JPH07321031A - 投影露光装置、及び該装置の調整方法 - Google Patents
投影露光装置、及び該装置の調整方法Info
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- JPH07321031A JPH07321031A JP7067788A JP6778895A JPH07321031A JP H07321031 A JPH07321031 A JP H07321031A JP 7067788 A JP7067788 A JP 7067788A JP 6778895 A JP6778895 A JP 6778895A JP H07321031 A JPH07321031 A JP H07321031A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】簡単な構成で高速かつ高精度に感光基板とマス
ク（投影像）との位置合せを行う装置を得る。 【構成】位置決めすべきウエハ（９）の位置ずれを投影
レンズ（６）を介してＴＴＬ方式で検出するアライメン
ト検出系（１５、１６、１８、２３、２４、２５）の検
出中心とレチクル（５）の投影点との相対位置関係をウ
エハステージ（７）上の基準マーク板（ＦＭ）を使って
チェックする際、その基準マーク板（ＦＭ）に対して焦
点合せを実行するように構成した。
ク（投影像）との位置合せを行う装置を得る。 【構成】位置決めすべきウエハ（９）の位置ずれを投影
レンズ（６）を介してＴＴＬ方式で検出するアライメン
ト検出系（１５、１６、１８、２３、２４、２５）の検
出中心とレチクル（５）の投影点との相対位置関係をウ
エハステージ（７）上の基準マーク板（ＦＭ）を使って
チェックする際、その基準マーク板（ＦＭ）に対して焦
点合せを実行するように構成した。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は集積回路（ＩＣ）等のパタ
ーンを光学的に転写する投影型露光装置等において、マ
スクやレチクルと感光基板（ウェハ）との位置合せを正
確に行なうための位置合せ装置に関するものである。
ーンを光学的に転写する投影型露光装置等において、マ
スクやレチクルと感光基板（ウェハ）との位置合せを正
確に行なうための位置合せ装置に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】大規模集積回路（ＬＳＩ）パターンの微
細化は年々進行しているが、微細化に対する要求を満た
し、且つ生産性の高い回路パターン焼付け装置として縮
小投影型露光装置が普及してきている。従来より用いら
れてきたこれらの装置においては、シリコンウェハに焼
付けされるべきパターンの何倍か（例えば５倍）のレチ
クルパターンが投影レンズによって縮小投影され、１回
の露光で焼付けされるのはウェハ上で対角長２１mmの正
方形よりも小さい程度の領域である。従って直径１２５
mm位のウェハ全面にパターンを焼付けるには、ウェハを
ステージに載せて一定距離移動させては露光を繰返す、
いわゆるステップアンドリピート方式を採用している。
細化は年々進行しているが、微細化に対する要求を満た
し、且つ生産性の高い回路パターン焼付け装置として縮
小投影型露光装置が普及してきている。従来より用いら
れてきたこれらの装置においては、シリコンウェハに焼
付けされるべきパターンの何倍か（例えば５倍）のレチ
クルパターンが投影レンズによって縮小投影され、１回
の露光で焼付けされるのはウェハ上で対角長２１mmの正
方形よりも小さい程度の領域である。従って直径１２５
mm位のウェハ全面にパターンを焼付けるには、ウェハを
ステージに載せて一定距離移動させては露光を繰返す、
いわゆるステップアンドリピート方式を採用している。
【０００３】ＬＳＩの製造においては、数層以上のパタ
ーンがウェハ上に順次形成されていくが、異なる層間の
パターンの重ね合せ誤差（位置ずれ）を一定値以下にし
ておかなければ、層間の導電または絶縁状態が意図する
ものでなくなり、ＬＳＩの機能を果すことができなくな
る。例えば１μｍの最小線幅の回路に対しては、せいぜ
い0.２μｍ程度の位置ずれしか許されない。
ーンがウェハ上に順次形成されていくが、異なる層間の
パターンの重ね合せ誤差（位置ずれ）を一定値以下にし
ておかなければ、層間の導電または絶縁状態が意図する
ものでなくなり、ＬＳＩの機能を果すことができなくな
る。例えば１μｍの最小線幅の回路に対しては、せいぜ
い0.２μｍ程度の位置ずれしか許されない。
【０００４】縮小投影式の露光装置においては、既に形
成されたウェハ上のパターンとレチクルの投影像の位置
を合わせる方式としてオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉ
ｓ）方式とスルーザレンズ方式（ＴＴＬ方式）がある。
オフアクシス方式においては投影レンズの外部にある位
置合わせ用顕微鏡によってウェハの位置合わせマークの
位置を計測し、ウェハ全体をレチクルに対し一度に位置
合わせしてしまうので高速な位置合わせ動作が可能であ
り、回転位置合わせが高精度でできるという特徴がある
が、ウェハ全体又は部分的に伸縮があると、ウェハ全面
にわたって良好な位置合わせ精度を保つことが困難とな
る。
成されたウェハ上のパターンとレチクルの投影像の位置
を合わせる方式としてオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉ
ｓ）方式とスルーザレンズ方式（ＴＴＬ方式）がある。
オフアクシス方式においては投影レンズの外部にある位
置合わせ用顕微鏡によってウェハの位置合わせマークの
位置を計測し、ウェハ全体をレチクルに対し一度に位置
合わせしてしまうので高速な位置合わせ動作が可能であ
り、回転位置合わせが高精度でできるという特徴がある
が、ウェハ全体又は部分的に伸縮があると、ウェハ全面
にわたって良好な位置合わせ精度を保つことが困難とな
る。
【０００５】一方、ＴＴＬ方式においては投影レンズを
通して投影露光する小領域毎にウェハの位置合わせマー
クを検出できるので、ウェハ全面にわたって良好な精度
が得られるという特徴があるが、位置合わせ動作が遅
く、回転位置合わせ誤差も除きにくいという欠点があっ
た。
通して投影露光する小領域毎にウェハの位置合わせマー
クを検出できるので、ウェハ全面にわたって良好な精度
が得られるという特徴があるが、位置合わせ動作が遅
く、回転位置合わせ誤差も除きにくいという欠点があっ
た。
【０００６】
【発明の目的】本発明はこれら両方式の欠点を解決し、
簡単な構成で高速かつ高精度に感光基板とマスク（投影
像）との位置合せを行なう装置を得ることを目的とす
る。
簡単な構成で高速かつ高精度に感光基板とマスク（投影
像）との位置合せを行なう装置を得ることを目的とす
る。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、マスク（レチクル）のパター
ン像を感光基板（ウェハ）に投影する投影光学系（縮小
投影レンズ）と、投影されたパターン像とウェハの２次
元的な位置ずれを検出する検出装置と、その位置ずれが
なくなるようにウェハを互いに直交するＸ方向とＹ方向
とに移動させると共に回転させる手段（ステージやウェ
ハホルダ）とを有する装置において、前記検出装置に、
ウェハのＸ方向の位置ずれを投影レンズを介して検出す
るための光学系を備えた第１検出手段（スルーザレンズ
方式のＸ方向のアライメント検出系）と、ウェハのＹ方
向と回転方向の位置ずれを検出するために投影レンズと
別設した光学系を備えた第２検出手段（オフアクシス方
式のＹ方向、θ方向のアライメント検出系）とを設ける
こと、あるいは前記検出装置に、ウェハのＸ方向とＹ方
向との位置ずれを投影レンズを介して検出するための光
学系を備えた第１検出手段（スルーザレンズ方式のＸ方
向、Ｙ方向のアライメント検出系）と、ウェハの回転方
向の位置ずれを検出するために投影レンズと別設した光
学系を備えた第２検出手段（オフアクシス方式のθ方向
のアライメント検出系）とを設けることを技術点要点と
している。
ン像を感光基板（ウェハ）に投影する投影光学系（縮小
投影レンズ）と、投影されたパターン像とウェハの２次
元的な位置ずれを検出する検出装置と、その位置ずれが
なくなるようにウェハを互いに直交するＸ方向とＹ方向
とに移動させると共に回転させる手段（ステージやウェ
ハホルダ）とを有する装置において、前記検出装置に、
ウェハのＸ方向の位置ずれを投影レンズを介して検出す
るための光学系を備えた第１検出手段（スルーザレンズ
方式のＸ方向のアライメント検出系）と、ウェハのＹ方
向と回転方向の位置ずれを検出するために投影レンズと
別設した光学系を備えた第２検出手段（オフアクシス方
式のＹ方向、θ方向のアライメント検出系）とを設ける
こと、あるいは前記検出装置に、ウェハのＸ方向とＹ方
向との位置ずれを投影レンズを介して検出するための光
学系を備えた第１検出手段（スルーザレンズ方式のＸ方
向、Ｙ方向のアライメント検出系）と、ウェハの回転方
向の位置ずれを検出するために投影レンズと別設した光
学系を備えた第２検出手段（オフアクシス方式のθ方向
のアライメント検出系）とを設けることを技術点要点と
している。
【０００８】
【実施例】次に本発明の実施例が適用される投影型露光
装置の構成を図１、図２、図３に基づいて説明する。光
源１は感光剤を感光するような波長（露光波長）の照明
光を発生し、その照明光は第１コンデンサーレンズ２を
通った後、シャッター３を通り、第２のコンデンサーレ
ンズ４に至る。シャッター３は照明光の透過及び遮断を
制御し、第２コンデンサーレンズ４はレチクル（マス
ク）５を均一な照明光で照明する。縮小投影レンズ（以
下単に投影レンズとする）６はレチクルＲに描かれたパ
ターンの像を１／５、あるいは１／１０に縮小し、その
縮小像を感光剤の塗布されたウェハ（感光基板）９上に
投影する。ウェハホルダー８はそのウェハ９を真空吸着
するとともに、２次元移動ステージ（以下単にステージ
とする）７上に回転可能及び上下動可能に設けられてい
る。さらにそのステージ７には、ウェハホルダー８の上
下動に伴って上下動する基準マーク板ＦＭが設けられて
いる。ステージ７の２次元的な位置のうち、Ｘ方向の位
置はレーザ光束の干渉を利用したレーザ干渉計１０によ
って検出され、Ｘ方向と直交するＹ方向の位置は図２に
示すようにレーザ干渉計１０４によって検出される。ス
テージ７にはレーザ干渉計用の平面ミラー７ａ、７ｂが
互いに直交するように設けられ、それぞれレーザ干渉計
１０、レーザ干渉計１０４からのレーザビームを反射す
る。両干渉計１０、１０４からのレーザビームは直交
し、その交点が投影レンズ６の光軸Ｏと一致するように
配置される。
装置の構成を図１、図２、図３に基づいて説明する。光
源１は感光剤を感光するような波長（露光波長）の照明
光を発生し、その照明光は第１コンデンサーレンズ２を
通った後、シャッター３を通り、第２のコンデンサーレ
ンズ４に至る。シャッター３は照明光の透過及び遮断を
制御し、第２コンデンサーレンズ４はレチクル（マス
ク）５を均一な照明光で照明する。縮小投影レンズ（以
下単に投影レンズとする）６はレチクルＲに描かれたパ
ターンの像を１／５、あるいは１／１０に縮小し、その
縮小像を感光剤の塗布されたウェハ（感光基板）９上に
投影する。ウェハホルダー８はそのウェハ９を真空吸着
するとともに、２次元移動ステージ（以下単にステージ
とする）７上に回転可能及び上下動可能に設けられてい
る。さらにそのステージ７には、ウェハホルダー８の上
下動に伴って上下動する基準マーク板ＦＭが設けられて
いる。ステージ７の２次元的な位置のうち、Ｘ方向の位
置はレーザ光束の干渉を利用したレーザ干渉計１０によ
って検出され、Ｘ方向と直交するＹ方向の位置は図２に
示すようにレーザ干渉計１０４によって検出される。ス
テージ７にはレーザ干渉計用の平面ミラー７ａ、７ｂが
互いに直交するように設けられ、それぞれレーザ干渉計
１０、レーザ干渉計１０４からのレーザビームを反射す
る。両干渉計１０、１０４からのレーザビームは直交
し、その交点が投影レンズ６の光軸Ｏと一致するように
配置される。
【０００９】図１において、レーザ光源１１は、ウェハ
９上の感光剤を感光させない波長の光を発生し、その光
束はビームエクスパンダー１２、シリンドリカルレンズ
１３を通り、反射鏡１４で反射された後ビームスプリッ
ター１５を通り、集光レンズ１６で集光されて反射鏡１
７でレチクルＲの裏面（投影レンズ６側の面）に向けて
進む。視野絞１８は、そのレーザ光束の集光点に配置さ
れて、視野絞１８を通したレーザ光束は発散して反射鏡
１９に入射する。この視野絞１８の中央にはレーザ光束
が楕円形に結像する。反射鏡１９はレチクルＲの裏面
（以下パターン面と呼ぶ）と平行な反射平面を有し、入
射してきたレーザ光束を投影レンズ６の瞳に向けて反射
する。
９上の感光剤を感光させない波長の光を発生し、その光
束はビームエクスパンダー１２、シリンドリカルレンズ
１３を通り、反射鏡１４で反射された後ビームスプリッ
ター１５を通り、集光レンズ１６で集光されて反射鏡１
７でレチクルＲの裏面（投影レンズ６側の面）に向けて
進む。視野絞１８は、そのレーザ光束の集光点に配置さ
れて、視野絞１８を通したレーザ光束は発散して反射鏡
１９に入射する。この視野絞１８の中央にはレーザ光束
が楕円形に結像する。反射鏡１９はレチクルＲの裏面
（以下パターン面と呼ぶ）と平行な反射平面を有し、入
射してきたレーザ光束を投影レンズ６の瞳に向けて反射
する。
【００１０】反射鏡１９で反射したレーザ光束２１は投
影レンズ６によって集光され、ウェハ９上にスポット光
ＬＹを形成する。スポット光ＬＹはシリンドリカルレン
ズ１３によってＸ方向に細長く伸びた楕円形であり、ウ
ェハ９上にＸ方向に細長く伸びたマークのＹ方向の位置
を検出するものである。そのウェハ９上のマークで生じ
た散乱光あるいは回折光は、投影レンズ６に逆入射して
反射鏡１９、視野絞１８、反射鏡１７、及び集光レンズ
１６を通って、ビームスプリッター１５で反射されて、
空間フィルター２３に至る。空間フィルター２３は、ウ
ェハ９からの正反射光を遮断し、散乱光や回折光を透過
する。集光レンズ２４は空間フィルター２３を通ったマ
ークからの散乱光や回折光を光電検出器２５の受光面に
集光する。さて、そのスポット光ＬＹを形成するレーザ
光束２１の主光線は、図１に示すようにレチクル５と投
影レンズ６の間では投影レンズ６の光軸に対して傾いて
いる。
影レンズ６によって集光され、ウェハ９上にスポット光
ＬＹを形成する。スポット光ＬＹはシリンドリカルレン
ズ１３によってＸ方向に細長く伸びた楕円形であり、ウ
ェハ９上にＸ方向に細長く伸びたマークのＹ方向の位置
を検出するものである。そのウェハ９上のマークで生じ
た散乱光あるいは回折光は、投影レンズ６に逆入射して
反射鏡１９、視野絞１８、反射鏡１７、及び集光レンズ
１６を通って、ビームスプリッター１５で反射されて、
空間フィルター２３に至る。空間フィルター２３は、ウ
ェハ９からの正反射光を遮断し、散乱光や回折光を透過
する。集光レンズ２４は空間フィルター２３を通ったマ
ークからの散乱光や回折光を光電検出器２５の受光面に
集光する。さて、そのスポット光ＬＹを形成するレーザ
光束２１の主光線は、図１に示すようにレチクル５と投
影レンズ６の間では投影レンズ６の光軸に対して傾いて
いる。
【００１１】これは、投影レンズ６のレチクル５側が非
テレセントリックな光学系だからである。そこで、レー
ザ光束２１を投影レンズ６の瞳に向けて反射する反射鏡
１９をレチクル５のパターン投影の際、レチクル５から
の露光波長の光が遮光されないような位置に配置する。
以上、ビームスプリッタ１５、集光レンズ１６、視野絞
１８、空間フィルター２３、集光レンズ２４、及び光電
検出器２５によってＴＴＬ方式によるＹ方向のアライメ
ント検出系を構成する。尚、図１では不図示であるが、
ウェハ９上にＹ方向に細長く伸びたレーザ光のスポット
光ＬＸを形成するＴＴＬ方式によるＸ方向のアライメン
ト検出系が紙面と垂直な方向にも全く同様に設けられて
いる。
テレセントリックな光学系だからである。そこで、レー
ザ光束２１を投影レンズ６の瞳に向けて反射する反射鏡
１９をレチクル５のパターン投影の際、レチクル５から
の露光波長の光が遮光されないような位置に配置する。
以上、ビームスプリッタ１５、集光レンズ１６、視野絞
１８、空間フィルター２３、集光レンズ２４、及び光電
検出器２５によってＴＴＬ方式によるＹ方向のアライメ
ント検出系を構成する。尚、図１では不図示であるが、
ウェハ９上にＹ方向に細長く伸びたレーザ光のスポット
光ＬＸを形成するＴＴＬ方式によるＸ方向のアライメン
ト検出系が紙面と垂直な方向にも全く同様に設けられて
いる。
【００１２】さて、ウェハ９のアライメント（位置合
せ）のために、投影レンズ６を介したＴＴＬ方式のアラ
イメント検出系の他に、オフ・アクシス系のウェハアラ
イメント検出系が設けられている。レーザ光源３１はウ
ェハ９上の感光剤を感光させない波長のレーザ光を発生
し、そのレーザ光束は、ビームエクスパンダー３２で平
行光束に形成され、シリンドリカルレンズ３３を通っ
て、ガルパノミラー等の振動鏡３５で反射された後、集
光レンズ３６に入射して焦点３７にレーザ光束を集光す
る。振動鏡３５は微小角だけ一定の角周波数で回転振動
する。このため焦点３７に集光したレーザ光束は、紙面
と垂直な方向に単振動する。さて、集光レンズ３６から
の振動したレーザ光束は、第２対物レンズ３８によって
再び平行光束にされて、ビームスプリッター３９で２つ
の光束に分割される。ビームスプリッター３９で反射し
たレーザ光束は反射鏡４０で反射された後、ビームスプ
リッター４１に入射する。ビームスプリッター４１で反
射されたレーザ光束は第１対物レンズＭＹに入射し、シ
リンドリカルレンズ３３と、この第１対物レンズＭＹと
第２対物レンズ３８とによって、ウェハ９上にＸ方向に
細長く延びた楕円形のスポット光ＭＹＳが結像される。
一方、ビームスプリッター３９を透過したレーザ光束
は、ビームスプリッター４２で反射されて、第１対物レ
ンズＭθに入射する。これによってウェハ９上にＸ方向
に細長く延びた楕円形のスポット光ＭθＳが結像され
る。第１対物レンズＭＹ、Ｍθの両光軸は、ともに投影
レンズ６の光軸と平行に配置され、その間隔は円板状の
ウェハ９の直径よりも小さな所定値に定められている。
また、第１対物レンズＭＹ、Ｍθの両光軸を結ぶウェハ
９上の線分の方向は、Ｘ方向と一致するように定められ
ている。スポット光ＭＹＳ、ＭθＳは振動鏡３５によっ
て、ウェハ９上をＹ方向に微小振動し、ウェハ９上にＸ
方向に細長く形成されたマークを照射する。そして、ス
ポット光ＭＹＳの照射により、そのマークから生じた散
乱光又は回折光は、第１対物レンズＭＹに逆入射し、ビ
ームスプリッター４１を透過した後、空間フィルター４
３に至る。空間フィルター４３は、スポット光ＭＹＳの
ウェハ９からの正反射光を遮断し、マークからの散乱光
や回折光を透過する。その散乱光や回折光は、集光レン
ズ４４によって光電検出器４５の受光面に集光される。
同様に、スポット光ＭθＳの照射によりウェハ９上のマ
ークから生じた散乱光又は回折光は第１対物レンズＭθ
に逆入射し、ビームスプリッター４２を透過した後、空
間フィルター４６に至る。空間フィルター４６は空間フ
ィルター４３と同じ作用を有し、その空間フィルター４
６を通った散乱光や回折光は、集光レンズ４７によって
光電検出器４８の受光面に集光される。光電検出器４
５、４８はウェハ９のマークからの散乱光や回折光の量
に応じた光電信号を出力する。尚、ビームスプリッター
３９、反射鏡４０は図１中、投影レンズ６の背後に配置
され、第１対物レンズＭＹ、Ｍθも、図２に示すように
投影レンズ６の背後に配置される。これは図２に示すよ
うにステージ７上のウェハホルダー８にウェハ９を装置
の正面から矢印ＷＬ１のように搬送する際、第１対物レ
ンズＭＹ、Ｍθが機械的に干渉しないようにするととも
に、ウェハホルダー８のウェハ載置面のクリーニング等
の保守を容易にするためである。尚、第１対物レンズＭ
Ｙ、ビームスプリッター４１、空間フィルター４３、集
光レンズ４４及び光電検出器４５によって構成されたア
ライメント系を、Ｙアライメント検出系とし、第１対物
レンズＭθ、ビームスプリッター４２、空間フィルター
４６、集光レンズ４７及び光電検出器４８によって構成
されたアライメント系をθアライメント検出系とする。
せ）のために、投影レンズ６を介したＴＴＬ方式のアラ
イメント検出系の他に、オフ・アクシス系のウェハアラ
イメント検出系が設けられている。レーザ光源３１はウ
ェハ９上の感光剤を感光させない波長のレーザ光を発生
し、そのレーザ光束は、ビームエクスパンダー３２で平
行光束に形成され、シリンドリカルレンズ３３を通っ
て、ガルパノミラー等の振動鏡３５で反射された後、集
光レンズ３６に入射して焦点３７にレーザ光束を集光す
る。振動鏡３５は微小角だけ一定の角周波数で回転振動
する。このため焦点３７に集光したレーザ光束は、紙面
と垂直な方向に単振動する。さて、集光レンズ３６から
の振動したレーザ光束は、第２対物レンズ３８によって
再び平行光束にされて、ビームスプリッター３９で２つ
の光束に分割される。ビームスプリッター３９で反射し
たレーザ光束は反射鏡４０で反射された後、ビームスプ
リッター４１に入射する。ビームスプリッター４１で反
射されたレーザ光束は第１対物レンズＭＹに入射し、シ
リンドリカルレンズ３３と、この第１対物レンズＭＹと
第２対物レンズ３８とによって、ウェハ９上にＸ方向に
細長く延びた楕円形のスポット光ＭＹＳが結像される。
一方、ビームスプリッター３９を透過したレーザ光束
は、ビームスプリッター４２で反射されて、第１対物レ
ンズＭθに入射する。これによってウェハ９上にＸ方向
に細長く延びた楕円形のスポット光ＭθＳが結像され
る。第１対物レンズＭＹ、Ｍθの両光軸は、ともに投影
レンズ６の光軸と平行に配置され、その間隔は円板状の
ウェハ９の直径よりも小さな所定値に定められている。
また、第１対物レンズＭＹ、Ｍθの両光軸を結ぶウェハ
９上の線分の方向は、Ｘ方向と一致するように定められ
ている。スポット光ＭＹＳ、ＭθＳは振動鏡３５によっ
て、ウェハ９上をＹ方向に微小振動し、ウェハ９上にＸ
方向に細長く形成されたマークを照射する。そして、ス
ポット光ＭＹＳの照射により、そのマークから生じた散
乱光又は回折光は、第１対物レンズＭＹに逆入射し、ビ
ームスプリッター４１を透過した後、空間フィルター４
３に至る。空間フィルター４３は、スポット光ＭＹＳの
ウェハ９からの正反射光を遮断し、マークからの散乱光
や回折光を透過する。その散乱光や回折光は、集光レン
ズ４４によって光電検出器４５の受光面に集光される。
同様に、スポット光ＭθＳの照射によりウェハ９上のマ
ークから生じた散乱光又は回折光は第１対物レンズＭθ
に逆入射し、ビームスプリッター４２を透過した後、空
間フィルター４６に至る。空間フィルター４６は空間フ
ィルター４３と同じ作用を有し、その空間フィルター４
６を通った散乱光や回折光は、集光レンズ４７によって
光電検出器４８の受光面に集光される。光電検出器４
５、４８はウェハ９のマークからの散乱光や回折光の量
に応じた光電信号を出力する。尚、ビームスプリッター
３９、反射鏡４０は図１中、投影レンズ６の背後に配置
され、第１対物レンズＭＹ、Ｍθも、図２に示すように
投影レンズ６の背後に配置される。これは図２に示すよ
うにステージ７上のウェハホルダー８にウェハ９を装置
の正面から矢印ＷＬ１のように搬送する際、第１対物レ
ンズＭＹ、Ｍθが機械的に干渉しないようにするととも
に、ウェハホルダー８のウェハ載置面のクリーニング等
の保守を容易にするためである。尚、第１対物レンズＭ
Ｙ、ビームスプリッター４１、空間フィルター４３、集
光レンズ４４及び光電検出器４５によって構成されたア
ライメント系を、Ｙアライメント検出系とし、第１対物
レンズＭθ、ビームスプリッター４２、空間フィルター
４６、集光レンズ４７及び光電検出器４８によって構成
されたアライメント系をθアライメント検出系とする。
【００１３】さて、図１において、レチクル５のアライ
メントのために、３つのアライメント光学系が設けられ
ている。レチクル５の周辺には、投影露光の際、パター
ンの投影領域の周辺に投影されるような３つの位置にレ
チクルアライメントマーク５２、５５、５８が設けられ
ている。顕微鏡対物レンズ５０ａと反射鏡５０ｂとで構
成されたレチクルアライメント光学系５０は、レチクル
５と第２コンデンサーレンズ４との間からレチクルアラ
イメントマーク５２を検出する。このマーク５２はレチ
クル５のＹ方向の位置合わせのために設けられ、レチク
ルアライメント光学系５０は所定の基準位置（検出中
心）を有し、その基準位置に対するマーク５２のＹ方向
のずれを検出する。また、顕微鏡対物レンズ５１ａと反
射鏡５１ｂとで構成されたレチクルアライメント光学系
５１は、レチクルアライメントマーク５５を検出する。
このマーク５５はレチクル５のＹ方向の位置合せのため
に設けられ、レチクルアライメント光学系５１は基準位
置（検出中心）に対するマーク５５のＹ方向のずれを検
出する。顕微鏡対物レンズ５３ａと反射鏡５３ｂとで構
成されたレチクルアライメント光学系５３はレチクルア
ライメントマーク５８を検出する。このマーク５８はレ
チクル５のＸ方向の位置合せのために設けられ、レチク
ルアライメント光学系５３は基準位置（検出中心）に対
するマーク５８のＸ方向のずれを検出する。上記３つの
レチクルアライメント光学系５０、５１、５３はマーク
５２、５５、５８をそれぞれ顕微鏡対物レンズ５０ａ、
５１ａ、５３ａ、反射鏡５０ｂ、５１ｂ、５３ｂを介し
て露光波長の光で同軸にレチクル５を照明する照明光学
系を備えている。また、レチクルアライメント光学系５
０、５１、５３はマーク５２、５５、５８以外に、投影
レンズ６を介して基準マーク板ＦＭに設けられたマーク
も検出する。
メントのために、３つのアライメント光学系が設けられ
ている。レチクル５の周辺には、投影露光の際、パター
ンの投影領域の周辺に投影されるような３つの位置にレ
チクルアライメントマーク５２、５５、５８が設けられ
ている。顕微鏡対物レンズ５０ａと反射鏡５０ｂとで構
成されたレチクルアライメント光学系５０は、レチクル
５と第２コンデンサーレンズ４との間からレチクルアラ
イメントマーク５２を検出する。このマーク５２はレチ
クル５のＹ方向の位置合わせのために設けられ、レチク
ルアライメント光学系５０は所定の基準位置（検出中
心）を有し、その基準位置に対するマーク５２のＹ方向
のずれを検出する。また、顕微鏡対物レンズ５１ａと反
射鏡５１ｂとで構成されたレチクルアライメント光学系
５１は、レチクルアライメントマーク５５を検出する。
このマーク５５はレチクル５のＹ方向の位置合せのため
に設けられ、レチクルアライメント光学系５１は基準位
置（検出中心）に対するマーク５５のＹ方向のずれを検
出する。顕微鏡対物レンズ５３ａと反射鏡５３ｂとで構
成されたレチクルアライメント光学系５３はレチクルア
ライメントマーク５８を検出する。このマーク５８はレ
チクル５のＸ方向の位置合せのために設けられ、レチク
ルアライメント光学系５３は基準位置（検出中心）に対
するマーク５８のＸ方向のずれを検出する。上記３つの
レチクルアライメント光学系５０、５１、５３はマーク
５２、５５、５８をそれぞれ顕微鏡対物レンズ５０ａ、
５１ａ、５３ａ、反射鏡５０ｂ、５１ｂ、５３ｂを介し
て露光波長の光で同軸にレチクル５を照明する照明光学
系を備えている。また、レチクルアライメント光学系５
０、５１、５３はマーク５２、５５、５８以外に、投影
レンズ６を介して基準マーク板ＦＭに設けられたマーク
も検出する。
【００１４】さて、図３は上記ＴＴＬ方式のアライメン
ト検出系によるスポット光ＬＹ、ＬＸと、Ｙアライメン
ト検出系、θアライメント検出系によるスポット光ＭＹ
Ｓ、ＭθＳ及びレチクルアライメント光学系５０、５
１、５３の検出中心の投影位置との配置を、ウェハ９の
表面を含む平面上で示した平面図である。投影レンズ６
の光軸が通る位置をＸＹ座標系の原点（露光中心）Ｏと
一致させるものとすると、ステージ７はＸＹ座標系のＸ
方向とＹ方向とに移動する。円形の領域６０は投影レン
ズ６によって投影し得る最大の露光領域を表わし、その
内側の矩形状の領域６１は、ウェハ９に露光されるレチ
クル５の矩形状のパターン露光領域を表わす。レチクル
アライメント光学系５０、５１の検出中心の投影像５０
Ｗ、５１Ｗは、各々Ｘ方向に所定の微小長さを有し、と
もにＸ軸上に一致して投影される。レチクルアライメン
ト光学系５３の検出中心の投影像５３ＷはＹ方向に所定
の微小長さを有し、Ｙ軸上に一致して投影される。しか
も、その像５０Ｗ、５１Ｗ、５３Ｗはともにパターン露
光領域６１の外側で、有効露光領域６０の内側に定めら
れる。
ト検出系によるスポット光ＬＹ、ＬＸと、Ｙアライメン
ト検出系、θアライメント検出系によるスポット光ＭＹ
Ｓ、ＭθＳ及びレチクルアライメント光学系５０、５
１、５３の検出中心の投影位置との配置を、ウェハ９の
表面を含む平面上で示した平面図である。投影レンズ６
の光軸が通る位置をＸＹ座標系の原点（露光中心）Ｏと
一致させるものとすると、ステージ７はＸＹ座標系のＸ
方向とＹ方向とに移動する。円形の領域６０は投影レン
ズ６によって投影し得る最大の露光領域を表わし、その
内側の矩形状の領域６１は、ウェハ９に露光されるレチ
クル５の矩形状のパターン露光領域を表わす。レチクル
アライメント光学系５０、５１の検出中心の投影像５０
Ｗ、５１Ｗは、各々Ｘ方向に所定の微小長さを有し、と
もにＸ軸上に一致して投影される。レチクルアライメン
ト光学系５３の検出中心の投影像５３ＷはＹ方向に所定
の微小長さを有し、Ｙ軸上に一致して投影される。しか
も、その像５０Ｗ、５１Ｗ、５３Ｗはともにパターン露
光領域６１の外側で、有効露光領域６０の内側に定めら
れる。
【００１５】一方、ＴＴＬ方式で形成されたスポット光
ＬＹ、ＬＸも、パターン露光領域６１の外側で有効露光
領域６０の内側に結像され、原点Ｏに対して放射状に位
置する。スポット光ＬＹの長手方向（Ｘ方向）の中心か
らＹ軸までの距離はＸ1 に定められ、スポット光ＬＸの
長手方向（Ｙ方向）の中心からＸ軸までの距離はＹ2に
定められている。
ＬＹ、ＬＸも、パターン露光領域６１の外側で有効露光
領域６０の内側に結像され、原点Ｏに対して放射状に位
置する。スポット光ＬＹの長手方向（Ｘ方向）の中心か
らＹ軸までの距離はＸ1 に定められ、スポット光ＬＸの
長手方向（Ｙ方向）の中心からＸ軸までの距離はＹ2に
定められている。
【００１６】また、スポット光ＬＹのＹ方向の中心位置
は、Ｘ軸と一致していることが望ましいが、Ｘ軸に対す
るＹ方向の距離ＹＬＹが予め正確に検出されていればよ
い。スポット光ＬＸのＸ方向の中心位置もＹ軸と一致し
ていることが望ましいが、Ｙ軸に対するＸ方向の距離Ｘ
ＬＸが予め正確に検出されていればよい。さて、Ｙアラ
イメント検出系の第１対物レンズＭＹと、θアライメン
ト検出系の第１対物レンズＭθとで結像されたスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳはＸ軸から距離Ｙ1 の位置に形成さ
れ、スポット光ＭＹＳの長手方向（Ｘ方向）の中心と、
スポット光ＭθＳの長手方向（Ｘ方向）の中心との間隔
はｌに定められている。本実施例では、さらにスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳのＸ方向の中心がともにＹ軸から等し
い距離、すなわちＹ軸に関して左右対称にあるものとす
る。また、ステージ７上の基準マーク板ＦＭは、ガラス
基板上にクロム層で所定のパターン（マーク）を凹凸に
より形成したものである。
は、Ｘ軸と一致していることが望ましいが、Ｘ軸に対す
るＹ方向の距離ＹＬＹが予め正確に検出されていればよ
い。スポット光ＬＸのＸ方向の中心位置もＹ軸と一致し
ていることが望ましいが、Ｙ軸に対するＸ方向の距離Ｘ
ＬＸが予め正確に検出されていればよい。さて、Ｙアラ
イメント検出系の第１対物レンズＭＹと、θアライメン
ト検出系の第１対物レンズＭθとで結像されたスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳはＸ軸から距離Ｙ1 の位置に形成さ
れ、スポット光ＭＹＳの長手方向（Ｘ方向）の中心と、
スポット光ＭθＳの長手方向（Ｘ方向）の中心との間隔
はｌに定められている。本実施例では、さらにスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳのＸ方向の中心がともにＹ軸から等し
い距離、すなわちＹ軸に関して左右対称にあるものとす
る。また、ステージ７上の基準マーク板ＦＭは、ガラス
基板上にクロム層で所定のパターン（マーク）を凹凸に
より形成したものである。
【００１７】基準マーク板ＦＭには、微小線要素をＹ方
向に規則的に配列した格子状の基準マークＦＭＸと、微
小線要素をＸ方向に規則的に配列した格子状の基準マー
クＦＭＹとが設けられている。この基準マークＦＭＹ
が、スポット光ＭＹＳ、ＭθＳ、又はＬＹにより照射さ
れると、格子のピッチやレーザ光の波長に応じて回折光
が生じ、またスポット光ＬＸが基準マークＦＭＸを照射
すると、同様に回折光が生じる。スポット光ＭＹＳ、Ｍ
θＳはＹ方向に微小振動しているが、その振幅はスポッ
トサイズの幅と同程度に定められる。
向に規則的に配列した格子状の基準マークＦＭＸと、微
小線要素をＸ方向に規則的に配列した格子状の基準マー
クＦＭＹとが設けられている。この基準マークＦＭＹ
が、スポット光ＭＹＳ、ＭθＳ、又はＬＹにより照射さ
