JP2006086163A

JP2006086163A - 露光装置

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Publication number: JP2006086163A
Application number: JP2004266498A
Authority: JP
Inventors: Sumimasa Yamamoto; 純正山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】ウエーハ1ロット（２５枚程度）を露光する間にベースラインが変動しオーバーレイ精度が悪化する。
【解決手段】投影光学系を通さずに、レチクル駆動ステージ及びウエーハ駆動ステージに設けられたマーク位置を計測ＲＷ測定スコープを備え、ベースライン計測の直後にＲＷ測定スコープ内に設けられた指標マークを測定基準に、レチクル基準マーク、ウエーハステージ基準マークの絶対位置を測定し、測定値を記憶しておく。任意に設定されたウエーハ枚数ごとにレチクル基準マーク、ウエーハステージ基準マークの絶対位置をＲＷ測定スコープにて計測し、ベースライン計測直後の測定値からのずれ量をステージの変形分として認識し、補正する。ウエーハ側においては、補正後、更にオフアクシス顕微鏡にて自身に内蔵された指標マークを測定基準にステージ基準マーク位置を計測し、ずれ量をオフアクシス顕微鏡自身の変形分として認識し補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オフアクシス方式の基板位置測定系を備えた投影露光装置に関する。本発明は、特に原版と感光性基板とを同期してそれぞれ所定の方向に走査することにより、原版上のパターンを逐次感光性の基板上に露光する走査型の投影露光装置に好適に適用される。

従来、ＬＳＩ或は超ＬＳＩ等の極微細パターンから形成される半導体素子の製造工程において、マスクに描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して焼き付け形成する縮小型投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に伴いパターン線幅のより一層の微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応として解像力の向上がなされてきた。

解像力の向上と同時にこれら半導体素子の集積度を上げていくに連れ、マスクパタ−ンと感光基板パタ−ンとの整合状態の許容範囲も年々厳しくなってきている。感光基板、所謂ウエーハの位置情報を得ためのウエーハ面上のアライメント（位置合わせ）マ−クの観察方式としては、従来以下の３通りの方式が用いられている。
１．投影光学系を介してウエーハのアライメントマークの位置を測定するＴＴＬ方式
２．投影光学系を介することなく直接ウエーハのアライメントマークの位置を計測するオフアクシス方式
３．投影光学系を介してウエーハとレチクルを同時に観察し、両者の相対位置関係を検出するＴＴＲ方式等がある。

上記のＴＴＬ方式の例として、ＴＴＬ−ＡＡ（ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅＬｅｎｓＡｕｔｏ
Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）と呼ばれる投影光学系を介して、非露光光のアライメント波長の光を用いてウエーハ上のアライメントマークを検出する方法がある。このＴＴＬ−ＡＡのメリットとしては次の点が挙げられる。投影光学系の光軸とＴＴＬ−ＡＡの光軸を結ぶライン（所謂、ベースライン）の距離を非常に短く配置できるため、アライメント計測時と露光時のウエーハステージの駆動量が少ない。従って、ウエーハステージ回りの環境変化による投影光学系の光軸とＴＴＬ−ＡＡの光軸までの距離の変動で発生する測定誤差を小さく抑えることができる。つまり、ベースラインの変動が少ないというメリットがある。

ところが、露光光がＡｒＦレーザーやＦ２レーザーを光源とした短波長光に移行すると、使用硝材が限定されるため、投影光学系のアライメント波長に対する色収差の補正が困難になる。従って、投影光学系の色収差の影響を受けないオフアクシス方式のウエーハ観察顕微鏡（以下、オフアクシス顕微鏡と呼ぶ）が有効になる。

又、オフアクシス顕微鏡の場合、投影光学系を介さないため、任意の波長を用いることができ、加えて、広い波長域の光源を使用出来るというメリットもある。広帯域の波長光を使用するメリットとしては、ウエーハ上に塗布された感光材（レジスト）に対して、薄膜干渉の影響を除去できるといったことが挙げられる。従って、広帯域の波長光に対して収差補正可能なオフアクシス顕微鏡は重要なアライメント検出系と言える。

