JPH10172890A

JPH10172890A - 投影露光方法

Info

Publication number: JPH10172890A
Application number: JP8331846A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ota; 和哉太田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 1998-06-26
Also published as: US5981116A

Abstract

(57)【要約】【課題】走査型露光装置において、計測装置を複雑化
することなく高精度に、且つ露光工程のスループットを
低下させることなく、レチクルの走査方向の倍率誤差を
計測する。【解決手段】レチクル上に走査方向に沿って複数対の
アライメントマークを形成しておき、１枚目のウエハに
露光を行う際には１番目のアライメントマークを用いて
アライメントセンサのベースライン量の計測を行い（ス
テップ１１２，１１３，１１５）、２枚目のウエハに露
光を行う際には２番目のアライメントマークを用いてベ
ースライン量の計測を行うと共に、１枚目のウエハのと
きに計測されたアライメントマークの位置ずれ量と今回
のアライメントマークの位置ずれ量とからレチクルの走
査方向の倍率誤差を求める（ステップ１１５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程中
で、マスクパターンを感光基板上に転写するための投影
露光方法に関し、特にマスクと感光基板とを同期走査し
て露光を行うステップ・アンド・スキャン方式等の走査
型露光装置で使用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子等を製造する際
に、マスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系を
介してフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラス
プレート等）上の各ショット領域に転写する投影露光装
置が使用されている。最近は、投影光学系を大型化する
ことなく、転写パターンの大面積化の要請に応えるため
に、ウエハを走査開始位置にステッピングした後、レチ
クルとウエハとを投影光学系に対して同期走査すること
によって、そのレチクルのパターン像をウエハ上の各シ
ョット領域に逐次転写するステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置が開発されている。

【０００３】このステップ・アンド・スキャン方式の投
影露光装置のような走査型露光装置においても、露光に
際してレチクルのパターン像とウエハ上の各ショット領
域との位置合わせ（アライメント）を高精度に行う必要
があるため、レチクル上のアライメントマークの位置検
出を行うためのレチクルアライメント顕微鏡と、ウエハ
上のアライメントマーク（ウエハマーク）の位置検出を
行うためのアライメントセンサとが備えられている。そ
して、レチクル交換時には、レチクルアライメント顕微
鏡を用いてレチクルがウエハステージに対して位置合わ
せされ、ウエハ交換時にはアライメントセンサを用いて
ウエハ上の各ショット領域の位置が計測され、この計測
結果に基づいてレチクルのパターン像と各ショット領域
とが重なる状態で走査露光が行われていた。

【０００４】この際に、予め例えばレチクルアライメン
ト顕微鏡で対応するアライメントマークを観察した状態
で、アライメントセンサによって対応する基準マークの
位置検出を行うことによって、レチクルのパターン像の
投影位置（露光中心）とアライメントセンサの検出位置
（検出中心）との相対間隔であるベースライン量が求め
られている。このようにベースライン量を計測する工程
は「ベースラインチェック」と呼ばれている。そして、
アライメントセンサの計測値をそのベースライン量で補
正することによって、ウエハ上の各ショット領域がそれ
ぞれレチクルのパターン像に対して高精度に重ね合わせ
られるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の走査
型露光装置においては、レチクルアライメント顕微鏡及
びアライメントセンサを用いてレチクルとウエハ上の各
ショット領域との位置合わせが行われていた。しかしな
がら、例えば１枚のレチクルを用いて１ロットのウエハ
に順次露光を行うような場合には、露光光の継続的な照
射によってレチクルが次第に熱膨張して、レチクルに描
画された回路パターンの長さが次第に変化することがあ
る。また、その回路パターンの長さが描画誤差によって
設計値と異なる恐れもある。レチクルに描画された回路
パターンの実際の長さをＬＲ、その設計上の長さをＬＲ
₀とすると、レチクルの倍率誤差（％）は１００×（Ｌ
Ｒ−ＬＲ₀)／ＬＲ₀で表される。

【０００６】このようなレチクルの倍率誤差が許容範囲
を超えると、レチクルのパターン像とウエハの各ショッ
ト領域（チップパターン）との重ね合わせ誤差が許容範
囲を超えて、最終的に得られる半導体素子等の歩留りが
悪化する不都合がある。これに関して、例えば１対のレ
チクルアライメント顕微鏡をレチクル上で非走査方向に
配置しておくことによって、上述のようにベースライン
チェックを行う際に、２つのアライメントマークの間隔
のずれ量を検出すれば、そのレチクルの非走査方向の倍
率誤差が計測できる。このように非走査方向の倍率誤差
が正確に計測できれば、例えば投影光学系の投影倍率を
それに合わせて調整することによって非走査方向の重ね
合わせ誤差を低減することができる。

【０００７】更に、走査型露光装置において、レチクル
の走査方向の倍率誤差が正確に計測できれば、その倍率
誤差に応じて例えばレチクルとウエハとの走査速度の比
の値を補正することによって、走査方向の重ね合わせ誤
差も低減できる。そこで、１対のレチクルアライメント
顕微鏡をレチクル上で走査方向に配置しておくことによ
って、レチクルの走査方向の倍率誤差を計測することも
考えられる。しかしながら、ステップ・アンド・スキャ
ン方式で使用される投影光学系の投影領域は走査方向に
狭いスリット状であるため、走査方向に対してそれら１
対のレチクルアライメント顕微鏡の間隔を広く設定する
のは困難であるため、走査方向の倍率誤差を高精度に計
測するのは困難である。また、非走査方向に配置された
レチクルアライメント顕微鏡とは別に、又は一部を共用
する形でも、新たに走査方向の倍率誤差計測用のレチク
ルアライメント顕微鏡を設けるのは、装置構成が複雑化
して製造コストも増大する不都合がある。

【０００８】また、半導体素子等の製造工程ではスルー
プット（生産性）を高めることも求められているため、
できるだけ効率的にそのレチクルの走査方向の倍率誤差
を計測できることが望ましい。本発明は斯かる点に鑑
み、レチクルとウエハとを同期走査して露光を行う走査
型露光装置において、計測装置を複雑化することなく高
精度に、且つ露光工程のスループットを低下させること
なく、レチクルの走査方向の倍率誤差を計測できる投影
露光方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光方
法は、感光基板（５）上の位置合わせ用マークの位置を
マーク検出系（１６）を用いて検出することにより感光
基板（５）とマスク（１）とを位置合わせすると共に、
マスク（１）と感光基板（５）とを同期走査することに
よってマスク（１）のパターンを感光基板（５）上に転
写露光する投影露光方法において、マスク（１）上にそ
の走査の方向に沿って形成された複数個の位置合わせ用
マーク（２２Ａ，２３Ａ〜２２Ｃ，２３Ｃ）の内の一つ
のマークである第１マーク（２２Ａ，２３Ａ）が所定位
置に来るようにマスク（１）を位置決めすると共に、こ
の第１マークの像の投影位置を計測するステップ（ステ
ップ１１２，１１３）と、この第１マークの像の投影位
置に基づいて、マスク（１）のパターン像の投影位置と
マーク検出系（１６）の検出位置との相対間隔（ベース
ライン量）を求めるステップ（ステップ１１５）と、を
有する。

【００１０】更に、本発明は、所定枚数の感光基板のそ
れぞれについてマーク検出系（１６）による検出結果、
及びその相対間隔に基づきマスク（１）に対する位置合
わせを行ってマスク（１）のパターンを転写露光した後
に、マスク（１）上の複数個の位置合わせ用マークの内
の第１マーク（２２Ａ，２３Ａ）とは異なる第２マーク
（２２Ｃ，２３Ｃ）がその所定位置に来るようにマスク
（１）を位置決めすると共に、この第２マークの像の投
影位置を計測するステップ（ステップ１１２，１１３）
と、この第２マークの像の投影位置に基づいて、マスク
（１）のパターン像の投影位置とマーク検出系（１６）
の検出位置との相対間隔を新たに求めると共に、その第
１マークの像の投影位置とその第２マークの像の投影位
置とに基づいて、マスク（１）のその走査の方向の倍率
誤差を求めるステップ（ステップ１１４，１１５）と、
を有するものである。

