JPH11195606A - 露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オフアクシスアライメント系を備えた投影露
光装置のベースライン管理を高精度に行なう。 【解決手段】 ウェハステージ上の基準板に、レチクル
マークとアライメントされる基準マークＦＭ２と、オフ
アクシス系によってアライメントされる基準マークＦＭ
１とを設け、２つの基準マークＦＭ１、ＦＭ２を、ステ
ージ静止状態でほぼ同時に計測する。さらにそのときの
ステージ位置で、露光時に使う干渉計とオフアクシスア
ライメント時に使う干渉計とを同一測定値にプリセット
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェハや液晶
用ガラスプレート等の基板に塗布された感光層を露光す
る投影露光装置に関し、特にオフ・アクシス方式のアラ
イメント系のベースラインを高精度に管理する機能を備
えた投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、オフ・アクシス・アライメント系
を備えた投影露光装置（以下、便宜上ステッパーと呼
ぶ）では、特開昭５３−５６９７５号公報、特開昭５６
−１３４７３７号公報等に開示されているように、感光
基板（以下、ウェハとする）を保持してステップ・アン
ド・リピート方式で２次元移動するウェハステージ上
に、基準となるマーク板を固設し、この基準マーク板を
使ってオフ・アクシス・アライメント系と投影光学系と
の間の距離、所謂、ベースライン量を管理していた。

【０００３】図１は上記各公報に開示されたベースライ
ン計測の原理を模式的に表した図である。図１におい
て、主コンデンサーレンズＩＣＬは、露光時にレチクル
（マスク）Ｒを均一に照明するものである。レチクルＲ
はレチクルステージＲＳＴに保持され、このレチクルス
テージＲＳＴはレチクルＲの中心ＣＣを投影レンズＰＬ
の光軸ＡＸと合致させるように移動される。一方、ウェ
ハステージＷＳＴ上には、ウェハ表面に形成されたアラ
イメントマークと同等の基準マークＦＭが付設され、こ
の基準マークＦＭが投影レンズＰＬの投影視野内の所定
位置にくるようにステージＷＳＴを位置決めすると、レ
チクルＲの上方に設けられたＴＴＬ（スルーザレンズ）
方式のアライメント系ＤＤＡによって、レチクルＲのマ
ークＲＭと基準マークＦＭとが同時に検出される。マー
クＲＭとレチクルＲの中心ＣＣとの距離Ｌａは設計上予
め定まった値であり、投影レンズＰＬの像面側（ウェハ
側）におけるマークＲＭの投影点と中心ＣＣの投影点と
の距離は、Ｌａ／Ｍとなる。ここでＭは、ウェハ側から
レチクル側を見たときの投影レンズＰＬの倍率であり、
１／５縮小投影レンズの場合はＭ＝５である。

【０００４】また、投影レンズＰＬの外側（投影視野
外）には、オフ・アクシス方式のウェハ・アライメント
系ＯＷＡが固設される。ウェハ・アライメント系ＯＷＡ
の光軸は、投影像面側では投影レンズＰＬの光軸ＡＸと
平行である。そしてウェハ・アライメント系ＯＷＡの内
部には、ウェハ上のマーク、又は基準マークＦＭをアラ
イメントする際の基準となる視標マークＴＭがガラス板
に設けられ、投影像面（ウェハ表面、又は基準マークＦ
Ｍの面）とほぼ共役に配置される。

【０００５】さて、ベースライン量ＢＬは、図１に示す
ようにレチクルマークＲＭと基準マークＦＭとがアライ
メントされたときのステージＷＳＴの位置Ｘ１と、指標
マークＴＭと基準マークＦＭとがアライメントされたと
きのステージＷＳＴの位置Ｘ２とをレーザ干渉計等で計
測し、その差（Ｘ１−Ｘ２）を計算することで求められ
る。このベースライン量ＢＬは、後でウェハ上のマーク
をウェハ・アライメント系ＯＷＡでアライメントして投
影レンズＰＬの直下に送り込むときの基準量となるもの
である。すなわちウェハ上の１ショットの（被露光領
域）の中心とウェハ上のマークとの間隔をＸＰ、ウェハ
マークが指標マークＴＭと合致したときのウェハステー
ジＷＳＴの位置をＸ３とすると、ショット中心とレチク
ル中心ＣＣとを合致させるためには、ウェハステージＷ
ＳＴを次式の位置に移動させればよい。

【０００６】Ｘ３−ＢＬ−ＸＰ、又はＸ３−ＢＬ＋ＸＰ 尚、この計算式は原理的に一次元方向のみを表わしてい
るだけで、実際には２次元で考える必要があり、さらに
ＴＴＬアライメント系ＤＤＡ（すなわちマークＲＭ）の
配置、ウェハ・アライメント系ＯＷＡの配置等によって
も計算方法が異なる。

【０００７】いずれにしろ、オフ・アクシス方式のウェ
ハ・アライメント系ＯＷＡを用いてウェハ上のマーク位
置を検出した後、一定量だけウェハステージＷＳＴを送
り込むだけで、ただちにレチクルＲのパターンをウェハ
上のショット領域に正確に重ね合わせて露光することが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
では、オフ・アクシス方式のアライメント系ＯＷＡの検
出中心点（指標マークＴＭの中心）と、レチクルＲのマ
ークＲＭの投影レンズＰＬによる投影点との位置関係
（ベースライン量ＢＬ）を計測する際、その相対距離
は、ウェハステージＷＳＴを移動させてレーザ干渉計で
求めている。このため、ウェハステージＷＳＴの走り精
度、レーザ干渉計のレーザビーム光路の空気ゆらぎ等の
必然的にさけられない要因によって、ベースライン計測
の精度向上には自ずと限界が生じていた。また基準マー
クＦＭを、ＴＴＬアライメント系ＤＤＡの検出領域内に
位置決めするためのウェハステージＷＳＴの移動と、基
準マークＦＭをオフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡ
の検出中心点に位置決めするためのウェハステージＷＳ
Ｔの移動とが必要であり、ベースライン計測処理の速度
を高めることにも自ずと限界があった。

【０００９】さらに従来のステッパーでは、ウェハステ
ージＷＳＴの位置計測用のレーザ干渉計の測長軸（ビー
ム光軸）の延長線は、Ｘ方向、Ｙ方向とも投影レンズの
光軸と交差するように設定されているに過ぎず、オフ・
アクシス・アライメント系ＯＷＡで各種マークを検出す
る場合、アッベ誤差（サイン誤差）が零になるようなマ
ーク検出方向を常に実現することが難しいと言うことも
ある。そのため、投影レンズの光軸に対してアッベ誤差
が零となるようなレーザ干渉計の組と、オフ・アクシス
・アライメント系ＯＷＡの検出中心点に対してアッベ誤
差が零となるようなレーザ干渉計の組とを設けることも
考えられる。この場合、２組のレーザ干渉計は、オフ・
アクシス・アライメント系ＯＷＡを使ったウェハアライ
メント時のステージ位置計測と、投影露光時のステージ
位置計測とで切り替えて使うことになるが、その両者の
位置計測における値の整合性（統一性）を考慮しない
と、当然のことながら、誤差要因となってしまう。

【００１０】本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてな
されたもので、ベースライン計測精度の向上と処理速度
の向上を図った投影露光装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、ウェハステ
ージＷＳＴ上に、レチクルＲ上のマークＲＭと整合する
基準マークＦＭ２と、オフ・アクシス・アライメント系
ＯＷＡの検出中心点と整合する基準マークＦＭ１とをい
っしょに形成した基準板ＦＰを設ける。そして、ベース
ライン計測時には、ウェハステージＷＳＴを静止させた
状態でレチクルＲと基準板ＦＰとの位置ずれ量を求め、
同時にオフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡの検出中
心点と基準板ＦＰとの位置ずれ量を求めるようにした。

【００１２】さらに、オフ・アクシス・アライメント系
ＯＷＡに対してアッベ誤差を満す１対の干渉計（ＩＦ
Ｘ、ＩＦＹ１）と、投影光学系に対してアッベ誤差を満
す１対の干渉計（ＩＦＸ、ＩＦＹ２）とを設け、上記ベ
ースライン計測時におけるウェハステージＷＳＴの位置
で、上記２組の干渉計による測定値が等しくなるよう
に、内部カウンタを相互にプリセットできるように構成
した。

【００１３】ベースライン計測時に基準板ＦＰを使って
レチクルＲの位置を計測する際に、２組の干渉計の測定
値が等しくなるようにプリセットすると、同一方向、例
えばＹ方向計測用の２つの干渉計の基準点を結ぶ仮想的
な線は、ウェハステージ上のＹ方向用移動鏡（ＩＭｙ）
の反射面と精密に平行になる。従ってプリセットの後で
あれば、２組の干渉計のいずれかを選択してウェハステ
ージの位置制御にそのまま使っても、何ら誤差が生じな
いことになる。

【００１４】

【発明の実施形態】図２は、本発明の実施例による投影
露光装置の構成を示す斜視図であり、図１の従来装置と
同じ部材には同一の符号をつけてある。図２において、
レチクルＲ上にはウェハ上に露光すべき回路パターン等
が形成されたパターン領域ＰＡとアライメント用のレチ
クルマークＲＭ１、ＲＭ２とが設けられている。このレ
チクルマークＲＭ１、ＲＭ２は、それぞれＴＴＬアライ
メント系の対物レンズ１Ａ、１Ｂを介して光電的に検出
される。また、レチクルステージＲＳＴは、図２中には
不図示のモータ等の駆動系によって２次元（Ｘ、Ｙ、θ
方向）に移動可能であり、その移動量、又は移動位置は
３つのレーザ干渉計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲθによって遂
次計測される。レチクルステージＲＳＴのＺ軸（光軸Ａ
Ｘと平行な座標軸）回りの回転量は、干渉計ＩＲＹとＩ
Ｒθの計測値の差で求められ、Ｙ軸方向の平行移動量は
干渉系ＩＲＹとＩＲθの計測値の加算平均値で求めら
れ、Ｘ軸方向の平行移動量は干渉計ＩＲＸで求められ
る。

【００１５】本実施例では、投影レンズＰＬのみを介し
てウェハＷ上のマークを検出する第２のＴＴＬアライメ
ント系が、Ｘ方向用とＹ方向用とで分離して設けられて
いる。Ｘ方向用の第２のＴＴＬアライメント系は、レチ
クルステージＲＳＴと投影レンズＰＬとの間に固定した
ミラー２Ｘと対物レンズ３Ｘ等で構成され、Ｙ方向用の
第２のＴＴＬアライメント系は、同様にして配置された
ミラー２Ｙと対物レンズ３Ｙ等で構成される。

【００１６】本実施例では、対物レンズ１Ａ、１Ｂを含
む第１のＴＴＬアライメント系を以降、ＴＴＲ（スルー
ザレチクル）アライメント系と呼び、対物レンズ３Ｘ、
３Ｙを含む第２のＴＴＬアライメント系は単にＴＴＬア
ライメント系と呼ぶことにする。さて、ウェハＷが載置
されるウェハステージＷＳＴの２辺上には、レーザ干渉
計ＩＦＸからのビームを反射する移動鏡ＩＭｘと、レー
ザ干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２の各々からのビームを反射
する移動鏡ＩＭｙとが固定されている。干渉計ＩＦＸか
らのビームはＹ方向に伸びた移動鏡ＩＭｘの反射面と垂
直であり、そのビームの延長線は投影レンズＰＬの光軸
ＡＸの延長線と直交する。干渉計ＩＦＹ２からのビーム
は、Ｘ方向に伸びた移動鏡ＩＭｙの反射面と垂直であ
り、そのビームの延長線も光軸ＡＸの延長線と直交す
る。もう１つの干渉計ＩＦＹ１からのビームは、移動鏡
ＩＭｙの反射面と垂直であり、干渉計ＩＦＹ２のビーム
と平行になっている。

【００１７】また、オフ・アクシス方式のウェハ・アラ
イメント系は、投影レンズＰＬの下端部の直近に固定さ
れた反射プリズム（またはミラー）４Ａと対物レンズ４
Ｂ等で構成される。ウェハ・アライメント系の受光系４
Ｃは内部に共役視標マークＴＭを含み、プリズム４Ａと
対物レンズ４Ｂを介して視標マーク板に結像されたウェ
ハ上のマーク等をＣＣＤカメラで撮像する。本実施例で
は、プリズム４Ａを介してウェハステージＷＳＴ上に落
ちる対物レンズ４Ｂの光軸と、投影レンズＰＬの光軸Ａ
ＸとがＸ方向のみに一定間隔だけ離れ、Ｙ方向について
は位置差がほとんどないように設定されている。

【００１８】さらに、対物レンズ４Ｂのウェハステージ
ＷＳＴに落ちる光軸の延長線は、干渉計ＩＦＸのビーム
の延長線と干渉計ＩＦＹ１のビームの延長線の各々と直
交する。このような干渉計の配置は、詳しくは特開平１
−３０９３２４号公報に開示されている。ウェハステー
ジＷＳＴ上には、ベースライン計測のための２つの基準
マークＦＭ１、ＦＭ２を付設した基準板ＦＰが固設され
ている。基準板ＦＰは、ウェハステージＷＳＴ上の２つ
の移動鏡ＩＭｘ、ＩＭｙで囲まれた角部に配置され、石
英板等の低膨張係数の透明材料の表面にクロム等の遮光
層を形成し、その一部を基準マークＦＭ１、ＦＭ２の形
状にエッチングしたものである。基準マークＦＭ１は、
オフ・アクシス方式のウェハ・アライメント系（４Ａ、
４Ｂ、４Ｃ）で検出可能であり、基準マークＦＭ２はＴ
ＴＲアライメント系（１Ａ、１Ｂ）、又はＴＴＬアライ
メント系（２Ｘ、３Ｘ；２Ｙ、３Ｙ）によって検出可能
である。

【００１９】これら基準マークＦＭ１、ＦＭ２のＸ方向
の間隔は、サブミクロンの精度で正確に作られている
が、残留配置誤差量がある場合は、その値を予め精密に
計測して装置定数として求められているものとする。図
３は、ウェハステージＷＳＴ上の各部材の配置を示す平
面図で、ウェハＷはウェハステージＷＳＴ上で微小回転
可能なウェハホルダＷＨに載置され、真空吸着される。
本実施例では、ウェハＷの直線状の切り欠きＯＦがＸ軸
と平行になるように機械的にプリアライメントされてか
らウェハホルダＷＨ上に載置される。

【００２０】図３に示すように、投影レンズＰＬの鏡筒
下端部の直径の中心（光軸ＡＸ）と対物レンズ４Ｂの視
野とは極力接近するように配置される。このように、投
影レンズＰＬと基準板ＦＰとを配置したとき、ウェハＷ
は投影レンズＰＬの直下の位置から図中、右斜め下へ最
も移動しているため、この状態でウェハＷのローディン
グ、アンローディングが可能である。この配置は、例え
ば特開昭６３−２２４３２６号公報に開示されている。

【００２１】図４は、基準板ＦＰ上の基準マークＦＭ
１、ＦＭ２の詳細なマーク配置を示す平面図である。図
４において、Ｘ軸と平行な直線ＬＸとＹ軸と平行な直線
ＬＹ２との交点が基準マークＦＭ２の中心であり、ベー
スライン計測時には、その交点が投影レンズＰＬの光軸
ＡＸとほぼ一致する。本実施例では、その交点上に発光
型の十字状スリットマークＩＦＳが配置され、露光光と
同一波長の照明光が基準板ＦＰの裏側から発光スリット
マークＩＦＳを含む局所領域ＩＳａのみを照明する。ま
た直線ＬＸ上で発光スリットマークＩＦＳを挾む対称的
な２ヶ所には、レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２の夫々の
配置に対応した基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂが設けら
れている。このマークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂは基準板ＦＰ
上のクロム層を十字状のスリットでエッチングしたもの
で、マークＦＭ２ＡはレチクルマークＲＭ１とアライメ
ントされ、マークＦＭ２ＢはレチクルマークＲＭ２とア
ライメントされる。

