＲに対応する画像信号とは、それぞれレチクル側の
干渉計とウエハ側の干渉計とによって位置を制御されて
いる。従って、例えば符号Ａが付されたマーク群（図１
０の２９ＡＷ，３５Ａ，３０ＡＷ，３６Ａ）を計測して
いる際のレチクル側の干渉計の計測座標ＲｅＡｘ，Ｒｅ
Ａｙ１，ＲｅＡｙ２と、ウエハ側の干渉計の計測座標Ｗ
ａＡＸ，ＷａＡＹ１，ＷａＡＹ２とに対して、各ステー
ジの追従誤差に起因する計測誤差（＝実測値−設定値）
であるΔＲｅＡｘ，ΔＲｅＡｙ１，ΔＲｅＡｙ２と、Δ
ＷａＡＸ，ΔＷａＡＹ１，ΔＷａＡＹ２とが生ずる。こ
の計測誤差が先ほど演算により求められた相対的な位置
ずれＡＬ′_X ，ＡＬ′_Y に含まれている。

【００６５】そこで次式のように、計測により得られた
相対的な位置ずれからそれらの誤差を差し引いた結果
が、図１０のアライメント誤差のベクトルＡＬのＸ成分
ＡＬ_X及びＹ成分ＡＬ_Y となる。但し、次式において
（１／Ｍ）は投影光学系８の縮小倍率であり、ＩＬ及び
ＲＬはそれぞれ図７で説明した間隔である。

【００６６】

【数１】ＡＬ_X＝ＡＬ′_X−ΔＲｅＡｘ／Ｍ−ΔＷａＡＸ

【００６７】

【数２】ＡＬ_Y＝ＡＬ′_Y−ΔＲｅＡｙ１／Ｍ−｛（ΔＷ
ａＡＹ１＋ΔＷａＡＹ２）／２−（ΔＷａＡＹ２−ΔＷ
ａＡＹ１）・ＲＬ／ＩＬ｝ 同様にして、図１０のアライメント誤差のベクトルＡＲ
のＸ成分ＡＲ_X 及びＹ成分ＡＲ_Y も次式から求められ
る。

【００６８】

【数３】ＡＲ_X＝ＡＲ′_X−ΔＲｅＡｘ／Ｍ−ΔＷａＡＸ

【００６９】

【数４】ＡＲ_Y＝ＡＲ′_Y−ΔＲｅＡｙ２／Ｍ−｛（ΔＷ
ａＡＹ１＋ΔＷａＡＹ２）／２−（ΔＷａＡＹ２−ΔＷ
ａＡＹ１）×ＲＬ／ＩＬ｝ 次に、オフ・アクシス方式のアライメント装置３４によ
り得られる結果を補正して得られる図１０の誤差ベクト
ルＡＯ〜ＤＯについて説明するが、そのためにそのアラ
イメント装置３４の構成につき図１３を参照して説明す
る。

【００７０】図１３は、そのアライメント装置３４の構
成を示し、この図１３において、基準マーク板６上の基
準マークからの光は、偏向ミラー部４６で偏向されてハ
ーフプリズム４７に入射し、ハーフプリズム４７で反射
された光が白色光を用いた画像処理方式のアライメント
光学系（以下「ＦＩＡ光学系」という）４８に向かい、
ハーフミラーを透過した光が、ヘテロダインビームによ
り格子マークからの回折光を検出するためのアライメン
ト光学系（以下「ＬＩＡ光学系」という）５２に入射す
る。

【００７１】先ず、ＦＩＡ光学系４８側から説明する
と、照明光源４９からの照明光はＦＩＡ光学系４８を経
た後、ハーフプリズム４７及び偏向ミラー４６によって
偏向されて、基準マーク板６上の基準マークを照明す
る。その戻り光は同じ光路を辿ってＦＩＡ光学系４８に
戻り、ＦＩＡ光学系４８を通過した光がハーフプリズム
５０Ａに入射し、ハーフプリズム５０Ａを透過した光束
が２次元ＣＣＤよりなるＸ軸用の撮像素子５１Ｘの撮像
面上に基準マーク板６上の基準マーク像を結像し、ハー
フプリズム５０Ａで反射された光束が２次元ＣＣＤより
なるＹ軸用の撮像素子５１Ｙの撮像面上に基準マーク板
６上の基準マーク像を結像する。

【００７２】それぞれの撮像素子５１Ｘ及び５１Ｙの撮
像面上には、図１４（ａ）に示すような画像が結像され
る。基準マーク板６上の基準マークは格子状のパターン
の格子点であり、図１４（ａ）にはその格子状のパター
ンの像３７Ｐが投影されている。その格子状のパターン
の像３７Ｐの基準マーク板６上での格子ピッチをＰ、暗
線の幅をＬとすると、幅Ｌは格子ピッチＰよりかなり小
さく設定されている。また、その撮像面には、基準マー
ク板６の照明光とは別の照明光で照明されたＸ方向用の
参照マーク（指標マーク）像４８Ｘ１，４８Ｘ２及びＹ
方向用の指標マーク像４８Ｙ１，４８Ｙ２が結像されて
いる。それら指標マーク像の位置を基準として、基準マ
ーク板６上の基準マークの位置を検出することができ
る。

【００７３】具体的には、図１４（ａ）の中でＸ方向と
共役な方向の撮像領域５１Ｘａ及びＹ方向と共役な方向
の撮像領域５１Ｙａが、それぞれ図１３の撮像素子５１
Ｘ及び５１Ｙで撮像される。撮像素子５１Ｘ及び５１Ｙ
の水平走査線の方向はそれぞれＸ方向及びＹ方向と共役
な方向であり、撮像素子５１Ｘ及び５１Ｙのそれぞれの
撮像信号Ｓ５Ｘ及びＳ５Ｙが図１３の信号処理装置５６
に供給される。信号処理装置５６では、撮像信号Ｓ５Ｘ
及びＳ５Ｙをそれぞれ加算平均して、図１４（ｂ）の画
像信号Ｓ５Ｘ′及び図１４（ｃ）の画像信号Ｓ５Ｙ′を
得、これら画像信号から基準マーク板６上の対象とする
基準マークの位置ずれを求める。更に詳細な構成は、特
願平４−１６５８９号に開示されている。

【００７４】検出対象とする基準マークが図１０の基準
マーク３７Ａの場合に、図１４（ａ）の画像処理により
得られる、基準マーク３７Ａの参照マークに対するＸ方
向及びＹ方向の相対的な位置ずれをそれぞれＡＯ′_fX及
びＡＯ′_fYとする。このときの基準マーク板６の位置は
ウエハ座標系で管理されているので、その計測結果から
図７（ａ）のＺθ軸駆動ステージ４の追従誤差及び回転
誤差を引いた値が、図１０の誤差ベクトルＡＯのＸ成分
ＡＯ_X 及びＹ成分ＡＯ_Y となる。但し、図１３のＦＩＡ
光学系４８に対応するＸ成分ＡＯ_X 及びＹ成分ＡＯ_Y を
それぞれＡＯ_fX及びＡＯ_fYとする。即ち、次式が得られ
る。

