JPS61131441A - アライメント装置及び方法 - Google Patents

アライメント装置及び方法

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JPS61131441A
JPS61131441A JP59251926A JP25192684A JPS61131441A JP S61131441 A JPS61131441 A JP S61131441A JP 59251926 A JP59251926 A JP 59251926A JP 25192684 A JP25192684 A JP 25192684A JP S61131441 A JPS61131441 A JP S61131441A
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綾田 直樹
Mitsugi Yamamura
山村 貢
Fumiyoshi Hamazaki
浜崎 文栄
Masao Kosugi
小杉 雅夫
Kazuo Takahashi
一雄 高橋
Mitsuaki Seki
関 光明
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 c分 野コ 本発明は半導体メモリ、演算装置等の高密度集積回路チ
ップの製造の際に用いる回路パターンの焼付即ち露光す
る装置の特にアライメント装置及び方法に関する。
[従来技術] 従来この種装置においては、その盾ね合せ精度、生産性
、他の装置との融通性、大型複雑化等に難点があった。
[目−的] 本発明は上記難点を解消し、極めて高い重ね合せ精度、
高生産性(高速)、高融通性及び簡易な構成を備えた装
置及び方法を提供することを目的とする。
[実施例] 以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。第
1図は回路パターンマスクいわゆるレチクルRTの面内
に形成された回路パターン面CPをウェハWF上に露光
するための露光装置の概略構成図である。IOは露光用
光源系にして、超高圧水銀灯などの光It!LPの近傍
には光源LPから放射された光束を有効に集光するため
の楕円IM1が配置され、次いで順次に光路に沿って、
赤外光の大部分を透過し紫外光を反射するためのコール
ドミラーM2、光束の配光特性を均一にするためのイン
テグレータレンズ系L1、シャッター8丁、レンズ系L
2、反射鏡M3.レンズ系L3、遮光装置BL、レンズ
系L4、反射鏡M4、レンズ系L5、反#41M5 、
レンズ系L6、レチクルRTが順次に光路に沿って配置
されており、ここで反射MM3 、M4 、M5は、そ
れぞれ光軸を直角に折曲げて照明系を小型化するための
ものであり、レンズ系L3は、光源LPからの光を集光
して、遮光装置BLを均一に照明するためのものである
。AsはいわゆるTTL (Throuoh  The
Lens)アライメントのための光学系、R8はレチク
ルRTのX、Y、θ方向への駆動ステージ、縮少レンズ
系POは縮少露光のための光学系で115〜1/10の
縮少率を有する。OAはウェハWFのアライメントのた
めのオフアクシス光学系、WSはウェハWFのx、y、
z、θ方向への駆動ステージ、LZはレーザ干渉計で、
縮少レンズ系POのミラーM6及びウェハステージWS
のミラーM1によりウェハステージWSの移動制御を行
なう。
第2図は遮光装置BLの斜視図である。この遮光装置B
Lは、第1図のレンズ系:L4.L5.L6により、そ
の遮光する面がレチクルRTの回路パターン面CPと共
役な関係になるように配置され、またレチクルRTを、
そのガラス等の透明部の厚さが異なるレチクルに取替え
、屈折力が変化した′場合に、上記の共役な関係を維持
するために、光軸方向に移動可能である。また不図示の
遮光装置回転機構により、レチクルRTの下方に配置さ
れて露光を受けるウェハWFとの回転方向位置合わせの
ために、レチクルRTの回転に連動して第2図の如くθ
方向に回動可能である。
遮光装置BLは基板ST上に4つのパルスモータ、PM
1〜PM4 、各モータPMの回転軸にそれぞれ固定さ
れて回転可能な4つの送りネジ部FG1〜FG4、各モ
ータPM及び送りネジ部FGの回転により、一方向に移
動可能な4つの送りナツト部NA1〜NA4 、及び送
りナツト部NA上に固定され、かつ鋭利な側縁部(エツ
ジ)d1〜d4を有する4つの遮光板BLI〜BL4が
それぞれ配置され、4個の側縁部d1〜d4により矩形
の開口部を構成する。
上記構成において、第1図の光源LPより放射された光
束は、シャッターSTが開いたとき光学素子M 1.M
 2. L 1.M 3. L 2.M 4の順に反射
、屈折、    をし、遮光装置BLを均一に照明する
。遮光装置BLの開口部の外側に照射した光束は、4つ
の遮光板BLI〜BL4により遮光され、開口部を通過
した光束は、図において実線で示す如く、レチクルRT
の回路パターン面CPを照明する。ここで遮光装置BL
の遮光面とレチクルRTのパターン面CPとは、光学的
に共役な関係に配置されてC)るので、遮光装置BLの
開す部の縁部は、回路パターン面CP上に鮮明な輪郭で
投影され、レチクルRTの回路パターン面CPの外側の
領域を完全に遮光することができる。
尚、遮光装置BLは、レチクルRTの回路パターン面C
Pとの回転方向の位置合わせのために、θ方向(第2図
)に目動可能であり、またレチクルRTが厚さの異なる
゛すなわち屈折力の真なるレチクルに変更した場合に、
前記共役の関係を維持するために光軸方向(第1図上下
矢印)に移動可能である。更に、遮光装置BLの開口部
の領域及び位置は、本装置の電子処理部から出される信
号によ一すバルスモータPM1〜MP4が所定の回転を
し、各モータの軸に連結されている送りネジFG1〜F
G4により送りナツトNA1〜NA4が一方向に移動し
、従つて遮光板BLI〜8L4が移動することにより、
光軸と直角方向の開口部面積を任意に変化させることが
できる′。このような4枚の遮光板BLI〜BL4の移
動、調整は同時に行うことが可能であり、従ってレチク
ルRTの任意の領域に合致した露光が可能となる。
第3図は第1図のレチクルステージR8の断面を示す因
で、第4図はその上面概略図である。図において基板S
Lは縮少レンズPOに固定され、その一部は上方に突出
し、その上面にレチクル基準マークRKR,RKLが設
けられている。このレチクル基準マークRKR,RKL
にレチクルのセットマークR3R,R8Lが合わせられ
て、いわゆるレチクルアライメントが行なわれる。
RYはレチクルRTのY方向駆動ステージ、RX、RG
は同じくX方向、θ方向への駆動ステージ、θB(θ3
1.θ82.θ83)は回転ステージRθのためのガイ
ドベアリング、RGはレチクルチャックでチューブTU
Rからの吸引力によりレチクルRTをチャックRCに吸
着させて固定させる機能を有する。RX、RY、RGは
各々各ステージRX、RY、Rθを駆動するためのパル
スモータ、XL、YL、θLは各々駆動力伝達レバーギ
ア、BXl 、BX2 、BYl 、BY2 、Bθは
各々モータの力に抗する片寄せバネ、XS。
YBは各々ガイドベアリングXG、YGと協働するガイ
ドブロックである。各モータの回転により各々所望量X
、Y、θ方向に各ステージは駆動される。例えば今パル
スモータPXを矢示方向に回転させると、レバーXLは
矢示方向に回転しその左端がXステージRXを押し、X
ステージRXはバネ8X1.BX2に抗して左方向に移
動する。このときガイドブロックXB及びガイドベアリ
ングXGによってX方向にのみ正しく移動される。ホト
センサPS及び遮光板SMはレチクルステージR3の移
動限界及びレチクルステージR8の中心を露光用レンズ
系POの光軸に合わせるための検出系である。
またパルスモータPOを駆動、回転させると第1図点線
で図示する回転力伝達系DTを介して第2図の遮光装置
BLの基板STも連動してθ方向に回転する。
第5図は第1図のTTLアライメント光学系AS及びオ
フアキシス光学系OAの概略を示す図である。図におい
て18はレーザ発生源、〉Sはレーザ系のピント出しを
行なう集光レンズ−−33は回転多面鏡、4Sはr−θ
レンズ、5Sはビームスプリッタである。レーザ発生源
1Sを出たレーザ光が回転多面!i 3Sの回転に従っ
て走査が行なわれ、ビームスプリッタ58以下の光学系
に入っていく。6Sはフィールドレンズ、YSは視野分
割プリズムであり、プリズム7Sは走査レーザ光を2つ
の光路に分割する。この点においてプリズム7Sは視野
および空間分割プリズムということができる。8R,g
lは偏光ビームスプリッタ、9R,9Lはリレーレンズ
、IOR,10Lはビームスプリッタで、これらの素子
を反射又は通過した光は対物レンズ11R,11Lに入
り、対物ミラー12R,12Lで反射し、レチクルRT
上で結像し、走査を行なう。結像レンズ13R,13L
から光電ディテクタ18R,18Lに至る系は光電検出
系である。
14R,14Lは色フィルタ、15R,15Lは空間周
波数フィルタで、正反射光を遮断し、充電検出用の散乱
光をとり出す役目をする。16R,16Lは反射鏡、1
7R,171はコンデンサーレンズである。光119R
,19L、 コンデンサーレンズ20R,20m。
色フィルタ21R,21Lは観察のための照明光学系を
構成し、エレクタ223、プリズム23s1テレビ用レ
ンズ24S、撮像管CDOは観察系を構成する。
この例では光量を有効に用いる為、走査レーザ光が、レ
チクルおよびウェハの共役面に置かれた視野分割プリズ
ム7sによってその光路を左右に分割されている。走査
線は視野分割プリズム7sの稜線と直交している。すな
わち縦方向にレーザを走査する用にミラー10R,l0
L(!:12R,12Lカ用いられている。
また図示の如(左右の走査光学系が非対称に構成さ−れ
ているため、左右の対物レンズ11R,11Lはレチク