観察位置と露光位置の関係を直接測定することができないオフアクシス顕微鏡を使用して、レチクルとウエーハとのアライメントを行う場合、予めオフアクシス顕微鏡の計測中心とレチクル上パターンの投影像中心（露光中心）との間隔である、所謂ベースライン量を求める必要がある。そして、オフアクシス顕微鏡測定によってウエーハ上ショット内のアライメントマークの計測中心からのずれ量が検出され、このずれ量とベースライン量を加味した距離だけウエーハをオフアクシス顕微鏡観察位置から移動することによって当該ショット領域の中心が露光中心に正確に位置合わせされる。

ところが、露光装置を使用していく過程で、経時変化により、次第にベースライン量が変動することがある。このようなベースライン変動が生じると、ウエーハ上ショット中心をレチクル上パターンの投影像中心に送り込むことができないためアライメント精度（重ね合わせ精度）が低下することになる。従って、定期的にオフアクシス顕微鏡の計測中心とレチクル上パターンの投影像中心との間隔を正確に計測するためのベースライン計測を行う必要がある。

図1は投影露光装置のベースライン計測の原理を模式的に示した図である。擬似レチクルＲ２には、投影光学系露光エリア内にマークＭ１が設けられている。図１に示すように、擬似レチクルＲ２はレチクル駆動ステージ１上に保持され、このレチクル駆動ステージ１は擬似レチクルＲ２の中心を投影光学系２の光軸ＡＸに合致させるように移動される。ウエーハ駆動ステージ３上には、ウエーハＷ１の表面に形成されたアライメントマークと同等のマークＭ２を有する擬似ウエーハＷ２がウエーハＷ１と干渉しない位置に付設され、このマークＭ２が投影光学系２の投影エリア内の所定位置にくるように不図示のレーザー干渉計により、ウエーハ駆動ステージ３を位置決めすると、擬似レチクルＲ２の上方に設けられたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ
ｔｈｅＲｅｔｉｃｌｅ）方式の観察顕微鏡４（以下、ＴＴＲ顕微鏡と呼ぶ）によって、擬似レチクルＲ２のマークＭ１と擬似ウエーハのマークＭ２とが同時に検出され相対位置測定を行う。

投影光学系２の外側（露光エリア外）には、オフアクシス顕微鏡５が配置されている。オフアクシス顕微鏡５の光軸は、投影像側面では投影光学系２の光軸ＡＸと平行である。そして、オフアクシス顕微鏡５の内部には、ウエーハＷ１上のマーク、又は擬似ウエーハ上マークＭ２の位置測定をする際の基準となる指標マークＭ３がガラス板に設けられ、投影像面（ウエーハＷ１表面又は擬似ウエーハＷ２表面）とほぼ共役に配置されている。

図１に示すように、ＴＴＲ顕微鏡４を用いて擬似レチクルＲ２のマークＭ１と擬似ウエーハＷ２上のマークＭ２とが位置合わせされた時のウエーハ駆動ステージ３の位置を不図示のレーザー干渉計で計測する。この値をＸ１とする。オフアクシス顕微鏡５の指標マークＭ３とマークＭ２とが位置合わせされたときのウエーハステージ３の位置をレーザー干渉計で計測する。このときの値をＸ２とするとベースライン量ＢＬは、差（Ｘ１−Ｘ２）を計算することで求められる。このベースライン量ＢＬは、後でウエーハＷ１上のアライメントマークをオフアクシス顕微鏡５で計測して投影光学系２の直下に送り込むときの基準量となるものである。即ち、ウエーハＷ１上の１ショット（被露光領域）の中心とアライメントマークとの間隔をＸＰ、ウエーハＷ１上のアライメントマークがオフアクシス顕微鏡の指標マークＭ３と合致したときのウエーハ駆動ステージ３の位置をＸ３とすると、ショット中心とレチクル中心Ｃとを合致させるためには、ウエーハ駆動ステージ３を次式の位置に移動させれば良い（Ｘ３−ＢＬ−ＸＰ）。

