JPH0697031A

JPH0697031A - 投影露光装置の位置決め方法

Info

Publication number: JPH0697031A
Application number: JP4244481A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JP3218581B2

Abstract

(57)【要約】【目的】オフ・アクシス方式のアライメント系を備え
た投影露光装置において、アライメント系のベースライ
ン量やレチクルの回転量を高精度に計測する。【構成】ウエハステージ６のウエハＷの隣に大型基準
マーク板１７を固定し、大型基準マーク板１７上にＴＴ
Ｒ方式のアライメント系５Ａ，５Ｂとウエハアライメン
ト系９とが同時に観察できるような間隔で、基準マーク
３８Ａ，３８Ｂ及び基準マーク３９を形成する。ウエハ
ステージ６の走り方向を基準マーク３８Ａ及び３８Ｂを
結ぶ直線で定まる座標系に沿うように補正し、レチクル
Ｒを基準マーク３８Ａ及び３８Ｂを基準にして固定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハ又
は液晶表示素子用のガラスプレート等の基板に塗布され
た感光材にマスクパターンを露光する投影露光装置の位
置決め方法に関し、特にオフ・アクシス方式のアライメ
ント系の所謂ベースライン量を高精度に管理する機能を
備えた投影露光装置の位置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、オフ・アクシス方式のアライメン
ト系を備えた投影露光装置では、特開昭５３−５６９７
５号公報、特開昭５６−１３４７３７号公報に開示され
ているように、感光基板としてのウエハを保持してステ
ップ・アンド・リピート方式で２次元的に移動するウエ
ハステージ上に基準マーク板を固定し、この基準マーク
板を使ってオフ・アクシス方式のアライメント系と投影
光学系との間の間隔、即ち所謂ベースライン量を管理し
ていた。

【０００３】図１３は、従来のオフ・アクシス方式のア
ライメント系を備えた投影露光装置の要部を示し、この
図１３において、図示省略した光源系からの露光光が主
コンデンサーレンズ１により集光されてレチクルＲを均
一な照度で照明している。レチクルＲはレチクルステー
ジ２上に保持され、レチクルステージ２はレチクルＲの
中心Ｒｃが投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと合致した状態で
レチクルＲを保持する。また、レチクルＲの下面のパタ
ーン領域の外側には１対のアライメント用のレチクルマ
ーク３Ａ及び３Ｂが形成され、レチクルマーク３Ａ及び
３Ｂの上方にはそれぞれミラー４Ａ及び４Ｂを隔ててＴ
ＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のアライメント系５
Ａ及び５Ｂが配置されている。

【０００４】露光時にはレチクルＲのパターンが投影光
学系ＰＬを介してウエハステージ６上のウエハＷの各シ
ョット領域に投影露光される。ウエハＷの各ショット領
域にはそれぞれアライメント用のウエハマークが形成さ
れている。また、ウエハステージ６上のウエハＷの近傍
には、アライメント用のマーク８が形成された基準マー
ク板７が固定されている。基準マーク板７が投影光学系
ＰＬの投影視野内のレチクルマーク３Ａ又は３Ｂとほぼ
共役な位置に来るようにウエハステージ６を位置決めす
ると、レチクルＲ上のアライメント系５Ａ又は５Ｂによ
りそれぞれレチクルマーク３Ａ又は３Ｂとマーク８とが
同時に検出される。レチクルマーク３Ａ（３Ｂについて
も同様）とレチクルＲの中心Ｒｃとの間隔Ｌａは設計上
予め定められている値であり、投影光学系ＰＬの像面
（基準マーク板７の表面）におけるレチクルマーク３Ａ
の投影点と光軸ＡＸとの間隔はＬａ／Ｍとなる。このＭ
はウエハＷ側からレチクルＲ側に対する投影光学系ＰＬ
の倍率であり、投影光学系ＰＬが１／５縮小投影光学系
の場合には、Ｍ＝５である。

【０００５】また、投影光学系ＰＬの外側にはオフ・ア
クシス方式のウエハアライメント系９が配置されてい
る。ウエハアライメント系９の光軸は、ウエハステージ
６上では投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行である。そし
て、ウエハアライメント系９の内部には指標マークが形
成された指標板１０が固定され、指標板１０の指標マー
クの形成面は基準マーク板８の表面と共役である。

【０００６】さて、ウエハアライメント系９のベースラ
イン量ＢＬは、一例としてウエハアライメント系９のウ
エハステージ６上での光軸とレチクルＲの中心Ｒｃの投
影光学系ＰＬによる投影点との間隔として定義される。
そのベースライン量ＢＬを計測するためには、ウエハス
テージ６を駆動して、例えば先ず基準マーク板７のマー
ク８をウエハアライメント系９の直下の位置Ａに移動さ
せて、そのマーク８の像とウエハアライメント系９の中
の指標マークとの位置ずれ量及びそのときのウエハステ
ージ６の座標を読み取る。ウエハステージ６の座標はレ
ーザ干渉計により高分解能で計測される。これによりマ
ーク８がウエハアライメント系９の光軸上にあるときの
ウエハステージ６の座標（Ｘ１，Ｙ１）が求められる。

【０００７】次に、ウエハステージ６を駆動して基準マ
ーク板７のマーク８を順次レチクルマーク３Ａ及び３Ｂ
とそれぞれ共役な位置Ｃ及びＢの近傍に移動させて、マ
ーク８の像とレチクルマーク３Ａ及び３Ｂとの位置ずれ
量並びにそのときのウエハステージ６の座標を読み取
る。これにより、マーク８がレチクルマーク３Ａとレチ
クルマーク３Ｂとの中央部、即ちレチクルＲの中心Ｒｃ
の共役点にあるときのウエハステージ６の座標（Ｘ２，
Ｙ２）が分かるので、座標（Ｘ１，Ｙ１）と座標（Ｘ
２，Ｙ２）との間隔としてベースライン量ＢＬが求めら
れる。このベースライン量ＢＬが、後にウエハＷ上のウ
エハマークの座標をウエハアライメント系９で読み取っ
てから、この読み取った座標に基づいてウエハＷの各シ
ョット領域を投影光学系ＰＬの露光領域内で位置決めす
るときの基準量となる。

【０００８】即ち、ウエハＷ上の或るショット領域の中
心とウエハマークとのＸ方向の間隔をＸＰ、そのウエハ
マークがウエハアライメント系９の光軸と合致したとき
のウエハステージ６のＸ方向の位置をＸ３、ベースライ
ン量ＢＬのＸ方向の成分をＢＬｘとすると、そのウエハ
マークにより指定されるショット領域の中心とレチクル
Ｒの中心Ｒｃの投影点とを合致させるためには、ウエハ
ステージ６を次式の量だけＸ方向に移動させればよい。Ｘ３−ＢＬｘ−ＸＰ

【０００９】また、Ｙ方向への移動量も同様の式で表す
ことができる。なお、その計算式は図１３の配置を用い
た場合の計算式であり、レチクルマーク３Ａ，３Ｂの配
置又はウエハアライメント系９の配置等によりその計算
方法は異なる。何れの計算式を用いる場合でも、オフ・
アクシス方式のウエハアライメント系９を用いて予めウ
エハＷ上の各ウエハマークの位置を検出した後に、検出
された位置に応じてウエハＷ上の各ショット領域を投影
光学系ＰＬの露光領域内で位置決めして露光することに
より、レチクルＲのパターンがウエハＷの各ショット領
域に正確に重ね合わせて露光される。

【００１０】また、レチクルＲが投影光学系ＰＬの光軸
の回りに基準の角度から回転して取り付けられていても
重ね合わせ精度が悪化するため、次のようにしてレチク
ルＲの回転量（レチクル・ローテーション）が計測され
る。即ち、図１３において、ウエハステージ６を駆動し
て、基準マーク板７のマーク８を順次位置Ｂ及びＣに移
動させて、それぞれアライメント系５Ｂ及び５Ａにより
マーク８の共役像とレチクルマーク３Ｂ及び３Ａとの相
対位置関係を計測する。これにより、ウエハステージ６
の走り方向を基準としたレチクルＲの回転量が計測され
る。そして、従来はウエハステージ６の走り方向を基準
としたレチクルＲの回転量が所定の許容値以下になるよ
うに、図示省略したレチクル微動機構によりレチクルＲ
の回転量を調整していた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の投影露光装置で
は、ウエハステージ６の走り方向を基準としてオフ・ア
クシスのウエハアライメント系９のベースライン量及び
レチクルＲの回転量が計測されていたので、ウエハステ
ージ６の座標計測系の測定誤差等によりベースライン量
及びレチクルＲの回転量の計測が高精度に実行できない
不都合があった。即ち、ウエハステージ６の座標をモニ
ターするレーザ干渉計の光路で生ずる揺らぎの影響、ウ
エハステージ６の初期の座標のリセット位置の誤差又は
ウエハステージ６上でレーザビームを反射する移動鏡の
設定位置の誤差等により、ウエハステージ６の座標の計
測値に誤差が混入し、その計測値に基づくベースライン
量やレチクルＲの回転量にも誤差が混入していた。

