JPS61131445A - アライメント装置 - Google Patents

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】 ［分　野］ 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に関する。

［従来技術］ 従来この種の装置においては、その重ね合せ精度、生産
性、他の装置との融通性、大型複雑上等に難点があった
。

［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源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
めの楕円鏡Ｍ１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、シーツタ−８Ｔ、レンズ系
Ｌ２、反射鏡Ｍ３、レンズ系Ｌ３、層光装置８ｍ、レン
ズ系Ｌ４、反射ＩＭ４　、レンズ系１５．反射鏡Ｍ５　
、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ＩＭ３　、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　（Ｔｈｒｏｕａｈ　　Ｔｈ
ｅｌｅｎｓ）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はつＩハｗｆ”ｇ）
ｘ、Ｙ、Ｚ、θ方向ヘノ駆動ステージ、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８
Ｌは、第１図のレンズ系ＬＡ、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、
そり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＠８Ｌは基板ＳＴ上に４つのパルスモータ、＠Ｐ
Ｍ１〜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つの送りす・ット部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ＢＬ１〜８Ｌ４
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Ｂ
Ｌ１〜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ＭＢＬの遮光面と
レチクルＲＴのバターシ面ＣＰとは、光学的に共役な関
係に配置されているので、遮光装置ＢＬ（Ｄ′開口部の
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の回路バ・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）に回動可能であり、またレチクルＲＴが厚さの異な
るすなわち屈折力の異なるし、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く第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Ｊｌ！部から出さ
れる信号によりパルスモータ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
〜ＦＧ４により送′リナットＮＡＩ〜ＮＡ４が一方向に
移動し、従クズ遮光板ＢＬ１〜ＢＬ４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８Ｌｌ〜Ｂ
Ｌ４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の断面を示す図
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Ｒ８Ｒ，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−、Ｒ
θは同じくＸ方向、θ方向への駆動ステージ、θＢ（θ
３１．θＢ２．θ８３）は回転ステージＲθのためのガ
イドベアリング、ＲＣ，はレチクルチャックでチューブ
ＴＵＲ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、Ｒ
θ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、ＯＬは各々駆動力伝達レバ
ーギア、ＢＸｌ、ＲＸ２　、ＢＹＩ　、ＢＹ２　、Ｂθ
は各々モータの力に抗する片寄せバネ、ＸＳ。

Ｙ８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ＢＸ１．ＢＸ２に抗して左方向に移
動する。このときガイドブロックＸＳ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Ｒ８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１Ｓはレーザ発生源、２Ｓはレーザ系のピント出しを
行なう集光レンズ、３Ｓ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１
Ｓを出たレーザ光が回転多面鏡３Ｓの回転に従うて走査
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、７Ｓは視野分割プリ
ズムであり、プリズムＩＳ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ＩＳは視野および
空間分割プリズムということができる。８Ｒ，８Ｌは偏
光ビームスプリッタ、９Ｒ，９Ｌはリレーレンズ、ＩＯ
Ｒ，ＩＯＬ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，ＩＩＬ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１ａＲ，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、光電検出用の散乱
光をとり出す役目をする。１６Ｒ，１６Ｌは反射鏡、１
７Ｒ，１７Ｌはコンデンサーレンズである。光Ｈ′１９
Ｒ，１９ｍ、コンデンサーレンズ２０Ｒ、２０Ｌ　。

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２２Ｓ１プリズム２３Ｓ１テレビ用レ
ンズ２４Ｓ、Ｉｉｌ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ＩＳ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，１０
Ｌと１２Ｒ，１２Ｌが用いられている。

また図示の如く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，ＩＩＬはレチクル
ＲＴのアライメントマーク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，ＯＬは高倍用光電高解像度撮像管、ＣＤＲ。

ＣＤＬは低倍用変換器でＣＣＤ　（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、ＹＭによってＸ、Ｙ
方向にガイドＧＸ、ＧＹに沿ッテ移動する。ＸＨ−ＸＳ
、ＹＨ−ＹＳＧ；を各々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Ｚ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θＺ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θＺはステージホルダθＨに嵌
合し、ボールベアリングＢＢ及びｂｌによって７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θ
Ｈ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θＺ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
θＺ及びウェハチャックＷＣはビスＢＷで一体化される
。