このように、オフアクシス顕微鏡を用いてウエーハＷ１上のアライメントマーク位置を測定した後、ベースライン量ＢＬに関連する一定量だけウエーハ駆動ステージ３を送り込むだけで、直ちにレチクルＲ１のパターンをウエーハＷ１上のショット領域に正確に重ね合わせて露光することができる。但し、レチクルセットマークＭ４と擬似レチクルＲ２上マークＭ１間寸法は別手段により測定しておき、レチクルセットマークＭ４にレチクルＲ１を位置合わせしておく必要がある。尚、ここでは１次元方向についてのみ考えたが、実際には２次元で考える必要がある。更に、ここでは単純化のためマーク１個でベースライン測定を行ったが実際には露光領域複数点で計測し、レチクル、ウエーハ間の角度ずれについても補正を行う。

以上のようにオフアクシス顕微鏡を使用した場合、ベースライン量を常に正確に測定し、その値を反映することにより、レチクルとウエーハの正確な位置合わせが可能となっている。

公知例として、特許文献１がある。

特開平０２−０５４１０３号公報

ベースラインは投影像の中心に対するマーク位置測定装置全体の位置の変動、或はウエーハステージの駆動精度等により変動する。投影像の中心からマーク位置測定装置の計測中心までを距離ＢＬとすると、温度が変化することにより、投影光学系及びマーク位置測定装置を支持している構造物の（熱膨張係数）×ＢＬだけ熱変形が発生する。又、レチクルステージが熱変形をした場合もレチクルから干渉計基準面までのスパンをＬとすると（熱膨張係数）×ＢＬだけ熱変形が発生し、レチクル位置ずれに繋がる。更に、オフアクシス顕微鏡自身が熱変形することも考えられ、これらがレチクル、ウエーハ間の位置合わせ誤差となる。

これらのずれを検知、補正するためには、先述のベースライン計測を行う必要がある。

しかし、ベースライン測定を行うためには、擬似レチクル、擬似ウエーハ上のマークを同時観察するＴＴＲ顕微鏡を用いた測定が入る。このＴＴＲ顕微鏡は通常は対物レンズが露光光を遮るのを防止するため、退避位置に逃げており、測定時のみ露光光通過領域まで移動することにより測定している。従って、ＴＴＲ顕微鏡による計測を行うにはこの対物レンズの駆動のための時間が必要となる。又、擬似レチクル、擬似ウエーハ上マークを測定点に移動させるためのステージ駆動時間や計測自体の時間も必要となる。これらベースライン計測時間は生産性を悪化させる。高精度化とともに生産性が露光装置に求められているため、生産性を悪化させるＴＴＲ方式の測定器を用いた上記ベースライン計測を頻繁に行うことは許されない状況になっている。このため、一度、先述のベースライン計測を行った後スループットを落とすことなく、如何にベースラインずれ量を補正できるかが現状の露光装置が抱えている課題となっている。

本発明は斯かる点に鑑み、ベースライン計測間のベースライン変動による位置合わせ誤差の影響を小さくし、スループットを悪化させることなく、レチクル、ウエーハの位置合わせを高精度に行うことができる露光装置を提供することを目的とする。

投影光学系を通さずにレチクル駆動ステージ及びウエーハ駆動ステージに設けられたマーク位置を計測するレチクル、ウエーハ測定スコープ（以下、ＲＷ測定スコープと呼ぶ）を備え、ベースライン計測の直後にレーザー干渉計基準でＲＷ測定スコープ検出領域にレチクル基準マーク、ウエーハステージ基準マークが位置するようにレチクル駆動ステージ、ウエーハ駆動ステージを移動させる。ＲＷ測定スコープ内に設けられた指標マークを測定基準にレチクル基準マーク、ウエーハステージ基準マークの絶対位置を測定し、測定値を記憶しておく。任意に設定されたウエーハ枚数の露光が終わる度に、同位置にレチクル駆動ステージ、ウエーハ駆動ステージを移動し、レチクル基準マーク、ウエーハステージ基準マークの絶対位置をＲＷ測定スコープにて計測し、ベースライン計測直後の測定値からのずれ量をステージの変形分として認識し、補正する。補正後、オフアクシス顕微鏡計測位置にウエーハステージ基準マークを移動し、オフアクシス顕微鏡にて自身に内蔵された指標マークを測定基準にウエーハステージ基準マーク位置を計測し、ベースライン計測時からのずれ量をオフアクシス顕微鏡自身の変形分として認識し補正する。これらにより、ベースライン計測から次のベースライン計測までのレチクル、ウエーハ位置合わせずれ量を最小に抑える。

