JPS61258425A - 露光方法 - Google Patents

露光方法

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JPS61258425A
JPS61258425A JP60099513A JP9951385A JPS61258425A JP S61258425 A JPS61258425 A JP S61258425A JP 60099513 A JP60099513 A JP 60099513A JP 9951385 A JP9951385 A JP 9951385A JP S61258425 A JPS61258425 A JP S61258425A
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reticle
stage
alignment
value
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JP60099513A
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Naoki Ayada
綾田 直樹
Mitsugi Yamamura
山村 貢
Fumiyoshi Hamazaki
浜崎 文栄
Kazuo Takahashi
一雄 高橋
Masao Kosugi
小杉 雅夫
Mitsuaki Seki
関 光明
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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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】 [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
る方法に関する。
[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を
備えた露光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。10は露光
用光源系にして、超高圧水銀灯などの光111LP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だめの
インテグレータレンズ系Ll、シャッターSTルンズ系
L2、反射[/13 、L/:/X系L3、遮光装置B
L、レンズ系L4、反射&iM4 、レンズ系L5、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19M3 、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(Throug
h  Thelens)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7ラ
イメントのためのオフアクシス光学系、WSはウェハW
F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M7によりウェハステージWSの
移動制御を行なう。
第2図は遮光波NBL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NAI〜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〜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M1 、M
2 、M3 、M4の順に反射、屈折をし、遮光装置B
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2BL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Bしの開口部の縁部は、回路パターン面C
P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、遮光装置8L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〜PM4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〜FG
4により送りナツトNAI〜NA4が一方向に移動し、
従って遮光板811〜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R
T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RK R、RK L
 /J< 設置、ノられている。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,R
8L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、1<
θは同じくX方向、θ方向への駆動ステージ、θB(θ
81.θ82.θB3)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T
UR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。PX、PY、Pθ
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 、8X2 、BYl 、BY2 、Bθ
は各々モータの力に抗する片寄せバネ、XB。
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倦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
1BL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1
Sを出たレーザ光が回転多面III 38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,8
Lは偏光ビームスプリッタ、9R,9Lはリレーレンズ
、10R,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IIR,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、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テレビ用レ
ンズ24S、l1l(II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様にミラー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,111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7ライメント
動作に使用する。
CR,CLは高倍用光電高解像度撮像管、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は各々ナーボモータXM、YMによってX、Y
方向にガイドGX、GYに沿って移動する。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Z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θ)(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θ
)」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
lS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*ma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GLG2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θZ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 、G
5 、G6を介してステージθZ及びウエハヂVツク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,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AGl、AG3はエ
アマイクロセンサノズルであり、不図示のAG2.AG
4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di d2 、 d3、d4とすると、その平均距
離は(d1+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P
O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=cJo −(dl +d2 +d3 +d4 )
/4なる偵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。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
12の移動量指令情報に基づき、パルスモータZMのオ
ーブ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2 tam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PO1,:!ii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0.11111I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0.1mm
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
とウェハ表面迄の距離d1 、 d2 。
d3 、 d4 k、対応Lりil圧出力V1.V2 
、V3 。
■4を発生する。5ozはアナログデジタル変換器<A
DC)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21以上離れているので、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2軸が上昇し、・ウェハが結像面位置
より0、1111111以内に入ると、エアセンサノズ
ルAG1〜AG4.電圧変換回路49Zおよびアナログ
デジタル変換回路5ozを通じてマイクロプロセッサ4
02は測定範囲に入った事を検知し、レジスタ412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AG1〜AG4 、電圧変換回路49Zおよび
アナログデジタル変換回路50Z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
2μm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AG
1〜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43
ZにΔd2−do −(d9.+d10+d11+d1
2) /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43.2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4
52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。渦電流型
位置センサ【Sの出力は変位電圧変換回路47Zにより
変位日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Za構の移動量とレ
ジスタ43Zにより指示された移動m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40Z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、ノメルスモータ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の分解能で除粋して余りが算出されたどき
、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437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。
第13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@−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AGI〜AG4は図の様に位置してい
るのでエアセンサノズルAGI  ・AC2・AC3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に近づけ
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・AC3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AG
4からは応答入力がない。そこでマイクロプロセッサ4
02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 ・AG2 ・AG3の測定i