【００１２】本発明は斯かる点に鑑み、オフ・アクシス
方式のアライメント系を備えた投影露光装置において、
そのアライメント系のベースライン量やレチクルの回転
量を高精度に計測するための位置決め方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置の位置決め方法は、露光すべきパターン（１２）とア
ライメント用の複数のマーク（３Ａ，３Ｂ）とが形成さ
れたマスク（Ｒ）を位置決めして固定するマスクステー
ジ（２）と、複数の基板マークが形成された感光基板
（Ｗ）を保持してこの感光基板を位置決めする基板ステ
ージ（６）と、マスク（Ｒ）のパターンを基板ステージ
（６）上の感光基板（Ｗ）上の各基板マークの近傍の領
域に結像投影する投影光学系（ＰＬ）と、マスク（Ｒ）
を介することなく感光基板（Ｗ）上の基板マークを検出
する第１のマーク検出手段（９）と、基板ステージ
（６）上に配置されたマスク用の基準マーク（３８Ａ又
は３８Ｂ）の共役像とマスク（Ｒ）のマーク（３Ａ又は
３Ｂ）との位置ずれ量を投影光学系（ＰＬ）を介して検
出する第２のマーク検出手段（５Ａ又は５Ｂ）とを備え
た投影露光装置の基板ステージ（６）の位置決め方法に
関するものである。

【００１４】そして、本発明では、基板ステージ（６）
上に設けられ、第１のマーク検出手段（９）によって検
出される第１の基準マーク（３９）及びマスク用の基準
マークとしての複数の第２の基準マーク（３８Ａ，３８
Ｂ）がそれぞれ第１のマーク検出手段（９）及び第２の
マーク検出手段（５Ａ，５Ｂ）により同時に検出される
ように離れて配置された基準マーク板（１７）と、基板
ステージ（６）の移動座標及び回転量を計測する基板ス
テージ座標計測手段（１８Ｘ，１８Ｙ，１９Ｘ，２０
Ｘ，２１Ｙ）とを有し、予め基準マーク板（１７）と基
板ステージ座標計測手段（１８Ｘ，１８Ｙ，１９Ｘ，２
０Ｘ，２１Ｙ）の座標軸（Ｘ，Ｙ）との傾きを計測して
おき、基板ステージ（６）の走り座標系を基準マーク板
（１７）を基準として定めるようにしたものである。

【００１５】この場合、基準マーク板（１７）の複数の
第２の基準マーク（３８Ａ，３８Ｂ）の共役像とマスク
（Ｒ）の複数のマーク（３Ａ，３Ｂ）との位置ずれ量を
第２のマーク検出手段（５Ａ，５Ｂ）により検出して、
この検出された位置ずれ量及びその予め計測しておいた
傾きより、マスク（Ｒ）と基板ステージ座標計測手段
（１８Ｘ，１８Ｙ，１９Ｘ，２０Ｘ，２１Ｙ）の座標軸
との傾きを算出することが望ましい。

【００１６】また、第２のマーク検出手段（３Ａ，３
Ｂ）を所定の軸に沿って移動自在に配置し、その算出さ
れた傾きの補正が行われた基板ステージ座標計測手段
（１８Ｘ，１８Ｙ，１９Ｘ，２０Ｘ，２１Ｙ）の座標軸
に沿って第２のマーク検出手段（３Ａ，３Ｂ）を移動さ
せるようにしてもよい。

【００１７】

【作用】斯かる本発明によれば、第１の基準マーク（３
９）及び複数の第２の基準マーク（３８Ａ，３８Ｂ）が
それぞれ第１のマーク検出手段（９）及び第２のマーク
検出手段（５Ａ，５Ｂ）により同時に検出されるように
離れて配置された大型の基準マーク板（１７）が設けら
れている。従って、基板ステージ（６）を移動させるこ
となく、オフ・アクシスのアライメント系としての第１
のマーク検出手段（９）により第１の基準マーク（３
９）の位置を検出し、第２のマーク検出手段（５Ａ，５
Ｂ）により第２の基準マーク（３８Ａ，３８Ｂ）の位置
を検出し、予め求められている第１の基準マーク（３
９）の位置と第２の基準マーク（３８Ａ，３８Ｂ）の位
置との間隔にそれら検出結果の補正を行うことにより、
オフ・アクシスのアライメント系のベースライン量を高
精度且つ高速に求めることができる。

【００１８】そして、基板ステージ（６）の走り座標系
の一方を例えば基準マーク板（１７）の複数の第２の基
準マーク（３８Ａ，３８Ｂ）を通る直線に平行に設定す
ることにより、基板ステージ（６）のピッチング誤差を
低減することができる。

【００１９】次に、上記のように第２のマーク検出手段
（５Ａ，５Ｂ）により複数の第２の基準マーク（３８
Ａ，３８Ｂ）の位置が検出されているので、これらの位
置関係より大型の基準マーク板（１７）を基準とした場
合のマスク（Ｒ）の回転量を求めることができる。この
場合、基板ステージ（６）を移動させることなく、その
回転量が求められる。

【００２０】また、予め基準マーク板（１７）と基板ス
テージ座標計測手段（１８Ｘ，１８Ｙ，１９Ｘ，２０
Ｘ，２１Ｙ）の座標軸（Ｘ，Ｙ）との傾きが計測してあ
るので、上記のようにして求めたマスク（Ｒ）の回転量
とその傾きとより、基板ステージ座標計測手段（１８
Ｘ，１８Ｙ，１９Ｘ，２０Ｘ，２１Ｙ）の座標軸（Ｘ，
Ｙ）とマスク（Ｒ）の座標系との傾きが求められる。即
ち、レチクルローテーションに相当するマスク（Ｒ）の
回転誤差を容易且つ極めて高精度に計測できる。

【００２１】次に、第２のマーク検出手段（３Ａ，３
Ｂ）を所定の軸に沿って移動自在に配置し、その算出さ
れた傾きの補正が行われた基板ステージ座標計測手段
（１８Ｘ，１８Ｙ，１９Ｘ，２０Ｘ，２１Ｙ）の座標軸
に沿って第２のマーク検出手段（３Ａ，３Ｂ）を移動さ
せるようにした場合には、第２のマーク検出手段（３
Ａ，３Ｂ）を移動させても高精度にマーク検出が行われ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。図１は、本実施例の投影露光装置の構成を
示し、この図１３に対応する部分に同一符号を付して示
す図１において、レチクルＲ上の露光対象とする回路パ
ターンが形成されたパターン領域１２の外側に対向する
ようにアライメント用の２個のレチクルマーク３Ａ，３
Ｂが設けられている。一方のレチクルマーク３Ａの上方
にミラー４Ａを介してＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）
方式のアライメント系５Ａが配置され、他方のレチクル
マーク３Ｂの上方にもミラー４Ｂを介してＴＴＲ方式の
アライメント系５Ｂが配置されている。レチクルＲはレ
チクルステージ２上に保持され、レチクルステージ２
は、図示省略した駆動系によりレチクルＲを２次元平面
内で平行移動（Ｘ，Ｙ方向）及び回転させることができ
る。

【００２３】露光時にはレチクルＲのパターンが投影光
学系ＰＬを介してウエハステージ６上のウエハＷの各シ
ョット領域に投影露光される。また、レチクルＲの上方
の一方のＴＴＲ方式のアライメント系５Ａにおいては、
ミラー４Ａを介して対物レンズ１３Ａによりレチクルマ
ーク３Ａ及び投影光学系ＰＬの投影領域内のマークの像
がＹ方向用の撮像素子１４Ａの撮像面及びＸ方向用の撮
像素子１５Ａの撮像面に結像される。また、対物レンズ
１３Ａからの光の一部は受光素子１６Ａにも入射する。
受光素子１６Ａの受光面は投影光学系ＰＬの瞳面（フー
リエ変換面）と共役である。同様に、他方のＴＴＲ方式
のアライメント系５Ｂにおいても、ミラー４Ｂを介して
対物レンズ１３Ｂによりレチクルマーク３Ｂ及び投影光
学系ＰＬの投影領域内のマークの像がＹ方向用の撮像素
子１４Ｂの撮像面及びＸ方向用の撮像素子１５Ｂの撮像
面に結像される。また、対物レンズ１３Ｂからの光の一
部は投影光学系ＰＬの瞳共役の受光素子１６Ｂにも入射
する。

【００２４】本実施例において、ウエハステージ６上の
Ｘ方向の端部には、Ｘ方向用のレーザ干渉計１９Ｘ及び
ピッチング計測用のレーザ干渉計２０ＸからそれぞれＸ
方向に平行に射出されるレーザビームＬＢ１（図２
（ａ）参照）及びＬＢ２を入射方向に反射する移動鏡１
８Ｘを取り付け、ウエハステージ６上のＹ方向の端部に
は、Ｙ方向用のレーザ干渉計２１ＹからＸ方向に垂直な
Ｙ方向に平行に射出されるレーザビームＬＢ３を入射方
向に反射する移動鏡１８Ｙを取り付ける。この場合、レ
ーザビームＬＢ１の延長線とレーザビームＬＢ３の延長
線とは投影光学系ＰＬの光軸ＡＸで交差している。

【００２５】また、ウエハステージ６上のウエハＷの近
傍で且つ移動鏡１８Ｘと移動鏡１８Ｙとが交差している
領域の内側に大型基準マーク板１７を固定する。大型基
準マーク板１７上には、２個の基準マーク３８Ａ及び３
８ＢをＸ方向にほぼ平行な直線に沿って形成し、基準マ
ーク３８Ａ及び３８Ｂの垂直２等分線上に沿ってＹ方向
に離れた位置に基準マーク３９を形成する。基準マーク
３８Ａ及び３８Ｂの間隔は、これら基準マーク３８Ａ及
び３８ＢをそれぞれＴＴＲ方式のアライメント系５Ａ及
び５Ｂで同時に観察できるように設定する。大型基準マ
ーク板１７上には後述のようにその他の種々のアライメ
ントマークを形成する。