【００２２】発光スリットマークＩＦＳの中心（交点）
を原点とする円形領域ＰＩＦは投影レンズＰＬの投影視
野領域であり、本実施例の場合、図２に示したＸ方向用
のＴＴＬアライメント系（２Ｘ、３Ｘ）によって検出可
能なマークＬＩＭｘが視野領域ＰＩＦ内の直線ＬＹ２上
に配置され、Ｙ方向用のＴＴＬアライメント系（２Ｙ、
３Ｙ）によって検出可能な２つのマークＬＩＭｙとＬＳ
Ｍｙが視野領域ＰＩＦの直線ＬＸ上に配置される。各マ
ークの詳しい配置関係については、さらに後で述べる
が、本実施例では、２つのＴＴＬアライメント系１Ａ、
１Ｂがそれぞれ、レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２と基準
マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂとを同時に検出している状態
で、Ｘ方向用のＴＴＬアライメント系（２Ｘ、３Ｘ）が
マークＬＩＭｘを検出し、Ｙ方向用のＴＴＬアライメン
ト系（２Ｙ、３Ｙ）ができるように、各マークＦＭ２
Ａ、ＦＭ２Ｂ、ＬＩＭｘ、ＬＩＭｙを配置した。一方、
直線ＬＹ２からＸ方向に一定距離だけ離れて設定された
直線ＬＹ１はＹ軸と平行であり、この直線ＬＹ１と直線
ＬＸの交点上には、オフ・アクシス・アライメント系の
対物レンズ４Ｂの視野ＭＩＦ内に包含され得る大きさの
基準マークＦＭ１が形成される。マークＦＭ１は２次元
のアライメントが可能なように、Ｘ方向と、Ｙ方向の夫
々と平行に設けた複数のラインパターンの集合体であ
る。尚、以上の説明から明らかなように、基準板ＦＰ
は、直線ＬＹ１がＸ−Ｙ平面内で、干渉計ＩＦＹ１のビ
ームの中心線（測長軸）と極力一致し、直線ＬＹ２が干
渉計ＩＦＹ２のビームの中心線（測長軸）と極力一致す
るように（すなわち極力回転ずれを起こさないように）
ウェハステージＷＳＴ上に固定される。

【００２３】さらに、直線ＬＸとＬＹ１との交点を挾ん
で直線ＬＸ上の対称的な位置に、２つの基準マークＦＭ
２Ｃ、ＦＭ２Ｄが設けられている。基準マークＦＭ２
Ｃ、ＦＭ２Ｄは基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂと全く同
じ形状、大きさの十字状スリットパターンであり、その
Ｘ方向の間隔も、マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂの間隔と全
く同一である。尚、図４中のマークＬＳＭｘはＸ方向用
のＴＴＬアライメント系（２Ｘ、３Ｘ）で検出されるも
ので、基準マークＦＭ２ＢのＸ座標値と同一位置に設け
られる。

【００２４】図５は、基準板ＦＰ上の基準マークＦＭ２
側の各マーク配置のみを拡大したもので、投影レンズＰ
Ｌの投影視野領域ＰＩＦの中心を発光スリットマークＩ
ＦＳの交点に合致させた状態を示す。図５には、さらに
その状態で理想的に位置決めされたレチクルＲの外形と
パターン領域ＰＡの外形との位置関係を２点鎖線で表わ
してある。ＴＴＬアライメント系用のマークＬＩＭｘ、
ＬＩＭｙは投影視野ＰＩＦの最外周に位置するが、これ
はＴＴＬアライメント系の先端のミラー２Ｘ、２Ｙがパ
ターン領域ＰＡの投影領域を遮光しないように配置した
からである。この状態で、基準マークＦＭ２Ａは、レチ
クルマークＲＭ１と整合され得るが、レチクルマークＲ
Ｍ１（ＲＭ２も同じ）は、図６に示したように、Ｘ方向
に延びたダブルスリットマークＲＭ１ｙとＹ方向に延び
たダブルスリットマークＲＭ１ｘとで構成され、これら
マークＲＭ１ｙ、ＲＭ１ｘは矩形の遮光体ＳＢに囲まれ
た透明部に暗部として作られる。基準マークＦＭ２Ａの
十字状スリットのうち、Ｘ方向に延びたスリットがダブ
ルスリットマークＲＭ１ｙに挾み込まれ、Ｙ方向に延び
たスリットがダブルスリットマークＲＭ１ｘに挾み込ま
れることで、理想的なアライメントが達成されたことに
なる。

【００２５】ここで、基準マークＦＭ２Ａの中心とマー
クＬＩＭｙの中心とのＸ方向の間隔Ｋ１と、発光スリッ
トマークＩＦＳの中心とマークＬＳＭｙの中心とのＸ方
向の間隔Ｋ２とは、図６に示した発光スリットマークＩ
ＦＳがレチクルマークＲＭ１をＹ方向走査するときのＸ
方向のオフセット量ΔＸｋ（ウェハ側換算値）だけ差を
もつように設定されている。すなわち、Ｋ１＝Ｋ２＋Δ
Ｘｋ、あるいはＫ１＝Ｋ２−ΔＸｋに設定されている。

【００２６】さらにＸ方向用のＴＴＬアライメント系で
検出可能なマークＬＳＭｘのＸ方向の中心位置は、基準
マークＦＭ２ＢのＸ方向の中心位置と一致する。これは
２ヶ所の基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂの各中心点と発
光スリットマークＩＦＳの中心とのＸ方向の間隔Ｋ３
が、ともに等しいときに成り立つ条件である。またマー
クＬＳＭｘのＹ方向の位置は、マークＬＩＭｘのＹ方向
の位置とほぼ等しいが、厳密には、発光マークＩＦＳの
中心とマークＬＩＭｘの中心とのＹ方向の間隔をＫ４、
発光マークＩＦＳの中心とマークＬＳＭｘの中心とのＹ
方向の間隔をＫ５としたとき、Ｋ４＝Ｋ５＋ΔＹｋ、又
はＫ４＝Ｋ５−ΔＹｋの関係に設定される。（尚、Ｋ
４、Ｋ５は図示を省略）。ここで、ΔＹｋは図６に示す
ように発光スリットマークＩＦＳがレチクルマークＲＭ
１のダブルスリットマークＲＭ１ｘをＸ方向に走査する
ときのＹ方向のオフセット量である。

【００２７】次に、図７を参照してＴＴＲアライメント
系（１Ａ）の詳細な構成を説明する。レチクルマークＲ
Ｍ１の上方には全反射ミラー１００が４５°で斜設さ
れ、水平に配置された対物レンズ１０１の光軸をレチク
ルＲに対して垂直にする。このＴＴＲアライメント系は
同軸落射照明のために、ビームスプリッタ１０２、露光
波長の光を発生する光源１０３、照明光の遮断、通過を
切り替える。シャッター１０４、照明光を導びく光ファ
イバー１０５、光ファイバー１０５の射出端からの照明
光を集光して照明視野絞り１０７を均一照明するための
集光レンズ１０６、及び視野絞り１０７からの照明光を
ケーラー照明条件で対物レンズ１０１へ送光するレンズ
系１０９で構成された自己照明系を有する。こうして、
対物レンズ１０１はレチクルＲのマークＲＭ１が形成さ
れた遮光帯ＳＢの内側のみを照明する。これによってマ
ークＲＭ１からの反射光がミラー１００、対物レンズ１
０１を介してビームスプリッタ１０２で反射され、結像
レンズ１１０に入射する。マークＲＭ１の像光束は、ハ
ーフミラー１１１で２つに分割され、結像レンズ１１０
によってＸ方向検出用のＣＣＤカメラ１１２ＸとＹ方向
検出用のＣＣＤカメラ１１２Ｙの夫々の撮像面上に拡大
結像される。ＣＣＤカメラ１１２Ｘと１１２Ｙとは、マ
ークＲＭ１の拡大像に対する水平走査線の方向が互いに
直交するように配置されている。

【００２８】この際、マークＲＭ１を含む遮光帯ＳＢの
内側領域の直下に、基準板ＦＰ上の基準マークＦＭ２Ａ
が位置すると、ＣＣＤ１１２Ｘ、１１２Ｙは基準マーク
ＦＭ２Ａの十字状のスリットを黒線として撮像する。画
像処理回路１１３Ｘは、ＣＣＤカメラ１１２Ｘからの画
像信号をデジタル波形処理し、基準マークＦＭ２ＡのＹ
方向に延びたスリットと、レチクルマークＲＭ１のダブ
ルスリットマークＲＭ１ｘとのＸ方向（水平走査線方
向）の位置ずれ量を求める。画像処理回路１１３ＹはＣ
ＣＤカメラ１１２Ｙからの画像信号をデジタル波形処理
して、基準マークＦＭ２ＡのＸ方向に延びたスリット
と、レチクルマークＲＭ１のダブルスリットマークＲＭ
１ｙとのＹ方向（水平走査線方向）の位置ずれ量を求め
る。主制御系１１４は、処理回路１１３Ｘ、１１３Ｙで
求められた基準マークＦＭ２ＡとレチクルマークＲＭ１
とのＸ、Ｙ方向の位置ずれ量が予め設定した許容範囲外
のときには、レチクルステージＲＳＴの駆動系１１５を
制御して、レチクルＲの位置を補正する。

【００２９】駆動系１１５は、図２に示した３つの干渉
計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲθによってレチクルステージＲ
ＳＴの補正前の位置（Ｘ、Ｙ、θ）を検出しており、補
正後に３つの干渉計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲθが検出すべ
き計測値を演算によって求めている。従って駆動系１１
５は、３つの干渉計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲθの各々の計
測値が、補正後に検出されるべき計測値になるように、
レチクルステージＲＳＴを位置サーボ制御によって位置
決めする。また主制御系１１４は、ウェハステージＷＳ
Ｔの移動を、干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ1 、又はＩＦＹ2 の
計測値に基づいて位置サーボ制御する駆動系１１６も制
御する。

【００３０】さて、図７に示したＴＴＬアライメント系
１Ａには、基準板ＦＰ上の発光マークＩＦＳからの照明
光を、投影レンズＰＬ、レチクルＲの遮光帯ＳＢの内部
の透明部、ミラー１００、対物レンズ１０１、ビームス
プリッタ１０２、レンズ系１０９及びビームスプリッタ
１０８を介して検出する発光マーク受光系が設けられ
る。この発光マーク受光系はレンズ系１２０と光電セン
サー（フォトマルチプライヤー）１２１等で構成され、
光電センサー１２１の受光面は投影レンズＰＬの瞳Ｅ
Ｐ、及び対物レンズ１０１とレンズ系１０９との間の瞳
面と、共役に配置される。光電センサー１２１は、発光
マークＩＦＳがレチクルマークＲＭ１（又はＲＭ２）を
走査したときに変化する透過光量を光電検出し、その変
化に応じた光電信号ＳＳＤを出力する。この光電信号Ｓ
ＳＤの処理は、ウェハステージＷＳＴの走査に伴って干
渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ２から出力されるアップダウンパル
ス（例えば０．０２μｍの移動量毎に１パルス）に応答
して信号波形をデジタルサンプリングし、メモリに記憶
することで行なわれる。

【００３１】次に図８を参照して、図２中のＴＴＬアラ
イメント系（２Ｙ、３Ｙ）の構成の一例を説明する。本
実施例で使用するＴＴＬアライメント系は、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ光源１３０からの赤色光をマーク照明光として利
用し、ウェハＷのレジスト層によるマーク反射光検出時
の影響、及びレジスト層の感光を防止している。さら
に、このＴＴＬアライメント系には、マーク検出原理の
異なる２つのアライメントセンサーが組み込まれてお
り、対物レンズ３Ｙを共有化して２つのアライメントセ
ンサーを択一的に使うようにしてある。このような構成
は、特開平２−２７２３０５号公報、又は特開平２−２
８３０１１号公報に詳細に開示されているので、ここで
は簡単に説明する。

【００３２】レーザ光源１３０からのＨｅ−Ｎｅレーザ
光はビームスプリッタ１３１で分割され、相補的に開閉
されるシャッター１３２Ａ、１３２Ｂに至る。図８では
シャッター１３２Ａが開き、シャッター１３２Ｂが閉じ
た状態にあり、レーザ光は２光束干渉アライメント（Ｌ
ＩＡ）方式の送光系１３３Ａへ入射する。この送光系１
３３Ａは、入射したビームを２本のレーザビームに分割
し、音響光学変調素子を用いて２本のレーザビームに一
定の周波数差を与えて出力するものである。図８の場
合、送光Ａ１３３Ａから出力される２本のレーザビーム
は同図の紙面と垂直な方向に平行に並んでいる。この２
本のレーザビームはハーフミラー１３４で反射され、さ
らにビームスプリッタ１３５で２つに分割される。ビー
ムスプリッタ１３５で反射した２つのレーザビームは対
物レンズ３Ｙによってウェハ共役面の絞りＡＰＡ上で交
差する。絞りＡＰＡを通った２本の平行なレーザビーム
はミラー２Ｙで反射して投影レンズＰＬに入射し、ウェ
ハＷ上、又は基準板ＦＰ上で再度交差する。この２本の
レーザビームが交差する領域内には、１次元の干渉縞が
作られ、その干渉縞は２本のビームの周波数差に応じた
速度で干渉縞のピッチ方向に流れる。

【００３３】そこで、図４、図５に示したマークＬＩＭ
ｙ、ＬＩＭｘを、干渉縞と平行な回折格子とすると、そ
の回折格子状のマークＬＩＭｘ、ＬＩＭｙからは周波数
差に応じたビート周波数で強度変化する干渉ビート光が
発生する。マークＬＩＭｘ、ＬＩＭｙの回折格子のピッ
チと干渉縞のピッチとを、ある一定の関係にすると、そ
の干渉ビート光はウェハＷ、又は基準板ＦＰから垂直に
発生し、投影レンズＰＬを介して２本の送光ビームの光
路に沿って、ミラー２Ｙ、絞りＡＰＡ、及び対物レンズ
３Ｙの順に戻ってくる。干渉ビート光はビームスプリッ
タ１３５を一部透過して、光電検出器１３９に達する。
光電検出器１３９の受光面は投影レンズＰＬの瞳面ＥＰ
とほぼ共役に配置される。また光電検出器１３９の受光
面には複数の光電素子（フォトダイオード、フォトトラ
ンジスタ等）が互いに分離して配置され、干渉ビート光
は光電検出器１３９の中心（瞳面の中心）に位置する光
電素子で受光される。その光電信号はビート周波数と等
しい周波数の正弦波状の交流信号となり、位相差計測回
路１４０に入力する。

【００３４】また、ビームスプリッタ１３５を透過した
２本の送光ビームは、逆フーリエ変換レンズ１３６によ
って透過型の基準格子板１３７上で平行光束となって交
差する。従って基準格子板１３７上には、１次元の干渉
縞が形成され、この干渉縞はビート周波数に応じた速度
で一方向に流れる。光電素子１３８は基準格子板１３７
から同軸に発生する±１次回折光の干渉光、又は０次光
と２次回折光との干渉光のいずれか一方を受光する。こ
れら干渉光も、ビート周波数と等しい周波数で正弦波状
に強度変化し、光電素子１３８はビート周波数と等しい
周波数の交流信号を、基準信号として位相差計測回路１
４０に出力する。