!dl  ・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 +63 )/3
として算出する。領域への焦点位置合せはこの算出値を
基に行なわれる。
領域への露光が終了して次に8の領域の露光を1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40Z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【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又、移動する間に次の露光領域Bでの焦点合
わせを終t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)G、tX、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MO
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の出力はスピード制御用としてドライバ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ビット変換IBG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り・−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
RM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。CL 
V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。
COMVはコンパレータであり、現在指令値カウンタP
CV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PC■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II、II III vI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0N10.FF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III III
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11Ps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
V laX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CD1一定速度Vs+in″で運動する
定速区間DEから成っている。加減速の直11AB、B
C,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七り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
HASEI 、PHASE2 、PI−IAsE3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。
P HA S E 1のデータはスタート点へからDO
WNスピード切換点Cまでの制御を行なうデータであり
、PHASE2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
、PHASE3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
PトIAsEI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
動面がそれぞれセットされ、駆動モード発生器DMGは
スイッチ5WfON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1
0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PC■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P
Cv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
v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
、及び移動車設定用ランチ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がそれぞれセットされる
と同時に駆動モード発生器DMGに位置副部モードを設
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TNT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(IIm(以
下トレランス)の判定を行なう。マイクロプロセッサC
P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ァキシ2ス光学系
OA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、
L15a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,L12、
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
b1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13図のウェハW’
Fのアライメント用マークCRL (LR)11、12
またはWPR(L)i上を落射照明する。
R,11G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TPR2TPLを有する指標ガラス板で、
基準マー・り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,115a、b、リレーレンズR,L1
6、鏡R1117、指標ガラス板R,L17、I11像
レンズR,L19そして高倍撮像管CR,lL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,115aで反射して半透過面
R,115b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@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″り像T
PR,(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R;L14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、L’L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R1(yt5a、
bへ入射して反射面R,115aで反射し、次イテ半透
過面R,115t)1反射面R,L15aで反・射して
これを射出し、リレーレンズR,Li6でリレーされて
、指標ガラス板R,118上に結像した侵、撮像レンズ
R,119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
されたフ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ショット(露光)gA域が
投影レンズPOの投影野牛の規程゛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,L23はR,120と同様の絞り、CDR,C
DL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)−ITの他にサブCPCI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liI1w
J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(DTV受fglliT
V1に信号ラインL1で接続され、へ倍率TVカメラC
R,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AG、を高倍用
TV2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O
Aの指標ガラス板R(L)18のj3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1
3図の低イ8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。10はT 、T L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のおずマーク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
との位置合ゼ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 、CF2はレチクルRT1.RT2
上に設けられた回路パターン(実素子)、5CR1,5
CL1,5CR2,5CL2 G;を実jll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R’
T 1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。
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。
MA ml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、Lm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,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WKRl 
、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RTZ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B
Lはまず第17図Aに示すように回路パターンCPIの
領域とその左右のスクライブ領域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。
即も第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MAR1、MALlがMARI
I、MALllとして、まためすマーク−WKRl 、
WKLIがWKRll、WKLllとして、また回路パ
ターンCP1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の間のスクライブ領域5CR12L11は回路
パターンCPII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20.261i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,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
PRI 、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
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の移動長が最短で好ましい。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WKR
11が、またW811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CF3I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、WK
L2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MAR11,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pt
t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  (Pn  )  +DAT
A  (P I2 )  +・・・・・・+DATA 
(P+ N )、Sx2−DATA (P2+ )+D
ATA (P22 )+・・・・・・+DATA (P
2 N )。
SXM−DATA (PMI  )+DATA (PM
2  )+・・・・・・+DATA  (PMN ) 
 、Y方向の加算は SY+ −DATA (Pn )+DATA (P21
 )+・・・・・・+DATA (PM + )、SY
2−DATA (P+2 )+DATA (P22 )
+・・・・・・+DATA (PM2 )、SYM−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+ Sv+ +S
 v 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(
X方向、Y方向にIFJ!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(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うッチ33Vに格納される
