JPH0774079A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
露光方法及び露光装置Info
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- JPH0774079A JPH0774079A JP5218910A JP21891093A JPH0774079A JP H0774079 A JPH0774079 A JP H0774079A JP 5218910 A JP5218910 A JP 5218910A JP 21891093 A JP21891093 A JP 21891093A JP H0774079 A JPH0774079 A JP H0774079A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステップ・アンド・スキャン方式の露光方法
において、ウエハの歪みや空気揺らぎの影響を小さくし
て重ね合わせ精度を高める。 【構成】 レチクルＲのパターン１の両側に走査方向に
沿って回折格子マーク２Ａ及び２Ｂを形成し、ウエハＷ
のショット領域４の両側に走査方向に沿って回折格子マ
ーク５Ａ及び５Ｂを形成する。レチクルＲを微動ステー
ジ７を介して走査ステージ８上に載置し、ウエハＷをウ
エハステージ１１上に載置する。走査ステージ８及びウ
エハステージ１１を介してレチクルＲ及びウエハＷを走
査すると共に、回折格子マーク２Ａ，２Ｂと５Ａ，５Ｂ
との位置ずれ量が所定範囲内に収まるように連続的に微
動ステージ７の位置及び回転角を微調整する。
において、ウエハの歪みや空気揺らぎの影響を小さくし
て重ね合わせ精度を高める。 【構成】 レチクルＲのパターン１の両側に走査方向に
沿って回折格子マーク２Ａ及び２Ｂを形成し、ウエハＷ
のショット領域４の両側に走査方向に沿って回折格子マ
ーク５Ａ及び５Ｂを形成する。レチクルＲを微動ステー
ジ７を介して走査ステージ８上に載置し、ウエハＷをウ
エハステージ１１上に載置する。走査ステージ８及びウ
エハステージ１１を介してレチクルＲ及びウエハＷを走
査すると共に、回折格子マーク２Ａ，２Ｂと５Ａ，５Ｂ
との位置ずれ量が所定範囲内に収まるように連続的に微
動ステージ７の位置及び回転角を微調整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばレチクルと感光
性の基板の各ショット領域との相対位置関係をそれぞれ
初期状態に設定した後、矩形又は円弧状等の照明領域に
対してレチクル及びその基板を同期して走査することに
より、レチクル上のパターンをその基板上の各ショット
領域に逐次露光する所謂ステップ・アンド・スキャン方
式の露光方法、及びステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置に関する。
性の基板の各ショット領域との相対位置関係をそれぞれ
初期状態に設定した後、矩形又は円弧状等の照明領域に
対してレチクル及びその基板を同期して走査することに
より、レチクル上のパターンをその基板上の各ショット
領域に逐次露光する所謂ステップ・アンド・スキャン方
式の露光方法、及びステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子又
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィー技術を用い
て製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、
「レチクル」と総称する）のパターンを投影光学系を介
して、フォトレジスト等が塗布されたウエハ（又はガラ
スプレート等）の上に露光する投影露光装置が使用され
ている。最近は、半導体素子等の１個のチップパターン
が大型化する傾向にあり、投影露光装置においては、レ
チクル上のより大きな面積のパターンをウエハ上に露光
する大面積化が求められている。
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィー技術を用い
て製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、
「レチクル」と総称する）のパターンを投影光学系を介
して、フォトレジスト等が塗布されたウエハ（又はガラ
スプレート等）の上に露光する投影露光装置が使用され
ている。最近は、半導体素子等の１個のチップパターン
が大型化する傾向にあり、投影露光装置においては、レ
チクル上のより大きな面積のパターンをウエハ上に露光
する大面積化が求められている。
【０００３】また、半導体素子等のパターンが微細化す
るのに応じて、投影光学系の解像度を向上することも求
められているが、投影光学系の解像度を向上するために
は、投影光学系の露光フィールドを大きくすることが設
計上あるいは製造上難しいという不都合がある。特に、
投影光学系として、反射屈折系を使用するような場合に
は、無収差の露光フィールドの形状が円弧状の領域とな
ることもある。
るのに応じて、投影光学系の解像度を向上することも求
められているが、投影光学系の解像度を向上するために
は、投影光学系の露光フィールドを大きくすることが設
計上あるいは製造上難しいという不都合がある。特に、
投影光学系として、反射屈折系を使用するような場合に
は、無収差の露光フィールドの形状が円弧状の領域とな
ることもある。
【０００４】斯かる転写対象パターンの大面積化及び投
影光学系の露光フィールドの制限に応えるために、例え
ば矩形、円弧状又は６角形等の照明領域（これを「スリ
ット状の照明領域」という）に対してレチクル及びウエ
ハを同期して走査することにより、レチクル上のそのス
リット状の照明領域より広い面積のパターンをウエハ上
に露光する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影
露光装置が開発されている。一般に投影露光装置におい
ては、ウエハ上の各ショット領域に既に形成されている
回路パターンに高精度に重ね合わせてレチクルのパター
ン像を露光する必要があるため、ステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置においても、ウエハの各ショ
ット領域とレチクルとの重ね合わせ精度を高めるための
アライメント機構が設けられている。
影光学系の露光フィールドの制限に応えるために、例え
ば矩形、円弧状又は６角形等の照明領域（これを「スリ
ット状の照明領域」という）に対してレチクル及びウエ
ハを同期して走査することにより、レチクル上のそのス
リット状の照明領域より広い面積のパターンをウエハ上
に露光する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影
露光装置が開発されている。一般に投影露光装置におい
ては、ウエハ上の各ショット領域に既に形成されている
回路パターンに高精度に重ね合わせてレチクルのパター
ン像を露光する必要があるため、ステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置においても、ウエハの各ショ
ット領域とレチクルとの重ね合わせ精度を高めるための
アライメント機構が設けられている。
【０００５】従来のステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置用のアライメント機構は、レチクル上のパター
ンの例えば２点の位置を示すレチクルマークとウエハの
各ショット領域の例えば２点の位置を示すレチクルマー
クとの相対的な位置関係を検出するためのアライメント
顕微鏡と、レチクルを走査するレチクルステージ、及び
ウエハを走査するウエハステージの走査方向への移動量
を計測するレーザ干渉計とより構成されていた。そし
て、先ずウエハのステッピングを行って、ウエハ上の次
に露光を行うショット領域を露光フィールドの手前の露
光開始位置まで移動した後、アライメント顕微鏡を用い
てレチクルのレチクルマークとウエハ上のそのショット
領域に付設されたウエハマークとの位置関係を所定の状
態に合わせ込む。その後は、レチクル側のレーザ干渉計
及びウエハ側のレーザ干渉計の計測値に基づいて、レチ
クル及びウエハをそれぞれ所定の走査速度で走査して、
レチクルのパターンを逐次そのショット領域上に露光し
ていた。
露光装置用のアライメント機構は、レチクル上のパター
ンの例えば２点の位置を示すレチクルマークとウエハの
各ショット領域の例えば２点の位置を示すレチクルマー
クとの相対的な位置関係を検出するためのアライメント
顕微鏡と、レチクルを走査するレチクルステージ、及び
ウエハを走査するウエハステージの走査方向への移動量
を計測するレーザ干渉計とより構成されていた。そし
て、先ずウエハのステッピングを行って、ウエハ上の次
に露光を行うショット領域を露光フィールドの手前の露
光開始位置まで移動した後、アライメント顕微鏡を用い
てレチクルのレチクルマークとウエハ上のそのショット
領域に付設されたウエハマークとの位置関係を所定の状
態に合わせ込む。その後は、レチクル側のレーザ干渉計
及びウエハ側のレーザ干渉計の計測値に基づいて、レチ
