JPH11195584A

JPH11195584A - 走査型露光装置及び走査露光方法、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JPH11195584A
Application number: JP9368303A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takane; 栄二高根
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクステージ座標系の原点の再現性を向上
させる。【解決手段】制御装置ではマスクステージ１４上に固
定された基準プレートＦＭ１、ＦＭ２上の基準マークが
レチクルアライメントセンサの検出領域内となる位置に
マスクステージ１４を移動させた状態で干渉計４０Ｘ、
４０Ｙをリセットする。この場合、レチクルアライメン
トセンサは高精度に基準マークの位置を検出できるの
で、例えばレチクルアライメントセンサの基準点に基準
マークを一致させた状態で上記の干渉計４０Ｘ、４０Ｙ
のリセットを行うことにより、マスクステージ座標系の
原点の再現性を向上させることができ、これにより、干
渉計のリセットに先立って計測しておいたマスクステー
ジの位置制御に関連する種々の情報をそのまま用いてマ
スクステージを制御することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型露光装置及
び走査露光方法、並びにデバイスの製造方法に係り、更
に詳しくは半導体素子、液晶表示素子等を製造するため
のリソグラフィ工程で用いられる走査型露光装置及び走
査露光法、並びにこれらを用いたデバイスの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
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、投影光学系を介して表面にフォトレジスト
等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の
基板上に転写する投影露光装置、例えば所謂ステップ・
アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるス
テッパ）が用いられている。このステッパは、各ショッ
ト領域の露光がレチクルと基板とを静止させた状態で行
われるため、静止型露光装置とも呼ばれる。

【０００３】ところで、半導体素子等を製造する場合に
は、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて
形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレ
チクルと、基板上の各ショット領域に既に形成されたパ
ターンとを精確に重ね合わせることが重要である。この
ため、２層目以降の露光では各ウエハに対してウエハア
ライメントセンサと呼ばれるマーク検出系を用いて、前
層以前の露光の際にウエハ上に各ショット領域の回路パ
ターンとともに形成された位置合わせ用マークの位置計
測処理を行うことにより、ウエハが載置されたウエハス
テージの位置を管理する干渉計の測長軸で規定されるウ
エハステージ座標系上でのウエハ上のショット領域の位
置および回転量を得る。

【０００４】また、ウエハステージ上には、各種基準マ
ークが形成された基準プレートが設けられており、レチ
クルアライメントセンサと呼ばれるマーク検出系によっ
てレチクル上のアライメントマークと基準プレート上の
基準マークのずれ量を計測することによってウエハステ
ージ座標系上でのレチクルパターンの投影像（以下「レ
チクル像」という）の位置、及び基準プレートに対する
レチクル像の回転量を得る。通常、基準プレートのウエ
ハステージ座標系に対する回転量は装置調整時に計測し
てあり装置定数として保持してあるため、上記の計測結
果と合わせてレチクル像をショット領域に合わせるため
の補正量を算出できる。

【０００５】しかるに、集積回路等は年々高集積化して
おり、これに伴って回路パターンの最小線幅（デバイス
ルール）も年々微細化の傾向を強め、重ね合わせ精度を
含む露光精度に対する要求も厳しくなってきた。かかる
背景の下、近年では、矩形又は円弧状の照明光によりレ
チクルを照明し、レチクル及び基板を投影光学系に対し
て１次元方向に同期走査することにより、レチクルパタ
ーンを投影光学系を介して基板上に逐次転写する所謂ス
リット・スキャン方式、あるいは、所謂ステップ・アン
ド・スキャン方式などの走査型露光装置が開発され、現
在ではこの走査型露光装置が主流になりつつある。かか
る走査型露光装置によれば、収差の最も少ない投影光学
系の有効露光フィールドの一部（中央部）のみを使用し
てレチクルパターンの転写が可能となるため、静止型露
光装置に比べてより微細なパターンをより高精度に露光
することが可能になる。また、走査型露光装置によれ
ば、走査方向には投影光学系の制限を受けずに露光フィ
ールドを拡大することができるので、大面積露光が可能
であり、また、投影光学系に対してレチクル及びウエハ
を相対走査することで平均化効果があり、ディストーシ
ョンや焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したレチクル像を
ショット領域に位置合わせするための回転量の補正等の
際には、レチクルが載置されたステージを投影光学系の
光軸方向（以下、「Ｚ方向」という）回りに回転させる
必要が生じるが、その際にレチクルステージの回転中心
とレチクルの中心が一致していないと、レチクルの面内
方向（以下、「Ｘ、Ｙ方向」という）にオフセットが生
じる。かかる回転によって生じるオフセットを補正する
ためには、回転量補正の際にレチクルが載置されたレ
チクルステージを回転した後に再びレチクルアライメン
トセンサによってレチクルの位置計測を行って回転によ
って生じたオフセット量を計測するか、回転量補正に
先立って回転によって生じるオフセット（回転誤差）を
補正するための補正値を算出しておき、補正を行う必要
がある。この回転誤差の補正値の算出は、レチクルをレ
チクルステージに乗せた状態でレチクルステージを一定
量回転させその回転前後のレチクルアライメントマーク
の位置をレチクルアライメントセンサによって計測し、
その計測結果から算出する。かかる回転誤差の補正値の
算出のための計測は、レチクルステージの位置を管理す
るレチクル干渉計のリセット後に行われる。

【０００７】従って、上記の場合は勿論、の場合に
も上記の計測の際にはレチクルがレチクルステージ上に
載置されている必要があり、レチクルが載置されない状
態で上記レチクル干渉計のリセットを行った場合には、
レチクルが搬送されてからでなければ上記の計測動作を
実行することができなかった。すなわち、レチクル干渉
計のリセット後に直ちに上記の回転誤差の補正値算出た
めの計測を実行することができず、レチクルが搬送系に
よってレチクルステージ上に搬送されてくるのを待たな
ければならず、その分スループットが低下するという不
都合があった。

【０００８】ここで、上記の干渉計のリセットとは、レ
ーザ干渉計は固定鏡に対する移動鏡の相対位置を計測す
るものであって、絶対位置の計測を行うものではないた
め、電源投入時や制御部のリスタート時に、干渉計測長
軸によって規定される座標系（ステージ座標系）の原点
を決めるため、何らかのリセット動作を行うことを意味
する。そして、その後のステージ位置の管理は常にその
原点からの変位量を検出することによって行う。例え
ば、レチクルステージ干渉計の場合、フォトセンサ等を
用いてレチクルステージのある点がそのフォトセンサの
検出位置に一致した位置で、上記のリセット動作を行っ
ていた。従って、リセット位置の再現性は、フォトセン
サの検出精度に依存し、必ずしも十分なレチクルステー
ジ座標系の原点の再現性は得られていないのが現状であ
る。このため、上記の回転誤差の補正値算出のための計
測等を、上記のレチクルステージ干渉計のリセットの度
毎に行わなければならなかった。

【０００９】また、走査型露光装置の場合、走査露光
（スキャン露光）を行う際に、レチクルステージとウエ
ハステージの間で、走査方向の角度誤差や走査方向の同
期誤差（すなわち、倍率誤差）が生じていると、レチク
ル像の像質の悪化や、形状の歪みを生じてしまう。その
ため、従来においても、レチクル上に走査方向に沿って
複数のアライメントマークを形成し、ウエハステージ上
の基準プレートにもこれに対応して走査方向に沿って複
数の基準マークを形成し、レチクルステージとウエハス
テージを走査方向にステップしながらレチクル上と基準
プレート上の対応するマーク相互間の位置ずれ量をレチ
クルアライメントセンサを用いて順次計測し、走査方向
の角度誤差や走査方向の倍率誤差等を算出し、走査露光
中にはこれらの誤差を補正するようにステージの位置制
御を行っていた。上記の走査方向の角度誤差や倍率誤差
を算出するためには、レチクルをレチクルステージに乗
せた状態で、レチクル上のマークと基準プレート上のマ
ークのずれ量の計測を複数回行う必要がある。従って、
レチクルがレチクルステージ上に載置されていない状態
では上記の誤差算出のための計測を行うことはできず、
レチクルがレチクルステージ上に搬送されるのを待って
から複数回の計測処理を行う必要があり、スループット
低下の要因となっていた。

【００１０】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、マスクステージ座標系の原点の
再現性を向上させることができる走査型露光装置及び走
査露光方法を提供することにある。

【００１１】また、本発明の第２の目的は、マスクがマ
スクステージ上に載置されているか否かにかかわらず、
マスクステージ座標系の座標補正値を計測することがで
きる走査型露光装置及び走査露光法を提供することにあ
る。

【００１２】また、本発明の第３の目的は、マスクがマ
スクステージ上に載置されているか否かにかかわらず、
マスクステージと基板ステージの同期誤差を求めること
ができる走査型露光装置及び走査露光方法を提供するこ
とにある。

【００１３】また、本発明の第４の目的は、高集積度の
デバイスを低コストで製造できるデバイス製造方法を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを所定の走査方向に同
期移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前
記基板上に転写する走査型露光装置であって、前記マス
クを保持するマスクステージ（３６）と；前記マスクス
テージ（１４）上に固定され、所定の基準マーク（ｍ
１、ｍ２）が形成された基準プレート（ＦＭ１）と；前
記マスクステージの位置を計測する干渉計（４０Ｘ、４
０Ｙ）と；前記基準プレート上の基準マークを検出する
マーク検出系（４２Ａ、４２Ｂ）と；前記基準マークが
前記マーク検出系の検出領域内となる位置に前記マスク
ステージを移動させた状態で前記干渉計をリセットする
制御装置（５０）とを備える。

【００１５】これによれば、制御装置ではマスクステー
ジ上に固定された基準プレート上の基準マークがマーク
検出系の検出領域内となる位置にマスクステージを移動
させた状態で干渉計をリセットする。このため、マスク
ステージ上にマスクが載置されているか否かにかかわら
ず、マーク検出系により基準マークを検出した状態で、
マスクステージの位置を計測する干渉計のリセットを行
うことができる。この場合、マーク検出系（例えばレチ
クルアライメントセンサ）は高精度に基準マークの位置
を検出できるので、例えばマーク検出系の基準点、例え
ば検出中心に基準マークを一致させた状態で上記の干渉
計のリセットを行うことにより、マスクステージ座標系
の原点の再現性を向上させることができる。そして、再
現性良く設定された原点を有する干渉計座標（干渉計の
計測値）を基準として、マスクステージを制御できるの
で、干渉計のリセットに先立って計測しておいたマスク
ステージの位置制御に関連する種々の情報をそのまま用
いてマスクステージを制御することが可能になる。