れると、格子のピッチやレーザ光の波長に応じて回折光
が生じ、またスポット光ＬＸが基準マークＦＭＸを照射
すると、同様に回折光が生じる。スポット光ＭＹＳ、Ｍ
θＳはＹ方向に微小振動しているが、その振幅はスポッ
トサイズの幅と同程度に定められる。
【００１８】また、オフアクシス方式のウェハアライメ
ント系（Ｙアライメント光学系、θアライメント光学
系）は、装置の基準位置に対するウェハ９のＹ方向の位
置ずれと、ウェハ９の回転ずれとを検出するものであ
り、ＴＴＬ方式（オンアクシス方式）のアライメント系
は、装置の所定の基準位置、すなわちパターン露光領域
６１あるいは有効露光領域６０に対するスポット光Ｌ
Ｘ、ＬＹの位置から、ウェハ９上の露光すべき領域がＸ
方向、Ｙ方向にどれだけずれているかを検出するもので
ある。そこでＴＴＬ方式のアライメント系は、以後、レ
ーザ・ステップ・アライメント（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ
Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）検出系ＬＳＡとし、スポット光
ＬＸを使うアライメント系をＸ−ＬＳＡ検出系と呼び、
スポット光をＬＹを使うアライメント系をＹ−ＬＳＡ検
出系と呼ぶことにする。
ント系（Ｙアライメント光学系、θアライメント光学
系）は、装置の基準位置に対するウェハ９のＹ方向の位
置ずれと、ウェハ９の回転ずれとを検出するものであ
り、ＴＴＬ方式（オンアクシス方式）のアライメント系
は、装置の所定の基準位置、すなわちパターン露光領域
６１あるいは有効露光領域６０に対するスポット光Ｌ
Ｘ、ＬＹの位置から、ウェハ９上の露光すべき領域がＸ
方向、Ｙ方向にどれだけずれているかを検出するもので
ある。そこでＴＴＬ方式のアライメント系は、以後、レ
ーザ・ステップ・アライメント（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ
Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）検出系ＬＳＡとし、スポット光
ＬＸを使うアライメント系をＸ−ＬＳＡ検出系と呼び、
スポット光をＬＹを使うアライメント系をＹ−ＬＳＡ検
出系と呼ぶことにする。
【００１９】ところでそのＸ−ＬＳＡ検出系、Ｙ−ＬＳ
Ａ検出系においては、感光剤を感光しないような露光波
長とは異なる波長のレーザ光束が投影レンズ６を通る。
一般にこの種の投影レンズは露光波長の光に対して色収
差の補正がなされている。このため露光波長と異なる波
長の光を使った場合、露光波長の光でレチクル５のパタ
ーン像をウェハ９上に投影したときに得られるレチクル
５のパターン面とウェハ９の表面との共役関係は、大き
くずれてしまう。そこで本実施例では、光源１からの露
光波長の光をレチクル５に照射したときに得られる投影
レンズ６の結像面と同一面内にスポット光ＬＸ、ＬＹが
結像するように、反射鏡１７、１９によってレーザ光束
のレチクル５側の光路長を調整している。
Ａ検出系においては、感光剤を感光しないような露光波
長とは異なる波長のレーザ光束が投影レンズ６を通る。
一般にこの種の投影レンズは露光波長の光に対して色収
差の補正がなされている。このため露光波長と異なる波
長の光を使った場合、露光波長の光でレチクル５のパタ
ーン像をウェハ９上に投影したときに得られるレチクル
５のパターン面とウェハ９の表面との共役関係は、大き
くずれてしまう。そこで本実施例では、光源１からの露
光波長の光をレチクル５に照射したときに得られる投影
レンズ６の結像面と同一面内にスポット光ＬＸ、ＬＹが
結像するように、反射鏡１７、１９によってレーザ光束
のレチクル５側の光路長を調整している。
【００２０】また、スポット光ＬＹ、ＬＸ、ＭＹＳ、Ｍ
θＳの各結像面はともに同一平面上になるように定めら
れ、しかもその平面は、露光波長の照明光でレチクル５
を照明した際、投影レンズ６がレチクル５のパターン像
を結像する面と一致するように定められている。さて、
図４はスポット光ＬＹと基準マークＦＭＹとの関係を示
し、図５はＹ−ＬＳＡ検出系の空間フィルター２３の形
状を示す平面図である。図４において、ステージ７をＹ
方向に移動させて、基準マークＦＭＹがスポット光ＬＹ
を走査すると、基準マークＦＭＹからは正反射光（０次
回折光）の他に、１次、２次…の回折光が格子の配列方
向に生じる。図５に示すように円板状の空間フィルター
２３には中央部分に帯状の遮光部２３ａが形成され、そ
の上下に光透過部２３ｂが形成されている。
θＳの各結像面はともに同一平面上になるように定めら
れ、しかもその平面は、露光波長の照明光でレチクル５
を照明した際、投影レンズ６がレチクル５のパターン像
を結像する面と一致するように定められている。さて、
図４はスポット光ＬＹと基準マークＦＭＹとの関係を示
し、図５はＹ−ＬＳＡ検出系の空間フィルター２３の形
状を示す平面図である。図４において、ステージ７をＹ
方向に移動させて、基準マークＦＭＹがスポット光ＬＹ
を走査すると、基準マークＦＭＹからは正反射光（０次
回折光）の他に、１次、２次…の回折光が格子の配列方
向に生じる。図５に示すように円板状の空間フィルター
２３には中央部分に帯状の遮光部２３ａが形成され、そ
の上下に光透過部２３ｂが形成されている。
【００２１】遮光部２３ａはスポット光ＬＹの基準マー
ク板ＦＭ、あるいはウェハ９からの正反射光ＬＹｄを遮
断する。基準マークＦＭＹから生じる回折光のうち１次
回折光±Ｌ１と、２次回折光±Ｌ２とが透過部２３ｂを
透過する。本実施例では、Ｘ−ＬＳＡ検出系の空間フィ
ルターやＹアライメント検出系、θアライメント検出系
の空間フィルター４３、４６についても全く同様に構成
される。また、ウェハ９上には、基準マークＦＭＹ、Ｆ
ＭＸと同様の回折格子状のマークが凹凸で形成され、各
スポット光ＬＹ、ＬＸ、ＭＹＳ、ＭθＳがそのマークを
照射した際、同様に回折光が発生する。
ク板ＦＭ、あるいはウェハ９からの正反射光ＬＹｄを遮
断する。基準マークＦＭＹから生じる回折光のうち１次
回折光±Ｌ１と、２次回折光±Ｌ２とが透過部２３ｂを
透過する。本実施例では、Ｘ−ＬＳＡ検出系の空間フィ
ルターやＹアライメント検出系、θアライメント検出系
の空間フィルター４３、４６についても全く同様に構成
される。また、ウェハ９上には、基準マークＦＭＹ、Ｆ
ＭＸと同様の回折格子状のマークが凹凸で形成され、各
スポット光ＬＹ、ＬＸ、ＭＹＳ、ＭθＳがそのマークを
照射した際、同様に回折光が発生する。
【００２２】図６は装置全体を制御する制御系の回路ブ
ロック図である。全体の動作やシーケンスは、マイクロ
・コンピュータ（以下ＣＰＵと呼ぶ）１００によって統
括制御される。ＣＰＵ１００からの情報はインターフェ
イス回路（以下、ＩＦと呼ぶ）１０１を介して各種周辺
装置（周辺回路）に出力される。また周辺回路や装置か
らの検出情報もＩＦ１０１を介してＣＰＵ１００に読み
込まれる。さて、ステージ７はモータ等を用いたＸ方向
駆動手段（以下、Ｘ−ＡＣＴと呼ぶ）１０２と、Ｙ方向
駆動手段（以下、Ｙ−ＡＣＴと呼ぶ）によって、２次元
的に移動する。その移動量はＩＦ１０１を介してＣＰＵ
１００から指令される。ステージ７の位置はレーザ干渉
計１０とレーザ干渉計１０４によって座標値として検出
されるが、レーザ干渉計１０、１０４からは、それぞれ
ステージ７の単位移動量、例えば0.０２μｍ毎にパルス
信号ＸP 、ＹP が発生する。このパルス信号ＸP 、ＹP
はそれぞれＩＦ１０１内に設けられたデジタルカウンタ
で移動方向に応じて加算又は減算計数される。そこでＣ
ＰＵ１００はこのカウンタの計数値を読み込んでステー
ジ７の座標値（２次元的な位置）を検出する。また、ス
テージ７上のウェハホルダー８は回転駆動手段（以下、
θ−ＡＣＴと呼ぶ）１０５によってステージ７に対して
回転すると共に、上下動手段（以下、Ｚ−ＡＣＴと呼
ぶ）１０６によってステージ７のＸＹ方向の移動平面と
垂直な方向（上下方向）に移動する。尚、基準マーク板
ＦＭもウェハホルダー８と共に上下動する。レチクルア
ライメント系（以下、Ｒ−ＡＬＧと呼ぶ）１０７は、図
１に示したレチクルアライメントマーク５２、５５、５
８をレチクルアライメント光学系５０、５１、５３を介
して光電検出する手段（光電顕微鏡やテレビカメラ等）
と、その光電信号に基づいて所定の検出中心に対するレ
チクルアライメントマーク５２、５５、５８の変位を検
出して、その変位が零又は所定値になるようにレチクル
５を保持する不図示のレチクルホルダを駆動する手段と
を含んでいる。このＲ−ＡＬＧ１０７によってレチクル
５は、例えば投影レンズ６の光軸がレチクル５の中心を
通るように装置に対して位置決めされる。
ロック図である。全体の動作やシーケンスは、マイクロ
・コンピュータ（以下ＣＰＵと呼ぶ）１００によって統
括制御される。ＣＰＵ１００からの情報はインターフェ
イス回路（以下、ＩＦと呼ぶ）１０１を介して各種周辺
装置（周辺回路）に出力される。また周辺回路や装置か
らの検出情報もＩＦ１０１を介してＣＰＵ１００に読み
込まれる。さて、ステージ７はモータ等を用いたＸ方向
駆動手段（以下、Ｘ−ＡＣＴと呼ぶ）１０２と、Ｙ方向
駆動手段（以下、Ｙ−ＡＣＴと呼ぶ）によって、２次元
的に移動する。その移動量はＩＦ１０１を介してＣＰＵ
１００から指令される。ステージ７の位置はレーザ干渉
計１０とレーザ干渉計１０４によって座標値として検出
されるが、レーザ干渉計１０、１０４からは、それぞれ
ステージ７の単位移動量、例えば0.０２μｍ毎にパルス
信号ＸP 、ＹP が発生する。このパルス信号ＸP 、ＹP
はそれぞれＩＦ１０１内に設けられたデジタルカウンタ
で移動方向に応じて加算又は減算計数される。そこでＣ
ＰＵ１００はこのカウンタの計数値を読み込んでステー
ジ７の座標値（２次元的な位置）を検出する。また、ス
テージ７上のウェハホルダー８は回転駆動手段（以下、
θ−ＡＣＴと呼ぶ）１０５によってステージ７に対して
回転すると共に、上下動手段（以下、Ｚ−ＡＣＴと呼
ぶ）１０６によってステージ７のＸＹ方向の移動平面と
垂直な方向（上下方向）に移動する。尚、基準マーク板
ＦＭもウェハホルダー８と共に上下動する。レチクルア
ライメント系（以下、Ｒ−ＡＬＧと呼ぶ）１０７は、図
１に示したレチクルアライメントマーク５２、５５、５
８をレチクルアライメント光学系５０、５１、５３を介
して光電検出する手段（光電顕微鏡やテレビカメラ等）
と、その光電信号に基づいて所定の検出中心に対するレ
チクルアライメントマーク５２、５５、５８の変位を検
出して、その変位が零又は所定値になるようにレチクル
５を保持する不図示のレチクルホルダを駆動する手段と
を含んでいる。このＲ−ＡＬＧ１０７によってレチクル
５は、例えば投影レンズ６の光軸がレチクル５の中心を
通るように装置に対して位置決めされる。
【００２３】焦点検出手段（以下、ＡＦＤと呼ぶ）１０
８はウェハ９と投影レンズ６の間隔、又は基準マーク板
ＦＭと投影レンズ６の間隔を検出して、投影レンズ６の
焦点ずれ、すなわち投影レンズ６の結像面とウェハ９の
表面（又は基準マーク板ＦＭの表面）との光軸方向のず
れを検出するものである。このＡＦＤ１０８としては、
ウェハ９の表面に斜めに光束を照射し、そこからの反射
光がどの方向に生じるかを検出する方法によるもの、又
はウェハ９にエアを吹きつけてそのエアの背圧の変化か
ら検出する方法によるもの等が利用できる。そして検出
された焦点ずれの量に応じてＺ−ＡＣＴ１０６を駆動す
ることによってレチクルＲのパターン像がウェハ９上に
合焦状態で投影される。尚、このＺ−ＡＣＴ１０６とＡ
ＦＤ１０８とによって自動焦点調整手段が構成される。
ＬＳＡ処理回路１０９は図１に示したＹ−ＬＳＡ検出系
の光電検出器２５と、Ｘ−ＬＳＡ検出系の光電検出器と
の両光電信号を入力して、ＣＰＵ１００と協働してウェ
ハ９上の位置合せ用のマーク又は基準マーク板ＦＭの基
準マークＦＭＸ、ＦＭＹとスポット光ＬＸ、ＬＹとの位
置ずれを検出する。
８はウェハ９と投影レンズ６の間隔、又は基準マーク板
ＦＭと投影レンズ６の間隔を検出して、投影レンズ６の
焦点ずれ、すなわち投影レンズ６の結像面とウェハ９の
表面（又は基準マーク板ＦＭの表面）との光軸方向のず
れを検出するものである。このＡＦＤ１０８としては、
ウェハ９の表面に斜めに光束を照射し、そこからの反射
光がどの方向に生じるかを検出する方法によるもの、又
はウェハ９にエアを吹きつけてそのエアの背圧の変化か
ら検出する方法によるもの等が利用できる。そして検出
された焦点ずれの量に応じてＺ−ＡＣＴ１０６を駆動す
ることによってレチクルＲのパターン像がウェハ９上に
合焦状態で投影される。尚、このＺ−ＡＣＴ１０６とＡ
ＦＤ１０８とによって自動焦点調整手段が構成される。
ＬＳＡ処理回路１０９は図１に示したＹ−ＬＳＡ検出系
の光電検出器２５と、Ｘ−ＬＳＡ検出系の光電検出器と
の両光電信号を入力して、ＣＰＵ１００と協働してウェ
ハ９上の位置合せ用のマーク又は基準マーク板ＦＭの基
準マークＦＭＸ、ＦＭＹとスポット光ＬＸ、ＬＹとの位
置ずれを検出する。
【００２４】また、図１に示したオフ・アクシス方式の
Ｙアライメント検出系とθアライメント検出系の各光電
検出器４５、４８からの光電信号は、ウェハアライメン
ト処理回路（以下ＷＡＤと呼ぶ）１１０によって処理さ
れ、ウェハ９上のマークとスポット光ＭＹＳ、ＭθＳと
のＹ方向の変位を検出する。さて、図７はそのＷＡＤ１
１０の具体的な回路構成を示す回路ブロック図である。
Ｙアライメント検出系の光電検出器４５からの光電信号
はアンプ１２０を介して位相同期検波回路（以下、ＰＳ
Ｄとする）１２１に入力する。発振器１２２は所定の周
波数で振動させるための発振信号を駆動部１２３に出力
し、駆動部１２３はその発振信号の周波数で図１に示し
た振動ミラー３５を単振動させる。そしてＰＳＤ１２１
は、この発振信号によってアンプ１２０からの光電信号
を同期検波（同期整流）して、検波信号ＳＳＹを出力す
る。この検波信号ＳＳＹは図１０に示すように、スポッ
ト光ＭＹＳの振動中心に対するマーク位置の偏差（アラ
イメント偏差）に応じた、いわゆるＳカーブ信号とな
る。検波信号ＳＳＹが正極性のときは、スポット光ＭＹ
Ｓの振動中心に対してマークが一方に変位しており、負
極性のときは他方に変位しており、そして検波信号ＳＳ
Ｙが零のときは、スポット光ＭＹＳの振動中心とマーク
の中心とが一致したことを表わす。そこでコンパレータ
１２６は検波信号ＳＳＹが零になったとき信号１２６ａ
を出力すると共に、検波信号ＳＳＹが正極性のとき論理
値「Ｈ」になり、負極性のとき論理値「Ｌ」になる信号
１２６ｂを出力する。ただし、検波信号ＳＳＹが零にな
ったか否かを正確に検出するのは、検波信号ＳＳＹのノ
イズ等により難しいので、ウインドコンパレータによっ
て検波信号ＳＳＹのレベルが零を含む所定範囲内になっ
たとき信号１２６ａを発生するようにする。θアライメ
ント検出系についても全く同様に構成され、光電検出器
４８からの光電信号はアンプ１２４で増幅され、ＰＳＤ
１２５に入力し、ＰＳＤ１２５はその光電信号を発振器
１２２からの発振信号で同期検波して検波信号（Ｓカー
ブ信号）ＳＳθを出力する。コンパレータ１２７は検波
信号ＳＳθをデジタル化し、検波信号ＳＳθが零になっ
たことを表わす信号１２７ａと、スポット光ＭθＳの振
動中心に対するマークのずれの方向を表わす信号１２７
ｂとを出力する。
Ｙアライメント検出系とθアライメント検出系の各光電
検出器４５、４８からの光電信号は、ウェハアライメン
ト処理回路（以下ＷＡＤと呼ぶ）１１０によって処理さ
れ、ウェハ９上のマークとスポット光ＭＹＳ、ＭθＳと
のＹ方向の変位を検出する。さて、図７はそのＷＡＤ１
１０の具体的な回路構成を示す回路ブロック図である。
Ｙアライメント検出系の光電検出器４５からの光電信号
はアンプ１２０を介して位相同期検波回路（以下、ＰＳ
Ｄとする）１２１に入力する。発振器１２２は所定の周
波数で振動させるための発振信号を駆動部１２３に出力
し、駆動部１２３はその発振信号の周波数で図１に示し
た振動ミラー３５を単振動させる。そしてＰＳＤ１２１
は、この発振信号によってアンプ１２０からの光電信号
を同期検波（同期整流）して、検波信号ＳＳＹを出力す
る。この検波信号ＳＳＹは図１０に示すように、スポッ
ト光ＭＹＳの振動中心に対するマーク位置の偏差（アラ
イメント偏差）に応じた、いわゆるＳカーブ信号とな
る。検波信号ＳＳＹが正極性のときは、スポット光ＭＹ
Ｓの振動中心に対してマークが一方に変位しており、負
極性のときは他方に変位しており、そして検波信号ＳＳ
Ｙが零のときは、スポット光ＭＹＳの振動中心とマーク
の中心とが一致したことを表わす。そこでコンパレータ
１２６は検波信号ＳＳＹが零になったとき信号１２６ａ
を出力すると共に、検波信号ＳＳＹが正極性のとき論理
値「Ｈ」になり、負極性のとき論理値「Ｌ」になる信号
１２６ｂを出力する。ただし、検波信号ＳＳＹが零にな
ったか否かを正確に検出するのは、検波信号ＳＳＹのノ
イズ等により難しいので、ウインドコンパレータによっ
て検波信号ＳＳＹのレベルが零を含む所定範囲内になっ
たとき信号１２６ａを発生するようにする。θアライメ
ント検出系についても全く同様に構成され、光電検出器
４８からの光電信号はアンプ１２４で増幅され、ＰＳＤ
１２５に入力し、ＰＳＤ１２５はその光電信号を発振器
１２２からの発振信号で同期検波して検波信号（Ｓカー
ブ信号）ＳＳθを出力する。コンパレータ１２７は検波
信号ＳＳθをデジタル化し、検波信号ＳＳθが零になっ
たことを表わす信号１２７ａと、スポット光ＭθＳの振
動中心に対するマークのずれの方向を表わす信号１２７
ｂとを出力する。
【００２５】尚、図７中、検波信号ＳＳθを入力する駆
動部１２８はθアライメント検出系中でハーフミラー３
９とハーフミラー４２との間の平行光路中に配置された
平行平面ガラス（プレーンパラレル）１２９を所定角度
だけ回転するものである。このプレーンパラレル１２９
の回転によって、これを通るレザー光束の光軸がシフト
し、スポット光ＭθＳの振動中心がＹ方向に微小量だけ
変位する。この駆動部１２８とプレーンパラレル１２９
は、本質的には不必要であるが、長期的なドリフトを考
慮してスポット光ＭＹＳとＭθＳの平行出し、すなわち
スポット光ＭＹＳの振動中心の位置とスポット光ＭθＳ
の振動中心の位置とを結ぶ線分が、図３のようにＹ軸と
平行になるように調整するために設けられている。
動部１２８はθアライメント検出系中でハーフミラー３
９とハーフミラー４２との間の平行光路中に配置された
平行平面ガラス（プレーンパラレル）１２９を所定角度
だけ回転するものである。このプレーンパラレル１２９
の回転によって、これを通るレザー光束の光軸がシフト
し、スポット光ＭθＳの振動中心がＹ方向に微小量だけ
変位する。この駆動部１２８とプレーンパラレル１２９
は、本質的には不必要であるが、長期的なドリフトを考
慮してスポット光ＭＹＳとＭθＳの平行出し、すなわち
スポット光ＭＹＳの振動中心の位置とスポット光ＭθＳ
の振動中心の位置とを結ぶ線分が、図３のようにＹ軸と
平行になるように調整するために設けられている。
【００２６】さて、図９はＬＳＡ処理回路１０９の具体
的な構成を示す回路ブロック図である。ここで、Ｙ−Ｌ
ＳＡ検出系の光電検出器２５に対応して、Ｘ−ＬＳＡ検
出系の光電検出器を光電検出器１３０とする。光電検出
器１３０はウェハ９上のＸ方向の位置合せ用マーク、又
は基準マークＦＭＸからの回折光を投影レンズ６を介し
て受光する。その光電信号はアンプ１３１で増幅されて
アナログ−デジタル変換器（以下ＡＤＣとする）１３２
に入力する。ＡＤＣ１３２はレーザ干渉計１０からのパ
ルス信号ＸP の各パルスに応答してその光電信号をサン
プリングし、光電信号の大きさに相当するデジタルデー
タに変換する。このデジタルデータは、パルス信号ＸP
の各パルスに応答して順次アクセス番地が更新されるラ
ンダム・アクセス・メモリ（以下ＲＡＭとする）１３３
に記憶される。このＲＡＭ１３３の記憶開始や停止はＣ
ＰＵ１００からの信号Ｓ1 によって制御される。一方、
Ｙ−ＬＳＡ検出系についても同様であり、光電検出器２
５の光電信号はアンプ１３４で増幅され、ＡＤＣ１３５
によってデジタルデータに変換された後、ＲＡＭ１３６
に記憶される。ＡＤＣ１３５はレーザ干渉計１０４から
のパルス信号ＹP の各パルスに応答してその光電信号を
サンプリングし、ＲＡＭ１３６はそのサンプリングされ
たデジタルデータをパルス信号ＹP に応答して更新され
る番地に順次記憶する。このＲＡＭ１３６の記憶開始及
び停止の制御はＣＰＵ１００からの信号Ｓ2 によって行
なわれる。
的な構成を示す回路ブロック図である。ここで、Ｙ−Ｌ
ＳＡ検出系の光電検出器２５に対応して、Ｘ−ＬＳＡ検
出系の光電検出器を光電検出器１３０とする。光電検出
器１３０はウェハ９上のＸ方向の位置合せ用マーク、又
は基準マークＦＭＸからの回折光を投影レンズ６を介し
て受光する。その光電信号はアンプ１３１で増幅されて
アナログ−デジタル変換器（以下ＡＤＣとする）１３２
に入力する。ＡＤＣ１３２はレーザ干渉計１０からのパ
ルス信号ＸP の各パルスに応答してその光電信号をサン
プリングし、光電信号の大きさに相当するデジタルデー
タに変換する。このデジタルデータは、パルス信号ＸP
の各パルスに応答して順次アクセス番地が更新されるラ
ンダム・アクセス・メモリ（以下ＲＡＭとする）１３３
に記憶される。このＲＡＭ１３３の記憶開始や停止はＣ
ＰＵ１００からの信号Ｓ1 によって制御される。一方、
Ｙ−ＬＳＡ検出系についても同様であり、光電検出器２
５の光電信号はアンプ１３４で増幅され、ＡＤＣ１３５
によってデジタルデータに変換された後、ＲＡＭ１３６
に記憶される。ＡＤＣ１３５はレーザ干渉計１０４から
のパルス信号ＹP の各パルスに応答してその光電信号を
サンプリングし、ＲＡＭ１３６はそのサンプリングされ
たデジタルデータをパルス信号ＹP に応答して更新され
る番地に順次記憶する。このＲＡＭ１３６の記憶開始及
び停止の制御はＣＰＵ１００からの信号Ｓ2 によって行
なわれる。
【００２７】このようにＲＡＭ１３３、１３６には、マ
ークからの回折光の強度分布をステージ７の単位移動量
（例えば0.０２μｍ）毎の位置に応じてサンプリングし
たデータが記憶される。この記憶されたデータ群はデー
タＤＸ、ＤＹとしてＣＰＵ１００に読み込まれ、マーク
の位置を求めるために使われる。次に、ウェハ９の位置
決め動作について図１０のフローチャート図に基づいて
説明する。
ークからの回折光の強度分布をステージ７の単位移動量
（例えば0.０２μｍ）毎の位置に応じてサンプリングし
たデータが記憶される。この記憶されたデータ群はデー
タＤＸ、ＤＹとしてＣＰＵ１００に読み込まれ、マーク
の位置を求めるために使われる。次に、ウェハ９の位置
決め動作について図１０のフローチャート図に基づいて
説明する。
【００２８】まず、ステップ２００のウェハローディン
グでウェハ９をウェハホルダ８に粗く位置決めして載置
する。これは不図示のプリアライメント装置によってウ
ェハ９の直線的な切欠き（フラット）を用いて行なわれ
る。ウェハホルダ８に載置されたウェハ９にはアライメ
ント用のマークと例えば第１層目の回路パターンとが形
成されている。そのウェハ９の様子を図１１に示す。ウ
ェハ９上には第１層目の回路パターンが形成された矩形
状の被露光領域Ｃ1 、Ｃ2 …、Ｃ14がマトリックス状に
整列している。各被露光領域Ｃは縮小投影型露光装置に
よる１回の露光で転写されたものであり、各被露光領域
Ｃの周辺（例えばスクライブライン上）には４つの位置
合せ用マークが同時に形成される。例えば被露光領域Ｃ
1 の周辺にはその中心Ｐ1 から放射状に互いに直交する
方向に伸びたマークＳＹ１、マークＳＸ１と、同一直線
上に所定間隔で配列した２つのマークＧＹ１、Ｇθ１と
が設けられている。これらマークは全て基準マークＦＭ
Ｙ、ＦＭＸと同様に細長い楕円形のスポット光の照射に
より回折光を発生するような格子状のパターンである。
さらにこれらマークの具体的な配置を述べると、ウェハ
９をウェハホルダ８に載置したとき、ウェハ９のフラッ
トＦの方向はステージ７の移動座標系ＸＹのＸ方向と一
致するので、マークＳＹ１、Ｇθ１、ＧＹ１はＸ方向に
伸び、マークＳＸ１はＹ方向に伸びた格子状パターンで
ある。そして、このウェハ９上の互いに離れた２ケ所の
被露光領域Ｃ7 、Ｃ10周辺に設けられたマークＧＹ７と
マークＧθ１０とはウェハ９の回転ずれ補正のために使
われる。このマークＧＹ７とＧθ１０とを結ぶ線分ｌ2
はフラットＦ及び座標系ＸＹのＸ軸と平行になる。さら
にマークＧＹ７とマークＧθ１０の間隔はオフ・アクシ
ス方式のアライメント検出系による２つのスポット光Ｍ
ＹＳとＭθＳの間隔ｌと等しくなるように予め設定され
ている。またマークＳＹ、ＳＸはＴＴＬ方式のＬＳＡ検
出系によって検出されるものであり、各被露光領域につ
いてレチクル５とアライメントする際は必らず必要であ
るが、マークＧＹ、ＧθについてはマークＧＹ７とＧθ
１０以外は必らずしも必要ではない。例えば図１１に示
すような第１層目の回路パターン転写を縮小投影型露光
装置ではなく一括露光方式の露光装置で行なう場合は、
一括露光用のフォトマスクに各被露光領域Ｃ毎のマーク
ＳＹ、ＳＸに対応したマスクパターンと、間隔ｌだけ離
れたマークＧＹ７、Ｇθ１０に対応したマスクパターン
とを形成しておけばよい。
グでウェハ９をウェハホルダ８に粗く位置決めして載置
する。これは不図示のプリアライメント装置によってウ
ェハ９の直線的な切欠き（フラット）を用いて行なわれ
る。ウェハホルダ８に載置されたウェハ９にはアライメ
ント用のマークと例えば第１層目の回路パターンとが形
成されている。そのウェハ９の様子を図１１に示す。ウ
ェハ９上には第１層目の回路パターンが形成された矩形
状の被露光領域Ｃ1 、Ｃ2 …、Ｃ14がマトリックス状に
整列している。各被露光領域Ｃは縮小投影型露光装置に
よる１回の露光で転写されたものであり、各被露光領域
Ｃの周辺（例えばスクライブライン上）には４つの位置
合せ用マークが同時に形成される。例えば被露光領域Ｃ
1 の周辺にはその中心Ｐ1 から放射状に互いに直交する
方向に伸びたマークＳＹ１、マークＳＸ１と、同一直線
上に所定間隔で配列した２つのマークＧＹ１、Ｇθ１と
が設けられている。これらマークは全て基準マークＦＭ
Ｙ、ＦＭＸと同様に細長い楕円形のスポット光の照射に
より回折光を発生するような格子状のパターンである。
さらにこれらマークの具体的な配置を述べると、ウェハ
９をウェハホルダ８に載置したとき、ウェハ９のフラッ
トＦの方向はステージ７の移動座標系ＸＹのＸ方向と一
致するので、マークＳＹ１、Ｇθ１、ＧＹ１はＸ方向に
伸び、マークＳＸ１はＹ方向に伸びた格子状パターンで
ある。そして、このウェハ９上の互いに離れた２ケ所の
被露光領域Ｃ7 、Ｃ10周辺に設けられたマークＧＹ７と
マークＧθ１０とはウェハ９の回転ずれ補正のために使
われる。このマークＧＹ７とＧθ１０とを結ぶ線分ｌ2
はフラットＦ及び座標系ＸＹのＸ軸と平行になる。さら
にマークＧＹ７とマークＧθ１０の間隔はオフ・アクシ
ス方式のアライメント検出系による２つのスポット光Ｍ
ＹＳとＭθＳの間隔ｌと等しくなるように予め設定され
ている。またマークＳＹ、ＳＸはＴＴＬ方式のＬＳＡ検
出系によって検出されるものであり、各被露光領域につ
いてレチクル５とアライメントする際は必らず必要であ
るが、マークＧＹ、ＧθについてはマークＧＹ７とＧθ
１０以外は必らずしも必要ではない。例えば図１１に示
すような第１層目の回路パターン転写を縮小投影型露光
装置ではなく一括露光方式の露光装置で行なう場合は、
一括露光用のフォトマスクに各被露光領域Ｃ毎のマーク
ＳＹ、ＳＸに対応したマスクパターンと、間隔ｌだけ離
れたマークＧＹ７、Ｇθ１０に対応したマスクパターン
とを形成しておけばよい。
【００２９】さて、ウェハローディングが完了したとこ
ろで、図１０のステップ２０１で、ＣＰＵ１００は基準
マーク板ＦＭが投影レンズ６の直下に位置するようにス
テージ７の位置決めを行なった後、ＡＦＤ１０８とＺ−
ＡＣＴ１０６によって基準マーク板ＦＭに対して自動焦
点調整を行なう。このとき図３に示したように、スポッ
ト光ＬＹのＸ軸からの距離ＹＬＹとスポット光ＬＸのＹ
軸からの距離ＸＬＸとを計測する。
ろで、図１０のステップ２０１で、ＣＰＵ１００は基準
マーク板ＦＭが投影レンズ６の直下に位置するようにス
テージ７の位置決めを行なった後、ＡＦＤ１０８とＺ−
ＡＣＴ１０６によって基準マーク板ＦＭに対して自動焦
点調整を行なう。このとき図３に示したように、スポッ
ト光ＬＹのＸ軸からの距離ＹＬＹとスポット光ＬＸのＹ
軸からの距離ＸＬＸとを計測する。
【００３０】尚、この段階でレチクル５はレチクルアラ
イメント光学系５０、５１、５３とＲ−ＬＡＧ１０７に
よって、位置決めされているものとする。まずレチクル
アライメント光学系５０によって基準マークＦＭＹの投
影レンズ６による逆投影像とレチクル５のマーク５５と
が所定の位置関係に整列して観察されるようにステージ
７を移動する。そしてレチクルアライメント光学系５０
による検出中心５０Ｗと基準マークＦＭＹとを一致させ
る。そしてＣＰＵ１００はこのときのステージ７のＹ方
向の位置ＹＲ１をレーザ干渉計１０４から読み取って記
憶する。次にＹ−ＬＳＡ検出系によるスポット光ＬＹが
基準マークＦＭＹをＹ方向に走査するようにＣＰＵ１０
０はステージ７を移動させる。この際、スポット光ＬＹ
と基準マークＦＭＹとはまず図４に示すような位置に整
列され、その位置から一定距離だけステージ７がＹ方向
に移動する。そこでＣＰＵ１００はレーザ干渉計１０４
からその位置をスタート位置ＹＳとして読み取り記憶す
る。そしてＣＰＵ１００はＬＳＡ処理回路１０９に信号
Ｓ2 を出力した後、ステージ７をストップ位置Ｙｅまで
一定距離だけＹ方向に移動させる。この移動に伴って、
レーザ干渉計１０４からのパルス信号ＹＰに応答して図
９に示すように光電検出器２５の光電信号はＡＤＣ１３
５でサンプリングされ、ＲＡＭ１３６には基準マークＦ
ＭＹからの回折光の光強分布に応じたデータ群が順次記
憶される。この様子を図１２に示す。図１２で縦軸はサ
ンプリングされたデータＤＹの大きさを表わし、横軸は
Ｙ方向の位置を表わし、波形６５は位置ＹＳからＹｅの
間で生じた回折光の強度分布を表わす。さて、ステージ
７が位置Ｙｅまで走査して停止すると、ＣＰＵ１００は
ＲＡＭ１３６からデータＤＹを読み込み、所定の基準レ
ベル６６よりも大きくなるデータのＲＡＭ１３６上の番
地区間ＡＤ１〜ＡＤ２を検出する。ＲＡＭ１３６の１番
地はパルス信号ＹＰの１パルス、すなわちステージ７の
Ｙ方向の0.０２μｍの移動量に対応している。そこでＣ
ＰＵ１００は番地区間ＡＤ１〜ＡＤ２の間で最大となる
データの番地ＡＤＰを求め、位置ＹＳに対応したＲＡＭ
１３６の番地ＡＤＳと番地ＡＤＰの差、（ＡＤＰ−ＡＤ
Ｓ）を演算し、この差値にパルス信号ＹＰの１パルス間
隔の値Ｐ（0.０２μｍ）を乗算し、位置ＹＳから波形６
５の最大値が得られるまでの距離を求める。そして最後
にＣＰＵ１００は先に記憶した位置ＹＳとその距離を加
算して、波形６５が最大値になるＹ方向の位置ＹＲ２を
基準マークＦＭＹの位置として求める。従って、レーザ
干渉計１０４で読み取ったステージ７のＹ方向の位置が
位置ＹＲ２になるようにステージ７を位置Ｙｅから戻せ
ば、スポット光ＬＹと基準マークＦＭＹとは正確に一致
する。尚、マークの大きさとスポットサイズによって波
形６５の最大値がピークとならず、連続した一定値にな
るような場合、すなわち波形６５が矩形波状になる場合
は、基準レベル６６を横切る番地ＡＤ１と番地ＡＤ２と
の中心番地をＡＤＰとすれば、スポット光ＬＹのＹ方向
の中心と基準マークＦＭＹのＹ方向の中心とが一致した
ときのステージ７の位置が求められる。さて、以上のよ
うにして基準マークＦＭＹとスポット光ＬＹとが一致す
る位置ＹＲ２が求められたので、ＣＰＵ１００は先に記
憶した位置ＹＲ１とその位置ＹＲ２との差を演算して、
距離ＹＬＹを求める。
イメント光学系５０、５１、５３とＲ−ＬＡＧ１０７に
よって、位置決めされているものとする。まずレチクル
アライメント光学系５０によって基準マークＦＭＹの投
影レンズ６による逆投影像とレチクル５のマーク５５と
が所定の位置関係に整列して観察されるようにステージ
７を移動する。そしてレチクルアライメント光学系５０
による検出中心５０Ｗと基準マークＦＭＹとを一致させ
る。そしてＣＰＵ１００はこのときのステージ７のＹ方
向の位置ＹＲ１をレーザ干渉計１０４から読み取って記
憶する。次にＹ−ＬＳＡ検出系によるスポット光ＬＹが
基準マークＦＭＹをＹ方向に走査するようにＣＰＵ１０
０はステージ７を移動させる。この際、スポット光ＬＹ
と基準マークＦＭＹとはまず図４に示すような位置に整
列され、その位置から一定距離だけステージ７がＹ方向
に移動する。そこでＣＰＵ１００はレーザ干渉計１０４
からその位置をスタート位置ＹＳとして読み取り記憶す
る。そしてＣＰＵ１００はＬＳＡ処理回路１０９に信号
Ｓ2 を出力した後、ステージ７をストップ位置Ｙｅまで
一定距離だけＹ方向に移動させる。この移動に伴って、
レーザ干渉計１０４からのパルス信号ＹＰに応答して図
９に示すように光電検出器２５の光電信号はＡＤＣ１３
５でサンプリングされ、ＲＡＭ１３６には基準マークＦ
ＭＹからの回折光の光強分布に応じたデータ群が順次記
憶される。この様子を図１２に示す。図１２で縦軸はサ
ンプリングされたデータＤＹの大きさを表わし、横軸は
Ｙ方向の位置を表わし、波形６５は位置ＹＳからＹｅの
間で生じた回折光の強度分布を表わす。さて、ステージ
７が位置Ｙｅまで走査して停止すると、ＣＰＵ１００は
ＲＡＭ１３６からデータＤＹを読み込み、所定の基準レ