【００１１】斯かる本発明によれば、マスク（１）上に
例えば非走査方向に沿った２箇所に１対のアライメント
顕微鏡が配置され、先ず第１の感光基板の露光を行う前
にそのアライメント顕微鏡を介してマスク（１）上の第
１マーク（２２Ａ，２３Ａ）の感光基板側への像の投影
位置の位置ずれ量が計測され、更にマーク検出系（１
６）によって所定の基準マークの位置ずれ量が検出され
る。この際に、予めそのアライメント顕微鏡とその基準
マークとの間隔を求めておき、この間隔をそれらの位置
ずれ量で補正することによって、マーク検出系（１６）
のベースライン量が求められる。また、マスク（１）の
非走査方向の倍率誤差も求められる。

【００１２】そして、それ以降の第２の感光基板の露光
を行う前に、上記の第１の感光基板の露光を行う前に対
してマスク（１）を走査方向に所定間隔だけ移動させ
て、そのアライメント顕微鏡を介してマスク（１）上の
第２マーク（２２Ｃ，２３Ｃ）の感光基板側への像の投
影位置の位置ずれ量が計測され、更にマーク検出系（１
６）によって所定の基準マークの位置が検出される。こ
れらの計測結果より、マスク（１）の第１マーク（２２
Ａ，２３Ａ）と第２マーク（２２Ｃ，２３Ｃ）との間隔
が求められるため、この間隔を設計値と比較することに
よってマスク（１）の走査方向の倍率誤差が求められ
る。この倍率誤差に応じて、マスクと感光基板との走査
速度比を補正することによって、重ね合わせ精度が向上
する。

【００１３】この場合、マスク（１）上の複数個の位置
合わせ用マーク（２２Ａ，２３Ａ〜２２Ｃ，２３Ｃ）に
対応して、その感光基板が載置されるステージ（６）上
にその走査の方向に沿って複数個の基準マーク（２４
Ａ，２５Ａ〜２４Ｃ，２５Ｃ）を形成しておき、マスク
（１）を移動してそのマスクの複数個の位置合わせ用マ
ークの内の一つのマークをその所定位置に位置決めする
際に、ステージ（６）を移動してそれら複数個の基準マ
ーク中の対応する一つの基準マークをその所定位置に対
応する位置に位置決めするようにしてもよい。これによ
って例えば、マスク（１）を走査方向に所定間隔だけ移
動する際に、感光基板側のステージ（６）をその間隔を
倍率補正した間隔分だけ移動して、対応する２つのマー
クの位置ずれ量が検出される。この位置ずれ量から、マ
スク側及び感光基板側の位置検出装置（例えばレーザ干
渉計）の計測値の比の値のずれ等を含む総合的なマスク
の走査方向の倍率誤差が求められるため、この倍率誤差
に応じて走査速度比を補正することによって、重ね合わ
せ精度がより向上する。

【００１４】また、マスク（１）のパターン像の投影位
置とマーク検出系（１６）の検出位置との相対間隔を最
初に求める際に、マスク（１）の複数個の位置合わせ用
マーク（２２Ａ，２３Ａ〜２２Ｃ，２３Ｃ）の像の投影
位置をそれぞれ計測し（ステップ１０３〜１０６）、こ
の計測結果に基づいて、そのマスクのパターン像の投影
位置とマーク検出系（１６）の検出位置との相対間隔
（ベースライン量）を決定する（ステップ１０７，１０
９）ようにしてもよい。これによって、平均化効果が得
られるため、より高精度にベースライン量が計測され
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・ア
ンド・スキャン方式の投影露光装置で露光を行う場合に
本発明を適用したものである。図２は、本例の投影露光
装置を示し、この図２において、露光時には照明光学系
ＥＬからの露光光ＩＬによるスリット状の照明領域によ
りレチクル１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４を介してフォトレジストが塗布された
ウエハ５上に投影される。露光光ＥＬとしては、水銀ラ
ンプのｉ線等の輝線、又はエキシマレーザ光等が使用さ
れる。この際にレチクルの倍率誤差が無いものとする
と、露光光ＩＬのスリット状の照明領域に対して、レチ
クル１が図２の紙面に対して前方向（又は後方向）に一
定速度ＶＲ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（又は前方向）に一定速度β・Ｖ
Ｒ（βは投影光学系４の投影倍率で、例えば１／４，１
／５等）で走査される。以下、投影光学系４の光軸ＡＸ
に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図２の紙面
に平行にＸ軸を、図２の紙面に垂直（走査方向）にＹ軸
を取って説明する。

【００１６】この場合、レチクル１はレチクルステージ
２上に保持され、レチクルステージ２はＹ方向にレチク
ル１を一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、及
び回転方向にレチクル１の位置を調整する。レチクルス
テージ２上にはＸ軸の移動鏡３ＸＭ、及びＹ軸の移動鏡
３ＹＭが配置され、移動鏡３ＸＭ及び３ＹＭに対向する
ようにそれぞれＸ軸のレーザ干渉計３Ｘ及びＹ軸の２つ
のレーザ干渉計（不図示）が配置され、これらのレーザ
干渉計により常時得られるレチクルステージ２のＸ座標
ＸＲ、Ｙ座標ＹＲ、及び回転角の情報が、装置全体の動
作を統轄制御する主制御系９に供給されている。主制御
系９は、その位置情報等に基づいてレチクルステージ２
の動作を制御する。レーザ干渉計３Ｘ等によって計測さ
れるレチクルステージ２のＸ座標ＸＲ、及びＹ座標ＹＲ
よりなる座標系をレチクルステージの座標系（ＸＲ，Ｙ
Ｒ）と呼ぶ。

【００１７】また、レチクル１の上方に非走査方向（Ｘ
方向）に沿って２つのレチクルアライメント顕微鏡（以
下、「ＲＡ顕微鏡」と呼ぶ）１０，１１が配置されてい
る。ＲＡ顕微鏡１０，１１はそれぞれ結像系及び２次元
ＣＣＤ等の撮像素子を備え、露光光ＩＬと同じ波長の照
明光のもとでその結像系を介してレチクル１上のアライ
メントマーク及び後述の基準マークの像を重ねて形成
し、この像をその撮像素子で撮像し、その撮像素子から
の撮像信号を主制御系９内の画像処理系に供給する。こ
の画像処理系では、その撮像信号をデジタル信号に変換
して画像処理によってその基準マークの像に対するその
アライメントマークの像の位置ずれ量を求め、この位置
ずれ量を主制御系９内の演算処理系に供給する。

【００１８】一方、ウエハ５は不図示のウエハホルダを
介してウエハステージ６上に保持され、ウエハステージ
６はＹ方向にウエハ５を一定速度で移動すると共に、Ｘ
方向、及びＹ方向にウエハ５のステッピングを行う機能
を有する。更に、ウエハステージ６には、ウエハ５のＺ
方向の位置、及び傾斜角を調整するＺレベリングステー
ジや、所定範囲内でウエハ５の回転角を調整する回転ス
テージ等も含まれている。そして、ウエハステージ６上
にもＸ軸の移動鏡７ＸＭ、及びＹ軸の移動鏡７ＹＭが配
置され、移動鏡７ＸＭ及び７ＹＭに対向するようにそれ
ぞれＸ軸のレーザ干渉計７Ｘ及びＹ軸の２つのレーザ干
渉計（不図示）が配置され、これらのレーザ干渉計によ
り常時得られるウエハステージ６のＸ座標ＸＷ、Ｙ座標
ＹＷ、及び回転角の情報が主制御系９に供給されてい
る。主制御系９は、その位置情報等に基づいてウエハス
テージ６の動作を制御する。本例では、レチクルステー
ジ２及びウエハステージ６を同期走査することによって
レチクル１のパターン像を逐次ウエハ５上の各ショット
領域に転写する走査露光動作と、ウエハステージをステ
ッピングして次のショット領域を走査開始位置に移動す
る動作とを繰り返す所謂ステップ・アンド・スキャン方
式で露光が行われる。また、レーザ干渉計７Ｘ等によっ
て計測されるウエハステージ６のＸ座標ＸＷ、及びＹ座
標ＹＷよりなる座標系をウエハステージの座標系（Ｘ
Ｗ，ＹＷ）と呼ぶ。