Ｉｓは渦電流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の上方径１１を検出する。ステ
ージホルダθＨにはさらにレバーＺＬが回動自在に軸支
され、またナツトＮが固定される。Ｚ方向駆動モータ２
Ｍ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ｔＳ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。そのパ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θ２ステージが
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９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、Ｇ、
５．Ｇ６を介してステージθ２及びウェハチャックＷＣ
がボールベアリングＢＢ及びＯ２によってスムースに回
転する。

ＣＨ，Ｏ８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はエアマイゲ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　Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４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だけウニハフ機構を移動させれば良い。

この結果ウェハＷＦの平均面が結像面位置となる。

第８図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。４１Ｚ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ＺＭへ
の回転方向１回転量１回転速度などの指令情報を記憶す
る。４２Ｚはパルスモータ制御回路であり、レジスタ４
１Ｚの移ｉＪ＋　ｆｉ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２ＪＩｌ
１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０．２．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０．１ｓ＋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０．１ｇ
＋＋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ＰＯ
とウニへ表面迄の距離（Ｎ　、Ｏ２。

Ｏ３、Ｏ４ニ対応シタ電圧出力Ｖ１　、　Ｖ２　、　Ｖ
３　。

Ｖ４を発生する。　ＳＯＺ、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
Ｖｌ　、Ｖ２　、Ｖ３　、Ｖ４をデジタル信号に変換し
てマイクロプロセッサ４０Ｚに送る。ここでつエバＷＦ
の初期位置が結像面位置より２ｍｍＪＪ、上離れている
ので、マイクロプロセッサ４０ＺはウェハＺ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４１
２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０８１１ＩＩＩＩ以内に入ると、エア
センサノズルＡＧ１〜ＡＧ４．１圧変換回路４９Ｚおよ
びアナログデジタル変換回路５０Ｚ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４１７’へパルスモータ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５０２を介してウ
ェハＷＦの表面位置の測定を行い、ウニハフ機構の移動
量 Δｄ１−ｄｏ　−（ｄｌ　＋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
２′４ｍであり、マイクロプロセッサ４０２は２μｍ単
位の移動量Δｄ１をレジスタ４１２に与えつエバ２＠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Ａ
Ｇ１〜ＡＧ４による町定距離をそれぞれｄ９〜ｄ１２と
すれば、マイクロプロセッサ４０Ｚは今度はレジスタ４
３ＺにΔｄ２＝ｄｏ　−（ｄ９　＋ｄ１０＋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
４５２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ｖＪ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
流型位置センサ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、差動増幅器４５
Ｚｉ□よびアナログデジタル変換器４ｉｚに出力される
。

差動−一器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によるウニハフ機構の移動量とレ
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！！に器４８Ｚは渦電流型位置セン
サＩｓ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時制御も可能である。

すなわち、パルスモータＺＭと圧電素子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ＡＧＩ〜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４１Ｚ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。

