JPS61145830A - 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ータ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、その檜ね合せ精度、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＆ｆｆＭ１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ＳＴルンズ系Ｌ２
、反射鏡Ｍ３、レンズ系Ｌ３、遮光装置ＢＬ、レンズ系
Ｌ４、反射ＩＭ４　、レンズ系Ｌ５、反射鏡ＭＳ、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。Ａ
ｓはいわゆるＴＴＬ　（Ｔｈｒｏｕｇｈ　　ＴｈｅＬｅ
ｎｓ）アライメントのための光学系、Ｒ８はレチクルＲ
Ｔのｘ、ｙ、θ方向への駆動ステージ、縮少レンズ系Ｐ
Ｏ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Ｍｌ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
Ｉ〜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Ｍｌ　、Ｍ
２　、Ｍ３　、Ｍ４の順に反射、屈折をし、遮光装置８
Ｌ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ＢＬ１〜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いるので
、遮光装置８Ｌの開口部の縁部は、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。

なお、遮光装置ＢＬは、レチクルＲＴの回路パターン面
ＣＰ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く第１図上下
矢印）に移動可能である。更に、遮光装ｆ［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〜Ｆ
Ｇ４により送りナツトＮＡ１〜ＮＡ４が一方向に移動し
、従って遮光板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ＢＬ１〜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、Ｒθ
は同じ（Ｘ方向、θ方向への駆動ステージ、θＢ（θＢ
１．θ８２．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ＴＵ
Ｒからの吸引力によリレチクル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、Ｒθ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ハーキ
ア、ＢＸＩ　、ＢＸ２　、ＢＹｌ、ＢＹ２　、Ｂθは各
々モータの力に抗する片寄せバネ、ＸＢ。

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
ｆＢＬ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、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ｆ−θレ
ンズ、５Ｓはビームスプリッタである。レーザ発生源Ｉ
Ｓを出たレーザ光が回転多面鏡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、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，８Ｌは偏
光ビームスプリッタ、９Ｒ，９Ｌはリレーレンズ、１０
Ｒ，１０ｍ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，１３ｍ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、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。光源１９Ｒ
，１９Ｌ、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テレご用レ
ンズ２４３．ｉｌｌ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ＩＳ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，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，１１Ｌ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，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Ｘ　Ｍ　、　Ｙ　Ｍ　ｋ：
　、に　ツＴ　Ｘ　、　Ｙ方向に）ｊイドＧＸ、ＧＹＬ
沿ｚＴ移１１する。ＸＨ−ＸＳ、ＹＨ−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θ２
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Ｗ
Ｆ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２方向の上下動及びθ方向に回転回能
である。ステージホルダθＨは図示の如くＸステージＷ
Ｘに固定される。２及びθ方向の駆動用パルスモータＺ
Ｍ、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
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の上方移動量９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
２Ｍ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θＺ及びウェハチャックＷＣが上方即ちＺ
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Ｗ
Ｃがボールベアリング８Ｂ及びｂ２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はエアマイク白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ｗ　Ｆの表面まで
の距離を測定している。ノズルＡＧＩ〜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ｄｌ　Ｇ２　、　Ｇ３、Ｇ４とすると、そ
の平均距離は（ｄｌ　＋ｄ２＋ｄ３　＋６４　）／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　−（ｄ１＋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。

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。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ＺＭへ
の回転方向１回転量２回転速度などの指令情報を記憶す
る。４２Ｚはパルスモータ制御回路であり、レジスタ４
１Ｚ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Ｗ
Ｆの表面位置は結像面位置より例えば２ａｗ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
でも紬−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ＡＧ１〜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０．２ＩＭＲ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０．１履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．ＩＮＲ以内に入ってか
らである。

４９ＺはエアセンサノズルＡＧ１〜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
とウェハ表面迄の距離ｄｌ　、　Ｇ２　。