【００３５】位相差計測回路１４０は、光電素子１３８
からの基準信号を基準として、光電検出器１３９からの
交流信号の位相差Δφ（±１８０°以内）を求め、その
位相差Δφに対応した基準板ＦＰ上のマークＬＩＭｙ
（又は同等のウェハ上のマーク）のＹ方向、すなわち格
子ピッチ方向の位置ずれ量の情報ＳＳＢを、図７中の主
制御系１１４へ出力する。位置ずれ検出の分解能は、マ
ークＬＩＭｙのピッチと、このマーク上に照射される干
渉縞のピッチとの関係、及び位相差検出回路の分解能に
よって決まるが、位相差検出分解能が±１°であるとす
ると、マークＬＩＭｙの格子ピッチＰｇを８μｍ、干渉
縞のピッチＰｆをＰｇ／２としたとき、位置ずれ検出分
解能は、±（１°／１８０°）×（Ｐｇ／４）で表わさ
れ、約±0.０１μｍとなる。

【００３６】図７の主制御系１１４は、このような高分
解能のＬＩＡ方式のＴＴＬアライメント系からの位置ず
れ情報ＳＳＢに基づいて、ウェハステージＷＳＴの駆動
系１１６をサーボ制御し、基準板ＦＰ上のマークＬＩＭ
ｙが基準格子板１３７に対して常に一定の位置関係に追
い込まれるようにウェハステージＷＳＴをサーボロック
することができる。

【００３７】ただし、サーボロックを行なう場合は、光
電素子１３８と光電検出器１３９の夫々からの信号の位
相差が所定の値に安定していればよいので、ことさら、
位相差を位置ずれ量に変換する必要はなく、位相差の変
化量のみを検出するだけでサーボロックが可能である。
ＴＴＬアライメント系のもう１つの検出方式は、先に掲
げた特開平２−２３３０１１号公報にも開示されている
ように、マーク検出方向と直交する方向に延びたスッリ
ト状のレーザスポット光に対してマークを走査し、その
マークから発生する回折、散乱光を光電検出して得られ
る信号レベルを、マーク走査のためのウェハステージＷ
ＳＴの移動に伴って生ずる干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ2 から
のアップダウンパルスに応答してデジタルサンプリング
する方式である。

【００３８】図８中のレーザステップアライメント（Ｌ
ＳＡ）方式の送光系１３３Ｂには、シャッター１３２Ａ
が閉じて、シャッター１３２Ｂが開いているときにレー
ザビームが入射する。入射したビームは、ビームエクス
パンダとシリンドリカルレンズの作用で、集光点のビー
ム断面が一方向に延びたスリット状に成形され、ビーム
スプリッタ１３４、１３５、レンズ系３Ｙ及びミラー２
Ｙを介して投影レンズＰＬに入射する。この際、絞ＡＰ
Ａは、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光の波長のもとでウェハ面（基
準板ＦＰの面）と共役となっており、ビームはここにス
リット状に集光される。図８に示したＴＴＬアライメン
ト系の場合、ＬＳＡ方式で作られるビームスポットは、
投影視野ＰＩＦ内の静止した位置でＸ方向に延びたスリ
ット状に成形される。ウェハステージＷＳＴをＹ方向に
走査して、基準板ＦＰ上のマークＬＳＭｙがビームスポ
ットを横切るとき、このマークＬＳＭｙから発生した回
折光、又は散乱光が投影レンズＰＬ、ミラー２Ｙ、対物
レンズ３Ｙ、及びビームスプリッタ１３５を介して光電
検出器１３９に達し、中央の光電素子以外の周囲の光電
素子に受光される。この光電素子からの光電信号はＬＳ
Ａ処理回路１４２に入力され、ウェハステージＷＳＴ用
の干渉計ＩＦＹ２（又はＩＦＹ１）からのアップダウン
パルス信号ＵＤＰに応答してデジタルサンプリングされ
る。処理回路１４２はデジタルサンプリングされた信号
波形をメモリに記憶し、デジタル演算を用いた高速波形
処理によって、メモリ上の波形からＬＳＡ方式のスリッ
ト状スポット光のＹ方向の中心点とマークＬＳＭｙのＹ
方向の中心点とが精密に合致するときのウェハステージ
ＷＳＴのＹ座標値を算出し、マーク位置情報ＳＳＡとし
て出力する。この情報ＳＳＡは図７中の主制御系１１４
へ送られ、ウェハステージＷＳＴの駆動系１１６の駆動
制御に使われる。

【００３９】また、ＬＳＡ処理回路１４２内には、図７
の光電センサー１２１からの光電信号ＳＳＤを、アップ
ダウンパルス信号ＵＤＰに応答してデジタルサンプリン
グするメモリと、メモリ内の信号波形を高速演算処理す
る回路とを有し、レチクルマークＲＭ１の投影レンズＰ
Ｌによる投影像と発光マークＩＦＳとが一致するときの
ウェハステージＷＳＴの座標値を、レチクルマークＲＭ
１の投影位置情報ＳＳＣとして主制御系１１４へ出力す
る。

【００４０】次に、図９、図１０を参照して、オフ・ア
クシス・アライメント系ＯＷＡの詳細な構成を説明す
る。図１０はオフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡの
構成を示し、ＩＭＰはウェハ表面、又は基準板ＦＰの表
面を表わし、対物レンズ４Ｂの視野ＭＩＦ内に位置した
表面領域の像は、プリズムミラー４Ａ、対物レンズ４
Ｂ、ミラー４Ｃ、レンズ系４Ｄ、及びハーフミラー４Ｅ
を介して指標板４Ｆ上に結像する。表面ＩＭＰを照明す
る光は、ハーフミラー４Ｅを介してレンズ系４Ｄ、ミラ
ー４Ｃ、対物レンズ４Ｂ、及びプリズム４Ａを介して表
面ＩＭＰへ進む。照明光はウェハのレジスト層への感度
が極めて低い波長域で３００nm程度のバンド幅を有す
る。

【００４１】指標板４Ｆは、図９に示すように透明ガラ
スの上に、遮光部による複数本（例えば４本）のライン
パターンから成る指標マークＴＭＸ１、ＴＭＸ２、ＴＭ
Ｙ１、ＴＭＹ２を形成したものである。図１０は、基準
板ＦＰ上に設定した直線ＬＸとＬＹ１との交点と指標板
４Ｆの中心とが一致した状態を表わす。指標マークＴＭ
Ｘ１、ＴＭＸ２は基準板ＦＰ上の基準マークＦＭ１をＸ
方向に挾み込むように設けられ、指標マークＴＭＹ１、
ＴＭＹ２は基準マークＦＭ１をＹ方向に挾み込むように
設けられている。

【００４２】さて、視標板４Ｆ上の各指標マークと、基
準マークＦＭ１（又はウェハ上のマーク）の像とは、撮
像用の結像レンズ４Ｇとハーフミラー４Ｈを介して２つ
のＣＣＤカメラ４Ｘ、４Ｙ上に拡大結像される。ＣＣＤ
カメラ４Ｘの撮像領域は、視標板４Ｆ上では図９中の領
域４０Ｘに設定され、ＣＣＤカメラ４Ｙの撮像領域は、
領域４０Ｙに設定される。そしてＣＣＤカメラ４Ｘの水
平走査線は、指標マークＴＭＸ１、ＴＭＸ２のラインパ
ターンと直交するＸ方向に定められ、ＣＣＤカメラ４Ｙ
の水平走査線は指標マークＴＭＹ１、ＴＭＹ２のライン
パターンと直交するＹ方向に定められる。ＣＣＤカメラ
４Ｘ、４Ｙの各々からの画像信号は、画素毎に信号レベ
ルをデジタルサンプリングする回路、複数の水平走査線
毎に得られる画像信号（デジタル値）を換算平均する回
路、指標マークＴＭと基準マークＦＭ１とのＸ方向、Ｙ
方向の各位置ずれ量を高速に演算する回路等の波形処理
回路で処理され、その位置ずれ量の情報は図７の主制御
系１１４へ情報ＳＳＥとして送られる。

【００４３】尚、本実施例の場合、オフ・アクシス・ア
ライメント系ＯＷＡの検出中心点とは、一例としてＸ方
向については２つの指標マークＴＭＸ１とＴＭＸ２のＸ
方向の２等分点であり、Ｙ方向については２つの指標マ
ークＴＭＹ１とＴＭＹ２のＹ方向の２等分点である。た
だし場合によっては、２つの指標マークＴＭＸ１、ＴＭ
Ｘ２のうち、例えばマークＴＭＸ２のみのＸ方向の中心
点を検出中心とすることもある。

【００４４】図１１は基準板ＦＰ上に形成された基準マ
ークＦＭ１の拡大図であり、Ｙ方向に延びたラインパタ
ーンをＸ方向に一定ピッチで複数本配列するとともに、
Ｘ方向に延びたラインパターンをＹ方向に一定ピッチで
複数本配列した２次元パターンとして形成される。この
基準マークＦＭ１のＸ方向の位置検出にあたっては、Ｃ
ＣＤカメラ４Ｘからの画像信号を波形処理回路で解析
し、Ｘ方向に並んだ複数本のラインパターンの各検出位
置（画素位置）の平均位置を基準マークＦＭ１のＸ方向
位置とし、指標マークＴＭＸ１、ＴＭＸ２の中心位置と
のずれ量を求めればよい。Ｙ方向に関する基準マークＦ
Ｍ１の検出、位置ずれ量の検出についてもＣＣＤカメラ
４Ｙによって同様に行なわれる。

【００４５】ところで、先に図５で説明したように、Ｔ
ＴＲアライメント系とＴＴＬアライメント系とで検出さ
れる基準板ＦＰ上の各種マークの配置は、一定の位置関
係に定められているが、このことについて、さらに図１
２を参照して説明する。図１２は直線ＬＸ上に位置した
各マークの拡大図であり、マークＬＩＭｙはＹ方向に一
定ピッチ（例えば８μｍ）で格子要素を配列した回折格
子であり、マークＬＳＭｙは円形内に拡大して示すよう
に微小な正方形のドットパターンをＸ方向にピッチＰＳ
ｘで配列し、Ｙ方向にピッチＰＳｙで配列した２次元の
格子パターンである。マークＬＳＭｙはＹ方向用のＬＳ
Ａ方式のＴＴＬアライメント系のビームスポットで検出
されるものであり、ビームスポットはＸ方向にスリット
状に延び、Ｙ方向のビーム幅はドットパターンのＹ方向
の寸法とほぼ等しい。尚、Ｘ方向のピッチＰＳｘがマー
ク検出時の回折光発生に寄与するものであり、Ｙ方向の
ピッチＰＳｙはＹ方向に複数の格子マークを配列してマ
ルチマーク化するためのものである。従ってマルチマー
ク化する必要のないときは、直線ＬＸ上に並ぶ一例のド
ットパターン群のみがあればよい。

【００４６】また、Ｘ方向のピッチＰＳｘは、ビームス
ポットの波長と必要とされる１次回折光の回折角とによ
って一義的に決まるが、Ｙ方向のピッチＰＳｙはＰＳｘ
と等しいか、もしくはそれよりも大きければよい。さ
て、図５で説明したように、マークＬＩＭｙのＸ方向の
中心点と基準マークＦＭ２ＡのＸ方向の中心点との間隔
Ｋ１と、発光マークＩＦＳのＸ方向の中心点とマークＬ
ＳＭｙのＸ方向の中心点との間隔Ｋ２とは、Ｋ１＝Ｋ２
±ΔＸｋの関係にある。この条件は、本実施例における
ＬＩＡ方式のＴＴＬアライメント系のマーク検出領域
（干渉縞の照射領域）の中心と、ＬＳＡ方式のＴＴＬア
ライメント系のマーク検出中心点（ビームスポット）と
がほぼ一致しているために必要となったものであり、必
ずしも上記条件に限定されるものではない。

【００４７】以上の図８で説明したＴＴＬアライメント
系は、Ｘ方向用についても全く同様に構成され、各マー
クのＸ方向の位置情報は主制御系１１４へ送られる。次
に、本実施例の装置（ステッパー）によるベースライン
計測及び、各種アライメントの動作について説明する
が、その前に基準板ＦＰのウェハステージＷＳＴへの取
り付け誤差に対する補正について述べる。基準板ＦＰの
取り付け誤差のうち最終的な精度に影響するものは、基
準板ＦＰの座標系ＸＹ内での残留回転誤差である。

【００４８】従来、この種の基準板をウェハステージ上
に取り付ける際、セットネジ等で微調整可能な金物を介
して固定することも提案されている（例えば特開昭５５
−１３５８３１号公報）。しかしながら、経時的な変動
を考えると、微調整機構を介した基準板の固定方法は精
度安定化の点で極めて不利であろう。そのため、基準板
ＦＰはウェハステージ上に微動（nmオーダ）すらできな
いように固着しておくことが望ましい。

【００４９】いずれの固定方法にしても、本実施例で
は、基準板ＦＰの残留回転誤差量を予め求めておくよう
にした。ここで言う残留回転誤差とは、例えば図４に示
した基準板ＦＰ上に設定される直線ＬＸと、図３に示し
た移動鏡ＩＭｙの反射面との平行度を意味する。ウェハ
ステージＷＳＴの座標位置管理は、すべて干渉計ＩＦ
Ｘ、ＩＦＹ１（又はＩＦＹ２）を基準としているから、
移動鏡ＩＭｘ、ＩＭｙの各反射面が座標位置計測の基準
になっていると言える。従って移動鏡ＩＭｙの反射面と
基準板ＦＰ上の直線ＬＸとの平行度が問題になる。また
取り付け誤差として、移動鏡ＩＭｙの反射面と直交する
Ｙ方向と、移動鏡ＩＭｘの反射面と直交するＸ方向との
各方向への平行ずれに関してはウェハステージＷＳＴの
位置決めで対応できるため、ほとんど問題にならない。

【００５０】さて、基準板ＦＰの残留回転誤差は、図示
したステッパーによる自己計測によって求めてもよい
し、ウェハを使った試し焼きによって求めてもよい。こ
こでは、一例として自己計測による方法を説明する。図
示したステッパーの各アライメントセンサーのうち、Ｙ
方向のマーク検出方向をもち、かつ２つの干渉計ＩＦＹ
１、ＩＦＹ２のいずれか一方に関してアッベ条件を満足
するものは、オフ・アクシス方式のウェハ・アライメン
ト系ＯＷＡだけであるので、本実施例では干渉計ＩＦＹ
１を基準として、そのアライメント系ＯＷＡのＹ方向の
マーク検出機能を使うものとする。まず基準板ＦＰ上の
２つの基準マークＦＭ２ＡとＦＭ２Ｄの夫々のＹ方向の
座標位置をオフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡで計
測する。そのために、図１３（Ａ）に示すように，基準
マークＦＭ２ＤのＸ方向に延びたバーマークを、オフ・
アクシス・アライメント系ＯＷＡの対物レンズ４Ｂの視
野内に位置させ、図９に示した指標マークＴＭＹ１、Ｔ
ＭＹ２との間でＹ方向の位置ずれ量を求める。その際、
指標マークＴＭＹ１、ＴＭＹ２のいずれか一方のみに、
基準マークＦＭ２ＤのＸ方向に延びたバーマークをアラ
イメントするようにしてもよい。尚、図１３において、
移動鏡ＩＭｙと基準板ＦＰ上の直線ＬＸとはθｆだけ回
転しているものとし、誇張して表わしてある。