【００７５】

【数５】ＡＯ_fX＝ＡＯ′_fX−（ＷａＡＯＸ−ＷａＡＸ）

【００７６】

【数６】 ＡＯ_fY＝ＡＯ′_fY−（ＷａＡＹ１＋ＷａＡＹ２）／２ 一方、図１３のＬＩＡ光学系５２を含むアライメント系
では、レーザ光源５３からのレーザ光が、ＬＩＡ光学系
５２、ハーフプリズム４７を透過した後、偏向ミラー４
５で偏向されて基準マーク板６上の回折格子状の基準マ
ークに入射する。その基準マークからの回折光は、同じ
光路を辿ってＬＩＡ光学系５２に戻り、ＬＩＡ光学系５
２を通過した回折光は、ハーフプリズム５０Ｂで２分割
されてＸ方向用の受光素子５５Ｘ及びＹ方向用の受光素
子５５Ｙに入射する。

【００７７】この際に、ＬＩＡ光学系５２内でレーザ光
源５３からのレーザ光は２分割され、内部の周波数シフ
ターによってそれら２つのレーザ光の周波数にはΔｆの
周波数差が与えられている。それら２つのレーザ光の干
渉光が受光素子５４で受光され、その受光素子からは周
波数Δｆの参照信号Ｓ６が出力される。また、それら２
つの周波数の異なるレーザ光（ヘテロダインビーム）が
ある適当な入射角で基準マーク板６上の回折格子状の基
準マークに照射され、その基準マークによるそれら２本
のレーザ光の±１次回折光が、平行に基準マーク板６に
対して垂直に戻るようになっている。、その±１次光の
干渉光は周波数Δｆで光強度が変化するが、位相が基準
マークのＸ座標及びＹ座標に応じて変化する。そして、
受光素子５５Ｘからは、基準マークのＸ座標に応じて位
相が変化している周波数Δｆのビート信号Ｓ７Ｘが出力
され、受光素子５５Ｙからは、基準マークのＹ座標に応
じて位相が変化している周波数Δｆのビート信号Ｓ７Ｙ
が出力され、参照信号Ｓ６及びビート信号Ｓ７Ｘ，Ｓ７
Ｙは信号処理装置５６に供給されている。

【００７８】検出対象の基準マークを図１０の基準マー
ク３７Ａとすると、図１３の信号処理装置５６は、図１
４（ｄ）に示すように、参照信号Ｓ６とビート信号Ｓ７
Ｘとの位相差Δφ_X より、基準マーク３７ＡのＸ方向の
位置ずれＡＯ′_LXを求め、図１４（ｅ）に示すように、
参照信号Ｓ６とビート信号Ｓ７Ｘとの位相差Δφ_Y よ
り、基準マーク３７ＡのＹ方向の位置ずれＡＯ′_LXを求
める。この計測結果から図７（ａ）のＺθ軸駆動ステー
ジ４の追従誤差及び回転誤差を引いた値が、図１０の誤
差ベクトルＡＯのＸ成分ＡＯ_X 及びＹ成分ＡＯ_Y とな
る。但し、図１３のＬＩＡ光学系５２に対応するＸ成分
ＡＯ_X 及びＹ成分ＡＯ_Y をそれぞれＡＯ_LX及びＡＯ_LYと
する。即ち、次式が得られる。

【００７９】

【数７】ＡＯ_LX＝ＡＯ′_LX−（ＷａＡＯＸ−ＷａＡＸ）

【００８０】

【数８】 ＡＯ_LY＝ＡＯ′_LY−（ＷａＡＹ１＋ＷａＡＹ２）／２ 以上の様にして、図１０の符号Ａが付されたマーク群の
位置でアライメントを行うと、ＡＬ_X 、ＡＬ_Y 、ＡＲ
_X 、ＡＲ_Y 、ＡＯ_fX、ＡＯ_fY、ＡＯ_LX、ＡＯ_LYの８個の
データが計測される。この様なシーケンスで符号Ａが付
されたマーク群〜符号Ｄが付されたマーク群までの計測
を行うことによって、３２個（＝８×４）のデータが求
められる。これら３２個のデータの内で、ＲＡ顕微鏡１
９及び２０により得られたデータを実測データＤxn，Ｄ
ynとして記憶し、オフ・アクシス方式のアライメント装
置３４により得られたデータを実測データＡxn，Ａynと
して記憶する。その後、動作は図２のステップ１１１に
移行する。

【００８１】図２のステップ１１１において、ＲＡ顕微
鏡１９，２０に対応する実測データＤ_xn，Ｄ_ynに対し
て、実際にレチクル座標系とウエハ座標系とを線形誤差
のみで変換できるようにした座標系での、ｘ方向及びｙ
方向の座標をＦ_xn及びＦ_ynとすると、これらの関係は以
下の様になる。

【００８２】

【数９】

【００８３】また、ｘ方向及びｙ方向の非線形誤差をε
_xn及びε_ynとすると、次式が成立する。

【００８４】

【数１０】

【００８５】そして、これら非線形誤差（ε_xn，ε_yn）
が最小となる様に最小自乗近似を用いて、（数９）の６
つのパラメータＲｘ，Ｒｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙの値を
算出する。ここでｘ方向のスケーリングパラメータＲｘ
はレチクル１２と基準マーク板６とのｘ方向の倍率誤差
を示し、スケーリングパラメータＲｙはレチクル座標系
とウエハ座標系との走査方向（ｙ方向）のスケーリング
誤差を示す。また、角度パラメータθはレチクル１２と
基準マーク板６と回転誤差、角度パラメータωはレチク
ル座標系とウエハ座標系との走査方向の平行度、オフセ
ットパラメータＯｘ及びＯｙは両者のｘ方向及びｙ方向
のオフセット値をそれぞれ示す。

【００８６】次に、図２のステップ１１２及び１１３に
おいて、ベースライン量を求める。この場合、オフ・ア
クシス方式のアライメント装置３４で計測されたデータ
Ａ_xn及びＡ_ynの平均値をそれぞれ〈Ａｘ〉及び〈Ａｙ〉
として、ベースライン量計測時のオフセットは（〈Ａ
ｘ〉−Ｏｘ，〈Ａｙ〉−Ｏｙ）となる。従って、アライ
メント時には、図７（ａ）のレーザービームＬＷＸを用
いる干渉計（以下、「露光用干渉計ＬＷＸ」とも呼ぶ）
からレーザービームＬＷ_OFを用いる干渉計（以下、「オ
フ・アクシス専用干渉計ＬＷ_OF」とも呼ぶ）に制御を切
り換え、図１３のＦＩＡ光学系４８を使用する場合に
は、計測されたデータＡ_xn及びＡ_ynの平均値をそれぞれ
〈Ａｆｘ〉及び〈Ａｆｙ〉とする。そして、オフセット
（〈Ａｆｘ〉−Ｏｘ，〈Ａｆｙ〉−Ｏｙ）のオフセット
を図７（ａ）のレーザービームＬＷＹ１，ＬＷＹ２，Ｌ
Ｗ_OFに対応する干渉計の計測値に持たせてアライメント
処理を行えばよい。一方、図１３のＬＩＡ光学系５２を
使用する場合には、計測されたデータＡ_xn及びＡ_ynの平
均値をそれぞれ〈ＡＬｘ〉及び〈ＡＬｙ〉とする。そし
て、干渉計の計測値に（〈ＡＬｘ〉−Ｏｘ，〈ＡＬｙ〉
−Ｏｙ）のオフセットをもたせれば良い。