【００２６】大型基準マーク板１７は、石英板等の低膨
張係数の透明部材の表面にクロム等の蒸着層を形成し、
その一部にエッチング等により基準マーク等の形状の光
透過部を形成したものである。また、大型基準マーク板
１７上には、投影光学系ＰＬ側から照明される基準マー
クの他に、基準マーク３８Ａ，３８Ｂ等のようにウエハ
ステージ６側から照明して使用されるものがある。そこ
で、ライトガイド２２を介してウエハステージ６の内部
にレチクルＲを照明する際に用いる露光光と同じ波長帯
の照明光ＩＬを導き、その照明光ＩＬで大型基準マーク
板１７上の所定のマークを底面側から照明する。

【００２７】９はオフ・アクシスのウエハアライメント
系を示し、ウエハアライメント系９をウエハステージ６
に対向する反射プリズム２３、対物レンズ２４、ミラー
２５、本体部２６、Ｘ方向用の撮像素子２７Ｘ及びＹ方
向用の撮像素子２７Ｙより構成し、ウエハアライメント
系９を投影光学系ＰＬのＹ方向の側面部に取り付ける。
その反射プリズム２３に対向する領域のマークの像がそ
れぞれ撮像素子２７Ｘ及び２７Ｙの撮像面に結像され
る。この場合、本実施例では、ウエハステージ６を駆動
して、大型基準マーク板１７の基準マーク３８Ａ及び３
８ＢをそれぞれＴＴＲ方式のアライメント系５Ａ及び５
Ｂで観察できる位置に配置したときに、ウエハアライメ
ント系９の観察視野内に基準マーク３９が収まるよう
に、基準マーク３９の位置を設定する。従って、本実施
例ではＴＴＲ方式のアライメント系５Ａ，５Ｂ及びウエ
ハアライメント系９により同時にそれぞれ大型基準マー
ク板１７上の対応する基準マークを観察することができ
る。従って、ウエハステージ６を移動させることなく、
オフ・アクシスのウエハアライメント系９のベースライ
ン量を計測することができる。

【００２８】また、投影光学系ＰＬのＸ方向の側面部に
補助用のウエハアライメント系１１を固定する。この補
助用のウエハアライメント系１１もウエハステージ６に
対向する反射プリズム２８、対物レンズ２９、ミラー３
０、本体部３１、Ｘ方向用の撮像素子３２Ｘ及びＹ方向
用の撮像素子３２Ｙより構成されている。この補助用の
ウエハアライメント系１１は、ウエハアライメント系９
と同様に大型基準マーク板１７上の基準マークの位置を
観察するために使用される。

【００２９】更に、本実施例では、レチクルＲを介する
ことなく投影光学系ＰＬのみを介してウエハＷ及び大型
基準マーク板１７上のマークを検出するためのＴＴＬ
（スルー・ザ・レンズ）方式のウエハアライメント系
を、Ｘ方向用とＹ方向用とで分離して設ける。Ｘ方向用
のＴＴＬ方式のウエハアライメント系は、レチクルステ
ージ２と投影光学系ＰＬとの間のＹ方向の外周部に固定
されたミラー３３Ｘ、対物レンズ３４Ｘ及び対物レンズ
３４Ｘを介して投影光学系ＰＬ側から戻された光を受光
する受光素子３７Ｘを有している。更に、対物レンズ３
４Ｘを介して投影光学系ＰＬにアライメント用の検出光
を入射するために、ウエハステージ６上にスリット状の
光ビームを送出するためのレーザステップアライメント
方式の送光系（以下、「ＬＳＡ方式の送光系」という）
３５Ｘと２光束の可干渉性の光ビームを送出するための
送光系（以下、「ＬＩＡ方式の送光系」という）３６Ｘ
とが切り替え方式で設けられている。

【００３０】同様に、Ｙ方向用のＴＴＬ方式のウエハア
ライメント系は、レチクルステージ２と投影光学系ＰＬ
との間のＸ方向の外周部に固定されたミラー３３Ｙ、対
物レンズ３４Ｙ及び対物レンズ３４Ｙを介して投影光学
系ＰＬ側から戻された光を受光する受光素子３７Ｙを有
している。また、Ｘ方向用のＴＴＬ方式のウエハアライ
メント系と対称に、ウエハステージ６上にスリット状の
光ビームを送出するためのＬＳＡ方式の送光系３５Ｙと
２光束の可干渉性の光ビームを送出するためのＬＩＡ方
式の送光系３６Ｙとが切り替え方式で設けられている。
なお、図１ではＹ方向用のＴＴＬ方式のウエハアライメ
ント系は投影光学系ＰＬに関してＸ軸の正の方向に配置
されているが、実際にはそのウエハアライメント系はＸ
軸の負の方向に配置されている。

【００３１】図２（ａ）は図１中の大型基準マーク板１
７の詳細なマーク形状及びマーク配置を示し、この図２
（ａ）に示すように、レチクルマーク用の基準マーク３
８Ａ及び３８Ｂはそれぞれ破線で囲まれた光透過部の中
に遮光性のＸ方向用とＹ方向用との遮光性のマルチマー
クパターンを配置して形成され、オフ・アクシスのウエ
ハアライメント系９用の基準マーク３９はＸ方向及びＹ
方向にそれぞれ所定ピッチで形成された反射型の格子パ
ターンである。基準マーク３８Ａ及び３８ＢのＸ方向の
間隔をＭとする。レチクルマーク用の基準マーク３８Ａ
及び３８Ｂを囲む破線内の光透過部は、それぞれ図１の
ライトガイド２２を介して導いた照明光により底部から
照明されており、基準マーク３８Ａ及び３８Ｂは発光性
のマークということができる。

【００３２】また、基準マーク３８ＢのＸ方向の近傍
に、Ｙ方向に所定ピッチの回折格子よりなる２光束干渉
用の基準マーク４０Ｙを配置し、基準マーク３８Ａ及び
３８Ｂの中央を中心としてその基準マーク４０Ｙを反時
計方向に９０°回転した位置にＸ方向に所定ピッチの回
折格子よりなる２光束干渉用の基準マーク４０Ｘを配置
する。これら２光束干渉用の基準マーク４０ＸのＸ方向
の位置及び基準マーク４０ＹのＹ方向の位置は、それぞ
れ図１のＬＩＡ方式の送光系３６Ｘ及び３６Ｙから射出
された２光束のレーザビームにより検出される。また、
基準マーク３８Ａ及び３８Ｂがそれぞれ図１のＴＴＲ方
式のアライメント系５Ａ及び５Ｂにより観察されている
状態で、基準マーク４０Ｘ及び４０Ｙがそれぞれ図１の
ＬＩＡ方式の送光系３６Ｘ及び３６Ｙからの２光束の照
明光により照明されるように、それら基準マーク４０Ｘ
及び４０Ｙの配置を行う。但し、既に説明したように、
図１のＬＳＡ方式の送光系３５Ｙ及びＬＩＡ方式の送光
系３６Ｙを含むＴＴＬ方式のウエハアライメント系は、
実際には投影光学系ＰＬに関して反対側に配置されてい
る。

【００３３】それら基準マーク３８Ａと３８Ｂとの中央
部と基準マーク３９との間の基準マーク３９寄りの位置
に十字型の開口パターンよりなる十字マーク４１を形成
する。この十字マーク４１も図１のライトガイド２２を
介して導いた照明光で大型基準マーク板１７の底面から
照明されている。そこで、これ以後その十字マーク４１
を、「発光十字マーク４１」と呼ぶ。また、大型基準マ
ーク板１７上の発光十字マーク４１のＸ方向の近傍に、
数μｍ角の反射型パターンをＸ方向に配列してなるＹ方
向用のスリット走査用の基準マーク４２Ｙを形成し、発
光十字マーク４１からＸ軸の負の方向にＭ／２離れた点
を中心として基準マーク４２Ｙを反時計方向に９０°回
転した位置に、数μｍ角の反射型パターンをＹ方向に配
列してなるＸ方向用のスリット走査用の基準マーク４２
Ｘを形成する。発光十字マーク４１からの光が投影光学
系ＰＬを介して図１のレチクルＲのレチクルマーク３Ａ
を照明しているときに、スリット走査用の基準マーク４
２Ｘ及び４２ＹがそれぞれＬＳＡ方式の送光系３５Ｘ及
び３５Ｙからのスリット状の照明光で照明されるよう
に、それら基準マーク４２Ｘ及び４２Ｙを配置する。

【００３４】例えば、図１のＬＳＡ方式の送光系３５Ｙ
からの照明光が、図２（ａ）に示すようにスリット状の
ビームスポットＬＳＰ１として基準マーク４２Ｙの近傍
に照射されている状態で、ウエハステージ６を駆動して
大型基準マーク板１７をＹ方向に駆動すると、そのパタ
ーンＬＳＰ１と基準マーク４２ＹとがＹ方向に合致した
ときに、その基準マーク４２Ｙから所定の方向に強い回
折光が照射される。この回折光を検出することにより、
その基準マーク４２ＹのＹ座標を極めて正確に検出する
ことができる。同様に、Ｘ方向用の基準マーク４２Ｘの
Ｘ座標をも極めて正確に検出することができる。

【００３５】また、図２（ｂ）は図１のレチクルマーク
３Ａ（レチクルマーク３Ｂも同一形状である）を示し、
レチクルマーク３Ａは２重の矩形パターン４３と十字型
のパターン４４とを組み合わせて構成されている。矩形
パターン４３は図１のＴＴＲ方式のアライメント系５Ａ
による検出の際に使用され、十字型のパターン４４は図
２（ａ）の発光十字マーク４１とレチクルマーク３Ａと
の合致状態を検出する際に使用される。