ルRTの7ライメントマークWR,WLの位置に対応し
て互い違いに配置されている。OAR,OALは一対の
アライメント用オフアキシス光学系で後述のアライメン
ト動作に使用する。
CR,CLは高倍用充電高解像度撮像管、CDR。
CDLは低倍用変換器でCOD (チャージカップルド
デバイス)等から成る。
第6図は第1図のウェハステージWSの一部斜視図にし
て、基台WD上にY方向移動ステージWY、その上にX
方向移動ステージWXが乗せられ、各X、Yステージw
x、wyは各々サーボモータXM、YMk−よzrX、
Y方向にガイドGX、GYに沿って移動する。XH−X
S、Y)−1−YSは各々X、Yステージの初期リセッ
トのための検出系である。XOはθ方向の回転及び2方
向に上下移動するステージθZのための穴部である。ス
テージθ2は第7図の如くその上にウェハチャックWC
が乗せられ、その上にウェハWFがレチクル側と同様に
吸着固定される。ステージθ2はステージホルダθHに
嵌合し、ボールベアリング8B及びblによってZ方向
の上下動及びθ方向に回転可能である。ステージホルダ
θHは図示の如くXステージWXに固定される。Z及び
θ方向の駆動用パルスモータZM、θMはステージホル
ダθHに固定される。
ステージθ2の中心部には多数のドーナツ型が積層され
た圧電素子Pzが配置される。圧電素子PZとステージ
θ2及びウェハチャックwcはビス8Wで一体化される
Isは渦′RFlt型位置センサで圧電素子PZの基台
zDに固定され、ステージθ2の上方移動量□を検出す
る。ステージホルダθHにはさらにレバーZLS回動自
在に軸支され、またナツトNが固定される。2方向駆動
モ一タZMが駆動されるとギアG1.G2が回転しネジ
棒G3が下方向に回転しながら下降するとレバーZLの
右端がボールb1に押されて時計方向に回動し、°レバ
ーZLの左端はボールb2を介して圧電素子PZ及びセ
ンサIsを基台ZDを介して上方に押し上げるので一体
化されているステージθ2及びウェハチャックWCが上
方即ち2方向に移動する。このようにして焦点合せのた
めの粗動運動が行なわれる。その後その位置から今度は
圧電素子PZが駆動され、Z軸方向にレバーZLを支点
に伸長する。したがってウェハチャックWC及びθZス
テデーが圧電素子の伸長弁だけ上方に移動する。その移
動量はセンサIsによるギャップQの測定により検出す
る。これにより微動調節が行なわれる。 −θ方向駆動
モータθMが駆動されるとギア列G4 、G5 、G6
を介してステージθ2及びウェハチャックWCがポール
ベアリングBB及びb2によってスムースに回転する。
CH,C8は回転方向の基準点を定める検出系である。
縮少投影レンズPOに取付けられたA G 1.A G
3はエアマイクロセンサノズルであり、不図示のAG2
.AG4を加えた例えば4個でウェハWFの表面までの
距離を測定している。ノズルAG1〜AG4で測定した
縮小投影レンズPOの端面からウェハWFの表面までの
距離を各々d1 d2 、 d4   3、d4とする
と、その平均距離は(dl +d2+d3 +d4 )
/4となる。所定の縮小投影レンズPOの結像面位置と
縮小投影レンズPOの端面間の距離をdOとすると、結
像面位置にウェハWFを移動させるには Δd=do −(dl +d2 +d3 +d4 )/
4なる量Δdだけウェハ2機構を移動させれば良い。
との結果ウェハWFの平均面か結像面位置となる。
第8F!Jは自動焦点合せ機構部を制御するブロック図
で、マイクロプロセッサ402で各種の判断処理を行な
い、各々の場合に応じた指令を出す。412はレジスタ
であり、マイクロプロセッサ402からパルスモータZ
Mへの回転方向0回転量2回転速度などの指令情報を記
憶する。42ZはパルスモータIIJ111回路であり
、レジスタ412の移動量指令情報に基づき、パルスモ
ータZMのオープンループ制御を行う。初期状態におい
て、ウェハWFの表面位置は結像面位置より例えば2履
以上離れている。これはウェハWFの厚みが規定より厚
かった場−合でも縮小投影レンズPOに衝突しないため
である。なお、エアセンサノズルAGI〜AG4で精度
よく測定できる範囲は、ノズルの端面からウェハ表面ま
での距離が約0.2JI1以内のときである。従って所
定の結像面位置がノズルの端面から0、1amのところ
にあると仮定すると、精度よく測定できるのはウェハ表
面が上方向に移動して結像面位置より下側0.1agm
以内に入ってからである。
′49zはエアセンサノズルAGI〜AG4の流体流量
の変化を電圧に変換する回路であり、縮小投影レンズP
Oとウェハ表面迄の距離dl 、 d2 。
d3 、 d41c対161.、り電圧出力V1.V2
.V3゜■4を発生する。50Zはアナログデジタル変
換器(ADC)であり、電圧変換回路49Zで発生した
電圧V1.V2 、’V3 、V4をデジタル信号に変
換してマイクロプロセッサ402に送る。ここでウェハ
WFの初期位置が結像面位置より2厘以上離れているの
で、マイクロプロセッサ402はウェハ2軸が上昇し、
エアセンサノズルの測定範囲に入るまでレジスタ412
にパルスモータZMへ移動指令を与え続ける。パルスモ
ータZMの回転によりウェハZ軸が上昇し、ウェハが結
像面位置より0、111111以内に入ると、エアセン
サノズルAG1〜AG4 、電圧変換回路1197およ
びアナログデジタル変換回路5ozを通じてマイクロプ
ロセッサ402は測定範囲に入った事を検知し、レジス
タ41ZヘパルスモータZMに停止指令を送り、ウェハ
WFの上昇を停める。次にマイクロプロセッサ402は
、エアセンサノズルAGI〜AG4 、電圧変換回路4
9Zおよびアナログデジタル変換回路5ozを介してウ
ェハWFの表面位置の測定を行い、ウェハ2機構の移動
量 Δd1冒cio −(di +d2 +d3 +d4 
)/4を算出する。パルスモータZMによる移動分解能
は2μmであり、マイクロプロセッサ407’は2μm
単位の移動量Δd1をレジスタ41Zに与えウェハ2軸
を上昇させる。この結果ウェハの表面位置は焦点面位置
に対して約2μm以内の精度で位置する。ここで、また
ウェハの表面までの距離を測定する。エアセンサノズル
AG1〜AG4による測定距離をそれぞれd9〜d12
とすれば、マイクロプロセッサ402は今度はレジスタ
43ZにΔd2−do −(dO+dlO+dll+d
12) /4なる圧電素子Pzの移動方向、移動量の指
令を出す。レジスタ43Zはこの指令を記憶するととも
に、その指令をそれぞれデジタルアナログ変換器44Z
および圧電素子駆動電圧発生回路46Zに出力する。
デジタルアナログ変換器44Zはレジスタ43Zのデジ
タル値をアナログ電圧として差動増幅器45Zに指令電
圧として出力する。46zは圧電素子駆動電圧発生回路
であり、圧電素子PZに印加する最大電圧VHの約2分
の1の電圧を中心にして上下に電圧を、差動増幅器45
Zの出力に応じて発生する。圧電素子PZの駆動により
ウェハWFが上下すると、その移動量を渦電流型位置セ
ンサIsで検知し、測定することが出来る。渦電m型位
置センサISの出力は変位電圧変換回路47Zにより変
位量に比例した電圧に変換され、差動層幅器45Zおよ
びアナログデジタル変換器48Zに出力される。
差動増幅器45Zは渦電流型位置センサIsによって検
出された圧電素子PZによるウェハ2機構の移動量とレ
ジスタ43Zにより指示された移動量とを逐次比較し、
その差が誤差範囲内に納まるまで駆動する。この結果ウ
ェハWFの表面は所定の結像面位置に対して精度よく位
置することが出来る。
アナログデジタル変換器48Zは渦電流型位置センサI
sにより検知した圧電素子PZの移動量をデジタル量に
変換してマイクロプロセッサ402に伝送する。プロセ
ッサ402はこれを検出して結像面位置まで到達したこ
とを知り、次の制御に移る。
或いは以下に示すごとき同#制御も可能である。
すなわち、パルスモータZMと圧ill子PZの動作区
分は以下の式による。
計測値/パルスモータ分解能− 商(パルスモータ駆動弁) 余り(圧電素子駆動弁) 即ちエアセンサAG1〜AG4による計測平均値をパル
スモータZMの分解能で除算して余りが算出されたとき
、その余り分を圧電素子PZで駆動させる。これにより
粗駆動と微駆動が好適に行なわれ−る。また商の分と余
りの分をレジスタ412と432に同時に格納し、パル
スモータZMと圧電素子PZが同時に駆動されるので高
速にフォーカス位置に到達させることができる。
図中Aで示した領域は最初に露光される第1シヨツト領
域である。ステップアンドリピートタイプの投影焼付機
はこのようにウェハチャックWCに載ったウェハWFを
X、Y軸方向に移動させて順次焼付を行う。ところで領
域Aを焼付ける場合、ウェハWFに対して縮小投影レン
ズPO,エアセンサノズルAG1〜AG4は図の様に位
置しているのでエアセンサノズルAG1 ・Ac2 ・
Ac1はウェハWFの表面位置を検知測定出来るが、エ
アセンサノズルAG4はウェハWFの表面位置を検知測
定出来ない。すなわちウェハWFを縮小投影レンズPO
に近ずけていくと、マイクロプロセッサ402はエアセ
ンサノズルAG1  ・Ac2 ・Ac1が十分測定範
囲内に入った事を検知することが出来るが、エアセンサ
ノズルAG4からは応答入力がない。そこでマイクロプ
ロセッサ402はエアセンサノズルAG4が測定不能と
判断して、エアセンサノズルAG1 ・Ac2 ・Ac
1の測定値d1 ・d2・d3の値を取り出し平均して
ウェハWFまでの平均距離を(dl +d2 +d3 
)/3として算出する。f14mAの焦点位置合せはこ
の算出値を基に行なわれる。
領域Aの露光が終了して次に8の領域の露光を行う場合
、Bの露光前にあらかじめエアセンサノズルAGIによ
って露光領域Bのウェハ表面位置を検知して距離を測定
しておき、この測定値をマイクロプロセッサ402はレ
ジスタ43Zに駆動指令lとして与える。次いでウェハ