ベル６６よりも大きくなるデータのＲＡＭ１３６上の番
地区間ＡＤ１〜ＡＤ２を検出する。ＲＡＭ１３６の１番
地はパルス信号ＹＰの１パルス、すなわちステージ７の
Ｙ方向の0.０２μｍの移動量に対応している。そこでＣ
ＰＵ１００は番地区間ＡＤ１〜ＡＤ２の間で最大となる
データの番地ＡＤＰを求め、位置ＹＳに対応したＲＡＭ
１３６の番地ＡＤＳと番地ＡＤＰの差、（ＡＤＰ−ＡＤ
Ｓ）を演算し、この差値にパルス信号ＹＰの１パルス間
隔の値Ｐ（0.０２μｍ）を乗算し、位置ＹＳから波形６
５の最大値が得られるまでの距離を求める。そして最後
にＣＰＵ１００は先に記憶した位置ＹＳとその距離を加
算して、波形６５が最大値になるＹ方向の位置ＹＲ２を
基準マークＦＭＹの位置として求める。従って、レーザ
干渉計１０４で読み取ったステージ７のＹ方向の位置が
位置ＹＲ２になるようにステージ７を位置Ｙｅから戻せ
ば、スポット光ＬＹと基準マークＦＭＹとは正確に一致
する。尚、マークの大きさとスポットサイズによって波
形６５の最大値がピークとならず、連続した一定値にな
るような場合、すなわち波形６５が矩形波状になる場合
は、基準レベル６６を横切る番地ＡＤ１と番地ＡＤ２と
の中心番地をＡＤＰとすれば、スポット光ＬＹのＹ方向
の中心と基準マークＦＭＹのＹ方向の中心とが一致した
ときのステージ７の位置が求められる。さて、以上のよ
うにして基準マークＦＭＹとスポット光ＬＹとが一致す
る位置ＹＲ２が求められたので、ＣＰＵ１００は先に記
憶した位置ＹＲ１とその位置ＹＲ２との差を演算して、
距離ＹＬＹを求める。
【００３１】一方、Ｘ−ＬＳＡ検出系のスポット光ＬＸ
についても図３に示すようにＹ軸からの距離ＸＬＸを計
測する。この場合も、レチクルアライメント光学系５３
による検出中心５３Ｗと基準マークＦＭＸとが一致した
ときのＸ方向の位置ＸＲ１を検出した後、スポット光Ｌ
Ｘが基準マークＦＭＸをＸ方向に一定距離だけ走査する
ようにステージ７を移動させる。そして、図９のＡＤＣ
１３２とＲＡＭ１３３によって基準マークＦＭＸからの
回折光の強度分布を抽出して先と同様の演算によって基
準マークＦＭＸとスポット光ＬＸとが一致したときのＸ
方向の位置ＸＲ２を検出し、ＸＬＸ＝ＸＲ１−ＸＲ２の
演算によって距離ＸＬＸを求める。
についても図３に示すようにＹ軸からの距離ＸＬＸを計
測する。この場合も、レチクルアライメント光学系５３
による検出中心５３Ｗと基準マークＦＭＸとが一致した
ときのＸ方向の位置ＸＲ１を検出した後、スポット光Ｌ
Ｘが基準マークＦＭＸをＸ方向に一定距離だけ走査する
ようにステージ７を移動させる。そして、図９のＡＤＣ
１３２とＲＡＭ１３３によって基準マークＦＭＸからの
回折光の強度分布を抽出して先と同様の演算によって基
準マークＦＭＸとスポット光ＬＸとが一致したときのＸ
方向の位置ＸＲ２を検出し、ＸＬＸ＝ＸＲ１−ＸＲ２の
演算によって距離ＸＬＸを求める。
【００３２】さて、以上のようにして図１０のステップ
２０１が終了するので、ＣＰＵ１００はステージ７を移
動させてウェハ９の自動焦点調整を行なった後、ステッ
プ２０２のウェハθアライメントを実行する。このステ
ップ２０２で、ＣＰＵ１００はまず、ウェハ９上のマー
クＧＹ７がＹアライメント検出系のスポット光ＭＹＳと
概ね整列し、マークＧθ１０がθアライメント検出系の
スポット光ＭθＳと概ね整列するようにステージ７の位
置決めを行なう。この位置決めは、基準マーク板ＦＭと
ウェハ９の距離が予めわかっていること、ウェハ９の全
体に対するマークＧＹ７、Ｇθ１０（線分ｌ2 ）の位置
が予めわかっていること、そして投影レンズ６の露光中
心Ｏ（図３中の原点Ｏ）からスポット光ＭＹＳ、ＭθＳ
までの距離が予めわかっていることによって容易に所定
の精度内で実施できる。ただし、ウェハ９のプリアライ
メント誤差はそのまま残るので、スポット光ＭＹＳとＭ
θＳはその誤差分だけ各々マークＧＹ７とマークＧθ１
０からずれている。その時の様子を図１３に示す。図１
３はスポット光ＭＹＳ、ＭθＳとマークＧＹ７、Ｇθ１
０の配置を模式的に表わした平面図である。図１３のよ
うに線分ｌ2 、すなわちウェハ９はスポット光ＭＹＳ、
ＭθＳを結ぶ線分に対してＹ方向のずれと回転ずれとを
伴っている。もちろんＸ方向のずれもあるが、スポット
光ＭＹＳ、ＭθＳ及びマークＧＹ７、Ｇθ１０がＸ方向
に細長いのでここではそのことが問題にならないものと
する。さて、ステージ７が図１３のように位置決めされ
た後、ＣＰＵ１００はステージ７をＹ方向に微動させ
て、図７に示したＷＡＤ１１０からの信号１２６ｂ又は
信号１２７ｂの論理値によってステージ７の移動方向を
判断し、信号１２６ａ、信号１２７ａが論理値「Ｈ」に
なったときにそれぞれステージ７のＹ方向の位置を検出
した後、ステージ７の移動を停止する。マークＧＹ７と
スポット光ＭＹＳとが重なったときのＹ方向の位置と、
マークＧθ１０とスポット光ＭθＳとが重なったときの
Ｙ方向の位置とに差があれば、それはウェハ９が回転し
ていることを意味するものであり、その差の極性（正か
負か）はウェハ９の回転方向を表わすものである。そこ
でＣＰＵ１００はまずウェハ９の回転方向を検出する。
例えば図１３ではウェハ９は反時計方向に回転してい
る。次にＣＰＵ１００はＷＡＤ１１０からの信号１２６
ａが論理値「Ｈ」になるまでステージ７をＹ方向に戻
す。
２０１が終了するので、ＣＰＵ１００はステージ７を移
動させてウェハ９の自動焦点調整を行なった後、ステッ
プ２０２のウェハθアライメントを実行する。このステ
ップ２０２で、ＣＰＵ１００はまず、ウェハ９上のマー
クＧＹ７がＹアライメント検出系のスポット光ＭＹＳと
概ね整列し、マークＧθ１０がθアライメント検出系の
スポット光ＭθＳと概ね整列するようにステージ７の位
置決めを行なう。この位置決めは、基準マーク板ＦＭと
ウェハ９の距離が予めわかっていること、ウェハ９の全
体に対するマークＧＹ７、Ｇθ１０（線分ｌ2 ）の位置
が予めわかっていること、そして投影レンズ６の露光中
心Ｏ（図３中の原点Ｏ）からスポット光ＭＹＳ、ＭθＳ
までの距離が予めわかっていることによって容易に所定
の精度内で実施できる。ただし、ウェハ９のプリアライ
メント誤差はそのまま残るので、スポット光ＭＹＳとＭ
θＳはその誤差分だけ各々マークＧＹ７とマークＧθ１
０からずれている。その時の様子を図１３に示す。図１
３はスポット光ＭＹＳ、ＭθＳとマークＧＹ７、Ｇθ１
０の配置を模式的に表わした平面図である。図１３のよ
うに線分ｌ2 、すなわちウェハ９はスポット光ＭＹＳ、
ＭθＳを結ぶ線分に対してＹ方向のずれと回転ずれとを
伴っている。もちろんＸ方向のずれもあるが、スポット
光ＭＹＳ、ＭθＳ及びマークＧＹ７、Ｇθ１０がＸ方向
に細長いのでここではそのことが問題にならないものと
する。さて、ステージ７が図１３のように位置決めされ
た後、ＣＰＵ１００はステージ７をＹ方向に微動させ
て、図７に示したＷＡＤ１１０からの信号１２６ｂ又は
信号１２７ｂの論理値によってステージ７の移動方向を
判断し、信号１２６ａ、信号１２７ａが論理値「Ｈ」に
なったときにそれぞれステージ７のＹ方向の位置を検出
した後、ステージ７の移動を停止する。マークＧＹ７と
スポット光ＭＹＳとが重なったときのＹ方向の位置と、
マークＧθ１０とスポット光ＭθＳとが重なったときの
Ｙ方向の位置とに差があれば、それはウェハ９が回転し
ていることを意味するものであり、その差の極性（正か
負か）はウェハ９の回転方向を表わすものである。そこ
でＣＰＵ１００はまずウェハ９の回転方向を検出する。
例えば図１３ではウェハ９は反時計方向に回転してい
る。次にＣＰＵ１００はＷＡＤ１１０からの信号１２６
ａが論理値「Ｈ」になるまでステージ７をＹ方向に戻
す。
【００３３】これによって、マークＧＹ７のＹ方向の中
心と、スポット光ＭＹＳの振動中心とはコンパレータ１
２６のウィンド幅で決まる精度内に位置合せされる。こ
れが終了するとＣＰＵ１００はＰＳＤ１２１からの検波
信号ＳＳＹを入力して、そのアナログレベルが零になる
ようにＹ−ＡＣＴ１０３をサーボ制御（フィードバック
制御）に切替える。これによってマークＧＹ７のＹ方向
の中心とスポット光ＭＹＳの振動中心とが正確に一致
し、サーボ制御によってその状態が維持される。その後
ＣＰＵ１００は先に検出したウェハ９の回転方向と逆方
向にウェハホルダ８を回転させるようにθ−ＡＣＴ１０
５を駆動する。このとき、ＣＰＵ１００はＷＡＤ１１０
のＰＳＤ１２５からの検波信号ＳＳθが零になるように
θ−ＡＣＴ１０５をサーボ制御する。以上の動作によっ
て、マークＧＹ７の中心とスポット光ＭＹＳの振動中心
とが一致し、マークＧθ１０の中心とスポット光ＭθＳ
の振動中心とが一致し、ウェハ９の回転ずれが補正され
ると共に、ウェハ９のＹ方向の位置が規定される。そし
てＣＰＵ１００は図１０のステップ２０３でステージ７
のＹ方向の位置をレーザ干渉計１０４から読み取って記
憶（セット）する。これによって、ウェハ９全体のスポ
ット光ＭＹＳ、ＭθＳ、換言すれば露光中心Ｏに対する
Ｙ方向の基準位置ＹＧが決定されたことになる。
心と、スポット光ＭＹＳの振動中心とはコンパレータ１
２６のウィンド幅で決まる精度内に位置合せされる。こ
れが終了するとＣＰＵ１００はＰＳＤ１２１からの検波
信号ＳＳＹを入力して、そのアナログレベルが零になる
ようにＹ−ＡＣＴ１０３をサーボ制御（フィードバック
制御）に切替える。これによってマークＧＹ７のＹ方向
の中心とスポット光ＭＹＳの振動中心とが正確に一致
し、サーボ制御によってその状態が維持される。その後
ＣＰＵ１００は先に検出したウェハ９の回転方向と逆方
向にウェハホルダ８を回転させるようにθ−ＡＣＴ１０
５を駆動する。このとき、ＣＰＵ１００はＷＡＤ１１０
のＰＳＤ１２５からの検波信号ＳＳθが零になるように
θ−ＡＣＴ１０５をサーボ制御する。以上の動作によっ
て、マークＧＹ７の中心とスポット光ＭＹＳの振動中心
とが一致し、マークＧθ１０の中心とスポット光ＭθＳ
の振動中心とが一致し、ウェハ９の回転ずれが補正され
ると共に、ウェハ９のＹ方向の位置が規定される。そし
てＣＰＵ１００は図１０のステップ２０３でステージ７
のＹ方向の位置をレーザ干渉計１０４から読み取って記
憶（セット）する。これによって、ウェハ９全体のスポ
ット光ＭＹＳ、ＭθＳ、換言すれば露光中心Ｏに対する
Ｙ方向の基準位置ＹＧが決定されたことになる。
【００３４】次にＣＰＵ１００はステップ２０４のステ
ージファーストポジションでウェハ９上の第１番目に露
光すべき領域、例えば図１１中の被露光領域Ｃ1 が投影
レンズ６の有効露光領域６０内に位置決めされるように
ステージ７を移動させる。図１１に示すように、ウェハ
９内の各被露光領域Ｃの位置は第１層目のパターン形成
時に定まっており、マークＧＹ７、Ｇθ１０に対する被
露光領域Ｃ1 の中心Ｐ 1 の位置もわかっている。そこで
中心Ｐ1 を基準としたマークＧＹ７、Ｇθ１０（線分ｌ
2)のＹ方向の距離をＹＰ1 とすると、ステージ７のＹ方
向の位置が、式（１） Ｙ＝ＹＧ＋Ｙ1 −ＹＰ1 ……（１） を満すように位置決めすれば、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ
1 のＹ方向の位置と、投影レンズ６の露光中心ＯのＹ方
向の位置とは一致する。もちろんＸ方向についても中心
Ｐ1 に対するマークＧＹ７とマークＧθ１０のＸ方向の
位置が予めわかっているので概ね位置合せされる。
ージファーストポジションでウェハ９上の第１番目に露
光すべき領域、例えば図１１中の被露光領域Ｃ1 が投影
レンズ６の有効露光領域６０内に位置決めされるように
ステージ７を移動させる。図１１に示すように、ウェハ
９内の各被露光領域Ｃの位置は第１層目のパターン形成
時に定まっており、マークＧＹ７、Ｇθ１０に対する被
露光領域Ｃ1 の中心Ｐ 1 の位置もわかっている。そこで
中心Ｐ1 を基準としたマークＧＹ７、Ｇθ１０（線分ｌ
2)のＹ方向の距離をＹＰ1 とすると、ステージ７のＹ方
向の位置が、式（１） Ｙ＝ＹＧ＋Ｙ1 −ＹＰ1 ……（１） を満すように位置決めすれば、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ
1 のＹ方向の位置と、投影レンズ６の露光中心ＯのＹ方
向の位置とは一致する。もちろんＸ方向についても中心
Ｐ1 に対するマークＧＹ７とマークＧθ１０のＸ方向の
位置が予めわかっているので概ね位置合せされる。
【００３５】次に図１０のステップ２０５のＸ−ＬＳＡ
サーチで、被露光領域Ｃ1 に付随したマークＳＸ１をＸ
−ＬＳＡ検出系で検出してマークＳＸ１のＸ方向の位置
を計測する。この動作を図１４を参照して説明する。図
１４は投影レンズ６の有効露光領域６０内のスポット光
ＬＸ、ＬＹとウェハ９との配置を示す平面図である。露
光中心Ｏと被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 とのＹ方向の位置
は正確に一致しているので、ウェハ９を自動焦点調整で
投影レンズ６の結像面に合わせた後、図１４のようにス
ポット光ＬＸとマークＳＸ１とがＸ方向に配列するよう
にステージ７をＹ方向に移動させる。具体的には、露光
中心Ｏからスポット光ＬＸまでの距離Ｙ２と、被露光領
域Ｃ1 の中心Ｐ1 からマークＳＸ１までの距離（設計上
予め定まった値である）との差分だけステージ７をＹ方
向に移動する。その後、ステージ７のＹ方向の位置を変
えずにステージ７をＸ方向に一定距離だけ移動する。そ
の移動量はマークＳＸ１を含んでウェハ９のプリアライ
メント精度で決まるＸ方向のずれ量よりも十分大きな値
に定められている。そして、この移動の間、ＣＰＵ１０
０は、図９に示したＬＳＡ処理回路１０９のＡＤＣ１３
２とＲＡＭ１３３を制御して、マークＳＸ１から生じる
回折光のＸ方向に関する光強度分布を抽出する。その
後、ＣＰＵ１００は図１２に示した演算と同様の演算を
行ない、スポット光ＬＸのＸ方向の中心とマークＳＸ１
のＸ方向の中心とが一致したときのステージ７のＸ方向
の位置を求め、その位置を位置ＸＣ１として記憶する。
この位置ＸＣ１を求めることは、ウェハ９全体のＸ方向
の位置を露光中心Ｏに対して規定したことを意味するも
のであり、これによってウェハ９のＸ方向のグローバル
アライメント（ウェハ９の全体的な位置合せ）が完了し
たことになる。
サーチで、被露光領域Ｃ1 に付随したマークＳＸ１をＸ
−ＬＳＡ検出系で検出してマークＳＸ１のＸ方向の位置
を計測する。この動作を図１４を参照して説明する。図
１４は投影レンズ６の有効露光領域６０内のスポット光
ＬＸ、ＬＹとウェハ９との配置を示す平面図である。露
光中心Ｏと被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 とのＹ方向の位置
は正確に一致しているので、ウェハ９を自動焦点調整で
投影レンズ６の結像面に合わせた後、図１４のようにス
ポット光ＬＸとマークＳＸ１とがＸ方向に配列するよう
にステージ７をＹ方向に移動させる。具体的には、露光
中心Ｏからスポット光ＬＸまでの距離Ｙ２と、被露光領
域Ｃ1 の中心Ｐ1 からマークＳＸ１までの距離（設計上
予め定まった値である）との差分だけステージ７をＹ方
向に移動する。その後、ステージ７のＹ方向の位置を変
えずにステージ７をＸ方向に一定距離だけ移動する。そ
の移動量はマークＳＸ１を含んでウェハ９のプリアライ
メント精度で決まるＸ方向のずれ量よりも十分大きな値
に定められている。そして、この移動の間、ＣＰＵ１０
０は、図９に示したＬＳＡ処理回路１０９のＡＤＣ１３
２とＲＡＭ１３３を制御して、マークＳＸ１から生じる
回折光のＸ方向に関する光強度分布を抽出する。その
後、ＣＰＵ１００は図１２に示した演算と同様の演算を
行ない、スポット光ＬＸのＸ方向の中心とマークＳＸ１
のＸ方向の中心とが一致したときのステージ７のＸ方向
の位置を求め、その位置を位置ＸＣ１として記憶する。
この位置ＸＣ１を求めることは、ウェハ９全体のＸ方向
の位置を露光中心Ｏに対して規定したことを意味するも
のであり、これによってウェハ９のＸ方向のグローバル
アライメント（ウェハ９の全体的な位置合せ）が完了し
たことになる。
【００３６】次にＣＰＵ１００は図１０のステップ２０
６でＹ−ＬＳＡサーチを実行する。これは図１５に示す
ように、スポット光ＬＹとマークＳＹ１とがＹ方向に整
列するようにステージ７を位置決めした後、ステージ７
をＹ方向に一定距離だけ移動させ、マークＳＹ１のＹ方
向の中心とスポット光ＬＹのＹ方向の中心とが一致した
ときのステージ７のＹ方向位置を求めるものである。Ｃ
ＰＵ１００はその位置をＬＳＡ処理回路１０９のＡＤＣ
１３５、ＲＡＭ１３６で抽出したマークＳＹ１の回折光
強度分布から求め、位置ＹＣ１として記憶する。
６でＹ−ＬＳＡサーチを実行する。これは図１５に示す
ように、スポット光ＬＹとマークＳＹ１とがＹ方向に整
列するようにステージ７を位置決めした後、ステージ７
をＹ方向に一定距離だけ移動させ、マークＳＹ１のＹ方
向の中心とスポット光ＬＹのＹ方向の中心とが一致した
ときのステージ７のＹ方向位置を求めるものである。Ｃ
ＰＵ１００はその位置をＬＳＡ処理回路１０９のＡＤＣ
１３５、ＲＡＭ１３６で抽出したマークＳＹ１の回折光
強度分布から求め、位置ＹＣ１として記憶する。
【００３７】さて、次にＣＰＵ１００はステップ２０７
のファイン・アライメントで、今求めた位置ＸＣ１、Ｙ
Ｃ１と、先に求めたスポット光ＬＸ、ＬＹの座標軸Ｘ、
Ｙからの距離ＸＬＸ、ＹＬＹとに基づいて、被露光領域
Ｃ1 とレチクル５の投影像とを精密に位置合せする。具
体的には、ステージ７の位置を読み取るレーザ干渉計１
０、１０４の計測値が式（２）、（３） Ｘ＝ＸＣ１−ＸＬＸ ……（２） Ｙ＝ＹＣ１−ＹＬＹ ……（３） で決まる値に一致するようにステージ７を２次元移動さ
せる。これによって、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 と露光
中心Ｏとが正確に一致して精密な位置決めが完了する。
この時点でＣＰＵ１００は図１に示したシャッター３を
所定時間だけ開き、レチクル５の回路パターン像をウェ
ハ９の被露光領域Ｃ1 に重ねて露光（プリント）する。
のファイン・アライメントで、今求めた位置ＸＣ１、Ｙ
Ｃ１と、先に求めたスポット光ＬＸ、ＬＹの座標軸Ｘ、
Ｙからの距離ＸＬＸ、ＹＬＹとに基づいて、被露光領域
Ｃ1 とレチクル５の投影像とを精密に位置合せする。具
体的には、ステージ７の位置を読み取るレーザ干渉計１
０、１０４の計測値が式（２）、（３） Ｘ＝ＸＣ１−ＸＬＸ ……（２） Ｙ＝ＹＣ１−ＹＬＹ ……（３） で決まる値に一致するようにステージ７を２次元移動さ
せる。これによって、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 と露光
中心Ｏとが正確に一致して精密な位置決めが完了する。
この時点でＣＰＵ１００は図１に示したシャッター３を
所定時間だけ開き、レチクル５の回路パターン像をウェ
ハ９の被露光領域Ｃ1 に重ねて露光（プリント）する。
【００３８】次にＣＰＵ１００はステップ２０８で、ウ
ェハ９上にＮ回露光を繰り返したか否かを判断する。こ
こでは１番目の被露光領域Ｃ1 を露光しただけなので、
ＣＰＵ１００は次のステップ２０９でステージ７のステ
ッピングを行なう。このステッピングによって次に図１
１に示した被露光領域Ｃ2 を露光するものとする。従っ
てＣＰＵ１００はステージ７をＸ方向に一定ピッチ、す
なわち被露光領域Ｃ1とＣ2 の間隔分だけ位置ＸＣ１、
ＹＣ１から移動させる。その後、ＣＰＵ１００は再びス
テップ２０５のＸ−ＬＳＡサーチから同様の動作を繰り
返し実行する。以上のようにして、スポット光ＬＸ、Ｌ
Ｙによってステッピングのたびに各被露光領域Ｃ毎のア
ライメント、いわゆるステップアライメントを行なって
露光することをＮ回繰り返すと、ステップ２０８からス
テップ２１０に進み、ステージ７に載置された露光済み
のウェハ９が搬出（アンローディング）され、次のウェ
ハのプリントのために、ステップ２００から同様の動作
が実行される。
ェハ９上にＮ回露光を繰り返したか否かを判断する。こ
こでは１番目の被露光領域Ｃ1 を露光しただけなので、
ＣＰＵ１００は次のステップ２０９でステージ７のステ
ッピングを行なう。このステッピングによって次に図１
１に示した被露光領域Ｃ2 を露光するものとする。従っ
てＣＰＵ１００はステージ７をＸ方向に一定ピッチ、す
なわち被露光領域Ｃ1とＣ2 の間隔分だけ位置ＸＣ１、
ＹＣ１から移動させる。その後、ＣＰＵ１００は再びス
テップ２０５のＸ−ＬＳＡサーチから同様の動作を繰り
返し実行する。以上のようにして、スポット光ＬＸ、Ｌ
Ｙによってステッピングのたびに各被露光領域Ｃ毎のア
ライメント、いわゆるステップアライメントを行なって
露光することをＮ回繰り返すと、ステップ２０８からス
テップ２１０に進み、ステージ７に載置された露光済み
のウェハ９が搬出（アンローディング）され、次のウェ
ハのプリントのために、ステップ２００から同様の動作
が実行される。
【００３９】尚、上記実施例において、ＴＴＬ方式で検
出するためのマークＳＸ、ＳＹは被露光領域Ｃの中心Ｐ
で交わる直交した２本の線上にそれぞれ設けるようにし
たが、必らずしもその必要はない。例えば図１６に示す
ように、マークＳＸ、ＳＹをそれぞれ２本の直交した線
ｅ1 、ｅ2 （交点は中心Ｐと一致する）に対して所定の
オフセット値を持って配置してもよい。線ｅ1 がＸ軸と
平行であり、線ｅ2 がＹ軸と平行であるとすると、Ｙ方
向に伸びたマークＳＸは線ｅ2 に対してΔＸのオフセッ
ト量だけずれて形成され、Ｘ方向に伸びたマークＳＹは
線ｅ1 に対してΔＹのオフセット量だけずれて形成され
ている。このΔＸ、ΔＹは設計上予め定まった値であ
る。そこでこのような場合は、図１０のステップ２０７
でファイン・アライメントを行なう際、式（２）、
（３）の代りに（２)'、（３)' Ｘ＝ＸＣｉ−ＸＬＸ−ΔＸ ……（２)' Ｙ＝ＹＣｉ−ＹＬＸ−ΔＹ ……（３)' （ただしｉは被露光領域の番号（１、２…Ｎ）を表わ
す）を用いて、ステージ７の位置決めを行なえばまった
く同様に被露光領域Ｃとレチクル５の投影像とは精密に
重ね合される。
出するためのマークＳＸ、ＳＹは被露光領域Ｃの中心Ｐ
で交わる直交した２本の線上にそれぞれ設けるようにし
たが、必らずしもその必要はない。例えば図１６に示す
ように、マークＳＸ、ＳＹをそれぞれ２本の直交した線
ｅ1 、ｅ2 （交点は中心Ｐと一致する）に対して所定の
オフセット値を持って配置してもよい。線ｅ1 がＸ軸と
平行であり、線ｅ2 がＹ軸と平行であるとすると、Ｙ方
向に伸びたマークＳＸは線ｅ2 に対してΔＸのオフセッ
ト量だけずれて形成され、Ｘ方向に伸びたマークＳＹは
線ｅ1 に対してΔＹのオフセット量だけずれて形成され
ている。このΔＸ、ΔＹは設計上予め定まった値であ
る。そこでこのような場合は、図１０のステップ２０７
でファイン・アライメントを行なう際、式（２）、
（３）の代りに（２)'、（３)' Ｘ＝ＸＣｉ−ＸＬＸ−ΔＸ ……（２)' Ｙ＝ＹＣｉ−ＹＬＸ−ΔＹ ……（３)' （ただしｉは被露光領域の番号（１、２…Ｎ）を表わ
す）を用いて、ステージ７の位置決めを行なえばまった
く同様に被露光領域Ｃとレチクル５の投影像とは精密に
重ね合される。
【００４０】また上記実施例において、ＴＴＬ方式によ
るステップ・アライメントは各被露光領域Ｃに対して全
て行なうものとしたが、これはウェハ９の伸縮による被
露光領域の配列誤差の影響を取り除き、各被露光領域毎
に投影像との精密な位置合せを行なうためである。しか
しながらウェハ９の伸縮がほとんどないと見なせるか、
又は伸縮があったとしてもその量が予め求められている
場合には、ＴＴＬ方式によるステップ・アライメントを
１番目の被露光領域Ｃ1 についてのみ行ない、あとの被
露光領域については不要としてもよい。具体的には図１
０のフローチャート図中で、ステップ２０５、２０６を
被露光領域Ｃ1 だけに対して実行するように変更する。
そしてマークＳＸ１とマークＳＹ１の各位置ＸＣ１、Ｙ
Ｃ１に基づいて順次ステッピングを繰り返し露光を行な
うが、伸縮量が求められているときは、その量に応じて
ステッピングのピッチを少しずつ補正するようにする。
るステップ・アライメントは各被露光領域Ｃに対して全
て行なうものとしたが、これはウェハ９の伸縮による被
露光領域の配列誤差の影響を取り除き、各被露光領域毎
に投影像との精密な位置合せを行なうためである。しか
しながらウェハ９の伸縮がほとんどないと見なせるか、
又は伸縮があったとしてもその量が予め求められている
場合には、ＴＴＬ方式によるステップ・アライメントを
１番目の被露光領域Ｃ1 についてのみ行ない、あとの被
露光領域については不要としてもよい。具体的には図１
０のフローチャート図中で、ステップ２０５、２０６を
被露光領域Ｃ1 だけに対して実行するように変更する。
そしてマークＳＸ１とマークＳＹ１の各位置ＸＣ１、Ｙ
Ｃ１に基づいて順次ステッピングを繰り返し露光を行な
うが、伸縮量が求められているときは、その量に応じて
ステッピングのピッチを少しずつ補正するようにする。
【００４１】また、ウェハの伸縮量が小さい場合は、ウ
ェハの全面をいくつかのブロック例えば４つのブロック
に分け、各ブロック内の特定の被露光領域についてＴＴ
Ｌ方式によるステップ・アライメントを行なうようにし
てもよい。すなわち、ウェハ上のブロック数と等しい数
の被露光領域についてはステップ２０５、２０６、２０
７による位置合せを行ない、その他の被露光領域につい
てはステップ２０９のステッピングだけで位置決めす
る。このような位置合せ方法は、いわゆるブロック・ア
ライメントと呼ばれるもので、ウェハ上のいくつかの被
露光領域についてはＴＴＬ方式のアライメントを行な
い、他の被露光領域はステージ７のステッピングだけで
位置決めするので、１枚のウェハの処理時間が短縮され
るとともに、ウェハの伸縮によるアライメント誤差も取
り除けるという利点がある。
ェハの全面をいくつかのブロック例えば４つのブロック
に分け、各ブロック内の特定の被露光領域についてＴＴ
Ｌ方式によるステップ・アライメントを行なうようにし
てもよい。すなわち、ウェハ上のブロック数と等しい数
の被露光領域についてはステップ２０５、２０６、２０
７による位置合せを行ない、その他の被露光領域につい
てはステップ２０９のステッピングだけで位置決めす
る。このような位置合せ方法は、いわゆるブロック・ア
ライメントと呼ばれるもので、ウェハ上のいくつかの被
露光領域についてはＴＴＬ方式のアライメントを行な
い、他の被露光領域はステージ７のステッピングだけで
位置決めするので、１枚のウェハの処理時間が短縮され
るとともに、ウェハの伸縮によるアライメント誤差も取
り除けるという利点がある。
【００４２】以上、本実施例においては、ＴＴＬ方式の
Ｘ−ＬＳＡ検出系とＹ−ＬＳＡ検出系によってウェハ９
上のマークの位置を検出する際、スポット光ＬＸ、ＬＹ
がマークＳＸ、ＳＹと一致するようにステージ７を位置
決めして停止させる必要がなく、単に各スポット光とマ
ークを走査し、マークの位置さえ検出すればよいので、
ＴＴＬ方式のアライメント自体が高速になるという利点
がある。またＬＳＡ検出系は、感光剤を感光させない波
長のレーザ光のスポットを格子状のマークに照射し、そ
のマークから特定の方向に生じる回折光を検出している
ので、マークの検出感度が高い。さらにそのスポット光
ＬＸ、ＬＹは露光中心Ｏに対して所定の位置に静止して
おり、回折光の検出系にも振動スリットや可動鏡等の可
動部がないので、長期的な安定性が良く、構造が簡単で
あり、かつ製造、調整が容易であるという利点もある。
Ｘ−ＬＳＡ検出系とＹ−ＬＳＡ検出系によってウェハ９
上のマークの位置を検出する際、スポット光ＬＸ、ＬＹ
がマークＳＸ、ＳＹと一致するようにステージ７を位置
決めして停止させる必要がなく、単に各スポット光とマ
ークを走査し、マークの位置さえ検出すればよいので、
ＴＴＬ方式のアライメント自体が高速になるという利点
がある。またＬＳＡ検出系は、感光剤を感光させない波
長のレーザ光のスポットを格子状のマークに照射し、そ
のマークから特定の方向に生じる回折光を検出している
ので、マークの検出感度が高い。さらにそのスポット光
ＬＸ、ＬＹは露光中心Ｏに対して所定の位置に静止して
おり、回折光の検出系にも振動スリットや可動鏡等の可
動部がないので、長期的な安定性が良く、構造が簡単で
あり、かつ製造、調整が容易であるという利点もある。
【００４３】次に本発明の実施例による他の位置合せ動
作について図１７のフローチャート図と図１８とを用い
て説明する。先の実施例においては、オフ・アクシス方
式のアライメントによって、ウェハ９の回転ずれの補正
がなされ、Ｙ方向の位置が規定（Ｙ方向にグローバルア
ライメント）された。このためウェハ９のＹ方向と回転
方向の位置決め精度はオフ・アクシス方式のＹ、θアラ
イメント検出系のスポット光ＭＹＳ、ＭθＳの位置設定
精度に依存したものになる。すなわち、図３においてス
ポット光ＭＹＳの振動中心とスポット光ＭθＳの振動中
心とを結ぶ線分がＸ軸と完全に平行でなく、わずかでも
傾いていると、ステッピングだけでステージ７を位置決
めする際、その傾き量に応じてウェハ９上の被露光領域
と投影像との重ね合せが悪化してしまう。このようにス
ポット光ＭＹＳとＭθＳのＹ方向の位置がずれている
と、特にウェハ全体の回転誤差（ウェハ・ローテーショ
ン・エラー）が顕著に現われる。そこで、この残存した
回転誤差を補正して位置合せする動作を図１７のフロー
チャート図に従って述べる。まず、ステップ２２０のウ
ェハローディングでウェハをウェハホルダ８上にプリア
ライメントして載置した後、ステップ２２１でウェハの
自動焦点調整を行ない、ステップ２２２のウェハθアラ
イメントにおいて、オフ、アクシス方式のＹ、θアライ
メント検出系によりウェハ上のマークＧＹ７、Ｇθ１０
を検出して回転補正を行ない、ステップ２２３でスポッ
ト光ＭＹＳとマークＧＹ７とが一致し、スポット光Ｍθ
ＳとマークＧθ１０とが一致したときのステージ７のＹ
方向の位置ＹＧを記憶する。ここまでのステップは先の
実施例におけるステップ２００〜２０３と全く同様に実
行される。さて、ステップ２２３の終了後、スポット光
ＭＹＳとＭθＳとの設定誤差によって、ウェハが例えば
図１８に示すようにステージ７の座標系ＸＹに対してθ
だけ回転して位置決めされたものとする。この角度θが
残存したウェハ回転誤差の量である。ところで、このウ
ェハ９において各被露光領域の配列座標系を座標系αβ
と定め、その原点ＯＷをウェハ９の中心になるべく近い
位置に定める。そして、座標系αβのα軸は、ウェハ９
のフラットＦと平行に配列した被露光領域Ｃ7 、Ｃ8 、
Ｃ9 、Ｃ10の各マークＳＹ７、ＳＹ８、ＳＹ９、ＳＹ１
０を通るように定められている。またβ軸はウェハ９の
中央部に位置した２つの被露光領域Ｃ8 、Ｃ9 のマーク
ＳＸ８とＳＸ９のα軸方向における中心位置を通りα軸
と直交するものとする。またウェハ９上の各被露光領域
Ｃｉの中心Ｐｉの座標値は座標系αβによって規定され
ていて、座標値（αｉ、βｉ）で指定されるものとす
る。
作について図１７のフローチャート図と図１８とを用い
て説明する。先の実施例においては、オフ・アクシス方
式のアライメントによって、ウェハ９の回転ずれの補正
がなされ、Ｙ方向の位置が規定（Ｙ方向にグローバルア
ライメント）された。このためウェハ９のＹ方向と回転
方向の位置決め精度はオフ・アクシス方式のＹ、θアラ
イメント検出系のスポット光ＭＹＳ、ＭθＳの位置設定
精度に依存したものになる。すなわち、図３においてス
ポット光ＭＹＳの振動中心とスポット光ＭθＳの振動中
心とを結ぶ線分がＸ軸と完全に平行でなく、わずかでも
傾いていると、ステッピングだけでステージ７を位置決
めする際、その傾き量に応じてウェハ９上の被露光領域
と投影像との重ね合せが悪化してしまう。このようにス
ポット光ＭＹＳとＭθＳのＹ方向の位置がずれている
と、特にウェハ全体の回転誤差（ウェハ・ローテーショ
ン・エラー）が顕著に現われる。そこで、この残存した
回転誤差を補正して位置合せする動作を図１７のフロー
チャート図に従って述べる。まず、ステップ２２０のウ
ェハローディングでウェハをウェハホルダ８上にプリア
ライメントして載置した後、ステップ２２１でウェハの
自動焦点調整を行ない、ステップ２２２のウェハθアラ
イメントにおいて、オフ、アクシス方式のＹ、θアライ
メント検出系によりウェハ上のマークＧＹ７、Ｇθ１０
を検出して回転補正を行ない、ステップ２２３でスポッ
ト光ＭＹＳとマークＧＹ７とが一致し、スポット光Ｍθ
ＳとマークＧθ１０とが一致したときのステージ７のＹ
方向の位置ＹＧを記憶する。ここまでのステップは先の
実施例におけるステップ２００〜２０３と全く同様に実
行される。さて、ステップ２２３の終了後、スポット光
ＭＹＳとＭθＳとの設定誤差によって、ウェハが例えば
図１８に示すようにステージ７の座標系ＸＹに対してθ
だけ回転して位置決めされたものとする。この角度θが
残存したウェハ回転誤差の量である。ところで、このウ
ェハ９において各被露光領域の配列座標系を座標系αβ
と定め、その原点ＯＷをウェハ９の中心になるべく近い
位置に定める。そして、座標系αβのα軸は、ウェハ９
のフラットＦと平行に配列した被露光領域Ｃ7 、Ｃ8 、
Ｃ9 、Ｃ10の各マークＳＹ７、ＳＹ８、ＳＹ９、ＳＹ１
０を通るように定められている。またβ軸はウェハ９の
中央部に位置した２つの被露光領域Ｃ8 、Ｃ9 のマーク
ＳＸ８とＳＸ９のα軸方向における中心位置を通りα軸
と直交するものとする。またウェハ９上の各被露光領域
Ｃｉの中心Ｐｉの座標値は座標系αβによって規定され
