JPH05136024A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のアライメント方式によるシステムオフ
セット、プロセスオフセット、並びにステージ干渉計に
よる空気のゆらぎの影響による±０．０４μｍ内外の誤
差等を補完して、さらに位置合せ精度が向上したアライ
メント手段を備えた投影露光装置を得ること。 【構成】 マスクの原画パターンを感応基板に投影して
転写する際に、マスクマークと、基板マークとをＴＴＲ
方式の画像検出系で検出した位置ずれ量を指令信号とし
てステージの制御手段に送り、同じくＴＴＲ方式のＬＩ
Ａ系で検出したマスクと基板との相対移動量をフィード
バック情報に用いて前記ステージ手段の移動量をサーボ
制御する制御手段を備えた投影露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば半導体製造等に用
いられる投影露光装置に関し、特に精密なアライメント
手段を備えた投影露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の微細パターンを高分解能
で半導体ウエハ上に転写する装置として、一般にステッ
パーと呼ばれる投影型の露光装置が多用されている。こ
の種の装置では、レチクル（マスクと同義）に形成され
た原画パターンの投影像をウエハ（感応基板）上のショ
ット領域（被転写領域）に形成することでパターンの転
写を行う。この際に、レチクル（正確にはその投影像）
とウエハの一つのショット領域とを正確に位置合せ（ア
ライメント）する必要がある。

【０００３】従来のアライメント方式としては、レチク
ルの回路パターン周辺に形成されたアライメントマーク
と、ウエハ上のショット領域周辺に形成されたアライメ
ントマークとを同時に観察し、これらの画像情報等から
相対位置検出を行うＴＴＲ（スルーザレチクル）方式の
アライメント系を持つものが知られている。この方式に
よれば、レチクル上のマークとウエハ上のマークとを共
に高精度に検出してその位置ずれ量を求めることが可能
であり、このずれ量が補正されるようにレチクル、又は
ウエハを微動させることとなる。そして、この補正の際
には、通常の露光装置に設けられているウエハやレチク
ルのステージの位置測定に用いるレーザ干渉計を用いて
計測した移動量でサーボ制御している

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ウエハやレチ
クルのステージ位置測定に用いられているレーザ干渉計
では、その光源（並びに受光部）とステージに設けられ
た干渉ミラーとの間の空気中における光路長が長いた
め、この光路部分における空気のゆらぎの影響を受け、
検出精度に誤差が生じやすい問題がある。さらに、アラ
イメント時にレーザ干渉計による測定結果を用いてサー
ボ制御を行うと、この空気のゆらぎの影響により見掛け
上の位置変動が生じ、ステージ（並びにそれに載置され
たウエハやレチクル等）が一定位置に定まらない問題が
生ずる。

【０００５】これをさける方法のひとつとして、可干渉
性のレーザ光による２光束の干渉を利用したヘテロダイ
ン干渉法を応用し、先の投影レンズを通したＴＴＲ系で
ウエハとレチクルとをモニタする方法がある。このよう
なアライメント手段における位置計測系としては、例え
ば特開平２−２２７６０２号に示すようなＬＩＡ方式
（Ｌａｓｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉ
ｇｎｍｅｎｔ）方式等が知られている。

【０００６】この方式によれば、測定光の２光束の光路
が非常に近いため、空気のゆらぎが生じても２光束に共
通のゆらぎを受けるので、それらが互いにキャンセルさ
れて誤差が生じにくい利点がある。さらに、基本的に空
気中（フリースペース）における光路長が短く構成でき
るため、この点においても空気のゆらぎによる影響が極
めて少ないものとなる。また、常に検出系からヘテロダ
イン信号が出るため、アライメント時における位置計測
と同時に補正微動のサーボ制御がかけられるメリットが
ある。

【０００７】しかし、ＬＩＡ方式ではアライメントマー
クとして回折格子状のマークを用いるが、半導体素子の
作成工程によっては、格子の配列方向断面の形状に非対
称を生じることがあり、その影響により計測値毎にオフ
セット（位置決め誤差）が生じることがある。特に、ダ
イバイダイ方式による投影露光作業においては、１チッ
プ毎の位置計測に含まれる誤差が、そのまま重ね合わせ
誤差になるため、製造不良が生じやすくこの問題は重要
である。