WFをX方向に移動させて露光領域Bが縮小レンズPO
の下に位置するまでの間中1.圧電素子PZは先の測定
値に基いて駆動を続け、mN流形位置センサISで移動
量を確認して所定量の移動が完了したら駆動を終了させ
る。このようにしてウェハWFが露光領域Aから露光領
域Bへ移動する間に次の露光領域Bでの焦点合わせを終
了させる事が出来る。このためステージ移動の動作時間
を利用した無駄時間の少ない露光装置が実現できる。
第9図はx、Yステージ制御回路のブロック図テアル。
WX (WY) はX、Yス7−ジ、D ハDCモータ
でありX、YステージとDCモータはボ−ルネジでカッ
プリングされている。DCモータはモータドライバMD
によって駆動される。またDCモータにはタコジェネレ
ータ(速度信号発生器)Tが付加されておりタコジェネ
レータTの出力はスピード制御用としてドライバMOに
フィー −ドパツクされている。X、Yステージの位置
は測長器LZの出力信号をもとに現在位置カウンタPC
Pにて計測される。測長器としてはレーザ干渉計が用い
られる。この測長器の出力は相対位置出力であり、X、
Yステージの現在位置の原点検出として原点センサーX
H,S (YH,S)及び原点検出回路SOが設けられ
ており、これらの出力によりX、Yステージの原点が検
出され、ゲート回路APにより、測長が開始され、現在
位置カウンタPCPにてX、Yステージの現在位置が計
測される。X、Yステージ全体をコントロールしている
マイクロプロセッサCPでは現在位置ラッチ1    
回路PLPを通してX、Yステージの現在位置を知るこ
とができる。
CLPはX、Yステージの目標位置ラッチであり、マイ
クロプロセッサCPよりステージの移動目標位置が設定
される。DIFは差分器であり、現在位置カウンタPO
Pと目標位置ラッチCLPの差分を出力するものである
。すなわち現在位置から目標位置までの移動量を示すも
ので、位置サーボのフィードバック信号となると同時に
X、Yステージの駆動パターンを設定する為のタイミン
グを検出する手段に使用される。位置サーボのフィード
バック信号としては差分器の出力をD/AコンバータD
APのビット数に合せる為のピット変換器BGに入力さ
れ、ピット変換された出りがD/Aコンバータに入力さ
れ、そのアナログ出力が位置サーボアンプGAに位置フ
ィードバック信号として入力される。又X、Yステージ
の駆動パターンを設定するタイミング信号を発生する為
のコンパレータCOMPがあり、ピット変換器8Cの出
力と移動量設定用ラッチRPLが比較され、一致したと
きコンパレータCOMPから駆動パターン設定用のタイ
ミング信号が出力される。そのタイミング信号は駆動パ
ターン情報が記憶されているランダムアクセスメモリR
Mのアドレス発生器RAGに入力され、そのタイミング
に必要なRAMアドレスが発生し駆動パターン情報がラ
ンダムアクセスメモリRMから出力される。又タイミン
グ信号は割込み発生器INTに入力され、割込み信号が
発生し、マイクロプロセッサCPはそのタイミングを感
知することができる。
駆動パターン情報には前述した移動量データの他にDC
モータを制御する指令値情報があり指令値情報にはDC
モータを実際に駆動する現在指令値初期情報、その目標
値となφ目標指令値情報、目標指令値までの過程を制御
する種々の情報がある。PCMが現在指令値カウンタで
あり、DCモータを駆動する指令値を発生する。CLV
は目標指令値情報のラッチ回路である。FGは関数発生
器であり、分周器D1vの分周比を設定するもので、発
振器D■■のパルス周波数を所望の周波数に分周するこ
とにより現在指令値カウンタPCvの値が目標指令値用
ラッチCLVの値に到達するまでの過程を制御する。C
OMVはコンパレータであり、現在指令値カウンタPC
Vの値と目標指令値用ラッチCLVの値を比較し一致す
るまでのゲートAVを有効にさせる役割と同時に一致し
たタイミングをマイ、クロプロセッサに割込み発生器I
NTの割込み信号により知らしめる。現在指令値カウン
タPCvの値はD/AコンバータDAVに入力され、そ
のアナログ出力はスピードサーボ制御時においてドライ
バMOに切換スイッチSWのON側を通して入力されス
ピード指令値となる。
又位置サーボ制御、時は加算回路ADに位置指令値とし
て入力され、コンバータDAPの出力即ち位置フィード
バック信・号との加算信号が位置サーボアンプGA及び
切換スイッチSWのOFF側を通してドライバMDに入
力される。
DMGは駆動モード発生器でありこの出力信号により駆
動モード切換スイッチSWを0N10FFする。例えば
ON、側がスピードサーボ制御モードになり、D/Aコ
ンバータDAVの出力がドライバMDに入力され、動作
開始区間にX、Yステージはスピードサーボ制御で駆動
される。OFF側では位置サーボ制御モードになり、位
置サーボアンプGAの出力がドライバMOに入力され、
X。
Yステージは動作終了区間に位置サーボ制御で駆動され
る。
第10図は横軸に時間、縦軸に速度をとった時のステー
ジの速度変化を示す図である。第10図の時刻toから
t4までの区間SSはスピード制御、時刻t4からt6
までの区間PSは位置制御区間であるスピード制御区間
は一定の加速度で加速する加速区間AB、一定速度■l
1axで運動する定速区間BC1一定の減速度で減速す
る減速区間CD、一定速度V sinで運動する定速区
間DEから成っている。加減速の直IAB、BC,CD
及びDOWNスピード切換点は現在位置点Aと目標位置
点Pの差即ち移動距離によって決定される。
これは例えば移動距離に応じた加減速度、最高速度及び
DOWNスピード切換点をマイクロプロセッサCPがデ
ータテーブルを参照することにより求められる。求めら
れたそれぞれのデータはマイクロプロセッサCPにより
第9図のランダムアクセスメモリRMに格納される。第
11図はそのランダムアクセスメモリの内容を示した図
である。
ランダムアクセスメモリRMの内容は3つのブロックP
HASE1 、PHASE2 、PHASE3に分けら
れそれぞれのブロックの内容は4つのデータで構成され
ている。
PHASEIのデータはスタート点AからDOWNスピ
ード切換点Cまでの制御を行なうデータであり、PHA
SE2のデータはDOWNスピード切換点Cから位置サ
ーボ切換点Eまでの制御を行なうデータであり、PHA
SE3のデータは位置サーボ切換点Eから停止点Pまで
の制御を行なうデータである。
次に第9図、第10図、第11図を用いてX。
Yステージの制御方法を説明する。まずマイクロプロセ
ッサCPはランダムアクセスメモリRMへ駆動−に必要
なデータを書込む。次に目標位置を目標位置ラッチCL
Pに設定し、またRAMアドレス発生器にスタート信号
STを送る。これによりRAMアドレス発生器RAGか
らPHASElのアドレスが発生し、ランダムアクセス
メモリRMより現在指令値カウンタPCVにφスピード
データ、目標指令値ラッチCLVにMAXスピードデー
タ、関数発生器FGに加速勾配データ、及び移動量設定
用ラッチRPLにDOWNスピード切換点Cまでの移動
量がそれぞれセットされ、駆動モード発生器DMGはス
イッチSWをON側にセットする。X、Yステージはコ
ンバータDAVの出力により目標位置に向かって第10
図A−8に示すような加速動作を始める。即ち現在指令
値カウンタPCvの値が目標指令値CLVの値と等しく
なるまでは分周器DIVの出力を計数するカウンタPC
Vの可変出力により第10図の加速動作ABを行ない一
致した後分周器DIVの入力が断たれたカウンタPC■
の一定出力により定速動作BCを行なう。
次に、DOWNスピード切換点Cにおいてコンパレータ
COMPから一致信号が出力され、RAMアドレス発生
器RAGに入力される。これによりRAMアドレス発生
器RAGからPHASE2のアドレスが発生し、ランダ
ムアクセスメモリRMより現在指令値カウンタPCvに
MAXスピードデータ、目標指令値ラッチCLVにMI
Nスピードデータ、関数発生器FGに減速勾配データ、
及び移動量設定用ラッチPRLに位置サーボ切換点Eま
での移動量がそれぞれセットされ、X、Yステージは減
速動作を始める。即ち現在指令値カウンタPCVの値が
目標指令値CLVの値と等しくなるまでは前述同様に減
速動作CDを行ない、一致した後定速動作DEを行なう
次に位置サーボ切換点において、コンパレータCOMP
から一致信号が出力されRAMアドレス発生器RAGに
入力される。これによりRAMアドレス発生器からPH
ASE3のアドレスが発生し、ランダムアクセスメモリ
RMより現在指令値カウンタPCVに位置サーボ切換点
Eまでの移動量、例えば目標値の手前25μに対応した
データを、目標指令値ラッチCLVに目標位置データを
、関数発生器FGに位置サーボ勾配データを、及び移動
量設定用ラッチに目標停止点Pがそれぞれセツトされる
と同時に駆動モード発生器DMGに位置制御モードを設
定し、スイッチSWがOFF側に゛セットされ、X、Y
ステージは位置制御駆動が行なわれる。次に制御終了点
Fにおいて、コンパレータCOM■及びGOMPよりそ
れぞれ一致信号が出力され、割込み発生器INTに入力
され割込み信号が発生する。これを検出したマイクロプ
ロセッサCPは、基本的なX、Yステージ制御が終了し
たとみなし、ステージの停止位置精度の許容値(以下ト
レランス)の判定を行なう。マイクロプロセッサCPは
現在位置カウンタPCPのデータを現在位置ラッチPL
Pを経由して現在位置データを入力し目標位置との差が
トレランス内であるかを判定し、停止位置精度及び変動
がトレランス内に入ったところで制御は完了し、X、Y
ステージの移動は終了する。
第12図はテレビアライメント用オフアキシスq   
光学系OAの一実施例を示しており、図中R11゜Ll
lは照明用光源で、例えばハロゲンランプを使用する。
R12,L12はコンデンサレンズ、R13A 。