ていて、座標値（αｉ、βｉ）で指定されるものとす
る。
【００４４】次に図１７において、ＣＰＵ１００はステ
ップ２２４のセンターポジションを実行し、ウェハ９の
中心にできるだけ近く位置した被露光領域、例えばＣ8
を選び出す。そしてＣＰＵ１００は被露光領域Ｃ8 のマ
ークＳＸ８とスポット光ＬＸとがＸ方向に整列するよう
にステージ７の位置決めを行なった後、自動焦点調整を
行なう。そして次のステップ２２５でＣＰＵ１００はマ
ークＳＸ８をスポット光ＬＸでＸ方向に走査して、マー
クＳＸ８のＸ方向の中心とスポット光ＬＸのＸ方向の中
心とが一致したときのステージ７のＸ方向の位置ＸＧを
検出して記憶する。以上までの各ステップによってウェ
ハ９のグローバルアライメントが完了し、ウェハ９の座
標系ＸＹに対する位置が規定されたことになる。
ップ２２４のセンターポジションを実行し、ウェハ９の
中心にできるだけ近く位置した被露光領域、例えばＣ8
を選び出す。そしてＣＰＵ１００は被露光領域Ｃ8 のマ
ークＳＸ８とスポット光ＬＸとがＸ方向に整列するよう
にステージ７の位置決めを行なった後、自動焦点調整を
行なう。そして次のステップ２２５でＣＰＵ１００はマ
ークＳＸ８をスポット光ＬＸでＸ方向に走査して、マー
クＳＸ８のＸ方向の中心とスポット光ＬＸのＸ方向の中
心とが一致したときのステージ７のＸ方向の位置ＸＧを
検出して記憶する。以上までの各ステップによってウェ
ハ９のグローバルアライメントが完了し、ウェハ９の座
標系ＸＹに対する位置が規定されたことになる。
【００４５】次にＣＰＵ１００はステップ２２６でウェ
ハ９のα軸上で左端に近く位置した被露光領域Ｃ7 のマ
ークＳＹ７とスポット光ＬＹとがＹ方向に整列するよう
にステージ７の位置決めを行なった後、その位置で自動
焦点調整を行なう。次にＣＰＵ１００はステップ２２７
でスポット光ＬＹとマークＳＹ７とをＹ方向に走査し
て、マークＳＹ７のＹ方向の中心位置ＹＬ１を検出して
記憶する。次にＣＰＵ１００はステップ２２８でウェハ
９のα軸上で右端に近く位置した被露光領域Ｃ10のマー
クＳＹ１０とスポット光ＬＹとがＹ方向に整列するよう
にステージ７の位置決めを行ない、その位置で自動焦点
調整を行なう。そしてステップ２２９でＣＰＵ１００は
スポット光ＬＹとマークＳＹ７とをＹ方向に走査してマ
ークＳＹ１０のＹ方向の中心位置ＹＬ２を検出して記憶
する。
ハ９のα軸上で左端に近く位置した被露光領域Ｃ7 のマ
ークＳＹ７とスポット光ＬＹとがＹ方向に整列するよう
にステージ７の位置決めを行なった後、その位置で自動
焦点調整を行なう。次にＣＰＵ１００はステップ２２７
でスポット光ＬＹとマークＳＹ７とをＹ方向に走査し
て、マークＳＹ７のＹ方向の中心位置ＹＬ１を検出して
記憶する。次にＣＰＵ１００はステップ２２８でウェハ
９のα軸上で右端に近く位置した被露光領域Ｃ10のマー
クＳＹ１０とスポット光ＬＹとがＹ方向に整列するよう
にステージ７の位置決めを行ない、その位置で自動焦点
調整を行なう。そしてステップ２２９でＣＰＵ１００は
スポット光ＬＹとマークＳＹ７とをＹ方向に走査してマ
ークＳＹ１０のＹ方向の中心位置ＹＬ２を検出して記憶
する。
【００４６】次にＣＰＵ１００はステップ２３０のロー
テーションθ演算で、今求めた位置ＹＬ１とＹＬ２の差
値と、マークＳＹ７とＳＹ１０のα軸方向の間隔ｄとか
らウェハ９の回転量θを演算する。位置ＹＬ１とＹＬ２
の差をｄＹとすると、図１８にも示したように回転量θ
は、式（４） θ＝ｓｉｎ-1（ｄＹ／ｄ） ……（４） によって求められる。ただし、回転量θは極めて小さな
値であるので、式（４）は式（５）のように近似され
る。
テーションθ演算で、今求めた位置ＹＬ１とＹＬ２の差
値と、マークＳＹ７とＳＹ１０のα軸方向の間隔ｄとか
らウェハ９の回転量θを演算する。位置ＹＬ１とＹＬ２
の差をｄＹとすると、図１８にも示したように回転量θ
は、式（４） θ＝ｓｉｎ-1（ｄＹ／ｄ） ……（４） によって求められる。ただし、回転量θは極めて小さな
値であるので、式（４）は式（５）のように近似され
る。
【００４７】 θ≒ｄＹ／ｄ＝（ＹＬ１−ＹＬ２）／ｄ ……（５） そして、ウェハ９の各被露光領域Ｃｉの中心Ｐｉを露光
中心Ｏにステッピングによって位置決めする際、ステー
ジ７の位置をステッピングのピッチだけで決まる位置か
ら式（６）、（７）で表わした値（δＸ1 、δＹ）だけ
補正する。 δＸ＝βｉ・θ＝βｉ（ｄＹ／ｄ） ……（６） δＹ＝−αｉ・θ＝−αｉ（ｄＹ／ｄ） ……（７） 次にＣＰＵ１００はステップ２３１で、露光すべき第１
番目の被露光領域Ｃ1の座標系ＸＹにおける位置を、先
に求めた位置（ＸＧ、ＹＧ）に基づいて求め、さらに上
記式（６）、（７）で演算された値（δＸ、δＹ）だけ
補正してステージ７をステッピングする。そしてステッ
プ２３２で自動焦点調整を行ない、ステップ２３３でレ
チクル５の回路パターンの投影像をウェハ９の被露光領
域Ｃ1 に重ね合せて露光（プリント）する。次にＣＰＵ
１００はステップ２３４でウェハ９上にＮ回露光を繰り
返したか否かを判断し、ウェハ９の全面に露光が終了し
ていなければ、ステップ２３１からの動作を繰り返し、
終了していればステップ２３５でウェハ９をアンローデ
ィングする。このように、本動作ではオフ・アクシス方
式のＹ、θアライメント検出系とＴＴＬ方式のＸ−ＬＳ
Ａ検出系とを用いて、ウェハ９のグローバルアライメン
トを行ない、ウェハ９の配列座標系αβとステージ７の
座標系ＸＹとの対応を位置（ＹＧ、ＸＧ）として求め、
その後は位置（ＹＧ、ＸＧ）を基準としてステップ・ア
ライメントをすることなく順次ステッピングさせ、ウェ
ハの露光を行なう。このため１枚のウェハの処理時間が
短縮されるとともに、ウェハに残存した微小な回転誤差
もステッピング時に補正されるからウェハ上のどの被露
光領域においても一様のアライメント精度で重ね合せ露
光が行なわれるという利点がある。
中心Ｏにステッピングによって位置決めする際、ステー
ジ７の位置をステッピングのピッチだけで決まる位置か
ら式（６）、（７）で表わした値（δＸ1 、δＹ）だけ
補正する。 δＸ＝βｉ・θ＝βｉ（ｄＹ／ｄ） ……（６） δＹ＝−αｉ・θ＝−αｉ（ｄＹ／ｄ） ……（７） 次にＣＰＵ１００はステップ２３１で、露光すべき第１
番目の被露光領域Ｃ1の座標系ＸＹにおける位置を、先
に求めた位置（ＸＧ、ＹＧ）に基づいて求め、さらに上
記式（６）、（７）で演算された値（δＸ、δＹ）だけ
補正してステージ７をステッピングする。そしてステッ
プ２３２で自動焦点調整を行ない、ステップ２３３でレ
チクル５の回路パターンの投影像をウェハ９の被露光領
域Ｃ1 に重ね合せて露光（プリント）する。次にＣＰＵ
１００はステップ２３４でウェハ９上にＮ回露光を繰り
返したか否かを判断し、ウェハ９の全面に露光が終了し
ていなければ、ステップ２３１からの動作を繰り返し、
終了していればステップ２３５でウェハ９をアンローデ
ィングする。このように、本動作ではオフ・アクシス方
式のＹ、θアライメント検出系とＴＴＬ方式のＸ−ＬＳ
Ａ検出系とを用いて、ウェハ９のグローバルアライメン
トを行ない、ウェハ９の配列座標系αβとステージ７の
座標系ＸＹとの対応を位置（ＹＧ、ＸＧ）として求め、
その後は位置（ＹＧ、ＸＧ）を基準としてステップ・ア
ライメントをすることなく順次ステッピングさせ、ウェ
ハの露光を行なう。このため１枚のウェハの処理時間が
短縮されるとともに、ウェハに残存した微小な回転誤差
もステッピング時に補正されるからウェハ上のどの被露
光領域においても一様のアライメント精度で重ね合せ露
光が行なわれるという利点がある。
【００４８】また、本動作ではステッピング時にウェハ
回転誤差を補正するようにステージ７を位置決めした
が、この動作は先の実施例においても同様に実施するこ
とができる。すなわちステッピング時にウェハ回転誤差
の補正を伴った位置決めをしてから、ＴＴＬ方式による
ステップ・アライメントで精密に位置合せすればよい。
また、上記各実施例ではステージ７の位置決め後、露光
前に自動焦点調整を行なうものとしたが、ステージ７が
移動している間に同時に行なってもよく、さらに露光中
に自動焦点調整を行なうようにしてもよい。
回転誤差を補正するようにステージ７を位置決めした
が、この動作は先の実施例においても同様に実施するこ
とができる。すなわちステッピング時にウェハ回転誤差
の補正を伴った位置決めをしてから、ＴＴＬ方式による
ステップ・アライメントで精密に位置合せすればよい。
また、上記各実施例ではステージ７の位置決め後、露光
前に自動焦点調整を行なうものとしたが、ステージ７が
移動している間に同時に行なってもよく、さらに露光中
に自動焦点調整を行なうようにしてもよい。
【００４９】さて、以上本発明の実施例を用いた位置合
せ動作においてオフ・アクシス方式のＹ、θアライメン
ト検出系はレーザ光のスポット振動型の検出方式である
必要はなく、レーザスポット光の等速走査型の検出方
式、又はウェハをインコヒーレント光で照明し、対物レ
ンズによって位置合せ用のマークの像を形成し、その像
をスリット走査したり、撮像素子で受光したりすること
によってマークの位置を検出する方式であっても同様の
効果が得られる。また、スポット光をウェハ上に照射す
る方式でも、スポット光の形状はウェハ上で細長い楕円
形である必要はなく、単なる微小円形であってもよい。
さらにオフ・アクシス方式のＹ、θアライメント検出系
はＴＴＬ方式のＸ−ＬＳＡ検出系、Ｙ−ＬＳＡ検出系と
同様にスポット光ＭＹＳ、ＭθＳを振動させずに回折光
の強度分布パターンを抽出するような方式にしてもよ
い。一方、ウェハ上の各被露光領域毎の位置合せ用のマ
ークＳＸ、ＳＹ、ＧＹ、Ｇθは、オフ・アクシス方式用
とＴＴＬ方式用とで専用に設けたが兼用するようにして
もよい。例えば図１９に示すように、オフ・アクシス方
式用のアライメントマークＧＹ、Ｇθは前述と全く同様
に各被露光領域Ｃに付随して形成する。図１９ではウェ
ハ９上の左右に離れた２つの被露光領域Ｃｌ、Ｃｒのみ
を示し、そのマークＧθｌ、ＧＹｌ及びマークＧθｒ、
ＧＹｒがオフ・アクシス方式によるグローバルアライメ
ント（Ｙ方向と回転方向）のマークである。ここではマ
ークＧＹｌとＧθｒが配列座標系αβのα軸を通るよう
に定められ、その両マークの間隔はスポット光ＭＹＳと
ＭθＳの間隔と等しく定められる。そして被露光領域Ｃ
ｌ、ＣｒにはＴＴＬ方式のアライメント用にβ軸と平行
に伸びたマークＳＸｌ、ＳＸｒとが設けられている。そ
して、各被露光領域毎のアライメント（ステップ・アラ
イメント）の際、Ｘ−ＬＳＡ検出系のスポット光ＬＸで
マークＳＸｌ、ＳＸｒを検出し、Ｙ−ＬＳＡ検出系のス
ポット光ＬＹでマークＧθｌ、Ｇθｒ（又はマークＧＹ
ｌ、ＧＹｒ）を検出する。このようにアライメントマー
クを両方式で兼用することによって、ウェハ上に専有さ
れるマーク領域が減少し、その分、露光できる回路パタ
ーン領域を大きく取れるという利点がある。
せ動作においてオフ・アクシス方式のＹ、θアライメン
ト検出系はレーザ光のスポット振動型の検出方式である
必要はなく、レーザスポット光の等速走査型の検出方
式、又はウェハをインコヒーレント光で照明し、対物レ
ンズによって位置合せ用のマークの像を形成し、その像
をスリット走査したり、撮像素子で受光したりすること
によってマークの位置を検出する方式であっても同様の
効果が得られる。また、スポット光をウェハ上に照射す
る方式でも、スポット光の形状はウェハ上で細長い楕円
形である必要はなく、単なる微小円形であってもよい。
さらにオフ・アクシス方式のＹ、θアライメント検出系
はＴＴＬ方式のＸ−ＬＳＡ検出系、Ｙ−ＬＳＡ検出系と
同様にスポット光ＭＹＳ、ＭθＳを振動させずに回折光
の強度分布パターンを抽出するような方式にしてもよ
い。一方、ウェハ上の各被露光領域毎の位置合せ用のマ
ークＳＸ、ＳＹ、ＧＹ、Ｇθは、オフ・アクシス方式用
とＴＴＬ方式用とで専用に設けたが兼用するようにして
もよい。例えば図１９に示すように、オフ・アクシス方
式用のアライメントマークＧＹ、Ｇθは前述と全く同様
に各被露光領域Ｃに付随して形成する。図１９ではウェ
ハ９上の左右に離れた２つの被露光領域Ｃｌ、Ｃｒのみ
を示し、そのマークＧθｌ、ＧＹｌ及びマークＧθｒ、
ＧＹｒがオフ・アクシス方式によるグローバルアライメ
ント（Ｙ方向と回転方向）のマークである。ここではマ
ークＧＹｌとＧθｒが配列座標系αβのα軸を通るよう
に定められ、その両マークの間隔はスポット光ＭＹＳと
ＭθＳの間隔と等しく定められる。そして被露光領域Ｃ
ｌ、ＣｒにはＴＴＬ方式のアライメント用にβ軸と平行
に伸びたマークＳＸｌ、ＳＸｒとが設けられている。そ
して、各被露光領域毎のアライメント（ステップ・アラ
イメント）の際、Ｘ−ＬＳＡ検出系のスポット光ＬＸで
マークＳＸｌ、ＳＸｒを検出し、Ｙ−ＬＳＡ検出系のス
ポット光ＬＹでマークＧθｌ、Ｇθｒ（又はマークＧＹ
ｌ、ＧＹｒ）を検出する。このようにアライメントマー
クを両方式で兼用することによって、ウェハ上に専有さ
れるマーク領域が減少し、その分、露光できる回路パタ
ーン領域を大きく取れるという利点がある。
【００５０】また、上記実施例のマークは位置合せすべ
き方向に伸びた微小線要素（格子）を、その方向と直交
する方向に複数配列した。一般に回路パターン中の線や
そのエッジの方向もそのマークの微小線要素の方向と一
致しており、各スポット光がウェハ上を走査するとき、
回路パターンからもマークと同程度に強い回折光を発生
することがある。これを避けるには、例えば特開昭５７
−１９７２６号公報に開示されたように、マークの各格
子を斜め４５゜に配列するとよい。その様子を図２０に
示す。図２０（ａ）はＸ方向の位置合せ用に使われるマ
ークＭと、光電検出器ＰＤＬ、ＰＤＲとの配置を模式的
に表わした平面図であり、図２０（ｂ）はマークＭから
の回折光に応じた光電信号を示す波形図である。このよ
うな斜め格子状のマークＭを検出するには、マークＭの
Ｘ方向の中心線ＣＬを挟んでＹ方向にずらして配置した
光電検出器ＰＤＬ、ＰＤＲを設ける。スポット光の幅方
向（Ｘ方向）の中心線が中心線ＣＬと一致したものとす
ると、光電検出器ＰＤＲは図中、マークＭの斜め右上に
生じる回折光ＰＫ１を受光し、光電検出器ＰＤＬは図中
マークＭの斜め左下に生じる回折光ＰＫ２を受光する。
そして、両光電検出器ＰＤＲ、ＰＤＬの光電信号Ａ1 、
Ａ2 はそれぞれアンプＡＰ１、ＡＰ２で増幅された後加
算されて、マークＭからの回折光信号として同様に処理
される。スポット光の中心線とマークＭの中心線ＣＬと
が一致していれば、加算された信号は極大値となる。
き方向に伸びた微小線要素（格子）を、その方向と直交
する方向に複数配列した。一般に回路パターン中の線や
そのエッジの方向もそのマークの微小線要素の方向と一
致しており、各スポット光がウェハ上を走査するとき、
回路パターンからもマークと同程度に強い回折光を発生
することがある。これを避けるには、例えば特開昭５７
−１９７２６号公報に開示されたように、マークの各格
子を斜め４５゜に配列するとよい。その様子を図２０に
示す。図２０（ａ）はＸ方向の位置合せ用に使われるマ
ークＭと、光電検出器ＰＤＬ、ＰＤＲとの配置を模式的
に表わした平面図であり、図２０（ｂ）はマークＭから
の回折光に応じた光電信号を示す波形図である。このよ
うな斜め格子状のマークＭを検出するには、マークＭの
Ｘ方向の中心線ＣＬを挟んでＹ方向にずらして配置した
光電検出器ＰＤＬ、ＰＤＲを設ける。スポット光の幅方
向（Ｘ方向）の中心線が中心線ＣＬと一致したものとす
ると、光電検出器ＰＤＲは図中、マークＭの斜め右上に
生じる回折光ＰＫ１を受光し、光電検出器ＰＤＬは図中
マークＭの斜め左下に生じる回折光ＰＫ２を受光する。
そして、両光電検出器ＰＤＲ、ＰＤＬの光電信号Ａ1 、
Ａ2 はそれぞれアンプＡＰ１、ＡＰ２で増幅された後加
算されて、マークＭからの回折光信号として同様に処理
される。スポット光の中心線とマークＭの中心線ＣＬと
が一致していれば、加算された信号は極大値となる。
【００５１】ところが、ウェハのプロセスによってはマ
ークＭの光反射状態が異なる。このため図２０（ｂ）の
ように光電信号Ａ１はスポット光の中心線がマークＭの
中心線ＣＬから図中左側にシフトした位置ＬＳに一致し
たとき極大になり、光電信号Ａ２はスポット光の中心線
がマークＭの中心線ＣＬから図中右側にシフトした位置
ＲＳに一致したとき極大になる。光電信号Ａ1 、Ａ2 の
大きさが同じならば加算した信号の極大値は中心線ＣＬ
の位置で得られる。しかし、光電信号Ａ1 、Ａ 2 の大き
さが不揃いだと中心線ＣＬの位置からシフトした位置で
加算信号は極大となる。そこで、光電信号Ａ1 、Ａ2 の
極大値の大きさが揃うようにアンプＡＰ１、ＡＰ２の増
幅率を調整する。具体的にはアンプＡＰ１、ＡＰ２に自
動利得制御回路（ＡＧＣ）を設ける。特にＹ、θアライ
メント検出系のような振動スポット方式の回折光検出
に、このような構成を付加すると好都合である。それ
は、Ｙ、θアライメント検出系はプリアライメントされ
たウェハの精密なＹ方向と回転方向の位置ずれを検出す
るものであり、プリアライメント精度が悪化すると、ウ
ェハのＹ方向、回転方向のアライメントの際スポット光
ＭＹＳ、ＭθＳがそれぞれマークＧＹ、Ｇθから離れて
整列してしまう。このためマークＧＹ、Ｇθ以外の例え
ば回路パターンの一部をマークと認識してしまい、ミス
アライメントを招くことになる。そこでマークＧＹ、Ｇ
θは回路パターンと識別できるように斜め４５゜の格子
状のマークとし、Ｙ、θアライメント検出系の光電検出
器（４５、４８）は、それぞれ図２０（ａ）に示すよう
に２つの光電検出器ＰＤＬ、ＰＤＲで構成し、各光電信
号Ａ1 、Ａ2 はＡＧＣ付きのアンプＡＰ１、ＡＰ２で増
幅した後加算するようにすれば、ミスアライメントが減
少する。
ークＭの光反射状態が異なる。このため図２０（ｂ）の
ように光電信号Ａ１はスポット光の中心線がマークＭの
中心線ＣＬから図中左側にシフトした位置ＬＳに一致し
たとき極大になり、光電信号Ａ２はスポット光の中心線
がマークＭの中心線ＣＬから図中右側にシフトした位置
ＲＳに一致したとき極大になる。光電信号Ａ1 、Ａ2 の
大きさが同じならば加算した信号の極大値は中心線ＣＬ
の位置で得られる。しかし、光電信号Ａ1 、Ａ 2 の大き
さが不揃いだと中心線ＣＬの位置からシフトした位置で
加算信号は極大となる。そこで、光電信号Ａ1 、Ａ2 の
極大値の大きさが揃うようにアンプＡＰ１、ＡＰ２の増
幅率を調整する。具体的にはアンプＡＰ１、ＡＰ２に自
動利得制御回路（ＡＧＣ）を設ける。特にＹ、θアライ
メント検出系のような振動スポット方式の回折光検出
に、このような構成を付加すると好都合である。それ
は、Ｙ、θアライメント検出系はプリアライメントされ
たウェハの精密なＹ方向と回転方向の位置ずれを検出す
るものであり、プリアライメント精度が悪化すると、ウ
ェハのＹ方向、回転方向のアライメントの際スポット光
ＭＹＳ、ＭθＳがそれぞれマークＧＹ、Ｇθから離れて
整列してしまう。このためマークＧＹ、Ｇθ以外の例え
ば回路パターンの一部をマークと認識してしまい、ミス
アライメントを招くことになる。そこでマークＧＹ、Ｇ
θは回路パターンと識別できるように斜め４５゜の格子
状のマークとし、Ｙ、θアライメント検出系の光電検出
器（４５、４８）は、それぞれ図２０（ａ）に示すよう
に２つの光電検出器ＰＤＬ、ＰＤＲで構成し、各光電信
号Ａ1 、Ａ2 はＡＧＣ付きのアンプＡＰ１、ＡＰ２で増
幅した後加算するようにすれば、ミスアライメントが減
少する。
【００５２】次に本発明の他の実施例を図２１に基づい
て説明する。この実施例はオフ・アクシス方式のθアラ
イメント検出系のみを残して、Ｙアライメント検出系を
ＴＴＬ方式のＹ−ＬＳＡ検出系と兼用させたものであ
る。図２１は先の図３と同様に有効露光領域６０はパタ
ーン露光領域６１、及びＴＴＬ方式によるＸ−ＬＳＡ検
出系、Ｙ−ＬＳＡ検出系の各スポット光ＬＸ、ＬＹの配
置とθアライメント検出系の第１対物レンズＭθとその
スポット光ＭθＳとの配置を示す平面図である。ここで
は露光中心Ｏを通りＸ軸と平行な線分上に間隔ｌだけ離
れてスポット光ＬＹとスポット光ＭθＳとが形成される
ようにθアライメント検出系を配置する。このスポット
光ＬＹとＭθＳとのＸ方向の間隔ｌはウェハ９上のマー
クＧＹ７とＧθ１０との間隔、と等しく定められてい
る。そして、ウェハ９の全体的な位置合せ（グローバル
アライメント）のうち、Ｙ方向と回転方向の位置合せ
は、スポット光ＬＹとスポット光ＭθＳとを用い、Ｘ方
向の位置合せにはスポット光ＬＸを用いる。この実施例
では第１対物レンズＭθを露光中心Ｏに対してスポット
光ＬＹと反対側に配置したが、これは投影レンズ６と第
１対物レンズＭθを含むθアライメント検出系との間隔
をできるだけ短くして、装置の小型化に有利だからであ
る。またこの場合、スポット光ＭθＳとスポット光ＬＹ
とのＹ方向の位置とを正確に一致させる必要がある。そ
こでスポット光ＭθＳの中心をＹ方向に微小量変位させ
るプレーンパラレル１２９を図７に示すように設け、ス
テージ７上の基準マークＦＭＹを用いて、較正するよう
にすればよい。以上のように本実施例ではオフ・アクシ
ス方式のアライメント検出系が１つでよいので、低価格
化、製造調整の簡便化が期待できるだけでなく、装置を
小型にするという利点もある。
て説明する。この実施例はオフ・アクシス方式のθアラ
イメント検出系のみを残して、Ｙアライメント検出系を
ＴＴＬ方式のＹ−ＬＳＡ検出系と兼用させたものであ
る。図２１は先の図３と同様に有効露光領域６０はパタ
ーン露光領域６１、及びＴＴＬ方式によるＸ−ＬＳＡ検
出系、Ｙ−ＬＳＡ検出系の各スポット光ＬＸ、ＬＹの配
置とθアライメント検出系の第１対物レンズＭθとその
スポット光ＭθＳとの配置を示す平面図である。ここで
は露光中心Ｏを通りＸ軸と平行な線分上に間隔ｌだけ離
れてスポット光ＬＹとスポット光ＭθＳとが形成される
ようにθアライメント検出系を配置する。このスポット
光ＬＹとＭθＳとのＸ方向の間隔ｌはウェハ９上のマー
クＧＹ７とＧθ１０との間隔、と等しく定められてい
る。そして、ウェハ９の全体的な位置合せ（グローバル
アライメント）のうち、Ｙ方向と回転方向の位置合せ
は、スポット光ＬＹとスポット光ＭθＳとを用い、Ｘ方
向の位置合せにはスポット光ＬＸを用いる。この実施例
では第１対物レンズＭθを露光中心Ｏに対してスポット
光ＬＹと反対側に配置したが、これは投影レンズ６と第
１対物レンズＭθを含むθアライメント検出系との間隔
をできるだけ短くして、装置の小型化に有利だからであ
る。またこの場合、スポット光ＭθＳとスポット光ＬＹ
とのＹ方向の位置とを正確に一致させる必要がある。そ
こでスポット光ＭθＳの中心をＹ方向に微小量変位させ
るプレーンパラレル１２９を図７に示すように設け、ス
テージ７上の基準マークＦＭＹを用いて、較正するよう
にすればよい。以上のように本実施例ではオフ・アクシ
ス方式のアライメント検出系が１つでよいので、低価格
化、製造調整の簡便化が期待できるだけでなく、装置を
小型にするという利点もある。
【００５３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、位置決め
すべきウェハ等の感光基板の全体的な位置ずれのうち、
一方向の位置ずれは、投影レンズ等の投影光学系を介し
て、いわゆるスルーザレンズ方式の光学系で検出し、そ
の方向と直交する他方向の位置ずれと回転ずれは、投影
光学系と別設した光学系、いわゆるオフ・アクシス方式
の光学系で検出するようにし、ウェハ全体の位置合せ
（グローバルアライメント）時に、オフ・アクシス方式
でアライメントした後、スルーザレンズ方式でアライメ
ントするようにした。このためウェハのグローバルアラ
イメントをスルーザレンズ方式のみで行なうよりも高
速、高精度になるとともに、オフ・アクシス方式でグロ
ーバルアライメントしただけで露光を行なうよりも、ス
ルーザレンズ方式で露光直前にステップアライメントで
きるからウェハの伸縮による誤差も低減できるという効
果がある。
すべきウェハ等の感光基板の全体的な位置ずれのうち、
一方向の位置ずれは、投影レンズ等の投影光学系を介し
て、いわゆるスルーザレンズ方式の光学系で検出し、そ
の方向と直交する他方向の位置ずれと回転ずれは、投影
光学系と別設した光学系、いわゆるオフ・アクシス方式
の光学系で検出するようにし、ウェハ全体の位置合せ
（グローバルアライメント）時に、オフ・アクシス方式
でアライメントした後、スルーザレンズ方式でアライメ
ントするようにした。このためウェハのグローバルアラ
イメントをスルーザレンズ方式のみで行なうよりも高
速、高精度になるとともに、オフ・アクシス方式でグロ
ーバルアライメントしただけで露光を行なうよりも、ス
ルーザレンズ方式で露光直前にステップアライメントで
きるからウェハの伸縮による誤差も低減できるという効
果がある。
【図１】本発明の実施例が適用される縮小投影型露光装
置の概略的な構成を示す配置図である。
置の概略的な構成を示す配置図である。
【図２】縮小投影レンズ６とオフ・アクシス方式のウェ
ハアライメント用顕微鏡第１対物レンズＭＹ、Ｍθとの
配置を示す平面図である。
ハアライメント用顕微鏡第１対物レンズＭＹ、Ｍθとの
配置を示す平面図である。
【図３】オフ・アクシス方式による検出系のスポット光
ＭＹＳ、ＭθＳとスルーザレンズ方式による検出系のス
ポット光ＬＹ、ＬＸとの配置を示す平面図である。
ＭＹＳ、ＭθＳとスルーザレンズ方式による検出系のス
ポット光ＬＹ、ＬＸとの配置を示す平面図である。
【図４】スポット光ＬＹと基準マークＦＭＹの走査の様
子を示す平面図である。
子を示す平面図である。
【図５】空間フィルター２３の構造を示す平面図であ
る。
る。
【図６】露光装置の全体を制御するための制御系の回路
ブロック図である。
ブロック図である。
【図７】オフ・アクシス方式のＹ、θアライメント検出
系の回路ブロック図である。
系の回路ブロック図である。
【図８】アライメント偏差に応じた位相同期検波回路の
検波出力信号の波形図である。
検波出力信号の波形図である。
【図９】スルーザレンズ方式のＸ、Ｙレーザ・サイト・
アライメント検出系の回路ブロック図である。
アライメント検出系の回路ブロック図である。
【図１０】本発明の実施例によるアライメント動作を説
明するフローチャート図である。
明するフローチャート図である。
【図１１】ウェハ上のマークと被露光領域との配置関係
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図１２】図９の回路によって抽出された回折光の強度
分布パターンを示す波形図である。
分布パターンを示す波形図である。
【図１３】プリアライメント後におけるマークとスポッ
ト光ＭＹＳ、ＭθＳとの整列状態を示す平面図である。
ト光ＭＹＳ、ＭθＳとの整列状態を示す平面図である。
【図１４】スルーザレンズ方式のアライメントの動作を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図１５】スルーザレンズ方式のアライメントの動作を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図１６】スルーザレンズ方式で用いるマークの位置を
ずらした場合を示す平面図である。
ずらした場合を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施例による他のアライメント動作
を説明するフローチャート図である。
を説明するフローチャート図である。
【図１８】ウェハに残存した微小な回転誤差の様子を示
す平面図である。
す平面図である。
【図１９】アライメント用のマークの他の配置を示すウ
ェハの平面図である。
ェハの平面図である。
【図２０】（ａ）はマークを斜め４５゜の格子状パター
ンにしたときの光電検出回路の回路ブロック図であり、
（ｂ）は（ａ）の光電検出回路で得られる光電信号の様
子を示す波形図である。
ンにしたときの光電検出回路の回路ブロック図であり、
（ｂ）は（ａ）の光電検出回路で得られる光電信号の様
子を示す波形図である。
【図２１】本発明の他の実施例によるアライメント検出
系の配置を示す平面図である。
系の配置を示す平面図である。
５ レチクル（マーク） ６ 縮小投影レンズ ７ ステージ ９ ウェハ ＭＹ オフ・アクシス方式のＹアライメント顕微鏡の第
１対物レンズ Ｍθ オフ・アクシス方式のθアライメント顕微鏡の第
１対物レンズ ２５、４５、４９、１３０ 光電検出器 ＭＹＳ、ＭθＳ、ＬＹ、ＬＸ スポット光 ＧＹ、Ｇθ オフ・アクシス方式による位置合せ用のマ
ーク ＳＹ、ＳＸ スルーザレンズ方式による位置合せ用のマ
ーク。
１対物レンズ Ｍθ オフ・アクシス方式のθアライメント顕微鏡の第
１対物レンズ ２５、４５、４９、１３０ 光電検出器 ＭＹＳ、ＭθＳ、ＬＹ、ＬＸ スポット光 ＧＹ、Ｇθ オフ・アクシス方式による位置合せ用のマ
ーク ＳＹ、ＳＸ スルーザレンズ方式による位置合せ用のマ
ーク。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年４月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 投影露光装置、及び該装置の調整方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路（ＩＣ）等のパ
ターンを光学的に感光基板上に転写する投影型露光装置
に関し、特にマスクやレチクルと感光基板（ウェハ）と
の位置合せを正確に行うための各種アライメント系を備
えた投影露光装置、及びその各種アライメント系を使っ
た感光基板のアライメント動作の前に実行される露光装
置の調整方法の改良に関するものである。
ターンを光学的に感光基板上に転写する投影型露光装置
に関し、特にマスクやレチクルと感光基板（ウェハ）と
の位置合せを正確に行うための各種アライメント系を備
えた投影露光装置、及びその各種アライメント系を使っ
た感光基板のアライメント動作の前に実行される露光装
置の調整方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）パターンの微
細化は年々進行しているが、微細化に対する要求を満た
し、且つ生産性の高い回路パターン焼付け装置として縮
小投影型露光装置が普及してきている。従来より用いら
れてきたこれらの装置においては、シリコンウェハに焼
付けされるべきパターンの何倍か（例えば５倍）のレチ
クルパターンが投影レンズによって縮小投影され、１回
の露光で焼付けされるのはウェハ上で対角長２１mmの正
方形よりも小さい程度の領域である。従って直径１２５
mm位のウェハ全面にパターンを焼付けるには、ウェハを
ステージに載せて一定距離移動させては露光を繰返す、
いわゆるステップアンドリピート方式を採用している。
細化は年々進行しているが、微細化に対する要求を満た
し、且つ生産性の高い回路パターン焼付け装置として縮
小投影型露光装置が普及してきている。従来より用いら
れてきたこれらの装置においては、シリコンウェハに焼
付けされるべきパターンの何倍か（例えば５倍）のレチ
クルパターンが投影レンズによって縮小投影され、１回
の露光で焼付けされるのはウェハ上で対角長２１mmの正
方形よりも小さい程度の領域である。従って直径１２５
mm位のウェハ全面にパターンを焼付けるには、ウェハを
ステージに載せて一定距離移動させては露光を繰返す、
いわゆるステップアンドリピート方式を採用している。
【０００３】ＬＳＩの製造においては、数層以上のパタ
ーンがウェハ上に順次形成されていくが、異なる層間の
パターンの重ね合せ誤差（位置ずれ）を一定値以下にし
ておかなければ、層間の導電または絶縁状態が意図する
ものでなくなり、ＬＳＩの機能を果すことができなくな
る。例えば１μｍの最小線幅の回路に対しては、せいぜ
い０．２μｍ程度の位置ずれしか許されない。
ーンがウェハ上に順次形成されていくが、異なる層間の
パターンの重ね合せ誤差（位置ずれ）を一定値以下にし
ておかなければ、層間の導電または絶縁状態が意図する
ものでなくなり、ＬＳＩの機能を果すことができなくな
る。例えば１μｍの最小線幅の回路に対しては、せいぜ
い０．２μｍ程度の位置ずれしか許されない。
【０００４】縮小投影式の露光装置においては、既に形
成されたウェハ上のパターンとレチクルの投影像の位置
を合わせる方式としてオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉ
ｓ）方式とスルーザレンズ方式（ＴＴＬ方式）がある。
オフアクシス方式においては投影レンズの外部にある位
置合わせ用顕微鏡によってウェハの位置合わせマークの
位置を計測し、ウェハ全体をレチクルに対し一度に位置
合わせしてしまうので高速な位置合わせ動作が可能であ
り、回転位置合わせが高精度でできるという特徴がある
が、ウェハ全体又は部分的に伸縮があると、ウェハ全面
に渡って良好な位置合わせ精度を保つことが困難とな
る。
成されたウェハ上のパターンとレチクルの投影像の位置
を合わせる方式としてオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉ
ｓ）方式とスルーザレンズ方式（ＴＴＬ方式）がある。
オフアクシス方式においては投影レンズの外部にある位
置合わせ用顕微鏡によってウェハの位置合わせマークの
位置を計測し、ウェハ全体をレチクルに対し一度に位置
合わせしてしまうので高速な位置合わせ動作が可能であ
り、回転位置合わせが高精度でできるという特徴がある
が、ウェハ全体又は部分的に伸縮があると、ウェハ全面
に渡って良好な位置合わせ精度を保つことが困難とな
る。
【０００５】一方、ＴＴＬ方式においては投影露光する