【００５１】いずれにしろ、指標マークＴＭＹ１、ＴＭ
Ｙ２を基準とした基準マークＦＭ２ＤのＹ方向のずれ量
がΔＹＦｄが、図１０のＣＣＤカメラ４Ｙからの画像信
号に基づいて検出される。その位置ずれ量は、図７の主
制御系１１４へ入力している情報ＳＳＥとして得られて
いる。同時に、基準マークＦＭ２Ｄを対物レンズ４Ｂで
検出しているときの干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２ の計測
値ＹＡ１、ＹＡ２が主制御系１１４に記憶される。

【００５２】次に、ウェハステージＷＳＴをＸ方向に一
定量Ｌfpだけ移動させて、基準マークＦＭ２ＡのＸ方向
に延びたバーマークを、オフ・アクシス・アライメント
系ＯＷＡの指標マークＴＭＹ１、ＴＭＹ２ に対して位
置決めする。このときの様子を図１３（Ｂ）に示す。そ
の際の一定量Ｌfpは、基準マークＦＭ２ＡとＦＭ２Ｄの
Ｘ方向の設計間隔と等しく定められる。

【００５３】そして、同様に基準マークＦＭ２ＡのＹ方
向のずれ量ΔＹＦａと、干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２の各
計測値ＹＢ１、ＹＢ２を求める。以上の動作により計測
作業が終了し、後は演算によって残留回転誤差θｆを求
める。まず、ウェハステージＷＳＴをＸ方向に一定量Ｌ
fpだけ移動させた際にヨーイングが発生しなかったもの
すると、回転誤差θｆ' は近似的に次式で求められる。

【００５４】 θｆ'＝(ＹＡ１−ΔＹＦｄ)−(ＹＢ１−ΔＹＦａ)／Ｌfp ＝(ＹＡ１−ＹＢ１)＋(ΔＹＦａ−ΔＹＦｄ)／Ｌfp …（１） ところが、ヨーイングが発生していた場合は、そのヨー
イングによるウェハステージＷＳＴの微小回転誤差分Δ
θｙが式（１）に含まれていることになる。従って、真
の残留回転誤差θｆは、次式のようになる。

【００５５】 θｆ＝θｆ' −Δθｙ …（２） ヨーイングによる回転誤差Δθｙは、 Δθｙ≒(ＹＡ1−ＹＡ2)／ＬＢ−(ＹＢ1−ＹＢ2)／ＬＢ …（３） で求められる。ここでＬＢは２つの干渉計ＩＦＹ1 、Ｉ
ＦＹ2 の各測長軸のＸ方向の間隔である。

【００５６】そこで、基準マークＦＭ２Ｄの代りに基準
マークＦＭ２Ｃを使って同様の計測を行なうものとする
と、基準マークＦＭ２ＡとＦＭ２ＣのＸ方向の設計間隔
は干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２のＸ方向の間隔ＬＢと等し
くなり、従ってウェハステージＷＳＴの一定量Ｌfpの移
動も、Ｌfp＝ＬＢとなる。このため、基準マークＦＭ２
ＡとＦＭ２Ｃ（又はＦＭ２ＢとＦＭ２Ｄ）とを使う場合
においては、式（３）は次のようになる。

【００５７】 Δθｙ≒（ＹＡ1−ＹＢ1）＋（ＹＢ2−ＹＡ2）／Ｌfp …（４） よって、式（１）、（２）、（４）から残留回転誤差θｆは、 θｆ≒θｆ'−Δθｙ ＝(ΔＹＦａ−ΔＹＦｄ)−(ＹＢ2−ＹＡ2)／Ｌfp …（５） として求められる。

【００５８】すなわち、計測に使う２つの基準マークの
Ｘ方向の間隔が、２つの干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２のＸ
方向の間隔と等しいときは、基準として考えた干渉計Ｉ
ＦＹ１の計測値（ＹＡ１、ＹＢ１）をモニターしなくて
もよいことになる。以上のようにして、基準板ＦＰの移
動鏡ＩＭｙに対する残留回転誤差θｆが求められるの
で、この値を主制御系１１４に記憶する。尚、基準板Ｆ
Ｐ上の直線ＬＸに沿った基準マークは４ヶ所にあるた
め、そのうち任意の２つの基準マークを使って残留回転
誤差を求め、その平均値を取るようにしてもよい。例え
ば基準マークＦＭ２ＡとＦＭ２Ｃによって得られた回転
誤差θf１と基準マークＦＭ２ＢとＦＭ２Ｄによって得
られた回転誤差θf２との加算平均値（θf１＋θf２）
／２を、基準板ＦＰの残留回転誤差とする。さらに、直
線ＬＸ上には、マークＬＩＭｙ、ＬＳＭｙ、ＩＦＳ、Ｆ
Ｍ１が設けられているので、これらのうちいずれか２つ
をオフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡで検出してＹ
方向のマーク位置計測を行ってもよい。いずれにしろ、
計測すべき２ヶ所のマークのＸ方向の距離は、精度確保
のために極力大きい方が望ましい。

【００５９】また、以上で説明した自己計測による残留
回転誤差の測定法は一例であって、自己計測による他の
方法も考えられる。そのことについては、後の動作シー
ケンスにおいて説明する。さらに以上の測定法はθｆを
求めるものであるが、θｆはオフ・アクシス・アライメ
ント系ＯＷＡによるウェハアライメント時にはオフセッ
トとして検出されるものなので露光後バーニアを調べる
ことによってθｆを求める方法も考えられる。すなわ
ち、オフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡを使ってテ
ストウェハへ重ね合わせ露光を行ない、現像後のレジス
トパターンのうち、重ね合わせ精度をチェックするバー
ニアをＸ、Ｙ方向に読むことによって、残留取り付け誤
差θｆを求めることができる。

【００６０】次に、本実施例の装置によるベースライン
計測の動作について説明するが、ここで説明する動作は
代表的なものであり、いくつかの変形動作については後
でまとめて述べる。図１４、１５は代表的なシーケンス
を説明するフローチャート図であり、そのシーケンスは
主に主制御系１１４によって統括制御される。

【００６１】まず、所定の保管場合に収納されていたレ
チクルＲを自動、又は手動に搬送し、レチクルステージ
ＲＳＴ上に機械的な位置決め精度、受け渡し精度のみに
依存してローディングする（ステップ５００）。この場
合、レチクルＲのローディング精度は、図６に示したレ
チクルマーク用の窓領域（遮光帯ＳＢの内側）の大きさ
を５mm角程度にしてダブルスリットマークＲＭ１ｘ、Ｒ
Ｍ２ｙの長さを４mm程度にしたとすると、±２mm以下が
望ましい。

【００６２】次に主制御系１１４は、レチクルＲのマー
クＲＭ１、ＲＭ２がＴＴＬアライメント系１Ａ、１Ｂに
よって正常に検出されるように、レチクルＲの位置を予
備的にラフにアライメントするためのレチクルサーチを
行なう。このレチクルサーチには、図１４のステップ５
０４、５０６に示すようにＳＲＡ方式とＩＦＳ方式の２
つがあり、ステップ５０２でどちらのモードにするかが
選ばれる。ステップ５０４のＩＦＳ方式によるプリアラ
イメントとは、図６に示すように、レチクルステージＲ
ＳＴの位置を固定したまま、発光マークＩＦＳがレチク
ルマークＲＭ1、又はＲＭ2 が存在しそうな位置を検索
するようにウェハステージＷＳＴを大きなストローク
（例えば数mm）でＸ、Ｙ方向にサーチ移動させて、レチ
クルマークＲＭ1 、ＲＭ2 の位置を干渉計ＩＦＸ、ＩＦ
Ｙ2 に基づいてラフに検出し、その検出位置の設計上の
位置からのずれ量を求めて、レチクルステージＲＳＴ用
の干渉計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲθを頼りにレチクルステ
ージＲＳＴを微動させる方式である。

【００６３】これに対して、ステップ５０６のＳＲＡ方
式によるプリアライメントは以下のように実行される。
レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２が存在しそうな位置の直
下に基準板ＦＰの無地の面を配置し、その状態でＴＴＲ
アライメント系１Ａ、１Ｂを用いて、ＣＣＤカメラ１１
２Ｘ、１１２Ｙ（図７）によってレチクルＲ上のパター
ンを撮像して１画面内の水平走査線に応じた画像信号波
形をメモリに取り込む。次にレチクルステージＲＳＴを
干渉計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲθの計測値に基づいて駆動
系１１５により一定量だけＸ方向、又はＹ方向に移動さ
せてから、２画面目の画像信号波形をＣＣＤカメラから
取り込み、１画面目の信号波形とつなぎ合わせる。その
後、つなぎ合わせた画像信号波形を解析してからレチク
ルマークＲＭ１、ＲＭ２の各位置を求め、設計上の位置
からのずれ量を求めてからレチクルステージＲＳＴの位
置を移動させる方式である。

【００６４】いずれのサーチモードであっても、レチク
ルＲのマークＲＭ１、ＲＭ２の各中心を、２つのＴＴＲ
アライメント系１Ａ、１Ｂの夫々に設けられたＣＣＤカ
メラ１１２Ｘ、１１２Ｙの撮像領域内の中心に数μｍ程
度の精度でプリアライメントできる。次に主制御系１１
４は、ステップ５０８からのレチクルアライメント動作
に入るが、その前に、２つの基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ
２Ｂの夫々が投影レンズＰＬの視野ＰＩＦ内の設計上の
位置にくるよう駆動系１１６を干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ２
（又はＩＦＹ１）の計測値に応じて制御してウェハステ
ージＷＳＴを位置決めする。ウェハステージＷＳＴが位
置決めされると、基準マークＦＭ２Ａ、（ＦＭ２Ｂ）は
レチクルマークＲＭ１（ＲＭ２）とおおむね整合された
状態でＣＣＤカメラ１１２Ｘ、１１２Ｙで撮像される。
この段階で図７中の処理回路１１３Ｘ、１１３Ｙを作動
させて、基準マークＦＭ２Ａに対するレチクルマークＲ
Ｍ1 のＸ、Ｙ方向の位置ずれ量（ΔＸＲ１、ΔＹＲ１）
と、基準マークＦＭ２Ｂに対するレチクルマークＲＭ２
のＸ、Ｙ方向の位置ずれ量（ΔＸＲ２、ΔＹＲ２）とを
計測する。

【００６５】次にステップ５１０で、各位置ずれ量が許
容値以内か否かを判定し、許容値よりもはずれていると
きは、ステップ５１２へ進む。このとき、２つのレチク
ルマークＲＭ１、ＲＭ２の形状、配置から明らかなよう
に、レチクルＲのＸ方向のアライメントは、基準マーク
ＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂの各中心点に対して各レチクルマー
クＲＭ１、ＲＭ２の中心点の夫々がレチクル中心ＣＣに
向けてずれているときを正、逆方向にずれているときを
負とすると、Ｘ方向のずれ量ΔＸＲ１とΔＸＲ２の極性
と絶対値とを等しくすることで達成される。

【００６６】同様に、レチクルＲのＹ方向とθ方向のア
ライメントは、各レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２の中心
点が静止座標系のＹ軸の正方向にずれたときを正とする
と、Ｙ方向のずれ量ΔＹＲ１とΔＹＲ２の極性と絶対値
とを等しくすることで達成される。レチクルＲのθ方向
（回転方向）のずれ量ΔθＲは、レチクルマークＲＭ
１、ＲＭ２のＸ方向の間隔をＬrmとすると、Ｙ方向のず
れ量ΔＹＲ１、ΔＹＲ２（レチクル上での実寸）から次
式で求められる。

【００６７】 ΔθＲ＝sin-1（（ΔＹＲ１−ΔＹＲ２）／Ｌrm） ≒（ΔＹＲ１−ΔＹＲ２）／Ｌrm …（６） ただし、間隔Ｌrmはどのレチクルについても一定である
から、θ方向のレチクルＲのずれ量の評価は単純にはΔ
ＹＲ１−ΔＹＲ２の絶対値の大小を求めるだけでよい。
以上のことから、Ｘ、Ｙ、θ方向のレチクルＲのずれ量
が許容値よりも大きいときは、ステップ５１２でレチク
ルステージＲＳＴを微動させる。このとき、Ｘ方向、Ｙ
方向、θ方向についてどれぐらいレチクルステージＲＳ
Ｔを微動させればよいかが各ずれ量（ΔＸＲ１、ΔＹＲ
１）、（ΔＸＲ２、ΔＹＲ２）に基づいて算出されるか
ら、レチクルステージＲＳＴの位置を３つの干渉計ＩＲ
Ｘ、ＩＲＹ、ＩＲθでモニターしながら補正すべき位置
へ微動させる。この駆動方式は、所謂オープン制御方式
と呼ばれ、駆動系１１５の制御精度、レチクルステージ
ＲＳＴの位置決め精度が十分に高く、かく安定していれ
ば、１回の位置ずれ計測（ステップ５０８）と１回の位
置補正（ステップ５１２）だけでレチクルＲを目標位置
に正確にアライメントすることができる。しかしなが
ら、位置補正によって目標位置に正確にアライメントさ
れたか否かを確認する必要があるため、主制御系１１４
は、再度ステップ５０８からの動作を繰り返す。

【００６８】以上のステップ５０８〜５１０によって、
レチクルＲは基準板ＦＰ上の２つの基準マークＦＭ２
Ａ、ＦＭ２Ｂの設計上の座標位置に対してアライメント
されたことになる。さて、こうしてレチクルＲは基準マ
ークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂに対してアライメントされる
が、先に図１３で説明したように基準板ＦＰは移動鏡の
反射面に対して一定の残留回転誤差θｆを持っているた
め、アライメント後のレチクルＲは厳密には移動鏡の反
射面に対してθｆだけ回転していることになる。

【００６９】そこで、ステップ５１２でレチクルステー
ジＲＳＴを微動させる際、レチクルマークＲＭ1 の基準
マークＦＭ２Ａに対するアライメント位置が、さらに
（ΔＯx1 、ΔＯy1）のオフセットを持つようにし、レ
チクルマークＲＭ２の基準マークＦＭ２Ｂに対するアラ
イメント位置がさらに（ΔＯx2、ΔＯy2）のオフセット
を持つように設定する。ここでＸ方向のオフセットΔＯ
x1、ΔＯx2はともに零でよく、Ｙ方向のオフセットΔＯ
y1、ΔＯy2は以下のよう定められる。

【００７０】ΔＯy1 ＝Ｌrm・θｆ／２ ΔＯy2 ＝−Ｌrm・θｆ／２ 従って、レチクルＲを基準板ＦＰを基準としてアライメ
ントするとき、基準板ＦＰの取り付け誤差（θｆ）を考
慮した最終条件は、ＴＴＲアライメント系で各マークを
検出したときの位置ずれ量を以下のようにすることであ
る。

【００７１】Ｘ方向：ΔＸＲ１＝ΔＸＲ２→０ Ｙ方向：ΔＹＲ１→ΔＯＲy1、ΔＹＲ２ →ΔＯＲy2 これらオフセットがのった最終アライメント位置への設
定は、レチクル用の干渉計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲθを用
いたオープン制御方式でもよいし、ＴＴＲアライメント
系の各処理回路１１３Ｘ、１１３Ｙから求められる位置
ずれ量を偏差信号とし、上記最終的な位置ずれ量を目標
値としてレチクルステージＲＳＴをクローズドループ制
御で駆動してもよい。