【００８７】なお、以上の補正方式は、ステージ座標系
の基準座標系を基準マーク板６上の基準マークに基づい
て設定することを意味している。この場合には、言い換
えると、例えば基準マーク板６上の基準マーク３７Ａ〜
３７Ｄを通る軸が基準軸となり、この基準軸上で露光用
干渉計ＬＷＸの読み値を０とした場合の、この基準軸上
でのオフ・アクシス専用干渉計ＬＷ_OFの読み値（ヨーイ
ング値）が求められる。そして、露光時には、露光用干
渉計ＬＷＸの読み値と、オフ・アクシス専用干渉計ＬＷ
_OFの実際の読み値にそのヨーイング値の補正を行った結
果とを、それぞれ「受渡し用の干渉計値」として、この
受渡し用の干渉計値に基づいてウエハ５の位置合わせを
行うものである。

【００８８】これに対して、例えば図７（ａ）におい
て、ステージ座標系の基準軸をＸ軸用の移動鏡７Ｘとす
る方法を使用してもよい。この場合には、先ず図７
（ａ）の状態で、露光用干渉計ＬＷＸの読み値、及びオ
フ・アクシス専用干渉計ＬＷ_OFの読み値を同時にリセッ
ト（０に）し、以後の露光時には受渡し用の干渉計値を
用いることなく計測値そのものを使用する。一方、アラ
イメント時には、例えば基準マーク板６上の基準マーク
３７Ａ〜３７Ｄを通る基準軸の移動鏡７Ｘに対する傾斜
角θ_XFを求め、レーザビームＬＷＸとＬＷ_OFとの間隔Ｉ
Ｌを用いて、オフ・アクシス専用干渉計ＬＷ_OFの読み値
にＩＬ・θ_XFの補正を行って得た値を用いる。これによ
り、通常の露光時には露光用干渉計ＬＷＸの読み値、及
びオフ・アクシス専用干渉計ＬＷ_OFの読み値をそのまま
使用できるようになる。

【００８９】次に、計測データＤ_xn，Ｄ_ynは、ウエハ座
標系とレチクル座標系との相対誤差のみを表しているの
で、ウエハ座標系基準で最小自乗近似計算を行った場合
は、求められたパラメータＲｘ，Ｒｙ，θ，ω，Ｏｘ，
Ｏｙはすべてウエハ座標系を基準としたレチクル座標系
の線形誤差で表される。そこで、レチクル座標系のｘ座
標及びｙ座標をそれぞれｒ_xn′及びｒ_yn′とすると、ウ
エハ座標系の動きに応じて次式から求められた新座標
（ｒ_xn，ｒ_yn）に基づいてレチクルを駆動すれば良い。

【００９０】

【数１１】

【００９１】この処理では、既にオフセットＯｘ，Ｏｙ
の補正がレチクル側でなされているので、ベースライン
量としては（〈Ａｘ〉，〈Ａｙ〉）のオフセットを補正
するのみでよい。また、レチクル座標系を基準とした場
合は、すべて逆の結果となり、ウエハ座標系で補正する
ことも可能である。またこれらの補正はラフアライメン
ト時はウエハ座標系で補正し、ファインアライメント時
はレチクル座標系で行う等の様に分けて制御してもかま
わない。

【００９２】以上の様に本実施例によれば、１回のレチ
クルアライメント時に、複数のマークを利用してレチク
ルアライメント及びベースライン量のチェックを行うの
で、レチクルの描写誤差と、レチクル及びウエハの位置
合わせ誤差とを平均化する事が可能となり、アライメン
ト精度が向上する。更に、これらの工程をすべて同時に
行うのでスループットも向上する。更に、非走査方向
（Ｘ方向）において複数の基準マークを同時に計測でき
る基準マーク板６を採用している為に、干渉計の光路の
空気揺らぎによる誤差が生じない。

【００９３】しかしながら、走査方向には基準マーク板
６がステップ的に移動するので空気揺らぎによる影響が
考えられる。その為ベースライン量のチェック時に、図
１３のＬＩＡ光学系５２を用いた処理を行う際に、受光
素子５５Ｘ及び５５Ｙの出力値を用いてウエハステージ
（Ｚθ軸駆動ステージ４等）の位置をロックして、レチ
クルアライメント及びベースライン量のチェックを行え
ば、空気揺らぎの影響は最小限に抑えられる。また、本
例のレチクルマークはレチクル１２の４隅部の計８箇所
に配置されている。これはレチクル座標系とウエハ座標
系との対応関係を調べる為に、オフセットのみでなく、
パラメータＲｘ，Ｒｙ，θ，ωが必要であり、４隅にマ
ークを配置した方がパラメータＲｙ，θ，ωの決定には
有利である事による。更に、発光性の基準マーク板６を
用いる場合は、発光部に制限があり、基準マーク板６上
の全面を発光させることが難しい為である。

【００９４】また、レチクル１２上のレチクルマーク数
をｎとすると、オフセットパラメータＯｘ，Ｏｙは１／
ｎ^1/2 に平均化され、他のパラメータの誤差も小さくな
る。従って、レチクルマーク数ｎを増加する程誤差は小
さくなる。以下に、レチクルマーク数ｎとパラメータの
誤差及びベースライン量の誤差との関係をシミュレーシ
ョンした結果を示す。以下では（数１１）の新座標系で
の４隅でのばらつきを、標準偏差σの３倍で且つ単位
［ｎｍ］で表す。

【００９５】

【表１】 以上よりレチクルマーク数ｎを８個とすることにより、
レチクル描画誤差を５０ｎｍ、ステージのステッピング
誤差を１０ｎｍとしても、レチクルアライメント及びベ
ースライン量のチェックの精度を１０ｎｍ以下にできる
ことが分かる。即ち、発光性の基準マーク板６の制限以
内で処理速度を早くして、レチクルマーク数ｎを多くと
っていけば、より精度を向上させる事も可能となる。

【００９６】この際に基準マーク板６上のパターニング
誤差及び投影光学系８のディストーション誤差が新座標
系の中に誤差として残るが、これらは変動がほとんどな
いので、装置調整時に露光結果を参照データと比較し
て、得られた誤差をシステムオフセットとして取り除け
ば問題はない。なお、上述実施例では、図８（ｃ）に示
すように、基準マーク板６上に基準マーク３５Ａ〜３５
Ｄが複数個設けられ、基準マーク３７Ａ〜３７Ｄも複数
個設けられている。しかしながら、例えば１個の基準マ
ーク３５Ａ及び１個の基準マーク３７Ａのみを使用して
も、レチクル１２だけを走査して計測結果を平均化する
ことにより、レチクル１２上のパターンの描画誤差の影
響を低減できる。

【００９７】次に、本発明の第２実施例につき、図１５
及び図１６のフローチャートを参照して説明する。これ
に関して、上述の第１実施例のレチクルアライメントモ
ードはレチクル上の４組のファインアライメントマーク
２９Ａ〜２９Ｄ、３０Ａ〜３０Ｄを使用して、ファイン
のレチクルアライメントを行うものであった。しかしな
がら、第１実施例の方法により１度ファインのレチクル
アライメントが行われた後は、スキャン方向のスケーリ
ング誤差、又はスキャン方向のレチクル座標系とウエハ
座標系との平行度が小さい場合等には、１組のファイン
アライメントマークを使ってレチクルアライメントやベ
ースライン計測を行うようにしてもよい。このように１
組のファインアライメントマークを使って非スキャン方
向の倍率（Ｒｘ）計測、ローテーション（θ）計測、及
びベースライン計測の３項目に対する計測を実施するア
ライメントモードを「クイックモード」と呼ぶ。このク
イックモードは、更にレチクル１２上のファインアライ
メントマーク２９Ａ〜３０Ｄの描画誤差が小さいことが
予め分かっている場合にも、適用することができる。