Ｇ３　、　Ｇ４１．：対応Ｌ／　ｔｃ　電圧出力Ｖ１　
、　Ｖ２　、　Ｖ３　。

Ｖ４を発生する。５０Ｚはアナログデジタル変換器（Ａ
ＤＯ）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２ｍ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４１ｚ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０．１＃ＩＩ以内に入ると、エアセンサノズルＡＧ
１〜ＡＧ４　、電圧変換回路４９Ｚおよびアナログデジ
タル変換回路５０２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ヘバル
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４９Ｚ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 Δｄｌ　−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２μｍであり、マイクロプロセッサ４Ｇ７は２μｍ
単位の移動量Δｄ１をレジスタ４１ｚに与えウェハＺ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　−（ｄ９　＋ｄｌＯ＋ｄ１１＋
ｄ１２）　／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４４
Ｚ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―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の出力は一位電圧変換回路４７Ｚにより変
位置に比例した電圧に変換され、差動増幅器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ｚｓ！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■
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１ｌＩＩ／パルスモ一タ分解能＝ 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４１．７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Ｐ
Ｏ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ＡＧＩ　　・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４０Ｚ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　・Ａ
ｃ１の測定値ｄｌ　・ｄｌ・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。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サノズルＡＧ１によ
って露光領域８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ステージ、ＤハロＣ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ＭＤに
よって駆動される。またＤＣモータにはタフジェネレー
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の出力はスピード制御用としてドライバＭＤにフ
ィードバックされている。Ｘ、Ｙステージの位置は副長
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。ＤｒＦ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ビット変換器ＢＣに入力さ
れ、ビ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、ビット変換器ＢＣ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。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ＤＩＶの分周比を設定するもので、発
振器ＤＩＶ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１あり、現在指令値カウンタＰ
Ｃ■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。Ｏ’Ｆ　Ｆ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ＭＤ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ｖＩ
ａ×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ｆ
！ＩＤＥから成っている。加減速の直線ＡＢ、ＢＣ，Ｃ
Ｄ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ＣＬＰ
に設定し、またＲＡＭアドレス発生器にスタート信号Ｓ
Ｔ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ＰＣ■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〜Ｂ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ＰＣＶ
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ＰＣ■
にＭＡＸスピードデータ、目標指令値ラッチＣＬ■にＭ
ＩＮ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Ｐ）
ｌＡｓＥ３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。

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
Ｖ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ｉｌＪ　ｊａが終了したとみなし、ステージの
停止位置精度の許容Ｉ！（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ＰＣ
Ｐ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Ｌ１３Ａ、　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、１１５ｂを備
える。ここで光源Ｒ，Ｌ１１、コンデンサレンズＲ，Ｌ
１２、明又は暗視野絞りＲ，Ｌ１３Ａ、８、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，Ｌ１６はリレーレンズ、Ｒ，１１７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、Ｒ２１２０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，Ｌ１
６、ＭｔＲ。

Ｌ１７、指標ガラス板Ｒ，Ｌ１７、Ｉ！ｉＩ像レンズし
、Ｌ１９そして高倍Ｉｌ像管ＣＲ，ＣＬと共に受光系を
構成し、対物レンズＲＬ、Ｌ’Ｌ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Ｒ１
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，１１６へ向う。第１３図のウェハ
ＷＦ上の７ライメントマーク＠ＣＲＬ　（ＬＲ）　１１
．１２は基準マークＴＰＲ（Ｌ）を有する指標ガラス板
Ｒ，１１８上に形成された後、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８倍系の
作用を詳説するならば、照明用光源Ｒ，Ｌｌｌ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Ｒ１１１３Ｂの開口を照
明し、更に照明リレーレンズＲ２１１４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，
Ｌ１５ａ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Ｒ９１１５ａ、ｂへ
入射して反射面Ｒ，Ｌ１５ａで反射し、次いで半透過面
Ｒ，Ｌ１５ｂ、反射面Ｒ，１１５ａｔ’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，１１８上に結像した後、搬像レンズＲ，Ｌ
１９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，１２
１は反射ミラー、Ｒ，Ｌ２２はエレクタ、Ｒ，１２３は
Ｒ，Ｌ２０と同様の絞り、ＣＤＲ，ＣＤＬは低倍用ＣＯ
Ｄ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ＣＰＬＩ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５ＣＤＯ，Ｃ
ＤＲ，ＣＤＬＧ、を第１（７）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，ＯＬ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ＣＰＵ及び＾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＾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Ｔ　低倍用Ｔ　Ｖ　１にウェハＷＦのめすマークＷ
ＫＲ。

