JPH08241845A

JPH08241845A - 投影露光方法

Info

Publication number: JPH08241845A
Application number: JP7045434A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】スリットスキャン方式において、レチクルパ
ターン描画誤差の影響を低減させて、投影光学系の基準
点とスルー・ザ・レンズ（ＴＴＬ）のアライメント系の
基準点との対応付け（ベースライン計測）を正確に行
う。【構成】レチクルの投影像１２Ｗ上に、走査方向に２
列にアライメントマーク像２９ＡＷ〜２９ＤＷ及び３９
ＡＷ〜３０ＤＷが投影され、ウエハ側の基準マーク板６
上にも走査方向に第１の基準マーク３５Ａ〜Ｄ及び３６
Ａ〜Ｄ、第２の基準マーク３７Ａ〜Ｄが形成されてい
る。レチクル及び基準マーク板６を走査方向に移動し
て、レチクルアライメント顕微鏡により、マーク像２９
ＡＷ，３０ＡＷと基準マーク３５Ａ，３６Ａとの誤差を
求め、同様に他のマーク像と基準マーク像との誤差を求
め、それらの誤差の平均値及びＴＴＬのウエハアライメ
ント系で観察した第２の基準マークの位置ずれ量に基づ
いてベースライン計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置に適用して好適な投影露光方
法に関する。

【０００２】

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

【０００３】図１７は従来のステッパーの要部を示し、
この図１７において、ウエハステージ４の上にウエハ５
が載置され、このウエハ５の近傍のウエハステージ４上
に基準マーク板５７が固定されている。そして、図示省
略された照明光学系からの露光光のもとで、レチクル１
２上のパターンの像が投影光学系８を介してウエハ５上
の各ショット領域に投影露光される。この際、ウエハス
テージ４はウエハ座標系に沿って駆動されるので、レチ
クル１２のウエハ座標系上での位置及びレチクル１２の
ウエハ座標系に対する回転角を計測しておく必要があ
る。そのために、レチクル１２のパターン領域の近傍に
は対向するように２個のアライメントマーク（レチクル
マーク）６０Ｒ及び６１Ｒが形成され、基準マーク板５
７上には、それらレチクルマーク６０Ｒ及び６１Ｒのウ
エハ５上での設計上の間隔と等しい間隔で２個の基準マ
ーク６０Ｆ及び６１Ｆが形成されている。

【０００４】また、レチクル１２のレチクルマーク６０
Ｒ及び６１Ｒの上にはそれぞれレチクルアライメント顕
微鏡５８及び５９が配置されている。レチクルアライメ
ント顕微鏡５８及び５９はそれぞれ、露光光と同じ波長
のアライメント光を射出する照明光源と、レチクル１２
上のレチクルマークとウエハ５上のアライメントマーク
（ウエハマーク）又は基準マーク板５７上の基準マーク
とを同時に観察できるセンサーとを備えている。図１７
のステッパーでウエハ５への露光を行う際には、順次ウ
エハステージ４のみをステップ・アンド・リピート方式
で移動することによって、ウエハ５の各ショット領域に
レチクル１２上のパターンの像がそれぞれ露光される。

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

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

【０００７】また、図１７においては、ウエハ５上の各
ショット領域に対応して形成された各アライメントマー
ク（ウエハマーク）の位置を検出するために、投影光学
系８とレチクル１２との間にスルー・ザ・レンズ方式
（投影光学系８を介してアライメントマークを検出する
方式）のアライメント顕微鏡３４が設けられている。こ
の場合、このアライメント顕微鏡３４で検出されたウエ
ハマークの位置に基づいて、対応するウエハ５上のショ
ット領域が投影光学系８の露光フィールド内に設定され
る。従って、予め投影光学系８の露光フィールド内の基
準点（例えば露光中心）と、スルー・ザ・レンズ方式の
アライメント顕微鏡３４の観察領域の基準点６２との間
隔である所謂ベースライン量を求めておく必要がある。

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

【０００９】

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

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

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

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

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

【００１４】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置において、レチクル（マス
ク）上のパターンの描画誤差の影響を低減させて、レチ
クル座標系（マスク座標系）とウエハ座標系（基板座標
系）との対応付けを正確に行える投影露光方法を提供す
ることを目的とする。更に、本発明は、スリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置において、レチクル（マス
ク）上のパターンの描画誤差の影響を低減させて、投影
光学系の露光フィールドの基準点と、スルー・ザ・レン
ズのアライメント系の基準点との間隔であるベースライ
ン量の計測を高精度に行える投影露光方法を提供するこ
とをも目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の投影露光
方法は、マスク（１２）上のパターンの像を投影光学系
（８）を介してステージ（４）上の基板（５）に露光
し、投影光学系の光軸に対して相対的にマスク及び基板
を同期して走査することにより、マスク上のパターンの
像を基板上に露光する露光方法において、マスク上に複
数の計測用マーク（２９Ａ〜２９Ｄ）を形成し、投影光
学系の露光フィールド内の基準点と投影光学系を介して
基板上のマークを検出するスルー・ザ・レンズのアライ
メント系（３４）の基準点との間隔に対応する間隔で第
１の基準マーク（３５Ａ）及び第２の基準マーク（３７
Ａ）が形成された基準マーク部材（６）上の第２の基準
マークをアライメント系で観察した状態で、マスクを相
対的な走査の方向に移動させて、マスク上の複数の計測
用マークの内の１つの計測用マーク（２９Ａ，２９Ｂ，
…）とステージ上の第１の基準マーク（３５Ａ）との位
置ずれ量を順次計測し、複数の計測用マークと第１の基
準マークとのそれぞれの位置ずれ量の平均値及び前記ア
ライメント系で観察した前記第２の基準マークの位置ず
れ量に基づいて投影光学系の露光フィールド内の基準点
と前記アライメント系の基準点との間隔を求めるもので
ある。

【００１６】本発明の第２の露光方法は、スルー・ザ・
レンズのアライメント系（３４）とオフ・アクシスのア
ライメント系（６３）との両方について、投影光学系の
露光フィールド内の基準点とアライメント系の基準点と
の間隔を求めるものである。

【００１７】

【作用】斯かる本発明の第１の投影露光方法によれば、
マスク（１２）側の複数の計測用マークに関する計測結
果を平均化することにより、マスク（１２）の計測用マ
ークの描画誤差の影響を小さくして、投影光学系（８）
の基準点とスルー・ザ・レンズのアライメント系（３
４）との間隔であるベースライン量を正確に計測でき
る。

【００１８】斯かる本発明の第２の投影露光方法によれ
ば、マスク（１２）側の複数の計測用マークに関する計
測結果を平均化することにより、マスク（１２）の計測
用マークの描画誤差の影響を小さくして、投影光学系
（８）の基準点とスルー・ザ・レンズのアライメント系
（３４）との間隔であるベースライン量と、投影光学系
（８）の基準点とオフ・アクシスのアライメント系（６
３）との間隔であるベースライン量とを同時に正確に計
測できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明による投影露光方法の一実施例
につき図面を参照して説明する。本実施例は、スリット
スキャン露光方式の投影露光装置でレチクルのパターン
をウエハ上に露光する場合に、本発明を適用したもので
ある。図１は本実施例の投影露光装置を示し、この図１
において、図示省略された照明光学系からの露光光ＥＬ
による矩形の照明領域（以下、「スリット状の照明領
域」という）によりレチクル１２上のパターンが照明さ
れ、そのパターンの像が投影光学系８を介してウエハ５
上に投影露光される。この際に、露光光ＥＬのスリット
状の照明領域に対して、レチクル１２が図１の紙面に対
して前方向に一定速度Ｖで走査されるのに同期して、ウ
エハ５は図１の紙面に対して後方向に一定速度Ｖ／Ｍ
（１／Ｍは投影光学系８の縮小倍率）で走査される。

【００２０】レチクル１２及びウエハ５の駆動系につい
て説明するに、レチクル支持台９上にＹ軸方向（図１の
紙面に垂直な方向）に駆動自在なレチクルＹ駆動ステー
ジ１０が載置され、このレチクルＹ駆動ステージ１０上
にレチクル微小駆動ステージ１１が載置され、レチクル
微小駆動ステージ１１上にレチクル１２が真空チャック
等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ１
１は、投影光学系８の光軸に垂直な面内で図１の紙面に
平行なＸ方向、Ｙ方向及び回転方向（θ方向）にそれぞ
れ微小量だけ且つ高精度にレチクル１２の位置制御を行
う。レチクル微小駆動ステージ１１上には移動鏡２１が
配置され、レチクル支持台９上に配置された干渉計１４
によって、常時レチクル微小駆動ステージ１１のＸ方
向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニターされている。干
渉計１４により得られた位置情報Ｓ１が主制御系２２Ａ
に供給されている。