【００９８】このクイックモードでは、例えば、レチク
ル１２上の１組のファインアライメントマーク２９Ａ、
３０Ａと、基準マーク板６上の１組の基準マーク３５
Ａ、３６Ａと、基準マーク板６上の１つの基準マーク３
７Ａとを使って、非スキャン方向の倍率（Ｒｘ）計測、
ローテーション（θ）計測、及びベースライン計測の３
項目に対する計測を実施する。但し、このクイックモー
ドの場合、１組のファインアライメントマーク２９Ａ、
３０Ａの描画誤差を補正するためには、ファインアライ
メントシーケンスで求めた、マーク２９Ａ、３０Ａの描
画誤差を記憶しておく必要がある。

【００９９】この第２実施例の動作を図１５及び図１６
を参照して説明する。図１５及び図１６の動作は、図２
の動作にクイックモードを加えた動作であり、ファイン
モードとクィックモードとが切り換え可能となってい
る。図１５のステップにおいて、図２のステップに対応
するステップには同一符号を付してその詳細説明を省略
する。

【０１００】図１５において、ステップ１０１〜１０４
については図２の場合と同様に、レチクルホルダー上に
レチクル１２を載置し、ラフサーチ用アライメントマー
ク２７及び２８の位置をそれぞれＲＡ顕微鏡１９及び２
０にて検出する。次に、ステップ１１５でファインモー
ドとクイックモードとのどちらか一方を選択する。この
選択結果は予め図１のキーボード２２Ｃを介してオペレ
ータから指示されている。但し、不図示のバーコード・
リーダによりレチクル１２のパターン情報等を読み取
り、この結果に基づいて主制御系２２Ａが自動的にアラ
イメントモードを選択するようにしてもよい。

【０１０１】ファインモードが選択されると、図１５の
ステップ１０５〜１１３が実行され、前述の如く複数の
ファインアライメントマークと複数の基準マークとを使
ったレチクルアライメント及びファインアライメントの
計測結果を使ったベースライン計測が実行される。そし
て、ステップ１１４で、レチクル１２上の新座標系上に
おいて、本来の位置に対する実際のファインアライメン
トマーク２９Ａ及び３０Ａの位置の描画誤差（以下、
「マーク誤差」という）を求め、そのマーク誤差を主制
御系２２Ａ内の記憶部に記憶する。マーク誤差を求める
際には、ステップ１１３で求めた関係（変換パラメー
タ）より、ウエハ座標系を基準としてレチクル座標系を
求め、このレチクル座標系上でファインアライメントマ
ーク２９Ａ〜２９Ｄ，３０Ａ〜３０Ｄの設計上の座標値
に対する計測された座標値の非線形誤差を求める。この
非線形誤差がマーク誤差となる。このようにして、ファ
インアライメント時に、ステップ１１２、１１３の結果
からレチクル上の新座標系上でのマーク誤差を記憶して
おく。また、レチクル描画誤差を予め計測してある場合
は、オペレータが描画誤差を直接入力してもよい。描画
誤差に線形成分が含まれる時は特に効果が大きい。

【０１０２】一方、ステップ１１５でクイックモードが
選択されると、動作は図１６のステップ１１６に移行す
る。そしてステップ１１６〜１１８において、図１５の
ステップ１０５〜１０７と同じ動作を実行する。即ち、
クイックモードでレチクル１２上の１対のファインアラ
イメントマーク３０Ａ，２９Ａ、及び基準マーク板６上
の１対の基準マーク３６Ａ，３５Ａの像をＲＡ顕微鏡に
より観察し、オフ・アクシス方式のアライメント装置３
４によって１個の基準マーク３７Ａを検出する。また、
ステップ１１９の後半で、ＲＡ顕微鏡で観察したマー
ク、及びオフ・アクシス方式のアライメント装置３４で
検出したマークの位置を求める。その後、ステップ１１
９において、レチクル１２上のファインアライメントマ
ーク３０Ａ，２９Ａの検出された位置に対して、図１５
のステップ１１４で求めたマーク誤差の補正を行う。こ
れにより、クイックモードで計測するマークの個数は少
なくとも、レチクル１２上のパターン描画誤差は第１実
施例のファインアライメントモードの場合とほぼ同程度
に補正できる。

【０１０３】次に、ステップ１２０において、ステップ
１１９での補正により得られた各マークの位置に基づい
て、（数９）の６個の変換パラメータ（Ｒｘ，Ｒｙ，
θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）の内の、非スキャン方向の倍率誤
差Ｒｘ、ローテーションθ、及びオフセットＯｘ，Ｏｙ
を求める。具体的には、図８（ａ）及び（ｃ）に示すよ
うに、実測した基準マーク３５Ａ，３６ＡのＸ方向（非
スキャン方向）のマーク間隔と、マーク像２９ＡＷ，３
０ＡＷのＸ方向の間隔との差から非スキャン方向の倍率
誤差Ｒｘを求める。更に、基準マーク３５Ａ，３６Ａの
Ｙ方向（スキャン方向）の位置ずれと、マーク像２９Ａ
Ｗ，３０ＡＷのＹ方向の位置ずれとの差、及びマーク間
隔からローテーションθを求める。また、オフセットＯ
ｘ，Ｏｙは基準マークとレチクルのマーク像との平均的
な位置ずれ量から求められる。

【０１０４】なお、このクイックモードでは、計測対象
とするマークはレチクル側と基準マーク板６側とで２個
ずつであるため、（数９）の６個の変換パラメータの内
の４個の変換パラメータしか決めることができない。そ
こで、上述のように４個の変換パラメータの値を求めて
いる。なお、例えば図４のＹ方向に並んだ２個のファイ
ンアライメントマーク２９Ａ，２９Ｄ、及び図８（ｃ）
の２個の基準マーク３５Ａ，３５Ｄを計測対象と選択す
ることにより、走査方向の倍率誤差Ｒｙを求めることが
できる。

【０１０５】そして、ステップ１２０で求められた非ス
キャン方向の倍率誤差Ｒｘ、ローテーションθ、及びオ
フセットＯｘ，Ｏｙに基づいてレチクルアライメントが
行われる。なお、倍率誤差の計測は、各マークの設計値
に対する各マークの計測値のずれ分に対応する倍率誤差
を予めテーブルとして用意しておき、各マークの設計値
に対する各マークの計測値のずれ分をそのテーブルに当
てはめて倍率誤差を求めるようにしてもよい。

【０１０６】次に、ステップ１２１において、基準マー
ク３５Ａ，３６Ａの中心座標の計測値と基準マーク３７
Ａの計測値とを使ってベースライン計測を行う。このよ
うに、本実施例によれば、一度ファインアライメントモ
ードを実行してレチクル１２のパターンの描画誤差（マ
ーク誤差）を求めておき、クイックモードでアライメン
トを実行する場合には、そのマーク誤差の補正を行って
いるため、高いスループットで且つ高精度にスリットス
キャン方式の投影露光装置のアライメントを行うことが
できる。