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ＣＰＩ　、ＣＲ２はレチクルＲＴ１　、　Ｈ
Ｔ２上に設けられた回路パターン（実素子）、５ＣＲ１
，５ＣＬ１．５ＣＲ２，５ＣＬ２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
のめすマークＷＫＲ１。

ＷＫＬＩ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。下方のスクライブ領域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、Ｒ８Ｒ，Ｒ３Ｌ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　
、ＷＫＬｌ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　、ＷＳＬＩ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Ａｓ
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ＫＯ３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８
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５ＣＲ１，５ＣＬ１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。

即ち第１シヨツト（露光）領域１ではレチクルＲＴ１の
特殊マニュアル用マークＭＡＲＩ　、ＭＡＬｌがＭＡＲ
ｌｌ、ＭＡＬＩＩとして、まためすマークＷＫＲ１、Ｗ
ＫＬＩがＷＫＲｌｌ、ＷＫＬｌｌとして、また回路パタ
ーンＣＰ１がｃｐｉｉとして露光（焼付け）される。な
お実際上はレチクルＲＴ１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Ｃ
Ｐ１２の間のスクライブ領域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ＷＫＲｌ
ｌ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ブ領域Ｓ
ＣＵ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
下辺スクライブ領域に各々ＣＬＲ１１，ＣＲ１１ｉ及び
ＣＬＲ１２，ＣＲＬ１２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Ｃ９
Ｄに示すようにレチクルＲＴＩ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ＲＴ２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
イブ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ブ領
域は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、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　　Ｉ　＝ＤＡＴＡ　　（Ｐ　１盲　）　　＋ＤＡ
ＴＡ　　（Ｐ＋２　　）　　＋・・・・・・＋ＤＡＴＡ
　（Ｐ＋　Ｎ　）、ＳＸ２　＝ＤＡＴＡ　（Ｐ２１）＋
ＤＡＴＡ　（Ｐ２２）＋・・・・・・＋ＤＡＴＡ　（Ｐ
２　Ｎ　）、ＳＸＭ　＝ＤＡＴＡ　（ＰＭ　＋　）＋Ｄ
ＡＴＡ　（ＰＭ２　）＋・・・・・・＋ＤＡＴＡ　（Ｐ
ＭＮ　）。

Ｙ方向の加算は ＳＹ　＋　＝ＤＡＴＡ　（Ｐｎ　）＋ＤＡＴＡ　（Ｐ２
＋　）＋・・・・・・＋ＤＡＴＡ　（ＰＭ　＋　）、Ｓ
Ｙ２　＝ＤＡＴＡ　（Ｐ＋２　）＋ＤＡＴＡ　（Ｐ２２
　）＋・・・・・・＋ＤＡＴＡ　（ＰＭ　２　）、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、ＳＹＩ　
。

Ｓｖ２．・・・・・・、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
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１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、３６■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ビット数に特に
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が制騨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ＭＰＬＩ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、　５
１Ｖ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ＭＰｔＪがメモリ３
６Ｖをア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？
５３Ｖの出力は禁止されている。５４ＶＧ、ｔＸＸ方向
積算メモ９４０Ｖ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のり０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ＭＰＬＪ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
のデータの積弊、■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ＭＰ
Ｕ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５２ｖ１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４１Ｖ、及びメモリコントロール回路４
２Ｖ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３６Ｖの
データはバッファ４６Ｖ１メモリ４０Ｖのデータはバッ
フ７４８ｖ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ＳＶ
３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ＷＳＬＩ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ＸＬＩ　、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ＸＬ１．ＸＲＩ　。

ＸＬ２　、ＸＲ２が決定できる。ステップＳＶ８にて（
ＸＲ２−ＸＬ２　）／２を計算しく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５ｖｉｏへ
進む。ステップ５Ｖ１０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ＹＬ
Ｉ　、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Ｐｏ
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
レチクルステージ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Ｒ
Ｔの位置合せの準備を行う。次いでステップ８８４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Ｒ８
Ｒ（Ｌ）の存在を検出器１８Ｒ（Ｌ）により検出する。