【０００８】一方、ＴＴＲ方式によるＴＶ画像処理によ
り位置ずれ検出を行う方式によれば、上記製造プロセス
によってマークに非対称形状が生じても、マーク位置の
検出がマークエッジ信号の太さで認識できるため、この
ようなマーク形状の製造不良に伴う悪影響をさけること
が可能である。しかし、投影レンズの色収差補償範囲の
波長の測定光で使わないと、色収差によるオフセットが
生じ、計測値に誤差が含まれるため、その値をそのまま
を信ずることはできない。

【０００９】即ち、一般の投影露光装置では、レチクル
のパターンをウエハ上に高解像力で結像させるために、
投影光学系は露光用の照明光（例えば波長４３６nmのｇ
線、波長３６５nmのｉ線、波長２４８nmのKr-Fエキシマ
レーザ光等）のみに対して良好に色収差されている。こ
のため、露光光以外の波長でＴＴＲ方式のアライメント
を行えば、投影光学系の色収差により検出結果にオフセ
ットが含まれるため、高精度の位置ずれ量検出が行えな
い問題がある。

【００１０】従って、高精度の位置ずれ量検出を行うた
めには、露光光と全く同じ光質の光を用いてＴＴＲ方式
での検出を行なうことが望ましいが、露光光の波長の光
で測定を行う場合は、レジストが無い場合にのみ有効と
なる。即ち、フォトレジストが塗布されたウエハでは、
露光光による観察を行なうと、測定光がレジストに吸収
されて戻って来ない問題があり、仮に、一部が反射され
た場合であってもレジストによる光の吸収率がレジスト
内の色素のブリーチングの進行とともに時々刻々減少す
るので、検出した画像信号が経時的に変化してしまう等
の欠点がある。従って、露光光での観察を行う場合には
ウエハ上のアライメントマーク部分のみのレジストを予
め除去しておく必要がある。

【００１１】あるいは、反射光学系のように色収差のな
い光学系や、広く色収差補整された光学系においては、
レジストに感度のない波長の光を測定光として用いるこ
とができる。この場合には、レジスト表面からの反射光
と下地からの反射光との干渉も防げるふせげることか
ら、これらの光を用いてアライメントの位置計測を行う
ことが望ましい。

【００１２】しかし、このＴＴＲ方式によるＴＶ画像処
理による位置検出では、検出のために一定の処理時間が
必要となるため、このＴＶ画像処理による検出値に基い
て位置ずれ量の補正時におけるサーボ制御を行うことは
作業性の低下につながる問題がある。

【００１３】以上述べたように、従来の投影光学装置の
アライメント手段における位置計測並びに位置ずれ量の
補正制御における問題点として、２光束光ヘテロダイン
干渉法では、製造プロセスにおける問題から計測値に誤
差が生じる問題がある。一方、レンズを用いた光学系に
おいては、アライメント時の測定光として露光光でない
光を用いると、色収差による計測誤差が生じることがあ
り、これを補整する手段が複雑になる点が問題である。
さらに、位置ずれ補正時に従来のステージ干渉計による
サーボシステムを用いると、空気のゆらぎによる影響か
ら０．０４μｍ以下の静定性が得られない問題がある。
そこで、本発明ではこれらの問題点を解決し、極めて高
精度なアライメント手段を備えた投影露光装置を提供す
る事を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のために本
発明では、マスクの原画パターンを感応基板に投影して
転写する際に、前記マスクに設けられたマスクマーク
と、前記感応基板の被転写領域に対応して設けられた基
板マークとを検出し、該検出結果に基いて前記パターン
の投影像形成位置と前記被転写領域とを一致させて露光
する投影露光装置において、前記感応基板を載置して投
影光学系の光軸に対して垂直な面内で移動させるステー
ジ手段と、可干渉性のビーム光を前記基板マークに照射
して、該基板マークから発生する回折光を前記マスクを
通して検出することにより基板マークの移動量を測定す
る移動量測定手段と、前記測定手段により検出した前記
基板マークの移動量をフィードバック情報に用いて前記
ステージ手段の移動量をサーボ制御する制御手段と、露
光波長の光を利用して前記マスクを通して観察した前記
基板マークと前記マスクマークとの相対位置ずれ量を検
出する位置検出手段とを備え、前記検出手段により検出
された相対位置ずれ量を指令信号として前記制御手段に
与えることを特徴とする投影露光装置を提供する。