【００１６】この場合において、請求項２に記載の発明
の如く、前記制御装置（５０）は、前記干渉計（４０
Ｘ、４０Ｙ）のリセット後に、前記マスクステージ（３
６）を回転させながら前記マーク検出系（４２Ａ、４２
Ｂ）による前記基準マーク（ｍ１、ｍ２）の検出を複数
回を行い、この検出結果から前記干渉計の測長軸で規定
されるマスクステージ座標系の座標補正値を算出しても
良い。すなわち、マスクステージを回転させながらマー
ク検出系による基準マークの検出を複数回行うことによ
り、その計測結果から、例えばマスクステージの回転中
心が求められ、この回転中心とマスクステージの中心
（設計上の回転中心）とのずれ（マスクステージの移動
面内の２次元方向オフセット）がマスクステージ座標系
の座標補正値として求められる。ここで、マーク検出系
による検出の対象となる基準マークが１つの場合は勿
論、２つ以上の場合にも１つの基準マークについて少な
くとも３回のマーク位置の検出を行って最小自乗近似等
によりマスクステージの回転中心を求めても良いが、２
つ以上の基準マークのそれぞれについて少なくとも３回
のマーク位置検出を行い、それぞれのマークの検出結果
から回転中心の候補点をそれぞれ求め、これらの候補点
の中点（いずれの点からも等距離にある点）の座標を回
転中心として求めても良い。この場合、請求項１に記載
の如く、再現性良く座標原点が設定された後に座標補正
値が求められているので、求めた座標補正値は、再度の
上記干渉計のリセット後にもマスクステージ位置制御に
関連する情報の一つとしてそのまま用いることができ
る。

【００１７】請求項３に記載の発明は、マスク（Ｒ）と
基板（Ｗ）とを所定の走査方向に同期移動させつつ、前
記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する
走査型露光装置であって、前記マスクを保持するマスク
ステージ（３６）と；前記マスクステージ上に固定さ
れ、所定の基準マーク（ｍ１、ｍ２）が形成された基準
プレート（ＦＭ１）と；前記マスクステージの位置を計
測する干渉計（４０Ｘ、４０Ｙ）と；前記基準プレート
上の基準マークを検出するマーク検出系（４２Ａ、４２
Ｂ）と；前記マスクステージを回転させながら前記マー
ク検出系による前記基準マークの検出を複数回を行い、
この検出結果から前記干渉計の測長軸で規定されるマス
クステージ座標系の座標補正値を算出する制御装置（５
０）とを備える。

【００１８】これによれば、制御装置は、マスクステー
ジを回転させながらマーク検出系による基準マークの検
出を複数回を行い、この検出結果から干渉計の測長軸で
規定されるマスクステージ座標系の座標補正値を算出す
る。すなわち、マスクステージを回転させながらマーク
検出系による基準マークの検出を複数回行うことによ
り、その計測結果から、例えばマスクステージの回転中
心が求められ、この回転中心とマスクステージの中心
（設計上の回転中心）とのずれ（マスクステージの移動
面内の２次元方向オフセット）がマスクステージ座標系
の座標補正値として求められる。この場合も請求項２に
記載の発明と同様に、基準マークが１つの場合は勿論、
２つ以上の場合にも１つの基準マークについて少なくと
も３回のマーク位置の検出を行って最小自乗近似等によ
りマスクステージの回転中心を求めても良く、２つ以上
の基準マークのそれぞれについて少なくとも３回のマー
ク位置検出を行い、それぞれのマークの検出結果から回
転中心の候補点をそれぞれ求め、これらの候補点の中点
（いずれの点からも等距離にある点）の座標を回転中心
として求めても良い。いずれにしても、マスクがマスク
ステージ上に載置されているか否かにかかわらず、マス
クステージ座標系の座標補正値を求めることが可能であ
る。

【００１９】請求項４に記載の発明は、マスク（Ｒ）と
基板（Ｗ）のそれぞれを所定の走査方向に同期移動させ
つつ、前記マスクＲに形成されたパターンを前記基板上
に転写する走査型露光装置であって、前記マスクを保持
するマスクステージ（３６）と；前記マスクステージ上
に前記マスクの走査方向に所定間隔を隔てて配置されそ
れぞれ所定の基準マーク（ｍ１，ｍ２、ｍ３，ｍ４）が
設けられた第１基準プレート（ＦＭ１）及び第２基準プ
レート（ＦＭ２）と；前記基板を保持する基板ステージ
（４８）と；前記基板ステージ（４８）上に設けられ、
前記第１及び第２基準プレート上の前記基準マークに対
応する基準マーク（Ｗｍ１，Ｗｍ２とＷｍ３，Ｗｍ４）
が前記基板の走査方向に沿って形成された第３基準プレ
ート（ＦＭ３）と；前記マスクステージ上及び前記基板
ステージ上の対応する基準マークを同時に検出可能なマ
ーク検出系（４２Ａ、４２Ｂ）と；前記マスクステージ
と前記基板ステージのそれぞれを前記走査方向に同期移
動させながら、前記マーク検出系を用いて前記対応する
基準マーク間のずれ量を計測し、前記マスクステージと
基板ステージの同期誤差を算出する制御装置（５０）と
を備える。

【００２０】これによれば、制御装置がマスクステージ
と基板ステージのそれぞれを走査方向に同期移動させな
がら、マーク検出系を用いて対応する基準マーク間のず
れ量を計測し、マスクステージと基板ステージの同期誤
差を算出する。この場合、同期誤差がなければ、マーク
検出系により第１及び第２基準プレート上の基準マーク
とこれらに対応する第３基準プレート上の各基準マーク
とが位置ずれなく検出される筈であるから、計測された
相互に対応する基準マーク間の位置ずれはマスクステー
ジと基板ステージの走査方向の同期誤差にほぼ比例して
いる。従って、マスクがマスクステージ上に載置されて
いるか否かにかかわらず、マスクステージと基板ステー
ジの走査方向の同期誤差を求めることができる。

【００２１】また、上記請求項１〜４に記載の各発明に
係る走査型露光装置において、請求項５に記載の発明の
如く、前記マスクステージ上の基準マークが前記マーク
検出系の検出領域内に位置する前記マスクステージの位
置が前記マスクの交換位置に設定されていることが望ま
しい。かかる場合には、マスクの交換位置でマスクステ
ージ上の基準マークをマーク検出系により検出できるの
で、マスク交換と平行して上記の干渉計のリセット、及
び上記の各種計測動作の一部又は全部を行うことがで
き、一層スループットを向上させることができる。

【００２２】上記請求項１〜５に記載の各発明に係る走
査型露光装置において、請求項６に記載の発明の如く、
前記マーク検出系は、前記マスクに形成された位置合わ
せマークと前記基板ステージ（４８）又は基板（Ｗ）上
に形成された位置合わせマークとを同時に検出するため
にも用いても良い。かかる場合には、マーク検出系がマ
スクステージ上の基準マークの検出のみでなく、マスク
に形成された位置合わせマークと前記基板ステージ（４
８）又は基板（Ｗ）上に形成された位置合わせマークと
を同時に検出するためにも用いられるので、マスクステ
ージとマスクとの位置関係が求められ、マスクステージ
を介してマスクを正確に位置制御することが可能にな
る。

【００２３】また、上記請求項４に記載の走査型露光装
置において、請求項７に記載の発明の如く、前記制御装
置（５０）は、前記同期誤差に起因する前記基板の走査
方向の転写倍率誤差を求めても良い。この場合、上で求
めた両ステージの同期誤差は、転写倍率と比例関係にあ
るので、容易に転写倍率を求めることができる。

【００２４】請求項８に記載の発明は、マスク（Ｒ）と
基板（Ｗ）とを所定の走査方向に同期移動させつつ、前
記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する
走査型露光装置であって、前記マスクを保持するマスク
ステージ（３６）と；前記マスクステージ上に固定さ
れ、所定の基準マークが形成された基準プレート（ＦＭ
１）と；前記基準プレート上の基準マーク（ｍ１、ｍ
２）を検出するマーク検出系（４２Ａ、４２Ｂ）と；前
記マスクステージを回転させながら前記マーク検出系に
よる前記基準マークの検出を行い、該検出結果に基づい
て前記マスクステージの回転中心を求める制御装置（５
０）とを備える。

【００２５】これによれば、制御装置がマスクステージ
を回転させながらマーク検出系による基準マークの検出
を行い、該検出結果に基づいてマスクステージの回転中
心を求める。すなわち、マスクステージを回転させなが
らマーク検出系による基準マークの検出を複数回行うこ
とにより、その計測結果から、マスクステージの実際の
回転中心を求めることができる。この場合も請求項２、
３に記載の発明と同様に、基準マークが１つの場合は勿
論、２つ以上の場合にも１つの基準マークについて少な
くとも３回のマーク位置の検出を行って最小自乗近似等
によりマスクステージの回転中心を求めても良く、２つ
以上の基準マークのそれぞれについて少なくとも３回の
マーク位置検出を行い、それぞれのマークの検出結果か
ら回転中心の候補点をそれぞれ求め、これらの候補点の
中点（いずれの点からも等距離にある点）の座標を回転
中心として求めても良い。いずれにしても、マスクがマ
スクステージ上に載置されているか否かにかかわらず、
マスクステージの回転中心を求めることができる。

【００２６】請求項９に記載の発明に係るデバイスの製
造方法は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の走査型
露光装置を用いて露光を行う露光工程を含むことを特徴
とする。

【００２７】請求項１０に記載の発明は、マスク（Ｒ）
を保持するマスクステージ（３６）と基板（Ｗ）とを所
定の走査方向に同期移動させつつ、前記マスクに形成さ
れたパターンを前記基板上に転写する走査露光方法であ
って、前記マスクのパターンを前記基板上に転写するの
に先立って、前記マスクステージ上の基準マーク（ｍ
１、ｍ２）がマーク検出系（４２Ａ、４２Ｂ）の検出領
域内となる位置に前記マスクステージを移動させる第１
工程と；前記マーク検出系を用いて前記基準マークが検
出可能な状態で前記マスクステージの位置を管理する干
渉計（４０Ｘ、４０Ｙ）をリセットする第２工程とを含
む。

【００２８】これによれば、マスクパターンの基板上へ
の転写に先立って、マスクステージ上の基準マークがマ
ーク検出系の検出領域内となる位置にマスクステージを
移動させ、マーク検出系を用いて基準マークが検出可能
な状態でマスクステージの位置を管理する干渉計をリセ
ットする。このため、マスクステージ上にマスクが載置
されているか否かにかかわらず、しかもマーク検出系に
より基準マークを検出した状態で、マスクステージの位
置を計測する干渉計のリセットを行うことができる。こ
の場合、マーク検出系（例えばレチクルアライメントセ
ンサ）は高精度に基準マークの位置を検出できるので、
請求項１に記載の発明と同様に、マスクステージ座標系
の原点の再現性を向上させることができる。