【０１０７】次に、本発明の第３実施例につき図１７の
フローチャートを参照して説明する。この第３実施例
は、ウエハを所定枚数交換する毎に、即ち所定枚数のウ
エハに露光を行う毎に、上述のクイックモードでレチク
ルアライメントとベースライン計測とを行うものであ
る。本実施例において、図１の投影露光装置でレチクル
を交換した後、例えば数１００枚のウエハにレチクル１
２のパターンを順次露光する場合の動作の一例を図１７
を参照して説明する。

【０１０８】先ず、図１７のステップ２１１において、
前に使用したレチクルを図１のレチクル１２に交換して
露光動作が開始される。この際には図１５のステップ１
０１〜１０４及び１１５、並びに図１６のステップ１１
６〜１２１に示す、クイックモードのレチクルアライメ
ント及びベースラインチェックの動作が実行される。そ
の後、ステップ２１２で変数Ｎに初期値として、次にレ
チクルアライメント及びベースラインチェックを行うま
でに露光するウエハの枚数を設定し、ステップ２１３で
ウエハをウエハステージ４上にロードする。但し、ステ
ップ２１３で既に露光されたウエハがあるときにはその
露光済みのウエハのアンロード（搬出）を行った後に新
たなウエハのロードを行う。

【０１０９】次に、ステップ２１４で変数Ｎが０である
かどうか、即ちレチクルアライメント及びベースライン
チェックを行うタイミングであるかどうかが調べられ、
変数Ｎが０より大きい場合にはステップ２１５で変数Ｎ
から１を減算してステップ２１６に移行する。このステ
ップ２１６では、図１３のオフ・アクシス方式のアライ
メント装置３４又はＴＴＬ方式のウエハアライメント系
を用いてウエハのアライメントを行った後、ウエハの各
ショット領域にレチクル１２のパターンが露光される。
全部（指定枚数）のウエハへの露光が終了すると、その
レチクル１２に関する露光工程は終了するが、全部のウ
エハへの露光が終わっていない場合には、ステップ２１
３に戻って露光済みのウエハのアンロード及び新たなウ
エハのロードが行われる。その後動作はステップ２１４
に移行する。

【０１１０】また、ステップ２１４でＮ＝０、即ちレチ
クルアライメント及びベースラインチェックを行うタイ
ミングである場合にはステップ２１７においてレチクル
１２の回転誤差及び倍率誤差の計測が行われる。これは
図１６のステップ１２０と同様である。その後、ステッ
プ２１８に移行し、ここでオフ・アクシス方式のアライ
メント装置３４（ＦＩＡ光学系４８を含むアライメント
系又はＬＩＡ光学系５２を含む２光束干渉アライメント
方式のウエハアライメント系）のＸ方向及びＹ方向のベ
ースラインチェックが行われる。その後、ステップ２１
９で変数Ｎとして次にベースラインチェックを行うまで
に露光するウエハの枚数を設定してから、動作はステッ
プ２１６に戻る。

【０１１１】このように、本実施例によれば、レチクル
を交換する毎に、レチクルアライメント及びベースライ
ン計測を行うと共に、所定枚数のウエハに露光を行う毎
にクイックモードでレチクルアライメント及びベースラ
イン計測を行っているため、高いスループットで各ウエ
ハとレチクルのパターン像との重ね合わせ精度を高める
ことができる。

【０１１２】また、上述実施例の手法はオフ・アクシス
方式のアライメント時のベースライン計測について説明
してあるが、投影光学系のフィールド内を用いたＴＴＬ
（スルー・ザ・レンズ）方式においても本発明の適用に
より同様の効果が期待できる。このように、本発明は上
述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の構成を取り得る。

【０１１３】また、上述の投影露光方法は、照明光で所
定形状の照明領域を照明し、前記所定形状の照明領域内
のマスク（１２）上のパターン像を投影光学系（８）を
介してステージ（４）上の基板（５）に露光し、その所
定形状の照明領域に対して相対的にマスク（１２）及び
基板（５）を同期して走査することにより、マスク（１
２）上のその所定形状の照明領域よりも広い面積のパタ
ーン像を基板（５）上に露光する方法において、マスク
（１２）上にその相対的な走査の方向に複数の計測用マ
ーク（２９Ａ〜２９Ｄ）を形成し、これら複数の計測用
マークとほぼ共役な位置に複数の基準マーク（３５Ａ〜
３５Ｄ）が形成された基準マーク部材（６）をステージ
（４）上に配置し、マスク（１２）及び基板（５）をそ
の相対的な走査の方向に同期して移動させて、マスク
（１２）上の複数の計測用マークの内の１つの計測用マ
ーク（２９Ａ，２９Ｂ，‥‥）とステージ（４）上の対
応する基準マーク（３５Ａ，３５Ｂ，‥‥）との位置ず
れ量を順次計測し、それら複数の計測用マークとそれら
複数の基準マークとのそれぞれの位置ずれ量より、マス
ク（１２）上の座標系とステージ（４）上の座標系との
対応関係を求めるものである。

【０１１４】また、上述の投影露光方法は、上述の発明
と同じ前提部において、投影光学系（８）の近傍に基板
（５）上の位置決め用のマークの位置を検出するための
オフ・アクシス方式のアライメント系（３４）を配置
し、マスク（１２）上にその相対的な走査の方向に複数
の計測用マーク（２９Ａ〜２９Ｄ）を形成し、投影光学
系（８）の露光フィールド内の基準点とオフ・アクシス
方式のアライメント系（３４）の基準点との間隔に対応
する間隔で第１の基準マーク（３５Ａ）及び第２の基準
マーク（３７Ａ）が形成された基準マーク部材（６）を
ステージ（４）上に配置する。

【０１１５】そして、オフ・アクシス方式のアライメン
ト系（３４）で基準部材（６）上の第２の基準マーク
（３７Ａ）を観察した状態で、マスク（１２）を前記相
対的な走査の方向に移動させて、マスク（１２）上の複
数の計測用マークの内の１つの計測用マーク（２９Ａ，
２９Ｂ，‥‥）とステージ（４）上の第１の基準マーク
（３５Ａ）との位置ずれ量を順次計測し、それら複数の
計測用マークとそれら第１の基準マークとのそれぞれの
位置ずれ量の平均値及びオフ・アクシス方式のアライメ
ント系（３４）で観察したその第２の基準マークの位置
ずれ量より、投影光学系（８）の露光フィールド内の基
準点とオフ・アクシス方式のアライメント系（３４）の
基準点との間隔を求めるものである。