【００３６】図３は図１のＴＴＲ方式のアライメント系
５Ａの構成を示し、この図３において、レチクルＲのレ
チクルマーク３Ａの上方にミラー４Ａを４５°傾斜して
配置し、投影光学系ＰＬからレチクルマーク３Ａを透過
した光をミラー４Ａで反射した方向に対物レンズ１３Ａ
を配置する。対物レンズ１３Ａを通過した光束がハーフ
ミラー４５Ａで２光束に分岐され、ハーフミラー４５Ａ
で反射された光が結像レンズ４６Ａを介してハーフミラ
ー４７Ａに入射し、ハーフミラー４７Ａで２分割された
光束がそれぞれ電荷結合型撮像デバイス（ＣＣＤ）より
なるＸ方向用の撮像素子１５Ａ及びＹ方向用の撮像素子
１４Ａの撮像面に入射する。撮像素子１５Ａ及び１４Ａ
の撮像面はそれぞれレチクルＲのレチクルマーク３Ａの
形成面と共役である。従って、撮像素子１５Ａ及び１４
Ａの撮像面はそれぞれ大型基準マーク板１７のマーク形
成面とも共役である。また、Ｘ方向用の撮像素子１５Ａ
の主走査線（水平走査線）の方向はレチクルマーク３Ａ
のＸマークに対して直交する方向であり、Ｙ方向用の撮
像素子１４Ａの主走査線の方向はレチクルマーク３Ａの
Ｙマークに対して直交する方向である。

【００３７】この際に、図１の大型基準マーク板１７が
移動して、図４（ａ）に示すレチクルマーク３Ａと図４
（ｂ）に示す大型基準マーク板１７の基準マーク３８Ａ
の共役像３８Ａとがほぼ重なると、撮像素子１５Ａ及び
１４Ａの撮像面ではそれぞれ図４（ｃ）に示すような像
が結像される。この場合、Ｘ方向用の撮像素子１５Ａは
図４（ｃ）のＸ方向の矩形の領域５５Ｘの撮像信号を図
３の画像処理回路４９Ａに供給し、Ｙ方向用の撮像素子
１４Ａは図４（ｃ）のＹ方向の矩形の領域５５Ｙの撮像
信号を図３の画像処理回路４８Ａに供給する。画像処理
回路４９Ａにおいて、レチクルマーク３Ａと基準マーク
３８Ａの共役像３８ＰとのＸ方向の位置ずれ量が求めら
れ、画像処理回路４８Ａにおいて、レチクルマーク３Ａ
と基準マーク３８Ａの共役像３８ＰとのＹ方向の位置ず
れ量が求められ、Ｘ方向及びＹ方向の位置ずれ量はそれ
ぞれ主制御系５０に供給される。

【００３８】主制御系５０は、レチクルステージ２用の
駆動系５１を介してレチクルマーク３Ａと基準マーク３
８Ａの共役像３８Ｐとの位置ずれ量が所定値以下になる
ようにする。更に、主制御系５０は、レーザ干渉計１９
Ｘ，２０Ｘ及びレーザ干渉計２１Ｙの計測座標に基づい
てウエハステージ６用の駆動系５２を介してウエハステ
ージ６の位置決めを行う。また、図３において、ハーフ
ミラー４５Ａを透過した光束はリレーレンズ５３Ａ及び
５４Ａを介してフォトマルチプライアー等よりなる受光
素子１６Ａの受光面に入射する。受光素子１６Ａの受光
面は投影光学系ＰＬの瞳面と共役であり、図２（ａ）の
大型基準マーク板１７の発光十字マーク４１がレチクル
マーク３Ａとほぼ共役な位置にあるときに、その発光十
字マーク４１から射出されて投影光学系ＰＬ及びレチク
ルマーク３Ａ周辺の透過部を通過してきた光束が受光素
子１６Ａにより光電変換される。

【００３９】受光素子１６Ａは、発光十字マーク４１の
共役像がレチクルマーク３Ａ（又は３Ｂ）を走査したと
きに変化する透過光量を検出し、その透過光量に応じた
光電変換信号ＳＳＤを生成する。この光電変換信号ＳＳ
Ｄの処理は、図１のウエハステージ６の移動に伴ってレ
ーザ干渉計１９Ｘ及び２１Ｙから出力されるアップダウ
ンパルス（例えば０．０１μｍの移動量毎に１パルス）
に同期してその信号をサンプリングして、デジタル変換
した後にメモリに記憶することにより行われる。具体的
にその光電変換信号ＳＳＤを処理することにより、発光
十字マーク４１の共役像がレチクルマーク３Ａ（又は３
Ｂ）と合致するときのウエハステージ６の座標（Ｘ，
Ｙ）が求められる。なお、図１のＴＴＲ方式のアライメ
ント系５Ｂも図３と同様に構成されているが、主制御系
５０及び駆動系５１，５２は共通である。

【００４０】図５は図１中のＴＴＬ方式のＹ方向のウエ
ハアライメント系の構成を示し、この図５において、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ光源５６からの赤色のレーザビームがマ
ーク照明光として利用される。赤色のレーザビームはウ
エハＷのレジスト層への感光性が弱いので、ウエハＷへ
の露光中であってもその赤色のレーザビームを用いてウ
エハＷの各ショット領域の近傍のウエハマークの検出を
行うことができる。更に、このＴＴＬ方式のウエハアラ
イメント系には、ＬＳＡ方式の送光系３５Ｙ及びＬＩＡ
方式の送光系３６Ｙよりなるマーク検出原理の異なる２
つのアライメント系が組み込まれており、２つのアライ
メント系が選択的に使用されるようになっている。斯か
る構成は、特開平２−２７２３０５号公報、特開平２−
２８３０１１号公報に詳細に開示されているので、ここ
では簡単に説明する。

【００４１】Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源５６からの赤色のレ
ーザビームはビームスプリッター５７で分割され、分割
後の２つのレーザビームが交互に開閉されるシャッター
５８及び５９に向かう。図５ではシャッター５８が閉
じ、シャッター５９が開いた状態にあり、シャッター５
９により開けられた光路を通過したレーザビームがＬＩ
Ａ（２光束干渉アライメント）方式の送光系３６Ｙへ入
射している。ＬＩＡ方式の送光系３６Ｙは、供給された
レーザビームを２本のレーザビームに分割し、音響光学
変調素子等を用いて２本のレーザビームに一定の周波数
差を与えて射出するものである。図５において、ＬＩＡ
方式の送光系３６Ｙから射出される２本のレーザビーム
は図５の紙面に垂直な方向に平行に並んでいる。

【００４２】この２本のレーザビームはミラー６０で反
射されてハーフミラー６１で反射された後に、ビームス
プリッター６２で２つの光束に分割される。ビームスプ
リッター６２で反射された２本のレーザビームは対物レ
ンズ６４によってウエハＷと共役な面上の絞り６５の開
口部で交差し、絞り６５を通過した２本のレーザビーム
はミラー３３Ｙで反射されて投影光学系ＰＬに入射す
る。投影光学系ＰＬから射出された２本のレーザビーム
は、例えば図２の大型基準マーク板１７上の２光束干渉
用の基準マーク４０Ｙ近傍上で再度交差する。これら２
本のレーザビームが交差する領域内には、１次元の干渉
縞が形成され、その干渉縞は２本のレーザビームの周波
数差に応じた速度で干渉縞のピッチ方向（この例ではＹ
方向）に流れる。この場合、図２の基準マーク４０Ｙは
その干渉縞と平行な回折格子であり、その基準マーク４
０Ｙからは２本のレーザビームの周波数差に応じたビー
ト周波数で強度変化する干渉ビート光が反射される。

【００４３】基準マーク４０Ｙの回折格子のピッチと干
渉縞のピッチとを或る一定の関係に設定すると、その干
渉ビート光は大型基準マーク板１７から垂直上方に反射
され、その干渉ビート光は２本のレーザビームの光路に
沿って、図５の投影光学系ＰＬ、ミラー３３Ｙ、絞り６
５及び対物レンズ６４を経てビームスプリッター６２に
戻る。ビームスプリッター６２を透過した干渉ビート光
は受光素子３７Ｙに入射する。受光素子３７Ｙの受光面
は投影光学系ＰＬの瞳面とほぼ共役な面に配置されてい
る。また、受光素子３７Ｙは複数の光電変換素子（フォ
トダイオード等）を互いに分離して配置することにより
構成され、干渉ビート光は受光素子３７Ｙの中心（瞳共
役面の中心）に位置する光電変換素子で受光される。そ
の光電変換信号はビート周波数と等しい正弦波状の交流
信号となり、この交流信号が位相差計測回路６６に供給
される。

【００４４】また、ビームスプリッター６２を透過した
２本のレーザビームは、逆フーリエ変換レンズ６８及び
ミラー６９を経て透過型の基準格子板７０上で平行光束
となって交差する。従って、基準格子板７０上には、１
次元の干渉縞が形成され、この干渉縞はビート周波数に
応じた速度で一方向に流れる。基準格子板７０から平行
に発生する±１次回折光の干渉光又は０次光と２次回折
光との干渉光の何れか一方が受光素子７１に入射する。
これらの干渉光もビート周波数と等しい周波数で正弦波
状に強度変化し、受光素子７１はその干渉光を光電変換
してビート周波数と等しい周波数の交流信号を生成し、
この交流信号が位相差計測回路６６に供給される。

【００４５】位相差計測回路６６は、受光素子７１から
の交流信号と受光素子３７Ｙの中央の光電変換素子から
の交流信号との位相差Δφ（−１８０°＜φ≦１８０
°）を求め、その位相差Δφに対応した大型基準マーク
板１７上の基準マーク４０ＹのＹ方向の位置ずれ量の情
報ＳＳＢを図３の主制御系５０に供給する。位置ずれ量
の分解能は例えば０．０１μｍ程度である。図３の主制
御系５０は、このようなＬＩＡ方式のＴＴＬアライメン
ト系からの位置ずれ情報ＳＳＢに基づいて、ウエハステ
ージ６の駆動系５２をサーボ制御し、大型基準マーク板
１７の基準マーク４０Ｙが基準格子板７０に対して常に
一定の位置関係に追い込まれるようにウエハステージ６
をサーボロックすることができる。同様に、図１のＬＩ
Ａ方式の送光系３６Ｘを用いると、図２（ａ）の大型基
準マーク板１７の基準マーク４０ＸがＸ方向用の基準格
子板に対して常に一定の位置関係に追い込まれるように
ウエハステージ６をサーボロックすることができる。