R13Bと113A、 113Bは交換的に着脱される
明視野絞りと暗視野絞りで、図では明視野絞りR13A
、L13Aを光路中に装着しているのでコンデンサレン
ズR12,L12は光源R11,Lllを明視野絞りR
(L)13A上に結像する: R14,L14は照明用
リレーレンズ、R15a −b、 L15a −bは接
合プリズムで、この接合プリズムは照明系の光軸と受光
系の光軸を共軸にする機能を持ち、内側反射面R15a
、l−15aと半透過反射面R15b、L15bを備え
る。ここで光源R,L11、コンデンサレンズR,L1
2、明又は暗視野絞りR,L13A、B、リレーレンズ
R,L14、接合プリズムR、L 15a 。
b、対物レンズRL、LLは照明系を構成し、対物レン
ズRL、LLを射出した光束は第14図のウェハWFの
アライメント用マークCRL (LR)11、12また
はWPR(L)1上を落射照明する。
R−,1−16はリレーレンズ、R,L17は光路を高
倍から低倍に切換える鏡、R,118はテレビアライメ
ント用基準マークTPR,TPLを有する指標ガラス板
で、基準マークTPR(L)はいわば座標の原点を与え
る機能を持つ。従ってアライメントマークはX座標の値
とY座標の値として検出されることになる。R,L19
は撮像レンズ、R9120はNA限定用絞りで、上に述
べた接合レンズR,L15a、b、リレーレンズR,1
16、!liR。
117、指標ガラス板R,L17、撮像レンズR,L1
9そして高倍撮像管CR,CLと共に受光系を構成し、
対物レンズRL、LLを通る光路は接合プリズムの内側
反射面R,L15aで反射して半透過面R,L15bで
反射し、再度内側反射面R,L15aで反射してリレー
レンズR,Lieへ向う。第13図のウェハWF上の7
ライメントマーク像CRL (LR) 11.12は基
準マークTPR(L)を有する指標ガラス板R,118
上に形成された侵、基準マーク像TPR(L)と共に高
倍撮像管CR。
CLの撮像面に結像する。上記構成の光学系の高倍系の
作用を詳説するならば、照明用光IR,L11からの光
束はコンデンサレンズR,L12で収斂されて明視野絞
りR,L13A又は暗視野絞りR11133の開口を照
明し、更に照明リレーレンズR9L14を通過し、接合
プリズムの半透過面R,L15bを透過して反射面R,
115aで反射し、対物レンズRL、LLを通ってウェ
ハWFを照明する。
ウェハWFの表面で反射した光束は対物レンズR(L)
Lで結像作用を受け、接合プリズムR1115a、bへ
入射して反射面R,l−15aで反射し、次いで半透過
面R,L15b、反射面R、L 15a テ反射してこ
れを射出し、リレーレンズR,L16でリレーされて、
指標ガラス板R,L18上に結像した後、搬像レンズR
,L19によりm像管OR,CL上に結像する。次に暗
視野状態に切換えてアライメントマーク像が明瞭に検出
し得る様にし、これを撮像してアライメントマーク像の
位置を検出する。侵述する電気的処理により検出された
アライメントマークの位置に応じてウェハステージWS
はウェハWFの第1シヨツト(露光)領域が投影レンズ
POの投影野中の規程位置を占める様に移動する。R,
L21は反射ミラー、R,L22は工。
レクタ、R,L23はR,L20と同様の絞り、CDR
,CDLは低倍用CODで上記同様の作用を低倍で行な
う。これらの光学系は必ずしも一対でなく各々1個づつ
あれば良い。
しかし一対であれば同時に検出できるので高速、高精度
が期待できる。
第14図は本装置全体のブロック図にして、本体は第1
図のHTの他にサブCPU及びドライブ回路即ち例えば
第8,9図に示したような各ユニット制御回路を含んで
成る。また低倍率テレビ(TV)カメラCDO,CDR
,CDLは第1のTV受像機TV1に信号ラインL1で
接続され、高倍率TVカメラCR,CLは第2のTV受
像機TV2に信号ラインL2で接続される。
コントロールボックスCBにはメインCPLJ及び高速
演算回路を含んだ制御部MCの他にROM。
RAMが含まれる。ROMには後述のフローチャートに
示されるような命令が格納される。KO8はコンソール
で種々パラメータの設定その他各種の制御を行ない、プ
リンタPRTは装置の種々の状態をプリントアウトする
。第15図はオフアキシス及びTTLアライメントを行
なう際の表示モニタの一例を示す。図中Aは高倍用TV
2を用いてオフアキシスアライメントを行なうときの表
示画面を示し、第12図のオフアキシス光学系OAの指
標ガラス板R(L)1gの基準マークTPR゛(し)と
第13図のウェハWFの高倍アライメント用マークCR
L (LR) 11.12が表示され、両マークの合せ
状態を確認できる。Bは低倍用TV1を用いて第13図
の低倍用マークWPR(L)1と電子的に設定された基
準(カーソル)線KSLとを比較してアライメントが行
なわれる様子を示す。CはTTLアライメント光学系A
sを用いて低倍用Tv1にウェハWFのめすマークWK
R。
WKLとレチクルRTのおすマークWSR,WSLを表
示した例を示し、両マークがTTLでアライメントされ
る状態を確認できる。またこの他にオートアライメント
が不可能なウェハを用いる場合等に特殊マニュアルアラ
イメント用マークをウェハWFのスクライブ領域に焼付
け、レチクル上の特殊マニュアルアライメント用マーク
との位置合せをマニュアルで行なわせることもできる。
この場合はおすめすマークよりもA、Bに示すような十
字マークの方が目視合せが容易で好ましい。
第16図Aは最初のレチクルの構成の一例を示し、Bは
同じく2枚目のレチクルを示し、CはウェハWF面上に
最初のレチクルRTIを順に露光していく様子を示し、
Dは2枚目のレチクルRT2の内容が重ね合って順に露
光されていく様子を示す。
図においてCPl 、CR2はレチクルRTI 、 H
T2上に設けられた回路パターン(実素子)、5CRI
 、S、JLI 、5CR2,5CL2は実素子の左右
に設けられたスクライブ領域で、1枚目のレチクルR1
には2枚目のレチクル8丁2とのアライメントに月いる
ためのめずマークWKRI 。
WKLlが設けられる。また必要に応じて前述の特殊マ
ニュアルアライメント用マークMARI 。
MALlがマークWKR(L)1の代りにまたは図示の
如く並設される。下方のスクライブ領1i18CUには
低倍アライメント用マークWPR(L)よりは小さい高
倍アライメント用マークCRR。
CRLの2個準備される。これは第13図に示すように
2個ずつ左右に一対設けておけば第5図のオフアキシス
光学系OAの対物レンズRL、LLの視野内に入る確率
が高くなり好ましい。WPR。
WPLは低倍アライメント用マーク、R8R,83mは
レチクルのアライメント用おすマークで第3図のレンズ
PO上の基準マークRKR,RKLに合わせられてレチ
クルの位置が設定される。RKR,RKLG、tWKR
l 、WKLlと同様にめすマーク形状を有しており、
TTLオートアライメントのときと同様におすめすマー
クの合わせ動作によりレチクルオートアライメントが行
なわれる。
第2レチクルRT2上には次工程アライメント用めすマ
ークWKR2、WKL2 、本工程アライメント用おす
マークWSRI 、WSLlが設けられる。RCNl 
、RCN2は各々レチクル番号を示し、コード化されて
設けられ、これを第5図のTTLアライメント光学系A
sで読取ることにより自動的にレチクル番号を識別する
ことができる。
これは回路パターン及び各マーク作製時に同時に作製さ
れる。同様に第13図のWCNはコード化されたウェハ
番号を示し、TTLアライメント光学系ASによって書
込まれ、TTLアライメント光学系ASまたはオフアキ
シス光学系OAによって読取られる。なおこれらは第1
4図のコンソールKO8からのあらかじめ指示された情
報またはリアルタイムで逐次指示される情報によってレ
チクル及びウェハ番号の判別を行なってももちろん可能
である。第16図において、まず第1枚目のレチクルR
TIが第5図のように挿入されると第2図のブレードB
Lはまず第17図Aに示すように回路パターンCP1の
領域とその左右のスクライプ領域5CRI 、5CL1
が露出するように開口設定される。この状態で第16図
Cのように右から左に順に1.2,3.・・・と露光さ
れていく。
即ちjl!1ショット(露光)領域1ではレチクルRT
1の特殊マニュアル用マークMARI 、MALlがM
ARll、MALIIとして、まためすマークl   
  WKRI 、WKLIがWKRll、WKLllと
して、また回路パターンCPIがCPllとして露光(
焼付け)される。なお実際上はレチクル8丁1上の焼付
パターンは投影レンズPOを介して投影されるため左右
上下反転した像がウェハWF上に焼付けられるが、理解
容易のため同一像が焼付けられると仮定して図示する。
以下同様に順次焼付けられていく。その際例えば回路パ
ターンCP11とCP12の闇のスクライプ領域5CR
12L11は回路パターンCP11と12に共用とされ
ウェハの節約を計りでいる。そのため左右一対のマーク
例えばWKRllとWKLllは上下に互いにずらして
おく。このように構成すれば例えばマークWKR12と
WKLllは重ならず好ましい。このようにして第13
図に示すショット番号1〜45の順序で順次露光とステ
ップを繰り返し、特定ショット例えば第13図の20.
26番目の領域に来たとき第17図Bに示す如く下辺ス
クライプ領域SCUまで露出するようにブレードBLを
開口設定する。これによりレチクルR1の高倍アライメ
ント用マークCRL。
CRRが第13図示の如くショット20及び26番目の
下辺スクライブ領域に各々CLR11,CR111及び
CLR12,CPll2として焼付けられる。
また特定ショット41.及び45のときは第17図C1
Dに示すようにレチクル8丁1の低倍アライメント用マ
ークWPR及びWPLが各々露出するようにブレードB
Lの開口設定を行ない、第13図のショット領域41.