【０１１６】また、上述の投影露光方法は、更に基準マ
ーク部材（６）上に、マスク（１２）上の複数の計測用
マーク（２９Ａ〜２９Ｄ）に対応させてその第１の基準
マークを複数個（３５Ａ〜３５Ｄ）形成すると共に、こ
れら複数の第１の基準マーク（３５Ａ〜３５Ｄ）からそ
れぞれ投影光学系（８）の露光フィールド内の基準点と
オフ・アクシス方式のアライメント系（３４）の基準点
との間隔に対応する間隔でその第２の基準マークを複数
個（３７Ａ〜３７Ｄ）形成し、マスク（１２）及びステ
ージ（４）をその相対的な走査の方向に同期して移動さ
せて、マスク（１２）上の複数の計測用マークの内の１
つの計測用マーク（２９Ａ，２９Ｂ，‥‥）とステージ
（４）上の対応する第１の基準マーク（３５Ａ，３５
Ｂ，‥‥）との位置ずれ量を順次計測すると共に、オフ
・アクシス方式のアライメント系（３４）で複数の第２
の基準マークの内の対応する基準マーク（３７Ａ，３７
Ｂ，‥‥）を観察し、それら複数の計測用マークとそれ
ら複数の第１の基準マークとのそれぞれの位置ずれ量の
平均値及びオフ・アクシス方式のアライメント系（３
４）で観察したそれら複数の第２の基準マークの位置ず
れ量の平均値より、投影光学系（８）の露光フィールド
内の基準点とオフ・アクシス方式のアライメント系（３
４）の基準点との間隔を求めるものである。

【０１１７】また、上述の投影露光方法は、上述の発明
と同じ前提部において、上述の第１の投影露光方法と同
様に、マスク（１２）上の複数の計測用マーク（２９
Ａ，２９Ｂ，…）と対応する基準マーク（３５Ａ，３５
Ｂ，…）とのそれぞれの位置ずれ量を求める第１工程
と；そのマスク上の複数の計測用マークの内の所定の１
つの計測用マーク（２９Ａ）とそのステージ上の対応す
る基準マーク（３５Ａ）との位置ずれ量を１回だけ計測
し、計測用マーク（２９Ａ）と基準マーク（３５Ａ）と
の位置ずれ量を簡易的に求める第２工程と；その第１工
程とその第２工程とのどちらか一方を選択し、この選択
された工程で求められたその計測用マークとその基準マ
ークとのそれぞれの位置ずれ量に基づいてマスク（１
２）上の座標系とステージ（４）上の座標系との対応関
係を求める第３工程と；を有するものである。

【０１１８】また、上述の投影露光方法は、更に、オフ
・アクシス方式のアライメント系で基準マーク部材
（６）上の第２の基準マーク（３７Ａ，３７Ｂ，…）を
観察した状態で、マスク（１２）をその相対的な走査の
方向に移動させて、マスク（１２）上の複数の計測用マ
ーク（２９Ａ，２９Ｂ，…）の内の１つの計測用マーク
と第１の基準マーク（３５Ａ，３５Ｂ，…）との位置ず
れ量を順次計測する第１工程と；オフ・アクシス方式の
アライメント系で基準マーク部材（６）上の第２の基準
マーク（３７Ａ）を観察した状態で、マスク（１２）上
の複数の計測用マークの内の所定の１つの計測用マーク
（２９Ａ）と第１の基準マーク（３５Ａ）との位置ずれ
量を簡易的に計測する第２工程と；それら第１工程と第
２工程とのどちらか一方を選択する第３工程と；この第
３工程で選択された工程での計測結果である、その計測
用マークとその基準マークとの位置ずれ量、及びそのオ
フ・アクシス方式のアライメント系で観察した第２の基
準マークの位置ずれ量より、そのマスク上の座標系とそ
のステージ上の座標系との対応関係と、その投影光学系
の露光フィールド内の基準点とそのオフ・アクシス方式
のアライメント系の基準点との間隔（ベースライン量）
を求める第４工程と；を有するものである。

【０１１９】また、上述の投影露光方法は、投影光学系
（８）の近傍に基板（５）上の位置決め用のマークの位
置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライメント
系（３４）を配置し、マスク（１２）上にその相対的な
走査の方向に複数の計測用マーク（２９Ａ，２９Ｂ，
…）を形成し、これら複数の計測用マークとほぼ共役な
位置に複数の基準マークが形成された基準マーク部材
（６）をステージ（４）上に配置し、これら複数の基準
マークはその投影光学系の基準点とそのオフ・アクシス
方式のアライメント系の基準点との間隔に対応する間隔
で形成された第１（３５Ａ，３５Ｂ，…）及び第２（３
７Ａ，３７Ｂ，…）の基準マークからなり、基板（５）
を所定枚数交換する毎に、そのオフ・アクシス方式のア
ライメント系で基準マーク部材（６）上の第２の基準マ
ーク（３７Ａ）を観察した状態で、マスク（１２）上の
複数の計測用マークの内の所定の１つの計測用マーク
（２９Ａ）と対応する第１の基準マーク（３５Ａ）との
位置ずれ量を計測し、このように計測された位置ずれ
量、及びそのオフ・アクシス方式のアライメント系で観
察した第２の基準マーク（３７Ａ）の位置ずれ量より、
そのマスク上の座標系とそのステージ上の座標系との対
応関係と、その投影光学系の露光フィールド内の基準点
とそのオフ・アクシス方式のアライメント系の基準点と
の間隔（ベースライン量）を求めるものである。

【０１２０】斯かる投影露光方法に於いては、マスク
（１２）上に複数の計測用マークを配置し、それらの計
測用マークとほぼ共役な基準マークを基準マーク部材
（６）上に配置し、マスク（１２）及びステージ（４）
をステッピング方式で送りながら、それぞれのマークの
位置ずれが計測される。そして、最終的に、例えば各位
置で求められた位置ずれに合わせて、最小自乗近似等に
よって、マスク座標系と基板座標系とを対応付けるパラ
メータ（倍率，走査方向のスケーリング，回転，走査方
向の平行度，Ｘ方向及びＹ方向のオフセット）を求める
ことにより、マスク（１２）上の計測用マークの描画誤
差の影響を小さく抑えることができる。また、相対的な
走査の方向のマーク計測は順次別々に行われるので非同
時計測となるが、複数箇所で計測する為、平均化効果が
あり、高精度計測が可能となる。

【０１２１】また、上述の投影露光方法によれば、マス
ク（１２）側の複数の計測用マークに関する計測結果を
平均化することにより、マスク（１２）の計測用マーク
の描画誤差の影響を小さくして、投影光学系（８）の基
準点とアライメント系（３４）の基準点との間隔である
ベースライン量を正確に計測できる。また、上述の投影
露光方法によれば、基準マーク部材（６）上に、マスク
（１２）上の複数の計測用マーク（２９Ａ〜２９Ｄ）に
対応させてその第１の基準マークを複数個（３５Ａ〜３
５Ｄ）形成すると共に、これら複数の第１の基準マーク
（３５Ａ〜３５Ｄ）からそれぞれ投影光学系（８）の露
光フィールド内の基準点とオフ・アクシス方式のアライ
メント系（３４）の基準点との間隔に対応する間隔でそ
の第２の基準マークを複数個（３７Ａ〜３７Ｄ）形成し
ているため、基準マーク側でも平均化が行われるので、
より正確にベースライン量が計測される。

【０１２２】更に、上述の投影露光方法によれば、高い
スループットを要求される場合には、第２工程を選択し
て計測用マーク（２９Ａ）と基準マーク（３５Ａ）との
位置ずれ量を１回だけ計測し、高精度が要求される場合
には第１工程を実行することにより、迅速性に対する要
求をも満たすことができる。この場合、第１工程におい
て、更に予め計測用マーク（２９Ａ）の本来の位置から
の位置ずれ量（これを「マーク誤差」と呼ぶ）を求めて
記憶しておき、第２工程を実行した場合にはそのマーク
誤差の補正を行うことにより、高いスループットと高精
度との両方の要求に応えることができる。