クル及びウエハをそれぞれ所定の走査速度で走査して、
レチクルのパターンを逐次そのショット領域上に露光し
ていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、ウエハ上の各ショット領域にレチクルのパ
ターン像を走査露光する際に、露光開始位置ではレチク
ルとウエハ上の各ショット領域との位置関係を合わせて
いるが、露光開始後はレーザ干渉計の計測結果に基づい
てレチクル及びウエハが独立に走査されていた。従っ
て、現像プロセス等によるウエハの歪みや、レーザ干渉
計の光路の空気の揺らぎによる計測値の変化等がある
と、重ね合わせ誤差が発生し、レチクルのパターンが正
確にウエハの各ショット領域上に露光されないという不
都合がある。
においては、ウエハ上の各ショット領域にレチクルのパ
ターン像を走査露光する際に、露光開始位置ではレチク
ルとウエハ上の各ショット領域との位置関係を合わせて
いるが、露光開始後はレーザ干渉計の計測結果に基づい
てレチクル及びウエハが独立に走査されていた。従っ
て、現像プロセス等によるウエハの歪みや、レーザ干渉
計の光路の空気の揺らぎによる計測値の変化等がある
と、重ね合わせ誤差が発生し、レチクルのパターンが正
確にウエハの各ショット領域上に露光されないという不
都合がある。
【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、ステップ・アン
ド・スキャン方式の露光方法において、ウエハの歪みや
空気揺らぎの影響を小さくして重ね合わせ精度を高める
ことを目的とする。また、本発明はそのような露光方法
を使用できる露光装置を提供することをも目的とする。
ド・スキャン方式の露光方法において、ウエハの歪みや
空気揺らぎの影響を小さくして重ね合わせ精度を高める
ことを目的とする。また、本発明はそのような露光方法
を使用できる露光装置を提供することをも目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、例えば図１〜図３に示すように、所定の照明領
域（３）を均一な照度で照明し、転写用のパターンが形
成されたマスク（Ｒ）を照明領域（３）に対して所定の
方向に走査し、マスク（Ｒ）の走査と同期して感光性の
基板（Ｗ）を所定の方向に走査することにより、マスク
（Ｒ）のパターンを逐次基板（Ｗ）上に露光する方法に
おいて、マスク（Ｒ）上のパターンの走査方向の位置を
示す第１のマーク（２Ａ）をマスク（Ｒ）上に形成し、
基板（Ｗ）上のそのマスクのパターンが露光される領域
の走査方向の位置を示す第２のマーク（５Ａ）を基板
（Ｗ）上に形成し、それらマスク及び基板を同期して走
査する際に、所定の照明領域（３）の近傍でそのマスク
上の第１のマーク（２Ａ）とその基板上の第２のマーク
（５Ａ）との位置ずれ量を連続的に検出し、このように
検出された位置ずれ量が所定の範囲内に収まるようにそ
れらマスク及び基板の少なくとも一方の走査位置を制御
して、マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に逐次露
光するものである。
方法は、例えば図１〜図３に示すように、所定の照明領
域（３）を均一な照度で照明し、転写用のパターンが形
成されたマスク（Ｒ）を照明領域（３）に対して所定の
方向に走査し、マスク（Ｒ）の走査と同期して感光性の
基板（Ｗ）を所定の方向に走査することにより、マスク
（Ｒ）のパターンを逐次基板（Ｗ）上に露光する方法に
おいて、マスク（Ｒ）上のパターンの走査方向の位置を
示す第１のマーク（２Ａ）をマスク（Ｒ）上に形成し、
基板（Ｗ）上のそのマスクのパターンが露光される領域
の走査方向の位置を示す第２のマーク（５Ａ）を基板
（Ｗ）上に形成し、それらマスク及び基板を同期して走
査する際に、所定の照明領域（３）の近傍でそのマスク
上の第１のマーク（２Ａ）とその基板上の第２のマーク
（５Ａ）との位置ずれ量を連続的に検出し、このように
検出された位置ずれ量が所定の範囲内に収まるようにそ
れらマスク及び基板の少なくとも一方の走査位置を制御
して、マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に逐次露
光するものである。
【０００９】また、本発明による第２の露光方法は、例
えば図１〜図３に示すように、所定の照明領域（３）を
均一な照度で照明し、転写用のパターンが形成されたマ
スク（Ｒ）をその照明領域に対して所定の方向に移動
し、マスク（Ｒ）の移動に応じて感光性の基板（Ｗ）を
所定の方向に移動することにより、そのマスクのパター
ンを逐次その基板上に露光する方法において、マスク
（Ｒ）上のパターンを走査方向にそれぞれ所定の照明領
域（３）の走査方向の幅程度の幅を有する複数の部分パ
ターン（１ａ〜１ｄ）に分割し、これら複数の部分パタ
ーンのそれぞれに走査方向の位置を示す位置合わせ用の
マーク（２Ａ）を付設し、基板（Ｗ）上のマスク（Ｒ）
のパターンが露光される領域をそれらマスク上の複数の
部分パターンに対応して複数の部分露光領域（４ａ〜４
ｄ）に分割し、これら複数の部分露光領域のそれぞれに
走査方向の位置を示す位置合わせ用のマーク（５Ａ）を
付設し、そのマスクのパターンをその基板上に露光する
際に、複数の部分パターン（１ａ〜１ｄ）を順次所定の
照明領域（３）内に移動させ、このように移動された部
分パターンの位置合わせ用のマーク（２Ａ）と基板
（Ｗ）上の対応する部分露光領域（４ａ〜４ｄ）の位置
合わせ用のマーク（５ｂ）との位置ずれ量が所定の範囲
内に収まるように、それらマスク及び基板の少なくとも
一方の位置を制御して、所定の照明領域（３）内の部分
パターンを順次その基板上に露光するものである。
えば図１〜図３に示すように、所定の照明領域（３）を
均一な照度で照明し、転写用のパターンが形成されたマ
スク（Ｒ）をその照明領域に対して所定の方向に移動
し、マスク（Ｒ）の移動に応じて感光性の基板（Ｗ）を
所定の方向に移動することにより、そのマスクのパター
ンを逐次その基板上に露光する方法において、マスク
（Ｒ）上のパターンを走査方向にそれぞれ所定の照明領
域（３）の走査方向の幅程度の幅を有する複数の部分パ
ターン（１ａ〜１ｄ）に分割し、これら複数の部分パタ
ーンのそれぞれに走査方向の位置を示す位置合わせ用の
マーク（２Ａ）を付設し、基板（Ｗ）上のマスク（Ｒ）
のパターンが露光される領域をそれらマスク上の複数の
部分パターンに対応して複数の部分露光領域（４ａ〜４
ｄ）に分割し、これら複数の部分露光領域のそれぞれに
走査方向の位置を示す位置合わせ用のマーク（５Ａ）を
付設し、そのマスクのパターンをその基板上に露光する
際に、複数の部分パターン（１ａ〜１ｄ）を順次所定の
照明領域（３）内に移動させ、このように移動された部
分パターンの位置合わせ用のマーク（２Ａ）と基板
（Ｗ）上の対応する部分露光領域（４ａ〜４ｄ）の位置
合わせ用のマーク（５ｂ）との位置ずれ量が所定の範囲
内に収まるように、それらマスク及び基板の少なくとも
一方の位置を制御して、所定の照明領域（３）内の部分
パターンを順次その基板上に露光するものである。
【００１０】また、本発明による露光装置は、例えば図
１〜図４に示すように、露光光（ＩＬ）で所定の照明領
域（３）を均一な照度で照明する照明光学系と、その照
明領域に対して所定の方向に転写用のパターンが形成さ
れたマスク（Ｒ）を走査するマスクステージ（８）と、
そのマスクの走査に同期して感光性の基板（Ｗ）を所定
の方向に走査する基板ステージ（１１）とを有し、それ
らマスク及び基板を同期して走査することによりそのマ
スクのパターンを逐次その基板上に露光する露光装置に
おいて、マスク（Ｒ）のパターンに付設された位置合わ
せ用の第１のマーク（２Ａ）、及び基板（Ｗ）上のその
パターンの露光領域（４）に付設された位置合わせ用の
第２のマーク（５Ａ）にそれぞれその基板に対して非感
光性の位置検出用の光を照射する送光系（３６〜４６）
とを有する。
１〜図４に示すように、露光光（ＩＬ）で所定の照明領
域（３）を均一な照度で照明する照明光学系と、その照
明領域に対して所定の方向に転写用のパターンが形成さ
れたマスク（Ｒ）を走査するマスクステージ（８）と、
そのマスクの走査に同期して感光性の基板（Ｗ）を所定
の方向に走査する基板ステージ（１１）とを有し、それ
らマスク及び基板を同期して走査することによりそのマ
スクのパターンを逐次その基板上に露光する露光装置に
おいて、マスク（Ｒ）のパターンに付設された位置合わ
せ用の第１のマーク（２Ａ）、及び基板（Ｗ）上のその
パターンの露光領域（４）に付設された位置合わせ用の
第２のマーク（５Ａ）にそれぞれその基板に対して非感
光性の位置検出用の光を照射する送光系（３６〜４６）
とを有する。
【００１１】更に本発明の露光装置は、第１のマーク
（２Ａ）からの位置検出用の光を検出して第１のマーク
（２Ａ）の走査方向の位置に応じた第１の位置信号を生
成する第１の受光系（１２Ａ〜１７Ａ，１８ａ）と、第
２のマーク（５Ａ）からの位置検出用の光を検出して第
２のマーク（５Ａ）の走査方向の位置に応じた第２の位
置信号を生成する第２の受光系（１２Ａ〜１４Ａ，１９
Ａ〜２１Ａ，２２ａ）と、それら第１の位置信号及び第
２の位置信号より第１のマーク（２Ａ）と第２のマーク