45の各々右辺及び左辺に低倍アライメント用マークW
PR1、WPLlとして焼付けられる。以上のようにし
て1枚目のウェハWFへの焼付けを終了する。この第1
3因の1〜45として示すショット順序はウェハステー
ジWSの移動量が最短で好ましい。焼付けが終了したウ
ェハは次のウェハWFと交換され、同様の処理を行ない
、ウェハ10ット分終了すると第1のレチクルRT1を
排出して第2のレチクルRT2が挿入される。第2のレ
チクルRT2は前述の如く第16図Bの如く構成されて
おり、第1シヨツトのとき、露光前にレチクルRT2の
おすマークWSR1とウェハWFのめすマークWKR1
1が、またWSLlとWKLIIとがTTLアライメン
ト光学系Asにより精密にアライメントが行なわれた後
露光され、回路パターンCP11上にレチクルRT2の
回路パターンCP2がCF3Iとして焼付けられる。ま
たレチクルRT2のおすマークWSRIはウェハWFの
めすマークWKR11,WKLIIの中間に焼付けられ
、以後使用不能となる。そのためレチクルRT2には次
工程アライメントのためのめすマークWKR2、WKL
2が第16図B図示の如く1段上方にシフトした位置に
設けられ、このマークが第16図りに新しいめすマーク
WKR21、WKL21等として焼付けられる。このよ
うにマークを順次新しく設け、古いマークは使用しない
ので読取り感度を低下させずに誤りなく読むことができ
好ましい。
また図示例は理解容易のために2枚のレチクルでスクラ
イプ領域が飽和する如く示したが、レチクルは通常10
数枚あれば十分であり、チップ面積の大きさ、マークの
大きざ、読取手段の感度等よりして通常のスクライプ領
域は十分な大きざを有している。また、古いマークを(
り返し使用させるようにしても良い。特殊マニュアルア
ライメント時にはレチクルRT2のマークMAR2、M
AL2と前工程で焼付けられたマークMARII、MA
L11等とが低倍系TVモニタTV2により行なわれる
第18図は第14図、15図のテレビ画面をX方向にN
分割、Y方向にM分割した様子を示すもので、画素pJ
iは、行1番目、行i番目の画素を示す。Y方向の分割
数Mは通常、水平走査ライン数と一致しており、従って
画素に分割するためには、−水平同期信号区間内にN回
すンプリングを行えばよい。
従ってX方向の加算は Sx + =DATA (Pll)+DATA (P+
2 )+・・・・・・+DATA (P+ N )、S
x2 =DATA (P21 >+DATA (P22
)+・・・・・・+DATA (P2 N )、SXM
=DATA (PMI )+DATA (PM2 )+
・・・・・・+DATA (PMN )、Y方向の加算
は SY + −DATA (Pn )+DATA (P2
1 )+・・・・・・+DATA (PMI )、SY
2−DATA (P+2 >+DATA (P22 )
+・・−・・・・+DATA (PM2 ) 、−SY
M =DATA (P+ N )+DATA (P2 
N )+・・・・・・+DATA (PMN )、であ
られされる。
加算が終、了した時点で、X、Y方向積算メモリ内には
各々Sx+ 、SX2 、・・・・・・SXM、8YI
 。
S Y 21・・・・・・、SYMのデータが格納され
る。
アライメントマークの一例は、第19図(A)に示す十
字パターン状のマークであり、このマークを前述の如く
X方向、Y方向に濃度加算すると、第19図(B)、(
C)に示す濃度分布になる。
(B→はX方向の加算結果、(C)はY方向の加算結果
を示す。第19図(B)、(C)の濃度分布の特徴は、
図から分る様にマークの加算濃度が二段階になっている
ことである。これらの二段階の濃度分布に対して、第1
9図(C)で示す様に二つのスライスレベルたとえばX
5LIとX5L2を設けると、その二値化パターンはそ
れぞれ第19図(D)、(E)に示すパターンとなる。
従って、これらの:値化パターンの中心が一致した場合
、それがアライメントマークの中心座標となる。
第20図のブロック図はアライメントマーク検出回路の
一例を示し、破線で囲まれたブロックXは、X方向の画
素の濃度を加算するブロック、ブロックYはY方向の画
素の濃度を加算するブロックである。
第20図において、31Vはビデオアンプ、32Vはア
ナログデジタル変換器、33Vはラッチ回路であり、テ
レビカメラコントロール部から送られるビデオ信号はビ
デオアンプ31Vで増幅され、アナログデジタル変換器
32Vでデジタル化された後ラッチ33Vに格納される
。ラッチ33Vの出力データはX方向の加算ブロックX
とY方向の加算ブロックYへ出力される。ブロックYに
おいて34VはY方向にデータを加算する加算器、35
Vは加算器34Vの出力データをラッチする加算出力ラ
ッチ、36Vは加算出力ラッチ35Vのデータを格納す
るY方向積算メモリ、31vはメモリ36Vの出力デー
タをラッチする加算入力ラッチである。
ブロックXにおいて、38vはX方向にデータを   
゛加算する加算器、39Vは加算器38Vの出力をラッ
チするラッチ、40Vはラッチ39Vの出力データを格
納するX方向積算メモリである。
これらの回路におけるデジタルデータのピット数に特に
限定はないが、例えばアナログデジタル変換器32Vが
8ビツト、加算器34V、 38V及びメモリ36V、
 40Vが16ビツト構成である。
41Vはメモリ36Vのリードライト及びチップセレク
トをコントロールするシーケンス及びメモリコントロー
ル回路、42VはブロックX中のメモリ40Vを制御す
るメモリコントロール回路である。
43Vはシーケンス及びメモリコントロール回路41V
をマイクロプロセッサMPUが制御するためのコントロ
ールレジスタで、レジスタの入力はマイクロプロセッサ
のデータバス44Vに接続されている。またマイクロプ
ロセッサMPtJは、このデータバス44Vを介してメ
モリ36V、 40Vをアクセスすることが可能である
。45V、 46V、 47V、 48Vはそのための
バッファであり、バッファ45V、47Vはマイクロプ
ロセッサMPUがメモリ36.40にデータをライトす
る時、又バッファ48V、48Vはデータをリードする
時動作する。49Vはクロック回路、50V、 51V
はX方向積算メモリ36Vのライトアドレス及びリード
アドレスを発生するメモリライトアドレス回路及びメモ
リリードアドレス回路である。52■はメモリのリード
アドレスとライドアドレスを切換えるアドレスセレクタ
、53VはマイクロプロセッサMPUがメモリ36Vを
アクセスする時のアドレスバッファであり、マイクロプ
ロセッサMPUがアクセスする時以外はアドレスセレク
タ52Vの出力が選択されており、バッフ?153Vの
出力は禁止されている。54VはX方向積算メモリ40
Vのアドレスを発生するメモリアドレス回路、55Vは
メモリアドレス回路54Vのアドレスとマイクロプロセ
ッサMPUがメモリ40Vをアクセスする時発生するア
ドレスの切換をするアドレスセレクタである。56Vは
クロック回路49Vのクロックを基準にテレビの水平同
期信号、垂直同期信号、ブランキング信号等を発生する
テレビ同期信号発生回路である。57V、 58Vはマ
イクロプロセッサMPUのデータバス44に接続された
夫々、X位置表示レジスタ、Y位置表示レジスタ、59
Vは十字マーク表示回路であり、テレビアライメントに
おいて検出したアライメントマークの位置をマイクロプ
ロセッサがX位置表示レジスタ57V及びY位置表示レ
ジスタ58Vに出力することにより、マーク表示回路5
9Vにより十字マーク信号として、テレビカメラコント
ロール部のビデオ入力端子へ送られる。またマイクロプ
ロセッサMPUを介して第9図のCPUへ送られ、ウェ
ハステージをサーボ−モータによりマーク識別位置まで
移動される。
上述のテレビアライメント検知回路の機能は、■X方向
のデータの積算、■Y方向のデータの積算、■アライメ
ントマークのテレビ画面上への表示である。
このうち、X方向のデータの積算及びY方向のデータの
積算は、テレビアライメント検知回路の加算器34.3
8が加算を実行し、その加算データをメモリに格納する
。データの加算はテレビ信号の1フレ一ム単位で行われ
、また必要に応じて、1フレームの加算で終了してもよ
いし、或いは複数のフレームの加算を行ってもよい。い
ずれの場合でも、加算中は、メモリ36V、 40Vの
データバス及びアドレスバスは、マイクロプロセッサM
PUのデータバス44V及びアドレスバスから電気的に
切り離されており、メモリ36Vのアドレスはアドレス
セレクタ52V、メモリ40Vのアドレスはアドレス回
路54Vのアドレスに接続され、シーケンス及びメモリ
コントロール回路41v1及びメモリコントロール回路
42Vから発生するリードライト信号及びチップセレク
ト信号の制御のもとに加算が実行される。
所定のフレーム数の加算が終了すると、シーケンス及び
メモリコントロール回路41Vからインクラブド信号J
IINT上に加算終了信号が発生する。
この加算終了信号の発生後、マイクロプロセッサMPU
は、メモリ36V及びメモリ40Vにアクセスを行い、
加算データからテレビアライメントマーク位置を検知す
る。マイクロプロセッサがメモリ36V、40Vをアク
セスする時は、当然ながらメモリのアドレス、リードラ
イト信号、チップセレクト信号等はマイクロコンピュー
タの制御信号によって行われる。またメモリ36Vのデ
ータはバッファ46v1メモリ40Vのデータはバッフ
ァ48■を経由してデータバス44Vに送られ、マイク
ロプロセッサに読み取られる。
第21図のフローチャートを用いて更に詳しく説明する
。ステップSVIにて加算スタート命令     ゛が
マイクロプロセッサより指令されると、前述した様にX
方向、Y方向の加算が開始される。マイクロプロセッサ
はステップSV2にて加算終了持ち状態で待機し、所定
フレーム数の加算が終了するとステップSV3に進む。
ステップSV3でマイクロプロセッサはメモリに格納さ
れた画am度データの最大値及び最小値をサーチする。
最大値及び最小値が見つかると次に、ステップSV4に
てスライスレベルX5LI、’WSRIを設定する。
スライスレベルWSL1は画像濃度データの最大値と最
小値の差(波高値とする)の例え″ば10%の値とする
。次にステップSv5にてスライスレベルX5LIとメ
モリの内容との大小比較を行い、比較結果が反転した座
標(メモリアドレス)からXLl、XR1を求める。同
様にステップSV6にて波高値の20%の値のスライス
レベルX5L2を設定し、ステップSV7にてステップ
SV5と同様にしてXL2 、XR2を求める。
以上述べた様にして、第16図(D)、(E)に示した
二値化パターン即ち座標XLI 、XRI 。