【００１９】また、投影光学系４の下部側面に、ウエハ
５の表面に例えば複数のスリット像を投影する投射光学
系１９Ａと、ウエハ５からの反射光を集光してそれらの
スリット像を再結像し、これらの位置ずれ量に対応する
複数のフォーカス信号を生成する集光光学系１９Ｂと、
からなるフォーカス位置検出系が配置され、そのフォー
カス信号が不図示のＺレベリングステージ駆動系に供給
されている。例えばそれらのフォーカス信号がそれぞれ
所定レベルを保つようにウエハステージ６内のＺレベリ
ングステージを駆動することによって、ウエハ５のオー
トフォーカス等が行われる。

【００２０】更に、ウエハのアライメントを行うため
に、投影光学系４の側面にオフ・アクシス方式で、且つ
画像処理方式（以下、「ＦＩＡ方式」と呼ぶ）のアライ
メントセンサ１６が固定され、投影光学系４の斜め上方
にＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式で、且つ２光束干
渉方式（以下、「ＬＩＡ方式」と呼ぶ）方式のＹ軸のア
ライメントセンサ１７Ｙが配置され、このアライメント
センサ１７Ｙを光軸ＡＸの周りに９０°回転した位置に
ＬＩＡ方式のＸ軸のアライメントセンサ（不図示）が配
置されている。ＦＩＡ方式のアライメントセンサ１６
は、例えば比較的広帯域の照明光ＡＬ１のもとで検出対
象のマークの像を内部の指標板上に形成し、このマーク
の像、及びその指標板上の指標マークの像を重ねて２次
元ＣＣＤ等の撮像素子上にリレーする。また、その撮像
素子はそれぞれ走査方向がＸ方向及びＹ方向の２つの撮
像素子よりなり、これらの撮像素子からの撮像信号を主
制御系９内の画像処理系で処理することによって、その
指標マークに対するその検出対象のマークの像のＸ方
向、及びＹ方向への位置ずれ量が検出できる。また、こ
れらの位置ずれ量にウエハステージ６のＸ座標、及びＹ
座標を加算することによって、検出対象のマークのウエ
ハステージの座標系でのＸ座標、及びＹ座標も求められ
る。

【００２１】一方、ＬＩＡ方式のＹ軸のアライメントセ
ンサ１７Ｙから射出された１対のレーザビームＡＬ２
は、光路折り曲げ用のミラー１８を介して投影光学系４
に入射し、投影光学系４を通過したレーザビームＡＬ２
は、ウエハ５上のＹ方向に所定ピッチで形成された回折
格子状のＹ軸のウエハマークに所定の交差角で照射され
る。このマークからほぼ垂直上方に１対のレーザビーム
ＡＬ２の±１次回折光よりなる干渉光が発生し、この干
渉光は投影光学系４、ミラー１８を介してアライメント
センサ１７Ｙ内の光電センサで光ビート信号に変換され
る。この光ビート信号は主制御系９内の信号処理系に供
給され、この信号処理系で参照ビート信号と位相が比較
され、検出された位相差が主制御系９内の演算処理系に
供給される。その位相差、及びウエハステージ６のＹ座
標よりその検出対象のマークのＹ座標が検出される。同
様に、不図示のＬＩＡ方式のＸ軸のアライメントセンサ
を使用することによって、回折格子状のＸ軸のウエハマ
ークの座標が検出される。

【００２２】このように本例では、２種類のウエハ用の
アライメントセンサを例えばウエハの表面の平坦度等に
応じて使い分けることができる。なお、ウエハ用のアラ
イメントセンサとしてはそれ以外に、スリット状のレー
ザビームとドット列状のウエハマークとを相対走査する
レーザ・ステップ・アライメント方式（ＬＳＡ方式）等
のアライメントセンサも使用できる。これらのアライメ
ントセンサを使用する場合には、予めレチクル１のパタ
ーン像の投影位置（例えば投影像の中心の位置）と、そ
のアライメントセンサの検出位置（例えば検出中心の位
置）との相対間隔であるベースライン量を計測しておく
必要がある。ＦＩＡ方式のアライメントセンサ１６の検
出中心とは、例えば内部の指標板上の指標マークのウエ
ハステージ６上への投影像の中心であり、ＬＩＡ方式の
アライメントセンサ１７Ｙの検出中心とは、例えば検出
対象のマークからの干渉光の光ビート信号と参照ビート
信号との位相差が０になるときのそのマークの位置であ
る。更に、レチクル１もウエハステージ６に対して位置
決めする必要があるため、ウエハステージ６上でウエハ
５の近傍に、その表面がウエハ５の表面と同じ高さにな
るように基準マーク部材８が固定されている。

【００２３】基準マーク部材８は光透過性の基板よりな
り、その表面に種々の基準マークが形成されている。こ
れらの基準マークの内のレチクルアライメント用の基準
マークは底面側から照明されている発光性のマークであ
る。即ち、図２において、ウエハステージ６の内部で基
準マーク部材８の底部に、光ファイバ１２を介して露光
光ＩＬと同じ波長域の照明光ＩＬ１が導かれ、照明光Ｉ
Ｌ１が集光レンズ１３、ビームスプリッタ１４、及びミ
ラー１５を介して基準マーク部材８上の１対の基準マー
クを照明している。実際には、照明光ＩＬ１は更に４つ
の光束に分割されており、基準マーク部材８上の更に２
対の基準マークが底面側から照明されている。

【００２４】次に、本例のレチクルアライメント時、及
びベースラインチェック時に使用されるアライメントマ
ーク、及び基準マークの形状、及び配列につき説明す
る。図３は、レチクル１に形成されたアライメントマー
クの配列を示し、この図３において、レチクル１のパタ
ーン領域２０をＸ方向に挟むように１番目の１対のアラ
イメントマーク２２Ａ，２３Ａが形成され、これらのア
ライメントマーク２２Ａ，２３ＡをＹ方向に順次所定間
隔移動した位置に２番目の１対のアライメントマーク２
２Ｂ，２３Ｂ、及び３番目の１対のアライメントマーク
２２Ｃ，２３Ｃが形成されている。２番目のアライメン
トマーク２２Ｂ，２３Ｂがレチクル１中でＹ方向の中央
に位置している。図５（ｂ）に示すように、アライメン
トマーク２２Ａは十字型の遮光パターンであり、他のア
ライメントマーク２２Ｂ，２２Ｃ，２３Ａ〜２３Ｃも同
一形状である。

【００２５】また、露光光によるスリット状の照明領域
２１の−Ｘ方向の端部近傍、及び＋Ｘ方向の端部近傍に
それぞれ、図２のＲＡ顕微鏡１０の観察領域１０Ｒ及び
ＲＡ顕微鏡１１の観察領域１１Ｒが設定され、レチクル
１をＹ方向に移動することによって、アライメントマー
ク２２Ａ〜２２Ｃ，及び２３Ａ〜２３Ｃがそれぞれ観察
領域１０Ｒ及び１１Ｒ内に収まるように配置されてい
る。図３では観察領域１０Ｒ及び１１Ｒ内にそれぞれア
ライメントマーク２２Ｂ及び２３Ｂが収まっている。