【００２９】この場合において、請求項１１に記載の発
明の如く、前記干渉計（４０Ｘ、４０Ｙ）のリセット後
に、前記マスクステージ（３６）を回転させながら前記
マーク検出系による前記基準マークの検出を複数回を行
う第３工程と；前記第３工程の検出結果から前記干渉計
の測長軸で規定されるマスクステージ座標系の座標補正
値を算出する第４工程とを更に含んでいても良い。かか
る場合には、干渉計のリセット後に、マスクステージを
回転させながらマーク検出系による基準マークの検出を
複数回行い、その検出結果から、例えばマスクステージ
の回転中心が求められ、この回転中心とマスクステージ
の中心（設計上の回転中心）とのずれ（マスクステージ
の移動面内の２次元方向オフセット）がマスクステージ
座標系の座標補正値として求められる。ここで、マーク
検出系による検出の対象となる基準マークが１つの場合
は勿論、２つ以上の場合にも１つの基準マークについて
少なくとも３回のマーク位置の検出を行って最小自乗近
似等によりマスクステージの回転中心を求めても良い
が、２つ以上の基準マークのそれぞれについて少なくと
も３回のマーク位置検出を行い、それぞれのマークの検
出結果から回転中心の候補点をそれぞれ求め、これらの
候補点の中点（いずれの点からも等距離にある点）の座
標を回転中心として求めても良い。また、この場合、こ
のとき求めた座標補正値は、再度の上記干渉計のリセッ
ト後にもマスクステージ位置制御に関連する情報の一つ
としてそのまま用いることができる。

【００３０】請求項１２に記載の発明は、マスク（Ｒ）
を保持するマスクステージ（３６）と基板（Ｗ）とを所
定の走査方向に同期移動させつつ、前記マスクに形成さ
れたパターンを前記基板上に転写する走査露光方法であ
って、前記マスクのパターンを前記基板上に転写するの
に先立って、前記マスクステージを回転させながら前記
マスクステージ上の基準マーク（ｍ１、ｍ２）の検出を
複数回行う第１工程と；前記第１工程の検出結果から前
記マスクステージの位置を管理する干渉計（４０Ｘ、４
０Ｙ）の測長軸で規定されるマスクステージ座標系の座
標補正値を算出する第２工程とを含む。

【００３１】これによれば、マスクパターンの基板上へ
の転写に先立って、マスクステージを回転させながらマ
ーク検出系による基準マークの検出を複数回を行い、こ
の検出結果から前記干渉計の測長軸で規定されるマスク
ステージ座標系の座標補正値を算出する。すなわち、マ
スクステージを回転させながらマーク検出系による基準
マークの検出を複数回行うことにより、その計測結果か
ら、例えばマスクステージの実際の回転中心が求めら
れ、この回転中心とステージ座標系の原点とのずれ（マ
スクステージの移動面内）の２次元方向のオフセットが
マスクステージ座標系の座標補正値として求められる。
この場合、上記請求項１１に記載の発明と同様に、マー
ク検出系による検出の対象となる基準マークが１つの場
合は勿論、２つ以上の場合にも１つの基準マークについ
て少なくとも３回のマーク位置の検出を行って最小自乗
近似等によりマスクステージの回転中心を求めても良い
が、２つ以上の基準マークのそれぞれについて少なくと
も３回のマーク位置検出を行い、それぞれのマークの検
出結果から回転中心の候補点をそれぞれ求め、これらの
候補点の中点（いずれの点からも等距離にある点）の座
標を回転中心として求めても良い。

【００３２】請求項１３に記載の発明は、マスク（Ｒ）
を保持するマスクステージ（３６）と基板（Ｗ）を保持
する基板ステージ（４８）とを所定の走査方向に同期移
動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基
板上に転写する走査露光方法であって、前記マスクのパ
ターンを前記基板上に転写するのに先立って、前記マス
クステージと基板ステージとを同期移動させながら、前
記マスクステージ上に前記走査方向に沿って所定間隔で
配置された少なくとも２つの基準マーク（ｍ１とｍ３、
ｍ２とｍ４）とこれに対応する前記基板ステージ上の基
準マーク（Ｗｍ１とＷｍ３、Ｗｍ２とＷｍ４）の間のず
れ量を計測する第１工程と；前記マスクステージと基板
ステージとの同期誤差を算出する第２工程とを含む。

【００３３】これによれば、マスクに形成されたパター
ンを基板上に転写するのに先立って、マスクステージと
基板ステージのそれぞれを走査方向に同期移動させなが
ら、マーク検出系を用いて対応する基準マーク間のずれ
量を計測し、マスクステージと基板ステージの同期誤差
を算出する。従って、請求項５に記載の発明と同様に、
マスクがマスクステージ上に載置されているか否かにか
かわらず、マスクステージと基板ステージの走査方向の
同期誤差を求めることができる。

【００３４】上記請求項１０〜１３に記載の各発明にお
いて、請求項１４に記載の発明の如く、前記基準マーク
の検出動作と前記マスクステージ上のマスク交換動作と
が少なくとも一部同時並行的に行われても良い。かかる
場合には、基準マークを検出する動作とマスク交換動作
とが一部同時並行的に行われるので、マスク交換が終了
してからマーク検出動作を行うというシーケンシャルな
処理に比べてスループットを向上させることができる。

【００３５】請求項１５に記載の発明は、マスク（Ｒ）
を保持するマスクステージ（３６）と基板（Ｗ）を保持
する基板ステージ（４８）とを所定の走査方向に同期移
動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基
板上に転写する走査露光方法であって、前記マスクのパ
ターンを前記基板上に転写するのに先立って、前記マス
クステージと基板ステージとのそれぞれを前記走査方向
へ移動させながら、マーク検出系（４２Ａ、４２Ｂ）を
用いて前記マスクステージ上に前記走査方向に沿って所
定間隔で配置された少なくとも２つの基準マーク（ｍ１
とｍ３、ｍ２とｍ４）とこれに対応する前記基板ステー
ジ上の基準マーク（（Ｗｍ１とＷｍ３、Ｗｍ２とＷｍ
４）との間のずれ量を順次計測する第１工程と；前記マ
スクを前記マスクステージ上に載置後、前記マーク検出
系を用いて前記基板ステージ上の基準マーク（ＷＭ１〜
ＷＭ６の少なくとも１つ）と前記マスクに形成された位
置合わせマーク（Ｍ１〜Ｍ６の少なくとも１つ）とを同
時に検出して両者の相対位置を計測する第２工程とを含
む。

【００３６】これによれば、第１、第２工程の処理によ
り、結果的にマスクとマスクステージの相対位置関係が
わかり、マスクステージを制御することによりマスクの
位置制御が可能になる。

【００３７】請求項１６に記載の発明は、マスク（Ｒ）
を保持するマスクステージ（３６）と基板（Ｗ）とを所
定の走査方向に同期移動させつつ、前記マスクに形成さ
れたパターンを前記基板上に転写する走査露光方法であ
って、前記マスクのパターンを前記基板上に転写するの
に先立って、前記マスクステージを回転させながら前記
マスクステージ上の基準マーク（ｍ１、ｍ２）を検出す
る第１工程と；前記第１工程の検出結果に基づいて前記
マスクステージの回転中心を求める第２工程とを含む。

【００３８】これによれば、マスクパターンを基板上に
転写するのに先立って、マスクステージを回転させなが
らマスクステージ上の基準マークを検出し、該検出結果
に基づいてマスクステージの回転中心を求める。すなわ
ち、マスクステージを回転させながら基準マークの検出
を複数回行うことにより、その計測結果から、マスクス
テージの回転中心を求めることができる。この場合も、
上記請求項１１に記載の発明と同様に、基準マークが１
つの場合は勿論、２つ以上の場合にも１つの基準マーク
について少なくとも３回のマーク位置の検出を行って最
小自乗近似等によりマスクステージの回転中心を求めて
も良いが、２つ以上の基準マークのそれぞれについて少
なくとも３回のマーク位置検出を行い、それぞれのマー
クの検出結果から回転中心の候補点をそれぞれ求め、こ
れらの候補点の中点（いずれの点からも等距離にある
点）の座標を回転中心として求めても良い。いずれにし
ても、マスクがマスクステージ載置されているか否かに
かかわらず、マスクステージの回転中心を求めることが
できる。

【００３９】請求項１７に記載の発明は、マスク（Ｒ）
を保持するマスクステージ（３６）と基板（Ｗ）とを同
期移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前
記基板上に転写する走査露光方法であって、前記マスク
ステージを回転させながら前記マスクステージ上の基準
マークを検出する第１工程と；前記第１工程の検出結果
に基づいて、前記同期移動中の前記マスクステージの移
動を制御する第２工程とを含む。

【００４０】これによれば、第１工程の検出により、上
記請求項１６でも説明したように、マスクステージの実
際の回転中心を求めることができるので、第２工程にお
いて第１工程の検出結果に基づいて同期移動中のマスク
ステージの移動を制御することにより、結果的にマスク
ステージを介してマスクの位置を正確に制御することが
可能になる。

【００４１】請求項１８に記載の発明は、マスク（Ｒ）
を保持するマスクステージ（３６）と基板（Ｗ）を保持
する基板ステージ（４８）のそれぞれを所定の走査方向
へ同期移動させつつ、前記マスクに形成されたパターン
を前記基板上に転写する走査露光方法であって、前記マ
スクステージと前記基板ステージのそれぞれを前記走査
方向へ移動させながら、前記マスクステージ上で前記走
査方向に沿って所定間隔で配置された基準マーク（ｍ１
とｍ３、ｍ２とｍ４）とこれに対応する前記基板ステー
ジ上の基準マーク（Ｗｍ１とＷｍ３、Ｗｍ２とＷｍ４）
との相対位置を検出する第１工程と；前記第１工程の検
出結果に基づいて、前記マスクステージと前記基板ステ
ージとの走査方向の転写誤差を求める第２工程とを含
む。

【００４２】これによれば、第１工程において、マスク
ステージと基板ステージのそれぞれを走査方向へ移動さ
せながら、マスクステージ上で走査方向に沿って所定間
隔で配置された基準マークとこれに対応する基板ステー
ジ上の基準マークとの相対位置が検出される。この相対
位置検出により得られる対応する基準マーク相互間の位
置ずれは、基板ステージとマスクステージの移動量誤差
に対応して定まる筈である。従って、第２工程におい
て、第１工程の検出結果に基づいてマスクステージと基
板ステージとの走査方向の転写誤差が求められる。すな
わち、本請求項１８に記載の発明では、例えば各ステー
ジの駆動系（位置計測装置を含む）の誤差に起因する基
板ステージとマスクステージの移動量誤差を両ステージ
を走査方向に沿って相対移動（ステップ移動を含む）さ
せながら求めることにより、結果的に同期移動時のマス
クステージと前記基板ステージとの走査方向の転写誤差
（主として転写倍率誤差）を求めるものである。