XL2 、XR2が決定できる。ステップSv8にr 
(XR2−XL2 )/2e計算しくXR1−XLl)
/2と等しいか否かを比較し、もしほぼ等しければここ
で検知した座標はアライメントマークであると判断して
ステップSV9へ進み、比較値が太き(異っていればア
ライメントマークではないと判断してステップ5vio
へ進む。ステップ5VIOへ進んだ場合は、例えばスラ
イスレベルの設定値を変えて再計測するとか、あるいは
画面内にアライメントパターンがないとみなしてアライ
メントパターンを探すプロセスに進む。同様にY座標Y
し1.YRl、YL2 、YR2も求めることができる
第16図に示した実施例の利点は、■加算によりランダ
ムノイズが平均化されS/N比がよくなる。■X方向と
Y方向の位置検知が独立に行うことができ検知が簡単に
なる。■画像データを格納するメモリの容量が少なくな
る等があげられる。
以下、本発明の動作を第22〜25図のフローチャート
に従って説明する。
まず第22図81のステップs81においては全ての装
置の初期設定を行う。−例を示すならばメモーリRAM
のゼロクリア、TTLアライメント光学光学系全S全体
方向に移動させるとともに対物レンズIIR(L)及び
対物ミラー12R(L)をX方向に移動させてレンズP
O上に設置されているレチクル基準マークRKR(L)
に対向するように位置させること及び対物ミラー12R
(L)を45°に姿勢設定してレーザ光がマーク位置を
照射し得るようにすること、レチクルステージ、ウェハ
ステージ、ブレードを初期状態に設定することその他種
々の初期設定を行う。ステップSS2ではレチクルRT
をレチクルチャックRCに真空吸引により吸着させ、ス
テップSS3ではレーザシャッタBSを開いてレチクル
RTの位置合せの準備を行う。次いでステップSS4で
光学系As全体を不図示のパルスモータによりY方向に
移動させるとともに対物レンズIIR(L)及び対物ミ
ラー12R(L)を不図示のパルスモータによりX方向
に移動させてレチクルRT上のレチクルセットマークR
3R(L)の存在を検出器18R(L)により検出する
。ステップS85で検出されたマークR3R(L)と所
定の基準点からの距離が検出器18R(L)により計測
され、次のステップ5861で計測された距離分だけレ
チクルステージR3の各パルスモータPX、PY、Pθ
を駆動してレチクルRTのセットマークR8R(L)を
基準マークRKR(L)の近辺に移動させる。同時に対
物レンズ11R(L)及び対物ミラー12R(L)をレ
チクル基準マークRKR(L)に対向した位置に戻され
ファインアライメントに備える。
ステップS81でレンズPθ上のレチクル基準マークR
KR(L)とレチクルRTのレチクルセットマークR8
R(L)との左右のX、Y方向のずれ量が検出器18R
(L)により検出される。この各々の計測値の平均値が
ステップS88で許容値内か否かが判定され、許容値内
であれば次のステップS S 10に進み、まだ許容値
内に到達していないときはステップSS9で再度レチク
ルステージR3の各パルスモータPX、P’Y、Pθを
駆動し、ステップ887.8を反復し許容値内に達する
までレチクルステージR8を移動させる。許容値に達し
たことをCPL7が判定すればステップ5310に進む
。ステップS S 10でレチクルRTの露光領域が設
定され、まず第14図Aに示すように中央の回路パター
ン部CP及び左右のスクライブ領域SCR(L)が露出
するようにブレードBLの開口領域が設定される。
2次いでステップ811でウェハステージWSのウェハ
チャックWCに最初のウェハWFが吸着される。ここで
搬、送されて来るウェハWFは゛露光がま ゛だ一度も
成されていないウェハで、したがってアライメント用の
マークもまだ焼付けられていない。
次のステップ5S12ではレチクル番号の識別のため、
対物ミラー12Rまたは12Lをレチクル番号上のレチ
クル番号RCNの検出位置に移動する。レチクルRTは
1個の大規模集積回路を製作するのに通常数枚〜14.
5枚準備されるので、各々の回路パターン作成時にレチ
クル番号RCNをコード化して設けておけばレチクル番
号(種類)の自動識別ができる。ステップ5S13でコ
ード化されたレチクル番号RCNが検出器18Lまたは
18Rにより読取られる。このときの照明光源として1
9Rまた、    は19Lを用いても良い。今は最初
(第1枚目のレチクルであるからステップS S 14
に進む。ステップ3314ではレーザシャッターBSを
閉じ、また露光の際対物ミラー12R(L)の下辺部が
邪魔しないように45°の姿勢から垂直(2方向)に姿
勢変更する。次いでステップS S 15でウェハステ
ージWSをサーボモータXM、YMによりX、 Y方向
に所定量移動させてウェハWFの第1シヨツト(露光)
領域を投影レンズPOの真下に設定する。この移動はレ
ーザ干渉計LZにより極めて正確に行なわれる。レンズ
POの真下に第1シヨツト領域が設定されたウェハWF
はレンズPOに取付けられているエアセンサAG1〜A
G4のフォーカス検出可能レベル内に到達するようにパ
ルスモータZMを駆動してθ2ステージを高速に上方移
動させる(ステップS S 16)。フォーカス検出可
能レベルに達した後エアセンサAG1〜AG4により各
々のフォーカス値が検出され、各検出値がRAMに格納
されて平均値が算出される(ステップ−8S 17)。
この平均値が第1シヨツト領域のフォーカス値とされ、
この値に従って前述の如くパルスモータZM及びまたは
圧電素子PZによりθ2ステージが目標フォーカス値に
達するまで上または下方に移動される(ステップS S
 18)。次いで露光用光源LPのシャッタSTが所定
時間開閉してウェハWFの第1シヨツト領域への露光が
行なわれ、レチクルRTの回路パターン部CP及び左右
のスクライプ領域SCR(L)のTTLアライメント用
めすマークWKRn、WKLnが焼付けられる(ステッ
プS S 19)。及びまたは必要に応じてマニアルア
ライメント用マークMARI 。
MALIも焼付けられる。次いでステップS S 20
゜22、24に示すような判定が行なわれ、第2シヨツ
ト領域が以上のいずれでもないときはステップSS・2
51 、252に進む。ステップ251 、252では
前述の如く次のショット領域に対応するエアセンサによ
りフォーカスが検出され、その値に達するまでθ2・ス
テージがモータZM及びまたは圧電素子PZにより上ま
たは下方移動す、る。同時にウェハステージWSがサー
ボモータXM、YMによりX。
Y方向に移動し、次のショット領域がレンズPOの真下
に移動する。この移動、もレーザ干渉計LZにより極め
て正確に行なわれ以下同様に精密なステップ送り及びフ
ォーカス検出、露光が順次行なわれる。ステップ5S2
0,22であらかじめ定められた特定ショット領域に達
したとき、低倍、高倍アライメント用マークWPR(L
)、CRR(L)が各々露出するようにステップ332
1.23で各々ブレードBLの開口領域が設定される。
また特定ショット領域から通常のショット領域に移行す
るときはブレードBLの開口領域を通常のショット領域
(第17図A1ステップS S 10)に戻しておく。
最終ショット領域を露光し終るとステップ5824から
ステップSS・26に進む。ステップ5S26ではウェ
ハWFにウェハ番号を書込むためにウェハステージWS
を所定位置に移動させ、レーザシャッタBSを書込みに
十分な時間開き、コード化されたウェハ番号及びまたは
ロフト番号WCNをウェハWFの端部(第′14図参照
)に書込む。ステップ8827でウェハステージWSを
ウェハ排出(受取)位置に移動させウェハを排出すると
同時にθZステデーをパルスモータZMにより初期の最
下位置に移動させる。次いで搬送されて来るつエバWF
が最終ウェハか否かがステップ5S28で判定される。
これはあらかじめオペレータがコンソールからマイクロ
プロセッサに指示した枚数に達したか否かを比較するこ
とにより行なわれ、最終ウェハでな、い場合はステップ
8311に戻−リ、前述同様の工程を続ける。
以上により第ルチクルの回路パターン及びアライメント
用マークの焼付を所定ウェハ数及びロット数だけ行なっ
て終了する。この第ルチクルの回路パターン及びアライ
メント用マークが焼付けられた最初のウェハ群は以後第
2レチクルから第n(最終)レチクルまで順次同一ウェ
ハ上の同一ショット領域に精密に重ね合せ露光が行なわ
れる。即ち第2レチクルが搬入されて来るとステップS
S1から5S13まで前述同様の動作が行なわれ、ステ
ップ3313で今度はレチクル番号が「2」であること
が検出されるのでステップ5S29に進む。ステップ8
329ではウェハWFをレンズPOに取付けられている
エアセンサAG1〜AG4の真下に設定し、前述同様に
ステップ8330.31でθZステデーを高速に上昇さ
せ、フォーカス検出、平均値算出を行ないステップS 
S 321〜323に進める。ステップS S 321
ではオフアキシスアライメント光学系OAのミラーR(
L)18を低倍系に設定し、また暗視野絞りR(L)1
33を選択する。
同時ステップS S 322では機械的にプリアライメ
ントされたウェハWFの低倍アライメント用マークWP
R(L)1を対物レンズR(L)Lのほぼ真下に設定す
る。またこのとき同時にステップ58323ではステッ
プS S 31で検出されたフォーカス平均値から目標
フォーカス値に達するまでθZステデーを上または下方
に移動する。ウェハWFのマークWPR(L)1を対物
レンズR(L) Lの下に移動させる動作はあらかじめ
定められた定数を用いることにより行なわれる。ステッ
プ5833では基準線KSL(テレビ画面上のカーソル
)とヴエハWFのプリアライメントセットマークWPR
(L)1とのX、Yずれ量が計測され、そのずれ量がR
AMに記憶される。次いでステップ5834では複数の
アライメントモードA−Cの1つが選択され、各アライ
メントモードに従って正確かつ高速な位置合せ、ステッ
プ、露光が行なわれる。以下、各アライメントモードに
ついて説明する。
モードAではまずそのステップ5A11で基準線KSL
の位置とウェハWFのプリアライメントセットマークW
PR(L)1とのX、Yずれ量に定数を加算した値に従
ってウェハステージWSをサーボモータXM、YMによ
りX、Y方向に移動させ、ウェハWFの高倍アライメン
ト用マーク0R(1)11.12を対物レンズR(L)
Lのほぼ真下に設定する。同時に上記X、Yずれ量から
算出されたθ(回転ン方向ずれ量に従って02ステージ
をパルスモータθMにより回転させる(ステップS A
 12)。ステップSA2でオフアキシス光学系OAの
ミラーR(L)18を高倍系に設定し、この高倍系によ