【００２６】図４は基準マーク部材８上の基準パターン
の配置を示し、この図４において、基準マーク部材８上
の＋Ｘ方向の辺の近傍にＹ方向に沿って３個の同一形状
の基準マーク２４Ａ〜２４Ｃが形成され、これらの基準
マーク２４Ａ〜２４Ｃと対称な形状及び配置で、基準マ
ーク部材８上の−Ｘ方向の辺の近傍にＹ方向に沿って３
個の基準マーク２５Ａ〜２５Ｃが形成されている。図５
（ａ）に示すように、基準マーク２４Ａは、正方形の開
口パターン３１を挟むようにＸ方向に配列された４本の
線状の遮光パターン３０ＸＡ〜３０ＸＤ、及び開口パタ
ーン３１を挟むようにＹ方向に配列された４本の線状の
遮光パターン３０ＹＡ〜３０ＹＤより構成されている。
そして、開口パターン３１のレチクル１への投影像中
に、図５（ｂ）のアライメントマーク２２Ａが収まるよ
うに開口パターン３１の大きさが規定されている。更
に、基準マーク２４Ａ〜２４Ｃ，２５Ａ〜２５Ｃはそれ
ぞれ底面側から露光光と同じ波長の照明光で照明される
発光マークである。

【００２７】また、本例の投影光学系４は反転投影を行
うため、基準マーク部材８上の基準マーク２４Ａ〜２４
Ｃ，２５Ａ〜２５Ｃの配置は、レチクル１上のアライメ
ントマーク２２Ａ〜２２Ｃ，２３Ａ〜２３Ｃの設計上の
配置を投影光学系４の設計上の投影倍率β₀で反転縮小
した配置となっている。従って、図４に示すように、中
央の基準マーク２４Ｂ，２５Ｂの中心を図３のスリット
状の照明領域２１と共役な露光領域２１Ｗの中心に合わ
せると、図３の観察領域１０Ｒ，１１Ｒと共役なＲＡ顕
微鏡１０，１１のウエハステージ上での観察領域１０
Ｗ，１１Ｗ内にそれぞれ基準マーク２４Ｂ，２５Ｂが収
まる。この状態から図２のウエハステージ６をＹ方向に
移動することによって、他の基準マーク２４Ａ，２４Ｃ
及び２５Ａ，２５Ｃもそれぞれ観察領域１０Ｗ，１１Ｗ
内に設定される。

【００２８】また、本例では基準マーク部材８上で基準
マーク２４Ａ，２５Ａの中心から−Ｙ方向に間隔ＢＬの
位置に図２のＦＩＡ方式のアライメントセンサ１６用の
基準マーク２６Ａが形成されている。同様に、基準マー
ク２４Ｂ，２５Ｂの中心から−Ｙ方向に間隔ＢＬの位
置、及び基準マーク２４Ｃ，２５Ｃの中心から−Ｙ方向
に間隔ＢＬの位置にもそれぞれ基準マーク２６Ａと同一
形状の基準マーク２６Ｂ，２６Ｃが形成されている。そ
の間隔ＢＬは、アライメントセンサ１６のＹ方向のベー
スライン量の設計値である。従って、図４に示すよう
に、中央の基準マーク２４Ｂ，２５Ｂが観察領域１０
Ｗ，１１Ｗ内に収まる状態では、スリット状の露光領域
２１Ｗを含む投影光学系４の有効露光フィールド４Ｗに
ほぼ外接しているアライメントセンサ１６の観察領域１
６Ｗ内に、対応する基準マーク２６Ｂが収まるようにな
る。同様に他の基準マーク２４Ａ，２５Ａ及び２４Ｃ，
２５Ｃが順次観察領域１０Ｗ及び１１Ｗ内に収まる状態
では、観察領域１６Ｗ内に順次基準マーク２６Ａ及び２
６Ｃが収まる。

【００２９】また、基準マーク２６Ａは、Ｘ軸の基準マ
ーク２７Ｘ、及びこのマークを９０°回転した形状のＹ
軸の基準マーク２７Ｙよりなり、基準マーク２７Ｘは、
図６に示すように、Ｘ方向にピッチＰで反射性の直線状
パターンを配列したライン・アンド・スペースパターン
である。この基準マーク２７Ｘは、回折格子状マークと
しても使用できる。

【００３０】更に、図４において、基準マーク２４Ａ，
２５Ａが観察領域１０Ｗ，１１Ｗ内にある状態で、図１
のＬＩＡ方式のＹ軸のアライメントセンサ１７Ｙからの
レーザビームＡＬ２が照射される領域、及び不図示のＸ
軸のアライメントセンサからのレーザビームが照射され
る領域にそれぞれＬＩＡ方式の基準マーク２８Ａ及び２
９Ａが形成されている。基準マーク２９Ａは、図６に示
すように基準マーク２７Ｘと同じ形状の回折格子状のマ
ークであり、基準マーク２８Ａは、基準マーク２９Ａを
９０°回転した形状である。この場合、基準マーク２４
Ａ，２５Ａの中心に対するＬＩＡ方式の基準マーク２９
ＡのＸ方向への位置ずれ量ＢＬ_LX、及び基準マーク２８
ＡのＹ方向への位置ずれ量ＢＬ_LYがそれぞれ、ＬＩＡ方
式のＸ軸のアライメントセンサ、及びＹ軸のアライメン
トセンサ１７Ｙのベースライン量の設計値である。同様
に、基準マーク２４Ｂ，２５Ｂに対してもそれぞれ間隔
ＢＬ_LX、及びＢＬ_LYだけ離れた位置にＬＩＡ方式の基準
マーク２９Ｂ及び２８Ｂが形成され、基準マーク２４
Ｃ，２５Ｃに対しても同じ位置関係でＬＩＡ方式の基準
マーク２９Ｃ及び２８Ｃが形成されている。

【００３１】次に、本例の投影露光装置でレチクルアラ
イメント及びベースラインチェックを行う際の動作の一
例につき、図１のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図１のステップ１０１でレチクル交換が行われ、
図２のレチクルステージ２上にレチクル１が初めてロー
ドされたものとすると、ステップ１０２において、基準
マーク部材８上の基準マークを発光させた状態で、ウエ
ハステージ６を駆動することによって、基準マーク部材
８上の例えば１番目の基準マーク２４Ａ，２５Ａの像を
ＲＡ顕微鏡１０，１１の観察領域内に移動し、この状態
でウエハステージ６を静止する。次に、ステップ１０３
において、レチクルステージ２を駆動してレチクル１を
Ｙ方向に移動しながら、ＲＡ顕微鏡１０，１１でアライ
メントマークのサーチを行い、レチクル１上の１番目の
アライメントマーク２２Ａ，２３ＡをそれぞれＲＡ顕微
鏡１０，１１の観察領域１０Ｒ，１１Ｒ内に移動する。

【００３２】図７（ａ）は、レチクル１側に基準マーク
部材８の像８Ｒが投影されている状態を示し、この図７
（ａ）において、ＲＡ顕微鏡１０，１１の観察領域１０
Ｒ，１１Ｒ内にそれぞれ基準マーク２４Ａ，２５Ａの像
（マーク像）２４ＡＲ，２５ＡＲが収まり、マーク像２
４ＡＲ，２５ＡＲの中央部にアライメントマーク２２
Ａ，２３Ａが収まっている。そこで、レチクルステージ
２をＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微動することによっ
て、マーク像２４ＡＲ，２５ＡＲに対するアライメント
マーク２２Ａ，２３ＡのＹ方向への位置ずれ量が殆どな
く、且つマーク像２４ＡＲ，２５ＡＲに対するアライメ
ントマーク２２Ａ，２３ＡのＸ方向への位置ずれ量がほ
ぼ対称になるようにして、レチクルステージ２を静止さ
せる。これによって、マーク像２４ＡＲ，２５ＡＲの中
心にアライメントマーク２２Ａ，２３Ａの中心がほぼ合
致し、且つマーク像２４ＡＲ，２５ＡＲを通る直線に対
してアライメントマーク２２Ａ，２３Ａを通る直線がほ
ぼ平行になる。この状態で、ＲＡ顕微鏡１０を介してマ
ーク像２４ＡＲに対するアライメントマーク２２ＡのＸ
方向、Ｙ方向への位置ずれ量（ΔｘＡ１，ΔｙＡ１）を
検出し、ＲＡ顕微鏡１１を介してマーク像２５ＡＲに対
するアライメントマーク２３Ａの位置ずれ量（ΔｘＢ
１，ΔｙＢ１）を検出し、主制御系９ではこれらの位置
ずれ量の平均値（Δｘ１，Δｙ１）を求めて記憶する。
この際に、ウエハステージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）での
計測値（ＸＷ₀，ＹＷ₀)、及びレチクルステージの座標
系（ＸＲ，ＹＲ）の計測値（ＸＲ₁，ＹＲ₁)も記憶され
る。