【００４３】請求項１９に記載の発明に係るデバイス製
造方法は、請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の走
査露光方法を用いたことを特徴とする。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図９に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係
る走査型露光装置１０の概略構成が示されている。この
走査型露光装置１０は、露光光ＩＬによりマスクとして
のレチクルＲを照明する照明系１２と、レチクルＲを図
１におけるＹ方向に走査するとともにＸＹ面内で微少駆
動するレチクルステージ１４と、このレチクルステージ
１４の下方に配置された投影光学系ＰＬと、この投影光
学系ＰＬの下方に配置され基板としてのウエハＷをＸＹ
面内で２次元移動させるウエハステージ１６と、これら
の制御系等とを備えている。

【００４５】前記照明系１２は、不図示の光源、オプテ
ィカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、レチ
クルブラインド、リレーレンズ系２２、ミラー２８及び
コンデンサレンズ３０等を含んで構成されている。光源
としては、超高圧水銀ランプ又はエキシマレーザ光源等
が用いられる。従って、露光光ＩＬとしては、超高圧水
銀ランプの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシ
マレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
光（波長１９３ｎｍ）等が用いられる。この場合、不図
示のレチクルブラインドは、レチクルＲの下面のパター
ン形成面と共役な位置に配置され、このレチクルブライ
ンドによってレチクルＲを照明するスリット状の照明領
域ＲＡが規定される。

【００４６】光源から出射された露光光ＩＬは、照度均
一化光学系、レチクルブラインド、リレーレンズ系２
２、ミラー２８及びコンデンサレンズ３０等を経て均一
な照度で、レチクルＲ上の上記スリット状の照明領域Ｒ
Ａを照明する。この場合、スリット状の照明領域ＲＡの
長手方向がＸ方向（図１における紙面内左右方向）に設
定され、レチクルＲとそのスリット状の照明領域ＲＡと
の相対走査の方向はＹ方向であるとする。

【００４７】前記レチクルステージ１４は、レチクルベ
ース２４上を走査方向（Ｙ方向）に沿って移動するレチ
クル粗動ステージ３４と、このレチクル粗動ステージ３
４上に載置されレチクルＲを保持してＸＹ平面内で微動
（回転を含む）するマスクステージとしてのレチクル微
動ステージ３６とを有している。

【００４８】レチクル粗動ステージ３４は、ベース２４
上にＸ方向に所定間隔を隔ててＹ方向に平行に配置され
た一対のエアガイド２６Ａ、２６Ｂによって支持されて
いる。ベース２４の前記エアガイド２６Ａ、２６Ｂの外
側には、コイルを含むリニアモータの固定子２７Ａ、２
７ＢがそれぞれＹ方向に延設されており、これらの固定
子２７Ａ、２７Ｂとレチクル粗動ステージ３４のＸ方向
の両側面に設けられた不図示のマグネットとによって、
レチクル粗動ステージ３４をＹ方向に所定ストローク範
囲で駆動するムービングマグネット型のリニアモータが
それぞれ構成されている。以下においては、便宜上、こ
れらのリニアモータをそれぞれの固定子と同一の符号を
付してリニアモータ２７Ａ、２７Ｂ（図５参照）と呼
ぶ。

【００４９】前記レチクル微動ステージ３６上には、図
２のレチクルステージ１４の平面図に示されるように、
−Ｘ方向の端部にＹ方向に延びたＸ軸移動鏡３８ｘが固
定され、また、＋Ｙ方向の端部には、コーナーキューブ
よりなる２個のＹ軸移動鏡３８ｙ₁，３８ｙ₂がそれぞ
れ固定されている。前者の移動鏡３８ｘに対向して該移
動鏡３８ｘにＸ方向のレーザビームＬＲ_Xを投射し、そ
の反射光を受光することによりレチクル微動ステージ３
６のＸ方向の位置を検出するレチクルＸ干渉計４０Ｘが
設けられている。また、後者の移動鏡３８ｙ₁，３８ｙ
₂には、それぞれＹ軸に平行なレーザビームＬＲ_L，Ｌ
Ｒ_RがレチクルＹ干渉計４０Ｙから照射され、レチクル
Ｙ干渉計４０Ｙでは、それぞれの反射光を受光すること
により各測長軸の位置におけるレチクル微動ステージ３
６のＹ方向位置を検出する。この場合、走査方向である
Ｙ方向の移動鏡（コーナーキューブ）３８ｙ₁，３８ｙ
₂で反射されたレーザビームＬＲ_L，ＬＲ_Rはそれぞれ
反射ミラー３９Ａ，３９Ｂで反射されて戻されている。
即ち、そのレチクルＹ干渉計４０Ｙはダブルパス干渉計
であり、これによって、レチクル微動ステージ３６が回
転してもレーザビームの位置ずれが生じない構成になっ
ている。

【００５０】上記３軸のレチクルレーザ干渉計（４０
Ｘ、４０Ｙ）の出力は、後述する主制御装置５０（図１
では図示せず、図５参照）に供給されており、主制御装
置５０ではレーザビームＬＲｘを測長軸とする干渉計４
０Ｘの出力に基づいてレチクル微動ステージ３６のＸ位
置を計測し、レーザビームＬＲ_L，ＬＲ_Rを測長軸とす
る干渉計４０Ｙの２つの出力の平均値に基づいてレチク
ル微動ステージ３６のＹ位置を算出し、２つの出力の差
分とレーザビームＬＲ_L，ＬＲ_Rの間隔Ｌとに基づいて
レチクル微動ステージ３６のＸＹ面内での回転角を算出
するようになっている。

【００５１】レチクル粗動ステージ３４上には、モータ
１８によって回転駆動される送りねじ１９がＸ方向に延
設され、また、モータ２０Ａ、２０Ｂによってそれぞれ
回転駆動される一対の送りねじ２１Ａ、２１ＢがＹ方向
に延設されている。すなわち、モータ１８の回転により
送りねじ１９を介してレチクル微動ステージ３６をＸ方
向に微少駆動することができ、また、モータ２０Ａ、２
０Ｂを同一量の同一方向に回転させることにより送りね
じ２１Ａ、２１Ｂを介してレチクル微動ステージ３６を
Ｙ方向に微少駆動することができ、モータ２０Ａ、２０
Ｂを異なる量（反対向きの同一量を含む）だけ回転させ
ることによりレチクル微動ステージ３６をθ方向（Ｚ軸
回りの回転方向）に微小量回転させることができるよう
になっている。

【００５２】また、本実施形態の走査型露光装置１０で
は、図２に示されるように、レチクル微動ステージ３６
中央部のレチクル保持部（中央の長方形部分）の走査方
向（Ｙ方向）の両側に、ほぼＸ方向に延びる第１、第２
の基準プレートＦＭ１、ＦＭ２が設けられている。これ
らの基準プレートＦＭ１、ＦＭ２には、図３に示される
ようなレチクルＲをレチクル微動ステージ３６上に載置
した際に、レチクルＲ上の３組のレチクルアライメント
マークＭ１，Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４、Ｍ５，Ｍ６とほぼ同一
のＸ座標となる位置に、各一対の基準マークｍ１，ｍ
２、ｍ３，ｍ４がそれぞれ形成されている。

【００５３】図１に戻り、レチクルＲ上方には、上記の
基準マークｍ１，ｍ２又は（ｍ３，ｍ４）を同時に検出
可能な位置に、一対のマーク検出系としてのレチクルア
ライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂが配置されている。こ
れらのレチクルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂは、
当然に、レチクル微動ステージ３６を走査方向に移動さ
せることによりレチクルＲ上の各組のレチクルアライメ
ントマークＭ１，Ｍ２（又はＭ３，Ｍ４、又はＭ５，Ｍ
６）を同時に検出（観察）可能である。ここで、レチク
ルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂとしては、２次元
ＣＣＤを有し、画像処理方式によりマーク位置を検出す
る観察顕微鏡が用いられている。これらのレチクルアラ
イメントセンサ４２Ａ、４２Ｂの計測値（計測情報）
は、後述する主制御装置５０に供給されるようになって
いる。なお、レチクルアライメントセンサとして、他の
処理方式のもの、例えば格子マークからの回折光の干渉
光を光電検出して基準信号との位相差に基づいてマーク
位置を検出するヘテロダイン方式のＬＩＡ（Laser Inte
rferometric Alignment）方式のセンサなどを用いても
良い。

【００５４】前記投影光学系ＰＬは、不図示のコラムに
よってその光軸方向がＸＹ平面に直交するＺ軸方向とな
るように支持されている。この投影光学系ＰＬとして
は、例えば両側テレセントリックで所定の縮小倍率β
（ここでは、β＝１／４とする）を有する屈折光学系が
用いられている。このため、露光時には、レチクルＲの
スリット状の照明領域ＲＡ内のパターンが投影光学系Ｐ
Ｌを介して前記照明領域ＲＡに共役なウエハＷ上の露光
領域に縮小投影され、ウエハＷ表面のフォトレジスト層
にレチクルパターンの像が転写されるようになってい
る。

【００５５】ここで、露光光としてＫｒＦエキシマレー
ザ光を使用する場合には、投影光学系ＰＬを構成する各
レンズ素子を合成石英または蛍石で形成し、ＡｒＦエキ
シマレーザ光を使用する場合には蛍石で各レンズ素子を
形成する。

【００５６】前記ウエハステージ１６は、ベース４４
と、このベース４４上に配設されＹ方向に移動するＹス
テージ４６と、このＹステージ４６上に配設されＸ方向
に移動することによりＸＹ平面内を２次元方向に移動す
るＸステージ４８とを備えている。

【００５７】これを更に詳述すると、ベース４４上に
は、Ｘ方向に沿って所定間隔離れた位置にＹ方向に沿っ
ていわゆるＶ−フラットガイドを構成するＹガイド５２
Ａ、５２Ｂが延設されており、Ｙステージ４６がこれら
のＹガイド５２Ａ、５２Ｂ上に摺動可能に配設されてい
る。また、ベース４４上のＸ方向両端部近傍には、コイ
ルを含むリニアモータの固定子５４Ａ、５４Ｂがそれぞ
れＹ方向に延設されており、これらの固定子５４Ａ、５
４ＢとＹステージ４６のＸ方向の両側部に設けられた不
図示のマグネットとによって、Ｙステージ４６をＹ方向
に所定ストローク範囲で駆動するムービングマグネット
型のリニアモータがそれぞれ構成されている。以下の説
明では、便宜上これらのリニアモータをそれぞれの固定
子と同一の符号を付してリニアモータ５４Ａ、５４Ｂと
呼ぶ。これらのリニアモータ５４Ａ、５４ＢによってＹ
ステージ４６がＹガイド５２Ａ、５２Ｂに沿って駆動さ
れる。