【００４６】図５に戻り、シャッター５８が開いてシャ
ッター５９が閉じると、レーザビームはＬＳＡ（レーザ
ステップアライメント）方式の送光系３５Ｙに入射す
る。レーザステップアライメント方式とは、特開平２−
２３３０１１号公報にも開示されているように、マーク
検出方向と直交する方向に延びたスリット状のレーザス
ポット光に対してマークを走査する方式である。そのマ
ークから発生する回折光又は散乱光を光電変換して得ら
れる信号が、マーク走査のためのウエハステージ６の移
動に伴って生ずるレーザ干渉計１９Ｘ及び２１Ｙからの
アップダウンパルスに同期してサンプリングされる。

【００４７】ＬＳＡ方式の送光系３５Ｙに入射したレー
ザビームは、内部のビームエクスパンダとシリンドリカ
ルレンズとの作用で、集光点のビーム断面が一方向に延
びたスリット状に成形されて射出される。ＬＳＡ方式の
送光系３５Ｙから射出された断面がスリット状のレーザ
ビームは、ハーフミラー６１、ビームスプリッター６
２、対物レンズ６４、絞り６５及びミラー３３Ｙを介し
て投影光学系ＰＬに入射する。絞り６５は、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザビームの波長のもとで大型基準マーク板１７の面
（ウエハＷの面）と共役であり、レーザビームはこの絞
り６５の開口部にスリット状に集光される。図５のＬＳ
Ａ方式の送光系３５Ｙで生成されて投影光学系ＰＬから
射出されるレーザビームのビームスポットＬＳＰ１は、
図２（ａ）に示すように、投影光学系ＰＬの露光領域内
の静止した位置でＸ方向に延びたスリット状に成形され
る。

【００４８】この際にウエハステージ６をＹ方向に走査
して、大型基準マーク板１７上のスリット走査用の基準
マーク４２ＹがビームスポットＬＳＰ１を横切るとき
に、基準マーク４２Ｙから回折光又は散乱光が発生す
る。発生した回折光又は散乱光等の反射光は、図５にお
いて、投影光学系ＰＬ、ミラー３３Ｙ、絞り６５、対物
レンズ６４及びビームスプリッター６２を経て受光素子
３７Ｙに入射する。その基準マーク４２Ｙからの反射光
は、受光素子３７Ｙの内の中央の光電変換素子の周囲の
光電変換素子により光電変換され、この光電変換信号は
ＬＳＡ処理回路６７に供給される。ＬＳＡ処理回路６７
は、その光電変換信号を、ウエハステージ６用のレーザ
干渉計２１Ｙからのアップダウンパルス信号ＵＤＰに応
じてサンプリングして、デジタル変換してメモリに書き
込む。更に、ＬＳＡ処理回路６７は、メモリから読み出
した信号の波形から図２（ａ）のビームスポットＬＳＰ
１のＹ方向の中心点と基準マーク４２ＹのＹ方向の中心
点とが正確に合致するときのときのウエハステージ６の
Ｙ座標を算出し、このＹ座標をマーク位置情報ＳＳＡと
して図３の主制御系５０に供給する。マーク位置情報Ｓ
ＳＡもウエハステージ６用の駆動系５２の駆動制御に使
用される。

【００４９】また、図５において、ＬＳＡ処理回路６７
内には、図３の受光素子５４Ａからの光電変換信号ＳＳ
ＤをアップダウンパルスＵＤＰに同期してサンプリング
して得られたデータを記憶するメモリと、メモリ内の信
号を高速演算処理する回路とが設けられ、レチクルマー
ク３Ａと図２（ａ）の発光十字マーク４１の共役像とが
合致するときのウエハステージ６の座標がレチクルマー
ク３Ａの投影位置情報ＳＳＣとして算出され、この投影
位置情報ＳＳＣが主制御系５０に供給される。なお、図
１のＬＳＡ方式の送光系３５Ｘ及びＬＩＡ方式の送光系
３６Ｘを含むアライメント系も図５と同様に構成されて
いる。

【００５０】図６は図１のオフ・アクシスのウエハアラ
イメント系９の構成を示し、この図６において、照明光
ＥＬがハーフミラー７２、レンズ系７３、ミラー７４、
対物レンズ２４及び反射プリズム２３を介して大型基準
マーク板１７の表面（又はウエハＷの表面）を照明す
る。大型基準マーク板１７の表面からの反射光は、プリ
ズムミラー２３、対物レンズ２４、ミラー７４、対物レ
ンズ７３を経てハーフミラー７２に入射し、ハーフミラ
ー７２で反射された光が指標板７５に入射する。指標板
７５と大型基準マーク板１７の表面とは共役であり、ベ
ースライン量の計測時には指標板７５上に図２（ａ）の
基準マーク３９の像が結像される。照明光ＥＬはウエハ
Ｗのレジスト層への感光性が極めて低い波長域で３００
ｎｍ程度の帯域を有する。

【００５１】図７に示すように、指標板７５は透明ガラ
ス板の上に、Ｘ方向に所定間隔を開けて４本づつの遮光
ライン群よりなる指標マーク７８Ａ及び７８Ｂを形成
し、Ｙ方向にも所定間隔を開けて４本づつの遮光ライン
群よりなる指標マーク７９Ａ及び７９Ｂを形成したもの
である。また、図７においては、大型基準マーク板１７
の基準マーク３９の像３９Ｐが指標板７５の中央に結像
されている状態を示すが、その像３９Ｐと指標マーク７
８Ａ，７８ＢとのＸ方向の位置ずれ量及びその像３９Ｐ
と指標マーク７９Ａ，７９ＢとのＹ方向の位置ずれ量
が、その基準マーク３９とウエハアライメント系９の光
軸との位置ずれ量を表す。

【００５２】図６において、指標板７５上の指標マーク
及び大型基準マーク板１７上の基準マーク３９（又はウ
エハＷ上のウエハマーク）の像が、結像レンズ７６及び
ハーフミラー７７を介してそれぞれＣＣＤ等よりなるＸ
方向用の撮像素子２７Ｘ及びＹ方向用の撮像素子２７Ｙ
の撮像面に結像される。この場合、撮像素子２７Ｘ及び
２７Ｙの指標板７５上の撮像領域はそれぞれ図７のＸ方
向の領域８０Ｘ及びＹ方向の領域８０Ｙに設定されてい
る。また、撮像素子２７Ｘ及び２７Ｙの主走査線（水平
走査線）の方向はそれぞれ図７のＸ方向及びＹ方向と共
役な方向に定められ、撮像素子２７Ｘ及び２７Ｙの撮像
信号を図示省略した処理回路で処理することにより、指
標板７５と大型基準マーク板１７の基準マーク３９（又
はウエハＷ上のウエハマーク）との位置ずれ量が求めら
れる。この位置ずれ量の情報を示す情報ＳＳＥが図３の
主制御系５０に供給される。

【００５３】本例においては、オフ・アクシスのウエハ
アライメント系９の指標板７５上でのＸ方向の検出中心
の一例は、図７の指標マーク７８Ａ及び７８ＢのＸ方向
の中心座標であるが、一方の指標マーク７８ＡのＸ方向
の中心座標を検出中心としてもよい。ウエハアライメン
ト系９のＹ方向の検出中心も同様である。同様に、基準
マークの像３９Ｐの指標板７５上でのＸ方向の位置の一
例は、像３９ＰのＸ方向の各ラインパターンの検出位置
の平均位置であり、基準マークの像３９ＰのＹ方向の位
置の一例は、その像３９ＰのＹ方向の各ラインパターン
の検出位置の平均位置である。但し、ウエハアライメン
ト系９のベースライン量の算出に際しては、それら検出
中心の座標をウエハステージ６上の共役点の座標に換算
する必要がある。

【００５４】次に、本例の投影露光装置のウエハステー
ジ６の位置決め方法について説明する。これに関して従
来の投影露光装置におけるウエハステージ６の走り方向
の基準は、図１のレーザ干渉計１９Ｘ及び２１Ｙの内部
の固定鏡とそれぞれに対応する移動鏡１８Ｘ及び１８Ｙ
との相対位置を絶対座標としていたものである。従っ
て、空気揺らぎによりその絶対座標に誤差が混入すると
共に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸからずれた位置で座標
計測を行うことによりウエハステージ６のヨーイング誤
差が大きくなる等の不都合があった。また、ベースライ
ン量の計測時にはウエハステージ６を移動させる必要が
あり、精度を向上させるために数回計測を繰り返して平
均化すると、スループットが低下する等の不都合があっ
た。

【００５５】これに対して本例では、図１の大型基準マ
ーク板１７を基準としてウエハステージ６の走り方向を
設定する。これはオフ・アクシスのウエハアライメント
系９のベースライン量のチェック時の大型基準マーク板
１７の位置を基準としてレチクルＲの位置を合わせ、更
にヨーイングセンサーの役割を果たすレーザ干渉計１９
Ｘ及びレーザ干渉計２０Ｘの計測値の差を０にリセット
するものである。