【００３３】なお、本例ではレチクル１側で基準マーク
２４Ａ，２５Ａの像に対するアライメントマーク２２
Ａ，２３Ａの位置ずれ量を検出しているが、これは図７
（ｃ）に示すように、レチクル１の像をウエハステージ
６上に投影して、基準マーク２４Ａ，２５Ａに対するア
ライメントマーク２２Ａ，２３Ａの像（マーク像）２２
ＡＷ，２３ＡＷの位置ずれ量を検出するのと等価であ
る。また、この際に、図２のアライメントセンサ１６の
観察領域１６Ｗ内に、図７（ｃ）に示すように、ＦＩＡ
方式の基準マーク２６Ａが収まっているため、ステップ
１０４でアライメントセンサ１６によって検出中心に対
する基準マーク２６ＡのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量
（ΔｘＣ１，ΔｙＣ１）を検出し、主制御系９内に記憶
する。同様に、図２のＬＩＡ方式のアライメントセンサ
１７Ｙ等でも対応する基準マークの位置ずれ量が検出で
きるが、そのベースライン量の補正動作はアライメント
センサ１６の場合と同様であるため、説明を省略する。

【００３４】それに続くステップ１０５では、レチクル
ステージ２を−Ｙ方向に駆動して、図７（ａ）に示すよ
うにレチクル１を−Ｙ方向に移動して、観察領域１０
Ｒ，１１Ｒ内のマーク像２４ＡＲ，２５ＡＲ内に２番目
のアライメントマーク２２Ｂ，２３Ｂを移動する。そし
て、レチクルステージ２のＹ方向の位置を微動して、マ
ーク像２４ＡＲ，２５ＡＲの中心にアライメントマーク
２２Ｂ，２３Ｂの中心がほぼ合致する状態でレチクル１
を静止させて、ＲＡ顕微鏡１０，１１を介してマーク像
２４ＡＲ及び２５ＡＲに対するアライメントマーク２２
Ｂ及び２３ＢのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量（ΔｘＡ
２，ΔｙＡ２），及び（ΔｘＢ２，ΔｙＢ２）を検出
し、主制御系９ではこれらの位置ずれ量の平均値（Δｘ
２，Δｙ２）を求めて記憶する。この際に、レチクルス
テージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）の計測値（ＸＲ₂，ＹＲ
₂)も記憶される。ウエハステージの座標は変化していな
い。

【００３５】それに続くステップ１０６では、更にレチ
クルステージ２を−Ｙ方向に駆動して、マーク像２４Ａ
Ｒ，２５ＡＲ内に３番目のアライメントマーク２２Ｃ，
２３Ｃを移動し、図７（ｂ）に示すように、マーク像２
４ＡＲ，２５ＡＲの中心にアライメントマーク２２Ｃ，
２３Ｃの中心がほぼ合致する状態でレチクル１を静止さ
せる。そして、ＲＡ顕微鏡１０，１１を介してマーク像
２４ＡＲ及び２５ＡＲに対するアライメントマーク２２
Ｃ及び２３ＣのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量（ΔｘＡ
３，ΔｙＡ３），（ΔｘＢ３，ΔｙＢ３）を検出し、主
制御系９ではこれらの位置ずれ量の平均値（Δｘ３，Δ
ｙ３）を求めて記憶する。この際に、レチクルステージ
の座標系（ＸＲ，ＹＲ）の計測値（ＸＲ₃，ＹＲ₃)も記
憶される。

【００３６】次にステップ１０７において、主制御系９
では、上記のように計測された３回の位置ずれ量（Δｘ
１，Δｙ１），（Δｘ２，Δｙ２），（Δｘ３，Δｙ
３）の平均値（ΔｘＲ，ΔｙＲ）を求め、これをレチク
ルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）のウエハステージの
座標系（ＸＷ，ＹＷ）に対するオフセットとする。これ
は、例えばレチクル１の中央のアライメントマーク２２
Ｂ，２３Ｂを基準とすると、レチクルステージの座標系
（ＸＲ，ＹＲ）がステップ１０５で記憶された座標値
（ＸＲ₂，ＹＲ₂)からその平均値（ΔｘＲ，ΔｙＲ）を
引いた座標値（ＸＲ ₀，ＹＲ₀)となり、且つウエハステ
ージの座標系（ＸＷ，ＹＷ）がステップ１０３（ステッ
プ１０５でも同じ）で記憶された座標値（ＸＷ₀，ＹＷ
₀)となるときに、レチクル１と基準マーク部材８上の基
準マーク２４Ａ，２５Ａとが高精度に重ね合わされた状
態であることを意味する。従って、投影光学系４のレチ
クルからウエハへの投影倍率βを用いると、走査露光時
には、レチクルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）からそ
の座標値（ＸＲ₀，ＹＲ₀)を差し引いた値のβ倍がウエ
ハステージ６の変位量となるように制御することによっ
て、パターンの中心付近では高い重ね合わせ精度が得ら
れる。

【００３７】それに続くステップ１０８で主制御系９
は、ステップ１０３及び１０６で得られたアライメント
マークの位置ずれ量（Δｘ１，Δｙ１），（Δｘ３，Δ
ｙ３）よりレチクル１の走査方向の倍率誤差を算出す
る。この場合、図７（ａ）のようにマーク像２４ＡＲ，
２５ＡＲに対してアライメントマーク２２Ａ，２３Ａが
ほぼ合致している状態から、図７（ｂ）のようにマーク
像２４ＡＲ，２５ＡＲに対してアライメントマーク２２
Ｃ，２３Ｃがほぼ合致している状態までに、レチクルス
テージ２がＹ方向に移動した実際の距離（レーザ干渉計
によって計測される距離）をＬＹ、アライメントマーク
２２Ａ，２３Ａからアライメントマーク２２Ｃ，２３Ｃ
までのＹ方向の設計上の間隔をＬＹ₀とすると、レチク
ル１の走査方向（Ｙ方向）の倍率誤差ΔＭＲＹは、次の
ようになる。

【００３８】 ΔＭＲＹ＝（ＬＹ＋Δｙ１−Δｙ３−ＬＹ₀)／ＬＹ₀ （１）また、投影光学系４の投影倍率β（符号は正とする）を
用いると、レチクル１の走査方向の倍率誤差が０である
ときには、レチクル１上でＹ方向の設計上の長さがＬＹ
₀のパターンはウエハ５上でＹ方向の長さがβ・ＬＹ₀
の像となる。そこで、ウエハ５上の各ショット領域内に
それまでの工程で形成されているパターンのＹ方向の長
さは設計値通りとすると、重ね合わせ誤差を小さくする
ために、走査露光時のＹ方向へのレチクルステージ２の
走査速度ＶＲ、及びウエハステージ６の走査速度ＶＷ
（方向は逆）は次の関係を満たす必要がある。