【００５８】同様に、Ｙステージ４６上には、Ｙ方向に
沿って所定間隔離れた位置にＸ方向に沿っていわゆるＶ
−フラットガイドを構成するＸガイド５６Ａ、５６Ｂが
延設されており、Ｘステージ４８がこれらのＸガイド５
６Ａ、５６Ｂ上に摺動可能に配設されている。また、Ｙ
ステージ４６上のＹ方向の中央部には、Ｘステージ４８
駆動用の送りねじ５８がＸ方向に沿って架設されてお
り、この送りねじ５８がＹステージ４６に固定されたモ
ータ６０によって回転駆動されることにより、Ｘステー
ジ４８がＸガイド５６Ａ、５６Ｂ上を摺動するように構
成されている。

【００５９】また、Ｘステージ４８上のＸ方向一端部に
は、Ｙ方向に沿って干渉計用反射ミラー（移動鏡）６２
が延設されている。同様に、Ｘステージ４８上のＹ方向
一端部には、Ｘ方向に沿って干渉計用反射ミラー（移動
鏡）６４が延設されている。これらのミラー６２、６４
に対向して、ベース４４外の所定の位置には、Ｘ軸用レ
ーザ干渉計６６、Ｙ軸用レーザ干渉計６８がそれぞれ配
設されている。

【００６０】ここで、Ｙ軸用レーザ干渉計６８として
は、測長軸を２軸有する２軸干渉計が用いられ、一方の
測長軸の延長線が投影光学系ＰＬの光軸中心を通る。こ
のＹ軸用レーザ干渉計２６の各測長軸の各計測値は後述
する主制御装置５０に送られており、主制御装置５０で
は前記光軸中心を通る一方の測長軸の計測値に基づいて
Ｘステージ４８のＹ位置をいわゆるアッベの誤差なく求
め、２軸の測長軸の計測値の差と測長軸間距離とに基づ
いてＸステージ４８のθ回転を求めるようになってい
る。

【００６１】また、Ｘ軸用レーザ干渉計６６としては、
測長軸を３軸有する３軸干渉計が用いられ、その内の１
つの測長軸（第１測長軸）の延長線が投影光学系ＰＬの
光軸中心を通り、残りの１つの測長軸（第２測長軸）が
後述するウエハアライメントセンサＡＳの検出中心を通
り、残りの測長軸（第３測長軸）は第１測長軸、第２測
長軸と平行でかつ同一のＸＹ面内に位置している。この
Ｘ軸用レーザ干渉計６６の各測長軸の計測値は後述する
主制御装置５０に送られており、主制御装置５０では前
記第１測長軸の計測値に基づいて露光時のＸステージ４
８のＸ位置をいわゆるアッベの誤差なく求め、第２測長
軸の計測値に基づいてアライメント時のＸステージ４８
のＸ位置をいわゆるアッベの誤差なく求め、第１〜第３
測長軸の計測値に基づいて反射ミラー６２の平面度を計
測するようになっている。

【００６２】さらに、Ｘステージ４８の中央部には、ウ
エハホルダ４９が設けられており、このウエハホルダ４
９によってウエハＷが真空吸着され保持されている。ウ
エハホルダ４９は、後述する主制御装置５０により駆動
系６９（図１では図示せず、図５参照）を介してＺ方向
に例えば１００μｍの範囲内で微少駆動されるようにな
っている。また、Ｘステージ４８上面には、第３の基準
プレートＦＭ３がその表面がウエハＷ表面とほぼ同一高
さとなる状態で設けられている。この第３の基準プレー
トＦＭ３上には、図４の平面図に示されるように、レチ
クルＲがレチクル微動ステージ３６上に載置されたとき
の、前記第１、第２の基準プレートＦＭ１、ＦＭ２上の
基準マークｍ１，ｍ２、ｍ３，ｍ４、及びレチクルＲ上
のレチクルアライメントマークＭ１，Ｍ２、Ｍ３，Ｍ
４、Ｍ５，Ｍ６とそれぞれ対応する５対の基準マークＷ
ｍ１，Ｗｍ２、Ｗｍ３，Ｗｍ４、ＷＭ１，ＷＭ２、ＷＭ
３，ＷＭ４、ＷＭ５，ＷＭ６が形成されている。すなわ
ち、レチクルＲがレチクル微動ステージ３６に載置され
たとき、直径の非常に大きな投影光学系を介して基準マ
ークｍ１，ｍ２、ｍ３，ｍ４及びレチクルアライメント
マークＭ１，Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４、Ｍ５，Ｍ６を１／４縮
小倍率で投影したと仮定した場合に、これらのマーク投
影位置に上記５対の基準マークＷｍ１，Ｗｍ２、Ｗｍ
３，Ｗｍ４、ＷＭ１，ＷＭ２、ＷＭ３，ＷＭ４、ＷＭ
５，ＷＭ６がほぼ重なるように、対応するマーク間の相
対位置関係が設計上は定められている。但し、実際に
は、投影光学系ＰＬは直径が小さく、上記の基準マーク
ｍ１，ｍ２、ｍ３，ｍ４及びレチクルアライメントマー
クＭ１，Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４、Ｍ５，Ｍ６を同時に基準プ
レートＦＭ３上に投影することはできない。

【００６３】図１に戻り、さらに、投影光学系ＰＬの側
方には、ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたウエ
ハアライメントマーク（ウエハマーク）又は基準プレー
トＦＭ３上のベースライン計測用基準マーク（図示せ
ず）の位置を検出するオフアクシスのウエハアライメン
トセンサＡＳが設けられ、また、ウエハＷ面の前記照明
領域ＲＡに対応する露光領域内のＺ方向の位置を検出す
る斜入射光式の焦点位置検出系ＡＦ（但し、送光系のみ
図示）が設けられている。ここで、ウエハアライメント
センサＡＳとしては、例えば特開平４−６５６０３号公
報に開示されるブロードバンドな光を光源とする画像処
理方式の結像式アライメントセンサ、すなわちＦＩＡ
（Field Image Alignment）方式のセンサが用いられて
いる。なお、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignmen
t）方式のセンサ等の他の方式のセンサを用いても良
い。また、焦点位置検出系ＡＦは、例えば、特開平５−
１９０４２３号公報に開示されるものと同様のものが用
いられる。

【００６４】図５には、本実施形態の走査型露光装置１
０のステージ制御に関連する制御系の構成がブロック図
にて概略的に示されている。この制御系は、ワークステ
ーション又はマイクロコンピュータにより構成される主
制御装置５０を中心として構成されている。この主制御
装置５０の入力側には、前述した各種センサ、すなわ
ち、レチクルアライメントセンサ４２Ａ，４２Ｂ、レチ
クルＸ干渉計４０Ｘ、レチクルＹ干渉計４０Ｙ、ウエハ
アライメントセンサＡＳ、焦点位置検出系ＡＦ、Ｘ軸用
レーザ干渉計６６、Ｙ軸用レーザ干渉計６８等が接続さ
れている。また、この主制御装置５０の出力側には、リ
ニアモータ２７Ａ，２７Ｂ、モータ１８，２０Ａ，２０
Ｂ、リニアモータ５４Ａ，５４Ｂ、モータ６０及び駆動
系６９等が接続されている。

【００６５】主制御装置５０は、露光時に、一対のリニ
アモータ２７Ａ、２７Ｂを介してレチクル粗動ステージ
３４と一体的にレチクル微動ステージ３６を所定の走査
速度Ｖ_Rで＋Ｙ方向に走査するのと同期して、一対のリ
ニアモータ５４Ａ、５４Ｂを介してＹステージ４６と一
体的にＸステージ４８を−Ｙ方向に走査速度Ｖ_W（Ｖ_W
＝β・Ｖ_R）で走査し、この際に生ずるレチクル粗動ス
テージ３４とＹステージ４６との相対速度誤差を吸収
し、レチクルＲとウエハＷとの相対速度が４：１になる
ようにモータ２０Ａ、２０Ｂを介してレチクル微動ステ
ージ３６の動作を制御する。これにより、露光光ＩＬで
照明されたスリット状の照明領域ＲＡに対してレチクル
Ｒが＋Ｙ方向に走査されるのと同期して照明領域と共役
な露光領域に対してウエハＷが投影光学系ＰＬの縮小倍
率に応じた速度で−Ｙ方向に走査され、レチクルＲのパ
ターン形成面に形成されたパターンがウエハＷ上のショ
ット領域に逐次転写される。主制御装置５０では、Ｘス
テージ４６、Ｙステージ４８を移動させて上記のような
走査露光動作を繰り返すことにより、ウエハＷの各ショ
ット領域にレチクルパターンを転写する。

【００６６】次に、本実施形態の走査型露光装置１０に
おいて、調整時等に行われる、レチクルステージ座標系
を規定するレチクル干渉計４０Ｘ、４０Ｙのリセット動
作、これに続いて行われるレチクル微動ステージ３６の
回転中心検出及びレチクルステージ座標系の座標補正値
算出動作について説明する。

【００６７】この走査型露光装置１０では、第１の基準
プレートＦＭ１上の基準マークｍ１、ｍ２が一対のレチ
クルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂの直下（検出領
域内）にそれぞれ位置する位置が、レチクル交換位置と
して設定されている。また、調整時には、レチクルＲが
レチクル微動ステージ３６上に載置されていないものと
する。

【００６８】まず、主制御装置５０はリニアモータ２７
Ａ、２７Ｂを介してレチクル粗動ステージ３４と一体的
にレチクル微動ステージ３６を上記のレチクル交換位置
に移動する。これにより、レチクルアライメントセンサ
４２Ａ、４２Ｂの検出領域（観察領域）内に第１の基準
プレートＦＭ１上の基準マークｍ１、ｍ２がそれぞれ位
置する。

【００６９】次に、主制御装置５０では、レチクルアラ
イメントセンサ４２Ａ、４２Ｂの計測情報をモニタしつ
つレチクルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂの検出中
心と基準マークｍ１、ｍ２とがほぼ一致する位置（各検
出中心と基準マークｍ１、ｍ２との位置誤差がともに最
小となる位置）にレチクル微動ステージ３６の駆動系
（モータ１８、２０Ａ、２０Ｂ）を制御してレチクル微
動ステージ３６を位置決めし、この位置で、レチクルＸ
干渉計４０Ｘ、レチクルＹ干渉計４０Ｙをリセットし
て、レチクルステージ座標系（（Ｘ，Ｙ）座標系とす
る）の原点設定を行うと同時にこのときの基準マークｍ
１、ｍ２の（Ｘ，Ｙ）座標系上での座標値を求め、不図
示のメモリに記憶する。ここでは、以後の説明を簡略化
するために、基準マークｍ１、ｍ２及びレチクルアライ
メントセンサ４２Ａ、４２Ｂの検出中心が設計値通りに
設定され、上記の原点設定の際に、レチクルアライメン
トセンサ４２Ａ、４２Ｂの検出中心と基準マークｍ１、
ｍ２との位置が完全に一致しているものとし、メモリ内
に基準マークｍ１、ｍ２の座標として（−Ｘ１、０）、
（Ｘ１、０）が記憶されているものとする。この場合、
設計上の基準マークｍ１、ｍ２間の距離が２Ｘ１となっ
ている。