り基準マークTPR(L)と高倍アライメント用マーク
OR(L) 11.1;?トノX、 Yfれ量が計測さ
れる(ステップSA3 )。またこのステップSA3で
ウェハの伸縮量も計測され、許容値内であるときはその
値をXの各々のずれ量に振分加算する。ステップSA4
でX、Yずれ量が許容値内にあるか否かが判定され、ま
だ許容値内に到達していないと判定されたときは基準マ
ークTPR(L)にアライメント用マークCR(L)1
1、12を合わせるようにウェハステージWSをサーボ
モータXM、YM及びパルスモータθMによりX、Yお
よびθ方向に移動させ(ステップ5A5)、ステップS
A3に戻り同様の手順をくり′返し、許容値内に入った
ときはステップ5A61,62に進む。ステップ5A6
1ではウェハWFの現在位置に定数を加算した値に従っ
てウェハステージWSをサーボモータXM、YMにより
x、y方向に移動させてウェハWFの第1シヨ°ツト(
露光)gA域を投影レンズPOの真下に設定する。同時
にステップ5A62ではウェハステージWSのθZステ
デーをパルスモータZMにより所定量上方に移動する。
これは対物レンズR(L)Lの焦点距離よりも投影レン
ズPOの焦点距離が短かいことによるものである。以下
前例同様にフォーカス検出、平均値算出(ステップ5A
7)、θ2ステージ移動(SA81)、ミラー12R(
L)の姿勢変更(SA82)、露光(SA 9)を行な
い順次フォーカス検出、ステップ移動(S A 111
.5 A 112)をくり返し、最終ショットの露光が
終了したこ“とを判別(SA10)L/たならばステッ
プ5A12に進む。ステップ5A12では先の第1回工
程にて書込まれたウェハ番号WCNを検出可能な位置ま
でウェハステージWSをサーポモ=りXM、YMにより
移動させる。例えばTTL工学系Asで検出する場合は
ウエノ)番号WCNをレンズPOの真下に設定し、検出
器18Rまたは18Lにてコード化されたウェハ番号W
CNを読取る。このときの照明光源としてレーザ′It
AIsの他に光源19Rまたは19Lを用いることもで
きる。或いはオフアキシス工学系OAを用いても読取る
ことができる。このときは対物レンズRL、LLのどち
らかの真下にウェハ番号W’     CNが設定され
るようにウェハステージWSを移動させれば良い。読込
まれたウェハ番号はRAMに格納される。ステップS 
A 14ではパルスモータZMによりθZステデーを最
下位置に移動させると同時にウェハステージWSをウェ
ハ排出(受取)位置に移動させ、ウェハ排出を行なって
終了する。
ステップS A 15でまだ最終ウェハまで完了してい
ない場合は第22図82のステップ8811に戻り、以
下同様の手順を進む。
第24図のモードBにおいてはまずステップS81にお
いて、例えば第1a図ショット領域13を指定し、その
領域を投影レンズPOの真下にサーボモータXM、YM
により設定する。また同時にステップ5B12.13で
θ方向及びZ方向の移動を行なう。次いでレーザシャッ
タBSを開き(ステップ882 )、TTLによるX、
Yずれ量を計測する。ここで第13図ショット領域13
に示すようにX方向の左右各々のずれIXLl、XR1
、同Y方向YLI 、YRIとすると各々の平均値S−
I X−(XLl +XR1)/2゜31 Y−(YL
l +YR1)/2 を算出、RAMに格納、記憶(ステップ883 )させ
る。次いで第2の指定ショット(例えば第13図19)
を投影レンズPOの真下に設定して同様の平均1[s2
 X、82 Yを求める(ステップ884.5)。次い
でステップ8861で各ショットで各々算出した各ショ
ットでX、Y平均ずれ量S1X、82 X、SI Y、
82 Ytfiらウェハ全体(グローバル)のX、Yず
れ量及びθ方向のずれ量を下式により求める。
GX−(81X+S2 X)/2゜ GY−(81Y+S2 Y)/2 tanGθキ((YL2 +YR2)/2− (YLI
 +YR1)/2)/に ここでKは指定筒1、第2シヨツトのマーク間の距離で
定数である。
また同時にステップ8862で熱膨張等によるウェハ全
体の伸縮ff1PE=sI X−82Xを求める。
この各々求められた値が許容値内か否かをステップ88
7で判別する。許容値外であることが判別されたらステ
ップ8881.82に進む。ステップ8881では先に
算出したX、Yずれ量に所定量(牟K)加算し、その値
にウェハの伸縮IPEを各ショット毎に均等に振分けた
値を加算し、ざらにステップ8882で算出された結果
にサーボモータ移動弁があるときはこの値をも加算し、
その合計値に従ってサーボモータXM、YMにより第1
指定シヨツト領域を再び投影レンズPOの真下に設定す
る。ステップ8882では回転方向のずれ団をパルスモ
ータθMの分解能で除した商の部分をパルスモータθM
の移動弁とし、余りが発生すれば余りの部分をサーボモ
ータXM、YMの移動弁とする。このサーボモータXM
、YMのX、Y方向への移動をIIJIIlすることに
より結果的にθ補正を行なわせるものである。通常ウェ
ハステージwSのX軸、Y軸は原理的には直交しており
θ成分は存在しない。然るに現実の機械設計゛において
この完全直交は望めず必ずθ成分が発生してしまう。そ
こで装置組立完了時にそのθ成分を測定しておき、装置
を動作させる際にX、Yモータの移動口を制御すること
により結果的にθ成分を解消する方向にウェハステージ
を移動させることができる。この原理をいわゆる直交度
補正と呼んでいる。ステツブ3B81.82ではこの原
理を利用し、パルスモータθMで補正しきれない微量角
をサーボモータXM、YMの移動量調整により結果的に
補正できるもので極めて好ましい。ステップSB9では
上述の一対のシ、ヨツト計測を所定回数くり゛返−した
か否かを判別し、終了していなければステップS83に
戻し上記動作を繰り返す。この繰り返しによりウェハ位
置が次第に許容値に近づいていき、ステップ387で許
容値内に入ったことを判別すれば次のステップ5B12
に進む。指定回数終了したらレーザシャッタBSを閉じ
て(ステップS B 10)丁TL計測を終了する。ス
テップ5BIIではステップ887で指定回数内にYE
S信号が送出されなかったことを検出してアライメント
モードを他のモード例えばCに進める準備を行なう。ス
テップ3312では先のステップでウェハ全体のグロー
バルなアライメントが完了したとしても各ショット毎の
回転方向ずれが存在していれば露光ずれが生ずるのでこ
れを計測するためのモードである。
そこでステップ5812ではまず第1、第2指定シヨツ
トの各最後に計測したYLl 、、YRI 、YL2 
、YR2から各ショットでのθ方向ずれ量tan SO
2−(YLI−YRl)/に1 。
tan SO2−(YL2−YR2)/に2を算出する
。算出されたSO2,3θ2が許容内か否かが判別(ス
テップS B 13)され、許容値外であるときは各々
の値が近似値即ち回転ずれが同じ方向、同じ傾きか、の
傾斜判別がステップ3814で成され、否のとき即ち各
ショットの傾きがばら・ばらであるときは本モードでは
精密重ね合せ露光困難であると判別してモードCに切換
える(ステップS B 19)。似た傾斜を有している
ときは露光可能であるから平均Sθ−(Sθ1+Sθ2
)/2を算出(ステップ3316)I、、、レチクルス
テージR8をパルスモータPθにより平均Sθに達する
まで駆動し、レチクルRTを回転移動させる(ス゛テッ
プS B 17)。次いで再び各ショットでのθ方向ず
れ量Sθ1′、Sθ2′を計測(ステップ58113)
L、、平均 Sθ′−(Sθ1′+Sθ2’)/2 が許容値内か否かを判別(ステップ8819)L、、、
否のときはステップ31317に戻し同様の動作をくり
返す。ステップ5819で許容値内に入れば第23図A
2のステップ5A61.62にアクセスされ、前述Aモ
ード同様に露光、ステップが実行され、モードBによる
ウェハ処理が達成される。
次にアライメントモードCについて説明する。
まずステップ5C11で基準線KSLの位置とプリアラ
イメントセットマークWPR(L)1とのX、Yずれ量
に定数を加算した値に従ってウェハWFの第1シヨツト
領域を縮小投影レンズPOの真下にサーボモータXM、
YMにより設定する。
同時に上記X、Yずれ遣から算出された値に従ってパル
スモータθMによりθZステデーを回転移動させ(ステ
ップ5C12)、またθ2ステージをパルスモータZM
により所定量上方移動させる(ステップS C13)。
次に第1シヨツト領域でのフォーカスをエアセンサAG
1〜AG4により検出、平均値を算出し、目標フォーカ
ス値に達するまでパルスモータZM及びまたは圧電素子
PZによりθ2ステージを上または下方移動させる(ス
テップ5C2)。次いで対物レンズ11R(L)及び対
物ミラー12R(L)をレチクルRTnのレチクルおす
マークWSR(L)n−1に対向する位置に移動(80
3)させTTLアライメントの準備をする。次いでレー
ザシャッタBSを開き(SSC4)、レーザ源1Sから
のレーザ光を対物ミラー12R(L)によりレチクルお
すマークWSR(L)n−1を照射する。ステップSC
5でレーザの走査を開始させ周知の如くレチクルRTn
のおすマークWSR(L)n−1とウェハWFのめすマ
ークWKR(L)n−1、mとの第1のX。
Yずれ量を計測する。その第1のずれ口が第1の許容値
例えば0.1μ以内に入って゛いるか否かをステップS
C6で判定する。ここでレチクルに対するウェハの各シ
ョットのX、Y方向のずれ量を左右各々XL、YL、X
R,YRとすると平均のずれ缶は各々 SX−(XL+XR)/2゜ SY−(YL+YR)/2 で与えられる。またθ(回転方向)のずれ量tan3θ
はtansθ−(YL−YR)/Lで与えられることは
前例同様である。ここでしは各ショットの左右のマーク
WK (S)R−WK (S)1間の距離で定数である
。ステップSC6で各ずれ量の平均値SX、SYが共に
許容値内であればアライメント完了でレーザシャッタB
Sを閉じて(ステップ5C12)、次の処理に進む。上
記平均ずれff1sX、SYの1つでも許容値外であれ
ばアライメントを行なうべくステップSC7に進む。
なおこの許容値は0.3μ、0.5μ等種々の値をコン
ソールから指定することができる。ステップSC7では
上記YL、YRからSθを算出する。この算出されたS
θに従ってθ2ステージをずれ解消の方向に回転移動さ
せた場合に、X、Y方向に再びずれ量が発生する。これ
はウェハ中心と各ショットの中心が異なるためである。
この第2のX。
!l   Yずれ量はあらかじめ計算により求めること
ができるからステップSC8でこれを算出する。ステッ