図中へ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ＡＧＩ　　・ＡＧ２
　・ＡＧ３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ＡＧＩ　・Ａｃ２　・Ａ
ｃ１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（ｄｉ　＋６２　＋６３
　）／３として算出する。領域Ａ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ナノズル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に駆動指令量として与える。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、圧電素子ＰＺは先の測定値
に基いて駆動を続け、渦電流形位置センサ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へ移動する問に次の露光領域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プロツク図’ｔ’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モータはボールネジでカ
ップリングされている。ＤＣモータはモータドライバＭ
Ｄ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）■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Ｍｌｌｌｌｆｆとしてドラ
イバＭＯにフィードバックされている。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ＰＣＰ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ＸＨ，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
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ＰＣ
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力がＤ／Ａコンバータに入力さ
れ、そのアナログ出力が位はサーボアンプ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ＢＧ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
ランダム乙、クセスメモリ、ＲＭから出力される。又夕
、フイ、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
値となる目標指令値情報、目標指令値までの過程を制御
する種々の情報がある。ＰＣＶ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
は目標計令値情報のラッチ回路である。ＦＧＧ、１１１
１数発生器であり、分周器ＤＩＶの分周比を設定するも
ので、発振器ＤＩ−Ｖ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。ＣＯＭＶはコンパレータであり、現在指令値
カウンタＰＣ■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ＩＮＴ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ＭＯ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０Ｎ１０Ｆ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ｖ４Ｉｌｌ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ａＳＳはスピード制御、時刻ｔ４からｔ６
までの区間ＰＳは位Ｗｖ４御区闇であるスピード制御名
園は一定の加速度で加速する加速区１ｍＡＢ、一定速度
Ｖ　ｓａｘで運動する定速区間ＢＧ、一定の減速度で減
速する減速区間ＣＤ、一定速度Ｖａｉｎで運動する定速
区１１０Ｅから成っている。加減速の直線ＡＢ、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。

ＰＨＡＳＥｌ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
の祠−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：りを書込む。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ＰＨＡＳＥＩ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−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
■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
ｋ：ＭＡＸスピードデータ、目標指令値ラッチＣＬＶに
ＭＩＮスピードデータ、関数発生！ｉＦＧ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２５−μ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がそれぞれセットされ
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側ニセットサレ、ｘ、Ｙ
ステージは位置ＩＩｊＩＩ１ｗＡｌｌｌが行なわれる。

次に制御終了点Ｆにおいて、コンパレータＣＯＭＶ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ＰＬＰ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光学系Ｏ
Ａの一実施例を示しており、図中Ｒ１１゜Ｌｌｌ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ｖｉＡされ
る明視野絞りと暗視野絞りで、図では明視野絞りＲ１３
Ａ、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。Ｒ１４，１１４は照明用
ＩＪ　Ｌ／　−Ｌ／　ンズ、Ｒ１５ａ　−ｂ、　１１５
ａ　−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、
　Ｌ１５１）を備える。ここで光源Ｒ，Ｌ１１、コンデ
ンサレンズＲ，Ｌ１２、明又は暗視野絞りＲ，ｌ−１３
Ａ、　Ｂ、リレーレンズＲ，’Ｌ１４、接合プリズムＲ
，１１５ａ。

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，１１６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，Ｌ１８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、Ｒ９Ｌ２０はＮＡ限定用絞りで、上に述べた
接合レンズＲ，１−ｉｓａ、ｂ、リレーレンズＲ，Ｌ１
６、ＩＲ。

Ｌ１７、指標ガラス板Ｒ，Ｌ１７、撮像レンズＲ，Ｌ１
９そして高倍撮像管ＯＲ，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，ｌ−１５ａで反射して半透過面Ｒ，１１ｓｂ
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，１１６へ向う。第１３図のウェハＷＦ上の
ア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，１１
８上に形成された後、基準−マーク像ＴＰＲ（Ｌ）と共
に高倍Ｉｆｉｉ像管ＯＲ。

ＯＬ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、照明用光源Ｒ，Ｌ１１からの光
束はコンデンサレンズＲ，Ｌ１２で収斂されて暗視野絞
りＲ，Ｌ１３Ａ又は暗視野絞りＲ９１１３Ｂ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，
ｌ−１５ａ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Ｒ９１、−１５８，
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，１１５ａで反射してこ
れを射出し、リレーレンズＲ，１１６でリレーされて、
指標ガラス板Ｒ，Ｌ１８上に結像した後、撮像レンズＲ
，Ｌ１９により撮像管ＣＲ，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。後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はエレクタ、Ｒ，Ｌ２
３はＲ，１２Ｇ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１１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０００．ＣＤＲ
，ＣＤＬは第１の゛ＴＶ受像機ＴＶ１に゛信号ラインＬ
１で接続され、高倍率ＴＶカメラＯＲ，ＣＬは第２のＴ
Ｖ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ＣＰＵ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個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
なう際の表示七二夕の一例を示す。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）１８の基準マークＴＰＲ（Ｌ）と第
１３図のウェハＷＦの高倍アライメント用マークＣＲＬ
　（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Ａｓ
を用いて低倍用ＴＶ１にウェハＷＦのめすマークＷＫＲ
。