ステップＳＳ５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５Ｓ６１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
駆動してしチクル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ＩＩＲ（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８８７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５８１０に進み、まだ許容値内に
到達していないときはステップＳ８９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ＳＳ７．８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５８１０に進む。ステッ
プｓ　ｓ　ｉｏ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５ＣＲ（Ｌ）が露出するよう
にブレードＢＬの開口領域が設定ｅれる。

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Ｓ　Ｓ　
１３でコード化されたレチクル番号ＲＣＮが検出器１８
Ｌ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３３１４に進む
。ステップＳ　Ｓ　１４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（Ｚ方向）に姿勢
変更する。次いでステップＳ３１５でウェハステージＷ
ＳをサーボモータＸＭ、ＹＭによりＸ、Ｙ方向に所定最
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θＺステージを高速に上方移動させる
（ステップＳ　Ｓ　１６）。フＡ−カス検出可能レベル
に達した後エアセンサＡＧＩ〜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θＺ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
イブ領域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ＭＡＲ１。

ＭＡＬｌも焼付けられる。次いでステップ８８２０゜２
２、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２５４　、２５２では面述の
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Ｘ
Ｍ、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８８２０
．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３３２１
．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５３２４からス
テップ５Ｓ２６に進む。ステップ５Ｓ２６ではウェハＷ
Ｆにウェハ番号を書込むためにウェハステージＷＳを所
定位署に移動させ、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ＷＧＮをウェハＷＦの端部（第１４図参照）に廁
込む。ステップ５Ｓ２７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ウェハＷＦが最終
ウェハか否かがステップ５８２８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５８１１
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Ｃ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３　Ｓ　１３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５Ｓ２９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３３３０．３１でθＺステージを高速に上
昇させ、フォーカス検出、平均値算出を行ないステップ
３３３２１〜３２３に進める。ステップ８３３２１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５３３２３ではステッ
プ５８３１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
８３３では基準線ＫＳＬ（テレビ画面上のカーソル）と
ウェハ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、そのずれ吊がＲＡＭ
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のブリアライメントセｙ　トｖ−り
ＷＰＲ（Ｌ）　１　、！：（７）Ｘ、　ＹｆしＪｉｉｋ
一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、ウェ
ハＷＦの高倍アライメント用マークＣＲ（１）ｉｉ、＋
２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
れ昂に従ってθＺステージをパルスモータθＭにより回
転させる（ステップ５Ａ１２）。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＾倍
アライメント用マークＣＲ（Ｌ）　１１．１２とのＸ、
・Ｙずれ船が計測される（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、許言値
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）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５
Ａ５）、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）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Ｗ
Ｓ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）、θＺ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）したなら
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ＷＯＮ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、Ｙ
Ｍにより移動させる。例えばＴＴＬ工学系Ａｓで検出す
る場合はウェハ番号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ＷＯＮを読取る。このときの照明光源としてレーザ
源Ｉｓ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を移動さぜれば良い。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
バルスモ、−タＺＭによりθＺ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５Ａ１５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３３１１に戻り、以下同
様の手順を進む。

以上は一対のオフアキシス光学系ＯＡの高倍系により一
対の高倍アライメント用マークＣＲ（Ｌ）１１、１２を
同時に検出する例を示したが、第２３図Ａ４．Ａ５は一
対の高倍アライメント用マークを順次検出する伯の例を
示す。これは一対の高倍アライメント用マークＯＲ（Ｌ
）　１１．１２間の距離が一対のオフアキシス光学系の
対物レンズＲＬ、ＬＬ間の距離と一致しない場合に有用
である。即ち大直径或いは小直径のウェハもしくは熱膨
張等によるウェハ自体に伸縮が発生している場合に本方
式を用いることができる。第２３図Ａ４．Ａ５の例は第
１３図の一対の高倍アライメント用マークＣＬＲ１１，
ＣＲＬ１２が一対の対物レンズＲＬ、ＬＬ間の外に位置
し、同時検出が不可能であるため右側のマークＣＲＬ１
２に次いで左側のマークＣＬＲ１１を、最も近い対物レ
ンズＲＬ次いでＬしにより順次検出、計測させる場合を
示す。当然左から右の順に検出、計測を行なわせても同
様の効果が得られる。第２３図Ａ４のステップＳ　Ａ　
２１１において、詳記の如くウェハＷＦの右側の第１指
定高倍アライメント用マークＣＲＬ１２を対物レンズＲ
しのほぼ真下に来るようにウェハステージＷＳを移動さ
せ、同時にθ方向の補正駆動を前述ステップＳ　Ａ　１
２と同様に行なう（ステップ５Ａ２１２）。