【０１２３】また、上述の投影露光方法によれば、高い
スループットを要求される場合には、第２工程を選択し
てアライメント系（３４）で第２の基準マーク（３７
Ａ）を観察した状態で、１つの計測用マーク（２９Ａ）
と第１の基準マーク（３５Ａ）との位置ずれ量を１回だ
け計測し、高精度が要求される場合には第１工程を実行
することにより、迅速性に対する要求をも満たすことが
できる。この場合、第１工程において、更に予めマーク
誤差を求めて記憶しておき、第２工程を実行した場合に
はそのマーク誤差の補正を行うことにより、高いスルー
プットと高精度との両方の要求に応えることができる。

【０１２４】また、上述の投影露光方法によれば、基板
（５）を所定枚数交換する毎に、即ち所定枚数の基板
（５）に露光する毎に、オフ・アクシス方式のアライメ
ント系（３４）で第２の基準マーク（３７Ａ）を観察し
た状態で、１つの計測用マーク（２９Ａ）と第１の基準
マーク（３５Ａ）との位置ずれ量を１回だけ計測し、こ
の計測結果よりマスク上の座標系とステージ上の座標系
との対応関係と、ベースライン量とを求める。従って、
高いスループットで計測が行われる。

【０１２５】また、上述の投影露光方法によれば、最終
的に、例えばマスク上の複数の計測用マークの各位置で
求められた位置ずれに合わせて、最小自乗近似等によっ
て、マスク座標系と基板座標系とを対応付けるパラメー
タ（倍率，走査方向のスケーリング，回転，走査方向の
平行度，Ｘ方向及びＹ方向のオフセット）を求めること
により、マスク上の計測用マークの描画誤差の影響を小
さく抑えることができる。

【０１２６】また、上述の投影露光装置によれば、マス
ク側の複数の計測用マークに関する計測結果を平均化す
ることにより、マスクの計測用マークの描画誤差を小さ
くして、投影光学系の基準点とアライメント系の基準点
との間隔であるベースライン量を正確に計測できる。ま
た、上述の投影露光装置によれば、基準マーク部材上
に、マスク上の複数の計測用マークに対応させてその第
１の基準マークを複数個形成すると共に、これら複数の
第１の基準マークからそれぞれ投影光学系の露光フィー
ルド内の基準点とオフ・アクシス方式のアライメント系
の基準点との間隔に対応する間隔でその第２の基準マー
クを複数個形成しているため、基準マーク側でも平均化
が行われるので、より正確にベースライン量が計測され
る。

【０１２７】更に、上述の投影露光方法によれば、クイ
ックモードによる簡易的な計測工程を選択することによ
り、必要に応じて高いスループットでマスク上の座標系
とステージ上の座標系との対応関係を求めることができ
る。また、上述の投影露光方法によれば、クイックモー
ドによる簡易的な計測工程を選択することにより、必要
に応じて高いスループットでマスク上の座標系とステー
ジ上の座標系との対応関係、及びベースライン量を求め
ることができる。

【０１２８】また、上述の投影露光方法によれば、所定
枚数の基板に露光を行う毎に、クイックモードによる簡
易的な計測工程を実行しているため、多くの基板に連続
的にスキャン方式で露光を行う場合に、高いスループッ
トでマスク上の座標系とステージ上の座標系との対応関
係、及びベースライン量を求めることができる。

【０１２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マスク側
の座標系と基板側の座標系との対応付けが正確に行なわ
れるので、マスクのパターンの像の基板上への投影露光
を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成
図である。

【図２】 第１実施例のアライメント方法及びベースラ
イン量のチェック方法を示すフローチャートである。

【図３】 レチクルローダー系を示す斜視図である。

【図４】 （ａ）はレチクル上のアライメントマークの
配置図、（ｂ）は投影光学系の有効視野と共役な領域で
のアライメントマーク等を示す配置図、（ｃ）はファイ
ンアライメントマーク２９Ａ〜３０Ｄを示す拡大図であ
る。

【図５】 （ａ）はレチクルの大まかなアライメントを
行う場合の説明図、（ｂ）は図５（ａ）を縮小した図で
ある。

【図６】 レチクルの大まかなアライメントを行うとき
に撮像素子から得られる種々の撮信号を示す波形図であ
る。

【図７】 （ａ）はウエハ側のステージの平面図、
（ｂ）はレチクル側のステージの平面図である。

【図８】 （ａ）はレチクル上のマーク配置を示す投影
図、（ｂ）はレチクル上のマークの一例を示す拡大投影
図、（ｃ）は基準マーク板６上の基準マークの配置を示
す平面図、（ｄ）は基準マーク３５Ａ等の一例を示す拡
大図、（ｅ）は基準マーク３７Ａ等の一例を示す平面図
である。

【図９】 レチクルアライメント及びベースライン量の
計測時の基準マーク板、レチクル、投影光学系及びアラ
イメント装置の関係を示す平面図である。

【図１０】 レチクルアライメント及びベースライン量
の計測により得られる誤差ベクトルを示す図である。

【図１１】 レチクルアライメント顕微鏡１９及び照明
系の構成を示す一部を切り欠いた構成図である。

【図１２】 （ａ）は図１１の撮像素子で観察される画
像を示す図、（ｂ）及び（ｃ）はその画像に対応するＸ
方向及びＹ方向の画像信号を示す波形図である。

【図１３】 オフ・アクシス方式のアライメント装置３
４を示す構成図である。

【図１４】 （ａ）は図１３の撮像素子で観察される画
像を示す図、（ｂ）及び（ｃ）はその画像に対応するＸ
方向及びＹ方向の画像信号を示す波形図、（ｄ）及び
（ｅ）は図１３のＬＩＡ光学系を介して得られる検出信
号を示す波形図である。

【図１５】 第２実施例のアライメント方法及びベース
ライン量のチェック方法の一部の動作を示すフローチャ
ートである。

【図１６】 第２実施例のアライメント方法及びベース
ライン量のチェック方法の残りの動作を示すフローチャ
ートである。

【図１７】 第３実施例の露光方法の動作を示すフロー
チャートである。

【図１８】 従来のステッパーのアライメント系を示す
一部を切り欠いた構成図である。

【符号の説明】

４…Ｚθ軸駆動ステージ、５…ウエハ、６…基準マーク
板、７…ウエハ側の移動鏡、８…投影光学系、１１…レ
チクル微小駆動ステージ、１２…レチクル、１９，２０
…レチクルアライメント顕微鏡（ＲＡ顕微鏡）、２１…
レチクル側の移動鏡、２７，２８…ラフサーチ用アライ
メントマーク、２９Ａ〜２９Ｄ，３０Ａ〜３０Ｄ…ファ
インアライメントマーク、３４…オフ・アクシス方式の
アライメント装置、３５Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６Ｄ…
基準マーク、３７Ａ〜３７Ｄ…基準マーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１８