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のスクライプ領域に焼付
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１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（様子を示す。

図においてＣＰｌ　、ＣＲ２はレチクルＲＴＩ　、　Ｒ
Ｔｚ上に設けられ超回路パターン（実素子）、５ＣＲ１
，５ＣＬＩ　、５ＣＲ２，８ＣＬ２は実素子の左右に設
けられたスクライプ領域で、１枚目のレチクルＲＴＩに
は２枚目のレチクルＲＴ２とのアライメントに用いるた
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ＭＡＲ１。

ＭＡＬＩがマークＷＫＲ（Ｌ）１の代りにまたは図示の
如く並設される。下方のスクライプ領域ＳＣＵ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、Ｒ２Ｈ，Ｒ８Ｌ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，ＲＫＬはＷＫＲＩ　
、ＷＫＬＩと同様にめすマーク形状を有しており、ＴＴ
Ｌ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Ｒ丁２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。ＲＣＮＩ　
、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
Ｔ１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ブ領域５ＣＲＩ　、５ＣＬＩ
が露出するように開口設定される。この状態で第１６図
Ｃのように右からだに順に１．２，３．・・・と露光さ
れていく。

即ち第１シヨツト（露光）領域↑ではレチクルＲＴ１・
の特殊マニュアル用マークＭＡＲ１、ＭＡＬｌがＭＡＲ
ｌｌ、ＭＡＬｌｌとして、まためすマークＷＫＲ１、Ｗ
ＫＬｌ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ＲＴＩ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ｃｐｉｉと
ＣＰ１２の闇のスクライブ領域Ｓ　ＣＲ１２Ｌ　１１は
回路パターンＣＰ１１と１２に共用とされウェハの節約
を計っている。そのため左右一対のマーク例えばＷＫＲ
ｌｌとＷＫＬＩＩ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、ＷＫＲＩ２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の順序で順次霧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ＲＴＩ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
下辺スクライプ領域に各々ＣＬＲＩ１．ＣＲＬ１１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ＲＴ１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
ＰＲＩ　、ＷＰＬＩ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
１３図の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ＲＴＩ
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ＲＴ
２のおすマークＷＳＲ１とウェハＷＦのめすマークＷＫ
Ｒ１１が、またＷＳＬＩとＷＫＬｌｌ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ＲＴ
２の回路パターンＣＰ２がＣＰ２１として焼付けられる
。またレチクルＲＴ２のおすマークＷＳＲ１はウェハＷ
Ｆ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、Ｗ
ＫＬ２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
大きさ、読取手段の感度等より゛して通常のスクライプ
領域猛十分な大きさを有している。また、古いマークを
く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、
ＭＡＬ２と前工程で焼付けられたマークＭＡＲ１１，Ｍ
ＡＬｌｌ等とが低倍系１−　Ｖ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Ｊ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　（Ｐｎ　）＋ＤＡＴＡ　（Ｐ＋
２）＋−−−−−−＋ＤＡＴＡ　（Ｐ＋　　Ｎ　）　　
、Ｓｘ　ｚ　＝ＤＡＴＡ　（Ｐ２１　）＋ＤＡＴＡ　（
Ｐ２２　）＋・・・・”＋ＤＡＴＡ　（Ｐｚ　　Ｎ　）
　　、・愉ａ＋・φ ＄×閂−ＤＡＴＡ　（ＰＭ　＋　　）＋ＤＡＴＡ　（Ｐ
Ｍ　２　　）＋・・・・・・＋ＤＡＴＡ（ＰＭＮ）、Ｙ
方向の加算は ＳＹ　＋　＝ＤＡＴＡ　（Ｐｎ　）＋ＤＡＴＡ　（Ｐ２
１　）＋・・・・・・＋ＤＡＴＡ　（ＰＭ　＋　）、Ｓ
ｖ２−ＤＡＴＡ　（Ｐａ２）＋ＤＡＴＡ　（Ｐ２２　）
＋・・・・・・＋ＤＡＴＡ　（ＰＭ２　）、ＳｖＭ＝Ｄ
ＡＴＡ　（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、ＳｖＩ＋ＳＹ２．・
・・・・・、ＳｖＭ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。