本発明によれば、ベースライン計測から次のベースライン測定の間のベースライン変動要因のうち、ステージ熱変形による原版、基板位置ずれ及びオフアクシス顕微鏡の熱変形による位置ずれを補正できる。これにより、ベースライン計測から次のベースライン計測の間のずれを少なくすることができる。従って、スループットを低下させることなく高精度なアライメント性能の維持が可能になり、微細な回路パターンが効率よく安定して露光できる。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図２は本発明を実施する露光装置の概略図である。各部の名称、機能のうち、図１と同様のものに対しては同符号をつけ詳細説明を割愛する。本実施の形態の露光装置は一般にエキシマレーザーから成る光源６と、光源６から発せられた照明光であるレ−ザー光Ｌ１を所定の形状の光束に成形する光学系である光源レンズ系７と、該光源レンズ系７によって所定の形状に形成されたレ−ザー光Ｌ１をレチクルＲ１を経て基板であるウエーハＷ１に結像させる投影光学系２から成る。レチクルＲ１及びウエーハＷ１はそれぞれレチクル駆動ステージ１、ウエーハ駆動ステージ３に搭載されており、投影光学系２の倍率分駆動量比率を変えて、２つのステージを同期させて駆動することにより、走査露光を可能としている。２つのステージは不図示のレーザー干渉計により位置測定ができる。２つのステージ上にはそれぞれベースライン計測時に用いるために擬似レチクルＲ２上にマークＭ１、擬似ウエーハＷ２上にマークＭ２が設置されている。

更に、投影光学系を通してマークＭ１、Ｍ２を同時に観察し、その位置関係を計測する機能として、露光光を用いたＴＴＲ顕微鏡４が備わっている。ＴＴＲ顕微鏡４の光源は光源レンズ系７内に光路切り換えミラー機構８を設けておき、ＴＴＲ顕微鏡4使用時にはミラーをレーザー光Ｌ１光路中に入れてＴＴＲ顕微鏡4光源用レーザー光Ｌ２を取り出す。レーザー光Ｌ２はレーザー導入光学系９を経てＴＴＲ顕微鏡４に入射される。ＴＴＲ顕微鏡４には露光時に露光光を遮らないよう、可動式の対物レンズ１０が設けられている。

レチクル側にはレチクルセットマークＭ４とレチクル上マークＭ５の相対位置を測定するレチクル顕微鏡１１が設置されている。レチクル顕微鏡１１にて、レチクルセットマークＭ４とレチクル上マークＭ５の相対位置を測定し、レチクル位置合わせ機構１２により、ずれ量を追い込むことにより、レチクル駆動ステージ１に対してレチクルＲ１を所望の位置に合わせる。ウエーハ側には、ウエーハ上マークＭ６の位置を測定するためのオフアクシス顕微鏡１３が設けられている。オフアクシス顕微鏡１３内部には測定基準となる指標マークＭ３が内蔵されており、このマークを基準にウエーハ上マークＭ６の位置測定を行うことができる。投影光学系の光軸ＡＸと平行の項軸を持ち投影光学系を通さずにレチクルセットマークＭ４及びウエーハステージ基準マークＭ２を自身に設けられた指標マークＭ７を計測基準にして計測するレチクル、ウエーハ測定スコープ（以下、ＲＷ測定スコープと呼ぶ）１４が備えられている。

以上の構成概略図を基に機能の説明を以下に示す。

レチクル駆動ステージ１に保持されたレチクルＲ１のパターンをウエーハに重ね合わせて走査露光をする際には、両ステージを正確に同期させて駆動させる必要があると共に、レチクルＲ１とウエーハＷ１の絶対位置を一致させる必要がある。このため、従来技術で述べたように、ＴＴＲ顕微鏡４を用いてベースライン計測を行う。擬似レチクルＲ２をレチクル駆動ステージ１により投影光学系２露光範囲内に送り込む、擬似レチクルＲ２は、投影光学系露光範囲内にベースライン計測用マークＭ１が配置してあると共にレチクルＲ１と同様に露光範囲外にも位置合わせ用マークが配置されている。