プSC9でこの算出されたX、Yずれ量が第2の許容値
例えば3μ以内であるが否がが判定され、以内であれば
ステップ5CIO1,102に進み、以外であればステ
ップS C111〜113進む。ステップ5C101、
102では許容値内であるから上記第1、第2のx、Y
ずれ量を各々加算した値に従ってレチクルRTnのおす
マークWSR(L)n−1がウニA W Fのめすマー
クWKR(L)n−1。
mの中間に入るようにパルスモータPX、PYによりレ
チクルステージR8をX、Y方向に移動させる。同時に
Δθ分だけパルスモータθMを駆動してθ2ステージを
回転させる。ステップ50111では許容値外であるか
ら第1のX、Yずれ量に従ってレチクルRTnのおすマ
ークWSR(L)n−iがウニ/”I W Fのめすマ
ークWKR(L)n−1、mの中間に入るようにパルス
モータPx。
PYによりレチクルステージR8をX、Y方向に移動−
させる。同時にステップS C112で第2のX。
Yずれ量に従って前述同様におすマークWSR(L)n
−1がめすマークWKR(L) n−1。
mの中間に入るようにサーボモータXM、YMによりウ
ェハステージWSをX、Y方向に移動させる。同時にス
テップS C113ではステップ5CIO2と同様にパ
ルスモータθMによりθ2ステージをΔθだけ回転移動
させる。このように許容値内外に従ってレチクル及びウ
ェハを“選択してアライメントさせれば高速アライメン
ト及び高重ね合せ一度を同時に達成できる。即ち□パル
スモータによる駆動は高精度であるが駆動時lが長いの
に対し、サーボモータによる開動は高−であるが精度の
点で不十分であり、またレチクル側−ウェハ側より本質
的に移動距離が短かいこと等を考慮して、許容値内であ
るときは補正のための移動距離が短かいからレチクルス
テージをパルスモータで精密に駆動し、許容値外である
ときは補正のための移動距離が長いからウェハステージ
をサーボモータで高速に駆動すれば好ましい。またこの
ときレチクルステージ側も補正駆動されるので精度も十
分に保てるものである。ステップSC6の第1の許容値
内に収まるまで以上の動作をくり返す。このようにして
高速、高精度のアライメントが完了したら前述のように
ステ゛ツブ5C12に進み、次いでステップ5C13に
進む。ステップ5C13では露光を妨害しないように対
物レンズ11R(L)及び対物ミラー12R(L)を所
定位置まで後退移動させ、かつ対物ミラー12R(L)
を垂直に姿勢変更する。
次いでシャッタSTを所定時間開閉して露光を実行する
(ステップ5C14)。露光が終了したら最終ショット
領域をステップ5C15で判定し、最終でないときはス
テップS C161〜164に進む。ステップ161で
前述の如くウェハステージを次のショット領域に移動さ
せ、同時にθ2ステージをフォーカス検出値に達するま
で上(下)移動させ(ステップ162 ) 、また対物
ミラー12R(L)をレチクルのおすマークWSR(L
)n−1に対向の位置に移動させるとともにミラー12
R(L )を45°に姿勢変更させ(ステップ5C16
3)、かつレチクルステージR8を第1ショット時に記
憶していたX、Y位置まで戻す。これらの動作が終了す
るとステップSC3まで戻り、最終ショット終了までい
わゆるダイバイダイアライメントにより精密な重ね合せ
露光が行なわれる。最終ショットが終了するとステップ
5C15で判定され、ステップS A 12に戻り同様
の動作をくり返し10ット分の処理が終了する。
また本装装置はマニュアルフライメントモードも備えて
おり、前述の特殊マニュアルアライメントモードその他
のマニュアルアライメントモードがどのステップからも
割込み処理により可能であり、特にウェハの材質、レジ
ストの特性等によりオートアライメントが不可能な場合
に使用することができる。第5図のTTL光学系ASを
用いてアライメントを行なうときは光源19R,19L
の点灯またはレーザISの光路に拡散板OFを挿入する
またオアアキシス光学系OAを用いるときは光源R11
,Lllを点灯し、さらに暗視野、明視野の選択を絞り
R13A、 R13B、 L13A、 L13Bの選択
により行なう。
また各アライメントマークの選択は第15図のように行
なう。
[効 果] 本発明は以上のように極めて高い重ね合せ精度、高生産
性(高速)、高融通性、小形化等に多大の貢献をし得る
ものである。
【図面の簡単な説明】
R1図は本発明の一例の装M概要を示す断面図、第2図
はブレードの概観図、第3.4図はレチクルステージの
断面図及び平面図、第5図は光学系の概要を示す概観図
、第6.7図はウェハステージの概観図及び断面図、第
8,9図はウェハステージの2方向駆動ブロック図及び
X(Y)方向駆動ブロック図、第10.11図は第9図
の動作を説明するための図、112図は第5図のオフア
キシス光学系の一例を示す概観図、第13図はウェハ上
面図、第14図は装置全体のブロック図、第15図A、
B、Cはテレビモニタの各側を示す図、第16図A、B
はレチクルの各側を示す図、第16図C,Dはウェハへ
の露光の様子を説明する図、第17図A、B、C,Dは
レチクルとブレードの開口関係を示す図、第18図はテ
レビ画面の分割例を示す図、第19図は加算及びスライ
スレベルの様子を説明する図、第20図はその制御ブロ
ック図、第21図はその動作説明用フローチャート、第
22図S1〜SS、第22図S1〜SS、第22図S1
〜SS、第25図01〜C3は各アライメントモードの
動作を説明するフローチャートである。 ■0・・・露光用光源系、 As・・・T丁Lアライメント光学系、RT・・・レチ
クル、R8・・・レチクルステージ、PO・・・縮少投
影レンズ系、 OA・・・オフアキシスアライメント光学系、WF・・
・ウェハ、WS・・・ウェハステージ。 LZ・・・レーザ干渉計。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、オフアキシスアライメント用の第1の光学系と前記
    第1の光学系よりも高倍率の第2の光学系と前記第2の
    光学系を用いるグローバルアライメントモードとを備え
    たアライメント装置。 2、露光用レンズ系を通るTTLレーザ光学系と前記T
    TLレーザ光学系を用いるグローバルアライメントモー
    ドとを備えたアライルント装置。 3、露光用レンズ系を通るTTL光学系と前記TTL光
    学系及び順次更新されるアライメントマークを用いるダ
    イバイダイアライメントモードとを備えたアライメント
    装置。 4、オフアキシスアライメント用の一対の光学系と前記
    一対の光学系を用いるグローバルアライメントモードと
    を備えたアライメント装置。 5、オフアキシスアライメント用の第1の光学系と前記
    第1の光学系よりも高倍率の第2の光学系と露光用レン
    ズ系を通るTTL光学系と前記第2の光学系を用いるグ
    ローバルアライメントモードと前記TTL光学系を用い
    るグローバルアライメントモードとを備えたアライメン
    ト装置。 6、オフアキシスアライメント用の第1の光学系と前記
    第1の光学系よりも高倍率の第2の光学系と露光用レン
    ズ系を通るTTL光学系と前記第2の光学系を用いるグ
    ローバルアライメントモードと前記TTL光学系を用い
    るダイバイダイアライメントモードとを備えたアライメ
    ント装置。 7、露光用レンズ系を通るTTL光学系とオフアキシス
    アライメント用の一対の光学系と前記TTL光学系を用
    いるグローバルアライメントモードと前記一対の光学系
    を用いるグローバルアライメントモードとを備えたアラ
    イメント装置。 8、露光用レンズ系を通るTTL光学系とオフアキシス
    アライメント用の一対の光学系と前記TTL光学系を用
    いるダイバイダイアライメントモードと前記一対の光学
    系を用いるグローバルアライメントモードとを備えたア
    ライメント装置。 9、露光用レンズ系を通るTTL光学系をグローバルと
    ダイバイダイの両方のアライメントモードに共用とした
    アライメント装置。 10、複数のアライメントモードを備え、特定モードで
    アライメント不能と判別したとき他のモードに切換える
    手段を備えたアライメント装置。 11、オフアキシスアライメント用光学系によりウェハ
    が所定の位置に移動した後、複数のアライメントモード
    のいずれかに移行させるアライメント方法。 12、前記複数のアライメントモードはグローバルアラ
    イメントモード、ダイバイダイアライメントモードを含
    む特許請求の範囲第11項記載のアライメント方法。 13、オフアキシスアライメント用の第1の光学系によ
    る第1のアライメントの次に前記第1の光学系よりも高
    倍率の第2の光学系による第2のアライメントを実行さ
    せるアライメント方法。 14、オフアキシスアライメント用の光学系によるプリ
    アライメントの次に露光用レンズ系を通るTTLレーザ
    光学系によるグローバルアライメントを実行させるアラ
    イメント方法。 15、露光用レンズ系を通るTTL光学系にウェハ上の
    複数のアライメントマークを交互に対向させて計測、補
    正を繰り返すことにより許容値に次第に近づけるアライ
    メント方法。
JP59251926A 1984-10-18 1984-11-30 アライメント装置及び方法 Granted JPS61131441A (ja)

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US07/368,881 US4937618A (en) 1984-10-18 1989-06-20 Alignment and exposure apparatus and method for manufacture of integrated circuits
US07/542,653 US5050111A (en) 1984-10-18 1990-06-25 Alignment and exposure apparatus and method for manufacture of integrated circuits
US08/029,363 US5365342A (en) 1984-10-18 1993-03-10 Alignment and exposure apparatus and method for manufacture of integrated circuits

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