【００７０】なお、レチクルアライメントセンサ４２
Ａ、４２Ｂの検出中心は、予め内部に指標を設けてお
き、その指標の中心を検出中心としても勿論良いが、２
次元ＣＣＤによる撮像範囲の中心を検出中心としても良
い。

【００７１】次に、主制御装置５０では、基準マークｍ
１、ｍ２とレチクル微動ステージ３６の中心との既知の
位置関係に基づいてレチクル微動ステージ３６の中心、
即ち設計上の回転中心の（Ｘ、Ｙ）座標系上での座標
（０、−Ｙ１）を求める。

【００７２】次いで、主制御装置５０では、モータ２０
Ａ、２０Ｂを相互に逆向きに第１の所定量ずつ回転させ
て、レチクル微動ステージ３６を微小角度回転させ、そ
のときのレチクルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂの
計測情報に基づいて、基準マークｍ１、ｍ２の座標（Ｘ
２、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）を求めてメモリに記憶す
る。同様にして、主制御装置５０ではモータ２０Ａ、２
０Ｂを相互に逆向きに第２の所定量ずつ回転させて、レ
チクル微動ステージ３６を微小角度回転させ、そのとき
のレチクルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂからの出
力情報に基づいて、基準マークｍ１、ｍ２の座標（Ｘ
４、Ｙ４）、（Ｘ５、Ｙ５）を求めてメモリに記憶す
る。

【００７３】そして、主制御装置５０では、例えば基準
マークｍ１の上記３つの座標値（−Ｘ１、０）、（Ｘ
２、Ｙ２）、（Ｘ４、Ｙ４）を用いて最小自乗近似によ
り円弧を求め、その円弧の中心座標（Ｘａ、Ｙａ）を算
出する。この算出された中心座標（Ｘａ、Ｙａ）が実際
のレチクル微動ステージ３６の回転中心の座標位置にほ
ぼ一致している。そこで、主制御装置５０では、設計上
の回転中心と実際の回転中心のＸ、Ｙオフセット（Δ
Ｘ、ΔＹ）を次式により算出し、これを（Ｘ、Ｙ）座標
系、すなわちレチクルステージ座標系の座標補正値（か
つ装置定数）としてメモリに記憶する。

【００７４】ΔＸ＝Ｘａ−０＝Ｘａ ΔＹ＝Ｙａ−（−Ｙ１）＝Ｙａ＋Ｙ１ここで、上で求めた中心座標（Ｘａ、Ｙａ）は、最小自
乗近似により得られたものであるから、誤差を含んでい
る可能性が高いので、上記と同様にして、基準マークｍ
２の上記３つの座標値（Ｘ１、０）、（Ｘ３、Ｙ３）、
（Ｘ５、Ｙ５）を用いて円弧の中心座標（Ｘｂ、Ｙｂ）
を算出し、この中心座標と上記中心座標（Ｘａ、Ｙａ）
との中点の座標｛（Ｘａ＋Ｘｂ）／２、（Ｙａ＋Ｙｂ）
／２｝をレチクル微動ステージ３６の回転中心の座標と
し、レチクルステージ座標系の座標補正値であるＸ、Ｙ
オフセット（ΔＸ、ΔＹ）を次式により算出しても良
い。

【００７５】 ΔＸ＝（Ｘａ＋Ｘｂ）／２−０＝（Ｘａ＋Ｘｂ）／２ ΔＹ＝（Ｙａ＋Ｙｂ）／２−（−Ｙ１）＝（Ｙａ＋Ｙ
ｂ）／２＋Ｙ１このようにすれば、平均化効果により、より正確にレチ
クル微動ステージ３６の回転中心、従ってＸ、Ｙオフセ
ット（ΔＸ、ΔＹ）を算出することができる。

【００７６】あるいは、前述したレチクル微動ステージ
３６を回転させながらの基準マークｍ１、ｍ２の位置検
出をそれぞれ４回以上を行い、これらの検出結果に基づ
いて最小自乗近似により円弧の中心座標を求めるように
しても勿論良い。このようにしても、最終的に得られる
Ｘ、Ｙオフセット（ΔＸ、ΔＹ）に含まれる誤差を低減
させることができる。

【００７７】同様の趣旨から、第２の基準プレートＦＭ
２側でも上記と同様の基準マークの位置検出を行い、基
準マークｍ１〜ｍ４の検出結果よりレチクル微動ステー
ジ３６の回転中心の座標として得られる４つの点を頂点
とする四角形の対角線の交点の座標を、レチクル微動ス
テージ３６の回転中心の座標としても良い。

【００７８】なお、上記のレチクル干渉計（４０Ｘ、４
０Ｙ）のリセットに際し、レチクル微動ステージ３６の
中心がレチクルステージ座標系の原点となるように、レ
チクルＹ干渉計４０Ｙの各測長軸のリセット値を０でな
く、一定値Ｙ１としても良い。すなわち、リセット時の
レチクル微動ステージ３６の座標が（０，Ｙ１）となる
ようにしても良い。

【００７９】以上のようにして本実施形態の走査型露光
装置１０では、調整時にレチクルステージ座標系を規定
するレチクル干渉計４０Ｘ、４０Ｙのリセット直後にレ
チクル微動ステージ３６の回転中心検出、及びレチクル
ステージ座標系の座標補正値算出が行われる。これらの
動作の実行は、従来と異なり、レチクルＲがレチクル微
動ステージ３６上に載置されていない場合にも可能なた
め、走査露光とは無関係な装置の調整時に予め行ってお
けば足りる。また、従来と異なり、レチクルアライメン
トセンサ４２Ａ、４２Ｂを用いて基準マークｍ１、ｍ２
の位置を検出できる状態でレチクル干渉計４０Ｘ、４０
Ｙのリセットが行われるので、何らかの原因によりレチ
クル干渉計４０Ｘ、４０Ｙのリセット動作が再度必要と
なったときにも、再現性良くレチクルステージ座標系の
原点設定が可能になる。このため、上記の装置の調整時
に予め求めたレチクルステージ座標系の座標補正値を装
置定数としてそのまま用いても支障が全く生じない。従
って、再度のレチクル干渉計４０Ｘ、４０Ｙのリセット
動作時には、上記のレチクルステージの回転中心検出及
びレチクルステージ座標系の座標補正値算出等を行う必
要はない。

【００８０】次に、走査型露光装置１０におけるレチク
ル交換動作とレチクルアライメント処理等とについて、
レチクル交換およびレチクルアライメント処理のシーケ
ンスを示す図６のフローチャート及び図７〜図９の平面
図に基づいて説明する。

【００８１】レチクル交換には、図７に示されるよう
に、両端にアーム９０ａ、９０ｂを有し、回転軸９１を
中心としてＸＹ面内で回転するとともに、軸方向に往復
移動（Ｚ方向に上下動可能）なレチクル交換器９０が用
いられる。図７において、符号９２で示されるレチクル
待機位置は次に使用するレチクルを待機させておく場所
である。レチクル微動ステージ３６上のレチクル（以
下、「レチクルＲ１」とする）とレチクル待機位置９２
上のレチクル（以下「レチクルＲ２」とする）の交換を
行うのが本実施形態におけるレチクル交換処理であり、
次の手順で行われる。

【００８２】まず、図７に示されるように、レチクル微
動ステージ３６が前述したレチクル交換位置にある状態
でレチクル交換が開始される（図６の開始）。このと
き、レチクル交換器９０の一側のアーム９０ａがレチク
ル微動ステージ３６上方のレチクルＲ１の下方にあり、
他側のアーム９０ｂがレチクル待機位置９２上のレチク
ルＲ２の下方にある。

【００８３】この状態で、主制御装置５０からの指示に
基づき不図示の搬送制御系によりレチクル交換器９０が
上方に駆動され、レチクル交換器９０の両側のアーム９
０ａ、９０ｂによってレチクルＲ１、Ｒ２がそれぞれ持
ち上げられる（図６の処理７０）。

【００８４】次いで、図８に示されるように、不図示の
搬送制御系によりレチクル交換器９０が回転され（図６
の処理７１）、これと同時に主制御装置５０では第２の
基準プレートＦＭ２上の基準マークｍ３、ｍ４がレチク
ルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂの下に来る位置に
レチクル粗動ステージ３４と一体的にレチクル微動ステ
ージ３６を移動させ、レチクルアライメントセンサ４２
Ａ、４２Ｂの計測情報に基づいて第２の基準プレートＦ
Ｍ２上の基準マークｍ３、ｍ４とＸステージ４８上の第
３の基準プレートＦＭ３上の対応する基準マークＷｍ
３、Ｗｍ４との位置ずれ量（相対位置）の計測を行い
（図６の処理７６）、その計測結果をメモリに記憶す
る。

【００８５】次に、主制御装置５０では、レチクル粗動
ステージ３４と一体的にレチクル微動ステージ３６を再
びレチクル交換位置に移動させ、レチクルアライメント
センサ４２Ａ、４２Ｂの計測情報に基づいて第１の基準
プレートＦＭ１上の基準マークｍ１、ｍ２とＸステージ
４８上の第３の基準プレートＦＭ３上の対応する基準マ
ークＷｍ１、Ｗｍ２との位置ずれ量（相対位置）の計測
を行い（図６の処理７７）、その結果をメモリに記憶す
る。これと同時に、主制御装置５０からの指示に応じて
搬送制御系により回転動作が終了したレチクル交換器９
０が下降駆動され、レチクルＲ１、Ｒ２がそれぞれ待機
位置９２、レチクル微動ステージ３６上に載置される。
図９にはこのような処理によりレチクルＲ２とレチクル
Ｒ１とが置き換わった状態が示されている。