次に、擬似ウエーハＷ２を投影光学系２下に来るようにウエーハ駆動ステージ３を移動する。擬似ウエーハＷ２にも擬似レチクルＲ２同様にベースライン計測用マークＭ２が配置されている。レチクル、ウエーハ両ベースライン計測用マークを投影光学系中心に配置するように不図示干渉計で位置測定しながらレチクル駆動ステージ１、ウエーハ駆動ステージ３を駆動する。駆動後マークＭ１、Ｍ２を重ねてＴＴＲ顕微鏡４で観察するＴＴＲ顕微鏡４は照明光としてレーザー光Ｌ２を導入し、ウエーハ及びレチクル上のマークをＣＣＤカメラにて画像として取り込み、２つのマークの位置関係を計測する機能を持っている。通常の露光時にはＴＴＲ顕微鏡４内の対物レンズ１０は露光光を遮らないように露光光通過エリアから退避させている。ＴＴＲ顕微鏡測定時には対物レンズ１０を測定像高まで駆動させる。このＴＴＲ顕微鏡４により、レチクル、ウエーハマーク両者のずれ量が最小になるようウエーハ駆動ステージ３を駆動すると共に、位置合わせ残差量を測定する。このときのレチクル駆動ステージ１、ウエーハ駆動ステージ３の位置をそれぞれレーザー干渉計で測定しておく。

次に、オフアクシス顕微鏡１３により擬似ウエーハＷ２上マークＭ２の位置を内臓の指標マークＭ３基準で測定する、従来例で述べた通り、この測定値とウエーハステージ干渉計測定値を基に投影光学系２とオフアクシス顕微鏡１３計測中心、つまりベースラインＢＬを測定することができる。ベースラインが求められたことにより、オフアクシス顕微鏡１３計測中心にウエーハＷ１上マークＭ６の位置合わせを行い、ベースライン分ウエーハ駆動ステージを駆動することにより、ウエーハＷ１上マークＭ６をベースライン計測時に合わせ込んだ位置に送り込むことができる。

一方、レチクル側は擬似レチクルＲ２上マークＭ１とレチクルセットマークＭ４間距離を干渉計、ステージ基準マークＭ２、ＴＴＲ顕微鏡４を使用して、予め求めておく。この寸法をＲＬとすると、このＲＬ寸法分ベースライン計測時の位置からレチクル駆動ステージを移動させることにより、ウエーハＷ１のショット中心を投影光学系のレチクル像中心に合わせ込むことができる。尚、レチクルをレチクル駆動ステージ１に置く際には、レチクル顕微鏡１１、レチクル位置合わせ機構１２により、予めレチクルセットマークＭ4にレチクルマークＭ５が合わせ込まれている必要がある。ベースライン測定後露光動作中はレチクルＲ１を干渉計基準で一定の位置にレチクル駆動ステージで送り込み、ウエーハＷ１上マークＭ６をオフアクシス顕微鏡１３で位置測定し、ベースライン分ウエーハ駆動ステージ３を移動させ、走査露光するという動作を繰り返すが、各部の熱変形等により、ベースラインは変化する。

先述のＴＴＲ顕微鏡４を用いたベースライン計測を頻繁に行うことにより、様々な要因によるベースライン変動をキャンセルすることができるが、ＴＴＲ顕微鏡４の対物レンズ１０駆動や測定時間が余分に必要なため、スループットを悪化させることになる。そのため、本実施の形態ではベースライン計測後の位置合わせ誤差を減らすため、ＲＷ測定スコープを用いて投影光学系を通さずに、レチクルセットマークＭ４及びウエーハステージ基準マークＭ２を自身に設けられた指標マークＭ７を計測基準にして計測し、その計測値を用いてベースライン変動の一部を補正する機能を持つ。

図３にＲＷ測定スコープ１４の模式図を示す。

ＲＷ測定スコープ１４内部には指標マークＭ７が内蔵されており、このマークをＣＣＤカメラ１５にて取り込み、これを計測基準としている。レチクルセットマーク観察用光学系１６、ウエーハステージ基準マーク観察用光学系１７を備え、それぞれのマークをＣＣＤ１５上に結像させて、指標マークＭ７との相対位置を測定することにより両マーク位置を測定できる機能を持っている。ＲＷ測定スコープ１４は常に一定のマークしか観察しないため、オフアクシス顕微鏡１３のようにプロセス多様化に対応する必要がなく、スコープ内に様々な切り換え機構を持たないため、熱源が少なく、熱変形による計測値ずれが起きにくい構造となっている。図２に戻って説明する。