次いでステップＳ　Ａ　２２でオフアキシス光学系０△
のミラーＲ１７を高倍系に設定し、ステップ５Ａ２３で
オフアキシス光学系ＯＡの基準マークＴＰＲと高倍アラ
イメント用マークＣＲＬ１２とのＸ、Ｙずれ量をＸＲＨ
，ＹＲＨを計測し、結果をＲＡＭに格納、記憶させる。

次いで左側の第２指定高倍アライメント用マークＣＬ　
Ｒ１１を左側の対物レンズＬＬの真下に設定すべくウェ
ハステージＷＳを移動（ステップ５Ａ２４１）させ、以
下前述右側の制御と同様の制御をステップ５Ａ２４２　
、５Ａ２５゜Ｓ　Ａ　２６に示すように行なう。次いで
ステップ５Ａ２７１に移行し、詳記の如くグローバルな
ｘ、ｙ。

θずれＩＩＧＸ、ＧＹ、Ｇθを算出し、またウェハ全体
の伸縮量ＰＥ６１出（ステップ５Ａ２７２）する。ステ
ップ５Ａ２８では先に求めたＧＸ、ＧＹ。

Ｇθが許容値内か否かが判定され、許容値内であれば前
述のステップ５Ａ６１．６２に戻り以下同様の処理が行
なわれる。許容値外であるときはステップ５Ａ２９１　
、２９２に進む。ステップ３　Ａ　２９１では前記Ｘ、
Ｙずれ量に所定稜加算し、さらにそのＸずれ量にウェハ
の伸縮ＩＰＥを左右一対の高倍アライメント用マークＣ
ＬＲ１１，ＣＲＬ１２に対して均等に振り分けた値及び
サーボモータ移動力を加算した値に従ってウェハステー
ジを移動させてウェハの右側マークＣＲＬ１２を対物レ
ンズＲＬの真　下に設定する。。ステップＳ　Ａ　２９
２ではウェハ全体のθ方向ずれ量をパルスモータの分解
能で除し、商と余りに分け、余りをサーボモータで、商
をパルスモータで駆動する。この制御の詳細は後述のス
テップ５ｅａｌ、８２で説明する。このような動作を指
定回数終了したか否かがステップＳ　Ａ　３０で判定さ
れ、指定回数未満のときはステップ５Ａ２２に戻り、同
様の処理が成され、指定回数終了してもステップ５Ａ２
８でＹＥＳにならなければ自動的もしくは手動的に後述
のモードＣに移行させる。ステップ５Ａ２８でＹＥＳに
なれば前述の如くステップ５Ａ６１．６２に戻る。

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３３１２．１３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ＩＸＬＩ　、ＸＲ
１、同Ｙ方向ＹＬ１　、ＹＲｌとすると各々の平均値８
１　Ｘ＝　（ＸＬＩ　＋ＸＲ１）／２゜ＳＩ　Ｙ＝　（
ＹＬＩ　＋ＹＲ１）／２を算出、ＲＡＭに格納、記憶（
ステップ５Ｂ３）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Ｓ２　Ｘ、Ｓ２　Ｙを求める（ステップ
ＳＢ４．５）。次いでステップ５８６１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１８１Ｘ、Ｓ
２　Ｘ、ＳＩ　Ｙ、８２　Ｙからウェハ全体（グローバ
ル）のＸ、Ｙずれ傷及びθ方向のずれ量を下式により求
める。