（５Ａ）との走査方向の位置ずれ量を検出する信号処理
手段（２９）と、それらマスク及び基板を同期して走査
する際に、信号処理手段（２９）により検出された位置
ずれ量が所定の範囲内に収まるように、そのマスクステ
ージ及びその基板ステージの少なくとも一方の走査方向
の位置を調整する制御手段（７，９Ａ，９Ｂ，３２，３
３）とを有するものである。
（２Ａ）からの位置検出用の光を検出して第１のマーク
（２Ａ）の走査方向の位置に応じた第１の位置信号を生
成する第１の受光系（１２Ａ〜１７Ａ，１８ａ）と、第
２のマーク（５Ａ）からの位置検出用の光を検出して第
２のマーク（５Ａ）の走査方向の位置に応じた第２の位
置信号を生成する第２の受光系（１２Ａ〜１４Ａ，１９
Ａ〜２１Ａ，２２ａ）と、それら第１の位置信号及び第
２の位置信号より第１のマーク（２Ａ）と第２のマーク
（５Ａ）との走査方向の位置ずれ量を検出する信号処理
手段（２９）と、それらマスク及び基板を同期して走査
する際に、信号処理手段（２９）により検出された位置
ずれ量が所定の範囲内に収まるように、そのマスクステ
ージ及びその基板ステージの少なくとも一方の走査方向
の位置を調整する制御手段（７，９Ａ，９Ｂ，３２，３
３）とを有するものである。
【００１２】
【作用】斯かる本発明の第１の露光方法によれば、マス
ク（Ｒ）の転写用のパターンの近傍に走査方向に沿って
連続的に第１のマーク（２Ａ）が形成され、基板（Ｗ）
上の露光領域の近傍にも走査方向に沿って連続的に第２
のマーク（５Ａ）が形成されている。この場合、例えば
所定の照明領域（３）に対して固定されたマーク検出系
でそれら第１のマーク（２Ａ）及び第２のマーク（５
Ａ）の位置を検出すると、マスク（Ｒ）及び基板（Ｗ）
が走査されるのに応じて第１のマーク（２Ａ）及び第２
のマーク（５Ａ）の位置が変化する。しかしながら、マ
スク（Ｒ）及び基板（Ｗ）の走査位置がそれぞれ設計値
通りであれば、それら２つのマーク（２Ａ，５Ａ）の位
置の差分は一定である。但し、投影倍率βの投影光学系
を使用する場合、第１のマーク（２Ａ）と第２のマーク
（５Ａ）とは１：βの速度比で走査する必要がある。
ク（Ｒ）の転写用のパターンの近傍に走査方向に沿って
連続的に第１のマーク（２Ａ）が形成され、基板（Ｗ）
上の露光領域の近傍にも走査方向に沿って連続的に第２
のマーク（５Ａ）が形成されている。この場合、例えば
所定の照明領域（３）に対して固定されたマーク検出系
でそれら第１のマーク（２Ａ）及び第２のマーク（５
Ａ）の位置を検出すると、マスク（Ｒ）及び基板（Ｗ）
が走査されるのに応じて第１のマーク（２Ａ）及び第２
のマーク（５Ａ）の位置が変化する。しかしながら、マ
スク（Ｒ）及び基板（Ｗ）の走査位置がそれぞれ設計値
通りであれば、それら２つのマーク（２Ａ，５Ａ）の位
置の差分は一定である。但し、投影倍率βの投影光学系
を使用する場合、第１のマーク（２Ａ）と第２のマーク
（５Ａ）とは１：βの速度比で走査する必要がある。
【００１３】そこで、それら２つのマーク（２Ａ，５
Ａ）の位置ずれ量が所定の許容値以内に収まるように、
マスク（Ｒ）及び基板（Ｗ）の少なくとも一方の走査位
置を制御することにより、基板（Ｗ）が部分的に歪んで
いる場合でも、重ね合わせ精度が高精度に維持される。
また、本発明の第２の露光方法によれば、マスク（Ｒ）
の転写用のパターンが走査方向に複数の部分パターン
（１ａ〜１ｄ）に分割され、各部分パターン（１ａ〜１
ｄ）に走査方向の位置を示す位置合わせ用のマーク（２
Ａ）が付設されている。なお、図２では位置合わせ用の
マーク（２Ａ）は走査方向に連続的に形成されている
が、部分パターン（１ａ〜１ｄ）のそれぞれに１対の十
字マークを形成するのみでもよい。一方、基板（Ｗ）上
の複数の部分露光領域（４ａ〜４ｄ）にも走査方向の位
置を示す位置合わせ用のマーク（５Ａ）が付設されてい
る。
Ａ）の位置ずれ量が所定の許容値以内に収まるように、
マスク（Ｒ）及び基板（Ｗ）の少なくとも一方の走査位
置を制御することにより、基板（Ｗ）が部分的に歪んで
いる場合でも、重ね合わせ精度が高精度に維持される。
また、本発明の第２の露光方法によれば、マスク（Ｒ）
の転写用のパターンが走査方向に複数の部分パターン
（１ａ〜１ｄ）に分割され、各部分パターン（１ａ〜１
ｄ）に走査方向の位置を示す位置合わせ用のマーク（２
Ａ）が付設されている。なお、図２では位置合わせ用の
マーク（２Ａ）は走査方向に連続的に形成されている
が、部分パターン（１ａ〜１ｄ）のそれぞれに１対の十
字マークを形成するのみでもよい。一方、基板（Ｗ）上
の複数の部分露光領域（４ａ〜４ｄ）にも走査方向の位
置を示す位置合わせ用のマーク（５Ａ）が付設されてい
る。
【００１４】そして、先ず第１の部分パターン（１ａ）
の位置合わせ用のマークと第１の部分露光領域（４ａ）
の位置合わせ用のマークとを合わせた状態で、第１の部
分パターン（１ａ）を第１の部分露光領域（４ａ）に露
光する。同様に、それぞれ２つの位置合わせ用のマーク
を合わせた状態で、第２以降の部分パターン（２ａ〜２
ｄ）が第２以降の部分露光領域（４ｂ〜４ｄ）に露光さ
れる。これにより、基板（Ｗ）が部分的に歪んでいる場
合でも、重ね合わせ精度が高精度に維持される。
の位置合わせ用のマークと第１の部分露光領域（４ａ）
の位置合わせ用のマークとを合わせた状態で、第１の部
分パターン（１ａ）を第１の部分露光領域（４ａ）に露
光する。同様に、それぞれ２つの位置合わせ用のマーク
を合わせた状態で、第２以降の部分パターン（２ａ〜２
ｄ）が第２以降の部分露光領域（４ｂ〜４ｄ）に露光さ
れる。これにより、基板（Ｗ）が部分的に歪んでいる場
合でも、重ね合わせ精度が高精度に維持される。
【００１５】また、本発明の露光装置によれば、上述の
第１及び第２の露光方法が実施できる。
第１及び第２の露光方法が実施できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１〜図６を
参照して説明する。図１は本実施例のステップ・アンド
・スキャン方式の投影露光装置のステージ系及びアライ
メント系の要部を示し、この図１において、レチクルＲ
の下面（図１では便宜上、レチクルＲの上面として表し
ている）に矩形の転写用のパターン３が形成され、パタ
ーン１の長手方向（これをＸ方向とする）に沿って両側
に２次元の市松格子状の回折格子マーク２Ａ及び２Ｂが
形成されている。また、図示省略された照明光学系から
の露光光ＩＬが、レチクルＲ上のスリット状の照明領域
３に均一な照度で照射されている。
参照して説明する。図１は本実施例のステップ・アンド
・スキャン方式の投影露光装置のステージ系及びアライ
メント系の要部を示し、この図１において、レチクルＲ
の下面（図１では便宜上、レチクルＲの上面として表し
ている）に矩形の転写用のパターン３が形成され、パタ
ーン１の長手方向（これをＸ方向とする）に沿って両側
に２次元の市松格子状の回折格子マーク２Ａ及び２Ｂが
形成されている。また、図示省略された照明光学系から
の露光光ＩＬが、レチクルＲ上のスリット状の照明領域
３に均一な照度で照射されている。
【００１７】レチクルＲの照明領域３内のパターンの像
が、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の所定のショッ
ト領域４上のスリット状の露光フィールド６に露光され
る。そのショット領域４のＸ方向の両側には、例えば前
回の露光工程により２次元の市松格子状の回折格子マー
ク５Ａ及び５Ｂが形成されており、ショット領域４にも
前回の露光工程により回路パターンが形成されている。
照明領域３（及び露光フィールド６）はＸ方向に垂直な
Ｙ方向に延びた矩形の領域であり、照明領域３に対して
レチクルＲをＸ方向に走査し、露光フィールド６に対し
てウエハＷを−Ｘ方向に走査することにより、レチクル
Ｒのパターン１の像が逐次ウエハＷ上のショット領域４
上に重ねて投影露光される。従って、本実施例でのレチ
クルＲ及びウエハＷの走査方向はＸ方向である。
が、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の所定のショッ
ト領域４上のスリット状の露光フィールド６に露光され
る。そのショット領域４のＸ方向の両側には、例えば前
回の露光工程により２次元の市松格子状の回折格子マー
ク５Ａ及び５Ｂが形成されており、ショット領域４にも
前回の露光工程により回路パターンが形成されている。
照明領域３（及び露光フィールド６）はＸ方向に垂直な
Ｙ方向に延びた矩形の領域であり、照明領域３に対して
レチクルＲをＸ方向に走査し、露光フィールド６に対し
てウエハＷを−Ｘ方向に走査することにより、レチクル
Ｒのパターン１の像が逐次ウエハＷ上のショット領域４
上に重ねて投影露光される。従って、本実施例でのレチ
クルＲ及びウエハＷの走査方向はＸ方向である。
【００１８】そのような走査を行うために、レチクルＲ
は微動ステージ７上に保持され、微動ステージ７は走査
ステージ８上に載置され、走査ステージ８は図示省略さ
れたレチクルベース上にＸ方向に摺動自在に載置されて
いる。この場合、微動ステージ７は、走査ステージ８上
の２個のアクチュエータ（ピエゾ素子等）９Ａ及び９Ｂ
と２個の圧縮コイルばね１０Ａ及び１０Ｂとの間に支持
され、２個のアクチュエータ９Ａ及び９Ｂを個別に伸縮