（８）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（８）、（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
５Ｌ１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、これらの二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、アナローブデジタル変換
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方向にデータを加評する加算器、
３５Ｖは加算器３４■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、３１■はメモリ３６Ｖの出
力データをラッチする加算人カラッヂである。

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ＭＰυ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ＭＰＬＪ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４６Ｖ、　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、　５１
Ｖ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。５２Ｖ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７クセスする時のアドレスバッフ？であり、マイクロ
プロセッサＭＰＬＩ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、バッファ５３Ｖ
の出力は禁止されている。５４ＶはＸ方向積算メモリ４
０Ｖ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７ドレスとマイクロプロ
セッサＭＰＵがメモリ４．０■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。５６
Ｖはクロック回路４９ＶのりＯツ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、
５９Ｖ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ｘｗｉ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５９Ｖ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ＣＰＬＩへ送られ
、ウェハステージをす。

−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
向のデータあ積算、■Ｙ方向のデータめ°゛積。

輝、■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〜ケンス及びメモリ
コントロール回路４１Ｖ、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からインタラブド信号線
ＩＮＴ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３６■９デ
ータはバッフ？４６■、メモリ４０Ｖのデータはバッフ
？４８ｖ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ＳＶ１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Ｓ
Ｖ２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Ｓ
Ｖ３でマイクロプロセッサはメモリに格納された画像濃
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　、ＷＳＲｌ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７０％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　、ＸＲＩ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　、ＸＲ１。

ＸＬ２　、ＸＲ２が決定できる。ステップＳ■８にて（
ＸＲ２−ＸＬ２　）／２を計Ｉｎ　（ＸＲＩ　−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、比較値が大きく異っていれ
ばアライメントマークではないと判断してステップ５ｖ
１０へ進む。ステップ５ＶＩＧ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ＹＬ１　、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。０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ＳＳ１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、そりＲＡＭ
のゼロクリア、ＴＴＬアライメント光学系Ａｓ全体を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Ｓ８４
で光学系Ａｓ全体を不図示のパルスモー、夕によりＹ方
向に移動させるとともに対物レンズ１１Ｒ（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Ｒ８Ｒ（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Ｒ８Ｒ（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Ｒ８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）に対向した位冒に戻
されファインアライメントに備える。

ステップＳＳ７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　ｉｏ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Ｒ８の各パルスモータＰＸ、ＰＹ、Ｐθを駆
動し、ステップＳ８７．８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ＣＰＵが判定すればステップ８８１０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１−４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プ領域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。

次いでステップ３１１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Ｓ　Ｓ　１２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Ｒ
Ｔは１個の大規模集積回路を製作するのに通常数枚〜１
４．５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８８１３
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１９Ｒ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　３１４に進む。

ステップ８８１４ではレーザシャッターＢＳを■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５Ｓ１５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ＡＧＩ〜ＡＧ４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５Ｓ１１ｙ）。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Ｓ　Ｓ　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ＷＫＲ
ｎ、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ＭＡＲ１。

ＭＡＬｌも焼付けられる。次いでステップＳ　Ｓ　２Ｇ
。

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５３２５１
　、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。この移動もし゛−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３８２
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ラ・プ３３
２１，２３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８Ｌ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３８２６に進む。ステップ８８２６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□ツタ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０２ステージをパルスモータ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工Ａ　Ｗ
　ＦがＪＩＩＦつ、エバか否かがステップｓｓ？、ａ７
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５Ｓ１１に戻り、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０ツト数だけ行なっ
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３３１３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ノであること
が検出されるのでステップＳ　Ｓ　２９に進む。ステッ
プ３３２９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８８３０．３ｔ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
８８３２１〜３２３に進める。ステップ８８３２１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）１３Ｂ
を選択する。