ＧＸ＝ＳＩ　Ｘ＋Ｓ２　Ｘ／２゜ ＧＹ＝ＳＩ　Ｙ＋Ｓ２　Ｙ／２ ｔａｎＱθ＊　（（ＹＬ２　＋ＹＲ２）／２−　（ＹＬ
Ｉ　＋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５Ｂ６２で熱膨張等によるウェハ全
体の伸縮ＭＰＥ＝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
　　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３３８１．８２に進む。ステップ５８８１では
先に算出したＸ、Ｙずれ拳に所定間＋（Ｋ）加評し、そ
の値にウェハの伸縮ｍＰＥ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３３８２で算出された
結果にサーボモータ移動力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３８８２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
θＭの移動力とし、余りが発生すれば余りの部分をサー
ボモ〜りＸＭ、ＹＭの移動力とする。このサーボモータ
ＸＭ、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。然るに現実の機械段Ｓ１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。ステップ
５Ｂ８１．８２ではこの原理を利用し、パルスモータθ
Ｍ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８８７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を閉じて（ステップ５８１０）ＴＴＬ
計測を終了する。ステップ５Ｂ１１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どれを計測するためのモードであ
る。そこでステップＳ　Ｂ　１２ではまず第１、第２指
定シヨツトの各最後に計測したＹＬＩ　、ＹＲｌ　。

ＹＬ２　、ＹＲ２から各ショットでのθ方向ずれ量ｔａ
ｎ　３θ１　＝　（ＹＬＩ　−ＹＲｌ　）／に１　。

ｔａｎ　３θ２　＝　（ＹＬ２−ＹＲ２）／に２を葬出
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３　Ｂ１４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
は精密重ね合材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＋３θ
２）／２を算出（ステップ８８１６）ｂ、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を回転移動さぜる（ステップＳ
　８１７）。次いで再び各ショットでのθ方向ずれ量Ｓ
θ１′、Ｓθ２′を計？ｌ！！（ステップ５Ｂ１８）Ｌ
、平均 Ｓθ′＝（Ｓ０１′十Ｓθ２’）／２ が許容値内か否かを判別（ステップ５Ｂ１９）Ｌ／、否
のときはステップ５Ｂ１７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７ライメントモードＣについて説明する。

まずステップ５ｃｉｉ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ずれ吊
に定数を加締した値に従ってウェハＷＦの第１ショッ１
−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ステージをパルスモータＺＭ
により所定型上方移動させる（ステップ５Ｃ１３）。次
に第１シヨツト領域でのフォーカスをエへセンサム０１
〜八Ｇ４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Ｐ
ＺによりθＺステージを上または下方移動させる（ステ
ップＳＣ２）。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（８０３
）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ＳＣ５
でレーデ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）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各々ＸＬ、ＹＬ、ＸＲ
，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ｔａｎ３θ
はｔａｎ３θ＝　（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で各ずれ吊の平均値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ＢＳを閉じて（ステップ５Ｃ１２）、次の処理に進
む。上記平均ずれ量ｓｘ、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ＳＣ１では
上記ＹＬ、ＹＲからＳ−θを算出する。この算出された
Ｓθに従ってθＺ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。

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ずれ山が第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
Ｇ１０１　、１０２に進み、以外であればステップ５Ｃ
１１１〜１１３進む。ステップＳ　Ｃ１０１、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Ｗ
ＳＲ（Ｌ）ｎ−１がウェハＷＦ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θＺステージを
回転させる。ステップ５Ｃ１１１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がつＩ　ハ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５Ｃ１１２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かめずマーク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５Ｃ１０２と同様にパ
ルスモータθＭによりθＺ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７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５Ｃ１５で判定し、最終でないときはス
テップ５Ｃ１６１〜１６４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８７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１２Ｒ
（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５Ｃ
１５で判定され、ステップ５Ａ１２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ｊ９１９Ｒ１９Ｌ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、さらに暗視野、明視野の選択を絞り
Ｒ１３Ａ、　Ｒ１３Ｂ、　Ｌ１３Ａ、　Ｌｉ２Ｓの選択
により行なう。

また各７ライメントマークの選択は第１５図のように行
なう。

［効　果Ｊ 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（＾速）、＾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ｌｌｌ！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、第１２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１
６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８１〜Ｓ５、第２２図８１〜Ｓ５、第
２４図８１〜Ｂ３、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・・・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・・・レー
ザ干渉計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のオフアキシス光学系の各々にウェハ上の複数のア
   ライメント用マークを順次対向させてアライメントを行
   なわせる制御手段を備えたアライメント装置。