Claims (26)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクを保持する第１ステージと基板を
   保持する第２ステージの位置情報を第１干渉計システム
   と第２干渉計システムを使ってそれぞれ計測するととも
   に、前記第１干渉計システムと前記第２干渉計システム
   の計測結果に基づいて、前記マスクと前記基板とを同期
   して移動することにより、前記基板を走査露光する走査
   露光方法において、 前記第１干渉計システムで規定される、前記第１ステー
   ジの移動を制御するための第１座標系での走査方向と、
   前記第２干渉計システムで規定される、前記第２ステー
   ジの移動を制御するための第２座標系での走査方向との
   対応関係を求めることを特徴とする走査露光方法。
2. 【請求項２】 前記対応関係として、前記第１座標系で
   規定される走査方向と前記第２座標系で規定される走査
   方向との平行度を求めることを特徴とする請求項１に記
   載の方法。
3. 【請求項３】 マスクを保持する第１ステージと基板を
   保持する第２ステージの位置情報を第１干渉計システム
   と第２干渉計システムを使ってそれぞれ計測するととも
   に、前記第１干渉計システムと前記第２干渉計システム
   の計測結果に基づいて、前記マスクと前記基板とを同期
   して移動することにより、前記基板を走査露光する走査
   露光方法において、 前記第１干渉計システムで規定される、前記第１ステー
   ジの移動を制御するための第１座標系での走査方向のス
   ケーリングと、前記第２干渉計システムで規定される、
   前記第２ステージの移動を制御するための第２座標系で
   の走査方向のスケーリングとの対応関係を求めることを
   特徴とする走査露光方法。
4. 【請求項４】 前記対応関係を求めるために前記第１ス
   テージに保持されたマスクのマークと前記第２ステージ
   上のマークとを検出することを特徴とする請求項１、
   ２、又は３に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記マスクには複数のマークが配置され
   ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記複数のマークは前記走査方向に離れ
   ていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記第２ステージ上には複数のマークが
   配置されることを特徴とする請求項５又は６に記載の方
   法。
8. 【請求項８】 前記第１ステージに保持されたマスクの
   マークと前記第２ステージ上のマークとを検出するため
   に、前記第１ステージと前記第２ステージとを前記走査
   方向に移動することを特徴とする請求項４〜７のいずれ
   か一項に記載の方法。
9. 【請求項９】 パターンが形成されたマスクを保持する
   第１ステージと露光対象としての基板を保持する第２ス
   テージとのそれぞれを所定の走査方向へ同期して移動す
   ることにより、前記基板を走査露光する走査露光方法に
   おいて、 前記第１ステージに保持されたマスクのマークと前記第
   ２ステージ上のマークとを検出することにより、前記走
   査方向と直交する方向の倍率誤差に関する情報を求める
   ことを特徴とする走査露光方法。
10. 【請求項１０】 前記マスクおよび前記第２ステージ上
    のそれぞれには、前記走査方向と直交する方向に離れた
    複数のマークが配置されることを特徴とする請求項４〜
    ９のいずれか一項に記載の方法。
11. 【請求項１１】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板とのそれぞれを同期して移動することに
    より、前記基板を走査露光する走査型露光装置におい
    て、 前記マスクを保持する第１ステージと、 前記基板を保持する第２ステージと、 前記第１ステージの位置情報を計測する第１干渉計シス
    テムと、 前記第２ステージの位置情報を計測する第１干渉計シス
    テムと、 前記第１干渉計システムで規定される、前記第１ステー
    ジの移動を制御するための第１座標系での走査方向と、
    前記第２干渉計システムで規定される、前記第２ステー
    ジの移動を制御するための第２座標系での走査方向との
    対応関係を求めるための計測手段と、 を備えたことを特徴とする走査型露光装置。
12. 【請求項１２】 前記計測手段は、前記第１座標系で規
    定される走査方向と前記第２座標系で規定される走査方
    向との平行度を求めることを特徴とする請求項１１に記
    載の装置。
13. 【請求項１３】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板とのそれぞれを同期して移動することに
    より、前記基板を走査露光する走査型露光装置におい
    て、 前記マスクを保持する第１ステージと、 前記基板を保持する第２ステージと、 前記第１ステージの位置情報を計測する第１干渉計シス
    テムと、 前記第２ステージの位置情報を計測する第２干渉計シス
    テムと、 前記第１干渉計システムで規定される、前記第１ステー
    ジの移動を制御するための第１座標系での走査方向のス
    ケーリングと、前記第２干渉計システムで規定される、
    前記第２ステージの移動を制御するための第２座標系で
    の走査方向のスケーリングとの対応関係を求めるための
    計測手段と、 を備えたことを特徴とする走査型露光装置。
14. 【請求項１４】 前記マスクのパターンの像を前記基板
    上に投影するための投影系を更に備え、 前記計測手段は、露光光と同じ波長の検出光を使って前
    記第１ステージに保持されたマスクのマークと前記第２
    ステージ上のマークとを前記投影系を介して検出するマ
    ーク検出系を有することを特徴とする請求項１１〜１３
    のいずれか一項に記載の装置。
15. 【請求項１５】 パターンが形成されたマスクと露光対
    象としての基板とのそれぞれを所定の走査方向へ同期し
    て移動することにより、前記基板を走査露光する走査型
    露光装置において、 前記マスクと前記基板との一方を保持する第１ステージ
    と、 前記マスクと前記基板との他方を保持する第２ステージ
    と、 前記第１ステージに保持されたマスクのマークと前記第
    ２ステージ上のマークとを検出するマーク検出系を有
    し、該マーク検出系の検出結果に基づいて前記走査方向
    と直交する方向の倍率誤差を求める計測手段と、 を備えたことを特徴とする走査型露光装置。
16. 【請求項１６】 マスクを保持するマスクステージと基
    板を保持する基板ス テージとを同期して移動することに
    より、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走査露
    光する走査露光方法において、 前記マスクを保持するマスクステージの位置情報を第１
    計測手段を用いて計測するとともに、前記基板を保持す
    る基板ステージの位置情報を第２計測手段を用いて計測
    し、 前記マスク上の複数のマークの位置情報を検出し、 該検出された位置情報を用いて統計演算を行い、前記第
    １計測手段の計測結果に基づき前記マスクの位置を制御
    するための第１座標系と前記第２計測手段の計測結果に
    基づき前記基板の位置を制御するための第２座標系との
    対応関係を示すパラメータを求めることを特徴とする露
    光方法。
17. 【請求項１７】 前記統計演算は、最小自乗近似演算を
    含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記パラメータは線形誤差データを含
    むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記パラメータは前記第２座標系を基
    準とした前記第１座標系の誤差データを含むことを特徴
    とする請求項１６に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記パラメータは倍率誤差データを含
    むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記パラメータは回転誤差データを含
    むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記パラメータはオフセット誤差デー
    タを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記基板の露光中に前記マスクと前記
    基板とは、それぞれ所定の走査方向に移動されることを
    特徴とする請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の方
    法。
24. 【請求項２４】 前記パラメータは前記第１座標系の走
    査方向と前記第２座標系の走査方向とのスケーリング誤
    差データを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方
    法。
25. 【請求項２５】 前記パラメータは前記第１座標系の走
    査方向と前記第２座 標系の走査方向との平行度データを
    含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
26. 【請求項２６】 前記複数のマークは、前記第１座標系
    の走査方向に離れた複数のマークを含むことを特徴とす
    る請求項２３、２４、又は２５に記載の方法。