ウェハ上の小領域（被露光領域、あるいはショット領
域）毎に投影レンズを通して各被露光領域に付設された
位置合わせマークを検出できるので、ウェハ全面の被露
光領域に渡って良好なアライメント精度が得られるとい
う特徴がある。しかしながらこの種のＴＴＬ方式では、
投影露光に使用する露光波長の照明光を使ってウェハ上
のマークを検出する露光光アライメント系（例えば特開
昭５７−１４２６１２号公報）、もしくはマスク（レチ
クル）と投影レンズとの間のアライメント光路中に色収
差補正用の補正レンズを挿入し、非露光波長の照明光で
ウェハ上のマークを検出する非露光光アライメント系
（例えば特開昭５６−１１０２３４号公報）が使われて
いた。
ウェハ上の小領域（被露光領域、あるいはショット領
域）毎に投影レンズを通して各被露光領域に付設された
位置合わせマークを検出できるので、ウェハ全面の被露
光領域に渡って良好なアライメント精度が得られるとい
う特徴がある。しかしながらこの種のＴＴＬ方式では、
投影露光に使用する露光波長の照明光を使ってウェハ上
のマークを検出する露光光アライメント系（例えば特開
昭５７−１４２６１２号公報）、もしくはマスク（レチ
クル）と投影レンズとの間のアライメント光路中に色収
差補正用の補正レンズを挿入し、非露光波長の照明光で
ウェハ上のマークを検出する非露光光アライメント系
（例えば特開昭５６−１１０２３４号公報）が使われて
いた。
【０００６】いずれのアライメント系もウェハ上のマー
クを検出できることに差異はないが、従来の露光光アラ
イメント系ではマーク照明光が露光波長であるためにウ
ェハ上の感光剤に対する不要な露光に注意を要し、従来
の非露光光アライメント系では色収差補正レンズが挿入
されることによるマーク位置の検出精度（再現性）低下
に注意を要する。
クを検出できることに差異はないが、従来の露光光アラ
イメント系ではマーク照明光が露光波長であるためにウ
ェハ上の感光剤に対する不要な露光に注意を要し、従来
の非露光光アライメント系では色収差補正レンズが挿入
されることによるマーク位置の検出精度（再現性）低下
に注意を要する。
【０００７】また先に述べた従来のオフアクシス方式
（例えば特開昭５３−５６９７５号公報）では、ウェハ
上のマークを投影レンズの外部に固定した専用の顕微鏡
で検出するので、マーク照明光を非露光波長とすること
ができ、感光剤に対する不要な露光の心配はない。その
反面、投影レンズとマーク検出用顕微鏡とが機械的、空
間的に分離しているため、ウェハを載置する２次元移動
ステージ上に設けられた校正用の基準マークを走らせ
て、投影レンズによるレチクル中心の投影位置とオフア
クシス方式のマーク検出用顕微鏡の位置との距離をステ
ージ位置計測用のレーザ干渉計で検出して管理すること
が必要である。
（例えば特開昭５３−５６９７５号公報）では、ウェハ
上のマークを投影レンズの外部に固定した専用の顕微鏡
で検出するので、マーク照明光を非露光波長とすること
ができ、感光剤に対する不要な露光の心配はない。その
反面、投影レンズとマーク検出用顕微鏡とが機械的、空
間的に分離しているため、ウェハを載置する２次元移動
ステージ上に設けられた校正用の基準マークを走らせ
て、投影レンズによるレチクル中心の投影位置とオフア
クシス方式のマーク検出用顕微鏡の位置との距離をステ
ージ位置計測用のレーザ干渉計で検出して管理すること
が必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
なオフアクシス方式では、投影レンズの外部にマーク検
出用顕微鏡が固定されているため、投影レンズの光軸と
マーク検出用顕微鏡の光軸との間隔が相当に大きくなる
ことがあり、それに応じて校正用の基準マークが移動す
る距離も大きくなる。このためレーザ干渉計でその距離
を精密に測定しても、そこには多かれ少なかれ校正用基
準マークの移動距離が大きいことに伴う計測誤差が発生
し、その計測誤差の影響による精度劣化が無視できない
ことが判明した。
なオフアクシス方式では、投影レンズの外部にマーク検
出用顕微鏡が固定されているため、投影レンズの光軸と
マーク検出用顕微鏡の光軸との間隔が相当に大きくなる
ことがあり、それに応じて校正用の基準マークが移動す
る距離も大きくなる。このためレーザ干渉計でその距離
を精密に測定しても、そこには多かれ少なかれ校正用基
準マークの移動距離が大きいことに伴う計測誤差が発生
し、その計測誤差の影響による精度劣化が無視できない
ことが判明した。
【０００９】そこで本発明はそのような問題点を解決
し、非露光波長の照明光でウェハ等の感光基板上のマー
クを検出できるとともに、色収差補正レンズ等の不安定
な構成を必要としないアライメント系を具備して高精度
なアライメントが可能な投影露光装置を提供すること、
及びそのようなアライメント系を備えた露光装置の調整
方法を提供することを目的とする。
し、非露光波長の照明光でウェハ等の感光基板上のマー
クを検出できるとともに、色収差補正レンズ等の不安定
な構成を必要としないアライメント系を具備して高精度
なアライメントが可能な投影露光装置を提供すること、
及びそのようなアライメント系を備えた露光装置の調整
方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を達成する為の手段】本発明は、露光波長の照明
光で照射されたマスク（レチクル５）の回路パターンの
像（矩形のパターン領域６１）を所定の結像面内に投影
する投影光学系（投影レンズ６）と、そのパターン像
（６１）の転写される被露光基板（ウェハ９）を載置し
て２次元移動する移動ステージ（７）と、被露光基板
（９）の表面と投影光学系（６）の結像面との焦点ずれ
を検知し、その焦点ずれが補正されるように焦点合わせ
を行う自動焦点合せ手段（ＡＦＤ１０８とＺ−ＡＣＴ１
０６）とを備えた投影露光装置に適用される。
光で照射されたマスク（レチクル５）の回路パターンの
像（矩形のパターン領域６１）を所定の結像面内に投影
する投影光学系（投影レンズ６）と、そのパターン像
（６１）の転写される被露光基板（ウェハ９）を載置し
て２次元移動する移動ステージ（７）と、被露光基板
（９）の表面と投影光学系（６）の結像面との焦点ずれ
を検知し、その焦点ずれが補正されるように焦点合わせ
を行う自動焦点合せ手段（ＡＦＤ１０８とＺ−ＡＣＴ１
０６）とを備えた投影露光装置に適用される。
【００１１】そして本発明では、焦点合わせの際に投影
光学系（６）の結像面と垂直な方向に被露光基板（９）
を移動させる可動部材（ウェハホルダ８）とともに移動
し、その表面に複数の基準マーク（ＦＭＸ，ＦＭＹ）が
形成された基準マーク板（ＦＭ）を移動ステージ（７）
上に設ける。さらにマスク（５）のアライメント位置を
確認するために、露光波長の照明光をマスク（５）上の
マスクマーク（５２，５５，５８）、又はマスク（５）
と投影光学系（６）とを通して基準マーク板（ＦＭ）上
の基準マーク（ＦＭＸ、ＦＭＹ）に照射するとともに、
その基準マークから発生して投影光学系（６）とマスク
（５）とを通った露光波長の光、又はマスクマーク（５
２，５５，５８）から発生した露光波長の光の両方を検
出可能な第１アライメント系（レチクルアライメント光
学系５０，５１，５３）を設ける。この第１アライメン
ト系（レチクルアライメント光学系５０，５１，５３）
が、所謂露光光ＴＴＬアライメント系である。
光学系（６）の結像面と垂直な方向に被露光基板（９）
を移動させる可動部材（ウェハホルダ８）とともに移動
し、その表面に複数の基準マーク（ＦＭＸ，ＦＭＹ）が
形成された基準マーク板（ＦＭ）を移動ステージ（７）
上に設ける。さらにマスク（５）のアライメント位置を
確認するために、露光波長の照明光をマスク（５）上の
マスクマーク（５２，５５，５８）、又はマスク（５）
と投影光学系（６）とを通して基準マーク板（ＦＭ）上
の基準マーク（ＦＭＸ、ＦＭＹ）に照射するとともに、
その基準マークから発生して投影光学系（６）とマスク
（５）とを通った露光波長の光、又はマスクマーク（５
２，５５，５８）から発生した露光波長の光の両方を検
出可能な第１アライメント系（レチクルアライメント光
学系５０，５１，５３）を設ける。この第１アライメン
ト系（レチクルアライメント光学系５０，５１，５３）
が、所謂露光光ＴＴＬアライメント系である。
【００１２】そして被露光基板（９）のアライメント位
置を決定するために、マスク（５）の下側の周辺空間か
ら露光波長と異なる非露光波長の照明光（レーザ光束Ｌ
Ｘ，ＬＹ）を投影光学系（６）の投影視野領域（６０）
内の所定位置を通して被露光基板（９）上の基板マーク
（ＳＸn ，ＳＹn ，Ｇｙn ，Ｇθn ）、又は基準マーク
板（ＦＭ）上の基準マーク（ＦＭＸ，ＦＭＹ）に照射す
るとともに、その基準マーク（ＦＭＸ，ＦＭＹ）又は基
板マーク（ＳＸn ，ＳＹn ，Ｇｙn ，Ｇθn ）から発生
して投影光学系（６）を通ってマスク（５）の下側の周
辺空間に戻ってくる非露光波長の光を検出する第２アラ
イメント系（１１〜１９，２３〜２５を含むＬＳＡ検出
系）を設ける。この第２アライメント系（１１〜１９，
２３〜２５を含むＬＳＡ検出系）が所謂非露光光ＴＴＬ
アライメント系である。
置を決定するために、マスク（５）の下側の周辺空間か
ら露光波長と異なる非露光波長の照明光（レーザ光束Ｌ
Ｘ，ＬＹ）を投影光学系（６）の投影視野領域（６０）
内の所定位置を通して被露光基板（９）上の基板マーク
（ＳＸn ，ＳＹn ，Ｇｙn ，Ｇθn ）、又は基準マーク
板（ＦＭ）上の基準マーク（ＦＭＸ，ＦＭＹ）に照射す
るとともに、その基準マーク（ＦＭＸ，ＦＭＹ）又は基
板マーク（ＳＸn ，ＳＹn ，Ｇｙn ，Ｇθn ）から発生
して投影光学系（６）を通ってマスク（５）の下側の周
辺空間に戻ってくる非露光波長の光を検出する第２アラ
イメント系（１１〜１９，２３〜２５を含むＬＳＡ検出
系）を設ける。この第２アライメント系（１１〜１９，
２３〜２５を含むＬＳＡ検出系）が所謂非露光光ＴＴＬ
アライメント系である。
【００１３】さらに、移動ステージ（７）の移動により
投影光学系（６）の下に配置される基準マーク板（Ｆ
Ｍ）の表面が自動焦点合せ手段（ＡＦＤ１０８とＺ−Ａ
ＣＴ１０６）によって焦点合わせされるように制御する
とともに、その焦点合わせが達成された状態で基準マー
ク板（ＦＭ）上の各基準マーク（ＦＭＸ，ＦＭＹ）の位
置を第１アライメント系（アライメント光学系５０，５
１，５３）と第２アライメント系（ＬＳＡ検出系）の両
方を使って検知するように制御する制御手段（ＣＰＵ１
００，ＩＦ１０１）を設けるようにした。
投影光学系（６）の下に配置される基準マーク板（Ｆ
Ｍ）の表面が自動焦点合せ手段（ＡＦＤ１０８とＺ−Ａ
ＣＴ１０６）によって焦点合わせされるように制御する
とともに、その焦点合わせが達成された状態で基準マー
ク板（ＦＭ）上の各基準マーク（ＦＭＸ，ＦＭＹ）の位
置を第１アライメント系（アライメント光学系５０，５
１，５３）と第２アライメント系（ＬＳＡ検出系）の両
方を使って検知するように制御する制御手段（ＣＰＵ１
００，ＩＦ１０１）を設けるようにした。
【００１４】
【作用】本発明では、従来のオフアクシス方式と同様の
非露光波長の照明光を、第２アライメント系の対物レン
ズ（集光レンズ１６）と小さなミラーを介してレチクル
５の下側の周辺空間から投影レンズ６に導くように構成
し、ウェハ９のマークまたは基準マーク板ＦＭのマーク
から発生する非露光波長の光を、レチクル５を介するこ
となく投影レンズ６のみを介して第２アライメント系で
検出するように構成した。このため従来のＴＴＬ方式の
ように不安定な色収差補正レンズ等を設ける必要がなく
なり、非露光波長の照明光を使うことによるアライメン
ト作業の高速化と安定な高精度化が図られる。
非露光波長の照明光を、第２アライメント系の対物レン
ズ（集光レンズ１６）と小さなミラーを介してレチクル
５の下側の周辺空間から投影レンズ６に導くように構成
し、ウェハ９のマークまたは基準マーク板ＦＭのマーク
から発生する非露光波長の光を、レチクル５を介するこ
となく投影レンズ６のみを介して第２アライメント系で
検出するように構成した。このため従来のＴＴＬ方式の
ように不安定な色収差補正レンズ等を設ける必要がなく
なり、非露光波長の照明光を使うことによるアライメン
ト作業の高速化と安定な高精度化が図られる。
【００１５】さらに本発明では、露光光のもとで投影レ
ンズ６を介して基準マーク板ＦＭのマークを検出可能な
ＴＴＬ方式の第１アライメント系の検出領域と、非露光
光のもとで投影レンズ６を介して基準マーク板ＦＭのマ
ークを検出可能なＴＴＬ方式の第２アライメント系の検
出領域との両方が投影レンズ６の円形の投影視野領域６
０内に位置することになる。
ンズ６を介して基準マーク板ＦＭのマークを検出可能な
ＴＴＬ方式の第１アライメント系の検出領域と、非露光
光のもとで投影レンズ６を介して基準マーク板ＦＭのマ
ークを検出可能なＴＴＬ方式の第２アライメント系の検
出領域との両方が投影レンズ６の円形の投影視野領域６
０内に位置することになる。
【００１６】このため、基準マーク板ＦＭを使って検出
される各アライメント系間の距離（ＹＬＹ，ＸＬＸ）、
すなわちレチクル５のパターンの露光光による投影予定
位置と、第２アライメント系によって検出されるウェハ
９上の被露光領域（Ｃｎ）の位置との間の距離は、従来
のオフアクシス方式の場合の距離（校正用基準マークが
走る距離に相当）よりも格段に小さくすることができ
る。従ってその距離（ＹＬＹ，ＸＬＸ）を測定する際に
従来よりも計測誤差が低減されて、より高精度な重ね合
わせ露光が達成されることになる。
される各アライメント系間の距離（ＹＬＹ，ＸＬＸ）、
すなわちレチクル５のパターンの露光光による投影予定
位置と、第２アライメント系によって検出されるウェハ
９上の被露光領域（Ｃｎ）の位置との間の距離は、従来
のオフアクシス方式の場合の距離（校正用基準マークが
走る距離に相当）よりも格段に小さくすることができ
る。従ってその距離（ＹＬＹ，ＸＬＸ）を測定する際に
従来よりも計測誤差が低減されて、より高精度な重ね合
わせ露光が達成されることになる。
【００１７】また本発明では、投影レンズ６の下に基準
マーク板ＦＭを配置し、第１アライメント系と第２アラ
イメント系の両方で基準マークを検出する前に、その基
準マーク板ＦＭの表面が投影レンズ６の結像面と一致す
るように焦点合わせを実行するようにした。これによっ
て、上述の距離（ＹＬＹ，ＸＬＸ）の計測で求められる
値がより信頼性の高いものとなり、ウェハ９上の被露光
領域Ｃｎの各々をレチクル５の回路パターン像と順次重
ね合わせ露光するためのステージ７の移動目標位置の信
頼性も向上する。
マーク板ＦＭを配置し、第１アライメント系と第２アラ
イメント系の両方で基準マークを検出する前に、その基
準マーク板ＦＭの表面が投影レンズ６の結像面と一致す
るように焦点合わせを実行するようにした。これによっ
て、上述の距離（ＹＬＹ，ＸＬＸ）の計測で求められる
値がより信頼性の高いものとなり、ウェハ９上の被露光
領域Ｃｎの各々をレチクル５の回路パターン像と順次重
ね合わせ露光するためのステージ７の移動目標位置の信
頼性も向上する。
【００１８】
【実施例】次に本発明の実施例が適用される投影型露光
装置の構成を図１、図２、図３に基づいて説明する。光
源１は感光剤を感光するような波長（露光波長）の照明
光を発生し、その照明光は第１コンデンサーレンズ２を
通った後、シャッター３を通り、第２のコンデンサーレ
ンズ４に至る。シャッター３は照明光の透過及び遮断を
制御し、第２コンデンサーレンズ４はレチクル（マス
ク）５を均一な照明光で照明する。縮小投影レンズ（以
下単に投影レンズとする）６はレチクルＲに描かれたパ
ターンの像を１／５、あるいは１／１０に縮小し、その
縮小像を感光剤の塗布されたウェハ（感光基板）９上に
投影する。ウェハホルダー８はそのウェハ９を真空吸着
するとともに、２次元移動ステージ（以下単にステージ
とする）７上に回転可能及び上下動可能に設けられてい
る。
装置の構成を図１、図２、図３に基づいて説明する。光
源１は感光剤を感光するような波長（露光波長）の照明
光を発生し、その照明光は第１コンデンサーレンズ２を
通った後、シャッター３を通り、第２のコンデンサーレ
ンズ４に至る。シャッター３は照明光の透過及び遮断を
制御し、第２コンデンサーレンズ４はレチクル（マス
ク）５を均一な照明光で照明する。縮小投影レンズ（以
下単に投影レンズとする）６はレチクルＲに描かれたパ
ターンの像を１／５、あるいは１／１０に縮小し、その
縮小像を感光剤の塗布されたウェハ（感光基板）９上に
投影する。ウェハホルダー８はそのウェハ９を真空吸着
するとともに、２次元移動ステージ（以下単にステージ
とする）７上に回転可能及び上下動可能に設けられてい
る。
【００１９】さらにそのステージ７には、ウェハホルダ
ー８の上下動に伴って上下動する基準マーク板ＦＭが設
けられている。ステージ７の２次元的な位置のうち、Ｘ
方向の位置はレーザ光束の干渉を利用したレーザ干渉計
１０によって検出され、Ｘ方向と直交するＹ方向の位置
は図２に示すようにレーザ干渉計１０４によって検出さ
れる。ステージ７にはレーザ干渉計用の平面ミラー７
ａ、７ｂが互いに直交するように設けられ、それぞれレ
ーザ干渉計１０、レーザ干渉計１０４からのレーザビー
ムを反射する。両干渉計１０、１０４からのレーザビー
ムは直交し、その交点が投影レンズ６の光軸Ｏと一致す
るように配置される。
ー８の上下動に伴って上下動する基準マーク板ＦＭが設
けられている。ステージ７の２次元的な位置のうち、Ｘ
方向の位置はレーザ光束の干渉を利用したレーザ干渉計
１０によって検出され、Ｘ方向と直交するＹ方向の位置
は図２に示すようにレーザ干渉計１０４によって検出さ
れる。ステージ７にはレーザ干渉計用の平面ミラー７
ａ、７ｂが互いに直交するように設けられ、それぞれレ
ーザ干渉計１０、レーザ干渉計１０４からのレーザビー
ムを反射する。両干渉計１０、１０４からのレーザビー
ムは直交し、その交点が投影レンズ６の光軸Ｏと一致す
るように配置される。
【００２０】さて図１において、レーザ光源１１はウェ
ハ９上の感光剤を感光させない波長の光を発生し、その
光束はビームエクスパンダー１２、シリンドリカルレン
ズ１３を通り、反射鏡１４で反射された後ビームスプリ
ッター１５を通り、集光レンズ１６で集光されて反射鏡
１７でレチクルＲの裏面（投影レンズ６側の面）に向け
て進む。視野絞１８はそのレーザ光束の集光点に配置さ
れて、視野絞１８を通ったレーザ光束は発散して小さな
反射鏡１９に入射する。この視野絞１８の中央にはレー
ザ光束が楕円形に結像し、反射鏡１９はレチクルＲの裏
面（以下パターン面と呼ぶ）と平行な反射平面を有して
入射してきたレーザ光束を投影レンズ６の瞳に向けて反
射する。
ハ９上の感光剤を感光させない波長の光を発生し、その
光束はビームエクスパンダー１２、シリンドリカルレン
ズ１３を通り、反射鏡１４で反射された後ビームスプリ
ッター１５を通り、集光レンズ１６で集光されて反射鏡
１７でレチクルＲの裏面（投影レンズ６側の面）に向け
て進む。視野絞１８はそのレーザ光束の集光点に配置さ
れて、視野絞１８を通ったレーザ光束は発散して小さな
反射鏡１９に入射する。この視野絞１８の中央にはレー
ザ光束が楕円形に結像し、反射鏡１９はレチクルＲの裏
面（以下パターン面と呼ぶ）と平行な反射平面を有して
入射してきたレーザ光束を投影レンズ６の瞳に向けて反
射する。
【００２１】そして反射鏡１９で反射したレーザ光束２
１は投影レンズ６によって集光され、ウェハ９上にスポ
ット光ＬＹを形成する。スポット光ＬＹはシリンドリカ
ルレンズ１３によってＸ方向に細長く伸びた楕円形であ
り、ウェハ９上にＸ方向に細長く伸びたマークのＹ方向
の位置を検出するものである。そのウェハ９上のマーク
で生じた散乱光あるいは回折光は、投影レンズ６に逆入
射して反射鏡１９、視野絞１８、反射鏡１７、及び集光
レンズ１６を通って、ビームスプリッター１５で反射さ
れて、空間フィルター２３に至る。空間フィルター２３
は、ウェハ９からの正反射光を遮断し、散乱光や回折光
を透過する。集光レンズ２４は空間フィルター２３を通
ったマークからの散乱光や回折光を光電検出器２５の受
光面に集光する。
１は投影レンズ６によって集光され、ウェハ９上にスポ
ット光ＬＹを形成する。スポット光ＬＹはシリンドリカ
ルレンズ１３によってＸ方向に細長く伸びた楕円形であ
り、ウェハ９上にＸ方向に細長く伸びたマークのＹ方向
の位置を検出するものである。そのウェハ９上のマーク
で生じた散乱光あるいは回折光は、投影レンズ６に逆入
射して反射鏡１９、視野絞１８、反射鏡１７、及び集光
レンズ１６を通って、ビームスプリッター１５で反射さ
れて、空間フィルター２３に至る。空間フィルター２３
は、ウェハ９からの正反射光を遮断し、散乱光や回折光
を透過する。集光レンズ２４は空間フィルター２３を通
ったマークからの散乱光や回折光を光電検出器２５の受
光面に集光する。
【００２２】さて、そのスポット光ＬＹを形成するレー
ザ光束２１の主光線は、図１に示すようにレチクル５と
投影レンズ６の間では投影レンズ６の光軸に対して傾い
ている。これは、投影レンズ６のレチクル５側が非テレ
セントリックな光学系だからである。そこで、レーザ光
束２１を投影レンズ６の瞳に向けて反射する反射鏡１９
をレチクル５のパターン投影の際、レチクル５からの露
光波長の光が遮光されないような位置に配置する。
ザ光束２１の主光線は、図１に示すようにレチクル５と
投影レンズ６の間では投影レンズ６の光軸に対して傾い
ている。これは、投影レンズ６のレチクル５側が非テレ
セントリックな光学系だからである。そこで、レーザ光
束２１を投影レンズ６の瞳に向けて反射する反射鏡１９
をレチクル５のパターン投影の際、レチクル５からの露
光波長の光が遮光されないような位置に配置する。
【００２３】以上のレーザ光源１１、ビームエクスパン
ダ１２、シリンドリカルレンズ１３、ビームスプリッタ
１５、集光レンズ１６、視野絞１８、及び反射鏡１９に
よって非露光光ＴＴＬ方式によるＹ方向のアライメント
照明系が構成され、ビームスプリッタ１５、集光レンズ
１６、視野絞１８、反射鏡１９、空間フィルター２３、
集光レンズ２４、及び光電検出器２５によって非露光光
ＴＴＬ方式によるＹ方向のアライメント検出系が構成さ
れる。尚、図１では不図示であるが、ウェハ９上にＹ方
向に細長く伸びたレーザ光のスポット光ＬＸを形成する
非露光光ＴＴＬ方式によるＸ方向のアライメント照明系
とアライメント検出系とが紙面と垂直な方向にも全く同
様に設けられている。
ダ１２、シリンドリカルレンズ１３、ビームスプリッタ
１５、集光レンズ１６、視野絞１８、及び反射鏡１９に
よって非露光光ＴＴＬ方式によるＹ方向のアライメント
照明系が構成され、ビームスプリッタ１５、集光レンズ
１６、視野絞１８、反射鏡１９、空間フィルター２３、
集光レンズ２４、及び光電検出器２５によって非露光光
ＴＴＬ方式によるＹ方向のアライメント検出系が構成さ
れる。尚、図１では不図示であるが、ウェハ９上にＹ方
向に細長く伸びたレーザ光のスポット光ＬＸを形成する
非露光光ＴＴＬ方式によるＸ方向のアライメント照明系
とアライメント検出系とが紙面と垂直な方向にも全く同
様に設けられている。
【００２４】さて本実施例では、投影レンズ６を介した
ＴＴＬ方式のアライメント系の他に、ウェハ９のアライ
メント（位置合せ）のためのオフ・アクシス方式のウェ
ハアライメント系も設けられている。レーザ光源３１は
ウェハ９上の感光剤を感光させない波長のレーザ光を発
生し、そのレーザ光束は、ビームエクスパンダー３２で
平行光束に形成され、シリンドリカルレンズ３３を通っ
て、ガルバノミラー等の振動鏡３５で反射された後、集
光レンズ３６に入射して焦点３７にレーザ光束を集光す
る。振動鏡３５は微小角だけ一定の角周波数で回転振動
する。このため焦点３７に集光したレーザ光束は、紙面
と垂直な方向に単振動する。
ＴＴＬ方式のアライメント系の他に、ウェハ９のアライ
メント（位置合せ）のためのオフ・アクシス方式のウェ
ハアライメント系も設けられている。レーザ光源３１は
ウェハ９上の感光剤を感光させない波長のレーザ光を発
生し、そのレーザ光束は、ビームエクスパンダー３２で
平行光束に形成され、シリンドリカルレンズ３３を通っ
て、ガルバノミラー等の振動鏡３５で反射された後、集
光レンズ３６に入射して焦点３７にレーザ光束を集光す
る。振動鏡３５は微小角だけ一定の角周波数で回転振動
する。このため焦点３７に集光したレーザ光束は、紙面
と垂直な方向に単振動する。
【００２５】さて、集光レンズ３６からの振動したレー
ザ光束は、第２対物レンズ３８によって再び平行光束に
されて、ビームスプリッター３９で２つの光束に分割さ
れる。ビームスプリッター３９で反射したレーザ光束は
反射鏡４０で反射された後、ビームスプリッター４１に
入射する。ビームスプリッター４１で反射されたレーザ
光束は第１対物レンズＭＹに入射し、シリンドリカルレ
ンズ３３、第２対物レンズ３８、第１対物レンズＭＹの
作用によって、ウェハ９上にＸ方向に細長く延びた楕円
形のスポット光ＭＹＳとして結像される。
ザ光束は、第２対物レンズ３８によって再び平行光束に
されて、ビームスプリッター３９で２つの光束に分割さ
れる。ビームスプリッター３９で反射したレーザ光束は
反射鏡４０で反射された後、ビームスプリッター４１に
入射する。ビームスプリッター４１で反射されたレーザ
光束は第１対物レンズＭＹに入射し、シリンドリカルレ
ンズ３３、第２対物レンズ３８、第１対物レンズＭＹの
作用によって、ウェハ９上にＸ方向に細長く延びた楕円
形のスポット光ＭＹＳとして結像される。
【００２６】一方、ビームスプリッター３９を透過した
レーザ光束は、ビームスプリッター４２で反射されて、
第１対物レンズＭθに入射する。これによってウェハ９
上にＸ方向に細長く延びた楕円形のスポット光ＭθＳが
結像される。第１対物レンズＭＹ、Ｍθの両光軸は、と
もに投影レンズ６の光軸と平行に配置され、その間隔は
円板状のウェハ９の直径よりも小さな所定値に定められ
ている。また、第１対物レンズＭＹ、Ｍθの両光軸を結
ぶウェハ９上の線分の方向は、Ｘ方向と一致するように
定められている。
レーザ光束は、ビームスプリッター４２で反射されて、
第１対物レンズＭθに入射する。これによってウェハ９
上にＸ方向に細長く延びた楕円形のスポット光ＭθＳが
結像される。第１対物レンズＭＹ、Ｍθの両光軸は、と
もに投影レンズ６の光軸と平行に配置され、その間隔は
円板状のウェハ９の直径よりも小さな所定値に定められ
ている。また、第１対物レンズＭＹ、Ｍθの両光軸を結
ぶウェハ９上の線分の方向は、Ｘ方向と一致するように
定められている。
【００２７】スポット光ＭＹＳ、ＭθＳは振動鏡３５に
よってウェハ９上をＹ方向に微小振動し、ウェハ９上に
Ｘ方向に細長く形成されたマークを照射する。そして、
スポット光ＭＹＳの照射によりそのマークから生じた散
乱光又は回折光は、第１対物レンズＭＹに逆入射してビ
ームスプリッター４１を透過した後、空間フィルター４
３に至る。空間フィルター４３は、スポット光ＭＹＳの
ウェハ９からの正反射光を遮断し、マークからの散乱光
や回折光を透過する。その散乱光や回折光は、集光レン
ズ４４によって光電検出器４５の受光面に集光される。
よってウェハ９上をＹ方向に微小振動し、ウェハ９上に
Ｘ方向に細長く形成されたマークを照射する。そして、
スポット光ＭＹＳの照射によりそのマークから生じた散
乱光又は回折光は、第１対物レンズＭＹに逆入射してビ
ームスプリッター４１を透過した後、空間フィルター４
３に至る。空間フィルター４３は、スポット光ＭＹＳの
ウェハ９からの正反射光を遮断し、マークからの散乱光
や回折光を透過する。その散乱光や回折光は、集光レン
ズ４４によって光電検出器４５の受光面に集光される。
【００２８】同様に、スポット光ＭθＳの照射によりウ
ェハ９上のマークから生じた散乱光又は回折光は第１対
物レンズＭθに逆入射してビームスプリッター４２を透
過した後、空間フィルター４６に至る。空間フィルター
４６は空間フィルター４３と同じ作用を有し、その空間
フィルター４６を通った散乱光や回折光は集光レンズ４
７によって光電検出器４８の受光面に集光される。以上
の光電検出器４５、４８は、いずれもウェハ９上の対応
するマークからの散乱光や回折光の量に応じた光電信号
を出力する。
ェハ９上のマークから生じた散乱光又は回折光は第１対
物レンズＭθに逆入射してビームスプリッター４２を透
過した後、空間フィルター４６に至る。空間フィルター
４６は空間フィルター４３と同じ作用を有し、その空間
フィルター４６を通った散乱光や回折光は集光レンズ４
７によって光電検出器４８の受光面に集光される。以上
の光電検出器４５、４８は、いずれもウェハ９上の対応
するマークからの散乱光や回折光の量に応じた光電信号
を出力する。
【００２９】尚、ビームスプリッター３９、反射鏡４０
は図１中、投影レンズ６の背後に配置され、第１対物レ
ンズＭＹ、Ｍθも、図２に示すように投影レンズ６の背
後に配置される。これは図２に示すようにステージ７上
のウェハホルダー８にウェハ９を装置の正面から矢印Ｗ
Ｌ１のように搬送する際、第１対物レンズＭＹ、Ｍθが
機械的に干渉しないようにするとともに、ウェハホルダ
ー８のウェハ載置面のクリーニング等の保守を容易にす
るためである。
は図１中、投影レンズ６の背後に配置され、第１対物レ
ンズＭＹ、Ｍθも、図２に示すように投影レンズ６の背
後に配置される。これは図２に示すようにステージ７上
のウェハホルダー８にウェハ９を装置の正面から矢印Ｗ
Ｌ１のように搬送する際、第１対物レンズＭＹ、Ｍθが
機械的に干渉しないようにするとともに、ウェハホルダ
ー８のウェハ載置面のクリーニング等の保守を容易にす
るためである。
【００３０】また、第１対物レンズＭＹ、ビームスプリ
ッター４１、空間フィルター４３、集光レンズ４４及び
光電検出器４５によって構成されたアライメント系を、
オフアクシス・Ｙアライメント検出系とし、第１対物レ
ンズＭθ、ビームスプリッター４２、空間フィルター４
６、集光レンズ４７及び光電検出器４８によって構成さ
れたアライメント系をオフアクシス・θアライメント検
出系とする。
ッター４１、空間フィルター４３、集光レンズ４４及び
光電検出器４５によって構成されたアライメント系を、
オフアクシス・Ｙアライメント検出系とし、第１対物レ
ンズＭθ、ビームスプリッター４２、空間フィルター４
６、集光レンズ４７及び光電検出器４８によって構成さ
れたアライメント系をオフアクシス・θアライメント検
出系とする。
【００３１】さて、本実施例では図１に示すようにレチ
クル５のアライメントのために、３つのアライメント光
学系が設けられている。レチクル５の周辺には、投影露
光の際にパターンの投影領域の周辺に投影されるような
３つの位置にレチクルアライメントマーク５２、５５、
５８が設けられている。顕微鏡対物レンズ５０ａと反射
鏡５０ｂとで構成されたレチクルアライメント光学系５
０は、レチクル５と第２コンデンサーレンズ４との間か
らレチクルアライメントマーク５２を検出する。このマ
ーク５２はレチクル５のＹ方向の位置合わせのために設
けられ、レチクルアライメント光学系５０は所定の基準
位置（検出中心）を有し、その基準位置に対するマーク
５２（すなわちレチクル５）のＹ方向のずれを検出す
る。
クル５のアライメントのために、３つのアライメント光
学系が設けられている。レチクル５の周辺には、投影露
光の際にパターンの投影領域の周辺に投影されるような
３つの位置にレチクルアライメントマーク５２、５５、
５８が設けられている。顕微鏡対物レンズ５０ａと反射
鏡５０ｂとで構成されたレチクルアライメント光学系５
０は、レチクル５と第２コンデンサーレンズ４との間か
らレチクルアライメントマーク５２を検出する。このマ
ーク５２はレチクル５のＹ方向の位置合わせのために設
けられ、レチクルアライメント光学系５０は所定の基準
位置（検出中心）を有し、その基準位置に対するマーク
５２（すなわちレチクル５）のＹ方向のずれを検出す
る。
【００３２】顕微鏡対物レンズ５１ａと反射鏡５１ｂと
で構成されたレチクルアライメント光学系５１は、レチ
クルアライメントマーク５５を検出する。このマーク５
５はレチクル５のＹ方向の位置合せのために設けられ、
レチクルアライメント光学系５１は基準位置（検出中
心）に対するマーク５５のＹ方向のずれを検出する。ま
た顕微鏡対物レンズ５３ａと反射鏡５３ｂとで構成され
たレチクルアライメント光学系５３はレチクルアライメ
ントマーク５８を検出する。このマーク５８はレチクル
５のＸ方向の位置合せのために設けられ、レチクルアラ
イメント光学系５３は基準位置（検出中心）に対するマ
ーク５８（すなわちレチクル５）のＸ方向のずれを検出
する。
で構成されたレチクルアライメント光学系５１は、レチ
クルアライメントマーク５５を検出する。このマーク５
５はレチクル５のＹ方向の位置合せのために設けられ、
レチクルアライメント光学系５１は基準位置（検出中
心）に対するマーク５５のＹ方向のずれを検出する。ま
た顕微鏡対物レンズ５３ａと反射鏡５３ｂとで構成され
たレチクルアライメント光学系５３はレチクルアライメ
ントマーク５８を検出する。このマーク５８はレチクル
５のＸ方向の位置合せのために設けられ、レチクルアラ
イメント光学系５３は基準位置（検出中心）に対するマ
ーク５８（すなわちレチクル５）のＸ方向のずれを検出
する。
【００３３】上記３つのレチクルアライメント光学系５
０、５１、５３はマーク５２、５５、５８をそれぞれ顕
微鏡対物レンズ５０ａ、５１ａ、５３ａ、反射鏡５０
ｂ、５１ｂ、５３ｂを介して露光波長の光で同軸にレチ
クル５を照明する照明光学系を備えている。また、レチ