【００５６】先ず、図８を参照してベースライン量の計
測（ベースラインチェック）時の誤差について具体的に
説明する。図８（ａ）において、破線で示すパターン８
１の位置が図１の移動鏡１８Ｘ及び１８Ｙの基準ミラー
位置であり、実線で示すパターン８２の位置がそれら移
動鏡１８Ｘ及び１８Ｙの干渉計リセット時の実際の位置
とする。基準ミラー位置は仮想的な任意の位置である。
この状態でのパターン８２のパターン８１に対する傾
き、即ち干渉計リセット時のヨーイング誤差をθｉとす
る。また、移動鏡１８Ｘに図１のレーザ干渉計１９Ｘ及
び２０ＸからレーザビームＬＢ１及びＬＢ２が射出さ
れ、移動鏡１８Ｙに図１のレーザ干渉計２１Ｙからレー
ザビームＬＢ３が射出されている。そして、レーザ干渉
計１９Ｘ及び２０Ｘにより計測されるＸ方向の座標値を
それぞれＬｘ０及びＬｆ０、レーザ干渉計２１Ｙにより
計測されるＹ方向の座標値をＬｙとして、初期座標値と
して次のように設定する。Ｌｘ０＝Ｌｆ０

【００５７】次に、図１において大型基準マーク板１７
を移動して、ウエハアライメント系９のベースラインチ
ェックを行うときの移動鏡１８Ｘ及び１８Ｙを図８
（ｂ）のパターン８３で表し、このときのパターン８３
のパターン８１に対する傾き、即ちヨーイング誤差をθ
ａとする。また、レーザビームＬＢ１とＬＢ２とのＹ方
向の間隔をＬ、レーザ干渉計１９Ｘ及び２０Ｘにより計
測されるＸ方向の座標値をそれぞれＬｘ及びＬｆとする
と、次式が成立する。Ｌｆ＝（θａ−θｉ）Ｌ＋Ｌｘ

【００５８】その座標値の差である（θａ−θｉ）Ｌを
メモリにオフセットＡとして記憶する。それにより、レ
ーザ干渉計１９Ｘで計測される座標値Ｌｘとレーザ干渉
計２０Ｘで計測される座標値Ｌｆとが、（Ｌｆ＝Ａ＋Ｌ
ｘ）の関係を満たす状態、即ちベースラインチェック時
の移動鏡１８Ｘ及び１８Ｙのヨーイング状態をそれ以後
の基準ミラー位置として扱うことができる。また、図８
（ｃ）はベースラインチェック時の大型基準マーク板１
７と移動鏡１８Ｘ，１８Ｙとの関係を示し、この図８
（ｃ）に示すように、取り付け誤差により移動鏡１８Ｘ
に対して大型基準マーク板１７が角度θｆの回転誤差を
有する。この回転誤差θｆは、大型基準マーク板１７の
２つの基準マーク３８Ａ及び３８Ｂの中心を通る直線の
移動鏡１８Ｘ及び１８Ｙにより定まるＸ軸に対する傾き
としても定義できる。

【００５９】次に、レチクルＲのアライメントを行う際
には、図１に示すように、大型基準マーク板１７の２個
の基準マーク３８Ａ及び３８Ｂをそれぞれレチクルマー
ク３Ａ及び３Ｂの設計上の共役点の近傍に配置する。図
２（ａ）で示したように、基準マーク３８Ａ及び３８Ｂ
はそれぞれ底部から照明光ＩＬにより照明されているの
で、レチクルＲ上のレチクルマーク３Ａ及び３Ｂの周辺
も照明光ＩＬにより照明されている。そこで、先ずレチ
クルマーク３Ａ及び３ＢがそれぞれＴＴＲ方式のアライ
メント系５Ａ及び５Ｂの内部の基準位置に対して所定の
状態になるようにレチクルＲの位置及び回転量を設定し
て、この状態でレチクルステージ２を固定する。この場
合、ＴＴＲ方式のアライメント系５Ａ及び５Ｂ内部にそ
れぞれ２軸の光電顕微鏡を設け、合計で４軸の光電顕微
鏡によりレチクルマーク３Ａ及び３Ｂの位置を計測して
もよい。

【００６０】しかし、ＴＴＲ方式のアライメント系５Ａ
及び５Ｂのそれぞれの基準位置を結ぶ直線と移動鏡１８
Ｘ，１８Ｙにより定まる座標軸との傾きにより、図８
（ｃ）に示すように、レチクルＲは移動鏡１８Ａ，１８
Ｙで定まる座標軸に対して角度θｒの回転誤差を有す
る。そこで、図１のＴＴＲ方式のアライメント系５Ａ及
び５Ｂを用いてその回転誤差θｒ及び投影光学系ＰＬの
倍率誤差を求める。

【００６１】即ち、図４（ｃ）を参照して説明したよう
に、ＴＴＲ方式のアライメント系５Ａにおいては、基準
マーク３８Ａの共役像とレチクルマーク３ＡのＸ方向の
誤差ＲＡＸ１及びＹ方向の誤差ＲＡＹが求められ、ＴＴ
Ｒ方式のアライメント系５Ｂにおいては、基準マーク３
８Ｂの共役像とレチクルマーク３ＢのＸ方向の誤差ＲＡ
Ｘ２及びＹ方向の誤差ＲＡθが求められる。これら誤差
ＲＡＸ１等はウエハステージ６上での値に換算されてい
る値であるとする。そして、基準マーク３８Ａと３８Ｂ
との間隔をＭとすると、大型基準マーク板１７の基準マ
ーク３８Ａ，３８Ｂを基準としたレチクルＲの回転誤差
Ｒｒ及び投影光学系ＰＬの倍率誤差Ｒｍはそれぞれ次の
ようになる。

【数１】Ｒｒ＝（ＲＡθ−ＲＡＹ）／ＭＲｍ＝（ＲＡＸ２−ＲＡＸ１）／Ｍ

【００６２】この場合、移動鏡１８Ｘ，１８Ｙで定まる
座標系に対する大型基準マーク板１７の回転誤差θｆを
予め計測しておき、これをシステム誤差として記憶して
おく。具体的にその回転誤差θｆを計測するためには、
図１において先ず基準マーク３８Ｂとレチクルマーク３
ＢとのＹ方向の位置ずれ量Ｙ１をＴＴＲ方式のアライメ
ント系５Ｂで計測し、次に、ウエハステージ６をＸ方向
に移動して基準マーク３８Ａとレチクルマーク３Ｂとの
Ｙ方向の位置ずれ量Ｙ２をＴＴＲ方式のアライメント系
５Ｂで計測する。基準マーク３８Ａと３８Ｂとの間隔は
Ｍであるため、回転誤差θｆは次のようになる。 θｆ＝（Ｙ１−Ｙ２）／Ｍ

【００６３】図８（ｃ）より、その回転誤差θｆ及び
（数１）の回転誤差Ｒｒを用いると、移動鏡１８Ｘ，１
８Ｙで定める座標系に対するレチクルＲの回転誤差θｒ
は次のようになる。 θｒ＝Ｒｒ−θｆ

【００６４】ウエハステージ６の走り方向は、移動鏡１
８Ｘ及び１８Ｙの反射面の角度によって定まるので、そ
の回転誤差θｒは、ウエハステージ６の走り方向とレチ
クルＲとの回転誤差と考えることができる。なお、この
計測の前に移動鏡１８Ｘと１８Ｙとの直交度補正及び曲
がり補正は行ってあるものとする。そして、本実施例で
は移動鏡１８Ｘ，１８Ｙの座標系を回転誤差θｆだけソ
フトウェア的に補正した座標系に従ってウエハステージ
６の走り方向を設定する。即ち、図９に示すように、破
線で示す座標系Ｘ，Ｙが移動鏡１８Ｘ，１８Ｙにより定
まる座標系であるとすると、ウエハステージ６は大型基
準マーク板１７上の基準マーク３８Ａ及び３８Ｂを結ぶ
直線８４をＸ軸とする座標系に沿って走ることになる。

【００６５】次に、図１０を参照して、本例でレチクル
Ｒのアライメント及びベースラインチェックを行う場合
の動作の一例につき説明する。先ずステップ２０１にお
いて、レーザ干渉計１９Ｘ，２０Ｘ及び２１Ｙのリセッ
トを行う。例えばＸ方向で考えると、リセット時にレー
ザ干渉計１９Ｘ中の固定鏡への光路長と移動鏡１８Ｘへ
の光路長との差（デッドパス）があると、雰囲気気体の
温度が変化するだけで計測値が変化して、計測誤差が生
じる。そこで、デッドパスが無い位置までの距離を求め
て、レーザ干渉計１９Ｘ，２０Ｘ及び２１Ｙの計測値
が、温度に対する干渉計値として零になる様に補正す
る。これにより温度変化に起因する計測誤差を最小にす
ることができる。

【００６６】次に、ステップ２０２において、レーザス
テップアライメント（ＬＳＡ）方式によりウエハステー
ジ６の位置決めを行う。即ち、図２（ａ）のスリット走
査用の基準マーク４２Ｘ及び４２ＹでそれぞれＬＳＡ方
式の送光系３５Ｘからのビームスポット及びＬＳＡ方式
の送光系３５Ｙからのビームスポットを走査して、基準
マーク４２ＸのＸ座標及び基準マーク４２ＹのＹ座標を
計測する。そして、基準マーク４２Ｘ及び４２Ｙの位置
を基準として大型基準マーク板１７をベースラインチェ
ック時の位置に位置決めする。レーザステップアライメ
ント方式ではビームスポットの位置変動等が小さいた
め、この方式による大型基準マーク板１７の位置決め時
には、干渉計リセットやＴＴＲ方式のアライメント系５
Ａ，５Ｂの設定誤差によるウエハステージ６の座標のバ
ラツキを小さく抑えられる。このため、位置決め動作を
高精度且つ安定に行うことができる。