【００７２】ところで、基準板ＦＰの残留回転誤差θｆ
を求める場合と、先の図１３で説明した方法以外に、レ
チクルマークＲＭ１、ＲＭ２とＴＴＲアライメント系と
を用いる方法がある。その方法は、図１４のフローチャ
ート中のステップ５０８の前に、ＴＴＲ方式でレチクル
マークＲＭ１、ＲＭ２と基準マークＦＭ２Ｃ、ＦＭ２Ｄ
とをアライメントするステップを追加することで実行で
きる。

【００７３】すなわち、ステップ５０４、又は５０６で
レチクルＲのプリアライメントが完了した時点におい
て、レチクルＲは±数μｍ以内の精度で設定されている
からレチクルマークＲＭ１、ＲＭ２を仮りの基準点とし
て、基準マークＦＭ２Ｃ、ＦＭ２Ｄの座標位置を計測す
る。この際、レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２は投影レン
ズＰＬの光軸ＡＸからＸ方向に関してほぼ対称に位置し
ているため、ＴＴＲアライメント系１Ａによって検出さ
れるレチクルマークＲＭ１と基準マークＦＭ２ＣとのＹ
方向の位置ずれ量ΔＹ２Ｃと、ＴＴＬアライメント系１
Ｂによって検出されるレチクルマークＲＭ２と基準マー
クＦＭ２ＤとのＹ方向の位置ずれ量ΔＹ２Ｄとの夫々に
は、厳密にはアッベ誤差が含まれる。しかしながら、レ
チクルＲの中心点と基準マークＦＭ１の中心点とのＹ方
向のずれ量を表わす加算平均値ΔＹＲＣ〔（ΔＹ２Ｃ＋
ΔＹ２Ｄ）／２〕を求めると、加算平均によってアッベ
誤差分は相殺されることになる。従って、ＴＴＲアライ
メント系１Ａ、１Ｂでずれ量ΔＹ２Ｃ、ΔＹ２Ｄを検出
しているときの干渉計ＩＦＹ２の計測値Ｙfm1を記憶
し、ＹＦ１＝Ｙfm1 −ΔＹＲＣの値を求めれば、レチク
ルＲの中心点を基準とした基準マークＦＭ１の中心点
（基準マークＦＭ２ＣとＦＭ２ＤとのＸ方向の中点）の
Ｙ座標値ＹＦ１が得られる。

【００７４】Ｘ方向に関しては、ＴＴＲアライメント系
１Ａによって検出されたずれ量ΔＸ２Ｃと、ＴＴＲアラ
イメント系１Ｂによって検出されたずれ量ΔＸ２Ｄとに
基づいて、そのずれの方向性（正負）を考慮して、レチ
クルＲの中心点と基準マークＦＭ１の中心点とのＸ方向
のずれ量ΔＸＲＣ〔（ΔＸ２Ｃ−ΔＸ２Ｄ）／２〕を求
めればよい。この際、ウェハステージＷＳＴのＸ座標位
置を干渉計ＩＦＸによって、Ｙfm1として検出し、ＸＦ
１＝Ｙfm1−ΔＸＲＣを算出することによってレチクル
Ｒの中心点を基準とした基準マークＦＭ１の中心点のＸ
座標値ＸＦ1が得られる。

【００７５】以上のようにして求められた座標値（ＸＦ
１、ＸＦ２）は、干渉計ＩＦＸ2 、ＩＦＸを基準とした
移動鏡ＩＭｙ、ＩＭｘの各反射面から基準マークＦＭ１
の中心点までの距離を含んだ値となっている。次にウェ
ハステージＷＳＴを移動させて図１４のステップ５０８
を実行する。先に説明したようにステップ５０８では、
まずＴＴＲアライメント系１Ａ、１Ｂによってレチクル
マークＲＭ１、ＲＭ２と基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂ
との各位置ずれ量が求められている。レチクルマークＲ
Ｍ１に対する基準マークＦＭ２Ａの位置ずれ量は（ΔＸ
Ｒ１、ΔＹＲ１）であり、レチクルマークＲＭ２に対す
る基準マークＦＭ２Ｂの位置ずれ量は（ΔＸＲ２、ΔＹ
Ｒ２）である。この際、図１４中のステップ５０８では
不要であったが、基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２ＢをＴＴ
Ｒアライメント系で検出しているときのウェハステージ
ＷＳＴの座標値（Ｘfm2、Ｙfm2）を干渉計ＩＦＸ、ＩＦ
Ｙ2 から記憶する。

【００７６】以上の計測結果から、主制御系１１４はレ
チクルＲの中心点を基準とした基準マークＦＭ２の中心
点（マークＦＭ２ＡとＦＭ２ＢのＸ方向の中点）の座標
値（ＸＦ2 、ＹＦ2 ）を次のように求める。 ＸＦ２＝Ｘfm2 −（ΔＸＲ１−ΔＸＲ２）／２ ＹＦ２＝Ｙfm2 −（ΔＹＲ１−ΔＹＲ２）／２ この座標値（ＸＦ２、ＹＦ２）は干渉計ＩＦＹ２、ＩＦ
Ｘを基準とした移動鏡ＩＭｙ、ＩＭｘの各反射面から、
基準マークＦＭ２の中心点までの距離を含んだ値となっ
ている。

【００７７】従って、ウェハステージＷＳＴを基準マー
クＦＭ２Ｃ、ＦＭ２Ｄの検出位置から基準マークＦＭ２
Ａ、ＦＭ２Ｂの検出位置へ移動させたときのヨーイング
量Δθｙを含んだ基準板ＦＰの取り付け誤差θｆ' は、
次式で算出される。 θｆ' ≒ＹＦ１−ＹＦ２／ＸＦ１ −ＸＦ２ …（７） この場合、２つの干渉計のＩＦＹ１の測定値と干渉計Ｉ
ＦＹ２の計測値との差の変化量がヨーイング量Δθｙに
相当するから、先の式（２）のように補正することによ
って真の取り付け誤差θｆが求まる。

【００７８】以上の演算が行なわれている間、主制御系
１１４は次のステップ５１０、５１２を実行していく。
すなわち、以上で述べたように図１４のシーケンス中で
基準板ＦＰの取り付け誤差θｆを求めることは、ステッ
プ５０８で初めに計測した位置ずれ量（ΔＸＲ１、ΔＹ
Ｒ１）、（ΔＸＲ２、ΔＹＲ２）のみが必要となる。次
に主制御系１１４は、図１５に示したステップ５１６か
らの動作を実行する。ステップ５１６は、基準板ＦＰの
位置をウェハステージＷＳＴ用の干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ
２（又はＩＦＹ１）による計測値に基づいてサーボロッ
クするか、ＴＴＬアライメント系のＬＩＡ方式でサーボ
ロックするかを選択するものである。干渉計を用いたサ
ーボロックが選択されている場合は、ステップ５１８へ
進み、レチクルアライメントが達成された時点でのウェ
ハステージＷＳＴの座標値を記憶し、干渉計ＩＦＸ、Ｉ
ＦＹ２（又はＩＦＹ１）の計測値が、常にその記憶値と
一致するように、ウェハステージＷＳＴの駆動系１１６
をサーボ制御する。ＬＩＡ方式のサーボロックが選択さ
れている場合は、ステップ５２０へ進み、図８に示した
シャッター１３２Ａ、１３２Ｂを図中の状態に設定し、
基準板ＦＰ上のマークＬＩＭｘ、ＬＩＭｙの夫々の上に
干渉縞を照射する。そして位相差測定回路１４０によっ
て、Ｘ方向とＹ方向の夫々について、基準信号との位相
差が常に所定値になるようにウェハステージＷＳＴをサ
ーボ制御する。ＬＩＡ方式の場合、基準板ＦＰ上の２つ
のマークＬＩＭｘ、ＬＩＭｙは、ＴＴＬアライメント系
の内部に固定された基準格子板１３８に対してアライメ
ントされることになる。

【００７９】ウェハステージＷＳＴのサーボロックは、
干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ２（又はＩＦＹ１）の計測値に基
づく干渉計モードでも、ＴＴＬアライメント系に基づく
ＬＩＡモードでもほぼ同等の精度で可能であるが、実験
やシミュレーションによると、ＬＩＡモードの方が干渉
計モードよりも安定していることが確められている。一
般にウェハステージＷＳＴのＸ、Ｙ方向の移動ストロー
クはウェハの直径よりも大きく、一例として３０cm以上
は必要である。このため干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ２からの
レーザビームのうち大気中に露出する光路長は数＋cm以
上におよび、その間の空気に局所的な屈折率ゆらぎが生
じるとウェハステージＷＳＴが厳密を静止しているにも
かかわらず、干渉計内部のカウンタの値が１／１００μ
ｍ〜１／１０μｍのオーダで変動する。従って干渉計の
カウント値が一定になるようにサーボロックすると、屈
折率のゆらぎによってウェハステージＷＳＴの位置が、
例えば±０．０８μｍ程度の範囲内で微動することがあ
る。屈折率のゆらぎは、干渉計からのレーザビームの光
路内を、温度差をもつ空気のかたまりがゆっくり通過し
た時等に生ずる。ウェハステージ用の干渉計には、この
ように環境上の不利な点があり、ＬＩＡ方式よりも安定
性に欠けることがある。ＬＩＡ方式で使われるビームは
ほとんど大気中に露出することがないように、カバーを
設けることができ、さらにビームの露出がさけられない
レチクルと投影レンズとの空間、及び投影レンズとウェ
ハとの空間は、せいぜい数cm程度しかないため、屈折率
のゆらぎは起こりにくい。

【００８０】以上のことから、ＴＴＲアライメント系に
よって基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂを検出している状
態で、ＴＴＬアライメント系を使って基準板ＦＢ（ウェ
ハステージＷＳＴ）の位置サーボが行なえる場合は、極
力そのようにした方が好ましい。次に主制御系１１４
は、ステップ５２２でＴＴＲアライメント系とオフ・ア
クシス・アライメント系とを同時に使った基準マーク検
出を行なう。一般に、先のステップ５１０でレチクルス
テージＲＳＴが目標位置に微動され、アライメントが達
成されると、レチクルステージＲＳＴは、そのベースと
なるコラム側への真空吸着等で固定される。この吸着の
際、レチクルステージＲＳＴが微小量横ずれすることが
ある。この横ずれは微小なものではあるが、ベースライ
ン管理上は誤差要因の１つであり、十分に認識しておく
必要がある。その認識は、ＴＴＲアライメント系のＣＣ
Ｄカメラ１１２Ｘ、１１２Ｙを使って、再度ステップ５
０８の計測動作を行なうこと、又は、干渉計ＩＲＸ、Ｉ
ＲＹ、ＩＲθの計測値のレチクルアライメント達成時点
からの変化量をモニターすること等で可能である。しか
しながら本実施例では、その横ずれも含めてベースライ
ン量として管理するようにしたため、特別に横ずれ量の
みを個別に求めなくてもよい。

【００８１】さて、ステップ５２２の段階では、すでに
オフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡの検出領域内に
基準板ＦＰ上の基準マークＦＭ１が位置している。そこ
で主制御系１１４は、図１０に示したオフ・アクシス・
アライメント系のＣＣＤカメラ４Ｘ、４Ｙを使って視標
板４Ｆ内の視標マークＴＭと基準マークＦＭ１とのＸ、
Ｙ方向の位置ずれ量（ΔＸＦ、ΔＹＦ）をウェハ上の実
寸として求める。同時にＴＴＲアライメント系のＣＣＤ
カメラ１１２Ｘ、１１２Ｙを使って、レチクルマークＲ
Ｍ1 と基準マークＦＭ２Ａとの位置ずれ量（ΔＸＲ１、
ΔＹＲ１）と、レチクルマークＲＭ２と基準マークＦＭ
２Ｂとの位置ずれ量（ΔＸＲ２、ΔＹＲ２）とをウェハ
側の実寸として計測する。このとき、ＴＴＲ方式もオフ
・アクシス方式も、ともにＣＣＤカメラを光電センサー
としているため、撮像したマーク像に対応した画像信号
波形のメモリへの取り込みタイミイグを極力一致させる
ように、処理回路１１３Ｘ、１１３Ｙ等を制御する。た
だし、ＣＣＤカメラは一般に１フレーム分の画像信号を
１／３０秒毎に出力するから、ＴＴＲ方式とオフ・アク
シス方式との画像信号の取り込みをフレーム単位で厳密
に同期させる必要はない。すなわちおおむね同時に信号
取り込みを行なえばよく、一例として数秒以内（好まし
くは１秒以内）であれば十分であろう。尚、基準板ＦＰ
の位置を干渉計でサーボロックしている場合は、ＴＴＲ
方式での画像信号波形の取り込みとオフ・アクシス方式
での画像信号波形の取り込みとを、空気の屈折率のゆら
ぎによるウェハステージ位置の変動の時間よりも十分に
短い間隔にする必要がある。

【００８２】次に主制御系１１４は、ステップ５２４で
ウェハステージＷＳＴのサーボロックを解除してステッ
プ５２６の動作に移り、ＬＳＡ方式、ＩＦＳ方式を同時
に使って基準板ＦＰ上の各マークを検出するために、ウ
ェハステージＷＳＴの移動（走査）を開始する。このス
テップ５２６は、先に図６、図５で説明したように、発
光スリットマークＩＦＳがレチクルマークＲＭ１を２次
元に走査するようにウェハステージＷＳＴを移動させる
もので、ウェハステージＷＳＴは、まず発光スリットマ
ークＩＦＳが図６に示した位置関係になるように位置決
めされる。このときＴＴＬアライメント系のＬＳＡ方式
によるＸ方向に延びたスリット状のビームスポットは基
準板ＦＰ上のマークＬＳＭｙに対してＹ方向にずれて位
置する。その状態からウェハステージＷＳＴをＹ方向に
走査すると、ＬＳＡ方式の光電検出器１３９からの光電
信号とＩＦＳ方式の光電素子１２１からの光電信号ＳＳ
Ｄとの両波形は、図１６に示すようになる。図１６
（Ａ）は、ＬＳＡ方式によってメモリ上に取り込まれた
マークＬＳＭｙの検出波形であり、ここではマークＬＳ
Ｍｙを５本の回折格子パターンとしたので、信号波形上
で５つのピークが発生している。図８に示した処理回路
１４２は、その５つのピーク波形の各々の重心位置を求
め、その平均値をマークＬＳＭｙのＹ座標位置ＹＬｓと
て算出する。

【００８３】一方、ＩＦＳ方式で得られる信号ＳＳＤ
は、図１６（Ｂ）に示すように、レチクルマークＲＭ１
のダブルスリットマークＲＭ１ｙに対して、２つのボト
ム波形部分を含む。処理回路１４２は図１６（Ｂ）の信
号波形中の２つのボトム波形の夫々の中心点を求め、そ
の中点をダブルスリットマークＲＭ１ｙの投影像のＹ方
向の中心座標位置ＹＩｆとして算出する。

【００８４】同様に、図６中のＸ方向の矢印のように発
光スリットマークＩＦＳを移動させて、レチクルマーク
ＲＭ１のダブルスリットマークＲＭ１ｘを走査する。こ
のとき、Ｘ方向用のＴＴＬアライメント系のＬＳＡ方式
によるスリット状スポットが、基準板ＦＰ上のマークＬ
ＳＭｘによって同時に走査され、図１６と同様の波形が
得られる。この際、Ｘ方向用のＬＳＡ方式によって検出
されたマークＬＳＭｘのＸ座標値はＸＬｓであり、ＬＦ
Ｓ方式によって検出されたダブルスリットマークＲＭ１
ｘのＸ座標値はＸＩｆである。