【００３９】ＶＲ：ＶＷ＝ＬＹ₀・（１＋ΔＭＲＹ）：β・ＬＹ₀ 従って、主制御系９は走査露光時の両ステージの走査速
度比ＶＷ／ＶＲを次のように決定する。ＶＷ／ＶＲ＝β／（１＋ΔＭＲＹ）（２）次に、ステップ１０９において主制御系９は、アライメ
ントセンサ１６のＸ方向、Ｙ方向のベースライン量（Ｂ
ＬＸ，ＢＬＹ）を求める。即ち、図４に示すように、基
準マーク２４Ａ，２５Ａの中心から基準マーク２６Ａま
でのＹ方向の間隔はＢＬであるため、投影倍率β、ステ
ップ１０７で求めたレチクル１の平均的な位置ずれ量
（ΔｘＲ，ΔｙＲ）、及びステップ１０４で求めた基準
マーク２６Ａの位置ずれ量（ΔｘＣ１，ΔｙＣ１）を用
いて、ベースライン量（ＢＬＸ，ＢＬＹ）は次のように
なる。但し、投影光学系４による反転投影を考慮して、
レチクル１の位置ずれ量をウエハステージ上での位置ず
れ量に換算している。

【００４０】ＢＬＸ＝−β・ΔｘＲ−ΔｘＣ１（３Ａ）ＢＬＹ＝ＢＬ−β・ΔｙＲ−ΔｙＣ１（３Ｂ）そして、次にベースラインチェックが行われるまでは、
そのようにして求められたベースライン量（ＢＬＸ，Ｂ
ＬＹ）が使用される。なお、ステップ１０８において
は、レチクル１の非走査方向の倍率誤差も求めることが
できる。即ち、基準マーク部材８上の基準マーク２４
Ａ，２５ＡのＸ方向の間隔（ＡＬとする）は既知である
ため、投影光学系４のウエハからレチクルへの投影倍率
（１／β）を用いると、マーク像２４ＡＲ，２５ＡＲの
レチクル１上でのＸ方向の間隔はＡＬ／βとなり、これ
が投影倍率βのもとでのアライメントマーク２２Ａ〜２
２Ｃと２３Ａ〜２３ＣとのＸ方向の間隔の設計値であ
る。また、アライメントマーク２２Ａ〜２２Ｃの非走査
方向への位置ずれ量ΔｘＡ１〜ΔｘＡ３の平均値をΔｘ
Ａ、アライメントマーク２３Ａ〜２３Ｃの非走査方向へ
の位置ずれ量ΔｘＢ１〜ΔｘＢ３の平均値をΔｘＢとす
ると、レチクル１の非走査方向（Ｘ方向）への倍率誤差
ΔＭＲＸは、次のようになる。

【００４１】 ΔＭＲＸ＝（ΔｘＢ−ΔｘＡ）／（ＡＬ／β）（４）このレチクル１の非走査方向への倍率誤差を補正するた
めには、例えば図２の投影光学系４の一部のレンズを光
軸方向に微動する機構、又は投影光学系４の一部のレン
ズ間の密閉空間内の気体圧力を制御する機構等を設け
て、投影光学系４の投影倍率を補正してやればよい。

【００４２】次に、本例の投影露光装置を用いて１ロッ
トのウエハに順次アライメント及び露光を行う場合の動
作の一例につき説明する。この際には、オフ・アクシス
方式のアライメントセンサ１６を使用するものとする。
この場合、先ず図１のステップ１１１でウエハステージ
６上のウエハの交換が行われ、次のステップ１１２で、
ベースライン・チェックを行うために、基準マーク部材
８上の基準マークを発光させた状態で、ウエハステージ
６を駆動することによって、基準マーク部材８上の基準
マーク２４Ａ，２５Ａの像をＲＡ顕微鏡１０，１１の観
察領域１０Ｒ，１１Ｒ内に移動する。そして、ウエハス
テージ６の座標がステップ１０３で計測された座標値
（ＸＷ₀，ＹＷ₀)と同じになる位置でウエハステージ６
を静止する。更に、レチクル１上で最も前に計測された
１対のアライメントマーク、即ちここでは１番目のアラ
イメントマーク２２Ａ，２３Ａをそれぞれ観察領域１０
Ｒ，１１Ｒ内で、ステップ１０３の計測時と同じ位置関
係に設定する。これは、レチクルステージ２の座標をス
テップ１０３の計測時の（ＸＲ₁，ＹＲ₁)に設定するこ
とを意味する。

【００４３】次のステップ１１３で、ＲＡ顕微鏡１０を
介してマーク像２４ＡＲに対する一方のアライメントマ
ークのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量（ΔｘＡｉ，Δｙ
Ａｉ）を検出し、ＲＡ顕微鏡１１を介してマーク像２５
ＡＲに対する他方のアライメントマークの位置ずれ量
（ΔｘＢｉ，ΔｙＢｉ）を検出し、主制御系９ではこれ
らの位置ずれ量の平均値（Δｘｉ，Δｙｉ）を求めて記
憶する。次のステップ１１４で、レチクル１のウエハス
テージに対する平均的な位置ずれ量を補正する。これま
での平均的な位置ずれ量（ΔｘＲ，ΔｙＲ）は、ステッ
プ１０３〜１０６で計測された３回の位置ずれ量（Δｘ
１，Δｙ１），（Δｘ２，Δｙ２），（Δｘ３，Δｙ
３）の平均値であり、今回は求められた平均値（Δｘ
ｉ，Δｙｉ）で対応するその前の平均値を置き換えて新
たな平均値（ΔｘＲ’，ΔｙＲ’）を求め、これをレチ
クルステージの座標系（ＸＲ，ＹＲ）のウエハステージ
の座標系（ＸＷ，ＹＷ）に対するオフセットとする。

【００４４】更に、可能であればレチクル１の走査方向
の倍率誤差を求める。ステップ１０８で示したように、
レチクル１の走査方向の倍率誤差は、図３のレチクル１
上の走査方向の両端のアライメントマーク２２Ａ，２３
Ａ、及びアライメントマーク２２Ｃ，２３Ｃの間隔から
求められるため、ステップ１１２で計測されるアライメ
ントマークがアライメントマーク２２Ａ，２３Ａ又は２
２Ｃ，２３Ｃである場合には、走査方向の倍率誤差が求
められる。この場合、計測されたレチクル１の位置ずれ
量の平均値のＹ座標Δｙｉで、（１）式中のΔｙ１又は
Δｙ３を置き換えることによって新たな走査方向の倍率
誤差ΔＭＲＹ’が算出される。そして、この倍率誤差Δ
ＭＲＹ’を（２）式の倍率誤差ΔＭＲＹに代入すること
によって、走査速度比ＶＷ／ＶＲが更新される。これ以
後は、この更新された走査速度比が使用される。

【００４５】一方、ステップ１１２で計測されるアライ
メントマークが中央のアライメントマーク２２Ｂ，２３
Ｂである場合には、レチクル１の平均的な位置ずれ量の
補正のみが行われ、走査方向の倍率誤差は更新されな
い。次のステップ１１５では、ステップ１１４で求めら
れたレチクル１の位置ずれ量（ΔｘＲ’，ΔｙＲ’）を
（３Ａ）式、（３Ｂ）式の（ΔｘＲ，ΔｙＲ）の代わり
に代入し、且つステップ１１３で求めた基準マーク２６
Ａの位置ずれ量（ΔｘＣ１，ΔｙＣ１）を（３Ａ式）、
（３Ｂ）式に代入することによって、アライメントセン
サ１６のＸ方向、Ｙ方向の新たなベースライン量（ＢＬ
Ｘ，ＢＬＹ）を求める。そして、ステップ１１６では、
先ずウエハに対するアライメントを行う。この場合、例
えばエンハンスト・グローバル・アライメント方式（Ｅ
ＧＡ方式）を用いるものとすると、そのウエハ上から選
択された所定個数のショット領域（サンプルショット）
に付設されたウエハマークの座標をオフ・アクシス方式
のアライメントセンサ１６で計測し、この計測結果を統
計処理することによってそのウエハ上の全部のショット
領域の配列座標を算出する。その後、算出された配列座
標をステップ１１５で求めたベースライン量（ＢＬＸ，
ＢＬＹ）で補正した座標を用いてウエハステージ６をス
テッピングさせて、各ショット領域を順次走査開始位置
に移動する。そして、露光光ＩＬの照射を開始してウエ
ハステージ６及びレチクルステージ２を上記の走査速度
比で駆動することによって、各ショット領域に順次レチ
クル１のパターン像が露光される。