。ラッチ33Vの出力データはX方向の加算ブロワ6x
とY方向の加算ブロックYへ出力さ←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、37■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ピツト、加碑器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MPLI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MPU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、sov、siv
はX方向積算メモリ38V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
ドアドレスとライト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M’PUがメモリ36
Vをアクセスする時のアドレスバッフ?で坐り、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53
Vの出力は禁止されている。54VはX方向積算メモリ
40Vのアドレスを発生するメモリアドレス−回路、5
5V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MPLI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、 5
8Vは夫々マイクロプロセッサMPtJのデータバス4
4に接続された、X位置表示レジスタ、Y位置表示レジ
スタで、59■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
1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1、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
。津だマイクロプロセッサMPUを介して第9図、のC
PUへ送られ、ウェハステージをサーボモ〒りによりマ
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34.38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(ま、マイクロプロセッサMPU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りる。
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tl:i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、 40
Vをアクセスする時は、当然ながらメモリのアドレス、
り一下ライト信号、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46■、メモIJ、4(j■
のデータはバッファ48Vを経由してデーツバ1ス44
Vに送られ、マイクロプロセッサに読み取られる。 2 第21図のフローチャートを用いて更に詳しく不明する
。ステップS■1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
の加戸が開始される。マイクロプロセッサはステ、ツブ
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S・v34・でマイクロプロセッサはメモリに格納さ
れた画像部、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SV
4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、−夕の最大値と
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
IIA(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?O%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SV、5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 i XRI 。
XL2 、XR2が決定できる。ステップSV8にx 
(XR2−X、L2 ) /2ヲHt算L <XR1−
XLl )/2と等しいか否かを比較し、もしGよぼ等
しGプればここで一知した座標はアライメントマークで
あると判!9でステYプSV9へ進み、比較値が大きく
異つ工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5V10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マークンがないと
みなして4ライメンド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
めるご仁ができる。
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方兜の位竺検知が独立に行うことができ検知が簡単に
なる。0画像データを燐納するメモリの客足が少なくな
る等があげられる。
以下、本発明の動作奪第22〜25図のフローチャート
に従って説明する。
まて第22図81のステップS81においては金での装
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、T T、 Lアライメント光学系As全体
をY〃向に移動させるとともに対物レンズ11.R(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RK
R(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W1牽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S52では
レチクルRTをレチクルチャックRΩに真空吸引トより
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タに
よりY方向に移動させると午もに対物レンズ11R(L
)及び対物ミラ712R(L )を不図示やパルスモー
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R
8R(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P
X、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1
2R(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SS8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 1G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。
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5813
でコード化されたレチクル番QRCN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19m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5S14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L
Z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〜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Z
M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θノ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、318)。次い
で露光用光11LP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W
KRn、WKLnが焼付けられる(ステップS S 1
9)。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。
MALIも焼付けられる。次いでステップ532G。
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5S251 、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θZ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によリ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5S2G、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8821.23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
 1G)に戻しておく。R終ショット領域を露光し終る
とステップ8824からステップ8826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聞き、コード化された
ウェハ番号及びまたはロット番号WCNをウェハWFの
端部(第14図参照)に書込む。ステップ5S27でウ
ェハステージWSをウェハ排出(受取)位l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88
28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S S 13まで前述同様の動作が行なわれ、
ステップ8813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8829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5S3G、31でθ2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
5S321〜323に進める。ステップ33321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58323ではステッ
プ5sai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
833では11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ずれ最が計測され、そのずれ量がRAM
に記憶される。次いでステップ5S34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ずれ最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)方向ずれ量に従って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、この高倍系によ
り基準マークTPR(L)と高倍アライメンド用マーク
C’ R,(1) 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
でつ、エバの伸縮量も計測され、許容値内であるとぎは
その値をXの各々のずれ口に振分加算する。ステップS
A4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TP’R(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・ツブ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
値に従ってウェハステージWSをサーボモータXM、Y
M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θZ
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1
2R(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(SA10)したならばステ
ップS A 12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@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WCN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5A14ではパルス
モータ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5S11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OR(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他の例を