【００１５】また、この投影露光装置は、前記移動量測
定手段による測定値に基づいた前記ステージ手段の移動
時から露光動作終了時までの間に前記制御手段を作動さ
せ、前記ステージ手段のサーボロックを行うことも可能
である。

【００１６】

【作用】本発明に係る投影露光装置は上記のように構成
されているため、以下の作用を奏する。即ち、本発明で
はアライメントにおける位置ずれ計測には、露光波長の
光を利用したＴＴＲ方式によるいわゆる画像処理方式を
採用し、ここで検出された位置ずれ量に基く位置補正動
作時のステージ制御には、いわゆるＬＩＡ方式により検
出された移動量に基くサーボ制御方式を採用している。
この際に、アライメントマークとなるマスクに形成され
たマスクマークと感応基板に形成された基板マークと
は、共に画像処理による位置計測とステージ制御時の移
動量計測との両方に共通したものが使用可能であり、マ
スクおよび感応基板のアライメントマーク面積の有効利
用を図ることができるものとなっている。

【００１７】ここで、本発明ではアライメント時におけ
る位置ずれ量検出の際には、測定光に露光光（の波長の
光）を用いているため、ＴＴＲ方式を採用しても検出系
における焦点あわせ時に色収差の問題が生じないため誤
差要因とならず、さらにマークの観察結果から位置検出
を行う（いわゆる画像検出方式）ため、位置検出時のオ
フセットが生じない利点がある。

【００１８】一方、位置ずれ補正のためのステージ制御
時には、ＴＴＲ方式のＬＩＡ系により精密な微動制御を
行うものとなっている。即ち、本発明では従来のステー
ジ干渉計システムにより、ステージの長距離移動やステ
ッピング移動時等にはステージ干渉計を用いた位置計測
を行うが、アライメント時における位置ずれ（位置合せ
誤差）修正用精密送りと、位置あわせ後のサーボロック
（あるいは静止安定制御）には、ステージ手段に対して
ＴＴＲ方式のＬＩＡ系を用いた位置計測および移動量の
サーボ制御を行うものとなっている。

【００１９】このように、段階的な位置計測並びにアラ
イメントを行うこととしているのはは、従来同様のステ
ージ干渉計による計測値には±０．０４μｍ内外の誤差
が生ずるものの絶対座標を測定できる利点があり、一
方、ＬＩＡ系による測定範囲が長距離の測定には技術的
な問題があるからである。即ち、ＬＩＡ系による基本的
な測定範囲は、基準となる回折格子（ここでは、アライ
メントマークとなるマスクマーク並びに基板マーク）の
ピッチの±１／４幅の測定レンジしかなく、たとえば８
μｍピッチの格子では±２μｍしか測定できないものと
なる。なお、ＬＩＡ系の測定範囲に関しては、移動方向
に連続する格子マークを利用し、１ピッチ毎に移動する
量をカウントすることで測定レンジを広げることも可能
であるが、実際問題として感応基板上にこのような長い
連続した基板マークを形成することは極めて困難であ
る。このため、半導体素子製造に利用する感応基板上の
長距離移動を検出する際には、ＬＩＡ方式は適切ではな
い。

【００２０】そこで、従来のステージ干渉計による位置
合せ精度は、その誤差範囲を含めてもＬＩＡ系による測
定レンジ内に位置あわせが決定できるため、その後の画
像処理によりステージ干渉計による位置合せ状態におけ
る位置ずれ量を正確に検出すれば、ＬＩＡ系によるサー
ボ制御を行うことで精密な位置合せを行えるものとな
る。

【００２１】このため、本発明ではステージ干渉計によ
る計測値による絶対座標に基いて空気ゆらぎの影響等に
よる誤差範囲である±０．０４μｍ内外の微少量に位置
合せ精度を追い込んで、この状態における位置ずれ量を
ＴＴＲ方式の画像処理方式で正確に検出し、この検出結
果に基いてＬＩＡ系によるサーボ制御手段により補正微
動させることで精密なアライメントが行えるものとなっ
ている。