【００８５】図１６で示すように、座標位置ＴＬｓとＸ
Ｉｆとの差が、Ｙ方向用のＬＳＡ方式によるＴＴＬアラ
イメント系の検出中心点とレチクルＲの中心ＣＣの投影
点とのＹ方向のベースライン量である。次に主制御系１
１４は、ステップ５２８でベースライン量を求めるため
の演算を行なう。この演算に必要なパラメータは、図１
７に表で示すように計測した実測値と設計上予め定めら
れた定数値とに分けられる。図１７の表中の実測値にお
いて、「ＴＴＲ−Ａ」は図２中のＴＴＲアライメント系
１Ａのことであり、「ＴＴＲ−Ｂ」はＴＴＲアライメン
ト系１Ｂのことである。また各アライメント系による実
測値は、Ｘ方向とＹ方向とについて位置ずれ量、又はマ
ーク位置を分けて表示してある。一方、設計上の定数値
としては、基準マークＦＭ１の中心点と基準マークＦＭ
２ＡとのＸ、Ｙ方向の各距離（ΔＸfa、ΔＹfa）と基準
マークＦＭ１の中心点と基準マークＦＭ２ＢとのＸ、Ｙ
方向の各距離（ΔＸfb、ΔＹfb）とが直線ＬＸを基準と
して予め精密に測定され、記憶されている。

【００８６】主制御系１１４は、定数値ΔＸfa、ΔＸfa
に基づいて、基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂの各中心点
を結ぶ線分の２等分点と、基準マークＦＭ１の中心点と
のＸ方向距離ＬＦを算出する。 ＬＦ＝（ΔＸfa、ΔＸfb）／２ …（８） 次に主制御系１１４は、ＴＴＲ−Ａで求めたＸ方向のず
れ量ΔＸＲ１とＴＴＲ−Ｂで求めたＸ方向のずれ量ΔＸ
Ｒ２との差ΔＸccの１／２をウェハ側の寸法として求め
る。

【００８７】 ΔＸcc＝（ΔＸＲ１−ΔＸＲ２）／２ …（９） ここで、ΔＸＲ１、ΔＸＲ２はレチクルマークＲＭ１、
ＲＭ２が基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂの夫々に対して
レチクル中心の方向にずれているときは正、逆方向にず
れていることは負の値をとるものとする。この式（２）
で求まった値ΔＸccが零のとき、レチクルＲの中心ＣＣ
の投影点は、２つの基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂの各
中心点のＸ方向の２等分点上に精密に合致していること
になる。

【００８８】次に主制御系１１４は、実測値ΔＸＦと計
算値ＬＦ、ΔＸccとに基づいて、レチクルＲの中心ＣＣ
のＸＹ座標平面への投影点と、オフ・アクシス・アライ
メント系ＯＷＡの指標板４ＦのＸ方向の中心点（指標マ
ークＴＭＸ1 とＴＭＸ2 との間の２等分点）のＸＹ座標
平面への投影点とのＸ方向の距離ＢＬＯｘを、オフ・ア
クシス・アライメント系ＯＷＡに関するＸ方向ベースラ
イン量として算出する。

【００８９】 ＢＬＯｘ＝ＬＦ−ΔＸcc−ΔＸＦ …（１０） ここでΔＸＦは、指標マークＴＭＸ１、ＴＭＸ２のＸ方
向の２等分点に対して基準マークＦＭ１が投影レンズＰ
Ｌ（基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂ）の方向にずれて検
出されたときは正の値をとり、逆方向にずれて検出され
たときは負の値をとるものとする。

【００９０】次に主制御系１１４は、実測値ΔＹＲ１と
ΔＹＲ２に基づいて、レチクルＲの中心点ＣＣの投影点
と、基準マークＦＭ２Ａの中心点とＦＭ２Ｂの中心点と
を結ぶ線分の２等分点（ほぼ直線ＬＹ２上にある）との
Ｙ方向のずれ量ΔＹccを求める。 ΔＹcc＝（ΔＹＲ１−ΔＹＲ２）／２ …（１１） ここで、ΔＹＲ１、ΔＹＲ２は、レチクルマークＲＭ
１、ＲＭ２の夫々が対応する基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ
２Ｂに対して、図４上でＹの正方向（図４の紙面内で上
方）にずれているときは正、逆方向にずれているときは
負の値をとるものとする。このずれ量Ｙccは、レチクル
Ｒの中心ＣＣの投影点と、基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２
Ｂの各中心点を結ぶ線分の２等分とが精密に一致したと
き零になる。

【００９１】さらに主制御系１１４は、定数値ΔＹfa、
ΔＹfbに基づいて、基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂの各
中心点を結ぶ線分の２等分点と基準マークＦＭ１の中心
点とのＹ方向のずれ量ΔＹf 2 を求める。 ΔＹｆ2 ＝（ΔＹfa−ΔＹfb）／２ …（１２） 以上の計算値ΔＹcc、ΔＹf 2 と実測値ΔＹＦとに基づ
いて、主制御系１１４は、レチクルＲの中心ＣＣの投影
点と、オフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡの指標板
４ＦのＹ方向の中心点（指標マークＴＭＸ1 とＴＭＸ2
との間の２等分点）の投影点とのＹ方向の距離ＢＬＯｙ
を、オフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡのＹ方向ベ
ースライン量として算出する。 ＢＬＯｙ＝ΔＹcc−ΔＹf２−ΔＹＦ …（１３） 以上の演算により、オフ・アクシス・アライメント系Ｏ
ＷＡのベースライン量（ＢＬＯｘ、ＢＬＯｙ）が求ま
り、次に主制御系１１４はＬＳＡ方式のＴＴＬアライメ
ント系のベースライン量（ＢＬＴｘ、ＢＬＴｙ）を求め
る。Ｙ方向用のＬＳＡ方式ＴＴＬアライメント系のベー
スライン量ＢＬＴｙは、スリット状のビームスポットの
Ｙ方向の中心点とレチクルＲの中心点とレチクルＲの中
心ＣＣの投影点とのＹ方向のずれ量であり、次式によっ
て求められる。

【００９２】 ＢＬＴｙ＝ＹＩｆ−ＹＬｓ …（１４） 同様にして、Ｘ方向用のＬＳＡ方式ＴＴＬアライメント
系のベースライン量ＢＬＴｘとは、スリット状のビーム
スポットのＸ方向の中心点とレチクルＲの中心ＣＣの投
影点とのＸ方向のずれ量であり、次式によって求められ
る。 ＢＬＴｘ＝ＹＩｆ−ＹＬｓ …（１５） 但し、式（１４）、（１５）で求めた値には、発光マー
クＩＦＳの中心と基準板ＦＰ上のマークＬＳＭｙとのＹ
方向の配置誤差ΔＹsmと、発光マークＩＦＳとマークＬ
ＳＭｘとのＸ方向の配置誤差ΔＸsmとが含まれているた
め、これらの誤差が無視できないときは、予め定数値と
して記憶しておき、式（１４）、（１５）をそれぞれ式
（１４' ）、（１５' ）のように変更すればよい。

【００９３】 ＢＬＴｙ＝ＹＩf −ＹＬs −ΔＹsm …（１４' ） ＢＬＴｘ＝ＸＩf −ＸＬs −ΔＸsm …（１５' ） 以上のシーケンスによって、ベースライン計測が終了
し、ウェハステージＷＳＴ上にはプリアライメントされ
たウェハＷが載置される。ウェハＷ上には複数の被露光
領、すなわちレチクルＲのパターン領域ＰＡが投影され
るショット領域が２次元に配置されている。そして各シ
ョット領域には、オフ・アクシス・アライメント系ＯＷ
Ａ、又はＴＴＬアライメント系（２Ｘ、３Ｘ；２Ｙ、３
Ｙ）によって検出されるアライメントマークが、ショッ
ト領域の中心点に対して一定の関係で形成されている。
多くの場合、それらウェハ上のアライメントマークはス
トリートライン内に設けられる。実際のウェハアライメ
ントの方法には、従来よりいくつもの方式、又はシーケ
ンスが知られているので、ここではそれら方式、シーケ
ンスの説明は省略し、基本的なウェハアライメントのみ
について説明する。

【００９４】図１８は、ウェハＷ上のショット領域とマ
ークの配置を示し、ショット領域ＳＡｎの中心ＳＣｎと
Ｘ方向用マークＷＭｘとのＸ方向の間隔がΔＸwm、中心
ＳＣｎとＹ方向用のＹマークＷＭｙとのＹ方向の間幅が
ΔＹwmとして設計上定められている。まず、オフ・アク
シス・アライメント系ＯＷＡを使う場合は、任意のショ
ット領域ＳＡｎのマークＷＭｘがオフ・アクシス・アラ
イメント系ＯＷＡの検出領域内で指標マークＴＭＸ１、
ＴＭＸ２に挾み込まれるようにウェハステージＷＳＴを
位置決めする。ここでマークＷＭｘ、ＷＭｙは、基準マ
ークＦＭ１と同様にマルチラインパターンであるものと
する。

【００９５】そして、主制御系１１４は、位置決めされ
たウェハステージＷＳＴのＸ方向の座標位置Ｘｍを干渉
計ＩＦＸから読み込む。さらに、オフ・アクシス・アラ
イメント系ＯＷＡ内のＣＣＤカメラ４Ｘからの画像信号
を処理して、指標板４Ｆの中心点とマークＷＭｘの中心
点とのＸ方向のずれ量ΔＸｐを検出する。次にウェハス
テージＷＳＴを動かして、オフ・アクシス・アライメン
ト系の指標マークＴＭＸ１、ＴＭＸ２によってウェハの
マークＷＭｙが挾み込まれるようにウェハステージＷＳ
Ｔを位置決めする。このときのＹ方向の座標位置Ｙｍを
干渉計ＩＦ１から読み取る。そしてＣＣＤカメラ４Ｙの
撮像によって、指標板４Ｆの中心点とマークＷＭｙの中
心点とのＹ方向のずれ量ΔＹｐを求める。

【００９６】以上のマーク位置検出が終ると、あとは次
式の計算のみによって、露光時にショット領域ＳＡｎの
中心ＳＣｎをレチクルＲの中心ＣＣの投影点に合致させ
るためのウェハステージＷＳＴの座標位置（Ｘｅ、Ｙ
ｅ）が求められる。 Ｘｅ＝Ｘｍ−ΔＸｐ＋（ＢＬＯｘ−ΔＸwm） …（１６） Ｙｅ＝Ｙｍ−ΔＹｐ＋（ＢＬＯｙ−ΔＹwm） …（１７） 尚、ＬＳＡ方式のＴＴＬアライメント系でマークＷＭ
ｘ、ＷＭｙを検出する場合、ＬＳＡ方式によるマークＷ
Ｍｘ、ＷＭｙの各検出位置をＸｍ、Ｙｍとして次式で露
光時のステージ座標位置が求まる。

【００９７】 Ｘｅ＝Ｘｍ＋ＢＬＴｘ−ΔＸwm …（１８） Ｙｅ＝Ｙｍ＋ＢＬＴｙ−ΔＹwm …（１９） 以上の説明ではオフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡ
の静止座標系内での検出中心点でも、干渉計ＩＦＸ、Ｉ
ＦＹ１の両測定値が直交するように定めてあるから、オ
フ・アクシス・アライメント系ＯＷＡを用いた２次元の
マーク位置検出に、２つの干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ１の計
測値を使うと、マーク検出時のウェハステージＷＳＴの
座標、位置Ｘｍ、Ｙｍ、及びマーク位置のずれ量ΔＸ
ｐ、ΔＹｐにはアッベ誤差が含まれないことになる。

【００９８】従って、オフ・アクシス・アライメント系
ＯＷＡを使ってウェハマークや基準マークを検出すると
きには、投影レンズＰＬに対してアッベ条件を満す干渉
計ＩＦＹ２ではなく、アライメント系ＯＷＡに対してア
ッベ条件を満す干渉計ＩＦＹ１を使うことが重要であ
る。しかしながら、投影レンズＰＬに対してアッベ条件
を満す干渉計ＩＦＸ、ＩＦＹ２と、オフ・アクシス・ア
ライメント系ＯＷＡに対してアッベ条件を満す干渉計Ｉ
ＦＸ、ＩＦＹ１とをそのまま切り替えて使うためには、
２つのＹ方向用の干渉計ＩＦＸ１、ＩＦＹ２の各内部カ
ウンタのリセット（又はプリセット）を特定の状態のも
とで行なう必要がある。結論から言えば、投影レンズＰ
Ｌを介して基準マークＦＭ２を検出するのと同時に、オ
フ・アクシス・アライメント系ＯＷＡを介して基準マー
クＦＭ１を検出してベースライン計測を行なう際のウェ
ハステージＷＳＴの停止位置で、２つの干渉計ＩＦＹ
１、ＩＦＹ２の各内部カウンタの値をどちらか一方の値
と等しくプリセットするのである。従って、先に述べた
図１４、１５のシーケンスにおいては、２つの干渉計Ｉ
ＦＹ１、ＩＦＹ２のプリセット動作が必要であるととも
に、先に述べた基準板ＦＰの取り付け誤差θｆに起因し
たベースライン量の補正演算が必要となる。そこで以下
に、その具体例を説明する。

【００９９】まず、図１４中のステップ５０８、５１
０、５１２によってレチクルアライメントを行なう。こ
のとき、基準板ＦＰの取り付け誤差θｆを考慮して、先
に説明したように、レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２のＸ
方向のアライメント位置がΔＸＲ１＝ΔＸＲ２であっ
て、かつ零に追い込まれるように設定し、Ｙ方向のアラ
イメント位置がΔＹＲ１→ΔＯｙ1に、ΔＹＲ２→ΔＯ
ｙ2にそれぞれ追い込まれるように設定する。すなわ
ち、２つのレチクルマークＲＭ１、ＲＭ２を結ぶ線が移
動鏡ＩＭｙの反射面と平行になるようにレチクルＲをア
ライメントする。

【０１００】その後、ベースライン誤差の計測に入る
が、レチクルアライメントが達成されてからは、ウェハ
ステージＷＳＴが移動しないようにサーボロックが働
く。そのサーボロック状態で考えてみると、その時点で
は、投影レンズに対してアッベ条件を満足する干渉計Ｉ
ＦＹ２の計測値Ｌｅと、オフ・アクシス・アライメント
系に対してアッベ条件を満足する干渉計ＩＦＹ１の計測
値Ｌｆとの間には、Ｌｙ（Δθａ＋Δθｒ）の誤差が存
在する。ここでＬｙは２つの干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２
の各測定軸のＸ方向の間隔であり、回転誤差Δθａは、
ベースライン計測時のウェハステージＷＳＴの位置で生
じた移動鏡ＫＭｙの反射面の理想的な位置（理想的なＸ
軸）からの微小回転誤差である。また回転誤差Δθｒ
は、ウェハステージＷＳＴが所定の原点位置にきたとき
に生じた移動鏡ＩＭｙの反射面の理想的な位置（Ｘ軸）
からの微小回転誤差である。これらの誤差Δθａ、Δθ
ｒは単独に直接は計測できないが、通常、ウェハステー
ジＷＳＴが原点位置にきたときに干渉計ＩＦＹ１、ＩＦ
Ｙ２の内部カウンタを同時にリセット（又はプリセッ
ト）しておくことで、ΔθａとΔθｒの合成値のリセッ
ト位置からの変化分として計測することができる。すな
わち、Δθａ＋Δθｒの変化分が、リセット位置を基準
としたヨーイング量として計測できるのである。