ベースライン計測直後にレチクルセットマークＭ４、ウエーハステージ基準マークＭ２を干渉計基準でＲＷ測定スコープ計測位置に移動させ、両マーク位置を指標マークＭ７基準で計測する。その測定値はベースライン計測直後の値として記憶しておく。その後、露光を行い、予め設定した枚数のウエーハを処理する度にＲＷ測定スコープ１４により、レチクルセットマークＭ４、ウエーハステージ基準マークＭ２の位置測定を行う。この時の測定値とベースライン計測直後の測定値を比較し、変動量をレチクル、ウエーハ両駆動ステージの変形量と認識し、補正する。レチクル側においては、ＲＬに変軽量ΔＲＬを加味して投影光学系上に送り込む。補正後ウエーハステージ基準マークＭ２をオフアクシス顕微鏡１３計測領域に干渉計基準で移動し、オフアクシス顕微鏡１３にてウエーハステージ基準マークＭ２位置を測定し、ベースライン計測時からのずれ量をオフアクシス顕微鏡１３自身の位置ずれ量ΔＢＬとして認識する。

露光の際にはウエーハマークＭ６を指標マークＭ３基準で測定後、その測定値とベースラインＢＬとΔＢＬを加味した量だけ干渉計基準でウエーハを移動させることにより、オフアクシス顕微鏡１３位置変動に関わらず投影光学系２の一定の位置にウエーハ上ショット中心を送り込むことが可能となる。レチクル側においてもＲＬとΔＲＬを加味した量だけレチクルステージによりレチクルＲ１を投影光学系２上に送り込むことにより、レチクル駆動ステージ変形に関わらず、一定の位置にレチクルを送り込むことができるため、投影光学系を通したレチクル像中心とウエーハ上ショット中心との相対位置を合わせることができる。但し、ベースライン変動の要因はステージ系の変形やオフアクシス顕微鏡１３の位置変動以外にも考えられる。例えば、投影系の位置変動や投影光学系内部の光学部品の熱変形による光軸変化等も考えられる。

本実施の形態のようにＲＷ測定スコープを用いた補正だけではこれらのような要因によるベースライン変動は補正することができないため、一定期間経る度に先述のＴＴＲ顕微鏡を用いたベースライン計測を行う必要がある。
本実施の形態はベースライン計測を実施してから次のベースライン計測を実施するまでの位置ずれを最小限に抑えるための機能として有効である。

＜実施の形態２＞
図４は実施の形態２の装置の概略図である。図４は実施の形態１の図２と同様の露光装置の中で同様の機能を持つレチクル、ウエーハ測定系における別の実施の形態を示している。各部の名称、機能のうち、図２と同様のものに対しては同符号を付し、詳細説明を割愛する。本実施の形態ではＲＷ測定スコープ１４の計測指標マークＭ７がオフアクシス顕微鏡１３の指標マークを兼用している点が実施の形態１と異なる。
図４を基に実施の形態２についての詳細を説明する。

実施の形態２においても実施の形態１と同様に、露光動作前にベースライン計測を行う。ベースライン計測手法の説明は実施の形態１と同一のため割愛する。本実施の形態では、オフアクシス顕微鏡１３は内部に、基準となる指標マークを持たず、ＲＷ測定スコープ１４の指標マークＭ７を測定基準として用いる。図５に実施の形態２のオフアクシス顕微鏡１３及びＲＷ測定スコープ１４の模式図を示す。各部の名称、機能のうち、実施の形態１の図３と同様のものに対しては同符号を付し、詳細説明を割愛する。

オフアクシス顕微鏡１３は内部に、測定基準となる指標マークを持たず、検出したステージ基準マーク、ウエーハ上マーク像は光学系１８により、ＲＷ測定スコープ１４に入射される。入射後、ＣＣＤカメラ１５に結像され、指標マークＭ７を測定基準にしてステージ基準マーク、ウエーハ上マーク位置を測定する構成になっている。尚、紙面にて説明の都合上、図５ではオフアクシス顕微鏡１３とＲＷ測定スコープ１４が投影光学系２を挟み、対峙する位置に設置されているが、光路長短縮のためにも可能な限り２つの測定系を近づけることが望ましい。