することにより、微動ステージ７に走査ステージ８に対
してＸ方向への変位及び微小回転を行わせることができ
る。本実施例では、微動ステージ７を用いて、走査露光
中のレチクルＲの位置を微調整する。また、図示省略さ
れているが、レチクル側の走査ステージ８にはレーザ干
渉計の移動鏡が固定され、そのレーザ干渉計により走査
ステージ８のＸ方向の座標が常時計測されている。
は微動ステージ７上に保持され、微動ステージ７は走査
ステージ８上に載置され、走査ステージ８は図示省略さ
れたレチクルベース上にＸ方向に摺動自在に載置されて
いる。この場合、微動ステージ７は、走査ステージ８上
の２個のアクチュエータ（ピエゾ素子等）９Ａ及び９Ｂ
と２個の圧縮コイルばね１０Ａ及び１０Ｂとの間に支持
され、２個のアクチュエータ９Ａ及び９Ｂを個別に伸縮
することにより、微動ステージ７に走査ステージ８に対
してＸ方向への変位及び微小回転を行わせることができ
る。本実施例では、微動ステージ７を用いて、走査露光
中のレチクルＲの位置を微調整する。また、図示省略さ
れているが、レチクル側の走査ステージ８にはレーザ干
渉計の移動鏡が固定され、そのレーザ干渉計により走査
ステージ８のＸ方向の座標が常時計測されている。
【００１９】一方、ウエハＷはウエハステージ１１上に
保持され、ウエハステージ１１は、ウエハＷをＸＹ平面
内で位置決めすると共にＸ方向に走査するＸＹステー
ジ、ウエハＷをＸＹ平面に垂直なＺ方向、即ち投影光学
系ＰＬの光軸に平行な方向に位置決めするＺステージ、
及びウエハＷをＸＹ平面内で微小回転するロータリーテ
ーブル等より構成されている。そして、ウエハステージ
１１内のＸＹステージのＸＹ座標も常時レーザ干渉計に
よりモニターされている。
保持され、ウエハステージ１１は、ウエハＷをＸＹ平面
内で位置決めすると共にＸ方向に走査するＸＹステー
ジ、ウエハＷをＸＹ平面に垂直なＺ方向、即ち投影光学
系ＰＬの光軸に平行な方向に位置決めするＺステージ、
及びウエハＷをＸＹ平面内で微小回転するロータリーテ
ーブル等より構成されている。そして、ウエハステージ
１１内のＸＹステージのＸＹ座標も常時レーザ干渉計に
よりモニターされている。
【００２０】図２（ａ）は本例のレチクルＲのパターン
を示し、この図２（ａ）に示すように、レチクルＲ上の
パターン１のＸ方向に沿った両側に回折格子マーク２Ａ
及び２Ｂが形成され、一方の回折格子マーク２Ａの両側
に光透過性の窓部２５Ａ及び２６Ａが形成され、他方の
回折格子マーク２Ｂの両側にも光透過性の窓部２５Ｂ及
び２６Ｂが形成されている。回折格子マーク２Ａは、Ｘ
軸に対して４５°で交差するξ1 軸及びη1 軸に沿って
それぞれ所定ピッチで形成された格子パターンであり、
回折格子マーク２Ｂも、Ｘ軸に対して４５°で交差する
ξ2 軸及びη2軸に沿ってそれぞれ所定ピッチで形成さ
れた格子パターンである。
を示し、この図２（ａ）に示すように、レチクルＲ上の
パターン１のＸ方向に沿った両側に回折格子マーク２Ａ
及び２Ｂが形成され、一方の回折格子マーク２Ａの両側
に光透過性の窓部２５Ａ及び２６Ａが形成され、他方の
回折格子マーク２Ｂの両側にも光透過性の窓部２５Ｂ及
び２６Ｂが形成されている。回折格子マーク２Ａは、Ｘ
軸に対して４５°で交差するξ1 軸及びη1 軸に沿って
それぞれ所定ピッチで形成された格子パターンであり、
回折格子マーク２Ｂも、Ｘ軸に対して４５°で交差する
ξ2 軸及びη2軸に沿ってそれぞれ所定ピッチで形成さ
れた格子パターンである。
【００２１】本実施例では、矩形の照明領域３の走査方
向（Ｘ方向）への照度分布Ｅ（Ｘ）は、図２（ｂ）に示
すように台形状となっており、そのＸ方向の半値幅をＤ
として、台形状の分布の両側の傾斜部の幅をそれぞれΔ
Ｄとする。このとき、図２（ａ）に示すように、パター
ン１をＸ方向に部分パターン１ａ〜１ｄに分割し、端部
の部分パターン１ａ及び１ｄのＸ方向の幅Ｄ1 を（Ｄ−
ΔＤ／２）として、中間の部分パターン１ｂ及び１ｃの
Ｘ方向の幅Ｄ2 をＤとする。
向（Ｘ方向）への照度分布Ｅ（Ｘ）は、図２（ｂ）に示
すように台形状となっており、そのＸ方向の半値幅をＤ
として、台形状の分布の両側の傾斜部の幅をそれぞれΔ
Ｄとする。このとき、図２（ａ）に示すように、パター
ン１をＸ方向に部分パターン１ａ〜１ｄに分割し、端部
の部分パターン１ａ及び１ｄのＸ方向の幅Ｄ1 を（Ｄ−
ΔＤ／２）として、中間の部分パターン１ｂ及び１ｃの
Ｘ方向の幅Ｄ2 をＤとする。
【００２２】一方、図３は図１のウエハＷ上のショット
領域４の拡大図であり、この図３に示すように、ショッ
ト領域４もＸ方向に４個の部分露光領域４ａ〜４ｄに分
割される。そして、本実施例では図２（ａ）の部分パタ
ーン１ａ〜１ｄをそれぞれ個別に、図３のウエハＷのシ
ョット領域４上の部分露光領域４ａ〜４ｄに投影する。
このように、レチクルＲのパターンをウエハＷのショッ
ト領域上に投影する際には、アライメント系により位置
合わせを行う必要がある。以下ではそのためのアライメ
ント系について説明する。
領域４の拡大図であり、この図３に示すように、ショッ
ト領域４もＸ方向に４個の部分露光領域４ａ〜４ｄに分
割される。そして、本実施例では図２（ａ）の部分パタ
ーン１ａ〜１ｄをそれぞれ個別に、図３のウエハＷのシ
ョット領域４上の部分露光領域４ａ〜４ｄに投影する。
このように、レチクルＲのパターンをウエハＷのショッ
ト領域上に投影する際には、アライメント系により位置
合わせを行う必要がある。以下ではそのためのアライメ
ント系について説明する。
【００２３】図１に戻り、レチクルＲの回折格子マーク
２Ａの上方に第１のアライメント系が配置されている。
この第１のアライメント系において、図示省略された送
光系からの８本のレーザービームよりなるアライメント
光ＡＬＡが送受分離プリズム１２Ａに入射し、送受分離
プリズム１２Ａを透過したアライメント光ＡＬＡが、対
物レンズ１３Ａを介して回折格子マーク２Ａ、及びこの
両側の窓部に照射される。アライメント光ＡＬＡの内の
４個のレーザービームは回折格子マーク２Ａ上の点ＰＡ
で交差するように照射され、他の４個のレーザービーム
は回折格子マーク２Ａの両側の窓部を透過した後、投影
光学系ＰＬを介してウエハＷ上の回折格子マーク５Ａ上
の点ＱＡで交差するように照射される。
２Ａの上方に第１のアライメント系が配置されている。
この第１のアライメント系において、図示省略された送
光系からの８本のレーザービームよりなるアライメント
光ＡＬＡが送受分離プリズム１２Ａに入射し、送受分離
プリズム１２Ａを透過したアライメント光ＡＬＡが、対
物レンズ１３Ａを介して回折格子マーク２Ａ、及びこの
両側の窓部に照射される。アライメント光ＡＬＡの内の
４個のレーザービームは回折格子マーク２Ａ上の点ＰＡ
で交差するように照射され、他の４個のレーザービーム
は回折格子マーク２Ａの両側の窓部を透過した後、投影
光学系ＰＬを介してウエハＷ上の回折格子マーク５Ａ上
の点ＱＡで交差するように照射される。
【００２４】ウエハＷの回折格子マーク５Ａ上の点ＱＡ
からのそれぞれ０次回折光及び１次回折光の干渉より形
成される４組の干渉光（ウエハマークからの信号光）
は、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲの回折格子マー
ク２Ａの両側の窓部に達する。点ＱＡからの４組の干渉
光（ウエハマークからの信号光）、及びレチクルＲの回
折格子マーク２Ａ上の点ＰＡからのそれぞれ０次回折光
及び１次回折光の干渉より形成される４組の干渉光（レ
チクルマークからの信号光）は、対物レンズ１３Ａを経
て送受分離プリズム１２Ａで反射された後に、受光系対
物レンズ１４Ａで集光されて受光系分離プリズム１５Ａ
に入射する。そして、レチクルＲ上の点ＰＡからの４組
の干渉光は、受光系分離プリズム１５Ａで反射され、レ
ンズ１６Ａ及び空間フィルター１７Ａを経て光電検出器
１８に入射する。空間フィルター１７Ａには４個の開口
が形成され、これら４個の開口に対応して光電検出器１
８も４個の受光素子に分割され、点ＰＡからの４組の干
渉光は、光電検出器１８の４個の受光素子により個別に
光電変換される。
からのそれぞれ０次回折光及び１次回折光の干渉より形
成される４組の干渉光（ウエハマークからの信号光）
は、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲの回折格子マー
ク２Ａの両側の窓部に達する。点ＱＡからの４組の干渉
光（ウエハマークからの信号光）、及びレチクルＲの回
折格子マーク２Ａ上の点ＰＡからのそれぞれ０次回折光
及び１次回折光の干渉より形成される４組の干渉光（レ
チクルマークからの信号光）は、対物レンズ１３Ａを経
て送受分離プリズム１２Ａで反射された後に、受光系対
物レンズ１４Ａで集光されて受光系分離プリズム１５Ａ
に入射する。そして、レチクルＲ上の点ＰＡからの４組
の干渉光は、受光系分離プリズム１５Ａで反射され、レ
ンズ１６Ａ及び空間フィルター１７Ａを経て光電検出器
１８に入射する。空間フィルター１７Ａには４個の開口
が形成され、これら４個の開口に対応して光電検出器１
８も４個の受光素子に分割され、点ＰＡからの４組の干
渉光は、光電検出器１８の４個の受光素子により個別に
光電変換される。
【００２５】一方、ウエハＷ上の点ＱＡからの４組の干
渉光は、受光系分離プリズム１５Ａを透過して空間フィ
ルター１９Ａの中央の開口を通過した後、レンズ２０Ａ
及び空間フィルター２１Ａを経て光電検出器２２に入射
する。空間フィルター２１Ａにも４個の開口が形成さ
れ、これら４個の開口に対応して光電検出器２２も４個
の受光素子に分割され、ウエハＷ上の点ＱＡからの４組
の干渉光は、光電検出器２２の４個の受光素子により個
別に光電変換される。
渉光は、受光系分離プリズム１５Ａを透過して空間フィ
ルター１９Ａの中央の開口を通過した後、レンズ２０Ａ
及び空間フィルター２１Ａを経て光電検出器２２に入射
する。空間フィルター２１Ａにも４個の開口が形成さ
れ、これら４個の開口に対応して光電検出器２２も４個
の受光素子に分割され、ウエハＷ上の点ＱＡからの４組
の干渉光は、光電検出器２２の４個の受光素子により個
別に光電変換される。
【００２６】また、レチクルＲの回折格子マーク２Ｂの
上方に第２のアライメント系が配置されているが、この
第２のアライメント系は第１のアライメント系と対称的
に、図示省略された送光系、送受分離プリズム１２Ｂ〜
空間フィルター１７Ｂ、光電検出器２３、空間フィルタ
ー１９Ｂ〜空間フィルター２１Ｂ、及び光電検出器２４
より構成されている。そして、図示省略された送光系か
らのアライメント光ＡＬＢの内の４個のレーザービーム
が、レチクルＲの回折格子マーク２Ｂ上の点ＰＢに照射
され、残りの４個のレーザービームがウエハＷの回折格
子マーク５Ｂ上の点ＱＢに照射され、点ＰＢからの４組
の干渉光が光電検出器２３の４個の受光素子で個別に光
電変換され、点ＱＢからの４組の干渉光が光電検出器２
４の４個の受光素子で個別に光電変換される。
上方に第２のアライメント系が配置されているが、この
第２のアライメント系は第１のアライメント系と対称的
に、図示省略された送光系、送受分離プリズム１２Ｂ〜
空間フィルター１７Ｂ、光電検出器２３、空間フィルタ
ー１９Ｂ〜空間フィルター２１Ｂ、及び光電検出器２４
より構成されている。そして、図示省略された送光系か
らのアライメント光ＡＬＢの内の４個のレーザービーム
が、レチクルＲの回折格子マーク２Ｂ上の点ＰＢに照射
され、残りの４個のレーザービームがウエハＷの回折格
子マーク５Ｂ上の点ＱＢに照射され、点ＰＢからの４組
の干渉光が光電検出器２３の４個の受光素子で個別に光
電変換され、点ＱＢからの４組の干渉光が光電検出器２
４の４個の受光素子で個別に光電変換される。
【００２７】次に、本例のアライメント系のより詳細な
構成につき図４を参照して説明する。図４は、図１中の
第１のアライメント系における１軸分の光学系及びその
信号処理系を示すものであり、説明の便宜上、送受分離
プリズム１２Ａ及び受光系分離プリズム１５Ａは表現方
法を変えてある。この図４において、アライメント光用
の光源３６としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源のようにウ
エハＷ上のフォトレジストに対して非感光性のコヒーレ
ントな光を発生する光源が使用される。
構成につき図４を参照して説明する。図４は、図１中の
第１のアライメント系における１軸分の光学系及びその
信号処理系を示すものであり、説明の便宜上、送受分離
プリズム１２Ａ及び受光系分離プリズム１５Ａは表現方
法を変えてある。この図４において、アライメント光用
の光源３６としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源のようにウ
エハＷ上のフォトレジストに対して非感光性のコヒーレ
ントな光を発生する光源が使用される。
【００２８】光源３６から射出されたレーザービーム
は、ビームスプリッター３７及びミラー３８により第１
及び第２のレーザービームに分割され、これら第１及び
第２のレーザービームはそれぞれ音響光学変調素子（以
下、「ＡＯＭ」という）３９ａ及び３９ｂに入射する。
ＡＯＭ３９ａ及び３９ｂは互いに異なる周波数の駆動信
号で駆動され、ＡＯＭ３９ａ及び３９ｂによりそれぞれ
駆動信号の周波数に応じて周波数変調されたレーザービ
ームは送光系分離プリズム４０に入射する。送光系分離
プリズム４０で反射された２本のレチクル検出用ビーム
ＡＲ１及びＡＲ２は、ミラー４１で反射されリレーレン
ズ４２を介して送光系ビーム合成プリズム４３に入射す
る。一方、送光系分離プリズム４０を透過した２本のウ
エハ検出用ビームＡＷ１及びＡＷ２は、ミラー４５で反
射されリレーレンズ４６を介して送光系ビーム合成プリ
ズム４３に入射し、送光系ビーム合成プリズム４３で合
成された４本のレーザービーム（ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＷ
１，ＡＷ２）よりなるアライメント光ＡＬＡは、送光系
対物レンズ４４を経て送受分離プリズム１２Ａに入射す
る。
は、ビームスプリッター３７及びミラー３８により第１
及び第２のレーザービームに分割され、これら第１及び
第２のレーザービームはそれぞれ音響光学変調素子（以
下、「ＡＯＭ」という）３９ａ及び３９ｂに入射する。
ＡＯＭ３９ａ及び３９ｂは互いに異なる周波数の駆動信
号で駆動され、ＡＯＭ３９ａ及び３９ｂによりそれぞれ
駆動信号の周波数に応じて周波数変調されたレーザービ
ームは送光系分離プリズム４０に入射する。送光系分離
プリズム４０で反射された２本のレチクル検出用ビーム
ＡＲ１及びＡＲ２は、ミラー４１で反射されリレーレン
ズ４２を介して送光系ビーム合成プリズム４３に入射す
る。一方、送光系分離プリズム４０を透過した２本のウ
エハ検出用ビームＡＷ１及びＡＷ２は、ミラー４５で反
射されリレーレンズ４６を介して送光系ビーム合成プリ
ズム４３に入射し、送光系ビーム合成プリズム４３で合
成された４本のレーザービーム（ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＷ
１，ＡＷ２）よりなるアライメント光ＡＬＡは、送光系
対物レンズ４４を経て送受分離プリズム１２Ａに入射す
る。
【００２９】そして、２本のレチクル検出用ビームＡＲ
１及びＡＲ２は、対物レンズ１２Ａを経て所定の交差角
でレチクルＲの回折格子マーク２Ａ上に照射される。具
体的に２本のレチクル検出用ビームＡＲ１及びＡＲ２
は、図２（ａ）のξ1 軸に沿って対称的に回折格子マー
ク２Ａに照射される。このとき２本のレチクル検出用ビ
ームＡＲ１及びＡＲ２の交差角は、回折格子マーク２Ａ
による１次回折光の回折角に等しくなるようにしてお
く。このようにすると、図４において、レチクル検出用
ビームＡＲ１の１次回折光は、レチクル検出用ビームＡ
Ｒ２の０次回折光と重なった干渉光として、対物レンズ
１３Ａ、ビームスプリッター１２Ａ、受光系対物レンズ
１４Ａ、受光系分離プリズム１５Ａ、レンズ１６Ａ、空
間フィルター１７Ａを経て受光素子１８ｂで受光され
る。
１及びＡＲ２は、対物レンズ１２Ａを経て所定の交差角
でレチクルＲの回折格子マーク２Ａ上に照射される。具
体的に２本のレチクル検出用ビームＡＲ１及びＡＲ２
は、図２（ａ）のξ1 軸に沿って対称的に回折格子マー
ク２Ａに照射される。このとき２本のレチクル検出用ビ
ームＡＲ１及びＡＲ２の交差角は、回折格子マーク２Ａ
による１次回折光の回折角に等しくなるようにしてお
く。このようにすると、図４において、レチクル検出用
ビームＡＲ１の１次回折光は、レチクル検出用ビームＡ
Ｒ２の０次回折光と重なった干渉光として、対物レンズ
１３Ａ、ビームスプリッター１２Ａ、受光系対物レンズ
１４Ａ、受光系分離プリズム１５Ａ、レンズ１６Ａ、空
間フィルター１７Ａを経て受光素子１８ｂで受光され
る。
【００３０】このとき、回折格子マーク２Ａの像が対物
レンズ１３Ａ及び受光系対物レンズ１４Ａにより受光系
分離プリズム１５Ａ上にリレーされ、対物レンズ１３Ａ
の瞳面（フーリエ変換面）が、受光系対物レンズ１４Ａ
及びレンズ１６Ａにより空間フィルター１７Ａ上にリレ
ーされる。同様に、レチクル検出用ビームＡＲ２の１次
回折光は、レチクル検出用ビームＡＲ１の０次回折光と
重なった干渉光として、受光素子１８ａで受光される。
レンズ１３Ａ及び受光系対物レンズ１４Ａにより受光系
分離プリズム１５Ａ上にリレーされ、対物レンズ１３Ａ
の瞳面（フーリエ変換面）が、受光系対物レンズ１４Ａ
及びレンズ１６Ａにより空間フィルター１７Ａ上にリレ
ーされる。同様に、レチクル検出用ビームＡＲ２の１次
回折光は、レチクル検出用ビームＡＲ１の０次回折光と
重なった干渉光として、受光素子１８ａで受光される。
【００３１】この場合、ＡＯＭ３９ａ及び３９ｂの駆動
周波数の差の周波数をΔｆ1 、回折格子マーク２Ａのξ
1 軸方向のピッチをＰξ1 として、レチクルＲのＸ方向
への走査速度ＶR のξ1 軸への成分ＶξR とすると、受
光素子１８ａ及び１８ｂの光電変換信号はそれぞれ周波
数が（Δｆ1 ±Ｖξ1/Ｐξ1)のビート信号（以下、「レ
チクル信号」という）となる。そして、レチクルＲがＸ
方向に走査され、点ＰＡのξ1 軸上での座標値が変化す
るのに応じて、これら２つのレチクル信号の位相が変化
するため、これら２つのレチクル信号の位相を検出する
ことにより、点ＰＡのξ1 軸での値を求めることができ
る。図４において、受光素子１８ａ及び１８ｂからのレ
チクル信号はそれぞれ位相検出器２７ａ及び２７ｂに供
給され、位相検出器２７ａ及び２７ｂで検出された位相
情報が位相演算器２８に供給される。位相演算器２８
は、２つのレチクル信号の位相情報より例えば平均化処
理により図２の点ＰＡのξ1 軸での位相を求め、この位
相情報をレチクル位置信号として位置検出信号処理系２
９に供給する。
周波数の差の周波数をΔｆ1 、回折格子マーク２Ａのξ
1 軸方向のピッチをＰξ1 として、レチクルＲのＸ方向
への走査速度ＶR のξ1 軸への成分ＶξR とすると、受
光素子１８ａ及び１８ｂの光電変換信号はそれぞれ周波
数が（Δｆ1 ±Ｖξ1/Ｐξ1)のビート信号（以下、「レ
チクル信号」という）となる。そして、レチクルＲがＸ
方向に走査され、点ＰＡのξ1 軸上での座標値が変化す
るのに応じて、これら２つのレチクル信号の位相が変化
するため、これら２つのレチクル信号の位相を検出する
ことにより、点ＰＡのξ1 軸での値を求めることができ
る。図４において、受光素子１８ａ及び１８ｂからのレ
チクル信号はそれぞれ位相検出器２７ａ及び２７ｂに供
給され、位相検出器２７ａ及び２７ｂで検出された位相
情報が位相演算器２８に供給される。位相演算器２８
は、２つのレチクル信号の位相情報より例えば平均化処
理により図２の点ＰＡのξ1 軸での位相を求め、この位
相情報をレチクル位置信号として位置検出信号処理系２
９に供給する。
【００３２】それと並行して、送光系からの２本のウエ
ハ検出用ビームＡＷ１及びＡＷ２は、対物レンズ１３Ａ
を経て一度交差した後、レチクルＲ上の窓部を通過して
投影光学系ＰＬを経て所定の交差角でウエハＷの回折格
子マーク５Ａ上に照射される。一般に、投影光学系ＰＬ
は、例えば図１のＫｒＦエキシマレーザ光やｉ線等の露
光光ＩＬに対しては、良好に収差が補正されているが、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光等のアライメント光に対しては、収
差補正は特に行われていない。従って、投影光学系ＰＬ
の色収差により、アライメント光のもとでウエハＷの表
面の共役像はレチクルＲのパターン形成面上には形成さ
れず、アライメント光のもとでウエハＷの表面の共役像
はレチクルＲからΔＬだけ上方にできる。そこで、対物
レンズ１３Ａから射出された２本のウエハ検出用ビーム
ＡＷ１及びＡＷ２は、レチクルＲからΔＬだけ上方で交
差させている。
ハ検出用ビームＡＷ１及びＡＷ２は、対物レンズ１３Ａ
を経て一度交差した後、レチクルＲ上の窓部を通過して
投影光学系ＰＬを経て所定の交差角でウエハＷの回折格
子マーク５Ａ上に照射される。一般に、投影光学系ＰＬ
は、例えば図１のＫｒＦエキシマレーザ光やｉ線等の露
光光ＩＬに対しては、良好に収差が補正されているが、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光等のアライメント光に対しては、収
差補正は特に行われていない。従って、投影光学系ＰＬ
の色収差により、アライメント光のもとでウエハＷの表
面の共役像はレチクルＲのパターン形成面上には形成さ
れず、アライメント光のもとでウエハＷの表面の共役像
はレチクルＲからΔＬだけ上方にできる。そこで、対物
レンズ１３Ａから射出された２本のウエハ検出用ビーム
ＡＷ１及びＡＷ２は、レチクルＲからΔＬだけ上方で交
差させている。
【００３３】つまり、ウエハＷ上の回折格子マーク５Ａ
を検出するためのウエハ検出用ビームＡＷ１及びＡＷ２
は、ウエハとの共役点上で交差した後再び広がり、レチ
クルＲのパターン形成面上で回折格子マーク２Ａの両脇
にある窓部２５Ａ及び２６Ａを経て投影光学系ＰＬに入
射し、ウエハＷの回折格子マーク５Ａ上の点ＱＡで図２
（ａ）のξ1 軸と共役な軸を含む面内で交差する。この
とき２本のウエハ検出用ビームＡＷ１及びＡＷ２の交差
角を、回折格子マーク５Ａによる１次回折光の回折角に
等しくなるようにしておく。また、図２（ａ）に示すよ
うに、レチクルＲ上の回折格子マーク２ＡのＹ方向の幅
をｗR として、図４に示すように、ウエハ検出用ビーム
ＡＲ１，ＡＲ２のウエハＷの回折格子マーク５Ａ上での
交差角をθW （実際にはξ1 軸と共役な軸を含む面内で
の交差角）とすると、アライメント光でのウエハＷのレ
チクルＲに対する投影光学系ＰＬの角倍率γと、投影光
学系ＰＬのアライメント光における色収差量ΔＬとは次
の関係を満たさなくてはならない。
を検出するためのウエハ検出用ビームＡＷ１及びＡＷ２
は、ウエハとの共役点上で交差した後再び広がり、レチ
クルＲのパターン形成面上で回折格子マーク２Ａの両脇
にある窓部２５Ａ及び２６Ａを経て投影光学系ＰＬに入
射し、ウエハＷの回折格子マーク５Ａ上の点ＱＡで図２
（ａ）のξ1 軸と共役な軸を含む面内で交差する。この
とき２本のウエハ検出用ビームＡＷ１及びＡＷ２の交差
角を、回折格子マーク５Ａによる１次回折光の回折角に
等しくなるようにしておく。また、図２（ａ）に示すよ
うに、レチクルＲ上の回折格子マーク２ＡのＹ方向の幅
をｗR として、図４に示すように、ウエハ検出用ビーム
ＡＲ１，ＡＲ２のウエハＷの回折格子マーク５Ａ上での
交差角をθW （実際にはξ1 軸と共役な軸を含む面内で
の交差角）とすると、アライメント光でのウエハＷのレ
チクルＲに対する投影光学系ＰＬの角倍率γと、投影光
学系ＰＬのアライメント光における色収差量ΔＬとは次
の関係を満たさなくてはならない。
【００３４】
【数１】ΔＬ（ｓｉｎθW ／γ）・ｓｉｎ４５°＞ｗR この（数１）においてｓｉｎ４５°が使用されているの
は、ξ1 軸がＸ軸と４５°で交差していることによる。
また、レチクルＲ上の窓部２５Ａ及び２６Ａのの幅は、
ウエハ検出用ビームが大部分通過できるだけの大きさが
なくてはならない。この結果、図４において、ウエハ検
出用ビームＡＷ１の１次回折光と、ウエハ検出用ビーム
ＡＷ２の０次回折光とが重なった干渉光が、対物レンズ
１３Ａ、ビームスプリッター１２Ａ、受光系対物レンズ
１４Ａ、空間受光系分離プリズム１５Ａ、空間フィルタ
ー１９Ａ、レンズ２０Ａ、空間フィルター２１Ａを経て
受光素子２２ａで受光される。
は、ξ1 軸がＸ軸と４５°で交差していることによる。
また、レチクルＲ上の窓部２５Ａ及び２６Ａのの幅は、
ウエハ検出用ビームが大部分通過できるだけの大きさが
なくてはならない。この結果、図４において、ウエハ検
出用ビームＡＷ１の１次回折光と、ウエハ検出用ビーム
ＡＷ２の０次回折光とが重なった干渉光が、対物レンズ
１３Ａ、ビームスプリッター１２Ａ、受光系対物レンズ
１４Ａ、空間受光系分離プリズム１５Ａ、空間フィルタ
ー１９Ａ、レンズ２０Ａ、空間フィルター２１Ａを経て
受光素子２２ａで受光される。
【００３５】このとき、ウエハＷ上の回折格子マーク５
Ａの像が対物レンズ１３Ａ及び受光系対物レンズ１４Ａ
により空間フィルター１９Ａ上にリレーされ、対物レン
ズ１３Ａの瞳面（フーリエ変換面）が、受光系対物レン
ズ１４Ａ及びレンズ２０Ａにより空間フィルター２１Ａ
上にリレーされる。同様に、ウエハ検出用ビームＡＷ２
の１次回折光と、ウエハ検出用ビームＡＷ１の０次回折
光とが重なった干渉光は、受光素子２２ｂで受光され
る。
Ａの像が対物レンズ１３Ａ及び受光系対物レンズ１４Ａ
により空間フィルター１９Ａ上にリレーされ、対物レン
ズ１３Ａの瞳面（フーリエ変換面）が、受光系対物レン
ズ１４Ａ及びレンズ２０Ａにより空間フィルター２１Ａ
上にリレーされる。同様に、ウエハ検出用ビームＡＷ２
の１次回折光と、ウエハ検出用ビームＡＷ１の０次回折
光とが重なった干渉光は、受光素子２２ｂで受光され
る。
【００３６】この場合、投影光学系ＰＬの投影倍率をβ
として、回折格子マーク５Ａのξ1軸と共役な軸方向の
ピッチはβ・Ｐξ1 、ウエハＷの−Ｘ方向への走査速度
ＶWのξ1 軸と共役な軸への成分はβ・ＶξR であり、
受光素子２２ａ及び２２ｂの光電変換信号はそれぞれ周
波数が（Δｆ1 ±Ｖξ1/Ｐξ1)のビート信号（以下、
「ウエハ信号」という）となる。そして、ウエハＷが−
Ｘ方向に走査され、点ＱＡのξ1 軸と共役な軸上での座
標値が変化するのに応じて、これら２つのウエハ信号の
位相が変化するため、これら２つのウエハ信号の位相を
検出することにより、点ＱＡのξ1 軸と共役な軸での値
を求めることができる。図４において、受光素子２２ａ
及び２２ｂからのウエハ信号はそれぞれ位相検出器３０
ａ及び３０ｂに供給され、位相検出器３０ａ及び３０ｂ
で検出された位相情報が位相演算器３１に供給される。
位相演算器３１は、２つのウエハ信号の位相情報より例
えば平均化処理により図３の点ＱＡのξ1 軸と共役な軸
上での位相を求め、この位相情報をウエハ位置信号とし
て位置検出信号処理系２９に供給する。
として、回折格子マーク５Ａのξ1軸と共役な軸方向の
ピッチはβ・Ｐξ1 、ウエハＷの−Ｘ方向への走査速度
ＶWのξ1 軸と共役な軸への成分はβ・ＶξR であり、
受光素子２２ａ及び２２ｂの光電変換信号はそれぞれ周
波数が（Δｆ1 ±Ｖξ1/Ｐξ1)のビート信号（以下、
「ウエハ信号」という）となる。そして、ウエハＷが−
Ｘ方向に走査され、点ＱＡのξ1 軸と共役な軸上での座
標値が変化するのに応じて、これら２つのウエハ信号の
位相が変化するため、これら２つのウエハ信号の位相を
検出することにより、点ＱＡのξ1 軸と共役な軸での値
を求めることができる。図４において、受光素子２２ａ
及び２２ｂからのウエハ信号はそれぞれ位相検出器３０
ａ及び３０ｂに供給され、位相検出器３０ａ及び３０ｂ
で検出された位相情報が位相演算器３１に供給される。
位相演算器３１は、２つのウエハ信号の位相情報より例
えば平均化処理により図３の点ＱＡのξ1 軸と共役な軸
上での位相を求め、この位相情報をウエハ位置信号とし
て位置検出信号処理系２９に供給する。
【００３７】位置検出信号処理系２９では、位相演算器
２８からのレチクル位置信号と位相演算器３１からのウ
エハ位置信号との差分演算により、レチクルＲとウエハ
Ｗとのξ1 軸方向の相対位置ずれ量Δξ1(レチクルＲ上
に換算した値）を求める。この相対位置ずれ量Δξ
1 が、装置全体の動作を制御する図４の主制御系３２に
供給される。
２８からのレチクル位置信号と位相演算器３１からのウ
エハ位置信号との差分演算により、レチクルＲとウエハ
Ｗとのξ1 軸方向の相対位置ずれ量Δξ1(レチクルＲ上
に換算した値）を求める。この相対位置ずれ量Δξ
1 が、装置全体の動作を制御する図４の主制御系３２に
供給される。
【００３８】なお、レチクルＲ上の回折格子マーク２Ａ
のξ1 軸方向のピッチはＰξ1 であり、レチクルＲとウ
エハＷとのξ1 軸方向の相対位置ずれ量Δξ1 の初期値
をΔξ10とすると、従来と同様にレーザ干渉計の計測結
果のみに基づいて制御を行った場合でも、レチクルＲと
ウエハＷとの相対位置ずれ量Δξ1 は、Δξ10±Ｐξ 1/
２以内に収まるようにピッチＰξ1 の値が定められてい
る。
のξ1 軸方向のピッチはＰξ1 であり、レチクルＲとウ
エハＷとのξ1 軸方向の相対位置ずれ量Δξ1 の初期値
をΔξ10とすると、従来と同様にレーザ干渉計の計測結
果のみに基づいて制御を行った場合でも、レチクルＲと
ウエハＷとの相対位置ずれ量Δξ1 は、Δξ10±Ｐξ 1/
２以内に収まるようにピッチＰξ1 の値が定められてい
る。
【００３９】また、レチクルＲ及びウエハＷが互いに正
確な位置関係で走査されているときには、レチクル信号
のビート周波数及びウエハ信号のビート周波数は同一で
あり、レチクルＲ及びウエハＷの走査によるビート周波
数の変化量も同一であるため、相対位置ずれ量Δξ1 は
初期値Δξ10に維持される。従って、主制御系３２での
許容範囲はその初期値Δξ10を中心とする所定範囲内に
設定される。
確な位置関係で走査されているときには、レチクル信号
のビート周波数及びウエハ信号のビート周波数は同一で
あり、レチクルＲ及びウエハＷの走査によるビート周波
数の変化量も同一であるため、相対位置ずれ量Δξ1 は
初期値Δξ10に維持される。従って、主制御系３２での
許容範囲はその初期値Δξ10を中心とする所定範囲内に
設定される。
【００４０】実際には、図２（ａ）において、η1 軸に
沿った方向にもレチクルＲ上の回折格子マーク２Ａ上に
２本のレチクル検出用ビームが照射され、これらレチク
ル検出用ビームによる０次回折光及び１次回折光よりな
る２組の干渉光が、図５に示すように、空間フィルター
１７Ａの開口１７Ａｃ及び１７Ａｄを介して光電検出器
１８の２個の受光素子に受光される。また、ウエハＷ上
においても、η1 軸と共役な軸に沿って回折格子マーク
５Ａ上に２本のウエハ検出用ビームが照射され、これら
ウエハ検出用ビームによる０次回折光及び１次回折光よ
りなる２組の干渉光が、図４の空間フィルター２１Ａの
２個の開口を介して光電検出器２２の残りの２個の受光
素子に受光される。そして、光電検出器１８の２個の受
光素子からのレチクル信号及び光電検出器２２の２個の
受光素子からのウエハ信号を処理することにより、レチ
クルＲ上の点ＰＡとウエハＷ上の点ＱＡとのη1 軸方向
の相対位置ずれ量Δη1 が求められる。この相対位置ず
れ量Δη1 も図４の主制御系２９に供給される。
沿った方向にもレチクルＲ上の回折格子マーク２Ａ上に
２本のレチクル検出用ビームが照射され、これらレチク
ル検出用ビームによる０次回折光及び１次回折光よりな
る２組の干渉光が、図５に示すように、空間フィルター
１７Ａの開口１７Ａｃ及び１７Ａｄを介して光電検出器
１８の２個の受光素子に受光される。また、ウエハＷ上
においても、η1 軸と共役な軸に沿って回折格子マーク
５Ａ上に２本のウエハ検出用ビームが照射され、これら
ウエハ検出用ビームによる０次回折光及び１次回折光よ
りなる２組の干渉光が、図４の空間フィルター２１Ａの
２個の開口を介して光電検出器２２の残りの２個の受光
素子に受光される。そして、光電検出器１８の２個の受
光素子からのレチクル信号及び光電検出器２２の２個の
受光素子からのウエハ信号を処理することにより、レチ
クルＲ上の点ＰＡとウエハＷ上の点ＱＡとのη1 軸方向
の相対位置ずれ量Δη1 が求められる。この相対位置ず
れ量Δη1 も図４の主制御系２９に供給される。
【００４１】また、図２（ａ）に示すようにレチクルＲ
の回折格子マーク２Ｂ上の点ＰＢにはξ2 軸及びη2 軸
に沿ってそれぞれ１対のレチクル検出用ビームが照射さ
れ、図３に示すようにウエハＷの回折格子マーク５Ｂ上
の点ＱＢにはξ2 軸及びη2軸に共役な軸に沿ってそれ
ぞれ１対のウエハ検出用ビームが照射されている。そし
て、レチクルＲ上の点ＰＢとウエハＷ上の点ＱＢとのそ
れぞれξ2 軸及びη2軸に沿う相対位置ずれ量Δξ2 及
びΔη2 が検出され、これらの相対位置ずれ量も主制御
系３２に供給される。
の回折格子マーク２Ｂ上の点ＰＢにはξ2 軸及びη2 軸
に沿ってそれぞれ１対のレチクル検出用ビームが照射さ
れ、図３に示すようにウエハＷの回折格子マーク５Ｂ上
の点ＱＢにはξ2 軸及びη2軸に共役な軸に沿ってそれ
ぞれ１対のウエハ検出用ビームが照射されている。そし
て、レチクルＲ上の点ＰＢとウエハＷ上の点ＱＢとのそ
れぞれξ2 軸及びη2軸に沿う相対位置ずれ量Δξ2 及
びΔη2 が検出され、これらの相対位置ずれ量も主制御
系３２に供給される。
【００４２】主制御系３２は、４つの軸に沿ったレチク
ルＲとウエハＷとの相対位置ずれ量Δξ1 ，Δη1 ，Δ
ξ2 ，Δη2 より、レチクルＲとウエハＷとの走査方向
（Ｘ方向）の位置ずれΔｘ、非走査方向（Ｙ方向）の位
置ずれΔｙ、レチクルＲとウエハＷとの相対回転角Δ
θ、及びレチクルＲからウエハＷへの投影倍率の倍率誤
差Δβを以下の式より求める。但し、図２（ａ）に示す
ように、レチクルＲ上の２つの回折格子マーク２Ａ及び
２ＢのＹ方向の間隔をＤとする。また、図６に示すよう
に、ξ1 軸（ξ2 軸と平行である）と走査方向であるＸ
方向とがなす角度を時計方向に角度φとして一般化す
る。
ルＲとウエハＷとの相対位置ずれ量Δξ1 ，Δη1 ，Δ
ξ2 ，Δη2 より、レチクルＲとウエハＷとの走査方向
（Ｘ方向）の位置ずれΔｘ、非走査方向（Ｙ方向）の位
置ずれΔｙ、レチクルＲとウエハＷとの相対回転角Δ
θ、及びレチクルＲからウエハＷへの投影倍率の倍率誤
差Δβを以下の式より求める。但し、図２（ａ）に示す
ように、レチクルＲ上の２つの回折格子マーク２Ａ及び
２ＢのＹ方向の間隔をＤとする。また、図６に示すよう
に、ξ1 軸（ξ2 軸と平行である）と走査方向であるＸ
方向とがなす角度を時計方向に角度φとして一般化す
る。
【００４３】
【数２】 Δｘ＝ｃｏｓφ｛（Δξ1+Δη1)＋（Δξ2+Δη2)｝／２
【００４４】
【数３】 Δｙ＝ｓｉｎφ｛（Δξ1-Δη1)＋（Δξ2-Δη2)｝／２
【００４５】
【数４】 Δθ＝ｃｏｓφ｛（Δξ1+Δη1)−（Δξ2+Δη2)｝／（２Ｄ）
【００４６】
【数５】 Δβ＝ｃｏｓφ｛（Δξ1-Δη1)−（Δξ2-Δη2)｝／（２Ｄ）
【００４７】図４において、主制御系３２は、レチクル
ステージ駆動系３３及びウエハステージ駆動系３５を介
して、それぞれレチクルＲ側の走査ステージ８及びウエ
ハステージ１１を所定の走査速度で走査する。レチクル
Ｒ側の走査ステージ８の走査及びウエハステージ１１の
走査は、それぞれ図示省略されたレーザ干渉計の計測結
果に基づいて行われる。更に主制御系３２は、（数２）
〜（数４）に基づいて算出されるレチクルＲとウエハＷ
との位置ずれΔｘ、Δｙ、及びレチクルＲとウエハＷと
の相対回転角Δθが所定の許容範囲内に収まるように、
レチクルステージ制御系３３を介してレチクルＲ側の微
動ステージ７の位置及び回転角を制御する。
ステージ駆動系３３及びウエハステージ駆動系３５を介
して、それぞれレチクルＲ側の走査ステージ８及びウエ
ハステージ１１を所定の走査速度で走査する。レチクル
Ｒ側の走査ステージ８の走査及びウエハステージ１１の
走査は、それぞれ図示省略されたレーザ干渉計の計測結
果に基づいて行われる。更に主制御系３２は、（数２）
〜（数４）に基づいて算出されるレチクルＲとウエハＷ
との位置ずれΔｘ、Δｙ、及びレチクルＲとウエハＷと
の相対回転角Δθが所定の許容範囲内に収まるように、
レチクルステージ制御系３３を介してレチクルＲ側の微
動ステージ７の位置及び回転角を制御する。
【００４８】また、投影光学系ＰＬには倍率調整機構３
４が設けられ、この倍率調整機構３４は、投影光学系Ｐ
Ｌを構成するレンズ群の所定の部分の間隔、又はそれら
レンズ群中の所定の気密室内の圧力を調整することによ
り、投影光学系ＰＬのレチクルＲからウエハＷへの投影