【００２２】特に、本発明ではＴＴＲ方式のＬＩＡ系に
よるサーボ制御手段を採用しているため、マスクと感応
基板との両者の動きを共に測定できる利点がある。さら
に、この検出系においては、空気中の光路長が短いため
に、空気ゆらぎの影響を受けずにすむ点でも有利であ
る。また、ＬＩＡ系の測定光にはレーザ光を用いること
ができるため、測定光が単色光であり、この測定光をア
ライメントマーク程の微少領域に２光束干渉縞を作るこ
とができれば検出が可能であるため、投影光学系に対し
て色収差があっても結像上の問題はない。また、横色収
差があっても、マスクマークと基板マークの相対移動の
みの検出を行なうため問題とならない。

【００２３】以上のように本発明に係る投影露光装置
は、マスク（の投影像）と感応基板（の被転写領域）と
のアライメントを行う際に、先ず、従来のステージ干
渉計での位置（移動量）計測値に従って、感応基板（ウ
エハ）の設計値に基くステッピング移動を行い、マスク
（レチクル）から見て感応基板（ウエハ）上の被転写領
域（ショット領域）の重ね合せを行う。次いで、ＴＴ
Ｒ方式での露光波長の光によるマスクマークと基板マー
クとの観察結果に基いて相対位置計測を行い、ステッピ
ング移動終了時の相互の微小ずれ量を計測する。そし
て、ここで計測された微小ずれ量を、ステージ制御手
段に指令信号として与え、このステージ制御手段は、Ｔ
ＴＲ方式のＬＩＡ系による移動量測定手段による検出値
をフィードバック情報に用いてステージの移動量のサー
ボ制御する。これにより、マスクと感応基板との補整及
びサーボロックが行われるが、必要に応じて上記の
（，）を何度か繰り返しても良い。そして、露光作
業後へ戻るといったシーケンスをとることになるが、
ＴＴＲ方式のＬＩＡ系に基くステージ手段の制御につい
ては露光動作中に作動させてもよい。

【００２４】すなわち、ＴＴＲ方式のＬＩＡ系を使った
マーク位置検出結果を逐次ステージ手段の制御にフィー
ドバックして露光動作中においてもサーボロックするこ
とにより、投影露光されたレジスト上の像のコントラス
トを向上させることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略
構成を示すものである。この装置は、投影レンズ２の上
方に位置するレチクル１を、照明光学系４を介して照射
された照明光６により照明し、ウエハ３の所定のショッ
ト領域１’にマスク１のパターンの像を形成して露光作
業を行う装置である。

【００２６】レチクル１は、レチクルテーブルＲＴに吸
着固定されており、このテーブルＲＴには干渉計ミラー
ＲＭが設けられており、レチクル１のパターン面の高さ
位置にレチクル干渉計ビームＲＩが入射して、レチクル
テーブルＲＴ（並びにそこに載置されたレチクル１）の
位置計測を行うものとなっている。なお、説明を簡略化
するため図１では、レチクル干渉計システムが１ｓｅｔ
しか書かれていないが、実際の装置には３ｓｅｔ以上設
けられており、レチクル面内のｘ−ｙ座標と、それに直
交する回転をモニターし、かつレチクルテーブルＲＴ用
のアクチュエータとサーボ系を組込むことにより、レチ
クルの位置決めを可能としている。

【００２７】同様に、ウエハ３はウエハステージＷＴに
吸着固定されており、ステージＷＴに設けられたウエハ
ミラーＷＭを介し、ウエハ干渉計ビームＷＩによるウエ
ハ干渉計によって位置制御される。この、ウエハ干渉計
も実際には２ｓｅｔ以上設けられており、ウエハ面内に
おけるｘ−ｙ座標と回転モニタ及び制御を行なう。ま
た、ウエハ３には複数のチップに対応したショット領域
（チップ領域）が設けられており、ウエハ干渉計でウエ
ハ３（ステージＷＴ）の位置をモニタしながら、レチク
ル１のパターン像が各ショット領域に重なる位置へ、ウ
エハステージＷＴがウエハ３を送り込む。

【００２８】さて、これらのステージＷＴ，テーブルＲ
Ｔの位置計測に用いられている干渉計は、長距離の移動
をモニターすることが可能であるが、その分だけ、空気
中を測定のための光ビームが走ることになる。そして、
この光路中において空気のゆらぎの影響をうけ、誤った
ステージ位置をモニターすることがある。よって、この
干渉計からの検出信号でステージ移動手段に対してサー
ボをかけると、間違った位置にステージを位置決めする
ことがあり、位置決め後のサーボロックの状態でも空気
ゆらぎの状態によってはランダムな振動でゆらいだりす
ることがあるため、正しい位置決めが困難であった。