同時ステップＳ　Ｓ　３２２では機械的にアリアライメ
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５Ｓ３２３ではステ
ップ５Ｓ３１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θ２ステージを上または下方に
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５
Ｓ３３では基準線ＫＳＬ（テレビ画面上のカーソル）と
ウェーハ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ＲＡ
Ｍに記憶される。次いでステップ５３３４では複数の７
２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５ＡＩＩで基準線ＫＳＬ
の位置とウェハＷＦのア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ＣＲ（Ｌ）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）方向ずれ最に従ってθ２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、この跨倍系によ
り基準マークＴＰＲ（Ｌ）と高倍アライメント用マーク
ＣＲ（Ｌ）　１１．１２とのＸ、Ｙずれ量が計測される
（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ｍに娠分加算する。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）１１、
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ＳＡ３
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５Ａ６１では
ウェハＷＦの現在位置に定数を加算した随に従ってウェ
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）領
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θ２ステージをパル
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５Ａ７）、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．Ｓ　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（ＳＡＩＯ）ｌ、、たならばステップ５Ａ１２
に進む。ステップＳ　Ａ　１２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をサーボモータＸＭ、ＹＭにより移動さ
せる。例えばＴＴＬＩ学系Ａｓで検出する場合はウェハ
番号ＷＯＮ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ＷＣＮを読
取る。このときの照明光源としてレーザ源ｔＳ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ＷＣＮ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Ｚ
Ｍによりθ２ステージ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ＪＩＩ２２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１３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８８１２．１３で
θ方向及び２方向の移動を行なう。次いでレーザシャッ
タＢＳを開きくステップ８８２　）　、ＴＴＩＪ：よる
Ｘ、Ｙずれｍ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量ＸＬＩ　、
ＸＲＩ　、同Ｙ方向ＹＬ１　、ＹＲＩとすると各々の平
均値８１　Ｘ−（ＸＬＩ　＋ＸＲ１）／’２゜８１　Ｙ
−（ＹＬＩ　＋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値３２　
Ｘ、８２　Ｙを求める（ステップＳ８４．５）。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、Ｓ
Ｉ　Ｙ、８２　Ｙからウェハ全体（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＊　（（ＹＬ２　＋ＹＲ２＞／２”　（ＹＬ
ｌ　＋ＹＲ１）／２）／に ここでＫは指定第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５Ｂ６２で熱膨張等によるつエバ全
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ＳＢ
　γ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３３８１．８２に進む。ステップ８８８１では先
に算出したＸ、Ｙずれ量に所定口（中Ｋ）加算し、その
値にウェハの伸縮量ＰＥを各ショット毎に均等に振分け
た値を加算し、さらにステップ８８８２で算出された結
果にサーボモータ移動量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の貴下に設定
する。ステップ８８８２では回転方向のずれ量をパルス
モータθＭの分解能で除した商の部分をパルスモータθ
Ｍの移動量とし、余りが発生すれば余りの部分をサーボ
モータＸＭ、ＹＭの移動量とする。このサーボモータＸ
Ｍ、ＹＭのＸ、Ｙ方向への移動を制御することにより結
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モータの移動量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
せ葛ことができる。この原理をいわゆる直交度補正と呼
んでいる。ステップ８８８１．８２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８８９では上述の一
対のショッ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ＳＢ３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ＳＢ７で許容値内に入った
ことを判別すれば次のステップＳ　Ｂ　１２に進む。指
定回数終了したらレーザシャッタＢＳを同じて（ステッ
プＳ　Ｂ　１Ｇ）ＴＴＬ計測を終了する。ステップ８８
１１ではステップＳＢ７で指定回数内にＹＥＳ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Ｓ
　Ｂ　１２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８８１２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、ＹＲ
２から各ショットでのθ方向ずれ吊ｔａｎ　ＳＯ２＝　
（ＹＬＩ　−ＹＲＩ　）／Ｋｌ　。