【００６７】それからステップ２０３において、ＴＴＲ
方式のアライメント系５Ａ及び５Ｂの位置設定（リセッ
ト）を行う。このアライメント系５Ａ及び５Ｂのリセッ
トによりウエハステージ６の位置と図４（ｃ）の画像処
理の領域５５Ｘ，５５Ｙとの位置関係が変化する虞があ
る。これを回避するためには、例えばアライメント系５
Ａ及び５Ｂ内にそれぞれ２軸の光電顕微鏡を設け、これ
ら光電顕微鏡により大型基準マーク板１７上の基準マー
ク３８Ａ及び３８Ｂを基準として高精度にアライメント
系５Ａ及び５Ｂの位置設定を行えばよい。但し、アライ
メント系５Ａ及び５Ｂを固定で使用する場合にはステッ
プ２０３は省略される。

【００６８】次に、レチクルＲをレチクルステージ２上
にセットしてから（ステップ２０４）、大型基準マーク
板１７の基準マーク３８Ａ及び３８Ｂを基準としてレチ
クルＲのアライメント（位置決め）を行って、そのレチ
クルＲを固定する（ステップ２０５）。その後、（数
１）より大型基準マーク板１７の基準マーク３８Ａ，３
８Ｂを基準としたレチクルＲの回転誤差Ｒｒ及び投影光
学系ＰＬの倍率誤差Ｒｍを算出する（ステップ２０
６）。

【００６９】次に、ステップ２０７において、オフ・ア
クシスのウエハアライメント系９のＸ方向のベースライ
ン量及びＬＩＡ方式の送光系３６Ｘを含むＴＴＬ方式の
ウエハアライメント系のＸ方向のベースライン量の計測
を行う。具体的に、大型基準マーク板１７の基準マーク
３８Ａ及び３８ＢのＸ方向の位置をそれぞれＴＴＲ方式
のアライメント系５Ａ及び５Ｂで計測した結果得られる
位置ずれ量をそれぞれＲＡＸ１及びＲＡＸ２、大型基準
マーク板１７の基準マーク３９のＸ方向の位置をウエハ
アライメント系９で計測したときの位置ずれ量をＦＩＡ
Ｘ、大型基準マーク板１７の２光束干渉用の基準マーク
４０Ｘの位置をＬＩＡ方式の送光系３６Ｘからのレーザ
ビームで計測したときの位置ずれ量をＬＩＸＡとする。
この場合、（数１）の倍率誤差Ｒｍを用いて、ウエハア
ライメント系９のＸ方向のベースライン量ＢＥ１ｘ及び
ＬＩＡ方式の送光系３６Ｘを含むアライメント系のＸ方
向のベースラインＢＥ２ｘはそれぞれ次のようになる。
但し、大型基準マーク板１７上において、基準マーク３
８Ａ及び３８Ｂの中点と基準マーク３９の中心とのＸ方
向の差をＬ１０、基準マーク３８Ａ及び３８Ｂの中点と
基準マーク４０ＸとのＸ方向の差をＬ２０とする。

【数２】ＢＥ１ｘ＝Ｌ１０＋ＦＩＡＸ−（ＲＡＸ２−Ｒｍ×Ｍ／２）ＢＥ２ｘ＝Ｌ２０＋ＬＩＡＸ−（ＲＡＸ２−Ｒｍ×Ｍ／２）

【００７０】この際に、ウエハステージ６は例えば２光
束干渉用の基準マーク４０ＸのＸ方向の位置が一定にな
るようにサーボをかけてＸ方向に固定すると共に、２光
束干渉用の基準マーク４０ＹのＹ方向の位置が一定にな
るようにサーボをかけてＹ方向に固定する。以下のステ
ップ２０８でも同様である。また、そのベースラインチ
ェック時のレーザ干渉計１９Ｘの計測値の平均値Ｌｘと
レーザ干渉計２０Ｘの計測値の平均値Ｌｆを求め、それ
らの差Ａ（＝Ｌｆ−Ｌｘ）を求めておく。これは上記の
ようにウエハステージ６のヨーイング誤差を求める際の
基準となる。

【００７１】次に、ステップ２０８において、オフ・ア
クシスのウエハアライメント系９のＹ方向のベースライ
ン量及びＬＩＡ方式の送光系３６Ｙを含むＴＴＬ方式の
ウエハアライメント系のＹ方向のベースライン量の計測
を行う。ステップ２０７と同様に、基準マーク３８Ａ及
び３８ＢのＹ方向の位置をそれぞれＴＴＲ方式のアライ
メント系５Ａ及び５Ｂで計測した結果得られる位置ずれ
量をそれぞれＲＡＹ及びＲＡθ、基準マーク３９のＹ方
向の位置をウエハアライメント系９で計測したときの位
置ずれ量をＦＩＡＹ、基準マーク４０Ｙの位置をＬＩＡ
方式の送光系３６Ｙからのレーザビームで計測したとき
の位置ずれ量をＬＩＡＹとする。この場合、（数１）の
回転誤差Ｒｒを用いて、ウエハアライメント系９のＹ方
向のベースライン量ＢＥ１ｙ及びＬＩＡ方式の送光系３
６Ｙを含むアライメント系のＹ方向のベースラインＢＥ
２ｙはそれぞれ次のようになる。但し、大型基準マーク
板１７上において、基準マーク３８Ａ及び３８Ｂの中点
と基準マーク３９の中心とのＹ方向の差をＬ１１、基準
マーク３８Ａ及び３８Ｂの中点と基準マーク４０Ｙとの
Ｙ方向の差をＬ２１とする。

【数３】ＢＥ１ｙ＝Ｌ１１＋ＦＩＡＹ−（ＲＡθ−Ｒｒ×Ｍ／２）ＢＥ２ｙ＝Ｌ２１＋ＬＩＡＹ−（ＲＡθ−Ｒｒ×Ｍ／２）

【００７２】次に、ステップ２０９において、ＬＳＡ方
式の送光系３５Ｘを含むＴＴＬ方式で且つレーザステッ
プアライメント方式のウエハアライメント系のＸ方向の
ベースライン量の計測を行う。具体的に、ウエハステー
ジ６を駆動して大型基準マーク板１７の発光十字マーク
４１でレチクルマーク３Ａの近傍をＸ方向に走査する
と、発光十字マーク４１の像がレチクルマーク３ＡとＸ
方向に合致する位置の設計値からの位置ずれ量ＩＳＳ
Ｘ、及びスリット走査用の基準マーク４２ＸとＬＳＡ方
式の送光系３５Ｘからのビームスポットとが合致する位
置の設計値からの位置ずれ量ＬＳＡＸが求められる。

【００７３】また、アッベ誤差を補正するために、レー
ザ干渉計１９Ｘの計測値をＬｘ、レーザ干渉計２０Ｘの
計測値をＬｆ、ステップ２０７で求めた（Ｌｆ−Ｌｘ）
をＡとして、アッベ誤差Ａｂを次式で定義する。Ａｂ＝Ｌｆ−Ｌｘ−Ａこのアッベ誤差Ａｂをウエハステージ６の走査の前後で
一定時間平均したときのＸ方向の差をＡｂＸ、発光十字
マーク４１と基準マーク４２ＸとのＸ方向の差をＬ３
０、発光十字マーク４１の位置とＬＳＡ方式の送光系３
５Ｘからのビームスポットの位置とのＹ方向の差をΔＬ
ＳＡ、レーザビームＬＢ１とＬＢ２とのＹ方向の間隔を
ＦＲとすると、ＴＴＬ方式で且つレーザステップアライ
メント方式のウエハアライメント系のＸ方向のベースラ
イン量ＢＥ３ｘは次のようになる。

【数４】ＢＥ３ｘ＝Ｌ３０＋ＬＳＡＸ−ＡｂＸ×ΔＬＳＡ／ＦＲ −（ＩＳＳＸ−Ｒｍ×Ｍ／２）

【００７４】同様に、ウエハステージ６を駆動して大型
基準マーク板１７の発光十字マーク４１でレチクルマー
ク３Ａの近傍をＹ方向に走査する。そして、発光十字マ
ーク４１の像がレチクルマーク３ＡとＹ方向に合致する
位置の設計値からの位置ずれ量ＩＳＳＹ、及びスリット
走査用の基準マーク４２ＹとＬＳＡ方式の送光系３５Ｙ
からのビームスポットとが合致する位置の設計値からの
位置ずれ量ＬＳＡＹより、ＴＴＬ方式で且つレーザステ
ップアライメント方式のウエハアライメント系のＹ方向
のベースライン量ＢＥ３ｙは次のようになる。但し、発
光十字マーク４１の位置と基準マーク４２Ｙの位置との
Ｙ方向の差をＬ３１とする。この場合にはアッベ誤差が
無いので式は簡単な形である。ただし、Ｘ方向に対して
もＹ方向と同様な条件でマーク配置を行えば、アッベ誤
差を補正する必要は無い。

【数５】ＢＥ３ｙ＝Ｌ３１＋ＬＳＡＹ−（ＩＳＳＹ−Ｒｒ×Ｍ／２）

【００７５】このようにして、図１のウエハアライメン
ト系９、ＬＳＡ方式の送光系３５Ｘ，３５Ｙを含むレー
ザステップアライメント方式のウエハアライメント系及
びＬＩＡ方式の送光系３６Ｘ，３６Ｙを含む２光束干渉
方式のウエハアライメント系のそれぞれのベースライン
量が求められる。なお、図１０において、レチクルＲを
交換したような場合の動作はステップ２０４から始ま
り、通常のレチクルアライメント時の動作はステップ２
０５から始まり、ベースラインチェックのみを行うとき
の動作はステップ２０６から始まる。また、これまでの
説明ではステップ２０６〜２０８を別々に実行すること
としているが、例えば回転・倍率計測とベースライン計
測とを同時に行って、回転誤差・倍率誤差やベースライ
ン量（（数１）〜（数４））を一度に算出しても構わな
い。

【００７６】次に、図１のオフ・アクシスのウエハアラ
イメント系９を用いてウエハＷのアライメントを行う場
合の動作の一例につき図１１を参照して説明する。図１
１はウエハＷ上のショット領域８６−１，８６−２，‥
‥及びそれらに対応して形成されているウエハマークを
示し、この図１２において、例えばショット領域８６−
５においては、その周辺のＸ方向のウエハマーク８７Ｘ
−５とショット領域の中心８８−５とのＸ方向の差ΔＸ
及びその周辺のＹ方向のウエハマーク８７Ｙ−５とショ
ット領域の中心８８−５とのＹ方向の差ΔＹが設計上所
定の値に定められている。

【００７７】そこで、図１においてウエハステージ６を
駆動してウエハＷのそのショット領域８６−５をウエハ
アライメント系９の下部に移動した状態で、ウエハアラ
イメント系９において先ずウエハマーク８７Ｘ−５の像
を図７の指標板７５の指標マーク７８Ａ，７８Ｂの間に
挟んでウエハマーク８７Ｘ−５のＸ座標を計測する。次
に、ウエハマーク８７Ｙ−５の像を図７の指標板７５の
指標マーク７９Ａ，７９Ｂの間に挟んでウエハマーク８
７Ｙ−５のＹ座標を計測する。その後、ウエハＷ上のそ
のショット領域８６−５へレチクルＲのパターンを露光
する際には、ウエハマーク８７Ｘ−５，８７Ｙ−５の座
標、設計上の差ΔＸ，ΔＹ及び上記の手順で計測したウ
エハアライメント系９のベースライン量に基づいて定ま
る座標へウエハステージ６を駆動することにより、その
ショット領域８６−５の中心８８−５がレチクルＲの中
心の共役点、即ち投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと合致す
る。これにより良好な重ね合わせ精度で露光が行われ
る。

【００７８】次に、図１のＴＴＲ方式のアライメント系
５Ａ及び５ＢをＸ方向に移動できるように配置した場合
の動作につき説明する。先ず図１の大型基準マーク板１
７の基準マーク３８Ａ及び３８Ｂを基準にして補正した
後のウエハステージ６のＸ方向の走りの方向が、図１２
（ａ）の直線８４に平行な方向であるとする。また、Ｔ
ＴＲ方式のアライメント系５Ａ及び５Ｂの移動の軌跡を
それぞれ８５Ａ及び８５Ｂとして、例えばアライメント
系５Ａを軌跡８５Ａ上の２点で固定するものとする。こ
の場合、アライメント系５Ａの直線８４に対するＹ方向
の位置決め誤差の幅ｄ２及びＸ方向の位置決め誤差の幅
ｄ１は共に数μｍ程度以下になるようにする。また、図
１２（ｂ）に示すように、軌跡８５Ａの最初の位置でＴ
ＴＲ方式のアライメント系５Ａに観測されたレチクルマ
ーク３Ａと基準マークの像３８ＡＰとのＸ方向のずれ量
と、軌跡８５Ａの次の位置でＴＴＲ方式のアライメント
系５Ａに観測されたレチクルマーク３Ａ′と基準マーク
の像３８ＡＰ′とのＸ方向のずれ量とが異なることがあ
る。しかしながら、位置決め誤差の幅ｄ１及びｄ２がそ
れぞれ数μｍ程度より小さければ、図１２（ｂ）の位置
ずれ量は正確に計測することができる。

【００７９】なお、上述実施例では大型基準マーク板１
７の基準マーク３９は基準マーク３８Ａ，３８Ｂの２等
分線上に配置されているが、例えば基準マーク３８Ａと
基準マーク３８Ｂとを結ぶ直線上にその基準マーク３９
を配置するようにしても良い。このように、本発明は上
述実施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の構成を取り得る。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば、第１の基準マーク及び
マスク用の複数の基準マークとしての複数の第２の基準
マークがそれぞれ第１のマーク検出手段及び第２のマー
ク検出手段により同時に検出されるように離れて配置さ
れた基準マーク板が設けられているので、オフ・アクシ
スのアライメント系のベースライン量を基板ステージを
移動することなく高精度に計測できる。また、基準マー
ク板の複数の第２の基準マークを用いてレチクルの回転
量をも高精度に計測できる利点がある。

【００８１】また、基準マーク板の複数の第２の基準マ
ークを基準としてマスクの回転量を求めると、その回転
量及び基準マーク板と基板ステージ座標計測手段の座標
系との傾きよりマスクの基板ステージ座標計測手段の座
標系に対する回転誤差を極めて高精度に且つ高速に計測
することができる。

【００８２】また、第２のマーク検出手段を所定の軸に
沿って移動自在に配置し、上記の手順で算出された傾き
の補正が行われた基板ステージ座標計測手段の座標軸に
沿ってその第２のマーク検出手段を移動させるようにし
た場合には、その第２のマーク検出手段が移動した場合
でも高精度にベースライン量の計測を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の投影露光装置の要部を示す
一部を切り欠いた斜視図である。

【図２】（ａ）は大型基準マーク板１７を示す拡大平面
図、（ｂ）はレチクルマーク３Ａ又は３Ｂを示す拡大平
面図である。

【図３】ＴＴＲ方式のアライメント系５Ａの構成を示す
ブロック図である。

【図４】（ａ）はレチクルマーク３Ａを示す平面図、
（ｂ）は基準マーク３８Ａの像３８ＡＰを示す平面図、
（ｃ）はＴＴＲ方式のアライメント系５Ａの観察画面の
一例を示す平面図である。

【図５】ＴＴＬ方式のウエハアライメント系の構成を示
すブロック図である。

【図６】オフ・アクシス方式のウエハアライメント系９
の構成を示すブロック図である。

【図７】ウエハアライメント系９の指標板７５を示す線
図である。

【図８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例でウエハス
テージのヨーイング誤差を計測する場合の説明図、
（ｃ）は大型基準マーク板１７とレチクルＲとの回転誤
差を求める場合の説明図である。

【図９】ウエハステージの補正後の走りの説明図であ
る。

【図１０】実施例におけるベースラインチェック時の動
作の一例を示すフローチャートである。

【図１１】実施例のウエハＷ上のショット領域の配置を
示す拡大平面図である。

【図１２】ＴＴＲ方式のアライメント系５Ａ，５Ｂを移
動できるように配置した場合の説明図である。

【図１３】従来のオフ・アクシス方式のウエハアライメ
ント系を備えた投影露光装置の要部を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

ＲレチクルＰＬ投影光学系Ｗウエハ２レチクルステージ５Ａ，５ＢＴＴＲ方式のアライメント系６ウエハステージ９ウエハアライメント系１４Ａ，１５Ａ，１４Ｂ，１５Ｂ撮像素子１６Ａ，１６Ｂ受光素子１７大型基準マーク板１８Ｘ，１８Ｙ移動鏡１９Ｘ，２０Ｘ，２１Ｙレーザ干渉計２３反射プリズム２４対物レンズ２７Ｘ，２７Ｙ撮像素子３５Ｘ，３５ＹＬＳＡ方式の送光系３６Ｘ，３６ＹＬＩＡ方式の送光系３８Ａ，３８Ｂ基準マーク３９基準マーク４０Ｘ，４０Ｙ２光束干渉用の基準マーク４１発光十字マーク４２Ｘ，４２Ｙスリット走査用の基準マーク５０主制御系５１レチクルステージの駆動系５２ウエハステージの駆動系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光すべきパターンとアライメント用の
複数のマークとが形成されたマスクを位置決めして固定
するマスクステージと、複数の基板マークが形成された
感光基板を保持して該感光基板を位置決めする基板ステ
ージと、前記マスクのパターンを前記基板ステージ上の
前記感光基板上の各基板マークの近傍の領域に結像投影
する投影光学系と、前記マスクを介することなく前記感
光基板上の基板マークを検出する第１のマーク検出手段
と、前記基板ステージ上に配置された前記マスク用の基
準マークの共役像と前記マスクのマークとの位置ずれ量
を前記投影光学系を介して検出する第２のマーク検出手
段とを備えた投影露光装置の前記基板ステージの位置決
め方法において、前記基板ステージ上に設けられ、前記第１のマーク検出
手段によって検出される第１の基準マーク及び前記マス
ク用の基準マークとしての複数の第２の基準マークがそ
れぞれ前記第１のマーク検出手段及び第２のマーク検出
手段により同時に検出されるように離れて配置された基
準マーク板と、前記基板ステージの移動座標及び回転量を計測する基板
ステージ座標計測手段とを有し、予め前記基準マーク板と前記基板ステージ座標計測手段
の座標軸との傾きを計測しておき、前記基板ステージの走り座標軸を前記基準マーク板を基
準にして定めるようにした事を特徴とする投影露光装置
の位置決め方法。
【請求項２】前記基準マーク板の前記複数の第２の基
準マークの共役像と前記マスクの複数のマークとの位置
ずれ量を前記第２のマーク検出手段により検出し、該検
出された位置ずれ量及び前記予め計測しておいた傾きよ
り、前記マスクと前記基板ステージ座標計測手段の座標
軸との傾きを算出するようにした事を特徴とする請求項
１記載の投影露光装置の位置決め方法。
【請求項３】前記第２のマーク検出手段を所定の軸に
沿って移動自在に配置し、前記算出された傾きの補正が
行われた前記基板ステージ座標計測手段の座標軸に沿っ
て前記第２のマーク検出手段を移動させるようにした事
を特徴とする請求項１又は２記載の投影露光装置の位置
決め方法。