【００８６】上記の動作において、主制御装置５０で
は、処理７６で基準マークｍ３、ｍ４と基準マークＷｍ
３、Ｗｍ４との位置ずれ量（相対位置）の計測を行った
後、第１基準プレートＦＭ１上の基準マークｍ１、ｍ２
と第３基準プレートＦＭ３上の対応する基準マークＷｍ
１、Ｗｍ２の位置ずれ量を計測するために、レチクルス
テージ（３４、３６）の移動と同時にその１／４の距離
だけＸＹステージ（４６、４８）を移動する、すなわ
ち、レチクルステージ（３４、３６）とＸＹステージ
（４６、４８）とを同期移動することにより、第３基準
プレートＦＭ３上の基準マークＷｍ１、Ｗｍ２がレチク
ルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂの計測位置に来る
位置に移動している。但し、レチクルステージ（３４、
３６）とＸＹステージ（４６、４８）とを必ずしも同期
移動させることなく、レチクルステージの移動に前後し
てそのその１／４の距離だけＸＹステージ（４６、４
８）を移動して上記と同様の処理７６の位置ずれ計測を
実行するようにしても勿論構わない。

【００８７】その後、主制御装置５０ではレチクルＲ２
上のレチクルアライメントマークをレチクルアライメン
トセンサ４２Ａ、４２Ｂの検出視野内に収めるためのレ
チクルサーチを実行し（図６の処理７３）、レチクルＲ
２上のレチクルアライメントマークと第３の基準プレー
トＦＭ３上の基準マークのずれ量を計測するレチクルフ
ァインアライメントを１組のマーク（Ｍ１，Ｍ２とＷＭ
１，ＷＭ２、Ｍ３，Ｍ４とＷＭ３，ＷＭ４、Ｍ５，Ｍ６
とＷＭ５，ＷＭ６のいずれか）について実行する（図６
処理７８）。

【００８８】そして、主制御装置５０では上記処理７６
の計測結果と処理７７の計測結果とに基づいて走査方向
の角度誤差（すなわち、Ｙ軸干渉計６８の測長軸で規定
されるＸＹステージ（４６、４８）の走査方向に対する
レチクルＹ干渉計４０Ｙの測長軸で規定されるレチクル
ステージ（３４、３６）の走査方向の角度誤差）、及び
ＸＹステージ（４６、４８）とレチクルステージ（３
４、３６）の走査方向の移動量誤差（以下、「スケール
誤差」という）を算出するとともに、処理７８の結果か
らウエハステージ座標系上でのレチクルＲ２の位置を算
出し（図６の処理７９）、一連の処理を終了する。な
お、レチクルＲ２のレチクルステージ座標系上での位置
は、同一のアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂを用い
て、基準プレートＦＭ１、ＦＭ２上の基準マークとレチ
クルＲ２上のレチクルアライメントマークを検出するの
で、当然に演算で求められる。

【００８９】ここで、上記のスケール誤差は、例えば各
ステージの駆動・制御系（レーザ干渉計等の計測装置を
含む）の誤差に起因するＸＹステージ（４６、４８）と
レチクルステージ（３４、３６）の移動量誤差であるか
ら、これは通常、走査露光時（等速移動時）のレチクル
微動ステージ３６とＸステージ４８の走査方向の同期誤
差、すなわち走査方向の転写倍率誤差とほぼ等価であ
る。なお、上記処理７６、７８と同様の計測をＬＩＡタ
イプのレチクルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂを用
いる場合等には、ＸＹステージ（４６、４８）とレチク
ルステージ（３４、３６）との静止時ではなく相対移動
中に行っても良い。

【００９０】なお、走査方向の角度誤差、スケール誤差
の短期的な変動量が、露光結果に影響を及ぼさない程度
に少ない場合には、毎回必ずこれらの値を算出する必要
はなく、上記の動作シーケンスのうち処理７６、処理７
７の処理は必要な場合のみ行えば良い。

【００９１】このようにして、レチクルアライメントが
終了すると、主制御装置５０ではウエハアライメントセ
ンサＡＳの直下に第３の基準プレートＦＭ３上のベース
ライン計測用基準マーク（図示省略）が位置するよう
に、ＸＹステージ（４６、４８）を移動させて、アライ
メントセンサＡＳの検出中心と前記ベースライン計測用
基準マークとの相対位置関係を求め、その求めた位置ず
れ量と設計上のベースライン距離とに基づいて実際のベ
ースライン量を算出するベースライン計測を行う。

【００９２】次いで、主制御装置５０ではウエハＷ上の
特定の複数ショット領域に形成されたアライメントマー
ク位置をアライメントセンサＡＳの出力とそのときのレ
ーザ干渉計６６、６８の計測値とに基づいて、順次計測
し、その計測結果を用いて所定の統計演算により、ウエ
ハＷ上の全ショット領域の配列座標を求めるエンハンス
ト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）を行った後、
先に説明したステップ・アンド・スキャン方式の露光動
作を行う。このとき、各ショットの走査露光を行う際
に、主制御装置５０では、上で求めた各算出値（レチク
ルステージ座標系補正値、走査方向角度誤差、走査方向
スケール誤差等）を考慮して、レチクルステージ１４
（特にレチクル微動ステージ３６）の位置制御及びレチ
クル微動ステージ３６とＸＹステージ（４６、４８）の
速度比の制御を行う。これにより、ウエハＷ上の各ショ
ット領域にレチクルＲ２のパターンが正確に重ね焼きさ
れる。

【００９３】以上詳細に説明したように、本実施形態の
走査型露光装置１０によれば、図６のシーケンスの動作
によって走査露光動作に必要な補正値を算出することが
できるので、従来のように走査方向の角度誤差、スケー
ル誤差を算出するためにレチクルファインアライメント
を複数回実行する必要がなく、レチクルファインアライ
メントは１回で済む。従って、重ね合せ精度を維持しつ
つ、レチクルファインアライメントに要する時間を短縮
してスループットの向上を図ることができる。

【００９４】また、本実施形態では、図６から明らかな
ように、上記の走査方向の角度誤差、スケール誤差算出
のためのマークの計測を、レチクル交換と同時並行的に
行うことができるので、この点においても、レチクルが
レチクルステージ上に搬送されてからでなければ走査方
向の角度誤差、スケール誤差算出のためのマークの計測
を行うことができなかった従来例と比べてスループット
の向上が可能である。

【００９５】なお、走査方向の角度誤差やスケール誤差
が一定以上ある場合には、これらを算出するための前記
の計測動作（処理７６、７７）において位置ずれ量が大
きくなり自動計測が不能となる可能性があるため、装置
の調整時にこれらの値を前もって算出して装置定数とし
て持っておき、実際の装置使用時には変動分を計測して
前記の装置定数を補正するようにしておくのが望まし
い。

【００９６】また、走査方向の角度誤差やスケール誤差
は、これらの誤差があった場合に走査方向の端にいくに
つれてマーク間の位置ずれ量が大きくなっていくため、
算出のための計測においては、できるだけ端で計測した
方が精度が向上することになる。従って、本実施形態の
ように、レチクルステージ側の基準プレートＦＭ１、Ｆ
Ｍ２がレチクル微動ステージ３６のレチクル載置位置の
走査方向両側に付加されている場合には、レチクル上の
マークを計測していた従来例と比較して、より高精度な
マークの位置ずれ計測が可能となっている。すなわち、
本実施形態では走査方向の角度誤差やスケール誤差の計
測精度の面においても優れたものとなっている。

【００９７】また、本実施形態では、レチクル干渉計４
０Ｘ、４０Ｙのリセット（レチクルステージ座標系の原
点設定）後の回転誤差の補正値算出のための計測をレチ
クルがレチクル微動ステージ３６上に載置されていない
状態で実行する事が可能なため、レチクルが搬送されて
来るのを待たずに計測動作を実行できる。

【００９８】また、従来レチクル干渉計の原点リセット
に使用しているフォトセンサと比較して、レチクルアラ
イメントセンサ４２Ａ、４２Ｂは計測精度が高いため、
レチクルアライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂにより基準
プレートＦＭ１上の基準マークを検出した状態でレチク
ル干渉計の原点リセット動作を行う本実施形態の場合に
は、干渉計リセットごとのレチクルステージ座標系の原
点の再現性を高くすることができることは、前述した通
りである。

【００９９】なお、レチクルステージ座標系の原点リセ
ット動作を行う際に、先に説明したように、レチクルア
ライメントセンサ４２Ａ、４２Ｂの位置基準で位置計測
を行ってもよいが、前記のレチクル交換時の計測のよう
に基準プレートＦＭ３上の基準マークを用いてウエハス
テージ座標を基準として位置計測を行っても良い。装置
の構成によって再現性が高くなるやり方を選べば良い。

【０１００】なお、上記実施形態では、レチクル微動ス
テージ３６上に第１、第２の基準プレートが設けられた
場合について説明したが、本発明がこれに限定されるこ
とはなく、レチクル微動ステージを持たない装置の場合
には、レチクルステージ（マスクステージ）上に第１、
第２の基準プレートを設けられば良い。

【０１０１】また、上記実施形態では、露光光として超
高圧水銀ランプの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）等又はＫ
ｒＦエキシマレーザ光あるいはＡｒＦエキシマレーザ光
を用いる場合について説明したが、露光光として波長１
５７ｎｍのＦ₂エキシマレーザ光などを用いても良い。
かかる場合には、レチクル及び投影光学系のレンズ素子
の両者を蛍石で形成すれば良い。

【０１０２】《デバイス製造方法》次に、上述した露光
装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したデバイ
スの製造方法の実施形態について説明する。

【０１０３】図１０には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示され
ている。図１０に示されるように、まず、ステップ２０
１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設
計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、そ
の機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続
き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

【０１０４】次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立ステッ
プ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用
いてデバイス組立を行う。このステップ２０５には、ダ
イシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング
工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。

【０１０５】最後に、ステップ２０６（検査ステップ）
において、ステップ２０５で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

【０１０６】図１１には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図１１において、ステップ２１１（酸化ステップ）
においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２
（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）において
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２
１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４
それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成し
ており、各段階において必要な処理に応じて選択されて
実行される。

【０１０７】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステッ
プ）において、上記説明した露光装置及び露光方法によ
ってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、
ステップ２１７（現像ステップ）においては露光された
ウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステッ
プ）において、レジストが残存している部分以外の部分
の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステ
ップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。

【０１０８】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。

【０１０９】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上
記の露光装置１０及びその露光方法が用いられるので、
高集積度のデバイスを低コストで生産することができ
る。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び１０
に記載の各発明によれば、マスクステージ座標系の原点
の再現性を向上させることができるという効果がある。

【０１１１】また、請求項２及び１１に記載の各発明に
よれば、上記効果に加え、マスクがマスクステージ上に
載置されているか否かにかかわらず、マスクステージ座
標系の座標補正値を計測することができるという効果が
ある。

【０１１２】また、請求項３及び１２に記載の各発明に
よれば、マスクがマスクステージ上に載置されているか
否かにかかわらず、マスクステージ座標系の座標補正値
を計測することができるという効果がある。

【０１１３】また、請求項４、７、及び１３に記載の各
発明によれば、マスクがマスクステージ上に載置されて
いるか否かにかかわらず、マスクステージと基板ステー
ジの同期誤差を求めることができるという効果がある。