【００４６】１枚のウエハに対する露光が終了した後、
ステップ１１７に移行して、残りのウエハが有るかどう
かを判定し、有る場合にはステップ１１１に戻ってウエ
ハの交換からステップ１１６の露光までの工程を繰り返
す。そして、ステップ１１７で残りのウエハが無くなっ
たときに露光工程が終了する。本例で２枚目以降のウエ
ハに露光を行う場合、ステップ１１２では、ウエハ交換
毎に順次図３のレチクル１上の第２のアライメントマー
ク２２Ｂ，２３Ｂ、第３のアライメントマーク２２Ｃ，
２３Ｃ、第１のアライメントマーク２２Ａ，２３Ａ、…
の順序でアライメントマークの位置ずれ量が計測され、
ステップ１１４ではその計測結果に基づいてレチクル１
の平均的な位置ずれ量が補正される。そして、アライメ
ントマーク２２Ｂ，２３Ｂ又は２２Ｃ，２３Ｃの位置計
測時にはレチクル１の走査方向の倍率誤差が求められ
る。従って、非走査方向に配列した１対のＲＡ顕微鏡１
０，１１を用いてスループットを低下させることなく、
レチクル１の走査方向の倍率誤差が求められることにな
る。この倍率誤差に応じて走査速度比を補正することに
よって、重ね合わせ精度が向上する。

【００４７】なお、上述の実施の形態では、ウエハを交
換する毎にベースラインチェックを行っているが、所定
の複数枚のウエハへの露光が終わる毎に異なるアライメ
ントマークを用いてベースラインチェックを行うように
してもよい。また、上述の実施の形態では基準マーク部
材８上の基準マークとしては１番目の基準マーク２４
Ａ，２５Ａのみが使用されていた。しかしながら、本例
では３対の基準マークが形成されているため、レチクル
アライメント時にレチクル１を移動するときに基準マー
ク部材８側も移動するようにしてもよい。この場合、図
１のステップ１０２〜１０４までの動作は同じである。

【００４８】図８（ａ）は基準マーク部材８上にレチク
ル１の像１Ｗを投影した状態を示し、この図８（ａ）に
おいて、ＲＡ顕微鏡１０，１１の観察領域１０Ｗ及び１
１Ｗ内にそれぞれ基準マーク２４Ａとマーク像２２ＡＷ
と、及び基準マーク２５Ａとマーク像２３ＡＷとが収ま
っており、アライメントセンサ１６の観察領域１６Ｗ内
に基準マーク２６Ａが収まっている。この状態で、ＲＡ
顕微鏡１０，１１を介してアライメントマーク２２Ａ，
２３Ａの位置ずれ量（ΔｘＡ１，ΔｙＡ１），（ΔｘＢ
１，ΔｙＢ１）が検出される。但し、次のステップ１０
５に対応してこの変形例では、ウエハステージ６を駆動
して基準マーク部材８を＋Ｙ方向に基準マーク２４Ａ及
び２４Ｂの間隔分だけ移動し、且つこの移動の間隔に投
影光学系４の投影倍率βの逆数（１／β）を乗じた間隔
だけレチクルステージ２を駆動してレチクル１を−Ｙ方
向に移動する（レチクル１の像１Ｗは＋Ｙ方向に移動す
る）。これによって、図８（ａ）の観察領域１０Ｗ，１
１Ｗ内にはそれぞれ２番目の基準マーク２４Ｂ，２５Ｂ
（図４参照）、及び２番目のアライメントマーク２２
Ｂ，２３Ｂの像が収まるため、この状態でＲＡ顕微鏡１
０，１１を介してアライメントマーク２２Ｂ，２３Ｂの
位置ずれ量（ΔｘＡ２，ΔｙＡ２），（ΔｘＢ２，Δｙ
Ｂ２）を検出し、アライメントセンサ１６で基準マーク
２６Ｂの位置ずれ量を検出する。

【００４９】次に、ステップ１０６に対応して、ウエハ
ステージ６を駆動して基準マーク部材８を＋Ｙ方向に基
準マーク２４Ｂ及び２４Ｃの間隔分だけ移動し、且つこ
の移動の間隔に（１／β）を乗じた間隔だけレチクルス
テージ２を駆動してレチクル１を−Ｙ方向に移動する。
これによって、図８（ｂ）に示すように、観察領域１０
Ｗ，１１Ｗ内にはそれぞれ３番目の基準マーク２４Ｃ，
２５Ｃ、及び３番目のアライメントマーク２２Ｃ，２３
Ｃの像２２ＣＷ，２３ＣＷが収まるため、ＲＡ顕微鏡１
０，１１を介してアライメントマーク２２Ｃ，２３Ｃの
位置ずれ量（ΔｘＡ３，ΔｙＡ３），（ΔｘＢ３，Δｙ
Ｂ３）を検出し、アライメントセンサ１６で基準マーク
２６Ｃの位置ずれ量を検出する。その後、ステップ１０
７に対応して３組の位置ずれ量を平均してレチクル１の
平均的な位置ずれ量を求める。これによって求められる
位置ずれ量は、ウエハステージ６の走査露光時の位置に
対応した位置ずれ量であるため、より正確にレチクルス
テージの座標系のウエハステージの座標系に対するオフ
セットを求めることができる。

【００５０】また、この変形例でもステップ１０８と同
様に（１）式よりレチクル１の走査方向の倍率誤差を求
めるが、この結果求められる倍率誤差は、ウエハステー
ジ６の実際の移動量を基準としているため、レチクル側
のレーザ干渉計３Ｘ等やウエハ側のレーザ干渉計７Ｘ等
の計測値の比の値等も考慮されたより正確な倍率誤差と
考えられる。従って、この倍率誤差に基づいて走査速度
比を決定することによって、重ね合わせ誤差がより小さ
くなることが期待される。

【００５１】また、この変形例においても、１ロットの
ウエハに対する露光時には、ウエハを交換する毎に、又
は複数枚のウエハへの露光が終わる毎にステップ１１２
に対応するステップで、ベースラインチェックを行うた
めに順次レチクル１上の異なるアライメントマークの位
置ずれ量が検出される。更にこの変形例では、それに合
わせて基準マーク部材８上の計測対象の基準マークも、
第２の基準マーク２４Ｂ，２５Ｂ、第３の基準マーク２
４Ｃ，２５Ｃ、第１の基準マーク２４Ａ，２５Ａ、…の
順序で変更される。これによって、より高精度にレチク
ル１の走査方向の倍率誤差が計測される。

【００５２】なお、このように例えばウエハ交換毎に計
測する基準マークの位置が変更される場合には、ウエハ
ステージ６上にウエハをロードする位置をそれに応じて
変更するようにしてもよい。図９は、図２の投影露光装
置のウエハステージ６の平面図を示し、この図９におい
て、ウエハステージ６の側面にウエハローダ系のスライ
ダ４１が配置され、スライダ４１に沿ってＹ方向に移動
自在にロードアーム４２が装着され、ロードアーム４１
によってウエハ５Ａがロードされつつある。また、この
状態では投影光学系４の有効露光フィールド４Ｗ内に、
基準マーク部材８上の基準マーク２４Ｃ，２５Ｃが収ま
り、この基準マーク２４Ｃ，２５Ｃを用いてベースライ
ンチェックが行われる。その後、次のウエハの露光を行
う場合には、基準マーク部材８上の基準マーク２４Ａ，
２５Ａが有効露光フィールド４Ｗ内に移動して、これら
の基準マーク２４Ａ，２５Ａを用いてベースライン・チ
ェックが行われる。