【０１０１】従って、投影レンズに対してアッベ条件を
満足する干渉計ＩＦＹ２でウェハステージＷＳＴの位置
をモニター、又は制御している状態のとき、他方の干渉
計ＩＦＹ１の測定値Ｌｆには当然のことながら、Ｌｆ−
Ｌｅ＝Ｌｙ（Δθａ＋Δθｒ）の誤差が含まれたものに
なり、干渉計ＩＦＹ１の測定値Ｌｆをそのまま真の値と
してベースライン量測定に組み入れることはできない。
あるいはウェハステージＷＳＴの制御をそのまま干渉計
ＩＦＹ１による制御のもとに移すこともできない。

【０１０２】そこで、ベースライン計測時に基準板ＦＰ
を位置決めしてウェハステージＷＳＴをサーボロックし
た時点での干渉計ＩＦＹ１の測定値Ｌｆと干渉計ＩＦＹ
２の測定値Ｌｅとの差をΔＬyw〔Ｌｙ（Δθａ＋Δθ
ｒ）〕として記憶した後、干渉計ＩＦＹ１の内部カウン
タを測定値Ｌｆから測定値Ｌｅへ変更（プリセット）す
る。このようにすると、以後の制御において、露光時に
ウェハステージＷＳＴの位置決めに使う干渉計ＩＦＹ２
に基づいた制御を、オフ・アクシス・アライメント時に
使う干渉計ＩＦＹ１に基づいた制御に切り替えても、何
ら支障は生じない。

【０１０３】このときの様子を図１９に誇張して示す。
図１９において、２つの基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂ
を結ぶ線ＬＸは移動鏡ＩＭｙの反射面と平行な線Ｌrcに
対して誤差θｆだけ回転している。レチクルＲがアライ
メントされると、レチクルマークＲＭ１は基準マークＦ
Ｍ２Ａに対してΔＯy1だけオフセットして位置し、レチ
クルマークＲＭ２は基準マークＦＭ２Ｂに対してΔＯy2
だけオフセットして位置するため、結局、レチクルマー
クＲＭ１、ＲＭ２を結ぶ線分は線Ｌrcと平行になる。図
１９では線Ｌrcがレチクル中心ＣＣを通るように定めた
ので、レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２、及び中心ＣＣは
線Ｌrc上に位置する。

【０１０４】さて、この状態で２つの干渉計ＩＦＹ１、
ＩＦＹ２は同一カウント値Ｌｅにプリセットされる訳で
あるが、図１９に示したように、プリセット後の２つの
干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２の基準は基準線Ｌir'に変化
する。図１９において線Ｌirは、例えばウェハステージ
ＷＳＴが原点位置にきたときに干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ
２を同一値にプリセットした状態での基準を示す。すな
わち、干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２はこれら仮想的な基準
線Ｌir、又はＬir' から移動鏡ＩＭｙまでの距離を計測
していると考えてよい。従ってプリセット直後において
は、基準線Ｌir'、移動鏡ＩＭｙの反射面、及び線Ｌrc
の夫々が互いに平行になる。ちなみに、プリセット後に
２つの干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２の計測値の差からウェ
ハステージＷＳＴのヨーイングを求める場合、ヨーイン
グ量の基準は、図１９の線Ｌir'に変更されたことにな
る。すなわち、ベースライン計測時に基準板ＦＰを投影
レンズＰＬとオフアクシスアライメント系との直下に位
置決めしたときの移動鏡ＩＭｙの反射面と平行な線が、
それ以降のヨーイング量計測の基準となるのである。

【０１０５】さらにベースライン計測では、オフアクシ
スアライメント系によって基準マークＦＭ１と指標マー
クＴＭとの位置ずれ量（ΔＸＦ、ΔＹＦ）が図１７に示
すように求められる。図１９において、Ｏｆはオフアク
シスアライメント系の指標マークＴＭによって規定され
る検出中心点である。ここで真のベースライン量は、レ
チクルＲの中心点ＣＣと検出中心点Ｏｆとの位置関係で
決まるが、基準板ＦＰの取り付け誤差θｆが極めて小さ
いものとすると、Ｘ方向のベースライン量は先の図１７
に示した定数値ΔＸfa（ＦＭ１とＦＭ２Ａの距離）と定
数値ΔＸfb（ＦＭ１とＦＭ２Ｂの距離）、レチクルアラ
イメント時の中心点ＣＣのＸ方向のずれ量、及びオフア
クシスアライメント系で検出されるずれ量ΔＸＦによっ
て決まる。

【０１０６】すなわち、２つの基準マークＦＭ２Ａ、Ｆ
Ｍ２ＢのＸ方向の中点と基準マークＦＭ１の中心点まで
の線ＬＸ上の距離をＬＦとすると、ＬＦは先の式（８）
と同様にして、 ＬＦ＝（ΔＸfa＋ΔＸfb）／２ で求められる。またレチクルアライメント時に残存して
中心点ＣＣの基準マークＬＭ２の中点に対するＸ方向の
ずれ量ΔＸccは、図１７中の実測値ΔＸＲ１、ΔＸＲ２
から、先の式（９）と同様に、 ΔＸcc＝（ΔＸＲ１−ΔＸＲ２）／２ で求められる。

【０１０７】従って、Ｘ方向の真のベースライン量ＢＬ
Ｏｘは、先の式（１０）と同様にして、 ＢＬＯｘ＝ＬＦ−ΔＸcc−ΔＸＦ で求まる。一方、Ｙ方向のベースライン量ＢＬＯｙにつ
いては、取り付け誤差θｆに起因したサイン誤差（Ｙ方
向のずれ量）が生じるため、先に説明した式（１３）の
ままでは精度が保証されない。

【０１０８】ここで再び、図１９を参照して考えてみ
る。まず２つの干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２がプリセット
された後であれば、どちらの干渉計を使ってウェハステ
ージを位置制御しても支障はない。例えば、レチクルＲ
の中心点ＣＣの直下にウェハ上の特定点を位置決めした
状態から、干渉計ＩＦＹ１の計測値を変化させないよう
に、ウェハステージＷＳＴをＸ方向に距離ＬＦ、（厳密
にはＬＦ−ΔＸcc）だけ移動させたとすると、ウェハ上
の特定点は、図１９中の点Ｐｃに位置することになる。
従って管理すべきＹ方向の真のベースライン量ＢＬＯｙ
は、オフアクシスアライメント系の検出中心点Ｏｆと点
ＰｃとのＹ方向の間隔である。

【０１０９】基準板ＦＰの取り付け誤差θｆが求められ
ているから、点Ｐｃと基準マークＦＭ１とのＹ方向のず
れ量ΔＴfcは、θｆが十分に小さいという条件のもと
で、 ΔＹfc≒（ＬＦ−ΔＸcc）・θｆ …（２０） として求められる。従って、先の式（１３）を変更し
て、取付け誤差θｆを考慮したＹ方向のベースライン量
ＢＬＯｙは、次式のようになる。 ＢＬＯｙ＝ΔＹcc−ΔＹf２−ΔＹfc−ΔＹＦ …（２１） 尚、ΔＹcc、ΔＹf２はそれぞれ先の式（１１）、（１
２）から求めたものである。

【０１１０】以上のようにして、２つの干渉計ＩＦＹ
１、ＩＦＹ２を基準板ＦＰによるベースライン計測時に
同じ値にプリセットするとともに、取り付け誤差θｆに
応じてべースライン量の演算に補正を加えること、及び
ベースライン計測状態にある基準板ＦＰ上の基準マーク
に対してレチクルＲのアライメントを実行することによ
って、すべての誤差要因が相殺されることになり、従来
のベースライン計測よりも格段に高精度になる。

【０１１１】尚、ベースライン計測動作の際、ウェハス
テージＷＳＴの停止位置を干渉計ＩＦＹ１で読み取る場
合も、約１秒の間に数十回程度、内部カウンタの計測値
をサンプリングし、それらを平均化することによって、
ゆらぎによる誤差分が、実験上は０．０３μｍから０．
０１２μｍ程度に低減する。また、図１８のようにウェ
ハＷのアライメントマークＷＭｘ、ＷＭｙ等をオフ・ア
クシス・アライメント系ＯＷＡで検出するとき、ウェハ
ステージＷＳＴの位置決めは干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＸで
制御されるが、その際、ウェハステージＷＳＴにヨーイ
ングが発生することがある。しかしながら、このときの
ヨーイング発生は、２つの干渉計ＩＦＹ1 、ＩＦＹ2 を
プリセットした後では最終的なアライメント精度（レチ
クルとウェハ上のショットとの重ね合わせ精度）に影響
を与えない。

【０１１２】図２０は、図１９で説明した２つの干渉計
ＩＦＹ1 、ＩＦＹ2 の相互プリセットを実現する一例を
示し、ここではハードウェア上で実現するものとする
が、同様の機能はソフトウェア上の計算でも全く同じ考
え方で実現できる。図２０において、アップダウンカウ
ンタ（ＵＤＣ）２００は、干渉計ＩＦＹ1の内部カウン
タであり、ウェハステージＷＳＴのＹ方向の移動に伴っ
て発生するアップパルスＵＰ１とダウンパルスＤＰ１と
を可逆計数する。アップダウンカウンタ（ＵＤＣ）２０
２は干渉計ＩＦＹ２の内部カウンタであり、同様にアッ
プパルスＵＰ２とダウンパルスＤＰ２とを可逆計数す
る。ＵＤＣ２００、２０２の各カウント値は、例えば並
列２４ビットのＹ座標値ＤＹ１、ＤＹ２として主制御系
１１４へ出力される。ラッチ回路（ＬＴ）２０４、２０
６はそれぞれカウント値ＤＹ１、ＤＹ２を入力するとと
もに、主制御系１１４からのラッチパルスＳ１a、Ｓ１b
を受けたときに、そのカウント値ＤＹ１、ＤＹ２を保
持し続ける。ここでＬＴ２０４の出力値はＵＤＣ２０２
へのプリセット値として印加され、ＬＴ２０６の出力値
はＵＤＣ２００へのプリセット値として印加される。Ｕ
ＤＣ２００、２０２はそれぞれ主制御系１１４からのロ
ードパルスＳ１b 、Ｓ２b に応答してプリセット値にセ
ットされる。

【０１１３】先に述べたように、干渉計ＩＦＹ２の測定
値Ｌｅ（ＤＹ２）を干渉計ＩＦＹ１へプリセットする場
合、ＬＴ２０６に対してラッチパルスＳ２aが出力さ
れ、所定時間（msecオーダ) 遅れてＵＤＣ２００に対し
てロードバルスＳ１bが出力される。もちろん、図２０
の回路の場合は、逆のプリセットも可能であり、干渉計
ＩＦＹ１の測定値Ｌｆ（ＤＹ１）を干渉計ＩＦＹ２へプ
リセットすることもできる。尚、干渉計を使った座標計
測は相対的なものなので、干渉計ＩＦＹ１、ＩＦＹ２の
プリセットの代りに、ＵＤＣ２００、２０２を同時に零
リセット、又は同時に測定値Ｌｅ、Ｌｆと無関係な一定
値にリセットしてもよい。

【０１１４】ところで、以上に例示したベースライン計
測の動作は、図１４、図１５に示したように、精密なレ
チクルアライメントが終了した後に行なわれているが、
レチクルをラフにアライメントした段階でベースライン
計測を行なうようにしてもよい。例えば、図１４中のス
テップ５０４、又は５０６によって、レチクルマークＲ
Ｍ1 、ＲＭ2 がＴＴＲアライメント系１Ａ、１Ｂによっ
て検出可能な位置にくるまで、ＳＲＡ方式、又はＩＦＳ
方式でレチクルをラフにアライメントする。その後、図
１４中のステップ５０８と図１５中のステップ５２２と
を同時に実行して、基準マークＦＭ２Ａとレチクルマー
クＲＭ１との位置ずれ量（ΔＸＲ１、ΔＹＲ１）、基準
マークＦＭ２ＢとレチクルマークＲＭ２との位置ずれ量
（ΔＸＲ２、ΔＹＲ２）、及び基準マークＦＭ１とオフ
・アクシス・アライメント系の指標マークとの位置ずれ
量（ΔＸＦ、ΔＹＦ）を求める。

【０１１５】このとき、基準板ＦＰは干渉計モード、又
はＬＩＡモードでサーボロックされるが、ウェハステー
ジＷＳＴの微動を考慮して、ＴＴＲアライメント系オフ
・アクシス・アライメントの夫々による位置ずれ量検出
は何回か繰り返し実行し、その平均値を求めるようにす
る。この平均化によって、ランダムに発生する誤差量は
減少する。こうして、各位置ずれ量が求まると、後は計
算によってレチクルＲの中心ＣＣ（又はマークＲＭ１、
ＲＭ２）の投影点とオフ・アクシス・アライメント系Ｏ
ＷＡの検出中心点との相対位置関係がわかる。さらに、
この状態におけるレチクルステージＲＳＴの位置（ラフ
・アライメント位置）を、干渉計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲ
θの計測値から読み取って記憶しておく。この読み取り
についても、平均化を行なうのが望ましい。

【０１１６】そして、先に計測した位置ずれ量（ΔＸＲ
１、ΔＹＲ１）、（ΔＸＲ２、ΔＹＲ２）、（ΔＸＦ、
ΔＹＦ）と予め設定されている定数値とに基づいて、オ
フ・アクシス・アライメント系ＯＷＡの検出中心点が基
準マークＦＭ１の中心と一致（ΔＸＦ＝０、ΔＹＦ＝
０）したときに生ずるべき、レチクルの中心ＣＣの投影
点と基準マークＦＭ２の中心点（マークＦＭ２ＡとＦＭ
２Ｂとの間の２等分点）との位置ずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方
向）を算出する。その後、この位置ずれ量だけレチクル
ステージＲＳＴを、記憶しておいたラフ・アライメント
位置から干渉計ＩＲＸ、ＩＲＹ、ＩＲθを頼りに微動さ
せる。こうしてレチクルＲはオフ・アクシス・アライメ
ント系ＯＷＡの検出中心に対して精密にアライメントさ
れ、以後、主制御系１１４は図１５のステップ５２４か
らのシーケンスを続ける。

【０１１７】以上の通り、レチクルステージＲＳＴ（す
なわちレチクルＲ）の位置変化量を比較的長い範囲（例
えば±数mm）に渡って高精度に計測できるセンサー（干
渉計、又はアライメント系）がある場合は、ラフ・アラ
イメント位置を記憶するとともに、ベースライン計測の
ための各基準マーク検出の動作を行ない、その後にレチ
クルＲをファイン・アライメントすることができ、図１
４、１５のシーケンスよりもスループットを向上させる
ことができる。

【０１１８】本発明の実施例では、ＬＩＡ方式のＴＴＬ
アライメント系を基準板ＦＰのサーボロック用として使
ったが、このＬＩＡ方式のＴＴＬアライメント系自体に
関しても、レチクルＲの中心ＣＣとの間でベースライン
管理を行なう必要がある。ウェハＷ上のマークを検出す
る際にＬＩＡ方式のＴＴＬアライメント系を使うものと
すると、ＴＴＲアライメント系１Ａ、１Ｂで検出される
レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２と基準マークＦＭ２Ａ、
ＦＭ２Ｂの夫々とが精密に合致したときに、ＬＩＡ方式
のＴＴＬアライメント系３Ｘ、３Ｙで検出されるマーク
ＬＩＭｘ、ＬＩＭｙの夫々の位相誤差Δφｘ、Δφｙ
を、レチクルＲの中心ＣＣに対するベースライン誤差量
の相当分として記憶しておけばよい。