【０１１４】また、請求項５及び１４に記載の各発明に
よれば、スループットを向上させることができるという
効果がある。

【０１１５】また、請求項６及び１５に記載の各発明に
よれば、マスクステージを介してマスクを正確に位置制
御することが可能になる。

【０１１６】また、請求項８、１６、及び１７に記載の
各発明によれば、マスクがマスクステージ上に載置され
ているか否かにかかわらず、マスクステージの回転中心
を求めることができる。

【０１１７】また、請求項１８に記載の発明によれば、
マスクがマスクステージ上に載置されているか否かにか
かわらず、走査方向の転写誤差を求めることができる。

【０１１８】また、請求項９及び１９に記載の各発明に
よれば、高集積度のデバイスを低コストで製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る走査型露光装置を概略的に示
す斜視図である。

【図２】図１のレチクルステージの平面図である。

【図３】レチクルの一例を示す平面図である。

【図４】図１のＸステージ上の基準プレートを示す平面
図である。

【図５】図１の装置のステージ制御系に関連する制御系
の構成を示すブロック図である。

【図６】レチクル交換およびレチクルアライメント処理
をのシーケンスを示すフローチャートである。

【図７】図６の処理７０の動作を説明するためのレチク
ル交換に関連する構成部分の平面図である。

【図８】図６の処理７１の動作を説明するためのレチク
ル交換に関連する構成部分の平面図である。

【図９】図６の処理７２の動作を説明するためのレチク
ル交換に関連する構成部分の平面図である。

【図１０】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。

【図１１】図１０のステップ２０４における処理を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

Ｒ、Ｒ１、Ｒ２レチクル（マスク）Ｗウエハ（基板）１０走査型露光装置３６レチクル微動ステージ（マスクステージ）ＦＭ１第１の基準プレートｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４基準マーク４０ＸレチクルＸ干渉計（干渉計）４０ＹレチクルＹ干渉計（干渉計）４２Ａ、４２Ｂレチクルアライメントセンサ（マーク
検出系）４８Ｘステージ（基板ステージ）５０主制御装置（制御装置）ＦＭ３第３の基準プレートＷｍ１、Ｗｍ２、Ｗｍ３、Ｗｍ４基準マーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクと基板とを所定の走査方向に同期
移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記
基板上に転写する走査型露光装置であって、前記マスクを保持するマスクステージと；前記マスクス
テージ上に固定され、所定の基準マークが形成された基
準プレートと；前記マスクステージの位置を計測する干
渉計と；前記基準プレート上の基準マークを検出するマ
ーク検出系と；前記基準マークが前記マーク検出系の検
出領域内となる位置に前記マスクステージを移動させた
状態で前記干渉計をリセットする制御装置とを備える走
査型露光装置。
【請求項２】前記制御装置は、前記干渉計のリセット
後に、前記マスクステージを所定角度づつ回転させなが
ら前記マーク検出系による前記基準マークの検出を複数
回を行い、この検出結果から前記干渉計の測長軸で規定
されるマスクステージ座標系の座標補正値を算出するこ
とを特徴とする請求項１に記載の走査型露光装置。
【請求項３】マスクと基板とを所定の走査方向に同期
移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記
基板上に転写する走査型露光装置であって、前記マスクを保持するマスクステージと；前記マスクス
テージ上に固定され所定の基準マークが形成された基準
プレートと；前記マスクステージの位置を計測する干渉
計と；前記基準プレート上の基準マークを検出するマー
ク検出系と；前記マスクステージを回転させながら前記
マーク検出系による前記基準マークの検出を複数回を行
い、この検出結果から前記干渉計の測長軸で規定される
マスクステージ座標系の座標補正値を算出する制御装置
とを備える走査型露光装置。
【請求項４】マスクと基板のそれぞれを所定の走査方
向に同期移動させつつ、前記マスクに形成されたパター
ンを前記基板上に転写する走査型露光装置であって、前記マスクを保持するマスクステージと；前記マスクス
テージ上に前記マスクの走査方向に所定間隔を隔てて配
置されそれぞれ所定の基準マークが設けられた第１基準
プレート及び第２基準プレートと；前記基板を保持する
基板ステージと；前記基板ステージ上に設けられ、前記
第１及び第２基準プレート上の前記基準マークに対応す
る基準マークが前記基板の走査方向に沿って形成された
第３基準プレートと；前記マスクステージ上及び前記基
板ステージ上の対応する基準マークを同時に検出可能な
マーク検出系と；前記マスクステージと前記基板ステー
ジのそれぞれを前記走査方向に同期移動させながら、前
記マーク検出系を用いて前記対応する基準マーク間のず
れ量を計測し、前記マスクステージと基板ステージの同
期誤差を算出する制御装置とを備える走査型露光装置。
【請求項５】前記マスクステージ上の基準マークが前
記マーク検出系の検出領域内に位置する前記マスクステ
ージの位置が前記マスクの交換位置に設定されているこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の走
査型露光装置。
【請求項６】前記マーク検出系は、前記マスクに形成
された位置合わせマークと前記基板ステージ又は基板上
に形成された位置合わせマークとを同時に検出するため
にも用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か一項に記載の走査型露光装置。
【請求項７】前記制御装置は、前記同期誤差に起因す
る前記基板の走査方向の転写倍率誤差を求めることを特
徴とする請求項４に記載の走査型露光装置。
【請求項８】マスクと基板とを所定の走査方向に同期
移動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記
基板上に転写する走査型露光装置であって、前記マスクを保持するマスクステージと；前記マスクス
テージ上に固定され、所定の基準マークが形成された基
準プレートと；前記基準プレート上の基準マークを検出
するマーク検出系と；前記マスクステージを回転させな
がら前記マーク検出系による前記基準マークの検出を行
い、該検出結果に基づいて前記マスクステージの回転中
心を求める制御装置とを備える走査型露光装置。
【請求項９】請求項１〜５のいずれか一項に記載の走
査型露光装置を用いて露光を行う露光工程を含むことを
特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１０】マスクを保持するマスクステージと基
板とを所定の走査方向に同期移動させつつ、前記マスク
に形成されたパターンを前記基板上に転写する走査露光
方法であって、前記マスクのパターンを前記基板上に転写するのに先立
って、前記マスクステージ上の基準マークがマーク検出系の検
出領域内となる位置に前記マスクステージを移動させる
第１工程と；前記マーク検出系を用いて前記基準マーク
が検出可能な状態で前記マスクステージの位置を管理す
る干渉計をリセットする第２工程とを含む走査露光方
法。
【請求項１１】前記干渉計のリセット後に、前記マス
クステージを回転させながら前記マーク検出系による前
記基準マークの検出を複数回を行う第３工程と；前記第
３工程の検出結果から前記干渉計の測長軸で規定される
マスクステージ座標系の座標補正値を算出する第４工程
とを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の走査
露光方法。
【請求項１２】マスクを保持するマスクステージと基
板とを所定の走査方向に同期移動させつつ、前記マスク
に形成されたパターンを前記基板上に転写する走査露光
方法であって、前記マスクのパターンを前記基板上に転写するのに先立
って、前記マスクステージを回転させながら前記マスクステー
ジ上の基準マークの検出を複数回行う第１工程と；前記
第１工程の検出結果から前記マスクステージの位置を管
理する干渉計の測長軸で規定されるマスクステージ座標
系の座標補正値を算出する第２工程とを含む走査露光方
法。
【請求項１３】マスクを保持するマスクステージと基
板を保持する基板ステージとを所定の走査方向に同期移
動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基
板上に転写する走査露光方法であって、前記マスクのパターンを前記基板上に転写するのに先立
って、前記マスクステージと基板ステージとを同期移動させな
がら、前記マスクステージ上に前記走査方向に沿って所
定間隔で配置された少なくとも２つの基準マークとこれ
に対応する前記基板ステージ上の基準マークとの間のず
れ量を計測する第１工程と；前記マスクステージと基板
ステージとの同期誤差を算出する第２工程とを含む走査
露光方法。
【請求項１４】前記基準マークの検出動作と前記マス
クステージ上のマスク交換動作とが少なくとも一部同時
並行的に行われることを特徴とする請求項１０〜１３の
いずれか一項に記載の走査露光方法。
【請求項１５】マスクを保持するマスクステージと基
板を保持する基板ステージとを所定の走査方向に同期移
動させつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基
板上に転写する走査露光方法であって、前記マスクのパターンを前記基板上に転写するのに先立
って、前記マスクステージと基板ステージとのそれぞれ
を前記走査方向へ移動させながら、マーク検出系を用い
て前記マスクステージ上に前記走査方向に沿って所定間
隔で配置された少なくとも２つの基準マークとこれに対
応する前記基板ステージ上の基準マークとの間のずれ量
を順次計測する第１工程と；前記マスクを前記マスクス
テージ上に載置後、前記マーク検出系を用いて前記基板
ステージ上の基準マークと前記マスクに形成された位置
合わせマークとを同時に検出して両者の相対位置を計測
する第２工程とを含む走査露光方法。
【請求項１６】マスクを保持するマスクステージと基
板とを所定の走査方向に同期移動させつつ、前記マスク
に形成されたパターンを前記基板上に転写する走査露光
方法であって、前記マスクのパターンを前記基板上に転写するのに先立
って、前記マスクステージを回転させながら前記マスクステー
ジ上の基準マークを検出する第１工程と；前記第１工程
の検出結果に基づいて前記マスクステージの回転中心を
求める第２工程とを含む走査露光方法。
【請求項１７】マスクを保持するマスクステージと基
板とを同期移動させつつ、前記マスクに形成されたパタ
ーンを前記基板上に転写する走査露光方法であって、前記マスクステージを回転させながら前記マスクステー
ジ上の基準マークを検出する第１工程と；前記第１工程
の検出結果に基づいて、前記同期移動中の前記マスクス
テージの移動を制御する第２工程とを含む走査露光方
法。
【請求項１８】マスクを保持するマスクステージと基
板を保持する基板ステージのそれぞれを所定の走査方向
へ同期移動させつつ、前記マスクに形成されたパターン
を前記基板上に転写する走査露光方法であって、前記マスクステージと前記基板ステージのそれぞれを前
記走査方向へ移動させながら、前記マスクステージ上で
前記走査方向に沿って所定間隔で配置された基準マーク
とこれに対応する前記基板ステージ上の基準マークとの
相対位置を検出する第１工程と；前記第１工程の検出結
果に基づいて、前記マスクステージと前記基板ステージ
との同期誤差を求める第２工程とを含む走査露光方法。
【請求項１９】請求項１０〜１８のいずれか一項に記
載の走査露光方法を用いたことを特徴とするデバイス製
造方法。