【００５３】この場合、基準マーク部材８は−Ｙ方向に
２点鎖線で示す位置８Ｐまで移動するため、それに応じ
てウエハホルダ（不図示）の位置も−Ｙ方向に移動す
る。従って、次に露光するウエハをウエハステージ６上
にロードするためには、ロードアーム４２を２点鎖線で
示す位置４２Ｐに設定し、この位置で当該ウエハをウエ
ハステージ６上に受け渡せばよい。同様に、基準マーク
部材８上の中央の基準マークを用いてベースラインチェ
ックを行う際には、それに応じてロードアーム２４の位
置をずらせばよい。これによって、ウエハ交換毎に基準
マークの位置を変えても、露光工程のスループットが低
下することがない。

【００５４】なお、上述の実施の形態では、図３に示す
ようにレチクル１上のアライメントマーク２２Ａ〜２２
Ｃ，２３Ａ〜２３Ｃは走査方向に沿って３対設けられて
いるが、走査方向の倍率誤差を求めるためには、アライ
メントマークは走査方向に最低２対あればよい。また、
走査方向に３対を超えるアライメントマークを配置して
もよい。更に、単にレチクル１の走査方向の倍率誤差を
求めるのみであれば、１対のＲＡ顕微鏡１０，１１で同
時に対応するアライメントマークの位置ずれ量を計測す
る必要は必ずしもなく、一方のＲＡ顕微鏡でレチクル１
上に走査方向に形成された２つのアライメントマークの
位置ずれ量を順次計測するのみでもよい。

【００５５】また、基準マーク部材８上の基準マーク２
４Ａ〜２４Ｃ，２５Ａ〜２５Ｃは、図１の動作を実行す
るのみであれば、１対設けてあるだけでよい。また、レ
チクル１に合わせて基準マーク部材８も移動する場合に
は、走査方向に最低２対設けてあればよい。なお、本発
明は上述の実施の形態に限定されず、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ことは勿論であ
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明の投影露光方法によれば、例えば
マスク上で非走査方向に配列された１対のアライメント
顕微鏡等を用いて、マスクを移動することによってマス
ク上に走査方向に沿って形成された複数個の位置合わせ
用マークの位置を順次計測し、この位置ずれ量を求める
ことによって、新たに計測装置を付加することなく（計
測装置を複雑化することなく）高精度に、そのマスクの
走査方向の倍率誤差を計測できる利点がある。また、所
定枚数の感光基板への露光を行う毎に走査方向に沿った
異なる位置合わせ用マークの位置を計測しているため、
露光工程のスループットを低下させることがない。即
ち、露光装置の低コスト化と、高スループット化とが両
立できる利点がある。

【００５７】また、そのマスク上の複数個の位置合わせ
用マークに対応して、感光基板が載置されるステージ上
にその走査の方向に沿って複数個の基準マークを形成し
ておき、そのマスクを移動してそのマスクの複数個の位
置合わせ用マークの内の一つのマークをその所定位置に
位置決めする際に、そのステージを移動してそれら複数
個の基準マーク中の対応する一つの基準マークをその所
定位置に対応する位置に位置決めする場合には、マスク
側及び感光基板側の位置検出装置の計測値の比の値のず
れ等を含む総合的なマスクの走査方向の倍率誤差が求め
られるため、この倍率誤差に応じて例えば走査速度比を
補正することによって、重ね合わせ精度がより向上す
る。

【００５８】また、マスクのパターン像の投影位置とマ
ーク検出系の検出位置との相対間隔を最初に求める際
に、そのマスクの複数個の位置合わせ用マークの像の投
影位置をそれぞれ計測し、この計測結果に基づいて、そ
のマスクのパターン像の投影位置とそのマーク検出系の
検出位置との相対間隔（ベースライン量）を決定する場
合には、平均化効果によってそのマーク検出系のベース
ライン量をより高精度に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例におけるレチクルア
ライメント及び露光動作を示すフローチャートである。

【図２】本発明の実施の形態の一例で使用される投影露
光装置を示す一部を切り欠いた構成図である。

【図３】図２のレチクル１におけるアライメントマーク
の配置を示す平面図である。

【図４】図２の基準マーク部材８上の基準マークの配置
を示す平面図である。

【図５】（ａ）は基準マーク２４Ａを示す拡大平面図、
（ｂ）はレチクル上のアライメントマーク２２Ａを示す
拡大平面図である。

【図６】アライメントセンサ用の基準マークを示す拡大
平面図である。

【図７】基準マーク部材８を固定して、順次レチクル１
上の異なるアライメントマークの位置ずれ量を計測する
場合の説明図である。

【図８】基準マーク部材８及びレチクル１を対応させて
移動して、順次レチクル上の異なるアライメントマーク
の位置ずれ量を計測する場合の説明図である。

【図９】図２の投影露光装置のウエハステージ及びウエ
ハローダ系の一部を示す平面図である。

【符号の説明】

１レチクル２レチクルステージ４投影光学系５ウエハ６ウエハステージ８基準マーク部材９主制御系１０，１１レチクルアライメント顕微鏡（ＲＡ顕微
鏡）１６オフ・アクシス方式のアライメントセンサ１７ＹＬＩＡ方式のＹ軸のアライメントセンサ２２Ａ〜２２Ｃ，２３Ａ〜２３Ｃアライメントマーク２４Ａ〜２４Ｃ，２５Ａ〜２５Ｃ基準マーク２６Ａ〜２６ＣＦＩＡ方式の基準マーク２８Ａ〜２８Ｃ，２９Ａ〜２９ＣＬＩＡ方式の基準マ
ーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光基板上の位置合わせ用マークの位置
をマーク検出系を用いて検出することにより前記感光基
板とマスクとを位置合わせすると共に、該マスクと前記
感光基板とを同期走査することによって前記マスクのパ
ターンを前記感光基板上に転写露光する投影露光方法に
おいて、前記マスク上に前記走査の方向に沿って形成された複数
個の位置合わせ用マークの内の一つのマークである第１
マークが所定位置に来るように前記マスクを位置決めす
ると共に、該第１マークの像の投影位置を計測するステ
ップと、該第１マークの像の投影位置に基づいて、前記マスクの
パターン像の投影位置と前記マーク検出系の検出位置と
の相対間隔を求めるステップと、所定枚数の感光基板のそれぞれについて前記マーク検出
系による検出結果、及び前記相対間隔に基づき前記マス
クに対する位置合わせを行って前記マスクのパターンを
転写露光した後に、前記マスク上の複数個の位置合わせ
用マークの内の前記第１マークとは異なる第２マークが
前記所定位置に来るように前記マスクを位置決めすると
共に、該第２マークの像の投影位置を計測するステップ
と、該第２マークの像の投影位置に基づいて、前記マスクの
パターン像の投影位置と前記マーク検出系の検出位置と
の相対間隔を新たに求めると共に、前記第１マークの像
の投影位置と前記第２マークの像の投影位置とに基づい
て、前記マスクの前記走査の方向の倍率誤差を求めるス
テップと、を有することを特徴とする投影露光方法。
【請求項２】前記マスク上の複数個の位置合わせ用マ
ークに対応して、前記感光基板が載置されるステージ上
に前記走査の方向に沿って複数個の基準マークを形成し
ておき、前記マスクを移動して前記マスクの複数個の位置合わせ
用マークの内の一つのマークを前記所定位置に位置決め
する際に、前記ステージを移動して前記複数個の基準マ
ーク中の対応する一つの基準マークを前記所定位置に対
応する位置に位置決めすることを特徴とする請求項１記
載の投影露光方法。
【請求項３】前記マスクのパターン像の投影位置と前
記マーク検出系の検出位置との相対間隔を最初に求める
際に、前記マスクの複数個の位置合わせ用マークの像の
投影位置をそれぞれ計測し、該計測結果に基づいて、前記マスクのパターン像の投影
位置と前記マーク検出系の検出位置との相対間隔を決定
することを特徴とする請求項１、又は２記載の投影露光
方法。