クルアライメント光学系５０、５１、５３はマーク５
２、５５、５８以外に、投影レンズ６を介して基準マー
ク板ＦＭに設けられたマークも検出する。
０、５１、５３はマーク５２、５５、５８をそれぞれ顕
微鏡対物レンズ５０ａ、５１ａ、５３ａ、反射鏡５０
ｂ、５１ｂ、５３ｂを介して露光波長の光で同軸にレチ
クル５を照明する照明光学系を備えている。また、レチ
クルアライメント光学系５０、５１、５３はマーク５
２、５５、５８以外に、投影レンズ６を介して基準マー
ク板ＦＭに設けられたマークも検出する。
【００３４】さて、図３は上記非露光光ＴＴＬ方式のア
ライメント検出系によるスポット光ＬＹ、ＬＸ、オフア
クシス・Ｙアライメント検出系、θアライメント検出系
によるスポット光ＭＹＳ、ＭθＳ、及びレチクルアライ
メント光学系５０、５１、５３の検出中心の各投影位置
の配置を、ウェハ９の表面を含む平面上で示した平面図
である。投影レンズ６の光軸が通る位置をＸＹ座標系の
原点（露光中心）Ｏと一致させるものとすると、ステー
ジ７はＸＹ座標系のＸ方向とＹ方向とに移動する。円形
の領域６０は投影レンズ６によって投影し得る最大の露
光領域を表わし、その内側の矩形状の領域６１は、ウェ
ハ９に露光されるレチクル５の矩形状のパターン露光領
域を表わす。
ライメント検出系によるスポット光ＬＹ、ＬＸ、オフア
クシス・Ｙアライメント検出系、θアライメント検出系
によるスポット光ＭＹＳ、ＭθＳ、及びレチクルアライ
メント光学系５０、５１、５３の検出中心の各投影位置
の配置を、ウェハ９の表面を含む平面上で示した平面図
である。投影レンズ６の光軸が通る位置をＸＹ座標系の
原点（露光中心）Ｏと一致させるものとすると、ステー
ジ７はＸＹ座標系のＸ方向とＹ方向とに移動する。円形
の領域６０は投影レンズ６によって投影し得る最大の露
光領域を表わし、その内側の矩形状の領域６１は、ウェ
ハ９に露光されるレチクル５の矩形状のパターン露光領
域を表わす。
【００３５】そしてレチクルアライメント光学系５０、
５１の各検出中心の投影像５０Ｗ、５１Ｗは、各々Ｘ方
向に所定の微小長さを有し、ともにＸ軸上に一致して投
影される。同様にレチクルアライメント光学系５３の検
出中心の投影像５３ＷはＹ方向に所定の微小長さを有
し、Ｙ軸上に一致して投影される。しかも、その検出中
心像５０Ｗ、５１Ｗ、５３Ｗはともに矩形のパターン露
光領域６１の外側で、円形の有効露光領域６０の内側に
定められる。
５１の各検出中心の投影像５０Ｗ、５１Ｗは、各々Ｘ方
向に所定の微小長さを有し、ともにＸ軸上に一致して投
影される。同様にレチクルアライメント光学系５３の検
出中心の投影像５３ＷはＹ方向に所定の微小長さを有
し、Ｙ軸上に一致して投影される。しかも、その検出中
心像５０Ｗ、５１Ｗ、５３Ｗはともに矩形のパターン露
光領域６１の外側で、円形の有効露光領域６０の内側に
定められる。
【００３６】一方、非露光光ＴＴＬ方式で形成されたス
ポット光ＬＹ、ＬＸも、パターン露光領域６１の外側で
有効露光領域６０の内側に結像され、原点Ｏに対して放
射状に位置する。スポット光ＬＹの長手方向（Ｘ方向）
の中心からＹ軸までの距離はＸ1 に定められ、スポット
光ＬＸの長手方向（Ｙ方向）の中心からＸ軸までの距離
はＹ2 に定められている。また、スポット光ＬＹのＹ方
向の中心位置はＸ軸と一致していることが望ましいが、
Ｘ軸に対するＹ方向の距離ＹＬＹが予め正確に検出され
ていればよい。スポット光ＬＸのＸ方向の中心位置もＹ
軸と一致していることが望ましいが、Ｙ軸に対するＸ方
向の距離ＸＬＸが予め正確に検出されていればよい。
ポット光ＬＹ、ＬＸも、パターン露光領域６１の外側で
有効露光領域６０の内側に結像され、原点Ｏに対して放
射状に位置する。スポット光ＬＹの長手方向（Ｘ方向）
の中心からＹ軸までの距離はＸ1 に定められ、スポット
光ＬＸの長手方向（Ｙ方向）の中心からＸ軸までの距離
はＹ2 に定められている。また、スポット光ＬＹのＹ方
向の中心位置はＸ軸と一致していることが望ましいが、
Ｘ軸に対するＹ方向の距離ＹＬＹが予め正確に検出され
ていればよい。スポット光ＬＸのＸ方向の中心位置もＹ
軸と一致していることが望ましいが、Ｙ軸に対するＸ方
向の距離ＸＬＸが予め正確に検出されていればよい。
【００３７】さて、オフアクシス・Ｙアライメント検出
系の第１対物レンズＭＹとθアライメント検出系の第１
対物レンズＭθとの各々で結像されたスポット光ＭＹ
Ｓ、ＭθＳは、いずれもＸ軸から距離Ｙ1 の位置に形成
され、スポット光ＭＹＳの長手方向（Ｘ方向）の中心と
スポット光ＭθＳの長手方向（Ｘ方向）の中心との間隔
はｌに定められている。本実施例では、さらにスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳのＸ方向の中心がともにＹ軸から等し
い距離、すなわちＹ軸に関して左右対称にあるものとす
る。
系の第１対物レンズＭＹとθアライメント検出系の第１
対物レンズＭθとの各々で結像されたスポット光ＭＹ
Ｓ、ＭθＳは、いずれもＸ軸から距離Ｙ1 の位置に形成
され、スポット光ＭＹＳの長手方向（Ｘ方向）の中心と
スポット光ＭθＳの長手方向（Ｘ方向）の中心との間隔
はｌに定められている。本実施例では、さらにスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳのＸ方向の中心がともにＹ軸から等し
い距離、すなわちＹ軸に関して左右対称にあるものとす
る。
【００３８】またステージ７上の基準マーク板ＦＭは、
ガラス基板上にクロム層で所定のパターン（マーク）を
凹凸により形成したものである。基準マーク板ＦＭに
は、微小線要素をＹ方向に規則的に配列した格子状の基
準マークＦＭＸと、微小線要素をＸ方向に規則的に配列
した格子状の基準マークＦＭＹとが設けられている。こ
の基準マークＦＭＹが、スポット光ＭＹＳ、ＭθＳ、又
はスポット光ＬＹにより照射されると、格子のピッチや
レーザ光の波長に応じた回折光が生じ、またスポット光
ＬＸが基準マークＦＭＸを照射すると同様の回折光が生
じる。尚、スポット光ＭＹＳ、ＭθＳはＹ方向に微小振
動しているが、その振幅はスポットサイズの幅と同程度
に定められる。
ガラス基板上にクロム層で所定のパターン（マーク）を
凹凸により形成したものである。基準マーク板ＦＭに
は、微小線要素をＹ方向に規則的に配列した格子状の基
準マークＦＭＸと、微小線要素をＸ方向に規則的に配列
した格子状の基準マークＦＭＹとが設けられている。こ
の基準マークＦＭＹが、スポット光ＭＹＳ、ＭθＳ、又
はスポット光ＬＹにより照射されると、格子のピッチや
レーザ光の波長に応じた回折光が生じ、またスポット光
ＬＸが基準マークＦＭＸを照射すると同様の回折光が生
じる。尚、スポット光ＭＹＳ、ＭθＳはＹ方向に微小振
動しているが、その振幅はスポットサイズの幅と同程度
に定められる。
【００３９】また、オフアクシス方式のウェハアライメ
ント系（Ｙアライメント光学系、θアライメント光学
系）は、装置の基準位置に対するウェハ９のＹ方向の位
置ずれと回転ずれとを検出するものであり、非露光光Ｔ
ＴＬ方式（オンアクシス方式）のアライメント系は、装
置の所定の基準位置、すなわちパターン露光領域６１あ
るいは有効露光領域６０に対するスポット光ＬＸ、ＬＹ
の位置から、ウェハ９上の露光すべき領域がＸ方向、Ｙ
方向にどれだけずれているかを検出するものである。そ
こでＴＴＬ方式のアライメント系は、以後レーザ・ステ
ップ・アライメント（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ）検出系ＬＳＡとし、スポット光ＬＸを使う
アライメント系をＸ−ＬＳＡ検出系と呼び、スポット光
をＬＹを使うアライメント系をＹ−ＬＳＡ検出系と呼ぶ
ことにする。
ント系（Ｙアライメント光学系、θアライメント光学
系）は、装置の基準位置に対するウェハ９のＹ方向の位
置ずれと回転ずれとを検出するものであり、非露光光Ｔ
ＴＬ方式（オンアクシス方式）のアライメント系は、装
置の所定の基準位置、すなわちパターン露光領域６１あ
るいは有効露光領域６０に対するスポット光ＬＸ、ＬＹ
の位置から、ウェハ９上の露光すべき領域がＸ方向、Ｙ
方向にどれだけずれているかを検出するものである。そ
こでＴＴＬ方式のアライメント系は、以後レーザ・ステ
ップ・アライメント（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ）検出系ＬＳＡとし、スポット光ＬＸを使う
アライメント系をＸ−ＬＳＡ検出系と呼び、スポット光
をＬＹを使うアライメント系をＹ−ＬＳＡ検出系と呼ぶ
ことにする。
【００４０】ところでそのＸ−ＬＳＡ検出系、Ｙ−ＬＳ
Ａ検出系においては、感光剤を感光しないような露光波
長とは異なる波長のレーザ光束が投影レンズ６を通る。
一般にこの種の投影レンズは露光波長の光に対して色収
差の補正がなされている。このため露光波長と異なる波
長の光を使った場合、露光波長の光でレチクル５のパタ
ーン像をウェハ９上に投影したときに得られるレチクル
５のパターン面とウェハ９の表面との共役関係は大きく
ずれてしまう。
Ａ検出系においては、感光剤を感光しないような露光波
長とは異なる波長のレーザ光束が投影レンズ６を通る。
一般にこの種の投影レンズは露光波長の光に対して色収
差の補正がなされている。このため露光波長と異なる波
長の光を使った場合、露光波長の光でレチクル５のパタ
ーン像をウェハ９上に投影したときに得られるレチクル
５のパターン面とウェハ９の表面との共役関係は大きく
ずれてしまう。
【００４１】そこで本実施例では、光源１からの露光波
長の光をレチクル５に照射したときに得られる投影レン
ズ６の結像面と同一面内にスポット光ＬＸ、ＬＹが結像
するように、反射鏡１７、１９によってレーザ光束のレ
チクル５側の光路長を調整している。また、スポット光
ＬＹ、ＬＸ、ＭＹＳ、ＭθＳの各結像面はともに同一平
面上になるように定められ、しかもその平面は、露光波
長の照明光でレチクル５を照明した際、投影レンズ６が
レチクル５のパターン像を結像する面と一致するように
定められている。
長の光をレチクル５に照射したときに得られる投影レン
ズ６の結像面と同一面内にスポット光ＬＸ、ＬＹが結像
するように、反射鏡１７、１９によってレーザ光束のレ
チクル５側の光路長を調整している。また、スポット光
ＬＹ、ＬＸ、ＭＹＳ、ＭθＳの各結像面はともに同一平
面上になるように定められ、しかもその平面は、露光波
長の照明光でレチクル５を照明した際、投影レンズ６が
レチクル５のパターン像を結像する面と一致するように
定められている。
【００４２】さて、図４はスポット光ＬＹと基準マーク
ＦＭＹとの関係を示し、図５はＹ−ＬＳＡ検出系の空間
フィルター２３の形状を示す平面図である。図４におい
て、ステージ７をＹ方向に移動させて、基準マークＦＭ
Ｙがスポット光ＬＹを走査すると、基準マークＦＭＹか
らは正反射光（０次回折光）の他に、１次、２次…の回
折光が格子の配列方向に生じる。図５に示すように円板
状の空間フィルター２３には中央部分に帯状の遮光部２
３ａが形成され、その上下に光透過部２３ｂが形成され
ている。
ＦＭＹとの関係を示し、図５はＹ−ＬＳＡ検出系の空間
フィルター２３の形状を示す平面図である。図４におい
て、ステージ７をＹ方向に移動させて、基準マークＦＭ
Ｙがスポット光ＬＹを走査すると、基準マークＦＭＹか
らは正反射光（０次回折光）の他に、１次、２次…の回
折光が格子の配列方向に生じる。図５に示すように円板
状の空間フィルター２３には中央部分に帯状の遮光部２
３ａが形成され、その上下に光透過部２３ｂが形成され
ている。
【００４３】遮光部２３ａは、スポット光ＬＹの照射に
よる基準マーク板ＦＭあるいはウェハ９からの正反射光
ＬＹｄを遮断する。基準マークＦＭＹから生じる回折光
のうち１次回折光±Ｌ１と、２次回折光±Ｌ２とが透過
部２３ｂを透過する。本実施例では、Ｘ−ＬＳＡ検出系
の空間フィルターやＹアライメント検出系、θアライメ
ント検出系の空間フィルター４３、４６についても全く
同様に構成される。またウェハ９上には、基準マークＦ
ＭＹ、ＦＭＸと同様の回折格子状のマークが凹凸で形成
され、各スポット光ＬＹ、ＬＸ、ＭＹＳ、ＭθＳがその
マークを照射した際、同様の回折光が発生する。
よる基準マーク板ＦＭあるいはウェハ９からの正反射光
ＬＹｄを遮断する。基準マークＦＭＹから生じる回折光
のうち１次回折光±Ｌ１と、２次回折光±Ｌ２とが透過
部２３ｂを透過する。本実施例では、Ｘ−ＬＳＡ検出系
の空間フィルターやＹアライメント検出系、θアライメ
ント検出系の空間フィルター４３、４６についても全く
同様に構成される。またウェハ９上には、基準マークＦ
ＭＹ、ＦＭＸと同様の回折格子状のマークが凹凸で形成
され、各スポット光ＬＹ、ＬＸ、ＭＹＳ、ＭθＳがその
マークを照射した際、同様の回折光が発生する。
【００４４】図６は装置全体を制御する制御系の回路ブ
ロック図である。全体の動作やシーケンスは、マイクロ
・コンピュータ（以下ＣＰＵと呼ぶ）１００によって統
括制御される。ＣＰＵ１００からの情報はインターフェ
イス回路（以下、ＩＦと呼ぶ）１０１を介して各種周辺
装置（周辺回路）に出力される。また周辺回路や装置か
らの検出情報もＩＦ１０１を介してＣＰＵ１００に読み
込まれる。
ロック図である。全体の動作やシーケンスは、マイクロ
・コンピュータ（以下ＣＰＵと呼ぶ）１００によって統
括制御される。ＣＰＵ１００からの情報はインターフェ
イス回路（以下、ＩＦと呼ぶ）１０１を介して各種周辺
装置（周辺回路）に出力される。また周辺回路や装置か
らの検出情報もＩＦ１０１を介してＣＰＵ１００に読み
込まれる。
【００４５】さてステージ７は、モータ等を用いたＸ方
向駆動手段（以下、Ｘ−ＡＣＴと呼ぶ）１０２とＹ方向
駆動手段（以下、Ｙ−ＡＣＴと呼ぶ）によって２次元的
に移動される。その移動量はＩＦ１０１を介してＣＰＵ
１００から指令される。ステージ７の位置はレーザ干渉
計１０とレーザ干渉計１０４によって座標値として検出
されるが、レーザ干渉計１０、１０４からはそれぞれス
テージ７の単位移動量、例えば０．０２μｍ毎にパルス
信号ＸP 、ＹP が発生する。このパルス信号ＸP 、ＹP
はそれぞれＩＦ１０１内に設けられたデジタルカウンタ
で移動方向に応じて加算又は減算計数される。そこでＣ
ＰＵ１００はこのカウンタの計数値を読み込んでステー
ジ７の座標値（２次元的な位置）を検出する。
向駆動手段（以下、Ｘ−ＡＣＴと呼ぶ）１０２とＹ方向
駆動手段（以下、Ｙ−ＡＣＴと呼ぶ）によって２次元的
に移動される。その移動量はＩＦ１０１を介してＣＰＵ
１００から指令される。ステージ７の位置はレーザ干渉
計１０とレーザ干渉計１０４によって座標値として検出
されるが、レーザ干渉計１０、１０４からはそれぞれス
テージ７の単位移動量、例えば０．０２μｍ毎にパルス
信号ＸP 、ＹP が発生する。このパルス信号ＸP 、ＹP
はそれぞれＩＦ１０１内に設けられたデジタルカウンタ
で移動方向に応じて加算又は減算計数される。そこでＣ
ＰＵ１００はこのカウンタの計数値を読み込んでステー
ジ７の座標値（２次元的な位置）を検出する。
【００４６】またステージ７上のウェハホルダー８は、
回転駆動手段（以下、θ−ＡＣＴと呼ぶ）１０５によっ
てステージ７に対して回転すると共に、上下動手段（以
下、Ｚ−ＡＣＴと呼ぶ）１０６によってステージ７のＸ
Ｙ方向の移動平面と垂直な方向（上下方向）に移動す
る。尚、基準マーク板ＦＭもウェハホルダー８と共に上
下動する。
回転駆動手段（以下、θ−ＡＣＴと呼ぶ）１０５によっ
てステージ７に対して回転すると共に、上下動手段（以
下、Ｚ−ＡＣＴと呼ぶ）１０６によってステージ７のＸ
Ｙ方向の移動平面と垂直な方向（上下方向）に移動す
る。尚、基準マーク板ＦＭもウェハホルダー８と共に上
下動する。
【００４７】レチクルアライメント系（以下、Ｒ−ＡＬ
Ｇと呼ぶ）１０７は、図１に示したレチクルアライメン
トマーク５２、５５、５８をレチクルアライメント光学
系５０、５１、５３を介して光電検出する手段（光電顕
微鏡やテレビカメラ等）と、その光電信号に基づいて所
定の検出中心に対するレチクルアライメントマーク５
２、５５、５８の変位を検出して、その変位が零又は所
定値になるようにレチクル５を保持する不図示のレチク
ルホルダを駆動する手段とを含んでいる。このＲ−ＡＬ
Ｇ１０７の動作によって、レチクル５は例えば投影レン
ズ６の光軸がレチクル５の中心を通るように装置に対し
て位置決めされる。
Ｇと呼ぶ）１０７は、図１に示したレチクルアライメン
トマーク５２、５５、５８をレチクルアライメント光学
系５０、５１、５３を介して光電検出する手段（光電顕
微鏡やテレビカメラ等）と、その光電信号に基づいて所
定の検出中心に対するレチクルアライメントマーク５
２、５５、５８の変位を検出して、その変位が零又は所
定値になるようにレチクル５を保持する不図示のレチク
ルホルダを駆動する手段とを含んでいる。このＲ−ＡＬ
Ｇ１０７の動作によって、レチクル５は例えば投影レン
ズ６の光軸がレチクル５の中心を通るように装置に対し
て位置決めされる。
【００４８】焦点検出手段（以下、ＡＦＤと呼ぶ）１０
８はウェハ９と投影レンズ６の間隔、又は基準マーク板
ＦＭと投影レンズ６の間隔を検出して、投影レンズ６の
焦点ずれ、すなわち投影レンズ６の結像面とウェハ９の
表面（又は基準マーク板ＦＭの表面）との光軸方向のず
れを検出するものである。このＡＦＤ１０８としては、
ウェハ９の表面に斜めに光束を照射してそこからの反射
光がどの方向に生じるかを検出する斜入射光方式による
もの、又はウェハ９にエアを吹きつけてそのエアの背圧
の変化から検出する方式によるもの等が利用できる。そ
して検出された焦点ずれの量に応じてＺ−ＡＣＴ１０６
を駆動することによってレチクルＲのパターン像がウェ
ハ９上に合焦状態で投影される。尚、このＺ−ＡＣＴ１
０６とＡＦＤ１０８とによって自動焦点調整手段が構成
される。
８はウェハ９と投影レンズ６の間隔、又は基準マーク板
ＦＭと投影レンズ６の間隔を検出して、投影レンズ６の
焦点ずれ、すなわち投影レンズ６の結像面とウェハ９の
表面（又は基準マーク板ＦＭの表面）との光軸方向のず
れを検出するものである。このＡＦＤ１０８としては、
ウェハ９の表面に斜めに光束を照射してそこからの反射
光がどの方向に生じるかを検出する斜入射光方式による
もの、又はウェハ９にエアを吹きつけてそのエアの背圧
の変化から検出する方式によるもの等が利用できる。そ
して検出された焦点ずれの量に応じてＺ−ＡＣＴ１０６
を駆動することによってレチクルＲのパターン像がウェ
ハ９上に合焦状態で投影される。尚、このＺ−ＡＣＴ１
０６とＡＦＤ１０８とによって自動焦点調整手段が構成
される。
【００４９】ＬＳＡ処理回路１０９は、図１に示したＹ
−ＬＳＡ検出系の光電検出器２５とＸ−ＬＳＡ検出系の
光電検出器との両光電信号を入力して、ＣＰＵ１００と
協働してウェハ９上の位置合せ用のマーク又は基準マー
ク板ＦＭの基準マークＦＭＸ、ＦＭＹとスポット光Ｌ
Ｘ、ＬＹとの位置ずれを検出する。また図１に示したオ
フアクシス方式のＹアライメント検出系とθアライメン
ト検出系の各光電検出器４５、４８からの光電信号は、
ウェハアライメント処理回路（以下ＷＡＤと呼ぶ）１１
０によって処理され、ウェハ９上のマークとスポット光
ＭＹＳ、ＭθＳとのＹ方向の変位を検出する。
−ＬＳＡ検出系の光電検出器２５とＸ−ＬＳＡ検出系の
光電検出器との両光電信号を入力して、ＣＰＵ１００と
協働してウェハ９上の位置合せ用のマーク又は基準マー
ク板ＦＭの基準マークＦＭＸ、ＦＭＹとスポット光Ｌ
Ｘ、ＬＹとの位置ずれを検出する。また図１に示したオ
フアクシス方式のＹアライメント検出系とθアライメン
ト検出系の各光電検出器４５、４８からの光電信号は、
ウェハアライメント処理回路（以下ＷＡＤと呼ぶ）１１
０によって処理され、ウェハ９上のマークとスポット光
ＭＹＳ、ＭθＳとのＹ方向の変位を検出する。
【００５０】さて図７は、そのＷＡＤ１１０の具体的な
回路構成を示す回路ブロック図である。Ｙアライメント
検出系の光電検出器４５からの光電信号はアンプ１２０
を介して位相同期検波回路（以下、ＰＳＤとする）１２
１に入力する。発振器１２２は所定の周波数でスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳを振動させるための発振信号を駆動部
１２３に出力し、駆動部１２３はその発振信号の周波数
で図１に示した振動ミラー３５を単振動させる。そのＰ
ＳＤ１２１は、発振器１２２からの発振信号によってア
ンプ１２０からの光電信号を同期検波（同期整流）して
検波信号ＳＳＹを出力する。
回路構成を示す回路ブロック図である。Ｙアライメント
検出系の光電検出器４５からの光電信号はアンプ１２０
を介して位相同期検波回路（以下、ＰＳＤとする）１２
１に入力する。発振器１２２は所定の周波数でスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳを振動させるための発振信号を駆動部
１２３に出力し、駆動部１２３はその発振信号の周波数
で図１に示した振動ミラー３５を単振動させる。そのＰ
ＳＤ１２１は、発振器１２２からの発振信号によってア
ンプ１２０からの光電信号を同期検波（同期整流）して
検波信号ＳＳＹを出力する。
【００５１】この検波信号ＳＳＹは、図８に示すように
スポット光ＭＹＳの振動中心に対するマーク位置の偏差
（アライメント偏差）に応じた、いわゆるＳカーブ信号
となる。検波信号ＳＳＹが正極性のときは、スポット光
ＭＹＳの振動中心に対してマークが一方に変位してお
り、負極性のときは他方に変位しており、そして検波信
号ＳＳＹが零のときは、スポット光ＭＹＳの振動中心と
マークの中心とが一致したことを表わす。
スポット光ＭＹＳの振動中心に対するマーク位置の偏差
（アライメント偏差）に応じた、いわゆるＳカーブ信号
となる。検波信号ＳＳＹが正極性のときは、スポット光
ＭＹＳの振動中心に対してマークが一方に変位してお
り、負極性のときは他方に変位しており、そして検波信
号ＳＳＹが零のときは、スポット光ＭＹＳの振動中心と
マークの中心とが一致したことを表わす。
【００５２】そこで図７中のコンパレータ１２６は、図
８に示すように検波信号ＳＳＹが零になったとき信号１
２６ａを出力すると共に、検波信号ＳＳＹが正極性のと
き論理値「Ｈ」になり、負極性のとき論理値「Ｌ」にな
る信号１２６ｂを出力する。ただし、検波信号ＳＳＹが
零になったか否かを正確に検出するのは検波信号ＳＳＹ
のノイズ等により難しいので、ウインドコンパレータ等
を使って検波信号ＳＳＹのレベルが零を含む所定範囲内
になったときに信号１２６ａを発生するように構成す
る。
８に示すように検波信号ＳＳＹが零になったとき信号１
２６ａを出力すると共に、検波信号ＳＳＹが正極性のと
き論理値「Ｈ」になり、負極性のとき論理値「Ｌ」にな
る信号１２６ｂを出力する。ただし、検波信号ＳＳＹが
零になったか否かを正確に検出するのは検波信号ＳＳＹ
のノイズ等により難しいので、ウインドコンパレータ等
を使って検波信号ＳＳＹのレベルが零を含む所定範囲内
になったときに信号１２６ａを発生するように構成す
る。
【００５３】オフアクシス方式のθアライメント検出系
についても全く同様に構成され、光電検出器４８からの
光電信号はアンプ１２４で増幅されてＰＳＤ１２５に入
力し、ＰＳＤ１２５はその光電信号を発振器１２２から
の発振信号で同期検波して検波信号（Ｓカーブ信号）Ｓ
Ｓθを出力する。コンパレータ１２７は検波信号ＳＳθ
をデジタル化し、検波信号ＳＳθが零になったことを表
わす信号１２７ａと、スポット光ＭθＳの振動中心に対
するマークのずれの方向を表わす信号１２７ｂとを出力
する。
についても全く同様に構成され、光電検出器４８からの
光電信号はアンプ１２４で増幅されてＰＳＤ１２５に入
力し、ＰＳＤ１２５はその光電信号を発振器１２２から
の発振信号で同期検波して検波信号（Ｓカーブ信号）Ｓ
Ｓθを出力する。コンパレータ１２７は検波信号ＳＳθ
をデジタル化し、検波信号ＳＳθが零になったことを表
わす信号１２７ａと、スポット光ＭθＳの振動中心に対
するマークのずれの方向を表わす信号１２７ｂとを出力
する。
【００５４】尚、図７中で検波信号ＳＳθを入力する駆
動部１２８は、図１のθアライメント検出系中でハーフ
ミラー３９とハーフミラー４２との間の平行光路中に配
置された平行平面ガラス（プレーンパラレル）１２９を
所定角度だけ回転するものである。このプレーンパラレ
ル１２９の回転によって、これを通るレーザ光束の光軸
がシフトされ、スポット光ＭθＳの振動中心がＹ方向に
微小量だけ変位する。この駆動部１２８とプレーンパラ
レル１２９は本質的には不必要であるが、長期的なドリ
フトを考慮してスポット光ＭＹＳとＭθＳの平行出し、
すなわちスポット光ＭＹＳの振動中心の位置とスポット
光ＭθＳの振動中心の位置とを結ぶ線分が、図３のよう
にＹ軸と平行になるように調整するために設けられてい
る。
動部１２８は、図１のθアライメント検出系中でハーフ
ミラー３９とハーフミラー４２との間の平行光路中に配
置された平行平面ガラス（プレーンパラレル）１２９を
所定角度だけ回転するものである。このプレーンパラレ
ル１２９の回転によって、これを通るレーザ光束の光軸
がシフトされ、スポット光ＭθＳの振動中心がＹ方向に
微小量だけ変位する。この駆動部１２８とプレーンパラ
レル１２９は本質的には不必要であるが、長期的なドリ
フトを考慮してスポット光ＭＹＳとＭθＳの平行出し、
すなわちスポット光ＭＹＳの振動中心の位置とスポット
光ＭθＳの振動中心の位置とを結ぶ線分が、図３のよう
にＹ軸と平行になるように調整するために設けられてい
る。
【００５５】さて図９は、ＬＳＡ処理回路１０９の具体
的な構成を示す回路ブロック図を示し、ここではＹ−Ｌ
ＳＡ検出系の光電検出器２５に対応したＸ−ＬＳＡ検出
系側の光電検出器を光電検出器１３０とする。その光電
検出器１３０は、ウェハ９上のＸ方向の位置合せ用マー
クまたは基準マークＦＭＸからの回折光を投影レンズ６
を介して受光する。その光電信号はアンプ１３１で増幅
されてアナログ−デジタル変換器（以下ＡＤＣとする）
１３２に入力する。ＡＤＣ１３２はレーザ干渉計１０か
らのパルス信号ＸP の各パルスに応答してその光電信号
をサンプリングし、光電信号の大きさに相当するデジタ
ルデータに変換する。このデジタルデータは、パルス信
号ＸP の各パルスに応答して順次アクセス番地が更新さ
れるランダム・アクセス・メモリ（以下ＲＡＭとする）
１３３に記憶される。このＲＡＭ１３３の記憶開始や停
止はＣＰＵ１００からの信号Ｓ1 によって制御される。
的な構成を示す回路ブロック図を示し、ここではＹ−Ｌ
ＳＡ検出系の光電検出器２５に対応したＸ−ＬＳＡ検出
系側の光電検出器を光電検出器１３０とする。その光電
検出器１３０は、ウェハ９上のＸ方向の位置合せ用マー
クまたは基準マークＦＭＸからの回折光を投影レンズ６
を介して受光する。その光電信号はアンプ１３１で増幅
されてアナログ−デジタル変換器（以下ＡＤＣとする）
１３２に入力する。ＡＤＣ１３２はレーザ干渉計１０か
らのパルス信号ＸP の各パルスに応答してその光電信号
をサンプリングし、光電信号の大きさに相当するデジタ
ルデータに変換する。このデジタルデータは、パルス信
号ＸP の各パルスに応答して順次アクセス番地が更新さ
れるランダム・アクセス・メモリ（以下ＲＡＭとする）
１３３に記憶される。このＲＡＭ１３３の記憶開始や停
止はＣＰＵ１００からの信号Ｓ1 によって制御される。
【００５６】一方Ｙ−ＬＳＡ検出系についても同様であ
り、光電検出器２５の光電信号はアンプ１３４で増幅さ
れ、ＡＤＣ１３５によってデジタルデータに変換された
後、ＲＡＭ１３６に記憶される。ＡＤＣ１３５はレーザ
干渉計１０４からのパルス信号ＹP の各パルスに応答し
てその光電信号をサンプリングし、ＲＡＭ１３６はその
サンプリングされたデジタルデータをパルス信号ＹP に
応答して更新される番地に順次記憶する。このＲＡＭ１
３６の記憶開始及び停止の制御はＣＰＵ１００からの信
号Ｓ2 によって行なわれる。
り、光電検出器２５の光電信号はアンプ１３４で増幅さ
れ、ＡＤＣ１３５によってデジタルデータに変換された
後、ＲＡＭ１３６に記憶される。ＡＤＣ１３５はレーザ
干渉計１０４からのパルス信号ＹP の各パルスに応答し
てその光電信号をサンプリングし、ＲＡＭ１３６はその
サンプリングされたデジタルデータをパルス信号ＹP に
応答して更新される番地に順次記憶する。このＲＡＭ１
３６の記憶開始及び停止の制御はＣＰＵ１００からの信
号Ｓ2 によって行なわれる。
【００５７】このようにＲＡＭ１３３、１３６には、マ
ークからの回折光の強度分布をステージ７の単位移動量
（例えば０．０２μｍ）毎の位置に応じてサンプリング
したデータが記憶される。この記憶されたデータ群はデ
ータＤＸ、ＤＹとしてＣＰＵ１００に読み込まれ、マー
クの位置を求めるために使われる。次に、ウェハ９の位
置決め動作について図１０のフローチャート図に基づい
て説明する。まず、ステップ２００のウェハローディン
グでウェハ９をウェハホルダ８に粗く位置決めして載置
する。これは不図示のプリアライメント装置によってウ
ェハ９の直線的な切欠き（フラット）を用いて行なわれ
る。
ークからの回折光の強度分布をステージ７の単位移動量
（例えば０．０２μｍ）毎の位置に応じてサンプリング
したデータが記憶される。この記憶されたデータ群はデ
ータＤＸ、ＤＹとしてＣＰＵ１００に読み込まれ、マー
クの位置を求めるために使われる。次に、ウェハ９の位
置決め動作について図１０のフローチャート図に基づい
て説明する。まず、ステップ２００のウェハローディン
グでウェハ９をウェハホルダ８に粗く位置決めして載置
する。これは不図示のプリアライメント装置によってウ
ェハ９の直線的な切欠き（フラット）を用いて行なわれ
る。
【００５８】ウェハホルダ８に載置されたウェハ９に
は、アライメント用のマークと例えば第１層目の回路パ
ターンとが形成されている。そのウェハ９の様子を図１
１に示す。ウェハ９上には第１層目の回路パターンが形
成された矩形状の被露光領域（チップ領域、ショット領
域）Ｃ1 、Ｃ2 …、Ｃ14がマトリックス状に整列してい
る。各被露光領域Ｃn は縮小投影型露光装置による１回
の露光で転写されたものであり、各被露光領域Ｃn の周
辺（例えばスクライブライン上）には４つの位置合せ用
マークが同時に形成される。
は、アライメント用のマークと例えば第１層目の回路パ
ターンとが形成されている。そのウェハ９の様子を図１
１に示す。ウェハ９上には第１層目の回路パターンが形
成された矩形状の被露光領域（チップ領域、ショット領
域）Ｃ1 、Ｃ2 …、Ｃ14がマトリックス状に整列してい
る。各被露光領域Ｃn は縮小投影型露光装置による１回
の露光で転写されたものであり、各被露光領域Ｃn の周
辺（例えばスクライブライン上）には４つの位置合せ用
マークが同時に形成される。
【００５９】例えば被露光領域Ｃ1 の周辺にはその中心
Ｐ1 から放射状に互いに直交する方向に伸びたマークＳ
Ｙ1 、マークＳＸ1 と、同一直線上に所定間隔で配列し
た２つのマークＧＹ1 、Ｇθ1 とが設けられている。こ
れらマークは全て基準マークＦＭＹ、ＦＭＸと同様に細
長い楕円形のスポット光の照射により回折光を発生する
ような格子状のパターンである。
Ｐ1 から放射状に互いに直交する方向に伸びたマークＳ
Ｙ1 、マークＳＸ1 と、同一直線上に所定間隔で配列し
た２つのマークＧＹ1 、Ｇθ1 とが設けられている。こ
れらマークは全て基準マークＦＭＹ、ＦＭＸと同様に細
長い楕円形のスポット光の照射により回折光を発生する
ような格子状のパターンである。
【００６０】さらにこれらマークの具体的な配置を述べ
ると、ウェハ９をウェハホルダ８に載置したとき、ウェ
ハ９のフラットＦの方向はステージ７の移動座標系ＸＹ
のＸ方向と一致するので、マークＳＹ1 、Ｇθ1 、ＧＹ
1 は図１１のようにＸ方向に伸び、マークＳＸ1 はＹ方
向に伸びた格子状パターンとする。そして、このウェハ
９上の互いに離れた２ケ所の被露光領域Ｃ7 、Ｃ10周辺
に設けられたマークＧＹ7 とマークＧθ10とはウェハ９
の回転ずれ補正のために使われる。このマークＧＹ7 と
Ｇθ10とを結ぶ線分ｌ2 はフラットＦ及び座標系ＸＹの
Ｘ軸と平行になる。
ると、ウェハ９をウェハホルダ８に載置したとき、ウェ
ハ９のフラットＦの方向はステージ７の移動座標系ＸＹ
のＸ方向と一致するので、マークＳＹ1 、Ｇθ1 、ＧＹ
1 は図１１のようにＸ方向に伸び、マークＳＸ1 はＹ方
向に伸びた格子状パターンとする。そして、このウェハ
９上の互いに離れた２ケ所の被露光領域Ｃ7 、Ｃ10周辺
に設けられたマークＧＹ7 とマークＧθ10とはウェハ９
の回転ずれ補正のために使われる。このマークＧＹ7 と
Ｇθ10とを結ぶ線分ｌ2 はフラットＦ及び座標系ＸＹの
Ｘ軸と平行になる。
【００６１】さらにマークＧＹ7 とマークＧθ10の間隔
はオフ・アクシス方式のアライメント検出系による２つ
のスポット光ＭＹＳとＭθＳの間隔ｌと等しくなるよう
に予め設定されている。またマークＳＹ、ＳＸはＴＴＬ
方式のＬＳＡ検出系によって検出されるものであり、各
被露光領域についてレチクル５とアライメントする際は
必らず必要であるが、マークＧＹ、Ｇθについてはマー
クＧＹ7 とＧθ10以外は必らずしも必要ではない。例え
ば図１１に示すような第１層目の回路パターン転写を縮
小投影型露光装置ではなく一括露光方式の露光装置で行
なう場合は、一括露光用のフォトマスクに各被露光領域
Ｃ毎のマークＳＹ、ＳＸに対応したマスクパターンと、
間隔ｌだけ離れたマークＧＹ7 、Ｇθ10に対応したマス
クパターンとを形成しておけばよい。
はオフ・アクシス方式のアライメント検出系による２つ