【００２１】一方、ウエハ支持台１上には、Ｙ軸方向に
駆動自在なウエハＹ軸駆動ステージ２が載置され、その
上にＸ軸方向に駆動自在なウエハＸ軸駆動ステージ３が
載置され、その上にＺθ軸駆動ステージ４が設けられ、
このＺθ軸駆動ステージ４上にウエハ５が真空吸着によ
って保持されている。Ｚθ軸駆動ステージ４上にも移動
鏡７が固定され、外部に配置された干渉計１３により、
Ｚθ軸駆動ステージ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位
置がモニターされ、干渉計１３により得られた位置情報
も主制御系２２Ａに供給されている。主制御系２２Ａ
は、ウエハ駆動装置２２Ｂ等を介してウエハＹ軸駆動ス
テージ２、ウエハＸ軸駆動ステージ３、Ｚθ軸駆動ステ
ージ４の位置決め動作を制御すると共に、装置全体の動
作を制御する。

【００２２】また、後述するが、ウエハ側の干渉計１３
によって計測される座標により規定されるウエハ座標系
と、レチクル側の干渉計１４によって計測される座標に
より規定されるレチクル座標系の対応をとるために、Ｚ
θ軸駆動ステージ４上のウエハ５の近傍に基準マーク板
６が固定されている。この基準マーク板６上には後述の
ように各種基準マークが形成されている。これらの基準
マークの中にはＺθ軸駆動ステージ４側に導かれた照明
光により裏側から照明されている基準マーク、即ち発光
性の基準マークがある。

【００２３】本例のレチクル１２の上方には、基準マー
ク板６上の基準マークとレチクル１２上のマークとを同
時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０が装備されている。この場合、レチクル１２から
の検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０に導くための偏向ミラー１５及び１６がＸ方向及
びＹ方向に移動自在に配置され、露光シーケンスが開始
されると、主制御系２２Ａからの指令のもとで、ミラー
駆動装置１７及び１８によりそれぞれ偏向ミラー１５及
び１６はＸ方向に露光光ＥＬを妨げない位置まで退避さ
れる。更に、投影光学系８とレチクル支持台９との間に
に、ウエハ５上のアライメントマーク（ウエハマーク）
を観察するためのスルー・ザ・レンズのアライメント装
置３４が配置されている。

【００２４】次に、本例の投影露光装置において、ウエ
ハ５及びレチクル１２をロードしてからアライメントを
終了するまでのシーケンスにつき図２のフローチャート
を参照して説明する。先ず図２のステップ１０１におい
て、レチクルローダー（後述）上にて外形基準でレチク
ル１２のプリアライメントを行う。図３は、図１のレチ
クル微小駆動ステージ１１上にレチクル１２を搬送する
為のレチクルローダ系を示し、この図３のレチクルロー
ダーは、２個のレチクルアーム２３Ａ及び２３Ｂと、こ
れらレチクルアーム２３Ａ，２３Ｂに連結されたアーム
回転軸２５と、このアーム回転軸２５を回転させる回転
機構２６とより構成されている。レチクルアーム２３Ａ
及び２３Ｂのレチクル載置面にはそれぞれ真空吸着用の
溝２４Ａ及び２４Ｂが形成されており、レチクルアーム
２３Ａ及び２３Ｂはアーム回転軸２５を介してそれぞれ
独立に回転できるように支持されている。

【００２５】レチクル１２のロード時には、位置Ａ３で
他のレチクル搬送機構（不図示）よりレチクル１２がレ
チクルアーム２３Ａ上に受け渡される。この際に他方の
レチクルアーム２３Ｂは、例えば前工程で使用されたレ
チクルの搬出に使用されている。次に位置Ａ３の近傍に
設置されたレチクル外形プリアライメント機構（不図
示）によって、レチクルアーム２３Ａ上でレチクル１２
が外形基準で一定の精度にアライメントされた後、レチ
クル１２はレチクルアーム２３Ａ上に真空吸着される。
次に、図２のステップ１０２において、回転機構２６が
アーム回転軸２５を介してレチクルアーム２３Ａを回転
させて、Ｙ方向（図１のレチクル駆動ステージ１０の待
機位置（受け渡し位置））の位置Ｂ３までレチクル１２
を移動する。

【００２６】このとき、真空吸着用の溝２４Ａは、レチ
クル微小駆動ステージ１１上の吸着位置と直交した方向
で、且つレチクル１２のパターン領域外の位置にあるの
で、レチクル微小駆動ステージ１１が走査方向であるｙ
方向の最先端に移動した状態で、レチクルアーム２３Ａ
はレチクル微小駆動ステージ１１上にレチクル１２を自
由に出し入れできるようになっている。レチクル微小駆
動ステージ１１（図１参照）上にレチクル１２が達する
と、アーム回転軸２５は−Ｚ方向に下がり、レチクル微
小駆動ステージ１１上の真空吸着面にレチクル１２が載
置され、レチクル１２の受け渡し完了後にレチクルアー
ム２３Ａが退避する。その後、レチクル微小駆動ステー
ジ１１が位置Ｃ３の方向にレチクル１２を搬送して行
く。この際に、レチクルアーム２３Ａと２３Ｂとは独立
に駆動され、例えばそれぞれがレチクルロードとレチク
ルアンロードとを同時に行うことで、レチクル交換速度
が向上している。

【００２７】次に図２のステップ１０３以下でレチクル
１２のアライメントを行うが、そのための機構及び動作
につき説明する。図４（ａ）はレチクル１２上のアライ
メントマーク（レチクルマーク）の配置を示し、図４
（ｂ）はレチクル上で投影光学系の有効露光フィールド
と共役な領域３３Ｒ内での、スリット状の照明領域３２
等を示す。走査方向をｙ方向として、ｙ方向に垂直な方
向をｘ方向とする。図４（ａ）において、レチクル１２
上の中央部のパターン領域の周囲には遮光部３１が形成
され、この遮光部３１の外側に形成されているレチクル
マークは、ラフサーチ用アライメントマーク２７及び２
８と、ファインアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ及び
３０Ａ〜３０Ｄとに分けられる。右辺側のラフサーチ用
アライメントマーク２７は、走査方向であるｙ方向に沿
って長い直線状パターンと、この直線状パターンの両端
部に形成された十字パターンとより形成され、左辺側の
ラフサーチ用アライメントマーク２８は、右辺側のラフ
サーチ用アライメントマーク２７と対称的に構成されて
いる。

【００２８】また、右辺側の遮光部３１とラフサーチ用
アライメントマーク２７の一方の十字パターンとの間
に、ｙ方向に近接してファインアライメントマーク２９
Ａ，２９Ｂが形成され、右辺側の遮光部３１とラフサー
チ用アライメントマーク２７の他方の十字パターンとの
間に、ｙ方向に近接してファインアライメントマーク２
９Ｃ，２９Ｄが形成されている。これらファインアライ
メントマーク２９Ａ〜２９Ｄと対称的に左辺側にファイ
ンアライメントマーク３０Ａ〜３０Ｄが形成されてお
り、これらファインアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ
及び３０Ａ〜３０Ｄは、図４（ａ）では単に十字状マー
クとして示してあるが実際にはそれぞれ図４（ｃ）に示
すように、３本の直線状パターンをｘ方向に所定間隔で
２組配列すると共に、３本の直線状パターンをｙ方向に
所定間隔で２組配列したものである。

【００２９】先ず図２のステップ１０３において、図４
（ａ）の左辺側のラフサーチ用アライメントマーク２８
を図１のレチクルアライメント顕微鏡（以下、「ＲＡ顕
微鏡」という）２０で検出する。図４（ｂ）は、この場
合のＲＡ顕微鏡１９及び２０のレチクル１２上での観察
領域１９Ｒ及び２０Ｒを示し、ラフサーチを行う際に
は、ラフサーチ用アライメントマーク２７及び２８は、
それぞれ観察領域１９Ｒ及び２０Ｒよりも外側であり、
且つ有効露光フィールドと共役な領域３３Ｒよりも外側
にある。これは、ラフサーチの為にラフサーチ用アライ
メントマーク２７，２８は大きくしておく必要がある
が、それに合わせて投影光学系の露光フィールドを大き
くすると、投影レンズ径を大きくする必要がありコスト
アップになる為である。そこで本例でラフサーチを行う
際の手順につき図５を参照して説明する。

【００３０】図５（ａ）は、ラフサーチ用アライメント
マーク２８の一方の十字パターン近傍の拡大図、図５
（ｂ）は図５（ａ）を縮小した図であり、この図５
（ａ）及び（ｂ）において、ＲＡ顕微鏡２０の正方形の
有効視野２０Ｒ_efの幅をＷとして、レチクル１２の外形
に対するパターンの描画誤差と設置誤差との和の設計値
をΔＲとする。従って、図５（ｂ）に示すように、幅Δ
Ｒの正方形の領域内にラフサーチ用アライメントマーク
２８の一方の十字パターン２８ａが必ず含まれている。
検出対象はその十字パターン２８ａのｘ座標及びｙ座標
であるが、本例ではそのアライメントマーク２８の２軸
に対して４５°で交差する方向に、即ちｘ軸及びｙ軸に
斜めにその幅Ｗの有効視野２０Ｒ_efを走査する。そし
て、その斜め走査の際にアライメントマーク２８を横切
ったときのｘ座標及びｙ座標として、その十字パターン
２８ａのｘ座標及びｙ座標を求める。

【００３１】そのためには、正の実数ａの整数部をＩＮ
Ｔ（ａ）で表すものとして、その幅ΔＲの正方形の領域
をその幅Ｗの有効視野２０Ｒ_efで走査する最低の回数で
あるサーチ画面数は、｛ＩＮＴ（ΔＲ／Ｗ）＋１｝とな
る。このサーチ画面数は予め求めておく。そして、最初
の有効視野Ｂ５を中心としたその幅ΔＲの正方形の領域
に、斜めにそれぞれ幅Ｗの｛ＩＮＴ（ΔＲ／Ｗ）＋１｝
個の有効視野Ａ５，Ｂ５，Ｃ５，‥‥を設定し、図１の
レチクル微小駆動ステージ１１を駆動して、各有効視野
をステッピングして順次図５（ａ）の有効視野２０Ｒ_ef
内に設定しながら、各有効視野内の画像をサンプリング
する。

【００３２】図５（ｂ）に示すように、少なくとも幅Δ
Ｒ×ΔＲのサーチ範囲中にサーチ対象のアライメントマ
ーク２８の十字パターン２８ａは存在し、サーチ範囲に
対して十分にアライメントマーク２８が大きい。従っ
て、このアライメントマーク２８に対して斜め方向に有
効視野をステップ送りすれば、最小の画面数で、アライ
メントマーク２８の十字パターン２８ａの座標を検出で
きることが分かる。そのときの画像処理は、撮像された
画面内の全ラインの走査線を加算して得られる画像信号
に対する一次元画像処理でよい。

【００３３】図６は、そのように全ラインの走査線を加
算して得られた種々の画像信号を示し、図６（ａ）及び
（ｄ）は図５（ｂ）の有効視野Ａ５で得られるｘ方向及
びｙ方向に沿う画像信号、図６（ｂ）及び（ｅ）は図５
（ｂ）の有効視野Ｂ５で得られるｘ方向及びｙ方向に沿
う画像信号、図６（ｃ）及び（ｆ）は図５（ｂ）の有効
視野Ｃ５で得られるｘ方向及びｙ方向に沿う画像信号で
ある。図６（ｂ）の画像信号から十字パターン２８ａの
ｘ座標が求められ、図６（ｆ）の画像信号から十字パタ
ーン２８ａのｙ座標が求められる。

【００３４】この様にしてサーチ用レチクルマーク２８
を検出した後に、今度は図２のステップ１０４におい
て、ＲＡ顕微鏡１９の観察領域にラフサーチ用アライメ
ントマーク２７を移動して、同様にそのアライメントマ
ーク２７の位置を検出する。但し、この場合、図１の基
準マーク板６のパターンの無い部分を投影光学系８の露
光フィールド内に移動して、そのパターンの無い部分を
底部から照明しておく。このように基準マーク板６から
射出される照明光により、それらラフサーチ用アライメ
ントマーク２７及び２８を裏面側から照明する。

【００３５】以上のシーケンスで、図４（ｂ）のＲＡ顕
微鏡１９及び２０の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒに対す
る、ラフサーチ用アライメントマーク２７及び２８の位
置及びレチクル座標系の対応を大まかに付けることがで
きる。また、ＲＡ顕微鏡の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒと
ウエハ座標系との大まかな対応付けは、図１の基準マー
ク板６上の基準マークをＲＡ顕微鏡１９及び２０で計測
することにより行うことができる。これにより、ファイ
ンアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ及び３０Ａ〜３０
Ｄと、基準マーク板６上の基準マーク（後述）とが重な
らない程度の、大まかなアライメント（ラフアライメン
ト）が終了する。

【００３６】但し、本例では、投影光学系８のレンズ径
を小さくするために、レチクル１２上のアライメントマ
ークをラフサーチ用アライメントマークとファインアラ
イメントマークとに分けているが、投影光学系８のレン
ズ径を大きくしても良い場合は、それらラフサーチ用ア
ライメントマークとファインアライメントマークとを共
通マークにすることができる。この場合でも、図５に示
したように、斜め方向にステップ送りしてアライメント
マークをサーチする手法は流用でき、ＲＡ顕微鏡１９及
び２０でアライメントマークのサーチを同時に行うこと
もできる。

【００３７】次に、ファインアライメントのシーケンス
について説明するが、その前にウエハステージ及びレチ
クルステージの詳細な構成につき説明する。図７（ａ）
はウエハステージの平面図であり、この図７（ａ）にお
いて、Ｚθ軸駆動ステージ４の上にウエハ５及び基準マ
ーク板６が配置されている。また、Ｚθ軸駆動ステージ
４上には、Ｘ軸用移動鏡７Ｘ及びＹ軸用移動鏡７Ｙが固
定され、ウエハ５上で図４（ｂ）のスリット状の照明領
域３２に対応するスリット状の照明領域３２Ｗが露光光
で照明され、観察領域１９Ｗ及び２０Ｗがそれぞれ図４
（ｂ）の観察領域１９Ｒ及び２０Ｒと共役である。

【００３８】移動鏡７Ｘには、Ｘ軸に平行で且つそれぞ
れ投影光学系の光軸及びアライメント装置３４の基準点
を通る光路に沿って間隔ＩＬのレーザービームＬＷＸ及
びＬＷ_TTLが照射され、移動鏡７Ｙには、Ｙ軸に平行な
光路に沿って間隔ＩＬの２本のレーザービームＬＷＹ１
及びＬＷＹ２が照射されている。露光時には、Ｚθ軸駆
動ステージ４のＸ座標として、レーザービームＬＷＸを
用いる干渉計で計測された座標値が使用され、Ｙ座標と
してレーザービームＬＷＹ１及びＬＷＹ２をそれぞれ用
いる干渉計で計測された座標値Ｙ₁及びＹ₂の平均値
（Ｙ₁＋Ｙ₂）／２が用いられる。また、例えば座標値
Ｙ₁とＹ₂との差分からＺθ軸駆動ステージ４の回転方
向（θ方向）の回転量が計測される。それらの座標に基
づいて、Ｚθ軸駆動ステージ４のＸＹ平面の位置及び回
転角が制御される。

【００３９】特に、走査方向であるＹ方向は２個の干渉
計の計測結果の平均値を用いる事で、走査時の空気揺ら
ぎ等による誤差を平均化効果により緩和している。ま
た、スルー・ザ・レンズのアライメント装置３４を使用
する場合のＸ軸方向の位置は、所謂アッベ誤差が生じな
い様に、レーザービームＬＷ_TTLを使用する専用干渉計
の計測値に基づいて制御される構成である。

【００４０】図７（ｂ）は、レチクルステージの平面図
であり、この図７（ｂ）において、レチクルＹ駆動ステ
ージ１０上にレチクル微小駆動ステージ１１が載置さ
れ、その上にレチクル１２が保持されている。また、レ
チクル微小駆動ステージ１１にはｘ軸用の移動鏡２１ｘ
及びｙ軸用の２個の移動鏡２１ｙ１，２１ｙ２が固定さ
れ、移動鏡２１ｘにはｘ軸に平行にレーザービームＬＲ
ｘが照射され、移動鏡２１ｙ１，２１ｙ２にはそれぞれ
ｙ軸に平行にレーザービームＬＲｙ１，ＬＲｙ２が照射
されている。

【００４１】ウエハステージと同様に、レチクル微小駆
動ステージ１１のｙ方向の座標は、レーザービームＬＲ
ｙ１及びＬＲｙ２を使用する２個の干渉計で計測された
座標値ｙ₁及びｙ₂の平均値（ｙ₁＋ｙ₂）／２が用い
られる。また、ｘ方向の座標は、レーザービームＬＲｘ
を使用する干渉計で計測された座標値が使用される。ま
た、例えば座標値ｙ₁とｙ₂との差分からレチクル微小
駆動ステージ１１の回転方向（θ方向）の回転量が計測
される。

【００４２】この場合、走査方向であるｙ方向の移動鏡
２１ｙ１，２１ｙ２としてはコーナキューブ型の反射要
素が使用されており、移動鏡２１ｙ１，２１ｙ２で反射
されたレーザービームＬＲｙ１，ＬＲｙ２はそれぞれ反
射ミラー３９，３８で反射されて戻されている。即ち、
そのレチクル用の干渉計はダブルパス干渉計であり、こ
れによって、レチクル微小駆動ステージ１１の回転によ
りレーザービームの位置ずれが生じない構成になってい
る。また、ウエハステージ上と同様に、レチクル１２上
にスリット状の照明領域３２及びＲＡ顕微鏡１９，２０
の観察領域１９Ｒ，２０Ｒが配置されている。そして、
観察領域１９Ｒ及び２０Ｒだけから、レチクル１２と図
７（ａ）のＺθ軸駆動ステージ４を観察できる様になっ
ている。この様にレチクル１２とＺθ軸駆動ステージ４
との関係を計測して露光時のアライメント精度及びレチ
クル１２とウエハ５との回転精度を向上させる訳である
が、その方法につき図８及び図９を参照して説明する。

【００４３】図８（ａ）は、図４（ａ）のレチクル１２
を図７（ａ）の基準マーク板６上に投影して得られるレ
チクル像１２Ｗを示し、この図８（ａ）において、図４
（ａ）のファインアライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄに
共役なマーク像２９ＡＷ〜２９ＤＷと、ファインアライ
メントマーク３０Ａ〜３０Ｄに共役なマーク像３０ＡＷ
〜３０ＤＷとが示されている。各マーク像２９ＡＷ〜２
９ＤＷ及び３０ＡＷ〜３０ＤＷは、それぞれ図８（ｂ）
に示すように、３本の直線状のパターンを４辺に配置し
た形状である。

【００４４】図８（ｃ）は、基準マーク板６上の基準マ
ークの配置を示し、この図８（ｃ）の基準マーク板６上
には、図８（ａ）のマーク像２９ＡＷ〜２９ＤＷ及び３
０ＡＷ〜３０ＤＷとほぼ同一の配置でそれぞれ基準マー
ク３５Ａ〜３５Ｄ及び３６Ａ〜３６Ｄが形成されてい
る。これら基準マークは基準マーク板６の裏面から、露
光光と同じ波長の照明光で照明されている。また、基準
マーク板６上には、基準マーク３５Ａ及び３６Ａの中点
から走査方向であるＹ方向に間隔ＩＬだけ離れた位置に
基準マーク３７Ａが形成されている。間隔ＩＬは、図１
における投影光学系８の基準点とスルー・ザ・レンズの
アライメント装置３４の基準点との間隔であるベースラ
イン量と等しい。同様に、基準マーク３５Ｂ及び３６Ｂ
の中点、基準マーク３５Ｃ及び３６Ｃの中点及び基準マ
ーク３５Ｄ及び３６Ｄの中点からそれぞれＹ方向に間隔
ＩＬだけ離れた位置に、基準マーク３７Ｂ，３７Ｃ及び
３７Ｄが形成されている。

【００４５】基準マーク３５Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６
Ｄはそれぞれ図８（ｄ）に示すように、７行×７列の直
線状パターンから構成され、且つこれら基準マーク３５
Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６Ｄは図８（ｂ）のマーク像２
９ＡＷ〜３０ＤＷの内部に収まる大きさである。また、
基準マーク３７Ａ〜３７Ｄは、図８（ｅ）に示すよう
に、Ｘ方向及びＹ方向に所定ピッチで形成された格子パ
ターンの内の対応する格子点を使用するものである。ま
た、基準マーク板６上には基準マーク３５Ａ１〜３５Ｄ
１、３６Ａ１〜３６Ｄ１が設けられている（詳細後
述）。

【００４６】この場合、先ず図２のステップ１０５にお
いて、ステップ１０３及び１０４の計測により得られた
結果から、レチクル１２とＲＡ顕微鏡１９及び２０との
相対的な位置関係及び相対的な回転角を算出し、図４
（ａ）のファインアライメントマーク２９Ａ及び３０Ａ
をそれぞれＲＡ顕微鏡１９及び２０の観察領域１９Ｒ及
び２０Ｒ内に移動させる。その後、ステップ１０６にお
いて、図８（ｃ）の基準マーク板６上の基準マーク３５
Ａ及び３６Ａをそれぞれその観察領域１９Ｒ及び２０Ｒ
と共役な観察領域１９Ｗ及び２０Ｗ（図９参照）に移動
する。これにより、図９（ａ）に示すように、観察領域
１９Ｗ内でマーク像２９ＡＷと基準マーク３５Ａとが同
時に観察でき、観察領域２０Ｗ内でマーク像３０ＡＷと
基準マーク３６Ａとが同時に観察できる。その後、図２
のステップ１０７において、ＲＡ顕微鏡１９及び２０で
観察される画像を撮像信号に変換してサンプリングする
と同時に、スルー・ザ・レンズのアライメント装置３４
でも対応する基準マーク像の検出信号をサンプリングす
る。

【００４７】図９（ａ）においては、基準マーク板６上
にレチクル１２の投影像であるレチクル像１２Ｗが投影
されている。また、図９（ｃ）に示すように、観察領域
１９Ｗ及び２０Ｗは、それぞれ投影光学系８の露光フィ
ールド内の光軸を横切る位置に有り、スルー・ザ・レン
ズのアライメント装置３４の観察領域内に基準マーク３
７Ａが収まっている。そして、スリットスキャン露光時
と同様に、図７（ａ）のＺθ軸駆動ステージ４が上側
（Ｙ方向）に移動するのと同期して、図７（ｂ）のレチ
クル微小駆動ステージ１１が下側（−ｙ方向）に移動す
ると、第９（ａ）から図９（ｂ）に示すように、基準マ
ーク板６とレチクル像１２Ｗとが一緒にＹ方向に動く。
このとき、ＲＡ顕微鏡１９，２０の観察領域１９Ｗ，２
０Ｗとスルー・ザ・レンズのアライメント装置３４とは
固定されているので、観察領域１９Ｗ，２０Ｗ及びアラ
イメント装置３４の下を、符号Ａが付されたマーク群
（マーク像２９ＡＷ，３０ＡＷ、基準マーク３５Ａ，３
６Ａ，３７Ａ）から符号Ｄが付されたマーク群（マーク
像２９ＤＷ，３０ＤＷ、基準マーク３５Ｄ，３６Ｄ，３
７Ｄ）までが移動して行く。

【００４８】先ず、アライメント開始後の図９（ａ）の
第１の静止位置では、観察領域１９Ｗの下にマーク像２
９ＡＷ及び基準マーク３５Ａがあり、観察領域２０Ｗの
下にはマーク像３０ＡＷ及び基準マーク３６Ａがあり、
スルー・ザ・レンズのアライメント装置３４の下には基
準マーク３７Ａがあり、これら符号Ａが付されたマーク
は同時にすべて観察される。第１の静止位置での計測が
終了すると、ステッピング動作によって第２の静止位置
までレチクル像１２Ｗと基準マーク板６とを同期して移
動させる。第１の静止位置で観察領域１９Ｗ，２０Ｗ及
びアライメント装置３４の下に存在したマーク群は符号
Ａが付されたマーク群であり、第２の静止位置で観察領
域１９Ｗ，２０Ｗ及びアライメント装置３４の下に存在
するマーク群は符号Ｂが付されたマーク群（図８のマー
ク像２９ＢＰ、基準マーク３５Ｂ，３７Ｂ等）である。
以上の様なシーケンスを第３の静止位置及び第４の静止
位置（図９（ｂ）の状態）と繰り返すことにより、レチ
クル像１２Ｗのマーク像及び基準マーク板６上の基準マ
ークは、符号Ａが付されたマーク群、符号Ｂが付された
マーク群、符号Ｃが付されたマーク群、符号Ｄが付され
たマーク群の順に、それぞれＲＡ顕微鏡１９，２０及び
スルー・ザ・レンズのアライメント装置３４によって計
測されていくことになる。この動作が、図２のステップ
１０５〜１１０の動作である。この様にして求められた
計測結果を分かり易く表現するために、計測結果を図１
０に示す。

【００４９】図１０において、ＲＡ顕微鏡１９で得られ
る測定結果を後述のように補正して求められる、基準マ
ーク３５Ａからマーク像２９ＡＷまでのアライメント誤
差のベクトルをＡＬとして、同様に基準マーク３５Ｂ〜
３５Ｄからそれぞれマーク像２９ＢＷ〜２９ＤＷまでの
アライメント誤差のベクトルをＢＬ〜ＤＬとする。同様
に、基準マーク３６Ａからマーク像３０ＡＷまでのアラ
イメント誤差のベクトルをＡＲとして、基準マーク３６
Ｂ〜３６Ｄからそれぞれマーク像３０ＢＷ〜３０ＤＷま
でのアライメント誤差のベクトルをＢＲ〜ＤＲとする。
また、スルー・ザ・レンズのアライメント装置３４で得
られる計測結果を後述のように補正して求められる、基
準マーク３７Ａ〜３７Ｄからそのアライメント装置３４
の基準点までの誤差ベクトルをそれぞれＡＯ〜ＤＯとす
る。

【００５０】そして、誤差ベクトルＡＬ，ＡＲ〜ＤＬ，
ＤＲを得たときの、図１のレチクル側の干渉計１４で計
測されたｘ方向の座標値、即ち図７（ｂ）のレーザービ
ームＬＲｘを用いて得られた座標値をそれぞれＲｅＡｘ
〜ＲｅＤｘ、誤差ベクトルＡＬ，ＡＲ〜ＤＬ，ＤＲを得
たときの、図１のレチクル側の干渉計１４で計測された
ｙ方向の座標値、即ち図７（ｂ）のレーザービームＬＲ
ｙ１，ＬＲｙ２を用いて得られた座標値をそれぞれＲｅ
Ａｙ１〜ＲｅＤｙ１，ＲｅＡｙ２〜ＲｅＡｙ２とする。
また、誤差ベクトルＡＬ，ＡＲ〜ＤＬ，ＤＲを得たとき
の、図１のウエハ側の干渉計１３で計測されたＸ方向の
座標値、即ち図７（ａ）のレーザービームＬＷＸを用い
て得られた座標値をそれぞれＷａＡＸ〜ＷａＤＸ、誤差
ベクトルＡＬ，ＡＲ〜ＤＬ，ＤＲを得たときの、図１の
ウエハ側の干渉計１３で計測されたＹ方向の座標値、即
ち図７（ａ）のレーザービームＬＷＹ１，ＬＷＹ２を用
いて得られた座標値をそれぞれＷａＡＹ１〜ＷａＤＹ
１，ＷａＡＹ２〜ＷａＤＹ２とする。

【００５１】また、誤差ベクトルＡＯ〜ＤＯを得たとき
の、スルー・ザ・レンズのアライメント装置専用の干渉
計で得られたＸ方向の座標値、即ち図７（ａ）のレーザ
ービームＬＷ_TTLを用いて得られた座標値をそれぞれＷ
ａＡＯＸ〜ＷａＤＯＸとする。この場合、図７（ａ）に
示すように、ウエハ側のレーザービームＬＷＹ１，ＬＷ
Ｙ２のＸ方向の間隔はＩＬであり、レチクル側のレーザ
ービームＬＲｙ１，ＬＲｙ２のウエハ側での間隔はＲＬ
である。

【００５２】次に、図１０の誤差ベクトルＡＬ等の求め
方につき説明するために、図１のＲＡ顕微鏡１９の構成
を詳細に説明する。図１１は、ＲＡ顕微鏡１９及びこの
照明系を示し、この図１１において、Ｚθ軸駆動ステー
ジ４の外部より光ファイバー４４を介して露光光と同じ
波長の照明光ＥＬがＺθ軸駆動ステージ４の内部に導か
れている。光ファイバー４４の代わりにレンズ系で露光
光をリレーしても良い。そのように導かれた照明光が、
レンズ４５Ａ、ビームスプリッター４５Ｂ及びレンズ４
５Ｃを経て基準マーク板６上の基準マーク３５Ａ〜３５
Ｄを照明し、ビームスプリッター４５Ｂを透過した照明
光が、レンズ４５Ｄ、レンズ４５Ｅ、ミラー４５Ｆ及び
レンズ４５Ｇを経て基準マーク板６上の基準マーク３６
Ａ〜３６Ｄを照明している。

【００５３】例えば基準マーク３５Ａを透過した光は、
投影光学系８を介して、レチクル１２上のファインアラ
イメントマーク２９上にその基準マーク３５Ａの像を結
像する。その基準マーク３５Ａの像及びアライメントマ
ーク２９からの光が、偏向ミラー１５、レンズ４０Ａ、
レンズ４０Ｂを経てハーフミラー４２に達し、ハーフミ
ラー４２で２分割された光がそれぞれ２次元ＣＣＤより
なるＸ軸用の撮像素子４３Ｘ及びＹ軸用の撮像素子４３
Ｙの撮像面に入射する。これら撮像素子４３Ｘ及び４３
Ｙの撮像面にはそれぞれ図１２（ａ）に示すような、フ
ァインアライメントマーク２９Ａ及び基準マーク３５像
３５ＡＲの像が投影される。この場合、Ｘ軸用の撮像素
子４３Ｘの撮像画面４３Ｘａは、ウエハステージ上のＸ
方向に平行な領域で、且つ水平走査線の方向もＸ方向で
あるが、Ｙ軸用の撮像素子４３Ｙの撮像画面４３Ｙａ
は、ウエハステージ上のＹ方向に平行な領域で、且つ水
平走査線の方向もＹ方向である。

【００５４】従って、撮像素子４３Ｘの撮像信号Ｓ４Ｘ
の加算平均から基準マーク３５Ａとアライメントマーク
２９ＡとのＸ方向の位置ずれ量が求められ、撮像素子４
３Ｙの撮像信号Ｓ４Ｙの加算平均から基準マーク３５Ａ
とアライメントマーク２９ＡとのＹ方向の位置ずれ量が
求められる。これら撮像信号Ｓ４Ｘ及びＳ４Ｙが信号処
理装置４１に供給されている。

【００５５】より詳細に、符号Ａが付されたマーク群を
アライメントしている場合を例に取って説明すると、Ｒ
Ａ顕微鏡１９では例えば図１２（ａ）に示されているア
ライメントマーク２９Ａと基準マーク像３５ＡＲとを同
時に観察する。この図１２（ａ）において、破線で囲ま
れた撮像画面４３Ｘａ及び４３Ｙａ内の画像信号Ｓ４Ｘ
及びＳ４Ｙが、信号処理装置４１内でアナログ／デジタ
ル変換によりデジタル信号として検出される。それぞれ
の走査線上の画像データは、信号処理装置４１内で、Ｘ
軸及びＹ軸で独立に加算平均され、加算平均されたＸ軸
用の画像信号Ｓ４Ｘ′及びＹ軸用の画像信号Ｓ４Ｙ′は
それぞれ図１２（ｂ）及び（ｃ）に示されるようにな
る。これら画像データはそれぞれ１次元画像処理信号と
して処理される。

【００５６】この様にして得られた信号を信号処理装置
４１で演算処理すると、図１０のレチクル１２のマーク
像２９ＡＷと基準マーク板６の基準マーク３５ＡとのＸ
方向及びＹ方向の相対的な位置ずれＡＬ′_X及びＡＬ′
_Yが求められる。そして、図１のＲＡ顕微鏡２０によ
り、マーク像３０ＡＷと基準マーク３６ＡとのＸ方向及
びＹ方向の相対的な位置ずれＡＲ′_X及びＡＲ′_Yが求
められる。同様に、図１０のマーク像２９ＢＷ〜２９Ｄ
Ｗと基準マーク３５Ｂ〜３５Ｄとの相対的な位置ずれ、
及びマーク像３０ＢＷ〜３０ＤＷと基準マーク３６Ｂ〜
３６Ｄとの相対的な位置ずれが求められる。

【００５７】しかし、例えば図１２（ｂ）のアライメン
トマーク２９Ａに対応する画像信号と、基準マーク像３
５ＡＲに対応する画像信号とは、それぞれレチクル側の
干渉計とウエハ側の干渉計とによって位置を制御されて
いる。従って、例えば符号Ａが付されたマーク群（図１
０の２９ＡＷ，３５Ａ，３０ＡＷ，３６Ａ）を計測して
いる際のレチクル側の干渉計の計測座標ＲｅＡｘ，Ｒｅ
Ａｙ１，ＲｅＡｙ２と、ウエハ側の干渉計の計測座標Ｗ
ａＡＸ，ＷａＡＹ１，ＷａＡＹ２とに対して、各ステー
ジの追従誤差に起因する計測誤差（＝実測値−設定値）
であるΔＲｅＡｘ，ΔＲｅＡｙ１，ΔＲｅＡｙ２と、Δ
ＷａＡＸ，ΔＷａＡＹ１，ΔＷａＡＹ２とが生ずる。こ
の計測誤差が先ほど演算により求められた相対的な位置
ずれＡＬ′_X，ＡＬ′_Yに含まれている。

【００５８】そこで次式のように、計測により得られた
相対的な位置ずれからそれらの誤差を差し引いた結果
が、図１０のアライメント誤差のベクトルＡＬのＸ成分
ＡＬ_X及びＹ成分ＡＬ_Yとなる。但し、次式において
（１／Ｍ）は投影光学系８の縮小倍率であり、ＩＬ及び
ＲＬはそれぞれ図７で説明した間隔である。

【００５９】

【数１】ＡＬ_X＝ＡＬ′_X−ΔＲｅＡｘ／Ｍ−ΔＷａＡＸ

【００６０】

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

【００６１】

【数３】ＡＲ_X＝ＡＲ′_X−ΔＲｅＡｘ／Ｍ−ΔＷａＡＸ

【００６２】

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

【００６３】図１３は、そのアライメント装置３４の構
成を示し、この図１３において、基準マーク板６上の基
準マークからの光は、偏向ミラー部４６で偏向されてハ
ーフプリズム４７に入射し、ハーフプリズム４７で反射
された光が白色光を用いた画像処理方式のアライメント
光学系（以下「ＦＩＡ光学系」という）４８に向かい、
ハーフミラーを透過した光が、ヘテロダインビームによ
り格子マークからの回折光を検出するためのアライメン
ト光学系（以下「ＬＩＡ光学系」という）５２に入射す
る。

【００６４】先ず、ＦＩＡ光学系４８側から説明する
と、照明光源４９からの照明光はＦＩＡ光学系４８を経
た後、ハーフプリズム４７及び偏向ミラー４６によって
偏向されて、投影光学系８を介して基準マーク板６上の
基準マークを照明する。その戻り光は同じ光路を辿って
ＦＩＡ光学系４８に戻り、ＦＩＡ光学系４８を通過した
光がハーフプリズム５０Ａに入射し、ハーフプリズム５
０Ａを透過した光束が２次元ＣＣＤよりなるＸ軸用の撮
像素子５１Ｘの撮像面上に基準マーク板６上の基準マー
ク像を結像し、ハーフプリズム５０Ａで反射された光束
が２次元ＣＣＤよりなるＹ軸用の撮像素子５１Ｙの撮像
面上に基準マーク板６上の基準マーク像を結像する。

【００６５】それぞれの撮像素子５１Ｘ及び５１Ｙの撮
像面上には、図１４（ａ）に示すような画像が結像され
る。基準マーク板６上の基準マークは格子状のパターン
の格子点であり、図１４（ａ）にはその格子状のパター
ンの像３７Ｐが投影されている。その格子状のパターン
の像３７Ｐの基準マーク板６上での格子ピッチをＰ、暗
線の幅をＬとすると、幅Ｌは格子ピッチＰよりかなり小
さく設定されている。また、その撮像面には、基準マー
ク板６の照明光とは別の照明光で照明されたＸ方向用の
参照マーク（指標マーク）像４８Ｘ１，４８Ｘ２及びＹ
方向用の指標マーク像４８Ｙ１，４８Ｙ２が結像されて
いる。それら指標マーク像の位置を基準として、基準マ
ーク板６上の基準マークの位置を検出することができ
る。

【００６６】具体的には、図１４（ａ）の中でＸ方向と
共役な方向の撮像領域５１Ｘａ及びＹ方向と共役な方向
の撮像領域５１Ｙａが、それぞれ図１３の撮像素子５１
Ｘ及び５１Ｙで撮像される。撮像素子５１Ｘ及び５１Ｙ
の水平走査線の方向はそれぞれＸ方向及びＹ方向と共役
な方向であり、撮像素子５１Ｘ及び５１Ｙのそれぞれの
撮像信号Ｓ５Ｘ及びＳ５Ｙが図１３の信号処理装置５６
に供給される。信号処理装置５６では、撮像信号Ｓ５Ｘ
及びＳ５Ｙをそれぞれ加算平均して、図１４（ｂ）の画
像信号Ｓ５Ｘ′及び図１４（ｃ）の画像信号Ｓ５Ｙ′を
得、これら画像信号から基準マーク板６上の対象とする
基準マークの位置ずれを求める。さらに詳細な構成は、
特願平４−１６５８９号に開示されている。

【００６７】検出対象とする基準マークが図１０の基準
マーク３７Ａの場合に、図１４（ａ）の画像処理により
得られる、基準マーク３７Ａの参照マークに対するＸ方
向及びＹ方向の相対的な位置ずれをそれぞれＡＯ′_fX及
びＡＯ′_fYとする。このときの基準マーク板６の位置は
ウエハ座標系で管理されているので、その計測結果から
図７（ａ）のＺθ軸駆動ステージ４の追従誤差及び回転
誤差を引いた値が、図１０の誤差ベクトルＡＯのＸ成分
ＡＯ_X 及びＹ成分ＡＯ_Y となる。但し、図１３のＦＩＡ
光学系４８に対応するＸ成分ＡＯ_X 及びＹ成分ＡＯ_Y を
それぞれＡＯ_fX及びＡＯ_fYとする。即ち、次式が得られ
る。

【００６８】

【数５】ＡＯ_fX＝ＡＯ′_fX−（ＷａＡＯＸ−ＷａＡＸ）

【００６９】

【数６】ＡＯ_fY＝ＡＯ′_fY−（ＷａＡＹ１＋ＷａＡＹ２）／２一方、図１３のＬＩＡ光学系５２を含むアライメント系
では、レーザ光源５３からのレーザ光が、ＬＩＡ光学系
５２、ハーフプリズム４７を透過した後、偏向ミラー４
６で偏向されて投影光学系８を介して基準マーク板６上
の回折格子状の基準マークに入射する。その基準マーク
からの回折光は、同じ光路を辿ってＬＩＡ光学系５２に
戻り、ＬＩＡ光学系５２を通過した回折光は、ハーフプ
リズム５０Ｂで２分割されてＸ方向用の受光素子５５Ｘ
及びＹ方向用の受光素子５５Ｙに入射する。

【００７０】この際に、ＬＩＡ光学系５２内でレーザ光
源５３からのレーザ光は２分割され、内部の周波数シフ
ターによってそれら２つのレーザ光の周波数にはΔｆの
周波数差が与えられている。それら２つのレーザ光の干
渉光が受光素子５４で受光され、その受光素子からは周
波数Δｆの参照信号Ｓ６が出力される。また、それら２
つの周波数の異なるレーザ光（ヘテロダインビーム）が
ある適当な入射角で基準マーク板６上の回折格子状の基
準マークに照射され、その基準マークによるそれら２本
のレーザ光の±１次回折光が、平行に基準マーク板６に
対して垂直に戻るようになっている。、その±１次光の
干渉光は周波数Δｆで光強度が変化するが、位相が基準
マークのＸ座標及びＹ座標に応じて変化する。そして、
受光素子５５Ｘからは、基準マークのＸ座標に応じて位
相が変化している周波数Δｆのビート信号Ｓ７Ｘが出力
され、受光素子５５Ｙからは、基準マークのＹ座標に応
じて位相が変化している周波数Δｆのビート信号Ｓ７Ｙ
が出力され、参照信号Ｓ６及びビート信号Ｓ７Ｘ，Ｓ７
Ｙは信号処理装置５６に供給されている。

【００７１】検出対象の基準マークを図１０の基準マー
ク３７Ａとすると、図１３の信号処理装置５６は、図１
４（ｄ）に示すように、参照信号Ｓ６とビート信号Ｓ７
Ｘとの位相差Δφ_Xより、基準マーク３７ＡのＸ方向の
位置ずれＡＯ′_LXを求め、図１４（ｅ）に示すように、
参照信号Ｓ６とビート信号Ｓ７Ｘとの位相差Δφ_Yよ
り、基準マーク３７ＡのＹ方向の位置ずれＡＯ′_LXを求
める。この計測結果から図７（ａ）のＺθ軸駆動ステー
ジ４の追従誤差及び回転誤差を引いた値が、図１０の誤
差ベクトルＡＯのＸ成分ＡＯ_X及びＹ成分ＡＯ_Yとな
る。但し、図１３のＬＩＡ光学系５２に対応するＸ成分
ＡＯ_X 及びＹ成分ＡＯ_YをそれぞれＡＯ_LX及びＡＯ_LYと
する。即ち、次式が得られる。

【００７２】

【数７】ＡＯ_LX＝ＡＯ′_LX−（ＷａＡＯＸ−ＷａＡＸ）

【００７３】

【数８】ＡＯ_LY＝ＡＯ′_LY−（ＷａＡＹ１＋ＷａＡＹ２）／２以上の様にして、図１０の符号Ａが付されたマーク群の
位置でアライメントを行うと、ＡＬ_X、ＡＬ_Y、Ａ
Ｒ_X、ＡＲ_Y、ＡＯ_fX、ＡＯ_fY、ＡＯ_LX、ＡＯ_LYの８個
のデータが計測される。この様なシーケンスで符号Ａが
付されたマーク群〜符号Ｄが付されたマーク群までの計
測を行うことによって、３２個（＝８×４）のデータが
求められる。これら３２個のデータの内で、ＲＡ顕微鏡
１９及び２０により得られたデータを実測データＤxn，
Ｄynとして記憶し、スルー・ザ・レンズのアライメント
装置３４により得られたデータを実測データＡxn，Ａyn
として記憶する。その後、動作は図２のステップ１１１
に移行する。

【００７４】図２のステップ１１１において、ＲＡ顕微
鏡１９，２０に対応する実測データＤ_xn，Ｄ_ynに対し
て、実際にレチクル座標系とウエハ座標系とを線形誤差
のみで変換できるようにした座標系での、ｘ方向及びｙ
方向の座標をＦ_xn及びＦ_ynとすると、これらの関係は以
下の様になる。

【００７５】

【数９】

【００７６】また、ｘ方向及びｙ方向の非線形誤差をε
_xn及びε_ynとすると、次式が成立する。

【００７７】

【数１０】

【００７８】そして、これら非線形誤差（ε_xn，ε_yn）
が最小となる様に最小自乗近似を用いて、（数９）の６
つのパラメータＲｘ，Ｒｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙの値を
算出する。ここでｘ方向のスケーリングパラメータＲｘ
はレチクル１２と基準マーク板６とのｘ方向の倍率誤差
を示し、スケーリングパラメータＲｙはレチクル座標系
とウエハ座標系との走査方向（ｙ方向）のスケーリング
誤差を示す。また、角度パラメータθはレチクル１２と
基準マーク板６と回転誤差、角度パラメータωはレチク
ル座標系とウエハ座標系との走査方向の平行度、オフセ
ットパラメータＯｘ及びＯｙは両者のｘ方向及びｙ方向
のオフセット値をそれぞれ示す。

【００７９】次に、図２のステップ１１２及び１１３に
おいて、ベースライン量を求める。この場合、スルー・
ザ・レンズのアライメント装置３４で計測されたデータ
Ａ_xn及びＡ_ynの平均値をそれぞれ〈Ａｘ〉及び〈Ａｙ〉
として、ベースライン量計測時のオフセットは（〈Ａ
ｘ〉−Ｏｘ，〈Ａｙ〉−Ｏｙ）となる。従って、アライ
メント時には、図７（ａ）のレーザービームＬＷＸの干
渉計からレーザービームＬＷ_TTLの干渉計に制御を切り
換え、図１３のＦＩＡ光学系４８を使用する場合には、
計測されたデータＡ_xn及びＡ_ynの平均値をそれぞれ〈Ａ
ｆｘ〉及び〈Ａｆｙ〉とする。そして、オフセット
（〈Ａｆｘ〉−Ｏｘ，〈Ａｆｙ〉−Ｏｙ）のオフセット
を図７（ａ）のレーザービームＬＷＹ１，ＬＷＹ２，Ｌ
Ｗ_TTLに対応する干渉計の計測値に持たせてアライメン
ト処理を行えばよい。一方、図１３のＬＩＡ光学系５２
を使用する場合には、計測されたデータＡ_xn及びＡ_ynの
平均値をそれぞれ〈ＡＬｘ〉及び〈ＡＬｙ〉とする。そ
して、干渉計の計測値に（〈ＡＬｘ〉−Ｏｘ，〈ＡＬ
ｙ〉−Ｏｙ）のオフセットをもたせれば良い。

【００８０】また、計測データＤ_xn，Ｄ_ynは、ウエハ座
標系とレチクル座標系との相対誤差のみを表しているの
で、ウエハ座標系基準で最小自乗近似計算を行った場合
は、求められたパラメータＲｘ，Ｒｙ，θ，ω，Ｏｘ，
Ｏｙはすべてウエハ座標系を基準としたレチクル座標系
の線形誤差で表される。そこで、レチクル座標系のｘ座
標及びｙ座標をそれぞれｒ_xn′及びｒ_yn′とすると、ウ
エハ座標系の動きに応じて次式から求められた新座標
（ｒ_xn，ｒ_yn）に基づいてレチクルを駆動すれば良い。

【００８１】

【数１１】

【００８２】この処理では、既にオフセットＯｘ，Ｏｙ
の補正がレチクル側でなされているので、ベースライン
量としては（〈Ａｘ〉，〈Ａｙ〉）のオフセットを補正
するのみでよい。また、レチクル座標系を基準とした場
合は、すべて逆の結果となり、ウエハ座標系で補正する
ことも可能である。またこれらの補正はラフアライメン
ト時はウエハ座標系で補正し、ファインアライメント時
はレチクル座標系で行う等の様に分けて制御してもかま
わない。

【００８３】以上の様に本実施例によれば、１回のレチ
クルアライメント時に、複数のマークを利用してレチク
ルアライメント及びベースライン量のチェックを行うの
で、レチクルの描写誤差と、レチクル及びウエハの位置
合わせ誤差とを平均化する事が可能となり、アライメン
ト精度が向上する。更に、これらの工程をすべて同時に
行うのでスループットも向上する。更に、非走査方向
（Ｘ方向）において複数の基準マークを同時に計測でき
る基準マーク板６を採用している為に、干渉計の光路の
空気揺らぎによる誤差が生じない。

【００８４】しかしながら、走査方向には基準マーク板
６がステップ的に移動するので空気揺らぎによる影響が
考えられる。その為ベースライン量のチェック時に、図
１３のＬＩＡ光学系５２を用いた処理を行う際に、受光
素子５５Ｘ及び５５Ｙの出力値を用いてウエハステージ
（Ｚθ軸駆動ステージ４等）の位置をロックして、レチ
クルアライメント及びベースライン量のチェックを行え
ば、空気揺らぎの影響は最小限に抑えられる。また、本
例のレチクルマークはレチクル１２の４隅部の計８箇所
に配置されている。これはレチクル座標系とウエハ座標
系との対応関係を調べる為に、オフセットのみでなく、
パラメータＲｘ，Ｒｙ，θ，ωが必要であり、４隅にマ
ークを配置した方がパラメータＲｙ，θ，ωの決定には
有利である事による。更に、発光性の基準マーク板６を
用いる場合は、発光部に制限があり、基準マーク板６上
の全面を発光させることが難しい為である。

【００８５】また、レチクル１２上のレチクルマーク数
をｎとすると、オフセットパラメータＯｘ，Ｏｙは１／
ｎ^1/2 に平均化され、他のパラメータの誤差も小さくな
る。従って、レチクルマーク数ｎを増加する程誤差は小
さくなる。以下に、レチクルマーク数ｎとパラメータの
誤差及びベースライン量の誤差との関係をシミュレーシ
ョンした結果を示す。以下では（数１１）の新座標系で
の４隅でのばらつきを、標準偏差σの３倍で且つ単位
［ｎｍ］で表す。

【００８６】

【表１】

【００８７】以上よりレチクルマーク数ｎを８個とする
ことにより、レチクル描画誤差を５０ｎｍ、ステージの
ステッピング誤差を１０ｎｍとしても、レチクルアライ
メント及びベースライン量のチェックの精度を１０ｎｍ
以下にできることが分かる。即ち、発光性の基準マーク
板６の制限以内で処理速度を早くして、レチクルマーク
数ｎを多くとっていけば、より精度を向上させる事も可
能となる。

【００８８】この際に基準マーク板６上のパターニング
誤差及び投影光学系８のディストーション誤差が新座標
系の中に誤差として残るが、基準マーク板６上のパター
ニング誤差は変動がほとんどないので、装置調整時に露
光結果を参照データと比較して、得られた誤差をシステ
ムオフセットとして取り除けば問題はない。また、ディ
ストーションは線形的な変動時、Ｒｘとして検出される
ので、このデータに基づき投影光学系８の倍率等を補正
すれば重ね合わせ精度を向上させることができる。投影
光学系８の倍率を変化させる手法としては特開平４−１
３４８１３号公報に開示されているように、投影光学系
８のレンズエレメントを移動、傾斜、回転させたり、特
開昭６０−７８４５４号公報に開示されているように投
影光学系８のレンズエレメント間の空気室の圧力を変え
たりすればよい。

【００８９】なお、上述実施例では、図８（ｃ）に示す
ように、基準マーク板６上に基準マーク３５Ａ〜３５Ｄ
が複数個設けられ、基準マーク３７Ａ〜３７Ｄも複数個
設けられている。しかしながら、例えば１個の基準マー
ク３５Ａ及び１個の基準マーク３７Ａのみを使用して
も、レチクル１２だけを走査して計測結果を平均化する
ことにより、レチクル１２上のパターンの描画誤差の影
響を低減できる。

【００９０】また前述の如く、基準マーク板６上には基
準マーク３５Ａ１〜３５Ｄ１、３６Ａ１〜３６Ｄ１が設
けられており、この基準マーク３５Ａ１〜３５Ｄ１、３
６Ａ１〜３６Ｄ１は図８（ｄ）に示す基準マーク３５Ａ
〜３５Ｄ、３６Ａ〜３６Ｄと同じ形状である。基準マー
ク３５Ａ１〜３５Ｄ１、３６Ａ１〜３６Ｄ１は図８
（ａ）に示すレチクルのマーク間隔（例えばマーク２９
ＡＷとマーク３０ＡＷとの間隔）とは異なるレチクルマ
ーク間隔を有するレチクルマークを備えたレチクルをア
ライメントする為のものであり、具体的には図８（ａ）
に示すレチクルのマーク間隔より大きなマーク間隔を有
するレチクルマークを備えたレチクルをアライメントす
る為のものである。基準マーク３５Ａ１〜３５Ｄ１、３
６Ａ１〜３６Ｄ１のマーク間隔（例えばマーク３５Ａ１
と３６Ａ１との間隔）は基準マーク３５Ａ〜３５Ｄ、３
６Ａ〜３６Ｄのマーク間隔より大きい。

【００９１】そして前回の露光に使われたレチクルのレ
チクルマーク間隔とは異なるレチクルマーク間隔を有す
るレチクルがマスク微小駆動ステージ１１上に保持され
た場合でも（レチクルマーク位置が前回の露光時と異な
る場合でも）、レチクルマーク位置に応じて偏向ミラー
１５及び１６を移動すれば、レチクルマークをＲＡ顕微
鏡で観察することが可能となる。

【００９２】また、図１の装置において、投影光学系８
の側面にオフ・アクシス方式（投影光学系８の外側にセ
ンサを設け、投影光学系８を介することなくウエハ上の
マークを検出する方式）のアライメント系６３（図１５
参照）を設けてもよい。オフ・アクシス方式のアライメ
ント系の構成については特開平２−５４１０３号公報に
詳しく開示されているのでここでは、その詳細説明を省
略する。オフ・アクシス方式のアライメント系のベース
ライン計測は、スルー・ザ・レンズ方式のアライメント
計専用の干渉計ＬＷ_TTLと同様に、オフ・アクシス方式
のアライメント系専用の干渉計をＬＷ_OFを図１５に示す
ように設け、前述のスルー・ザ・レンズ方式のアライメ
ント系のベースライン計測と同様にして行えばよい。こ
のとき、基準板６上にスルー・ザ・レンズ方式のアライ
メント系のベースラインＩＬの計測用のマーク３７Ａ〜
３７Ｄとオフ・アクシス方式のアライメント系のベース
ラインＩＬ_OF計測用のマーク３７Ｅ〜３７Ｈとの両方を
図１６（ａ）、（ｂ）に示すように設けるようにしても
よい。このようにすれば、図８（ｅ）に示したスルー・
ザ・レンズ方式のアライメント系のベースラインＩＬ計
測用のマークの一部をオフ・アクシス方式のアライメン
ト系のベースラインＩＬ_OF計測用のマークと兼用するこ
とができ、基準板６の大きさを極力小さくすることがで
きる。また、アライメントセンサを露光すべきウエハの
下地の特性に応じて、スルー・ザ・レンズ方式のアライ
メント系からオフ・アクシス方式のアライメント系に切
り換えてアライメントを行うような場合でも、スルー・
ザ・レンズ方式のアライメント系のベースラインとオフ
・アクシス方式のベースラインとを同時に計測できるた
めスループットが向上する。

【００９３】また前述の実施例では、スルー・ザ・レン
ズ方式のアライメント系に対して専用の干渉計ＬＷ_TTL
を用いたが、投影光学系８の外側にセンサを設ける方式
（所謂オフ・アクシス方式）のアライメント系のベース
ライン長に対してスルー・ザ・レンズ方式のアライメン
ト系のベースライン長は短いので、２軸干渉計ＬＷＹ１
の計測値とＬＷＹ２の計測値の差分よりウエハステージ
のヨーイング量を求め、このヨーイング量に基づいて干
渉計ＬＷＸの計測値を補正するようにしてもよい。さら
に、図１３のＦＩＡ光学系に関しては、収差を補正する
光学系（図示せず）が入っている事で鮮明な画像が得ら
れる様にしている。

【００９４】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。

【００９５】

【発明の効果】本発明の第１の投影露光方法によれば、
マスク側の複数の計測用マークに関する計測結果を平均
化することにより、マスクの計測用マークの描画誤差を
小さくして、投影光学系の基準点とスルー・ザ・レンズ
のアライメント系の基準点との間隔であるベースライン
量を正確に計測できる。また、スルー・ザ・レンズのア
ライメント系のベースライン計測とオフ・アクシスのア
ライメント系のベースライン計測とを同時に行うことが
できるため、スループットが向上する。

【００９６】また本発明の第２の投影露光方法によれ
ば、マスク側の複数の計測用マークに関する計測結果を
平均化することにより、マスクの計測用マークの描画誤
差を小さくして、投影光学系の基準点とスルー・ザ・レ
ンズのアライメント系の基準点との間隔であるベースラ
イン量と投影光学系の基準点とオフ・アクシスのアライ
メント系の基準点との間隔であるベースライン量を正確
に計測できる。スルー・ザ・レンズのアライメント系の
ベースライン計測とオフ・アクシスのアライメント系の
ベースライン計測とを同時に行うことができるため、ス
ループットが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成図
である。

【図２】その実施例のアライメント方法及びベースライ
ン量のチェック方法の一例を示すフローチャートであ
る。

【図３】レチクルローダー系を示す斜視図である。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【図１３】スルー・ザ・レンズのアライメント装置３４
を示す構成図である。

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

【図１５】オフ・アクシス方式専用の干渉計の配置を示
す図である。

【図１６】（ａ）はスルー・ザ・レンズ方式とオフ・ア
クシス方式の両方に対応可能な基準マーク板６上の基準
マークの配置を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の基準マー
ク３７Ａ等の一例を示す平面図である。

【図１７】従来のステッパーのアライメント系を示す一
部を切り欠いた構成図である。

【符号の説明】

４Ｚθ軸駆動ステージ５ウエハ６基準マーク板７ウエハ側の移動鏡８投影光学系１１レチクル微小駆動ステージ１２レチクル１９，２０レチクルアライメント顕微鏡（ＲＡ顕微
鏡）２１レチクル側の移動鏡２７，２８ラフサーチ用アライメントマーク２９Ａ〜２９Ｄ，３０Ａ〜３０Ｄファインアライメン
トマーク３４スルー・ザ・レンズのアライメント装置３５Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６Ｄ，基準マーク３７Ａ〜３７Ｈ基準マーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク上のパターンの像を投影光学系を
介してステージ上の基板に露光し、前記投影光学系の光
軸に対して相対的に前記マスク及び前記基板を同期して
走査することにより、前記マスク上のパターンの像を前
記基板上に露光する露光方法において、前記マスク上に複数の計測用マークを形成し、前記投影
光学系の露光フィールド内の基準点と前記投影光学系を
介して前記基板上のマークを検出するアライメント系の
基準点との間隔に対応する間隔で第１及び第２の基準マ
ークが形成された基準マーク部材上の前記第２の基準マ
ークを前記アライメント系で観察した状態で、前記マス
クを前記相対的な走査の方向に移動させて、前記マスク
上の複数の計測用マークの内の１つの計測用マークと前
記ステージ上の前記第１の基準マークとの位置ずれ量を
順次計測し、前記複数の計測用マークと前記第１の基準マークとのそ
れぞれの位置ずれ量の平均値及び前記アライメント系で
観察した前記第２の基準マークの位置ずれ量に基づいて
前記投影光学系の露光フィールド内の基準点と前記アラ
イメント系の基準点との間隔を求めることを特徴とする
投影露光方法。
【請求項２】マスク上のパターン像を投影光学系を介
してステージ上の基板に露光し、前記投影光学系の光軸
に対して相対的に前記マスク及び前記基板を同期して走
査することにより、前記マスク上のパターン像を前記基
板上に露光する方法において、前記投影光学系を介して前記基板上の位置決め用のマー
クの位置を検出するためのスルー・ザ・レンズ方式のア
ライメント系で前記ステージ上に設けられた基準部材上
の第２の基準マークの１つを観察するとともに、前記投
影光学系を介さずに前記基板上の位置決め用のマークの
位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライメン
ト系で前記基準部材上の第３の基準マークの１つを観察
した状態で、前記マスクを前記相対的な走査の方向に移
動させて、前記ステージ上に前記第２の基準マーク及び
前記第３の基準マークに対して所定の位置関係で設けら
れた第１の基準マークと前記マスク上に形成された複数
の計測用マークの内の１つの計測用マークとの位置ずれ
量を順次計測し、前記複数の計測用マークと前記第１の基準マークとのそ
れぞれの位置ずれ量の平均値と、前記スルー・ザ・レン
ズ方式のアライメント系で観察した前記第２の基準マー
クの位置ずれ量と、前記オフ・アクシス方式のアライメ
ント系で観察した前記第３の基準マークの位置ずれ量と
に基づいて、前記投影光学系の露光フィールド内の基準
点と前記スルー・ザ・レンズ方式のアライメント系の基
準点との間隔及び前記投影光学系の露光フィールド内の
基準点と前記オフ・アクシス方式のアライメント系の基
準点との間隔を求めることを特徴とする投影露光方法。