ｔａｎ　ＳＯ２−（ＹＬ２−ＹＲ２）／に２を算出する
。算出されたＳＯ２，ＳＯ２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Ｓ　Ｂ　１４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８８１９）。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＋３θ２）／
２を算出（ステップ３８１６）Ｌ、、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ｉｌＳ
θ１′、・Ｓ０２′を計測（ステップ５Ｂ１８）ｌ、、
平均 ＳＯ２−（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８８１７に戻し同様の動作をくり返す。

ステップ３３１９で許容値内に入れば第２３図Ａ２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ａＫｓＬ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ずれ量から算出された値に従ってパル
スモータθＭによりθ２ステージを回転移動させ（ステ
ップ５Ｃ１２）、またθＺステデーをパルスモータＺＭ
により所定船上方移動させる（−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Ａ
ＧＩ〜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θＺステデーを上または下方移動させる（
ステップ５０２）。次いで対物レンズＩＩＲ（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（Ｓ
Ｃ３”）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！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
ＳＣ５でレーザの走査を開始させ周知の如くレチクルＲ
Ｔｎ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のずれ量が第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ＳＣ
６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台々’ＸＬ、ＹＬ、Ｘ
Ｒ，ＹＲとすると平均の゛ず。

れ量は各々 ’　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ｔａｎｓθ
はｔａｎ３θ−（ＹＬ−ＹＲ）／Ｌで与えられることは
前例同様である。ここでＬ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ＢＳｆｌ！Ｉじて（ステップ
５Ｃ１２）、次の処理に進む。上記平均ずれｍｓｘ、ｓ
ｙ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ＳＣ１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０２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・ヨツトの中心が異なるためである
。この第２のＸ。

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
以内であるか否かが判定され、以内であればステップ５
ＣＩＯＩ　、　１Ｇ２に進み、以外であればステップＳ
　Ｃ１１１〜１１３進む。ステップ５ＣＩＯＩ　、　１
０２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がウェハＷＦのめすマークＷＫ
Ｒ（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−１がウェハＷＦのめすマークＷＫ
Ｒ（Ｌ）ｎ−１、ｍの中間に入るようにパルスモータＰ
Ｘ。

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ＳＣ１１３ではステップ５ＣＩＧ　　　　’２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精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間が長
いのに対し、サーボモータによる駆動は高速であるが精
度の点で不十分であり、またレチクル側はウェハ側より
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が工 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ＳＣ
６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、ａｉ精度のアライメントが完了
したら前述のようにステップ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５ｃｉｓ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５Ｃ１６３
）、かつレチクルステージＲ３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、最終シミツト終了までいわ
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５
Ｃ１５で判定され、ステップＳ　Ａ　１２に戻り同様の
動作を（り返し１０ット分の処理が終了する。

また本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
７ニユ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、待にウェハの材質、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１Ｓの光路に拡散板ＤＦ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、ざらに暗視野、明視野の選択を絞り
Ｒ１３Ａ、　Ｒ１３Ｂ、　Ｌ１３Ａ、　１１３Ｂ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盾ね合せ精度、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】

第１図は本発明の一例の装置概要を示す断面図、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だめの図、第１２図は第５図のオフ
アキシス光学系の一例を示すＷＡＭ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
、８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凋口関係を示す図、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、１２０図はそのＭｉ
ｍｌ１ｍｌプロツク２１図はその動作説明用フローチャ
ート、第２２図８１〜Ｓ５、第２２図８１〜Ｓ５、第２
２図８１〜Ｓ５、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。 １０−・・露光用光源系、 ＡＳ・・・ＴＴＬ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・・・し〜
ザ干渉計。 第１図 第２．　Ｉ！１ ｇ３　　自 第１８図 Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、左右上下に開口領域が可変となるブレードと回路パ
   ターンの左右上下に複数のアライメントマークを有する
   レチクルと前記ブレードの開口領域を設定してウェハ上
   に前記アライメントマークを選択的に露光する制御手段
   とを備えたアライメント装置。 ２、前記ブレードは前記レチクルの回転に連動する如く
   構成された特許請求の範囲第１項記載のアライメント装
   置。