のスポット光ＭＹＳとＭθＳの間隔ｌと等しくなるよう
に予め設定されている。またマークＳＹ、ＳＸはＴＴＬ
方式のＬＳＡ検出系によって検出されるものであり、各
被露光領域についてレチクル５とアライメントする際は
必らず必要であるが、マークＧＹ、Ｇθについてはマー
クＧＹ7 とＧθ10以外は必らずしも必要ではない。例え
ば図１１に示すような第１層目の回路パターン転写を縮
小投影型露光装置ではなく一括露光方式の露光装置で行
なう場合は、一括露光用のフォトマスクに各被露光領域
Ｃ毎のマークＳＹ、ＳＸに対応したマスクパターンと、
間隔ｌだけ離れたマークＧＹ7 、Ｇθ10に対応したマス
クパターンとを形成しておけばよい。
【００６２】さてウェハローディングが完了したところ
で、図１０のステップ２０１において、ＣＰＵ１００は
基準マーク板ＦＭが投影レンズ６の直下に位置するよう
にステージ７の位置決めを行なった後、ＡＦＤ１０８と
Ｚ−ＡＣＴ１０６によって基準マーク板ＦＭに対して自
動焦点調整を行なう。このとき図３に示したように、ス
ポット光ＬＹのＸ軸からの距離ＹＬＹとスポット光ＬＸ
のＹ軸からの距離ＸＬＸとを計測する。
で、図１０のステップ２０１において、ＣＰＵ１００は
基準マーク板ＦＭが投影レンズ６の直下に位置するよう
にステージ７の位置決めを行なった後、ＡＦＤ１０８と
Ｚ−ＡＣＴ１０６によって基準マーク板ＦＭに対して自
動焦点調整を行なう。このとき図３に示したように、ス
ポット光ＬＹのＸ軸からの距離ＹＬＹとスポット光ＬＸ
のＹ軸からの距離ＸＬＸとを計測する。
【００６３】尚、この段階でレチクル５は、レチクルア
ライメント光学系５０、５１、５３とＲ−ＬＡＧ１０７
によって位置決めされているものとする。まずレチクル
アライメント光学系５０によって、基準マークＦＭＹの
投影レンズ６による逆投影像とレチクル５のマーク５５
とが所定の位置関係に整列して観察されるようにステー
ジ７を移動する。そしてレチクルアライメント光学系５
０による検出中心５０Ｗと基準マークＦＭＹとを一致さ
せる。そしてＣＰＵ１００はこのときのステージ７のＹ
方向の位置ＹＲ１をレーザ干渉計１０４から読み取って
記憶する。
ライメント光学系５０、５１、５３とＲ−ＬＡＧ１０７
によって位置決めされているものとする。まずレチクル
アライメント光学系５０によって、基準マークＦＭＹの
投影レンズ６による逆投影像とレチクル５のマーク５５
とが所定の位置関係に整列して観察されるようにステー
ジ７を移動する。そしてレチクルアライメント光学系５
０による検出中心５０Ｗと基準マークＦＭＹとを一致さ
せる。そしてＣＰＵ１００はこのときのステージ７のＹ
方向の位置ＹＲ１をレーザ干渉計１０４から読み取って
記憶する。
【００６４】次にＣＰＵ１００は、Ｙ−ＬＳＡ検出系に
よるスポット光ＬＹが基準マークＦＭＹをＹ方向に走査
するようにステージ７を移動させる。この際、スポット
光ＬＹと基準マークＦＭＹとはまず図４に示すような位
置に整列され、その位置から一定距離だけステージ７が
Ｙ方向に移動する。そこでＣＰＵ１００はレーザ干渉計
１０４からその位置をスタート位置ＹＳとして読み取り
記憶する。そしてＣＰＵ１００はＬＳＡ処理回路１０９
に信号Ｓ2 を出力した後、ステージ７をストップ位置Ｙ
ｅまで一定距離だけＹ方向に移動させる。
よるスポット光ＬＹが基準マークＦＭＹをＹ方向に走査
するようにステージ７を移動させる。この際、スポット
光ＬＹと基準マークＦＭＹとはまず図４に示すような位
置に整列され、その位置から一定距離だけステージ７が
Ｙ方向に移動する。そこでＣＰＵ１００はレーザ干渉計
１０４からその位置をスタート位置ＹＳとして読み取り
記憶する。そしてＣＰＵ１００はＬＳＡ処理回路１０９
に信号Ｓ2 を出力した後、ステージ７をストップ位置Ｙ
ｅまで一定距離だけＹ方向に移動させる。
【００６５】この移動に伴って、レーザ干渉計１０４か
らのパルス信号ＹＰに応答して図９に示すように光電検
出器２５の光電信号がＡＤＣ１３５でサンプリングさ
れ、ＲＡＭ１３６には基準マークＦＭＹからの回折光の
光強分布に応じたデータ群が順次記憶される。この様子
を図１２に示す。図１２で縦軸はサンプリングされたデ
ータＤＹの大きさを表わし、横軸はＹ方向の位置を表わ
し、波形６５は位置ＹＳからＹｅの間で生じた回折光の
強度分布を表わす。
らのパルス信号ＹＰに応答して図９に示すように光電検
出器２５の光電信号がＡＤＣ１３５でサンプリングさ
れ、ＲＡＭ１３６には基準マークＦＭＹからの回折光の
光強分布に応じたデータ群が順次記憶される。この様子
を図１２に示す。図１２で縦軸はサンプリングされたデ
ータＤＹの大きさを表わし、横軸はＹ方向の位置を表わ
し、波形６５は位置ＹＳからＹｅの間で生じた回折光の
強度分布を表わす。
【００６６】さてステージ７が位置Ｙｅまで走査して停
止すると、ＣＰＵ１００はＲＡＭ１３６からデータＤＹ
を読み込み、所定の基準レベル６６よりも大きくなるデ
ータのＲＡＭ１３６上の番地区間ＡＤ１〜ＡＤ２を検出
する。ＲＡＭ１３６の１番地はパルス信号ＹＰの１パル
ス、すなわちステージ７のＹ方向の０．０２μｍの移動
量に対応している。そこでＣＰＵ１００は番地区間ＡＤ
１〜ＡＤ２の間で最大となるデータの番地ＡＤＰを求
め、位置ＹＳに対応したＲＡＭ１３６の番地ＡＤＳと番
地ＡＤＰの差（ＡＤＰ−ＡＤＳ）を演算し、この差値に
パルス信号ＹＰの１パルス間隔の値Ｐ（０．０２μｍ）
を乗算し、位置ＹＳから波形６５の最大値が得られるま
での距離を求める。
止すると、ＣＰＵ１００はＲＡＭ１３６からデータＤＹ
を読み込み、所定の基準レベル６６よりも大きくなるデ
ータのＲＡＭ１３６上の番地区間ＡＤ１〜ＡＤ２を検出
する。ＲＡＭ１３６の１番地はパルス信号ＹＰの１パル
ス、すなわちステージ７のＹ方向の０．０２μｍの移動
量に対応している。そこでＣＰＵ１００は番地区間ＡＤ
１〜ＡＤ２の間で最大となるデータの番地ＡＤＰを求
め、位置ＹＳに対応したＲＡＭ１３６の番地ＡＤＳと番
地ＡＤＰの差（ＡＤＰ−ＡＤＳ）を演算し、この差値に
パルス信号ＹＰの１パルス間隔の値Ｐ（０．０２μｍ）
を乗算し、位置ＹＳから波形６５の最大値が得られるま
での距離を求める。
【００６７】そして最後にＣＰＵ１００は先に記憶した
位置ＹＳとその距離を加算して、波形６５が最大値にな
るＹ方向の位置ＹＲ２を基準マークＦＭＹの位置として
求める。従って、レーザ干渉計１０４で読み取ったステ
ージ７のＹ方向の位置が位置ＹＲ２になるようにステー
ジ７を位置Ｙｅから戻せば、スポット光ＬＹと基準マー
クＦＭＹとは正確に一致することになる。
位置ＹＳとその距離を加算して、波形６５が最大値にな
るＹ方向の位置ＹＲ２を基準マークＦＭＹの位置として
求める。従って、レーザ干渉計１０４で読み取ったステ
ージ７のＹ方向の位置が位置ＹＲ２になるようにステー
ジ７を位置Ｙｅから戻せば、スポット光ＬＹと基準マー
クＦＭＹとは正確に一致することになる。
【００６８】以上のようにして基準マークＦＭＹとスポ
ット光ＬＹとが一致する位置ＹＲ２が求められたので、
ＣＰＵ１００は先に記憶した位置ＹＲ１とその位置ＹＲ
２との差を演算して距離ＹＬＹ（図３参照）を求める。
尚、マークの大きさとスポットサイズによって波形６５
の最大値がピークとならずに連続した一定値になるよう
な場合、すなわち波形６５が矩形波状になる場合は、基
準レベル６６を横切る番地ＡＤ１と番地ＡＤ２との中心
番地をＡＤＰとすれば、スポット光ＬＹのＹ方向の中心
と基準マークＦＭＹのＹ方向の中心とが一致したときの
ステージ７の位置が求められる。
ット光ＬＹとが一致する位置ＹＲ２が求められたので、
ＣＰＵ１００は先に記憶した位置ＹＲ１とその位置ＹＲ
２との差を演算して距離ＹＬＹ（図３参照）を求める。
尚、マークの大きさとスポットサイズによって波形６５
の最大値がピークとならずに連続した一定値になるよう
な場合、すなわち波形６５が矩形波状になる場合は、基
準レベル６６を横切る番地ＡＤ１と番地ＡＤ２との中心
番地をＡＤＰとすれば、スポット光ＬＹのＹ方向の中心
と基準マークＦＭＹのＹ方向の中心とが一致したときの
ステージ７の位置が求められる。
【００６９】一方、Ｘ−ＬＳＡ検出系のスポット光ＬＸ
についても図３に示すようにＹ軸からの距離ＸＬＸを計
測する。この場合も、レチクルアライメント光学系５３
による検出中心５３Ｗと基準マークＦＭＸとが一致した
ときのＸ方向の位置ＸＲ１を検出した後、スポット光Ｌ
Ｘが基準マークＦＭＸをＸ方向に一定距離だけ走査する
ようにステージ７を移動させる。そして、図９のＡＤＣ
１３２とＲＡＭ１３３によって基準マークＦＭＸからの
回折光の強度分布を抽出して先と同様の演算によって、
基準マークＦＭＸとスポット光ＬＸとが一致するような
Ｘ方向の位置ＸＲ２を検出し、ＸＬＸ＝ＸＲ１−ＸＲ２
の演算によって距離ＸＬＸを求める。
についても図３に示すようにＹ軸からの距離ＸＬＸを計
測する。この場合も、レチクルアライメント光学系５３
による検出中心５３Ｗと基準マークＦＭＸとが一致した
ときのＸ方向の位置ＸＲ１を検出した後、スポット光Ｌ
Ｘが基準マークＦＭＸをＸ方向に一定距離だけ走査する
ようにステージ７を移動させる。そして、図９のＡＤＣ
１３２とＲＡＭ１３３によって基準マークＦＭＸからの
回折光の強度分布を抽出して先と同様の演算によって、
基準マークＦＭＸとスポット光ＬＸとが一致するような
Ｘ方向の位置ＸＲ２を検出し、ＸＬＸ＝ＸＲ１−ＸＲ２
の演算によって距離ＸＬＸを求める。
【００７０】さて、以上のようにして図１０のステップ
２０１が終了するので、ＣＰＵ１００はステージ７を移
動させてウェハ９の自動焦点調整を行なった後、ステッ
プ２０２のウェハθアライメントを実行する。このステ
ップ２０２で、ＣＰＵ１００はまず、ウェハ９上のマー
クＧＹ7 がＹアライメント検出系のスポット光ＭＹＳと
概ね整列し、マークＧθ10がθアライメント検出系のス
ポット光ＭθＳと概ね整列するようにステージ７の位置
決めを行なう。この位置決めは、基準マーク板ＦＭとウ
ェハ９の距離が予めわかっていること、ウェハ９の全体
に対するマークＧＹ7 、Ｇθ10（線分ｌ2 ）の位置が予
めわかっていること、そして投影レンズ６の露光中心Ｏ
（図３中の原点Ｏ）からスポット光ＭＹＳ、ＭθＳまで
の距離が予めわかっていることによって容易に所定の精
度内で実施できる。
２０１が終了するので、ＣＰＵ１００はステージ７を移
動させてウェハ９の自動焦点調整を行なった後、ステッ
プ２０２のウェハθアライメントを実行する。このステ
ップ２０２で、ＣＰＵ１００はまず、ウェハ９上のマー
クＧＹ7 がＹアライメント検出系のスポット光ＭＹＳと
概ね整列し、マークＧθ10がθアライメント検出系のス
ポット光ＭθＳと概ね整列するようにステージ７の位置
決めを行なう。この位置決めは、基準マーク板ＦＭとウ
ェハ９の距離が予めわかっていること、ウェハ９の全体
に対するマークＧＹ7 、Ｇθ10（線分ｌ2 ）の位置が予
めわかっていること、そして投影レンズ６の露光中心Ｏ
（図３中の原点Ｏ）からスポット光ＭＹＳ、ＭθＳまで
の距離が予めわかっていることによって容易に所定の精
度内で実施できる。
【００７１】ただし、ウェハ９のプリアライメント誤差
はそのまま残るので、スポット光ＭＹＳとＭθＳはその
誤差分だけ各々マークＧＹ7 とマークＧθ10からずれて
いる。その時の様子を図１３に示す。図１３はスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳとマークＧＹ7 、Ｇθ10の配置を模式
的に表わした平面図である。図１３のように線分ｌ2、
すなわちウェハ９はスポット光ＭＹＳ、ＭθＳを結ぶ線
分に対してＹ方向のずれと回転ずれとを伴っている。も
ちろんＸ方向のずれもあるが、スポット光ＭＹＳ、Ｍθ
Ｓ及びマークＧＹ7 、Ｇθ10がＸ方向に細長いのでここ
ではそのことが問題にならないものとする。
はそのまま残るので、スポット光ＭＹＳとＭθＳはその
誤差分だけ各々マークＧＹ7 とマークＧθ10からずれて
いる。その時の様子を図１３に示す。図１３はスポット
光ＭＹＳ、ＭθＳとマークＧＹ7 、Ｇθ10の配置を模式
的に表わした平面図である。図１３のように線分ｌ2、
すなわちウェハ９はスポット光ＭＹＳ、ＭθＳを結ぶ線
分に対してＹ方向のずれと回転ずれとを伴っている。も
ちろんＸ方向のずれもあるが、スポット光ＭＹＳ、Ｍθ
Ｓ及びマークＧＹ7 、Ｇθ10がＸ方向に細長いのでここ
ではそのことが問題にならないものとする。
【００７２】さてステージ７が図１３のように位置決め
された後、ＣＰＵ１００はステージ７をＹ方向に微動さ
せて、図７に示したＷＡＤ１１０からの信号１２６ｂ又
は信号１２７ｂの論理値によってステージ７の移動方向
を判断し、信号１２６ａ、信号１２７ａが論理値「Ｈ」
になったときにそれぞれステージ７のＹ方向の位置を検
出した後、ステージ７の移動を停止する。マークＧＹ7
とスポット光ＭＹＳとが重なったときのＹ方向の位置
と、マークＧθ10とスポット光ＭθＳとが重なったとき
のＹ方向の位置とに差があれば、それはウェハ９が回転
していることを意味するものであり、その差の極性（正
か負か）はウェハ９の回転方向を表わすものである。そ
こでＣＰＵ１００はまずウェハ９の回転方向を検出す
る。例えば図１３ではウェハ９は反時計方向に回転して
いる。
された後、ＣＰＵ１００はステージ７をＹ方向に微動さ
せて、図７に示したＷＡＤ１１０からの信号１２６ｂ又
は信号１２７ｂの論理値によってステージ７の移動方向
を判断し、信号１２６ａ、信号１２７ａが論理値「Ｈ」
になったときにそれぞれステージ７のＹ方向の位置を検
出した後、ステージ７の移動を停止する。マークＧＹ7
とスポット光ＭＹＳとが重なったときのＹ方向の位置
と、マークＧθ10とスポット光ＭθＳとが重なったとき
のＹ方向の位置とに差があれば、それはウェハ９が回転
していることを意味するものであり、その差の極性（正
か負か）はウェハ９の回転方向を表わすものである。そ
こでＣＰＵ１００はまずウェハ９の回転方向を検出す
る。例えば図１３ではウェハ９は反時計方向に回転して
いる。
【００７３】次にＣＰＵ１００はＷＡＤ１１０からの信
号１２６ａが論理値「Ｈ」になるまでステージ７をＹ方
向に戻す。これによって、マークＧＹ7 のＹ方向の中心
と、スポット光ＭＹＳの振動中心とはコンパレータ１２
６のウィンド幅で決まる精度内に位置合せされる。これ
が終了するとＣＰＵ１００はＰＳＤ１２１からの検波信
号ＳＳＹを入力して、そのアナログレベルが零になるよ
うにＹ−ＡＣＴ１０３をサーボ制御（フィードバック制
御）に切替える。
号１２６ａが論理値「Ｈ」になるまでステージ７をＹ方
向に戻す。これによって、マークＧＹ7 のＹ方向の中心
と、スポット光ＭＹＳの振動中心とはコンパレータ１２
６のウィンド幅で決まる精度内に位置合せされる。これ
が終了するとＣＰＵ１００はＰＳＤ１２１からの検波信
号ＳＳＹを入力して、そのアナログレベルが零になるよ
うにＹ−ＡＣＴ１０３をサーボ制御（フィードバック制
御）に切替える。
【００７４】これによってマークＧＹ7 のＹ方向の中心
とスポット光ＭＹＳの振動中心とが正確に一致し、サー
ボ制御によってその状態が維持される。その後ＣＰＵ１
００は先に検出したウェハ９の回転方向と逆方向にウェ
ハホルダ８を回転させるようにθ−ＡＣＴ１０５を駆動
する。このとき、ＣＰＵ１００はＷＡＤ１１０のＰＳＤ
１２５からの検波信号ＳＳθが零になるようにθ−ＡＣ
Ｔ１０５をサーボ制御する。
とスポット光ＭＹＳの振動中心とが正確に一致し、サー
ボ制御によってその状態が維持される。その後ＣＰＵ１
００は先に検出したウェハ９の回転方向と逆方向にウェ
ハホルダ８を回転させるようにθ−ＡＣＴ１０５を駆動
する。このとき、ＣＰＵ１００はＷＡＤ１１０のＰＳＤ
１２５からの検波信号ＳＳθが零になるようにθ−ＡＣ
Ｔ１０５をサーボ制御する。
【００７５】以上の動作によりマークＧＹ7 の中心とス
ポット光ＭＹＳの振動中心とが一致し、マークＧθ10の
中心とスポット光ＭθＳの振動中心とが一致し、ウェハ
９の回転ずれが補正されると共にウェハ９のＹ方向の位
置が規定される。そしてＣＰＵ１００は図１０のステッ
プ２０３でステージ７のＹ方向の位置をレーザ干渉計１
０４から読み取って記憶（セット）する。これによっ
て、ウェハ９全体のスポット光ＭＹＳ、ＭθＳ、換言す
れば露光中心Ｏに対するＹ方向の基準位置ＹＧが決定さ
れたことになる。
ポット光ＭＹＳの振動中心とが一致し、マークＧθ10の
中心とスポット光ＭθＳの振動中心とが一致し、ウェハ
９の回転ずれが補正されると共にウェハ９のＹ方向の位
置が規定される。そしてＣＰＵ１００は図１０のステッ
プ２０３でステージ７のＹ方向の位置をレーザ干渉計１
０４から読み取って記憶（セット）する。これによっ
て、ウェハ９全体のスポット光ＭＹＳ、ＭθＳ、換言す
れば露光中心Ｏに対するＹ方向の基準位置ＹＧが決定さ
れたことになる。
【００７６】次にＣＰＵ１００は、ステップ２０４のス
テージファーストポジションでウェハ９上の第１番目に
露光すべき領域、例えば図１１中の被露光領域Ｃ1 が投
影レンズ６の有効露光領域６０内に位置決めされるよう
にステージ７を移動させる。図１１に示すように、ウェ
ハ９内の各被露光領域Ｃの位置は第１層目のパターン形
成時に定まっており、マークＧＹ7 、Ｇθ10に対する被
露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 の位置もわかっている。
テージファーストポジションでウェハ９上の第１番目に
露光すべき領域、例えば図１１中の被露光領域Ｃ1 が投
影レンズ６の有効露光領域６０内に位置決めされるよう
にステージ７を移動させる。図１１に示すように、ウェ
ハ９内の各被露光領域Ｃの位置は第１層目のパターン形
成時に定まっており、マークＧＹ7 、Ｇθ10に対する被
露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 の位置もわかっている。
【００７７】そこで中心Ｐ1 を基準としたマークＧＹ7
、Ｇθ10（線分ｌ2)のＹ方向の距離をＹＰ1 とする
と、ステージ７のＹ方向の位置が、式（１）、 Ｙ＝ＹＧ＋Ｙ1 −ＹＰ1 ……（１） を満すように位置決めすれば、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ
1 のＹ方向の位置と投影レンズ６の露光中心ＯのＹ方向
の位置とは一致する。もちろんＸ方向についても中心Ｐ
1 に対するマークＧＹ7 とマークＧθ10のＸ方向の位置
が予めわかっているので概ね位置合せされる。
、Ｇθ10（線分ｌ2)のＹ方向の距離をＹＰ1 とする
と、ステージ７のＹ方向の位置が、式（１）、 Ｙ＝ＹＧ＋Ｙ1 −ＹＰ1 ……（１） を満すように位置決めすれば、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ
1 のＹ方向の位置と投影レンズ６の露光中心ＯのＹ方向
の位置とは一致する。もちろんＸ方向についても中心Ｐ
1 に対するマークＧＹ7 とマークＧθ10のＸ方向の位置
が予めわかっているので概ね位置合せされる。
【００７８】次に図１０のステップ２０５のＸ−ＬＳＡ
サーチで、被露光領域Ｃ1 に付随したマークＳＸ1 をＸ
−ＬＳＡ検出系で検出してマークＳＸ1 のＸ方向の位置
を計測する。この動作を図１４を参照して説明する。図
１４は投影レンズ６の有効露光領域６０内のスポット光
ＬＸ、ＬＹとウェハ９との配置を示す平面図である。露
光中心Ｏと被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 とのＹ方向の位置
は正確に一致しているので、ウェハ９を自動焦点調整で
投影レンズ６の結像面に合わせた後、図１４のようにス
ポット光ＬＸとマークＳＸ1 とがＸ方向に配列するよう
にステージ７をＹ方向に移動させる。
サーチで、被露光領域Ｃ1 に付随したマークＳＸ1 をＸ
−ＬＳＡ検出系で検出してマークＳＸ1 のＸ方向の位置
を計測する。この動作を図１４を参照して説明する。図
１４は投影レンズ６の有効露光領域６０内のスポット光
ＬＸ、ＬＹとウェハ９との配置を示す平面図である。露
光中心Ｏと被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 とのＹ方向の位置
は正確に一致しているので、ウェハ９を自動焦点調整で
投影レンズ６の結像面に合わせた後、図１４のようにス
ポット光ＬＸとマークＳＸ1 とがＸ方向に配列するよう
にステージ７をＹ方向に移動させる。
【００７９】具体的には、露光中心Ｏからスポット光Ｌ
Ｘまでの距離Ｙ２と、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 からマ
ークＳＸ1 までの距離（設計上予め定まった値である）
との差分だけステージ７をＹ方向に移動する。その後、
ステージ７のＹ方向の位置を変えずにステージ７をＸ方
向に一定距離だけ移動する。その移動量はマークＳＸ1
を含んでウェハ９のプリアライメント精度で決まるＸ方
向のずれ量よりも十分大きな値に定められている。そし
て、この移動の間、ＣＰＵ１００は図９に示したＬＳＡ
処理回路１０９のＡＤＣ１３２とＲＡＭ１３３を制御し
て、マークＳＸ1 から生じる回折光のＸ方向に関する光
強度分布を抽出する。
Ｘまでの距離Ｙ２と、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 からマ
ークＳＸ1 までの距離（設計上予め定まった値である）
との差分だけステージ７をＹ方向に移動する。その後、
ステージ７のＹ方向の位置を変えずにステージ７をＸ方
向に一定距離だけ移動する。その移動量はマークＳＸ1
を含んでウェハ９のプリアライメント精度で決まるＸ方
向のずれ量よりも十分大きな値に定められている。そし
て、この移動の間、ＣＰＵ１００は図９に示したＬＳＡ
処理回路１０９のＡＤＣ１３２とＲＡＭ１３３を制御し
て、マークＳＸ1 から生じる回折光のＸ方向に関する光
強度分布を抽出する。
【００８０】その後、ＣＰＵ１００は図１２に示した演
算と同様の演算を行ない、スポット光ＬＸのＸ方向の中
心とマークＳＸ1 のＸ方向の中心とが一致したときのス
テージ７のＸ方向の位置を求め、その位置を位置ＸＣ１
として記憶する。この位置ＸＣ１を求めることは、ウェ
ハ９全体のＸ方向の位置を露光中心Ｏに対して規定した
ことを意味するものであり、これによってウェハ９のＸ
方向のグローバルアライメント（ウェハ９の全体的な位
置合せ）が完了したことになる。
算と同様の演算を行ない、スポット光ＬＸのＸ方向の中
心とマークＳＸ1 のＸ方向の中心とが一致したときのス
テージ７のＸ方向の位置を求め、その位置を位置ＸＣ１
として記憶する。この位置ＸＣ１を求めることは、ウェ
ハ９全体のＸ方向の位置を露光中心Ｏに対して規定した
ことを意味するものであり、これによってウェハ９のＸ
方向のグローバルアライメント（ウェハ９の全体的な位
置合せ）が完了したことになる。
【００８１】次にＣＰＵ１００は、図１０のステップ２
０６でＹ−ＬＳＡサーチ動作を実行する。これは図１５
に示すように、スポット光ＬＹとマークＳＹ1 とがＹ方
向に整列するようにステージ７を位置決めした後、ステ
ージ７をＹ方向に一定距離だけ移動させ、マークＳＹ1
のＹ方向の中心とスポット光ＬＹのＹ方向の中心とが一
致したときのステージ７のＹ方向位置を求めるものであ
る。ＣＰＵ１００はその位置をＬＳＡ処理回路１０９の
ＡＤＣ１３５、ＲＡＭ１３６で抽出したマークＳＹ1 の
回折光強度分布から求め、位置ＹＣ１として記憶する。
０６でＹ−ＬＳＡサーチ動作を実行する。これは図１５
に示すように、スポット光ＬＹとマークＳＹ1 とがＹ方
向に整列するようにステージ７を位置決めした後、ステ
ージ７をＹ方向に一定距離だけ移動させ、マークＳＹ1
のＹ方向の中心とスポット光ＬＹのＹ方向の中心とが一
致したときのステージ７のＹ方向位置を求めるものであ
る。ＣＰＵ１００はその位置をＬＳＡ処理回路１０９の
ＡＤＣ１３５、ＲＡＭ１３６で抽出したマークＳＹ1 の
回折光強度分布から求め、位置ＹＣ１として記憶する。
【００８２】さて次にＣＰＵ１００は、ステップ２０７
のファイン・アライメントで今求めた位置ＸＣ１、ＹＣ
１と、先に求めたスポット光ＬＸ、ＬＹの座標軸Ｘ、Ｙ
からの距離ＸＬＸ、ＹＬＹ（ベースライン値）とに基づ
いて、被露光領域Ｃ1 とレチクル５の投影像とを精密に
位置合せする。具体的には、ステージ７の位置を読み取
るレーザ干渉計１０、１０４の計測値が以下の式
（２）、（３） Ｘ＝ＸＣ１−ＸＬＸ ……（２） Ｙ＝ＹＣ１−ＹＬＹ ……（３） で決まる値に一致するようにステージ７を２次元移動さ
せる。これによって、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 と露光
中心Ｏとが正確に一致して精密な位置決めが完了する。
この時点でＣＰＵ１００は図１に示したシャッター３を
所定時間だけ開き、レチクル５の回路パターン像をウェ
ハ９の被露光領域Ｃ1 に重ねて露光（プリント）する。
のファイン・アライメントで今求めた位置ＸＣ１、ＹＣ
１と、先に求めたスポット光ＬＸ、ＬＹの座標軸Ｘ、Ｙ
からの距離ＸＬＸ、ＹＬＹ（ベースライン値）とに基づ
いて、被露光領域Ｃ1 とレチクル５の投影像とを精密に
位置合せする。具体的には、ステージ７の位置を読み取
るレーザ干渉計１０、１０４の計測値が以下の式
（２）、（３） Ｘ＝ＸＣ１−ＸＬＸ ……（２） Ｙ＝ＹＣ１−ＹＬＹ ……（３） で決まる値に一致するようにステージ７を２次元移動さ
せる。これによって、被露光領域Ｃ1 の中心Ｐ1 と露光
中心Ｏとが正確に一致して精密な位置決めが完了する。
この時点でＣＰＵ１００は図１に示したシャッター３を
所定時間だけ開き、レチクル５の回路パターン像をウェ
ハ９の被露光領域Ｃ1 に重ねて露光（プリント）する。
【００８３】次にＣＰＵ１００はステップ２０８で、ウ
ェハ９上にＮ回露光を繰り返したか否かを判断する。こ
こでは１番目の被露光領域Ｃ1 を露光しただけなので、
ＣＰＵ１００は次のステップ２０９でステージ７のステ
ッピングを行なう。このステッピングによって次に図１
１に示した被露光領域Ｃ2 を露光するものとする。従っ
てＣＰＵ１００はステージ７をＸ方向に一定ピッチ、す
なわち被露光領域Ｃ1とＣ2 の間隔分だけ位置ＸＣ１、
ＹＣ１から移動させる。その後ＣＰＵ１００は再びステ
ップ２０５のＸ−ＬＳＡサーチから同様の動作を繰り返
し実行する。
ェハ９上にＮ回露光を繰り返したか否かを判断する。こ
こでは１番目の被露光領域Ｃ1 を露光しただけなので、
ＣＰＵ１００は次のステップ２０９でステージ７のステ
ッピングを行なう。このステッピングによって次に図１
１に示した被露光領域Ｃ2 を露光するものとする。従っ
てＣＰＵ１００はステージ７をＸ方向に一定ピッチ、す
なわち被露光領域Ｃ1とＣ2 の間隔分だけ位置ＸＣ１、
ＹＣ１から移動させる。その後ＣＰＵ１００は再びステ
ップ２０５のＸ−ＬＳＡサーチから同様の動作を繰り返
し実行する。
【００８４】以上のようにして、スポット光ＬＸ、ＬＹ
によってステッピングのたびに各被露光領域Ｃ毎のアラ
イメント、いわゆるステップアライメントを行なって露
光することをＮ回繰り返すと、ステップ２０８からステ
ップ２１０に進み、ステージ７に載置された露光済みの
ウェハ９が搬出（アンローディング）され、次のウェハ
のプリントのために、ステップ２００から同様の動作が
実行される。
によってステッピングのたびに各被露光領域Ｃ毎のアラ
イメント、いわゆるステップアライメントを行なって露
光することをＮ回繰り返すと、ステップ２０８からステ
ップ２１０に進み、ステージ７に載置された露光済みの
ウェハ９が搬出（アンローディング）され、次のウェハ
のプリントのために、ステップ２００から同様の動作が
実行される。
【００８５】上記実施例において、ＴＴＬ方式で検出す
るためのマークＳＸ、ＳＹは、被露光領域Ｃの中心Ｐで
交わる直交した２本の線上にそれぞれ設けるようにした
が、必らずしもその必要はない。例えば図１６に示すよ
うに、マークＳＸ、ＳＹをそれぞれ２本の直交した線ｅ
1 、ｅ2 （交点は中心Ｐと一致する）に対して所定のオ
フセット値を持って配置してもよい。ここで線ｅ1 がＸ
軸と平行で、線ｅ2 がＹ軸と平行であるとすると、Ｙ方
向に伸びたマークＳＸは線ｅ2 に対してΔＸのオフセッ
ト量だけずれて形成され、Ｘ方向に伸びたマークＳＹは
線ｅ1 に対してΔＹのオフセット量だけずれて形成され
ている。このΔＸ、ΔＹは設計上予め定まった値であ
る。
るためのマークＳＸ、ＳＹは、被露光領域Ｃの中心Ｐで
交わる直交した２本の線上にそれぞれ設けるようにした
が、必らずしもその必要はない。例えば図１６に示すよ
うに、マークＳＸ、ＳＹをそれぞれ２本の直交した線ｅ
1 、ｅ2 （交点は中心Ｐと一致する）に対して所定のオ
フセット値を持って配置してもよい。ここで線ｅ1 がＸ
軸と平行で、線ｅ2 がＹ軸と平行であるとすると、Ｙ方
向に伸びたマークＳＸは線ｅ2 に対してΔＸのオフセッ
ト量だけずれて形成され、Ｘ方向に伸びたマークＳＹは
線ｅ1 に対してΔＹのオフセット量だけずれて形成され
ている。このΔＸ、ΔＹは設計上予め定まった値であ
る。
【００８６】そこでこのような場合は、図１０のステッ
プ２０７でファイン・アライメントを行なう際、式
（２）、（３）の代りに以下の式（２)'、（３)' Ｘ＝ＸＣｉ−ＸＬＸ−ΔＸ ……（２)' Ｙ＝ＹＣｉ−ＹＬＸ−ΔＹ ……（３)' （ただしｉは被露光領域の番号（１、２…Ｎ）を表わ
す）を用いて、ステージ７の位置決めを行なえばまった
く同様に被露光領域Ｃとレチクル５の投影像とは精密に
重ね合される。
プ２０７でファイン・アライメントを行なう際、式
（２）、（３）の代りに以下の式（２)'、（３)' Ｘ＝ＸＣｉ−ＸＬＸ−ΔＸ ……（２)' Ｙ＝ＹＣｉ−ＹＬＸ−ΔＹ ……（３)' （ただしｉは被露光領域の番号（１、２…Ｎ）を表わ
す）を用いて、ステージ７の位置決めを行なえばまった
く同様に被露光領域Ｃとレチクル５の投影像とは精密に
重ね合される。
【００８７】また上記実施例において、非露光光ＴＴＬ
方式によるステップ・アライメントは各被露光領域Ｃに
対して全て行なうものとしたが、これはウェハ９の伸縮
による被露光領域の配列誤差の影響を取り除き、各被露
光領域毎に投影像との精密な位置合せを行なうためであ
る。しかしながらウェハ９の伸縮がほとんどないと見な
せるか、又は伸縮があったとしてもその量が予め求めら
れている場合には、ＴＴＬ方式によるステップ・アライ
メントを１番目の被露光領域Ｃ1 についてのみ行ない、
あとの被露光領域については不要としてもよい。
方式によるステップ・アライメントは各被露光領域Ｃに
対して全て行なうものとしたが、これはウェハ９の伸縮
による被露光領域の配列誤差の影響を取り除き、各被露
光領域毎に投影像との精密な位置合せを行なうためであ
る。しかしながらウェハ９の伸縮がほとんどないと見な
せるか、又は伸縮があったとしてもその量が予め求めら
れている場合には、ＴＴＬ方式によるステップ・アライ
メントを１番目の被露光領域Ｃ1 についてのみ行ない、
あとの被露光領域については不要としてもよい。
【００８８】具体的には図１０のフローチャート図中
で、ステップ２０５、２０６を被露光領域Ｃ1 だけに対
して実行するように変更する。そしてマークＳＸ1 とマ
ークＳＹ1 の各位置ＸＣ１、ＹＣ１に基づいて順次ステ
ッピングを繰り返し露光を行なうが、伸縮量が求められ
ているときは、その量に応じてステッピングのピッチを
少しずつ補正するようにする。
で、ステップ２０５、２０６を被露光領域Ｃ1 だけに対
して実行するように変更する。そしてマークＳＸ1 とマ
ークＳＹ1 の各位置ＸＣ１、ＹＣ１に基づいて順次ステ
ッピングを繰り返し露光を行なうが、伸縮量が求められ
ているときは、その量に応じてステッピングのピッチを
少しずつ補正するようにする。
【００８９】またウェハの伸縮量が小さい場合は、ウェ
ハの全面をいくつかのブロック、例えば４つのブロック
に分け、各ブロック内の特定の被露光領域についてＴＴ
Ｌ方式によるステップ・アライメントを行なうようにし
てもよい。すなわち、ウェハ上のブロック数と等しい数
の被露光領域についてはステップ２０５、２０６、２０
７による位置合せ（アライメント）を行ない、その他の
被露光領域についてはステップ２０９のステッピングだ
けで位置決めする。このような位置合せ方法は、いわゆ
るブロック・アライメントと呼ばれるもので、ウェハ上
のいくつかの被露光領域についてはＴＴＬ方式のアライ
メントを行ない、他の被露光領域はステージ７のステッ
ピングだけで位置決めするので、１枚のウェハの処理時
間が短縮されるとともに、ウェハの伸縮によるアライメ
ント誤差も取り除けるという利点がある。
ハの全面をいくつかのブロック、例えば４つのブロック
に分け、各ブロック内の特定の被露光領域についてＴＴ
Ｌ方式によるステップ・アライメントを行なうようにし
てもよい。すなわち、ウェハ上のブロック数と等しい数
の被露光領域についてはステップ２０５、２０６、２０
７による位置合せ（アライメント）を行ない、その他の
被露光領域についてはステップ２０９のステッピングだ
けで位置決めする。このような位置合せ方法は、いわゆ
るブロック・アライメントと呼ばれるもので、ウェハ上
のいくつかの被露光領域についてはＴＴＬ方式のアライ
メントを行ない、他の被露光領域はステージ７のステッ
ピングだけで位置決めするので、１枚のウェハの処理時
間が短縮されるとともに、ウェハの伸縮によるアライメ
ント誤差も取り除けるという利点がある。
【００９０】以上、本実施例においてはＴＴＬ方式のＸ
−ＬＳＡ検出系とＹ−ＬＳＡ検出系によってウェハ９上
のマークの位置を検出する際、スポット光ＬＸ、ＬＹが
マークＳＸ、ＳＹと一致するようにステージ７を位置決