機能自体は実施の形態１と同様に、ベースライン計測後所定枚数のウエーハを処理する度に、ＲＷ測定スコープ計測により、ステージ変形要因を排除後、オフアクシス顕微鏡１３にてウエーハステージ基準マークＭ２を指標マークＭ７基準で測定し、ベースライン計測直後の測定値からのずれ量をオフアクシス顕微鏡１３の位置ずれ量として補正する。本実施の形態の構成では、オフアクシス顕微鏡１３とＲＷ測定スコープ１４とで部品の共用化が図られているため、よりコストダウンが可能である点、又指標マークがより熱変動の少ない箇所に設けることができるので、熱変形の影響を受けにくい点が従来例に比べ利点となる。但し、実施の形態１と同様に、ベースライン変動の要因はステージ系の変形やオフアクシス顕微鏡１３の位置変動以外にも考えられるため、本実施の形態においても一定期間を経る度に先述のＴＴＲ顕微鏡を用いたベースライン計測を行う必要がある。本実施の形態もベースライン計測を実施してから次のベースライン計測を実施するまでのレチクル、ウエーハ位置合わせ誤差を最小限に抑える手段として有効である。

従来技術のベースライン計測方法を示す概略図である。本発明の実施の形態１を表す概略図である。本発明の実施の形態１のＲＷ測定スコープ部の模式図である。本発明の実施の形態２を表す概略図である。本発明の実施の形態２のオフアクシス顕微鏡部、レチクル、ウエーハ測定スコープ部の模式図である。

符号の説明

ＡＸ投影光学系光軸
ＢＬベースライン
Ｌ１露光光源レ−ザー光
Ｌ２計測用光源レーザー光
Ｒ１レチクル
Ｒ２擬似レチクル
Ｗ１ウエーハ
Ｗ２擬似ウエーハ
Ｍ１擬似レチクル上位置合わせマーク
Ｍ２ウエーハステージ基準マーク
Ｍ３オフアクシス顕微鏡指標マーク
Ｍ４レチクルセットマーク
Ｍ５レチクル上位置合わせマーク
Ｍ６ウエーハ上位置合わせマーク
Ｍ７レチクル、ウエーハ測定スコープ指標マーク
ＢＬベースライン
１レチクル駆動ステージ
２投影光学系
３ウエーハ駆動ステージ
４ＴＴＲ顕微鏡
５オフアクシス顕微鏡
６光源レーザー
７光源レンズ系
８光路切り換えミラー機構
９ＴＴＲ顕微鏡レーザー導入光学系
１０可動式対物レンズ
１１レチクル顕微鏡
１２レチクル位置合わせ機構
１３フアクシス顕微鏡
１４レチクル、ウエーハ測定スコープ
１５レチクル、ウエーハ測定スコープＣＣＤカメラ
１６レチクルセットマーク観察光学系
１７ウエーハステージ基準マーク観察光学系
１８オフアクシス顕微鏡内観察光学系

Claims

露光光源からの照明光を原版に照射する照明光学系と、前記原版に形成されたパターンを感光性の基板上に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の光軸から離れた位置に検出領域を有し前記感光性基板上の位置合わせ用マークの位置を測定する基板上マーク位置測定装置を有する露光装置において、
投影光学系を通さずに原版ステージ及び基板ステージに設けられたマーク位置を計測するスコープを備えたことを特徴とする露光装置。
任意に設定した枚数の基板を処理する度に原版ステージ、基板ステージ上マーク位置計測を行うことにより変形要因による原版ステージ、基板ステージ位置ずれ量を補正することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
任意に設定した枚数の基板を処理する度に原版ステージ、基板ステージ上マーク位置計測を行うことにより変形要因による原版ステージ、基板ステージ位置ずれ量を補正した後基板上マーク位置測定装置にて基板ステージ上マークを観察し基板上マーク位置測定装置自身の位置ずれ誤差を測定、補正することを特徴とする請求項１記載の露光装置。