【００２９】一方、半導体製造に使用する投影露光装置
では、一つのチップに対して２０数枚ものレチクルのパ
ターンを重ね合せる必要がある。これらのレチクルとウ
エハ上のチップ領域とのアライメント作業においては、
ウエハのチップ領域若しくはその近傍位置に設けられた
ウエハマーク（１６，２２）を、アライメントセンサー
１０〜１５又は２０〜２５で検出し、このウエハマーク
を指定位置に移動させることでウエハやレチクルを位置
決めするのが一般的である。

【００３０】この位置決め方式やセンサーには数々の発
明がなされているが、この実施例では、露光光（露光波
長の測定光）を用いた明視野画像処理方式を位置検出手
段として採用している。これは、レチクル１の上部にア
ライメント用の顕微鏡を複数組（例えば、４ｓｅｔ）設
け、これらの顕微鏡によりアライメントマークを観察
し、観察像を画像解析することで位置検出するものであ
る。

【００３１】具体的には露光光と同一波長の光をファイ
バー２０等で導き、レチクル１上のレチクルマーク２１
を照明すると共に、その光は投影レンズを通してレチク
ルマーク２１に対応するウエハマーク２２をも照射す
る。これらの光は、各マークで反射され、それらのマー
ク像がアライメント光学系２３を介してＴＶカメラ２４
で検出される。なお、レジストによる照明光の吸収を考
慮して、予めレジストをウエハマーク部のみ剥しておく
と良い。

【００３２】そして、ここで検出された画像信号２５は
別の信号処理装置（図示せず）により解析され、レチク
ル１とウエハ３との位置ズレ状態（実際には各マークの
位置ずれ状態）が検出される。ここでは、これらの検出
系を４組使うことで、レチクル１とウエハ３と相対位置
ズレ状態が、ｘ方向，ｙ方向，回転状態、倍率等の各成
分として正しく求められる。

【００３３】ここで、これらの誤差成分の内、レチクル
１の位置決め不良によるものについては、これらの値を
補整するように干渉計システムに誤差信号が送られ、レ
チクルテーブルＲＴの制御手段により、レチクル１を正
しい位置に補正微動させて固定する。また、ウエハステ
ージＷＴについても、原則として先の誤差成分情報に基
いて位置決めされている。しかし、先に述べたようにウ
エハステージＷＴのように空気長が長いステージ干渉計
によるサーボ制御を行うと、空気のゆらぎの影響で誤っ
た位置固定がなされる場合がある。例えば、ウエハが移
動していない（一定位置にいる）場合であっても、空気
のゆらぎの影響でステージ干渉計による検出位置が移動
してしまう場合があり、アライメント信号を取った時点
とその誤差を補正して露光する時点では、見掛け上わず
かながら異なる位置にあるものとして検出される（これ
に基いて補正微動されると、結果として誤った位置に送
られることとなる。）。

【００３４】そこで、ウエハステージＷＴを高精度（ス
テージ干渉計による位置検出信号の計測誤差以下）で位
置決め並びに停止させる為に、この実施例ではＴＴＲ方
式のＬＩＡ系による位置計測手段を備えている。このＬ
ＩＡ系による位置計測手段では、He−Neレーザからなる
光源１０からの光束をビームスプリッタ等で分割し、そ
れぞれ別個の光音響素子１１ａ，１１ｂを通すことで、
それぞれ異なる周波数とする。この光音響素子１１ａ，
１１ｂは、ガラスや結晶等で作られており、一面に超音
波トランスデューサ（ＡＯＭ）がはってある。そして、
光音響素子１１ｓ，１１ｂのＡＯＭに、例えば８０ＭＨ
ｚと８０．０２５ＭＨｚの高周波正弦波を印加すると、
それぞれの周波数に応じた超音波がガラス内を移動し、
動く粗密波を生じる。ここに光が入射すると、ブラッグ
の回折をおこし、その１次光は光の周波数が８０ＭＨｚ
（透過光１２ａ）となり、もう一方は８０．０２５ＭＨ
ｚ（透過光１２ｂ）へとシフトする。そして、光音響素
子１１ａ，１１ｂから生じたそれぞれの一次回折光のみ
がＬＩＡ系の検出光学系に送られ、レチクル１を介して
ウエハ３に設けられたウエハマーク１６にそれぞれが導
かれる。