めして停止させる必要がなく、単に各スポット光とマー
クを走査してマークの位置さえ検出すればよいので、Ｔ
ＴＬ方式のアライメント自体が高速になるという利点が
ある。
−ＬＳＡ検出系とＹ−ＬＳＡ検出系によってウェハ９上
のマークの位置を検出する際、スポット光ＬＸ、ＬＹが
マークＳＸ、ＳＹと一致するようにステージ７を位置決
めして停止させる必要がなく、単に各スポット光とマー
クを走査してマークの位置さえ検出すればよいので、Ｔ
ＴＬ方式のアライメント自体が高速になるという利点が
ある。
【００９１】またＬＳＡ検出系は、感光剤を感光させな
い波長のレーザ光のスポットを格子状のマークに照射
し、そのマークから特定の方向に生じる回折光を検出し
ているのでマークの検出感度が高い。さらにそのスポッ
ト光ＬＸ、ＬＹは露光中心Ｏに対して所定の位置に静止
しており、回折光の検出系にも振動スリットや可動鏡等
の可動部がないので長期的な安定性が良く、構造が簡単
であり、かつ製造、調整が容易であるという利点もあ
る。
い波長のレーザ光のスポットを格子状のマークに照射
し、そのマークから特定の方向に生じる回折光を検出し
ているのでマークの検出感度が高い。さらにそのスポッ
ト光ＬＸ、ＬＹは露光中心Ｏに対して所定の位置に静止
しており、回折光の検出系にも振動スリットや可動鏡等
の可動部がないので長期的な安定性が良く、構造が簡単
であり、かつ製造、調整が容易であるという利点もあ
る。
【００９２】次に本発明の実施例による他の位置合せ動
作について図１７のフローチャート図と図１８とを用い
て説明する。先の実施例においては、オフ・アクシス方
式のアライメントによって、ウェハ９の回転ずれの補正
がなされ、Ｙ方向の位置が規定（Ｙ方向にグローバルア
ライメント）された。このためウェハ９のＹ方向と回転
方向の位置決め精度はオフ・アクシス方式のＹ、θアラ
イメント検出系のスポット光ＭＹＳ、ＭθＳの位置設定
精度に依存したものになる。
作について図１７のフローチャート図と図１８とを用い
て説明する。先の実施例においては、オフ・アクシス方
式のアライメントによって、ウェハ９の回転ずれの補正
がなされ、Ｙ方向の位置が規定（Ｙ方向にグローバルア
ライメント）された。このためウェハ９のＹ方向と回転
方向の位置決め精度はオフ・アクシス方式のＹ、θアラ
イメント検出系のスポット光ＭＹＳ、ＭθＳの位置設定
精度に依存したものになる。
【００９３】すなわち、図３においてスポット光ＭＹＳ
の振動中心とスポット光ＭθＳの振動中心とを結ぶ線分
がＸ軸と完全に平行でなく、わずかでも傾いていると、
ステッピングだけでステージ７を位置決めする際、その
傾き量に応じてウェハ９上の被露光領域と投影像との重
ね合せが悪化してしまう。このようにスポット光ＭＹＳ
とＭθＳのＹ方向の位置がずれていると、特にウェハ全
体の回転誤差（ウェハ・ローテーション・エラー）が顕
著に現われる。
の振動中心とスポット光ＭθＳの振動中心とを結ぶ線分
がＸ軸と完全に平行でなく、わずかでも傾いていると、
ステッピングだけでステージ７を位置決めする際、その
傾き量に応じてウェハ９上の被露光領域と投影像との重
ね合せが悪化してしまう。このようにスポット光ＭＹＳ
とＭθＳのＹ方向の位置がずれていると、特にウェハ全
体の回転誤差（ウェハ・ローテーション・エラー）が顕
著に現われる。
【００９４】そこで、この残存した回転誤差を補正して
位置合せする動作を図１７のフローチャート図に従って
述べる。まず、ステップ２２０のウェハローディングで
ウェハをウェハホルダ８上にプリアライメントして載置
した後、ステップ２２１でウェハの自動焦点調整を行な
い、ステップ２２２のウェハθアライメントにおいて、
オフ・アクシス方式のＹ、θアライメント検出系により
ウェハ上のマークＧＹ7 、Ｇθ10を検出して回転補正を
行ない、ステップ２２３ではスポット光ＭＹＳとマーク
ＧＹ7 とが一致し、スポット光ＭθＳとマークＧθ10と
が一致したときのステージ７のＹ方向の位置ＹＧを記憶
する。ここまでのステップは先の実施例におけるステッ
プ２００〜２０３と全く同様に実行される。
位置合せする動作を図１７のフローチャート図に従って
述べる。まず、ステップ２２０のウェハローディングで
ウェハをウェハホルダ８上にプリアライメントして載置
した後、ステップ２２１でウェハの自動焦点調整を行な
い、ステップ２２２のウェハθアライメントにおいて、
オフ・アクシス方式のＹ、θアライメント検出系により
ウェハ上のマークＧＹ7 、Ｇθ10を検出して回転補正を
行ない、ステップ２２３ではスポット光ＭＹＳとマーク
ＧＹ7 とが一致し、スポット光ＭθＳとマークＧθ10と
が一致したときのステージ７のＹ方向の位置ＹＧを記憶
する。ここまでのステップは先の実施例におけるステッ
プ２００〜２０３と全く同様に実行される。
【００９５】さて、ステップ２２３の終了後、スポット
光ＭＹＳとＭθＳとの設定誤差によって、ウェハが例え
ば図１８に示すようにステージ７の座標系ＸＹに対して
θだけ回転して位置決めされたものとする。この角度θ
が残存したウェハ回転誤差の量である。ところで、この
ウェハ９において各被露光領域の配列座標系を座標系α
βと定め、その原点ＯＷをウェハ９の中心になるべく近
い位置に定める。そして、座標系αβのα軸は、ウェハ
９のフラットＦと平行に配列した被露光領域Ｃ7 、Ｃ
8、Ｃ9 、Ｃ10の各マークＳＹ7 、ＳＹ8 、ＳＹ9 、Ｓ
Ｙ10を通るように定められている。またβ軸はウェハ９
の中央部に位置した２つの被露光領域Ｃ8 、Ｃ9 のマー
クＳＸ8 とＳＸ9 のα軸方向における中心位置を通りα
軸と直交するものとする。またウェハ９上の各被露光領
域Ｃｉの中心Ｐｉの座標値は座標系αβによって規定さ
れていて、座標値（αｉ、βｉ）で指定されるものとす
る。
光ＭＹＳとＭθＳとの設定誤差によって、ウェハが例え
ば図１８に示すようにステージ７の座標系ＸＹに対して
θだけ回転して位置決めされたものとする。この角度θ
が残存したウェハ回転誤差の量である。ところで、この
ウェハ９において各被露光領域の配列座標系を座標系α
βと定め、その原点ＯＷをウェハ９の中心になるべく近
い位置に定める。そして、座標系αβのα軸は、ウェハ
９のフラットＦと平行に配列した被露光領域Ｃ7 、Ｃ
8、Ｃ9 、Ｃ10の各マークＳＹ7 、ＳＹ8 、ＳＹ9 、Ｓ
Ｙ10を通るように定められている。またβ軸はウェハ９
の中央部に位置した２つの被露光領域Ｃ8 、Ｃ9 のマー
クＳＸ8 とＳＸ9 のα軸方向における中心位置を通りα
軸と直交するものとする。またウェハ９上の各被露光領
域Ｃｉの中心Ｐｉの座標値は座標系αβによって規定さ
れていて、座標値（αｉ、βｉ）で指定されるものとす
る。
【００９６】次に図１７において、ＣＰＵ１００はステ
ップ２２４のセンターポジションを実行し、ウェハ９の
中心にできるだけ近く位置した被露光領域、例えばＣ8
を選び出す。そしてＣＰＵ１００は被露光領域Ｃ8 のマ
ークＳＸ8 とスポット光ＬＸとがＸ方向に整列するよう
にステージ７の位置決めを行なった後、自動焦点調整を
行なう。そして次のステップ２２５でＣＰＵ１００はマ
ークＳＸ8 をスポット光ＬＸでＸ方向に走査して、マー
クＳＸ8 のＸ方向の中心とスポット光ＬＸのＸ方向の中
心とが一致したときのステージ７のＸ方向の位置ＸＧを
検出して記憶する。以上までの各ステップによってウェ
ハ９のグローバルアライメントが完了し、ウェハ９の座
標系ＸＹに対する位置が規定されたことになる。
ップ２２４のセンターポジションを実行し、ウェハ９の
中心にできるだけ近く位置した被露光領域、例えばＣ8
を選び出す。そしてＣＰＵ１００は被露光領域Ｃ8 のマ
ークＳＸ8 とスポット光ＬＸとがＸ方向に整列するよう
にステージ７の位置決めを行なった後、自動焦点調整を
行なう。そして次のステップ２２５でＣＰＵ１００はマ
ークＳＸ8 をスポット光ＬＸでＸ方向に走査して、マー
クＳＸ8 のＸ方向の中心とスポット光ＬＸのＸ方向の中
心とが一致したときのステージ７のＸ方向の位置ＸＧを
検出して記憶する。以上までの各ステップによってウェ
ハ９のグローバルアライメントが完了し、ウェハ９の座
標系ＸＹに対する位置が規定されたことになる。
【００９７】次にＣＰＵ１００は、ステップ２２６でウ
ェハ９のα軸上で左端に近く位置した被露光領域Ｃ7 の
マークＳＹ7 とスポット光ＬＹとがＹ方向に整列するよ
うにステージ７の位置決めを行なった後、その位置で自
動焦点調整を行なう。次にＣＰＵ１００はステップ２２
７でスポット光ＬＹとマークＳＹ7 とをＹ方向に走査し
て、マークＳＹ7 のＹ方向の中心位置ＹＬ１を検出して
記憶する。
ェハ９のα軸上で左端に近く位置した被露光領域Ｃ7 の
マークＳＹ7 とスポット光ＬＹとがＹ方向に整列するよ
うにステージ７の位置決めを行なった後、その位置で自
動焦点調整を行なう。次にＣＰＵ１００はステップ２２
７でスポット光ＬＹとマークＳＹ7 とをＹ方向に走査し
て、マークＳＹ7 のＹ方向の中心位置ＹＬ１を検出して
記憶する。
【００９８】それからＣＰＵ１００は、ステップ２２８
でウェハ９のα軸上で右端に近く位置した被露光領域Ｃ
10のマークＳＹ10とスポット光ＬＹとがＹ方向に整列す
るようにステージ７の位置決めを行ない、その位置で自
動焦点調整を行なう。そしてステップ２２９でＣＰＵ１
００はスポット光ＬＹとマークＳＹ7 とをＹ方向に走査
してマークＳＹ10のＹ方向の中心位置ＹＬ２を検出して
記憶する。
でウェハ９のα軸上で右端に近く位置した被露光領域Ｃ
10のマークＳＹ10とスポット光ＬＹとがＹ方向に整列す
るようにステージ７の位置決めを行ない、その位置で自
動焦点調整を行なう。そしてステップ２２９でＣＰＵ１
００はスポット光ＬＹとマークＳＹ7 とをＹ方向に走査
してマークＳＹ10のＹ方向の中心位置ＹＬ２を検出して
記憶する。
【００９９】次にＣＰＵ１００は、ステップ２３０のロ
ーテーションθ演算で、今求めた位置ＹＬ１とＹＬ２の
差値と、マークＳＹ7 とＳＹ10のα軸方向の間隔ｄとか
らウェハ９の回転量θを演算する。位置ＹＬ１とＹＬ２
の差をｄＹとすると、図１８にも示したように回転量θ
は、式（４） θ＝ｓｉｎ-1（ｄＹ／ｄ） ……（４） によって求められる。ただし、回転量θは極めて小さな
値であるので、式（４）は式（５）のように近似され
る。
ーテーションθ演算で、今求めた位置ＹＬ１とＹＬ２の
差値と、マークＳＹ7 とＳＹ10のα軸方向の間隔ｄとか
らウェハ９の回転量θを演算する。位置ＹＬ１とＹＬ２
の差をｄＹとすると、図１８にも示したように回転量θ
は、式（４） θ＝ｓｉｎ-1（ｄＹ／ｄ） ……（４） によって求められる。ただし、回転量θは極めて小さな
値であるので、式（４）は式（５）のように近似され
る。
【０１００】 θ≒ｄＹ／ｄ＝（ＹＬ１−ＹＬ２）／ｄ ……（５） そして、ウェハ９の各被露光領域Ｃｉの中心Ｐｉを露光
中心Ｏにステッピングによって位置決めする際、ステー
ジ７の位置をステッピングのピッチだけで決まる位置か
ら式（６）、（７）で表わした値（δＸ、δＹ）だけ補
正する。 δＸ＝βｉ・θ＝βｉ（ｄＹ／ｄ） ……（６） δＹ＝−αｉ・θ＝−αｉ（ｄＹ／ｄ） ……（７） 次にＣＰＵ１００はステップ２３１で、露光すべき第１
番目の被露光領域Ｃ1の座標系ＸＹにおける位置を、先
に求めた位置（ＸＧ、ＹＧ）に基づいて求め、さらに上
記式（６）、（７）で演算された値（δＸ、δＹ）だけ
補正してステージ７をステッピングする。そしてステッ
プ２３２で自動焦点調整を行ない、ステップ２３３でレ
チクル５の回路パターンの投影像をウェハ９の被露光領
域Ｃ1 に重ね合せて露光（プリント）する。次にＣＰＵ
１００はステップ２３４でウェハ９上にＮ回露光を繰り
返したか否かを判断し、ウェハ９の全面に露光が終了し
ていなければ、ステップ２３１からの動作を繰り返し、
終了していればステップ２３５でウェハ９をアンローデ
ィングする。
中心Ｏにステッピングによって位置決めする際、ステー
ジ７の位置をステッピングのピッチだけで決まる位置か
ら式（６）、（７）で表わした値（δＸ、δＹ）だけ補
正する。 δＸ＝βｉ・θ＝βｉ（ｄＹ／ｄ） ……（６） δＹ＝−αｉ・θ＝−αｉ（ｄＹ／ｄ） ……（７） 次にＣＰＵ１００はステップ２３１で、露光すべき第１
番目の被露光領域Ｃ1の座標系ＸＹにおける位置を、先
に求めた位置（ＸＧ、ＹＧ）に基づいて求め、さらに上
記式（６）、（７）で演算された値（δＸ、δＹ）だけ
補正してステージ７をステッピングする。そしてステッ
プ２３２で自動焦点調整を行ない、ステップ２３３でレ
チクル５の回路パターンの投影像をウェハ９の被露光領
域Ｃ1 に重ね合せて露光（プリント）する。次にＣＰＵ
１００はステップ２３４でウェハ９上にＮ回露光を繰り
返したか否かを判断し、ウェハ９の全面に露光が終了し
ていなければ、ステップ２３１からの動作を繰り返し、
終了していればステップ２３５でウェハ９をアンローデ
ィングする。
【０１０１】このように、本動作ではオフ・アクシス方
式のＹ、θアライメント検出系とＴＴＬ方式のＸ−ＬＳ
Ａ検出系とを用いて、ウェハ９のグローバルアライメン
トを行ない、ウェハ９の配列座標系αβとステージ７の
座標系ＸＹとの対応を位置（ＹＧ、ＸＧ）として求め、
その後は位置（ＹＧ、ＸＧ）を基準としてステップ・ア
ライメントをすることなく順次ステッピングさせ、ウェ
ハの露光を行なう。このため１枚のウェハの処理時間が
短縮されるとともに、ウェハに残存した微小な回転誤差
もステッピング時に補正されるからウェハ上のどの被露
光領域においても一様のアライメント精度で重ね合せ露
光が行なわれるという利点がある。
式のＹ、θアライメント検出系とＴＴＬ方式のＸ−ＬＳ
Ａ検出系とを用いて、ウェハ９のグローバルアライメン
トを行ない、ウェハ９の配列座標系αβとステージ７の
座標系ＸＹとの対応を位置（ＹＧ、ＸＧ）として求め、
その後は位置（ＹＧ、ＸＧ）を基準としてステップ・ア
ライメントをすることなく順次ステッピングさせ、ウェ
ハの露光を行なう。このため１枚のウェハの処理時間が
短縮されるとともに、ウェハに残存した微小な回転誤差
もステッピング時に補正されるからウェハ上のどの被露
光領域においても一様のアライメント精度で重ね合せ露
光が行なわれるという利点がある。
【０１０２】また本動作では、ステッピング時にウェハ
回転誤差を補正するようにステージ７を位置決めした
が、この動作は先の実施例においても同様に実施するこ
とができる。すなわちステッピング時にウェハ回転誤差
の補正を伴った位置決めをしてから、ＴＴＬ方式による
ステップ・アライメントで精密に位置合せすればよい。
また上記各実施例では、ステージ７の位置決め後、露光
前に自動焦点調整を行なうものとしたが、ステージ７が
移動している間に同時に行なってもよく、さらに露光中
に自動焦点調整を行なうようにしてもよい。
回転誤差を補正するようにステージ７を位置決めした
が、この動作は先の実施例においても同様に実施するこ
とができる。すなわちステッピング時にウェハ回転誤差
の補正を伴った位置決めをしてから、ＴＴＬ方式による
ステップ・アライメントで精密に位置合せすればよい。
また上記各実施例では、ステージ７の位置決め後、露光
前に自動焦点調整を行なうものとしたが、ステージ７が
移動している間に同時に行なってもよく、さらに露光中
に自動焦点調整を行なうようにしてもよい。
【０１０３】さて、以上の本発明の実施例を用いた位置
合せ動作において、オフ・アクシス方式のＹ、θアライ
メント検出系はレーザ光のスポット振動型の検出方式で
ある必要はなく、レーザスポット光の等速走査型の検出
方式、又はウェハをインコヒーレント光で照明し、対物
レンズによって位置合せ用のマークの像を形成し、その
像をスリット走査したり、撮像素子で受光したりするこ
とによってマークの位置を検出する方式であっても同様
の効果が得られる。また、スポット光をウェハ上に照射
する方式でも、スポット光の形状はウェハ上で細長い楕
円形である必要はなく、単なる微小円形であってもよ
い。さらにオフ・アクシス方式のＹ、θアライメント検
出系はＴＴＬ方式のＸ−ＬＳＡ検出系、Ｙ−ＬＳＡ検出
系と同様にスポット光ＭＹＳ、ＭθＳを振動させずに回
折光の強度分布パターンを抽出するような方式にしても
よい。
合せ動作において、オフ・アクシス方式のＹ、θアライ
メント検出系はレーザ光のスポット振動型の検出方式で
ある必要はなく、レーザスポット光の等速走査型の検出
方式、又はウェハをインコヒーレント光で照明し、対物
レンズによって位置合せ用のマークの像を形成し、その
像をスリット走査したり、撮像素子で受光したりするこ
とによってマークの位置を検出する方式であっても同様
の効果が得られる。また、スポット光をウェハ上に照射
する方式でも、スポット光の形状はウェハ上で細長い楕
円形である必要はなく、単なる微小円形であってもよ
い。さらにオフ・アクシス方式のＹ、θアライメント検
出系はＴＴＬ方式のＸ−ＬＳＡ検出系、Ｙ−ＬＳＡ検出
系と同様にスポット光ＭＹＳ、ＭθＳを振動させずに回
折光の強度分布パターンを抽出するような方式にしても
よい。
【０１０４】一方、ウェハ上の各被露光領域毎の位置合
せ用のマークＳＸ、ＳＹ、ＧＹ、Ｇθは、オフ・アクシ
ス方式用とＴＴＬ方式用とで専用に設けたが兼用するよ
うにしてもよい。例えば図１９に示すように、オフ・ア
クシス方式用のアライメントマークＧＹ、Ｇθは前述と
全く同様に各被露光領域Ｃに付随して形成する。図１９
ではウェハ９上の左右に離れた２つの被露光領域Ｃl 、
Ｃr のみを示し、そのマークＧθl 、ＧＹl 及びマーク
Ｇθr 、ＧＹr がオフ・アクシス方式によるグローバル
アライメント（Ｙ方向と回転方向）のマークである。こ
こではマークＧＹl とＧθr が配列座標系αβのα軸を
通るように定められ、その両マークの間隔はスポット光
ＭＹＳとＭθＳの間隔と等しく定められる。
せ用のマークＳＸ、ＳＹ、ＧＹ、Ｇθは、オフ・アクシ
ス方式用とＴＴＬ方式用とで専用に設けたが兼用するよ
うにしてもよい。例えば図１９に示すように、オフ・ア
クシス方式用のアライメントマークＧＹ、Ｇθは前述と
全く同様に各被露光領域Ｃに付随して形成する。図１９
ではウェハ９上の左右に離れた２つの被露光領域Ｃl 、
Ｃr のみを示し、そのマークＧθl 、ＧＹl 及びマーク
Ｇθr 、ＧＹr がオフ・アクシス方式によるグローバル
アライメント（Ｙ方向と回転方向）のマークである。こ
こではマークＧＹl とＧθr が配列座標系αβのα軸を
通るように定められ、その両マークの間隔はスポット光
ＭＹＳとＭθＳの間隔と等しく定められる。
【０１０５】そして被露光領域Ｃl 、Ｃr にはＴＴＬ方
式のアライメント用にβ軸と平行に伸びたマークＳＸl
、ＳＸr とが設けられている。そして、各被露光領域
毎のアライメント（ステップ・アライメント）の際、Ｘ
−ＬＳＡ検出系のスポット光ＬＸでマークＳＸl 、ＳＸ
r を検出し、Ｙ−ＬＳＡ検出系のスポット光ＬＹでマー
クＧθl 、Ｇθr （又はマークＧＹl 、ＧＹr ）を検出
する。このようにアライメントマークを両方式で兼用す
ることによって、ウェハ上に専有されるマーク領域が減
少し、その分、露光できる回路パターン領域を大きく取
れるという利点がある。
式のアライメント用にβ軸と平行に伸びたマークＳＸl
、ＳＸr とが設けられている。そして、各被露光領域
毎のアライメント（ステップ・アライメント）の際、Ｘ
−ＬＳＡ検出系のスポット光ＬＸでマークＳＸl 、ＳＸ
r を検出し、Ｙ−ＬＳＡ検出系のスポット光ＬＹでマー
クＧθl 、Ｇθr （又はマークＧＹl 、ＧＹr ）を検出
する。このようにアライメントマークを両方式で兼用す
ることによって、ウェハ上に専有されるマーク領域が減
少し、その分、露光できる回路パターン領域を大きく取
れるという利点がある。
【０１０６】次に本発明の他の実施例を図２０に基づい
て説明する。この実施例はオフ・アクシス方式のθアラ
イメント検出系のみを残して、Ｙアライメント検出系を
ＴＴＬ方式のＹ−ＬＳＡ検出系と兼用させたものであ
る。図２０は、先の図３と同様に有効露光領域６０、パ
ターン露光領域６１、及びＴＴＬ方式によるＸ−ＬＳＡ
検出系、Ｙ−ＬＳＡ検出系の各スポット光ＬＸ、ＬＹの
配置と、θアライメント検出系の第１対物レンズＭθと
そのスポット光ＭθＳとの配置を示す平面図である。
て説明する。この実施例はオフ・アクシス方式のθアラ
イメント検出系のみを残して、Ｙアライメント検出系を
ＴＴＬ方式のＹ−ＬＳＡ検出系と兼用させたものであ
る。図２０は、先の図３と同様に有効露光領域６０、パ
ターン露光領域６１、及びＴＴＬ方式によるＸ−ＬＳＡ
検出系、Ｙ−ＬＳＡ検出系の各スポット光ＬＸ、ＬＹの
配置と、θアライメント検出系の第１対物レンズＭθと
そのスポット光ＭθＳとの配置を示す平面図である。
【０１０７】ここでは、露光中心Ｏを通りＸ軸と平行な
線分上に間隔ｌだけ離れてスポット光ＬＹとスポット光
ＭθＳとが形成されるようにθアライメント検出系を配
置する。このスポット光ＬＹとＭθＳとのＸ方向の間隔
ｌはウェハ９上のマークＧＹ7 とＧθ10との間隔と等し
く定められている。そして、ウェハ９の全体的な位置合
せ（グローバルアライメント）のうちＹ方向と回転方向
の位置合せは、スポット光ＬＹとスポット光ＭθＳとを
用い、Ｘ方向の位置合せにはスポット光ＬＸを用いる。
線分上に間隔ｌだけ離れてスポット光ＬＹとスポット光
ＭθＳとが形成されるようにθアライメント検出系を配
置する。このスポット光ＬＹとＭθＳとのＸ方向の間隔
ｌはウェハ９上のマークＧＹ7 とＧθ10との間隔と等し
く定められている。そして、ウェハ９の全体的な位置合
せ（グローバルアライメント）のうちＹ方向と回転方向
の位置合せは、スポット光ＬＹとスポット光ＭθＳとを
用い、Ｘ方向の位置合せにはスポット光ＬＸを用いる。
【０１０８】この実施例では第１対物レンズＭθを露光
中心Ｏに対してスポット光ＬＹと反対側に配置したが、
これは第１対物レンズＭθを含むθアライメント検出系
と投影レンズ６との空間的な間隔をできるだけ短くする
ことが、装置の小型化に有利だからである。またこの場
合、スポット光ＭθＳとスポット光ＬＹとのＹ方向の位
置とを正確に一致させる必要がある。
中心Ｏに対してスポット光ＬＹと反対側に配置したが、
これは第１対物レンズＭθを含むθアライメント検出系
と投影レンズ６との空間的な間隔をできるだけ短くする
ことが、装置の小型化に有利だからである。またこの場
合、スポット光ＭθＳとスポット光ＬＹとのＹ方向の位
置とを正確に一致させる必要がある。
【０１０９】そこでスポット光ＭθＳの中心をＹ方向に
微小量変位させるプレーンパラレル１２９を図７に示す
ように設け、ステージ７上の基準マークＦＭＹを用い
て、較正するようにすればよい。以上のように本実施例
ではオフ・アクシス方式のアライメント検出系が１つで
よいので、低価格化、製造調整の簡便化が期待できるだ
けでなく、装置を小型にするという利点もある。
微小量変位させるプレーンパラレル１２９を図７に示す
ように設け、ステージ７上の基準マークＦＭＹを用い
て、較正するようにすればよい。以上のように本実施例
ではオフ・アクシス方式のアライメント検出系が１つで
よいので、低価格化、製造調整の簡便化が期待できるだ
けでなく、装置を小型にするという利点もある。
【０１１０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、露光波長
の照明光を利用してマスクと投影光学系とを介して移動
ステージ上の基準マークを検出する第１アライメント系
（第１のマーク検出手段）と、非露光波長の照明光を利
用してマスクを介することなく投影光学系のみを介して
移動ステージ上の基準マークを検出する第２アライメン
ト系（第２のマーク検出手段）とを設けたので、第２ア
ライメント系（第２のマーク検出手段）によって検出さ
れる感光基板のアライメント位置とマスクのマークの投
影予定位置との間の定常的な距離を、従来のオフアクシ
ス方式のアライメント系に比べて格段に小さくすること
ができる。
の照明光を利用してマスクと投影光学系とを介して移動
ステージ上の基準マークを検出する第１アライメント系
（第１のマーク検出手段）と、非露光波長の照明光を利
用してマスクを介することなく投影光学系のみを介して
移動ステージ上の基準マークを検出する第２アライメン
ト系（第２のマーク検出手段）とを設けたので、第２ア
ライメント系（第２のマーク検出手段）によって検出さ
れる感光基板のアライメント位置とマスクのマークの投
影予定位置との間の定常的な距離を、従来のオフアクシ
ス方式のアライメント系に比べて格段に小さくすること
ができる。
【０１１１】それによってその距離を測定する際の計測
誤差も低減されるから、計測した距離を記憶してその距
離値に基づいて感光基板を移動させて重ね合わせ露光す
る場合でも、その重ね合わせ精度は従来のオフアクシス
方式による重ね合わせ露光のアライメント結果に比べて
格段に向上する。さらに本発明では、第１アライメント
系と第２アライメント系の両方で基準マークを検出する
前に、焦点検出手段（自動焦点合せ手段）によって基準
マーク部材の表面が投影光学系の結像面と合うように調
整しておくため、第２アライメント系によって検出され
る感光基板のアライメント位置とマスクのマークの投影
予定位置との間の定常的な距離の計測値の信頼性も向上
する。その結果、１つのマスクに対して多数枚の感光基
板を次々に露光処理する場合、各感光基板自体の第２ア
ライメント系によるアライメントを実行した後、投影露
光時の各被露光領域に対する焦点合わせを怠らなけれ
ば、各感光基板毎の重ね合わせ精度のばらつきも少なく
なるといった効果も得られる。
誤差も低減されるから、計測した距離を記憶してその距
離値に基づいて感光基板を移動させて重ね合わせ露光す
る場合でも、その重ね合わせ精度は従来のオフアクシス
方式による重ね合わせ露光のアライメント結果に比べて
格段に向上する。さらに本発明では、第１アライメント
系と第２アライメント系の両方で基準マークを検出する
前に、焦点検出手段（自動焦点合せ手段）によって基準
マーク部材の表面が投影光学系の結像面と合うように調
整しておくため、第２アライメント系によって検出され
る感光基板のアライメント位置とマスクのマークの投影
予定位置との間の定常的な距離の計測値の信頼性も向上
する。その結果、１つのマスクに対して多数枚の感光基
板を次々に露光処理する場合、各感光基板自体の第２ア
ライメント系によるアライメントを実行した後、投影露
光時の各被露光領域に対する焦点合わせを怠らなけれ
ば、各感光基板毎の重ね合わせ精度のばらつきも少なく
なるといった効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による縮小投影型露光装置の概
略的な構成を示す配置図。
略的な構成を示す配置図。
【図２】縮小投影レンズ６とオフ・アクシス方式のウェ
ハアライメント用顕微鏡の第１対物レンズＭＹ、Ｍθの
配置を示す平面図。
ハアライメント用顕微鏡の第１対物レンズＭＹ、Ｍθの
配置を示す平面図。
【図３】オフ・アクシス方式による検出系のスポット光
ＭＹＳ、ＭθＳとスルーザレンズ方式による検出系のス
ポット光ＬＹ、ＬＸとの配置を示す平面図。
ＭＹＳ、ＭθＳとスルーザレンズ方式による検出系のス
ポット光ＬＹ、ＬＸとの配置を示す平面図。
【図４】スポット光ＬＹと基準マークＦＭＹの走査の様
子を示す平面図。
子を示す平面図。
【図５】空間フィルター２３の構造を示す平面図。
【図６】露光装置の全体を制御するための制御系の回路
ブロック図。
ブロック図。
【図７】オフ・アクシス方式のＹ、θアライメント検出
系の回路ブロック図。
系の回路ブロック図。
【図８】アライメント偏差に応じた位相同期検波回路の
検波出力信号の波形図。
検波出力信号の波形図。
【図９】スルーザレンズ方式のＸ、Ｙレーザ・サイト・
アライメント検出系の回路ブロック図。
アライメント検出系の回路ブロック図。
【図１０】本発明の実施例によるアライメント動作を説
明するフローチャート図。
明するフローチャート図。
【図１１】ウェハ上のマークと被露光領域との配置関係
を示す平面図。
を示す平面図。
【図１２】図９の回路によって抽出された回折光の強度
分布パターンを示す波形図。
分布パターンを示す波形図。
【図１３】プリアライメント後におけるマークとスポッ
ト光ＭＹＳ、ＭθＳとの整列状態を示す平面図。
ト光ＭＹＳ、ＭθＳとの整列状態を示す平面図。
【図１４及び図１５】スルーザレンズ方式のアライメン
トの動作を示す平面図。
トの動作を示す平面図。
【図１６】スルーザレンズ方式で用いるマークの位置を
ずらした場合を示す平面図。
ずらした場合を示す平面図。
【図１７】本発明の実施例による他のアライメント動作
を説明するフローチャート図。
を説明するフローチャート図。
【図１８】ウェハに残存した微小な回転誤差の様子を示
す平面図。
す平面図。
【図１９】アライメント用のマークの他の配置を示すウ
ェハの平面図。
ェハの平面図。
【図２０】本発明の他の実施例によるアライメント検出
系の配置を示す平面図。
系の配置を示す平面図。
【主要部分の符号の説明】 ５ レチクル（マスク） ６ 縮小投影レンズ ７ ステージ ９ ウェハ ２５、４５、４９、１３０ 光電検出器 １０６ Ｚ方向の上下動手段（Ｚ−ＡＣＴ） １０８ 焦点ずれ検出手段（ＡＦＤ） ＦＭ 基準マーク板 ＭＹ オフ・アクシス方式のＹアライメント顕微鏡の第
１対物レンズ Ｍθ オフ・アクシス方式のθアライメント顕微鏡の第
１対物レンズ ＭＹＳ、ＭθＳ オフ・アクシス方式のアライメント系
によるスポット光 ＬＹ、ＬＸ スルーザレンズ方式のアライメント系によ
るスポット光 ＧＹ、Ｇθ オフ・アクシス方式による位置合せ用のマ
ーク ＳＹ、ＳＸ スルーザレンズ方式による位置合せ用のマ
ーク。
１対物レンズ Ｍθ オフ・アクシス方式のθアライメント顕微鏡の第
１対物レンズ ＭＹＳ、ＭθＳ オフ・アクシス方式のアライメント系
によるスポット光 ＬＹ、ＬＸ スルーザレンズ方式のアライメント系によ
るスポット光 ＧＹ、Ｇθ オフ・アクシス方式による位置合せ用のマ
ーク ＳＹ、ＳＸ スルーザレンズ方式による位置合せ用のマ
ーク。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２０】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 9/00 Ｈ
Claims (1)
- 【請求項１】 マスクのパターン像を感光基板に投影す
る投影光学系と；前記パターン像と前記感光基板の２次
元的な位置ずれを検出する検出装置と；該位置ずれがな
くなるように前記感光基板を互いに直交するＸ方向とＹ
方向とに移動させると共に回転させる手段とを有する装
置において、前記検出装置は、前記感光基板のＸ方向に
関する位置ずれを前記投影光学系を介して検出するため
の光学系を備えた第１検出手段と；前記感光基板のＹ方
向と回転方向とに関する位置ずれを検出するために前記
投影光学系と別設した光学系を備えた第２検出手段とを
有することを特徴とする位置合せ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7067788A JP2691229B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 投影露光装置、及び該装置によるアライメント方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7067788A JP2691229B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 投影露光装置、及び該装置によるアライメント方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58239100A Division JPH0616478B2 (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 投影露光装置の位置合せ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321031A true JPH07321031A (ja) | 1995-12-08 |
| JP2691229B2 JP2691229B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=13355050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7067788A Expired - Lifetime JP2691229B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 投影露光装置、及び該装置によるアライメント方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691229B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101552923B1 (ko) | 2012-10-12 | 2015-09-14 | 주식회사 옵티레이 | 노광 장치 |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP7067788A patent/JP2691229B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2691229B2 (ja) | 1997-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |