JPH09320922A

JPH09320922A - 露光装置

Info

Publication number: JPH09320922A
Application number: JP13024796A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ota; 和哉太田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】スリットスキャン露光方式で露光を行う際
に、レチクル（レチクル透過窓）の厚み、レチクル描画
誤差などの影響を除去し精度よい位置決めで露光を行う
ようにする。【解決手段】露光装置は、フィデューシャル板ＦＭに
形成された位置合わせ用のマーク５５と、照明領域４に
対して相対的にレチクルを所定の方向に走査するレチク
ルステージ３０と、位置合わせ用のマーク５５を位置検
出用の光で照明し、基板位置合わせ用のマーク５５から
の基板位置検出用の光を検出するマーク検出系１９〜２
６、２８と、基板位置合わせ用のマークを固定したまま
でレチクル２を走査しながら、基板位置検出用の光を検
出させる主操作系３２と、レチクル２が走査している時
に検出された基板位置検出用の光から、露光走査時の基
板用の位置補正データを作成する主操作系３２を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるスリット
スキャン露光方式の投影露光装置において、レチクルと
ウエハとの位置合わせ（アライメント）を行う場合に適
用されるものである。特に、走査位置によってレチクル
自体の厚みの変化または汚れ等がある場合にその影響を
事前に検出し、その後の露光動作の位置合わせ時にオフ
セットとして補正するものである。

【０００２】

【従来の技術】レチクル及び基板（ウエハ、または液晶
用ガラス基板など）を同期しながら走査して露光を行う
スリットスキャン型露光装置が提案されている。このよ
うなスリットスキャン型露光装置用のレチクル及び基板
のアライメントを行う場合の検出系として、２光束干渉
方式で且つヘテロダイン方式のＬＩＡ検出系、レーザー
ステップアライメント（ＬＳＡ）系等が使用されてい
る。詳述すれば、ＬＩＡ方式の回折格子に所定の交差角
で周波数がわずかに異なる２つのアライメント光（ヘテ
ロダインレーザービーム）を照射し、レチクル格子マー
クから平行に戻される２つの回折光の干渉光を光電変換
して得られたビート信号の位相から格子マークの位置を
求めている。ＬＳＡ系は、アライメント光（レーザビ
ーム）を回折格子に照射し、その回折・錯乱された光を
利用して格子マークの位置を求めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ウエハに向け
て照射されるアライメント光は、レチクルに形成された
レチクル透過窓（クロムで遮光されていない部分）を通
過するため、レチクルの厚みの変化やレチクル透過窓の
汚れなどの影響を受ける。このレチクルの厚みの変化等
は、レチクルが走査される範囲で変化するものである。
また、レチクルに向けて照射されるアライメント光も、
位置決めマークがレチクルの下側（投影光学系側）であ
るためレチクルの厚み、レチクルに形成された位置決め
マークの描画誤差などの影響を受ける。これもまたレチ
クルが走査される範囲で変化するものである。一方、露
光装置に要求される線幅は年々厳しくなり、それに伴い
位置決め精度はますます要求されている。

【０００４】本発明はかかる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式で露光を行う際に、レチクル（レチクル透過
窓）の厚み、レチクル描画誤差などの影響を除去し精度
よい位置決めで露光を行うようにする露光装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置
は、例えば図１に示すように、露光用の光ＩＬで所定形
状の照明領域４をレチクル２上に形成し、照明領域４に
対して相対的にレチクル２及びレチクルのパターン３が
転写されるウエハ１２を同期して走査することにより、
レチクル２のパターン３を逐次ウエハ上に露光する露光
装置である。そして露光装置は、フィデューシャル板Ｆ
Ｍ（ウエハ１２）に形成された位置合わせ用のマーク５
５（ウエハ位置合わせ用のマーク１５）と、照明領域４
に対して相対的にレチクルを所定の方向に走査するレチ
クルステージ３０と、位置合わせ用のマーク５５（１
５）を位置検出用の光で照明し、基板位置合わせ用のマ
ーク５５（１５）からの基板位置検出用の光を検出する
マーク検出系１９〜２６、２８と、基板位置合わせ用の
マークを固定したままでレチクル２を走査しながら、基
板位置検出用の光を検出させる主操作系３２と、レチク
ル２が走査している時に検出された基板位置検出用の光
から、露光走査時の基板用の位置補正データを作成する
主操作系３２とを有する。

【０００６】また本発明による露光方法は、例えば図４
に示すように、基準格子マーク５５（ウエハ格子マーク
１５）を所定位置で停止させる工程Ｓ１０５（Ｓ２０
５）と、基準格子マーク５５（１５）を位置検出用の光
で照明しながら、レチクル２を所定の方向に走査して、
前記基板位置合わせ用のマークからの前記位置検出用の
光を検出する工程Ｓ１０７（Ｓ２０５）と、検出工程で
検出された結果から、露光走査時の基板用の位置補正デ
ータを作成する工程Ｓ１１０（Ｓ２１０）とを有する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による位置合わせ装
置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のアライ
メント系に本発明を適用したものである。図１は本例の
投影露光装置の要部を示し、この図１において、照明光
学系１からの露光光ＩＬにより、レチクル２の矩形のパ
ターン領域３上の矩形の照明領域４が均一な照度で照明
されている。露光光ＩＬとしては、ＡｒＦ、ＫｒＦエキ
シマレーザのパルスレーザ光又は水銀ランプのｉ線等が
使用される。レチクル２は、レチクルステージ３０上に
載置され、レチクルステージ３０は、露光時には主操作
系３２により駆動装置３１を介してＹ方向（又は−Ｙ方
向）（図１の紙面に垂直な方向）に走査される。ウエハ
１２はウエハホルダ３３を介してウエハステージ３４上
に保持される。また、基準マークが描かれたフィデュー
シャル板ＦＭがウエハステージ３４上に載置される。ウ
エハステージ３４は、投影光学系９の光軸方向にウエハ
１２を位置決めするＺステージ及び光軸に垂直なＸ方
向、Ｙ方向にウエハ１２を位置決めするＸＹステージ等
により構成される。ウエハステージ３４は、露光時には
主操作系３２により駆動装置３５を介して−Ｙ方向（又
はＹ方向）に走査される。レチクル２のＹ方向の座標値
は刻々とレーザー干渉計３７で計測される。また、ウエ
ハ１２のＸ方向、Ｙ方向の座標値はレーザー干渉計３８
で計測される。なお、レチクルステージ３０上に載置さ
れる移動鏡及びウエハステージ３４に載置される移動鏡
は図示していない。

【０００８】レチクル２のパターン領域３の走査方向
（Ｙ方向）の一方の外側に走査方向に光透過部（レチク
ル２はガラス板で構成されクロム等により遮光されてい
ない部分、以下、「レチクル窓」という）５Ａ，５Ｂ，
５Ｃ，…（図２を参照）が形成され（図１では５Ｃの
み）、これらレチクル窓の外側にそれぞれ２次元の回折
格子マークよりなるレチクル格子マーク６Ａ，６Ｂ，６
Ｃ，…（図２を参照）が形成されている（図１では６Ｃ
のみ）。その外側には、レチクル格子マーク６との位置
関係が正確に規定されている十字状基準マーク５１が形
成されている（図２を参照）。また、レチクル２のパタ
ーン領域３の他方の辺の外側にレチクル窓５Ａ，５Ｂ，
５Ｃ，…に対向してレチクル窓７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，…が
形成され（図１では７Ｃのみ）、これらレチクル窓の外
側にそれぞれ２次元の回折格子マークよりなるレチクル
格子マーク８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，…が形成されている（図
１では８Ｃのみ）。その外側には、レチクル格子マーク
８との位置関係が正確に規定されている十字状基準マー
ク５２が形成されている。なお、十字状基準マーク５
１、５２はレチクルのＹ方向に一定間隔で配置されてい
る。

【０００９】レチクル２の下方に投影光学系９が配置さ
れ、投影光学系９の瞳面（フーリエ変換面）に光透過性
の色収差制御板１０が取り付けられ、色収差制御板１０
の上にアライメント用の光（アライメント光）を偏向さ
せるための偏向手段としての位相型の回折格子１１Ａ，
１１Ｂ，１１Ｃが形成されている。投影光学系９は、露
光光に対して色収差が補正されており、露光光とは異な
る波長のアライメント光に対しては軸上色収差が発生す
るため、色収差制御板１０上の回折格子（１１Ａ等）に
よりその軸上色収差を補正するようにしている。

【００１０】レチクル２上の照明領域４内のパターンの
像が投影光学系９を介して例えば１／５又は１／４に縮
小されて、フォトレジストが塗布されたウエハ１２上の
矩形の露光領域１７内に結像投影される。ウエハ１２上
のショット領域１３には、それまでの工程によりそれぞ
れ所定の回路パターンが形成され、これら回路パターン
上に順次レチクル２のパターン領域３内の回路パターン
の像が投影される。スリットスキャン露光方式で露光を
行う際には、レチクル２を照明領域４に対して−Ｙ方向
に速度Ｖで走査するものとすると、投影光学系９の投影
倍率をβとして、ウエハ１２の各ショット領域１３は露
光領域に対して速度βＶでＹ方向に走査される。

【００１１】この際のアライメント系と露光系の観察中
心と投影光学系９の露光フィールド内の基準点（例えば
露光中心）との間隔（ベースライン量）を求めたり、以
下説明する補正データを作成するため、フィデューシャ
ル板ＦＭには、位置合わせ用の基準格子マーク５５が形
成され、さらに基準格子マーク５５との位置関係が正確
に規定されている十字状基準マーク５６が形成されてい
る（図２を参照）。また、基準格子マーク５５に対向し
てそれぞれ２次元の回折格子マークよりなる基準格子マ
ークが形成されている。また、十字状基準マーク５６に
対向して十字状基準マークが形成されている。なお、十
字状基準マーク５６はレチクルのＹ方向に一定間隔で配
置されている。

【００１２】また、ウエハ１２のアライメントを行うた
め、ウエハ１２の各ショット領域１３にはそれぞれ同じ
配列で位置合わせ用のウエハ格子マークが形成されてい
る。このショット領域１３の走査方向に平行な一方の近
傍に２次元の回折格子マークよりなるウエハ格子マーク
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，…が形成されている。さらに
ウエハ格子マーク１５との位置関係が正確に規定されて
いる十字状基準マーク５３が形成されている（図２を参
照）。また、ショット領域１３の走査方向に平行な他方
の辺の近傍にウエハ格子マーク１５Ａ，１５Ｂ，１５
Ｃ，…に対向してそれぞれ２次元の回折格子マークより
なるウエハ格子マーク１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，…が形
成されている。また、十字状基準マーク５３に対向して
十字状基準マーク５４が形成されている。なお、十字状
基準マーク５３、５４はレチクルのＹ方向に一定間隔で
配置されている。

【００１３】また、レチクル２の上方にはＴＴＲ（スル
ー・ザ・レチクル）方式のヘテロダインアライメント系
１９〜２６が配置されている。本例のヘテロダインアラ
イメント系は、２光束干渉方式で且つヘテロダイン方式
の検出系であり、主操作系３２の指令により制御され
る。送光系１９内のアライメント用のＨｅ−Ｎｅレーザ
ビーム（アライメント光）はビームスプリッタで２光束
に分割され、音響光学変調素子（ＡＯＭ）等で周波数の
わずかに異なる（例えば５０ｋＨｚ）レーザービームと
なる。そして、送光系１９内の平行平板でレチクル用の
レーザービームＲＢ１、ＲＢ２（破線で示す）とウエハ
用（又はフィデューシャル板用）のレーザービームＷＢ
１、ＷＢ２とに分割されて射出される。また、送光系１
９からは基準信号を作成するために、周波数のわずかに
異なる（例えば５０ｋＨｚ）レーザービームＬｒ１、Ｌ
ｒ２が射出される。

【００１４】送光系１９から射出されたレーザービーム
ＲＢ１、ＲＢ２、ＷＢ１、ＷＢ２は、ビームスプリッタ
ー２０を透過した後、ガルバノミラー２１で反射されて
アライメント対物レンズ２３に入射する。ガルバノミラ
ー２１は、主操作系３２の指令により制御される駆動部
２２により所定の軸を中心として振動できるようになっ
ている。また、アライメント対物レンズ２３はｆθレン
ズであり、ガルバノミラー２１はアライメント対物レン
ズ２３のほぼ前側焦点面（瞳面）に位置する。

【００１５】アライメント対物レンズ２３で集束された
レーザービームＲＢ１、ＲＢ２は、折り曲げミラー２４
で反射されてレチクル２上のレチクル格子マーク６Ｃを
照明する。また、レーザービームＷＢ１、ＷＢ２は、折
り曲げミラー２４で反射されてレチクル２上の及びレチ
クル窓５Ｃを透過する。この際に、レチクル格子マーク
６Ｃ及びレチクル窓５ＣがＹ方向に走査されるのに追従
して、ガルバノミラー２１を振動させることにより、常
にレーザービームはレチクル格子マーク６Ｃ及びレチク
ル窓５Ｃを追尾する。但し、レチクル格子マーク６Ｃ及
びレチクル窓５Ｃが走査方向に対して照明領域４の幅の
縁に達すると、ガルバノミラー２１を大きく振ることに
より、レーザービームはその次のレチクル格子マーク及
びレチクル窓上に照射される。この際、ｆθレンズを使
用することによりレーザービームを振るための制御が容
易になる。

【００１６】レチクル窓６Ｃを透過したレーザービーム
ＷＢ１、ＷＢ２は、投影光学系９に入射し、色収差制御
板１０上の回折格子により偏向されて、ウエハ１２のシ
ョット領域１３上のウエハ格子マーク１５Ｃ（又は基準
格子マーク５５）を照明する。ウエハ格子マーク１５Ｃ
（又は基準格子マーク５５）から上方に戻される１次回
折光ＷＢ１（＋１）、ＷＢ２（−１）は、投影光学系９
及び色収差制御板１０の回折格子により再びレチクル窓
５Ｃに戻る。レチクル窓５Ｃに戻された１次回折光ＷＢ
１（＋１）、ＷＢ２（−１）及びレチクル格子マーク６
Ｃから上方に戻される1次回折光ＲＢ１（＋１）、ＲＢ
２（−１）は、折り曲げミラー２４、アライメント対物
レンズ２３、及びガルバノミラー２１を経てビームスプ
リッター２０に戻り、ビームスプリッター２０で反射さ
れた１次回折光ＷＢ１（＋１）、ＷＢ２（−１）及び1
次回折光ＲＢ１（＋１）、ＲＢ２（−１）は、リレーレ
ンズ２５を経て部分反射プリズム２６に入射する。

【００１７】レチクル格子マーク６Ｃからの1次回折光
ＲＢ１（＋１）、ＲＢ２（−１）は部分反射プリズム２
６を透過して受光素子２７に入射し、ウエハ格子マーク
１５Ｃ（又は基準格子マーク５５）からの１次回折光Ｗ
Ｂ１（＋１）、ＷＢ２（−１）は部分反射プリズム２６
で反射されて受光素子２８に入射する。受光素子２７か
らは、レチクル格子マーク６Ｃと照射される1次回折光
ＲＢ１（＋１）、ＲＢ２（−１）との相対的な位置に対
応する位相を有するレチクル側ビート信号ＲＢが出力さ
れる。受光素子２８からは、ウエハ格子マーク１５Ｃ
（又は基準格子マーク５５）と照射される１次回折光Ｗ
Ｂ１（＋１）、ＷＢ２（−１）との相対的な位置に対応
する位相を有するウエハ側ビート信号ＷＢが出力され
る。

【００１８】送光系１９から射出されたレーザービーム
Ｌｒ１、Ｌｒ２は、集光レンズ４１で集光されてそれぞ
れ参照格子４２上で交差する。参照格子４２上の格子
は、ビームＬｒ１、Ｌｒ２の０次光に対して１次回折光
がビームＬｒ２、Ｌｒ１の軸と同一になるように、所定
の格子ピッチで描かれている。参照格子４２を経たビー
ムＬｒ１の０次光とビームＬｒ２の１次回折光との干渉
光、及びビームＬｒ２の０次光とビームＬｒ１の１次回
折光との干渉光は、受光素子４３に入射する。それぞれ
の干渉光は周波数差（５０ｋＨｚ）で正弦波状に強度が
変化するため、受光素子４３からビート信号が出力され
る。かかるビート信号が位相比較の基準ビート信号Ｒｅ
ｆとなる。

【００１９】これらレチクル側ビート信号ＲＢと基準ビ
ート信号との位相差、ウエハ側ビート信号ＷＢと基準ビ
ート信号との位相差から、レチクル格子マーク６とウエ
ハ格子マーク１５（又は基準格子マーク５５）との走査
方向及び非走査方向の相対的な位置ずれ量が求められ
る。なお、レチクル側ビート信号ＲＢとウエハ側ビート
信号ＷＢとの位相差によってもレチクル格子マーク６と
ウエハ格子マーク１５（又は基準格子マーク５５）との
走査方向及び非走査方向の相対的な位置ずれ量が求める
ことができる。

【００２０】また、折り曲げミラー２４に対向して折り
曲げミラー２９が配置され、この折り曲げミラー２９の
側方にもアライメント系（図示省略）が配置されてい
る。この折り曲げミラー２９のアライメント系により、
レチクル２上のレチクル格子マーク８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，
…とウエハ１２のショット領域１３の近傍のウエハ格子
マーク１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，…との相対的な位置ず
れ量が求められる。

【００２１】従って、レチクル２とウエハ１２とは、常
時２点での位置ずれ量が検出されているため、これらの
位置ずれ量を主操作系３２に入力する。主操作系３２で
は、それぞれ所定の許容値以下に収めるようにレチクル
２及びウエハ１２の走査を行うことにより、レチクル２
のパターンとウエハ１２のショット領域１３の回路パタ
ーンとの重ね合わせ精度は高精度に維持される。

【００２２】さらに、レチクル２の上方には露光光によ
るＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のビデオレチク
ル（ＶＲ）アライメント系４４〜４７が配置されてい
る。本例のＶＲライメント系のファイバー４５は、露光
波長の照明光を射出し、照明光はビームスプリッタ４６
を介して対物レンズ４７に入射しミラーで垂直に折り曲
げられてレチクル２の十字状基準マーク５１、ウエハ１
２上の十字状基準マーク５３又はフィデューシャル板Ｆ
Ｍ上の十字状基準マーク５６を照射する。そして戻って
いる反射光がミラー及び対物レンズ４７を介してビーム
スプリッタ４６に入射し、反射光はビームスプリッタ４
６で画像処理ユニット４４側に反射される。画像処理ユ
ニット４４では、十字状基準マーク５１と、十字状基準
マーク５３又は十字状基準マーク５６とのずれ量が測定
されて、その測定結果が主操作系３２に入力される。

【００２３】次に、図２を参照して本実施例のレチクル
上のレチクル窓５，７、マーク６，８、ウエハ上のマー
ク１５，１６及びフィデューシャル板ＦＭ上のマークに
つき詳細に説明する。図２（ａ）はレチクル２上のレチ
クル格子マーク６Ａ，６Ｂ，６Ｃ及びレチクル窓５Ａ，
５Ｂ，５Ｃの近傍を示す。レチクル２上のレチクル窓
５、レチクル格子マーク６、及び十字状基準マーク５１
は、パターン領域３（矩形の照明領域４）の外側近傍に
配置される。レチクル格子マーク６は、Ｘ方向及びＹ方
向に平行な格子（ピッチＰ）の内の斜線部を反射部とし
た市松格子パターンより構成されている。この場合、Ｘ
軸に反時計方向に４５°で交差する方向にξ軸、ξ軸に
垂直な方向にη軸を取ると、レチクル格子マーク６Ｃ
は、ξ軸方向のピッチがＰξ１でη軸方向のピッチがＰ
η１の２次元回折格子であるとみなすことができる。

【００２４】図２（ｂ）はウエハ１２上のショット領域
１３近傍のウエハ格子マーク１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ、
十字状基準マーク５３を示す。ウエハ格子マーク１５は
Ｘ方向及びＹ方向に平行な格子の内の斜線部を反射部と
した市松格子パターンより構成されている。この場合、
Ｘ軸に反時計方向に４５°で交差する方向にξ軸、ξ軸
に垂直な方向にη軸を取ると、ウエハ格子マーク１５Ｃ
（又は基準格子マーク５５）は、ξ軸方向のピッチがＰ
ξ２でη軸方向のピッチがＰη２の２次元回折格子であ
るとみなすことができる。

【００２５】図２（ｃ）はフィデューシャル板ＦＭ上の
基準格子マーク５５、十字状基準マーク５６を示したも
のである。基準格子マーク５５はウエハ格子マーク１５
と同様に構成されている。図３はレチクル格子マーク６
Ｃ及びレチクル窓５Ｃの斜視図であり、この図３に示す
ように、レチクル側のレーザビームＲＢ１，ＲＢ２は、
レチクル格子マーク６Ｃ上にξ軸に平行な面内でそれぞ
れ入射角−θＲ，θＲで照射される。このとき、レチ
クル格子マーク６Ｃのξ方向の格子ピッチＰξ１は、次
式を満足するため、レーザビームＲＢ１の＋１次回折光
ＲＢ1(+1) とレーザビームＲＢ２の−１次回折光ＲＢ2
(-1) とはそれぞれ真上に発生して図１のビームスプリ
ッター２０に戻る。

【００２６】sin(θＲ）＝λ２／Ｐξ１（１）なお、図３ではレチクル格子マーク６Ｃにはξ方向に２
本のレーザビームＲＢ１，ＲＢ２が入射しているのみで
あるが、実際にはη方向の位置検出用のレーザビームを
η方向に平行な面内でそのレチクル格子マーク６Ｃに照
射する。このη方向の２本のレーザビームの±１次回折
光も、±１次回折光ＲＢ1(+1),ＲＢ2(-1) に平行に発生
する。この場合、例えばξ方向の２本のレーザビームの
周波数差（ビート周波数）とη方向の２本のレーザビー
ムの周波数差とを異なる値に設定しておくことにより、
バンドパスフィルター回路等を用いて、ξ方向の±１次
回折光の干渉光のビート信号ＲＢ1（ξ）と、η方向の
±１次回折光の干渉光のビート信号ＲＢ1（η）とを容
易に分離することができる。

【００２７】一方、レーザービームＷＢ１、ＷＢ２は投
影光学系９中の色収差制御板１０上の回折光氏１１Ａ及
び１１Ｂに入射し、光路がそれぞれ所定角度だけ曲げら
れる。そしてレーザービームＷＢ１、ＷＢ２は、ウエハ
１２上のウエハ格子マーク１５Ｃ（又は基準格子マーク
５５）に対しそれぞれ入射角−θw，θwで照射される。
そのウエハ格子マーク１５（又は基準格子マーク５５）
のξ方向の格子ピッチＰξ２は、次式を満足するため、
図１に示すように、レーザビームＷＢ１の＋１次回折光
ＷＢ1(+1) とレーザビームＷＢ２の−１次回折光ＷＢ2
(-1) とはそれぞれ真上に発生して、所定のビート周波
数で強度が変化する干渉光となる。

【００２８】sin(θＷ）＝λ２／Ｐξ２（２）このウエハ格子マーク１５Ｃ（又は基準格子マーク５
５）からの±１次回折光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) は色収差
制御板１０の回折格子１１Ｃにより偏向されて投影光学
系９から射出されて、レチクル窓５Ｃに戻る。また、レ
チクル２の場合と同様に、実際にはη方向の位置検出用
のレーザビームをη方向に平行な面内でそのウエハ格子
マーク１５Ｃ（又は基準格子マーク５５）に照射する。
このη方向の２本のレーザビームの±１次回折光も、±
１次回折光ＷＢ1(+1),ＷＢ2(-1) に平行に発生する。こ
の場合も例えば周波数弁別により、ξ方向の±１次回折
光の干渉光のビート信号ＷＢ1（ξ）と、η方向の±１
次回折光の干渉光のビート信号ＷＢ1（η）とを容易に
分離することができる。

【００２９】図１に戻り、レチクル格子マーク６からの
±１次回折光ＲＢ1(+1),ＲＢ2(-1)及びウエハ格子マー
ク１５からの±１次回折光ＲＢ1(+1),ＲＢ2(-1) は、折
り曲げミラー２４、アライメント対物レンズ２３、ガル
バノミラー２１、ビームスプリッター２０及びリレーレ
ンズ２５を経て部分反射プリズム２６に入射する。そし
て、レチクル格子マーク６Ｃからの±１次回折光ＲＢ1
(+1),ＲＢ2(-1) は受光素子２７で光電変換され、ウエ
ハ格子マーク１５Ｃ（又は基準格子マーク５５）からの
±１次回折光ＲＢ1(+1),ＲＢ2(-1) は受光素子２８で光
電変換され、受光素子２７及び２８の光電変換信号（ビ
ート信号）が信号処理回路３６に供給される。

【００３０】信号処理回路３６では、参照ビート信号Ｒ
ｅｆと供給されたレチクル用の２つのビート信号ＲＢ1
（ξ）及びビート信号ＲＢ1（η）と、ウエハ用（又は
フィデューシャル板用）の２つのビート信号ＷＢ1
（ξ）及びビート信号ＷＢ1（η）とに基いて（折り曲
げミラー２９側のアライメント系も含めるとレチクル用
の４つのビート信号、ウエハ用（又はフィデューシャル
板用）の４つのビート信号となる）、図２（ａ）のレチ
クル格子マーク６と図２（ｂ）のウエハ格子マーク１５
とのξ方向及びη方向の相対的な位置ずれ量を求め、こ
れら位置ずれ量の情報を主制御系３２に供給する。

【００３１】次に、本例でスリットスキャン露光方式で
露光を行う場合の動作を、図４を使って説明する。レチ
クルステージ３０をステージ移動可能な一端である原点
位置（Ｙ０）に移動させる。またＸＹステージ３４を移
動させて、フィデューシャル板ＦＭ上の基準格子マーク
５５がレチクル２上のレチクル窓５を介して基準格子マ
ーク５５が観察できる位置に移動させる（Ｓ１０１）。

【００３２】不図示のオフアクシスのラフアライメント
センサなどによって、基準格子マーク５５の格子ピッチ
Ｐξ２のプラスマイナス１／２以下にＹステージを位置
決めする（Ｓ１０２）。ヘテロダインアライメント系
は、２光束ヘテロダイン干渉により位相差を検出してい
るため、位相差が１周期以内でなくてはならないからで
ある。

【００３３】ラフアライメント状態で、ヘテロダインア
ライメント系の受光素子２８からは、フィデューシャル
板ＦＭの基準格子マーク５５の２つのビート信号ＷＢ1
（ξ）及びビート信号ＷＢ1（η）を検出する（Ｓ１０
３）。これらのビート信号ＷＢ1（ξ）及びビート信号
ＷＢ1（η）と、受光素子４３からの基準ビート信号Ｒ
ｅｆとを比較すると、基準格子マークの初期の位相差φ
ｗを求めることができる。本実施例では、検出した位相
差φｗが、＋０．１＊πずれていたと仮定する。

【００３４】また同時に、ヘテロダインアライメント系
の受光素子２７からは、レチクル２のレチクル格子マー
ク６のビート信号ＲＢ1（ξ）及びビート信号ＲＢ1
（η）を検出する（Ｓ１０４）。これらのビート信号Ｒ
Ｂ1（ξ）及びビート信号ＲＢ1（η）と、受光素子４３
からの基準ビート信号Ｒｅｆとを比較すると、基準格子
マークの初期の位相差φｒを求めることができる。本実
施例では、検出した位相差φｒが、−πずれていたと仮
定する。

【００３５】次に、主操作系３２は、露光光を照射せ
ず、ＸＹステージ３４を固定したままで駆動装置３１を
介してレチクルステージ３０を移動させる（Ｓ１０
５）。つまり、フィデューシャル板ＦＭ及びウエハ１２
を動かさないでレチクル２のみをＹ方向に一端から多端
までフルストローク移動させる。このレチクル２の移動
の際には、レーザー干渉計３７からＹ方向の座標値が刻
々と主操作系３２に送られる（Ｓ１０６）。なお、レチ
クルの移動速度は補正データを作成の際には厳密である
必要はない。また同時に、フィデューシャル板ＦＭの基
準格子マーク５５からの２つのビート信号ＷＢ1（ξ）
及びビート信号ＷＢ1（η）を検出する（折り曲げミラ
ー２９側のアライメント系も含めると４つのビート信号
となる）（Ｓ１０７）。さらに、レチクル２からの２つ
のビート信号ＲＢ1（ξ）及びビート信号ＲＢ1（η）を
検出する（折り曲げミラー２９側のアライメント系も含
めると４つのビート信号となる）（Ｓ１０８）。

【００３６】レチクル２をＹ方向に一端から多端までフ
ルストローク移動させるのみで、ＸＹステージ３４は動
かないのであるから、参照ビート信号Ｒｅｆとフィデュ
ーシャル板からの２つのビート信号ＷＢ1（ξ）及びビ
ート信号ＷＢ1（η）との位相差は変化しないはずであ
る。しかし、レーザービームＷＢ１、ＷＢ２は、レチク
ル２上の及びレチクル窓５を透過し、また、ウエハ格子
マーク１５から上方に戻される１次回折光ＷＢ１（＋
１）、ＷＢ２（−１）は、レチクル窓５に戻る。このた
め、レチクル窓５の厚み変化がレチクル２のＹ方向の位
置によって変動したり、またシミ等の汚れがレチクル窓
５の一部にあったりすると、わずかに位相差φｗが変化
する。この状態を図５（ａ）を使って説明する。縦軸に
位相差φｗをとり横軸にＹ方向の移動距離を表わし、Ｐ
は格子ピッチを表わす。基準格子マークの初期の位相差
φｗ（＋０．１＊π）は、レチクル２をＹ方向に移動
させても実線で表わすように一定であるべきである。し
かし、レチクル窓５の厚み変化等によって点線に示すよ
うに変動する。座標位置（Ｙ10）において仮に＋０．０
９８＊πの位相差が検出されたとすると、初期の位相差
が＋０．１＊πであったのであるから座標位置Ｙ10にお
いては−０．００２πの位相誤差Δφｗがあることにな
る。

【００３７】また、レチクル２をＹ方向に移動させる
と、レチクル２からの２つのビート信号ＲＢ1（ξ）及
びビート信号ＲＢ1（η）は、初期の位相差φｒ（−
π）は、格子ピッチＰ毎に直線状に−πから＋πに変化
するはずである。しかし、レチクル格子マーク６はレチ
クル２の下側（投影レンズ側）に描かれているためレチ
クル２の厚み変化がレチクル２のＹ方向の位置によって
変動したり、また、レチクル格子マーク６の描画誤差が
あったりすると位相差がφｒが変化する。この状態を図
５（ｂ）を使って説明する。縦軸に位相差φｒをとり横
軸にＹ方向の移動距離を表わし、Ｐは格子ピッチを表わ
す。レチクル格子マーク６の初期の位相差φｒ（−π）
は、格子ピッチＰ毎に直線状に−πから＋πに実線で
表わすように変化であるべきである。しかし、レチクル
２の厚み変化、描画誤差等によって点線に示すように変
動する。座標位置（Ｙ10）において仮に−０．０５５＊
πの位相差が検出されたとすると、本来の位相差が−
０．０５０＊πであるとすると座標位置Ｙ10においては
−０．００５πの位相誤差Δφｒがあることになる。

【００３８】図４の説明に戻る。主操作系３２には、レ
チクル２のＹ方向の座標位置が刻々と入力されつづけ、
これと同時に基準格子マーク５５に基く位相差φｗとレ
チクル格子マーク６に基く位相差φｒとが入力されてい
る。そこで、主操作系３２は、レチクル２のＹ方向の座
標位置とウエハ用のアライメント系の位相差φｗとの関
係を補正データＤ１（ξ）及び補正データＤ1（η）と
して記憶する（Ｓ１０９）。初期位相差との位相誤差Δ
φｗとＹ方向の座標位置との関係を補正データＤ１とし
て記憶してもよい。また、主操作系３２は、レチクル
２のＹ方向の座標位置とレチクル用のアライメント系の
位相差φｒとの関係を補正データＤ２（ξ）及び補正デ
ータＤ２（η）として記憶する（Ｓ１１０）。位相誤差
ΔφｒとＹ方向の座標位置との関係を補正データＤ２と
して記憶してもよい。

【００３９】次に主操作系３２は、ビデオレチクル（Ｖ
Ｒ）アライメント系４４〜４７によりレチクル２の十字
状基準マーク５１とフィデューシャル板ＦＭ上の十字状
基準マーク５６とを観察できる位置にレチクルステージ
３０、ＸＹステージ３４を移動させる。ＶＲアライメ
ント系によりレチクル２の十字状基準マーク５１とフィ
デューシャル板ＦＭ上の十字状基準マーク５６との位置
ずれ量を観察するとともに、ヘテロダインアライメント
系１９〜２８の位置ずれ量を観察する。そして、アライ
メント系と露光系の観察中心と投影光学系９の露光フィ
ールド内の基準点（例えば露光中心）との間隔（ベース
ライン量）を求める（Ｓ１１１）。より具体的内容は特
開平７−１７６４４８号等に記載されている。ベースラ
イン量の測定はステップＳ１０４の後に行ってもよい。

【００４０】次に、露光を開始するため、ウエハ１２
（ショット領域１３）の走査開始位置にＸＹステージ３
４を移動させ、またレチクル２の走査開始位置にレチク
ルステージ３０を移動させる。そして、レチクル２の−
Ｙ方向への走査を開始するのと並行してウエハ１２のシ
ョット領域１３のＹ方向への走査を開始する。そして、
レチクル２の走査速度が一定の速度Ｖに達したときに、
ウエハ１２の走査速度はβ・Ｖに達する。その後、照明
領域４がパターン領域３の縁にかかるときに、ガルバノ
ミラー２１を振って受光素子２７で得られるビート信号
の振幅が最大になる位置をサーチすることにより、レチ
クル格子マーク６上に複数のレーザビームよりなるアラ
イメント光が照射される。そこで、受光素子２７、２８
及び４３から出力されるビート信号Ｒｅｆ、ビート信号
ＷＢ1、及びビート信号ＲＢ1に基いて位相差φｗ及び
位相差φｒ（又は位相誤差Δφｗ及び位相誤差Δφ
ｒ）を算出し、レチクル格子マーク６とウエハ格子マ
ーク１５とのＸ方向及びＹ方向の相対的な位置ずれ量を
求める。露光開始位置にきたら露光光ＩＬをレチクル２
に照射し、ウエハ１２に像を投影していく（Ｓ１１
３）。

【００４１】このとき得られた位相差φｗ及び位相差
φｒ（又は位相誤差Δφｗ及び位相誤差Δφｒ）は、
レチクル２の厚み、レチクル窓５の厚み、描画誤差等の
影響を受けているため、ステップＳ１０９、Ｓ１１０で
求められた補正データＤ１、Ｄ２を差し引いてレチクル
格子マーク６とウエハ格子マーク１５とのＸ方向及びＹ
方向の相対的な位置ずれ量を求める。また、ベースライ
ン量の影響も考慮にいれて補正する。

【００４２】１つのショット領域１３の露光が終了した
ら、ＸＹステージ３４を移動させて次のショット領域
に移動させる（Ｓ１１５）。補正データＤ１、Ｄ２を求
めて記憶する動作（Ｓ１０１〜Ｓ１１０）は、レチクル
２を交換しないかぎり再度する必要はない。図４は、フ
ィデューシャル板ＦＭ上の基準格子マーク５５を使って
補正データを作成した場合であるが、第２層目以降の走
査露光であれば、基準格子マーク５５でなくウエハ格子
マーク１５を使って補正データを作成してもよい。この
場合の工程を図６を使って説明する。なお、４図と同一
工程についてはカッコで図４の工程を記載し、以下の説
明では省略する。

【００４３】ステップＳ２０２では、不図示のオフアク
シスのラフアライメントセンサによって、ウエハ格子マ
ーク１５の格子ピッチＰξ２のプラスマイナス１／２以
下にＹステージを位置決めする。そしてステップＳ２０
３では、ラフアライメント状態で、ヘテロダインアライ
メント系の受光素子２８からウエハ１２のウエハ格子マ
ーク１５の２つのビート信号ＷＢ1（ξ）及びビート信
号ＷＢ1（η）を検出する。ステップＳ２０５では、露
光光を照射せず、ＸＹステージ３４を固定したままで駆
動装置３１を介してレチクルステージ３０を移動させ
る。ステップＳ２０７では、ウエハ１２のウエハ格子マ
ーク１５からの２つのビート信号ＷＢ1（ξ）及びビー
ト信号ＷＢ1（η）を検出する。図６では、ステップＳ
１１２の工程が不要となっている。