【００３５】ここで、ウエハ３に設けられたウエハマー
ク１６は、回折格子状に形成されている。その格子ピッ
チは、先の周波数シフト光１２ａ，１２ｂが斜方より入
射した時、おのおのの回折光のうち１つがウエハ面に対
して垂直方向に戻るように作られており、また、そのよ
うに光学系がセット（周波数シフト光のウエハマーク１
６への入射角が決定）されている。

【００３６】そして、ウエハマーク１６から垂直方向に
生じた２つの回折光は、混合されて一つの検出光１３と
なり、元の光路の中心を戻ってデテクタ１４に入射す
る。このデテクタ１４では、２つの周波数シフト光の差
の周波数２５ＫＨｚを検知するが、ウエハステージＷＴ
の移動に比例して、基準格子（図示せず）からの基準検
出信号との間に位相差が生じる。（なお、レチクル１に
対しても同様のことを行ない、レチクルの位置もモニタ
ーする。）

【００３７】従って、この位相（およびその変化の状
態）をモニタすることで、ウエハ３およびレチクル１の
位置を知ることが可能である。ここで、例えばウエハマ
ーク１６の格子ピッチを８μｍとすると、位相差が３６
０°となる場合に４μｍの移動となる。この位相は、最
小単位として０．１°位迄は測定可能なため、検出精度
が１ｎｍ程度の位置センサーとなる。よって、この信号
でウエハステージＷＴに対してサーボ制御をかけること
でウエハを高精度で停止させることができる。また、こ
のＬＩＡ系による検出系の大きな特徴は、二つの測定光
（周波数シフト光１２ａ，１２ｂ）が共にほとんど同一
光路であり、かつ、その光路中のほとんどが投影レンズ
内部を通り空気中を通らないため、空気のゆらぎによる
影響が殆どない。従って、この点においても、検出誤差
が極めて小さなものであり、位置決め精度が従来に比較
して格段に向上したものとなっている。

【００３８】ここで、ＬＩＡ系では検知対象となるのが
信号成分のうちの位相であるため、移動量が４μｍ毎に
繰り返し同一検出信号となるので、±２μｍ以内の測定
には原則として使用できない。このため、前述したよう
に本実施例では、まずウエハ干渉計による計測に基いて
ステージＷＴを作動させ、位置決め精度が±２μｍ以内
となるようにウエハ３のチップ領域を追い込んだ後、Ｌ
ＩＡ系による計測に基いてウエハステージＷＴを補正微
動させるようにしている。

【００３９】この実施例におけるアライメント動作のシ
ーケンスを図２に示す。まず、ウエハ干渉計による計測
に基いてウエハステージＷＴをサーボ制御して、ステー
ジＷＴをステッピング作動させ、ウエハ上のチップ領域
をレチクルのパターン投影像形成位置に順次送り込み、
ウエハステージＷＴを停止させる。この状態で前述した
ＴＴＲ方式の画像検出手段による位置決め誤差（位置ず
れ量）の検出と、同時にＬＩＡ系の位置検出手段による
位置計測を開始する。そして、ＴＴＲ方式の画像検出手
段による検出結果に基いて、位置ずれ補正量（ｄｘ，ｄ
ｙ，ｄθ）の各成分を算出する。ここで算出された各補
正量を指令信号として、ＬＩＡ系の位置検出信号に基く
ステージＷＴのサーボ制御を行い、ウエハの微動による
位置補正を行う（レチクル１もレチクル干渉計に基くレ
チクルテーブルＲＴのサーボ制御で動かす。）。そし
て、ウエハステージＷＴを停止させて露光作業を行う
が、露光作業中のステージ微動等を考慮して、ＬＩＡ系
の位置検出信号に基くステージＷＴのサーボロックを行
うことが好ましい。