示す。これは一対の高倍アライメント用マークCR(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CRL12
に次いで左側のマークCL R11を、最も近い対物レ
ンズRL次いでLL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図へ4のステップ5A211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RL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3 A 12と同様に行なう(ステッ
プ5A212>。次いでステップ5A22でオフアキシ
ス光学系OA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TP
Rと高倍アライメント用マークCRL12とのX、Yず
れm(XR1−1,YRI−1)を計測し、結果をRA
M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
の真下に設定ずべきウェハステージWSを移動(ステッ
プ5A241)さ眩、以下前述右側の制御と同様の制御
をステップSA 242.5A25.5A26に示すよ
うに行なう。次いでステップSA 271に移行し、詳
記の如くグローバルなX、Y、θずれmGX、GY、G
oを算出し、またウェハ全体の伸縮ff1PEも算出(
ステップ5A272)する。ステップ5A28では先に
求めたGX、GY、Go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S A 2
91では前期X、Yずれ囚に所定団加算し、さらにその
Xずれ聞にウェハの伸縮ff1P、Eを左右一対の高倍
アライメント用マークCLRII、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7
2−りCRL12を対物レンズRLの真下に設定する。
ステップS A 292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、商と余りに分は余りを
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8881゜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5A28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3A61
.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31312.13
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S[32)、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l1XL1 
、XR1、同Y方向YLI 、YRIとすると各々の平
均値SI  X=  (XLI  +XR1)/、2゜
81  Y=  (YLl  +YR1)/2を算出、
RAMに格納、記憶(ステップSB3 ’)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82 X、8
2 Yを求める(ステップSB4.5)。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181X、82 X、81 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− (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31362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ラ788
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3B81.82に進む。ステップ8381では先に
算出したX、Yずれ量に所定量(キ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
1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5B82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
ータ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m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887で許容値内に入ったことを判別すれば次
のステップ5812に進む。指定回数終了したらレーザ
シャッタBSfvBじて(ステップ5B10)TTL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8812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YLl、YRl 。
YL2 、YR2から各ショットでのθ方向ずれ量ta
n sθ1 = (YLI −YRI )/に1 。
tan SO2−(YL2−YR2)/に2を算出する
。算出されたS01,3θ2が許容内か否かが判別(ス
テップ3813)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5B14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5B16)L、、レチクルステージR3
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 1
7)。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8818)L、、平均 Sθ′=(Sθ1′+Sθ2’)/2 が許容値内か否かを判別(ステップ5B19)t、、、
否のときはステップS B 17に戻し同様の動作をく
り返す。ステップ8819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IKsL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ずれ曇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
により所定量上方移動させる(ステップ5C13)。次
に第1シヨツト領域でのフォーカスをエアセンサAGI
〜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P
ZによりOZステージを上または下方移動さぼる(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(SC3
)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88を開き(SSC4)、レーザ[18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(7)X。
Yずれm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)L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を閏じて(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。
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 、 102に進み、以外であればステップ5
C111〜113進む。ステップ5CIOI 、 10
2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がウェハWFのめずマーク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WStX、Y方向に移動させる。同時にス
テップ3 C113ではステップsci。
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
のようにステップ5C12に進み、次いでステップ5C
13に進む。ステップ8013では露光を妨害しないよ
うに対物レンズIIR(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3 Q 161〜164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θZステージをフォーカス検出直に達する
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1
2R(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R5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や合せ
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3 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。
また本装置はマニュアルア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1Sの光路に拡散板DFを挿入す
る。
またオフアキシス光学系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、 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。
第26図は第23図A2の他の実施例を示すフローチャ
ートである。第23図A2との相違点はステップ3 A
 111にて次のショット領域に対応するエアセンサに
より再びフォーカスを検出する点とステップ3 A 1
11,112の次にステップSATに戻す点である。こ
のように構成することにより露光前のフォーカス検出が
更に確実となり、従って重ね合せ精度が格段に向上する
ものである。
[効 果] 本発明は以上のように極めて高い重ね合せ精度に多大の
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Z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−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76ツク図、第15
図A、B、Cはテレビモニタの各個を示す図、第16図
A、Bはレチクルの各個を示す図、第16図C,Dはら
エノいの露光の様子を説明する図、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22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、第26
図゛は第23図A2例の更に他の実施例を示すフローチ
ャートである。 IO・・・露光用光源系、 As・・・T”T Lア−ラ“イメシト光学系、RT・
・・レチクル、R8・・・レチクルステージ、PO・・
・縮少投影レンズ系、 OA・・パオファキシスアライメント光学系、W’F・
・・ウェハ、WS・・・ウェハステージ、L−’Z・・
・レーザ干渉計。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ウェハ上の特定ショット領域に関するフォーカス情報を
    複数計測し、その計測結果に基いて目標フォーカス値に
    達するまでウェハを上下動させた後に露光を実行し、次
    いで次のショット領域に対応する距離情報に基いてウェ
    ハを上下動させるとともに次のショット領域まで移動さ
    せ、その後当該ショット領域に関する距離情報を複数計
    測し、その計測結果に基いて目標フォーカス値に達する
    までウェハを上下動させた後に露光を実行する露光方法
JP60099513A 1984-10-18 1985-05-13 露光方法 Pending JPS61258425A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60099513A JPS61258425A (ja) 1985-05-13 1985-05-13 露光方法
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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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02142112A (ja) * 1988-11-24 1990-05-31 Nikon Corp 投影式露光装置および投影式露光方法ならびに素子製造方法
JP2009301035A (ja) * 2008-06-10 2009-12-24 Applied Materials Israel Ltd 繰り返しパターンを有する物体を評価するための方法及びシステム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02142112A (ja) * 1988-11-24 1990-05-31 Nikon Corp 投影式露光装置および投影式露光方法ならびに素子製造方法
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