【００４４】上述のように本例によれば、露光時に、レ
チクル２の厚みレチクル窓５の厚み描画誤差等の影響を
除去しているため、正確な重ね合わせで露光が行われ
る。上記実施例では、ガルバノミラー２１を振動させて
位置決めするため、レチクル２のレチクル格子マーク６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ…及びレチクル窓５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…が
所定間隔で設けられている。しかし、ガルバノミラー２
１を有さないアライメント系であれば、レチクル格子マ
ーク６及びレチクル窓５が、レチクル２の走査方向全体
に設けられていればよい。

【００４５】また、上記実施例では、ヘテロダイン方式
のアライメント検出系の場合について説明してきたが、
ホモダイン方式のアライメント検出系の場合であって
も、同様にオフセット量を検出するころができる。ま
た、レーザー光によるアライメント検出系ばかりでな
く、画像処理方式のアライメント検出系であっても、レ
チクル２を介してアライメントするＴＴＲアライメント
系であれば、本発明は有効である。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、スリットスキャン露光
方式で露光を行う際に、レチクル（レチクル透過窓）の
厚み等の影響を露光走査前に補正データとして作成する
ため、レチクル描画誤差などの影響を除去し精度よい位
置決めで露光を行うようにする露光装置を提供すること
を目的とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】スリットスキャン型の投影露光装置の２光束干
渉方式のアライメント系及び投影露光装置の制御系の構
成を示す側面図である。

【図２】（ａ）は、十字基準マーク、レチクル格子マー
ク及びレチクル窓を示す拡大平面図である。（ｂ）は、
十字基準マーク、ウエハ格子マークを示す拡大平面図で
ある。（ｃ）は、十字基準マーク、基準格子マークを示
す拡大平面図である。

【図３】２光束干渉方式でレチクル格子マークの位置検
出を行う場合の説明に供する拡大斜視図である。

【図４】レチクル描画誤差、レチクルの厚み、レチクル
窓の厚み等により影響を除去するための補正データを作
成し、その補正データを考慮して走査露光する工程を示
した図である。なお、フィデューシャル板ＦＭ上の基準
格子マーク５５を使った場合の工程である。

【図５】（ａ）は、Ｓ１０７において、基準格子マーク
から得られる位相差変動を示した図である。（ｂ）は、
Ｓ１０８において、レチクル格子マークから得られる
位相差変動を示した図である。

【図６】レチクル描画誤差、レチクルの厚み、レチクル
窓の厚み等により影響を除去するための補正データを作
成し、その補正データを考慮して走査露光する工程を示
した図である。なお、ウエハ１２上のウエハ格子マーク
１５を使った場合の工程である。

【符号の説明】

１照明光学系２レチクル５Ａ，５Ｂ，５Ｃレチクル透過窓６Ａ，６Ｂ，６Ｃレチクル格子マーク９投影光学系１０色収差制御板１２ウエハ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，… ウエハ格子マーク１９アライメント系の送光系２０ビームス
プリッター２１ガルバノミラー２３アライメント対物
レンズ２５リレーレンズ２７，２８，４３受光素子２８レーザー干渉計５１，５３，５６十字マーク５５基準格子マーク 7

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光用の光で所定形状の照明領域をマス
ク上に形成し、前記照明領域に対して相対的に前記マス
ク及び該マスクのパターンが転写される基板を同期して
走査することにより、前記マスクのパターンを逐次前記
基板上に露光する露光装置において、前記基板に形成された基板位置合わせ用のマークと、前記照明領域に対して相対的に前記マスクを所定の方向
に走査するマスク走査手段と、前記基板位置合わせ用のマークを位置検出用の光で照明
し、前記基板位置合わせ用のマークからの前記基板位置
検出用の光を検出するマーク検出系と、前記基板位置合わせ用のマークを固定したままで前記マ
スクを走査しながら、前記基板位置検出用の光を検出さ
せる制御手段と、前記制御手段により、前記マスクが走査している時に検
出された基板位置検出用の光から、露光走査時の基板用
の位置補正データを作成する位置補正データ作成手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】請求項１の露光装置は、さらに、前記マスクに形成されたマスク位置合わせ用のマーク
と、前記マスク位置合わせ用のマークを位置検出用の光で照
明し、前記マスク位置合わせ用のマークからの前記マス
ク位置検出用の光を検出するマーク検出系とを有し、前記制御手段は、前記マスク位置検出用の光を検出さ
せ、位置補正データ作成手段は、前記マスクが走査している
時に検出されたマスク位置検出用の光から、露光走査時
のマスク用の位置補正データを作成する。
【請求項３】露光用の光で所定形状の照明領域をマス
ク上に形成し、前記照明領域に対して相対的に前記マス
ク及び該マスクのパターンが転写される基板を同期して
走査することにより、前記マスクのパターンを逐次前記
基板上に露光する露光方法において、前記基板に形成された基板位置合わせ用のマークを所定
位置で停止させる工程、前記基板位置合わせ用のマークを位置検出用の光で照明
しながら、前記マスクを所定の方向に走査して、前記基
板位置合わせ用のマークからの前記位置検出用の光を検
出する工程、前記検出工程で検出された結果から、露光走査時の基板
用の位置補正データを作成する工程を有することを特徴
とする露光方法。
【請求項４】マスク位置合わせ用のマークを位置検出
用の光で照明しながら、前記マスクを所定の方向に走査
して、前記マスク位置合わせ用のマークからの前記位置
検出用の光を検出する工程、前記検出工程で検出された結果から、露光走査時のマス
ク用の位置補正データを作成する工程を有することを特
徴とする露光方法。