【００４０】この時、ウエハ干渉計の計測値における空
気ゆらぎによる誤差（或は微動）成分はせいぜい０．１
μｍであるため、ＬＩＡ系の位置検出範囲である±２μ
ｍ以内には十分追い込める。また、レチクル干渉計は、
レチクルテーブルＲＴのストロークがせいぜい１０ｍｍ
のため、干渉光ビームが空中を走る距離がウエハ干渉計
の空気長に比べて圧倒的に短い。また、投影レンズの倍
率分だけウエハには影響を与えない（通常は縮小投影で
あるため、レチクルの配置誤差がその投影像に殆ど影響
しない）ため、レチクル干渉計に基く位置計測並びにサ
ーボ追い込みで充分である。もちろん、ウエハ同様にＬ
ＩＡ系によるサーボ制御を行うことも可能である。

【００４１】なお、本実施例ではＬＩＡ系の検出系を画
像処理光学系と同軸に組んでいるため、アライメントマ
ーク（レチクルマークおよびウエハマーク）を相互の検
出系で共有する構成となっている。このため、ウエハ面
上におけるレチクルマーク形成領域を最小に抑えること
が可能であり、ウエハの有効活用を図ることができるも
のとなっている。さらに、これらが同一マークを検査対
象としているため、別個の異なる光学系を使用した場合
のここの光学系の検出精度の相違による検出誤差が生ず
ることがない。逆に、この共用光学系のもつ不安定性も
相互の検出系で共用することとなるため、検出精度誤差
も相互の検出系でキャンセルされるので、この点におい
ても検出誤差が生じにくいものとなっている。

【００４２】加えて、本実施例ではこれらの共用検出光
学系を４軸で設けているため、レチクルとウエハの位置
計測および位置ずれ計測において、ＸＹ方向のみならず
Ｒｏｔ（回転）の各誤差管理が可能であり、さらにはこ
れらの組み合せによっては倍率誤差の管理も可能とな
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の画像処理アライメントによる色収差に起因するシス
テムオフセット、アライメントマークの非対称等による
プロセスオフセット、並びにステージ干渉計によるステ
ージ制御手段に含まれる空気のゆらぎの影響による±
０．０４μｍ内外の誤差等を補完して、さらに位置合せ
精度が向上したアライメントが実現できるため、微細パ
ターンの結像性が格段に向上した投影露光装置が得られ
る。

【００４４】また、本発明では露光動作中もＴＴＲ方式
のＬＩＡ系によるステージ手段のサーボロックが行える
ため、露光中のステージ安定性も格段に向上し、この点
においても微細パターンの転写が正確かつ確実に実施で
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略構
成を示す説明図である。

【図２】図１に示す実施例における動作のシーケンスを
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…レチクル ２…投影レンズ ３…ウエハ １６…ウエハマーク ２１…レチクルマーク ＲＴ…レチクルテーブル ＲＭ…レチクル干渉計用ミラー ＷＴ…ウエハテーブル ＷＩ…ウエハ干渉計 ＷＭ…ウエハ干渉計用ミラー １０〜１６…ＬＩＡ光学系 ２０〜２５…ＴＴＲ画像処理光学系

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクの原画パターンを感応基板に投影
   して転写する際に、前記マスクに設けられたマスクマー
   クと、前記感応基板の被転写領域に対応して設けられた
   基板マークとを検出し、該検出結果に基いて前記パター
   ンの投影像形成位置と前記被転写領域とを一致させて露
   光する投影露光装置において、 前記感応基板を載置して投影光学系の光軸に対して垂直
   な面内で移動させるステージ手段と、 可干渉性のビーム光を前記基板マークに照射して、該基
   板マークから発生する回折光を前記マスクを通して検出
   することにより基板マークの移動量を測定する移動量測
   定手段と、 前記測定手段により検出した前記基板マークの移動量を
   フィードバック情報に用いて前記ステージ手段の移動量
   をサーボ制御する制御手段と、 露光波長の光を利用して前記マスクを通して観察した前
   記基板マークと前記マスクマークとの相対位置ずれ量を
   検出する位置検出手段とを備え、 前記検出手段により検出された相対位置ずれ量を指令信
   号として前記制御手段に与えることを特徴とする投影露
   光装置。
2. 【請求項２】 前記移動量測定手段による測定値に基づ
   いた前記ステージ手段の移動時から露光動作終了時まで
   の間に前記制御手段を作動させ、前記ステージ手段のサ
   ーボロックを行うことを特徴とする請求項１記載の投影
   露光装置。