【０１１９】次に、本実施例の変形例について述べる。
先の図１４、１５で述べたシーケンス中のステップ５０
８〜５１２では、ＴＴＲアライメント系１Ａ、１Ｂを使
って、レチクルアライメントを完全に達成するようにし
たが、その動作はある程度省略することが可能である。
図２にも示したように、本実施例の装置では、レチクル
ＲのＸ、Ｙ、θ方向の位置ずれを干渉計ＩＲＸ、ＩＲ
Ｙ、ＩＲθで遂次モニターしているため、ステップ５０
４のＩＦＳ方式のサーチ動作によって、レチクルマーク
ＲＭ１、ＲＭ２の夫々の投影点座標をウェハステージ側
の干渉計で検出したら、その座標値に基づいて演算によ
ってレチクルＲのＸ、Ｙ、θ方向の設計上の配置からの
ずれ量を求め、そのずれ量が補正されるようにレチクル
側の干渉計を頼りにレチクルステージＲＳＴを微動させ
てもよい。この場合、レチクル側の干渉計ＩＲＸ、ＩＲ
Ｙ、ＩＲθの計測分解能が十分に高い（例えば０．００
５μｍ）とすれば、レチクルＲの位置決めは極めて正確
に行なわれることになる。

【０１２０】また、本実施例で使用したオフ・アクシス
・アライメント系ＯＷＡは、ウェハステージＷＳＴが静
止した状態でマーク検出を行なう静止型アライメント方
式であったが、ＬＳＡ方式のＴＴＬアライメント系、又
は１ＦＳ方式のように、ウェハステージＷＳＴが移動す
ることでマーク検出を行なう走査型アライメント方式に
しても同様の効果が得られる。例えばオフ・アクシス・
アライメント系ＯＷＡを、レーザビームのスポットをス
リット状にしてウェハＷへ投射し、ウェハ上のマークを
ステージＷＳＴの走査によって検出する方式にした場
合、基準板ＦＰ上の基準マークＦＭ１がそのビームスポ
ットを横切るようにウェハステージＷＳＴを移動させた
とき、同時に発光マークＩＦＳがレチクルマークＲＭ
１、又はＲＭ２を走査するように、基準板ＦＰ上の各マ
ークの配置を定めればよい。

【０１２１】さらにオフ・アクシス・アライメント系Ｏ
ＷＡにＬＩＡ方式を組み込み、基準板ＦＰ上の基準マー
クＦＭ１をマークＬＩＭｘ、ＬＩＭｙと同じ回折格子に
しておくと、オフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡに
よって検出される基準マークＦＭ１が、オフ・アクシス
・アライメント系内のＬＩＡ用の基準格子に対して常に
アライメントされるように、位相差計測回路の検出結果
に基づいてウェハステージＷＳＴをサーボロックするこ
とができる。この場合は、オフ・アクシス・アライメン
ト系ＯＷＡの検出中心を基準マークＦＭ１の中心に精密
に合致させた状態で、ＴＴＲアライメント系１Ａ、１Ｂ
によって基準マークＦＭ２Ａ、ＦＭ２Ｂとレチクルマー
クＲＭ１、ＲＭ２との各位置ずれ量を求めるだけで、ベ
ースライン量を算出することができる。

【０１２２】また、ＴＴＬアライメント系として、ＣＣ
Ｄカメラ４を用いてウェハ上、又は基準板ＦＰ上のマー
ク像と、ＴＴＬアライメント系の光路内に設けた指標マ
ークの像との両方を撮像し、その位置ずれ量を検出する
ことで、マークの位置検出を行なう方式を使用してもよ
い。この方式の場合は、ＴＴＬアライメント系の光路中
の指標マークの中心点（検出中心点）のウェハ側への投
影点と、レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２の中心（又はレ
チクルの中心ＣＣ）の投影点との間でベースライン量を
管理すればよい。

【０１２３】ところで、本実施例に示したＩＦＳ方式
は、専らステージスキャン、すなわち走査型アライメン
ト方式として説明したが、静止型アライメント方式にす
ることもできる。そのためには、基準板ＦＰ上の発光マ
ークＩＦＳをスリット状から矩形状の発光面に変更し、
図６に示したレチクルマークのダブルスリットＲＭ１ｙ
（又はＲＭ１ｘ）の直下にダブルスリットの幅よりも十
分大きな矩形状の発光面を位置決めし、レチクルＲの上
方からＴＴＲアライメント系等を使ってマークＲＭ１ｙ
（又はＲＭ１ｘ）の部分をＣＣＤカメラ等で撮像するよ
うにすれば、図１６（Ｂ）で示した波形は同等の波形を
もつ画像信号を得ることができる。この際、指標となる
マークがＴＴＲアライメント系内にない場合は、ＣＣＤ
カメラの特定の画素位置を基準としてダブルスリットマ
ークＲＭ１ｙ（又はＲＭ１ｘ）のずれ量を求めることも
できる。またこの方式では、レチクルマークＲＭ１（又
はＲＭ２）の中心の投影点は、そのずれ量と、矩形状の
発光面を位置決めしたときのウェハステージＷＳＴの座
標値とに基づいて算出される。尚、図２１に示すよう
に、矩形状の発光面ＰＩＦの一部に、ダブルスリットマ
ークＲＭ１ｙ（ＲＭ１ｘ）とのずれ量を計測するための
遮光性のスリットパターンＳＳＰを設けておき、ＴＴＲ
アライメント系のＣＣＤカメラによって発光面ＰＩＦを
撮像し、ダブルスリットマークＲＭ１ｙによる暗線とス
リットパターンＳＳＰによる暗線との位置ずれ量を求め
てもよい。

【０１２４】図２２は、ウェハステージＷＳＴ上の基準
板ＦＰの配置とオフ・アクシス・アライメント系の配置
との変形例を示し、オフ・アクシス・アライメント系の
対物レンズ４Ｂの位置が同図中の紙面内で投影レンズＰ
Ｌの下にきている。この位置は装置本体の正面側であ
り、ウェハのローディング方向にあたる。図２２中の符
号のうち、ウェハステージＷＳＴの位置測定の干渉計Ｉ
ＦＹ、ＩＦＸ１、ＩＦＸ２をのぞいて、他は図３のもの
と同じである。図２２の場合、投影レンズＰＬの光軸位
置と、オフ・アクシス・アライメント系ＯＷＡの検出中
心（ほぼ対物レンズ４Ｂの光軸位置）とを結ぶ線分は、
Ｙ軸と平行になるため、Ｙ方向の干渉計ＩＦＹは１本と
し、Ｘ方向の干渉計ＩＦＸ１、ＩＦＸ２を２本とした。
これに合わせて、基準板ＦＰ上の各マーク配置を変更
し、基準マークＦＭ１と基準マークＦＭ２の各中心点を
結ぶ線分をＹ軸と平行にしてある。

【０１２５】この図２２に示した場合も、オフ・アクシ
ス・アライメント系ＯＷＡによってウェハ上のマーク、
又は基準マークＦＭ１等を検出するときは、アッベ条件
を満足している干渉計ＩＦＸ１とＩＦＹを用い、露光時
のウェハステージ位置決めには、干渉計ＩＦＸ２、１Ｆ
Ｙを用いる。すなわち、オフ・アクシス・アライメント
系ＯＷＡによってマーク検出を行なったときに干渉計Ｉ
ＦＸ１で計測されるＸ方向の位置座標値は、干渉計ＩＦ
Ｘ２で計測される位置座標値と対応付けられる。この対
応付けは、図１９で説明したように、干渉計ＩＦＹ１、
ＩＦＹ２間での相互プリセットと全く同様にして行なわ
れる。

【０１２６】以上の実施例で説明した露光装置は、レチ
クルＲ上のパターン領域ＰＡの投影像を、ステップ・ア
ンド・リピート方式でウェハＷ上に露光するステッパー
であったが、本発明はレチクルとウェハとを投影光学系
の光軸と垂直な方向に同時に走査するステップ・スキャ
ン方式の露光装置においても同様に適用できる。また、
ＳＯＲ等のＸ線源を用いたＸ線アライナー、Ｘ線ステッ
パー等にも同様の位置合わせシステムを適用することが
できる。

【０１２７】

【発明の効果】以上、本発明によれば、基板ステージの
各種精度に左右されずにベースライン計測が行なわれる
ので、ベースライン計測の精度向上が期待できる。ま
た、レチクル（マスク）のアライメントとベースライン
計測とをほぼ同時に実行できること、マスクのローテー
ション誤差（θ方向の誤差）をチェックするためにステ
ージを移動させたり、ベースライン計測のためにステー
ジを移動させたりする必要がないこと等から、トータル
の処理速度が向上するといった効果も得られる。

【０１２８】さらに、本発明によれば、レチクルアライ
メントとベースライン計測とがほぼ同時に可能であるこ
とから、ウェハ交換毎にベースライン計測を行なうシー
ケンスを組んだとしても、スループットを悪化させるこ
とはなく、ベースラインの長期ドリフトや、レチクルへ
の露光光の照射によるレチクルホルダーの位置ドリフト
等を高速に確認して補正することができる。

【０１２９】また実施例によれば、ＴＴＬアライメント
系、又はＴＴＲアライメント系（第２マーク検出手段）
を使って基準板の位置をサーボロックした状態で、基準
板上のマークをオフ・アクシス・アライメント系（第１
マーク検出手段）で検出してベースライン計測するた
め、従来のように基板ステージの位置計測用の干渉計を
使うことがなく、干渉計の光路の空気ゆらぎ（屈折率ゆ
らぎ）による影響で生ずる計測誤差が低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の投影露光装置におけるベースライン計測
の様子を示す図。

【図２】本発明の実施例による投影露光装置の構成を示
す斜視図。

【図３】ウェハステージ上の基準マーク板の配置を示す
平面図。

【図４】基準マーク板上の各種マークの配置を示す平面
図。

【図５】投影レンズのイメージフィールド、レチクルパ
ターン、及び基準マークの配置関係を示す平面図。

【図６】レチクルアライメントマークの形状の一例を示
す図。

【図７】ＴＴＲアライメント系の構成を示す図。

【図８】ＴＴＬアライメント系の構成を示す図。

【図９】オフ・アクシス・アライメント系の指標板のパ
ターン配置を示す図。

【図１０】オフ・アクシス・アライメント系の構成を示
す図。

【図１１】基準マーク板上の基準マークＦＭ１を拡大し
て示す図。

【図１２】基準マーク板上の基準マークＦＭ２、ＬＩ
Ｍ、ＬＳＭを拡大して示す図。

【図１３】基準マーク板のウェハステージへの取り誤差
と、その測定法を説明する図。

【図１４】本装置の代表的なシーケンスを説明する図。

【図１５】本装置の代表的なシーケンスを説明する図。

【図１６】ＬＳＡ系、ＩＳＳ系によって検出される光電
信号の波形の一例を示す図。

【図１７】ベースライン管理に必要な定数値と実測値と
をまとめた図。

【図１８】ウェハ上のショット配列とウェハマークとの
配置を示す平面図。

【図１９】２つのＹ方向用の干渉計の相互プリセットの
原理を説明する図。

【図２０】干渉計のプリセットを行なうための一例を示
す回路ブロック図。

【図２１】基準マーク板上の発光マークの他のパターン
例を示す図。

【図２２】オフ・アクシス・アライメント系の他の配置
を示す平面図。

【符号の説明】

Ｒ レチクル Ｗ ウェハ ＰＬ 投影レンズ ＲＳＴ レチクルステージ ＷＳＴ ウェハステージ １Ａ、１Ｂ ＴＴＲアライメント系 ２Ｘ、３Ｘ Ｘ方向用ＴＴＬアライメント系 ２Ｙ、３Ｙ Ｙ方向用ＴＴＬアライメント系 ＯＷＡ オフ・アクシス・アライメント系 ＦＰ 基準板 ＦＭ１ オフ・アクシス・アライメント系用の基準マー
ク ＦＭ２ ＴＴＲアライメント系用の基準マーク ＩＦＸ、ＩＦＹ ウェハステージ用のレーザ干渉計 ＲＭ１、ＲＭ２ レチクルマーク ２００、２０２ アップダウンカウンタ

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１１月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】露光方法

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクを保持するマスクステージと、該
   マスクのパターンを投影する投影系と、該投影系の結像
   面内に感光基板を保持して２次元移動する基板ステージ
   と、前記投影系の光軸から一定間隔だけ離れた位置に検
   出中心点を有し、前記感光基板上のマークを検出するア
   ライメント系と、前記基板ステージの座標位置を測定す
   るために、前記アライメント系の検出中心点で直交する
   ２本の測定軸を備えた１対の第１干渉計と、前記投影系
   の光軸位置で直交する２本の測定軸を備えた１対の第２
   干渉計とを有し、前記投影系によって投影され得る前記
   マスク上の特定点の座標と前記アライメント系の検出中
   心点の座標との相対位置関係を計測してベースライン量
   を求めた後、前記アライメント系によって前記感光基板
   をアライメントし、該アライメント結果と前記ベースラ
   イン量に基づいて前記基板ステージを移動させて前記感
   光基板を前記投影系による露光位置に位置決めする装置
   において、 前記基板ステージ上に固定されるとともに、前記アライ
   メント系によって検出され得る第１基準マークと、該第
   １基準マークを前記検出中心点に位置付けたとき前記マ
   スクの特定点と一義的な位置関係に設定され得る第２基
   準マークとが形成された基準板と；該基準板上の第１基
   準マークと第２基準マークとの配置を基準として前記ベ
   ースライン量を計測する際に位置決めされる前記基板ス
   テージの停止位置で、前記第１干渉計の測定値と前記第
   ２干渉計の測定値とがいずれか一方の測定値に等しくな
   るように設定する設定手段とを備えたことを特徴とする
   投影露光装置。
2. 【請求項２】 マスクのパターンを感光基板へ結像投影
   する投影系と、前記感光基板を保持して２次元移動する
   基板ステージと、前記感光基板上のマークを検出するた
   めに、前記投影系の投影視野領域の外側の所定位置に検
   出中心点を設定された第１のマーク検出手段と、前記投
   影視野領域の内側の所定位置で前記マスク上のマーク、
   もしくは前記投影系の投影像面内に位置する物体上のパ
   ターンを検出するための第２のマーク検出手段と、前記
   基板ステージの座標位置を測定するために、前記第１の
   マーク検出手段の検出中心点で直交する２本の測定軸を
   備えた１組の第１干渉計と、前記投影系の光軸位置で直
   交する２本の測定軸を備えた１組の第２干渉計とを備え
   た投影露光装置において、 前記基板ステージ上に設けられ、前記投影系による前記
   マスクのマークの投影点と前記第１のマーク検出手段の
   検出中心点との設計上の配置関係に対応した位置に第１
   基準マークと第２基準マークとが形成された基準板と；
   ベースライン計測のために、前記第１基準マークが前記
   第１のマーク検出手段の検出中心点近傍に位置し、かつ
   前記第２基準マークが前記マスクのマークの投影点近傍
   に位置するように前記基板ステージを位置決めする制御
   手段と；該位置決めが行なわれたとき、前記第１干渉計
   によって測定されるステージの現在位置と前記第２干渉
   計によって測定されるステージの現在位置とが同一位置
   として認定されるように、前記第１干渉計と第２干渉計
   の少なくとも一方による座標測定値を補正する補正手段
   とを設けたことを特徴とする投影露光装置。