倍率を調整する。そこで、主制御系３２は倍率調整機構
３４を介して投影光学系ＰＬの投影倍率を補正すること
により、（数５）に基づいて算出された倍率誤差Δβを
０に近づける。このようにしてレチクルＲとウエハＷと
の位置合わせが行われる。
４が設けられ、この倍率調整機構３４は、投影光学系Ｐ
Ｌを構成するレンズ群の所定の部分の間隔、又はそれら
レンズ群中の所定の気密室内の圧力を調整することによ
り、投影光学系ＰＬのレチクルＲからウエハＷへの投影
倍率を調整する。そこで、主制御系３２は倍率調整機構
３４を介して投影光学系ＰＬの投影倍率を補正すること
により、（数５）に基づいて算出された倍率誤差Δβを
０に近づける。このようにしてレチクルＲとウエハＷと
の位置合わせが行われる。
【００４９】図１において、露光光ＩＬとしては、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザのようなパルス光源からのパルス光の
他に、水銀ランプ等からの連続光をシャッタ等を用いて
断続した光等が使用される。具体的にウエハＷ上のショ
ット領域４上にレチクルＲのパターン１の像を投影露光
する手順につき以下で説明する。 ［ステップＳ１］露光光ＩＬがレチクルＲに照射されて
いない状態で、図２及び図３において、レチクルＲのパ
ターン１の第１の部分パターン１ａを照明領域３（まだ
露光光は照射されていない）内に移動し、ウエハＷのシ
ョット領域４の第１の部分露光領域４ａを露光フィール
ド６内に移動する。
Ｆエキシマレーザのようなパルス光源からのパルス光の
他に、水銀ランプ等からの連続光をシャッタ等を用いて
断続した光等が使用される。具体的にウエハＷ上のショ
ット領域４上にレチクルＲのパターン１の像を投影露光
する手順につき以下で説明する。 ［ステップＳ１］露光光ＩＬがレチクルＲに照射されて
いない状態で、図２及び図３において、レチクルＲのパ
ターン１の第１の部分パターン１ａを照明領域３（まだ
露光光は照射されていない）内に移動し、ウエハＷのシ
ョット領域４の第１の部分露光領域４ａを露光フィール
ド６内に移動する。
【００５０】［ステップＳ２］アライメント系からのレ
チクル位置信号及びウエハ位置信号により、レチクル側
の微動ステージ７を微動させるか、又は投影光学系ＰＬ
の投影倍率を調整すかして、第１の部分パターン１ａと
第１の部分露光領域４ａとの位置合わせを行う。この場
合、図２（ａ）においては走査方向に連続的な回折格子
マーク２Ａ及び２Ｂが形成されているが、本例では回折
格子マーク２Ａ及び２Ｂの内の走査方向の４点での位置
検出を行うのみである。従って、連続的な回折格子マー
ク２Ａ，２Ｂの代わりに、各部分パターン１ａ〜１ｄに
付設された例えば各２個の十字型パターン等を使用して
もよい。ウエハＷ側の回折格子マーク５Ａ，５Ｂについ
ても同様である。
チクル位置信号及びウエハ位置信号により、レチクル側
の微動ステージ７を微動させるか、又は投影光学系ＰＬ
の投影倍率を調整すかして、第１の部分パターン１ａと
第１の部分露光領域４ａとの位置合わせを行う。この場
合、図２（ａ）においては走査方向に連続的な回折格子
マーク２Ａ及び２Ｂが形成されているが、本例では回折
格子マーク２Ａ及び２Ｂの内の走査方向の４点での位置
検出を行うのみである。従って、連続的な回折格子マー
ク２Ａ，２Ｂの代わりに、各部分パターン１ａ〜１ｄに
付設された例えば各２個の十字型パターン等を使用して
もよい。ウエハＷ側の回折格子マーク５Ａ，５Ｂについ
ても同様である。
【００５１】［ステップＳ３］露光光ＩＬを照射し、レ
チクルＲの第１の部分パターン１ａの像をウエハＷ上の
第１の部分露光領域４ａ上に露光する。 ［ステップＳ４］第１回目の露光終了と同時に、アライ
メント系からのレチクル位置信号及びウエハ位置信号を
モニターしながら、レチクルＲの第２の部分パターン１
ｂを照明領域３（まだ露光光は照射されていない）内に
移動し、ウエハＷのショット領域４の第２の部分露光領
域４ｂを露光フィールド６内に移動する。このとき、ウ
エハＷとレチクルＲとの位置合わせを行いながら、つま
り移動するウエハＷのショット領域４に対して、レチク
ルＲのパターン１の像が重なっている状態を保ちながら
移動を行ってもよい。換言すれば、移動するウエハＷの
ショット領域４に対して、レチクルＲのパターン１の像
が重なっている状態を保つように、ウエハＷとレチクル
Ｒとの各々の走査速度を制御してもよい。又は、ウエハ
ステージ１１、及びレチクルＲ側の走査ステージ８の移
動後、レチクルＲ側の微動ステージ７を用いて最終的な
位置合わせを行ってもよい。
チクルＲの第１の部分パターン１ａの像をウエハＷ上の
第１の部分露光領域４ａ上に露光する。 ［ステップＳ４］第１回目の露光終了と同時に、アライ
メント系からのレチクル位置信号及びウエハ位置信号を
モニターしながら、レチクルＲの第２の部分パターン１
ｂを照明領域３（まだ露光光は照射されていない）内に
移動し、ウエハＷのショット領域４の第２の部分露光領
域４ｂを露光フィールド６内に移動する。このとき、ウ
エハＷとレチクルＲとの位置合わせを行いながら、つま
り移動するウエハＷのショット領域４に対して、レチク
ルＲのパターン１の像が重なっている状態を保ちながら
移動を行ってもよい。換言すれば、移動するウエハＷの
ショット領域４に対して、レチクルＲのパターン１の像
が重なっている状態を保つように、ウエハＷとレチクル
Ｒとの各々の走査速度を制御してもよい。又は、ウエハ
ステージ１１、及びレチクルＲ側の走査ステージ８の移
動後、レチクルＲ側の微動ステージ７を用いて最終的な
位置合わせを行ってもよい。
【００５２】［ステップＳ５］露光光ＩＬを照射し、レ
チクルＲの第２の部分パターン１ｂの像をウエハＷ上の
第２の部分露光領域４ｂ上に露光する。以後、ステップ
Ｓ４及びステップＳ５を繰り返し、順次レチクルＲの部
分パターン１ｃ及び１ｄの像を、それぞれウエハＷ上の
部分露光領域４ｃ及び４ｄ上に露光する。これにより、
ウエハＷ上のショット領域４がそれまでのプロセスによ
り歪んでいる場合でも、ショット領域４を細分化した部
分露光領域４ａ〜４ｄ毎に位置合わせが行われるため、
ショット領域４とレチクルＲのパターン１の像との重ね
合わせ精度は高精度に維持される。また、最終的な位置
合わせは回折格子マーク２Ａ，２Ｂと５Ａ，５Ｂとの位
置関係に基づいて行われるため、レーザ干渉計の光路で
空気の揺らぎが生じても、これが重ね合わせ誤差となる
ことがない。
チクルＲの第２の部分パターン１ｂの像をウエハＷ上の
第２の部分露光領域４ｂ上に露光する。以後、ステップ
Ｓ４及びステップＳ５を繰り返し、順次レチクルＲの部
分パターン１ｃ及び１ｄの像を、それぞれウエハＷ上の
部分露光領域４ｃ及び４ｄ上に露光する。これにより、
ウエハＷ上のショット領域４がそれまでのプロセスによ
り歪んでいる場合でも、ショット領域４を細分化した部
分露光領域４ａ〜４ｄ毎に位置合わせが行われるため、
ショット領域４とレチクルＲのパターン１の像との重ね
合わせ精度は高精度に維持される。また、最終的な位置
合わせは回折格子マーク２Ａ，２Ｂと５Ａ，５Ｂとの位
置関係に基づいて行われるため、レーザ干渉計の光路で
空気の揺らぎが生じても、これが重ね合わせ誤差となる
ことがない。
【００５３】次に、本発明の他の実施例につき図７及び
図８を参照して説明する。図７及び図８において図２及
び図４に対応する部分には同一符号を付してその詳細説
明を省略する。図７は、本例の投影露光装置の一方の１
軸分のアライメント系を示し、この図７において、ＡＯ
Ｍ３９ａ及び３９ｂで周波数変調された２つのレーザビ
ームの内でビームスプリッター５３により分離された部
分が、集光レンズ５４により参照格子５５上に所定の交
差角で照射される。参照格子５５の格子ピッチは、２つ
のレーザビームの一方の＋１次回折光と他方の−１次回
折光とが参照格子５５から垂直に射出されるように定め
られている。それら＋１次回折光と−１次回折光とは干
渉光として光電検出器５６で光電変換され、これにより
得られた周波数Δｆ1 の参照信号が位相演算器５８及び
５９に供給される。
図８を参照して説明する。図７及び図８において図２及
び図４に対応する部分には同一符号を付してその詳細説
明を省略する。図７は、本例の投影露光装置の一方の１
軸分のアライメント系を示し、この図７において、ＡＯ
Ｍ３９ａ及び３９ｂで周波数変調された２つのレーザビ
ームの内でビームスプリッター５３により分離された部
分が、集光レンズ５４により参照格子５５上に所定の交
差角で照射される。参照格子５５の格子ピッチは、２つ
のレーザビームの一方の＋１次回折光と他方の−１次回
折光とが参照格子５５から垂直に射出されるように定め
られている。それら＋１次回折光と−１次回折光とは干
渉光として光電検出器５６で光電変換され、これにより
得られた周波数Δｆ1 の参照信号が位相演算器５８及び
５９に供給される。
【００５４】ビームスプリッター５３を透過した２つの
レーザビームは、送光系分離プリズム４０に達し、送光
系分離プリズム４０を透過したレチクル検出用ビームＡ
Ｒ１，ＡＲ２は、ミラー４５、ミラー５７及びリレーレ
ンズ４２を経て送光系ビーム合成プリズム４３に入射
し、送光系分離プリズム４０で反射されたウエハ検出用
ビームＡＷ１，ＡＷ２は、リレーレンズ４６を経て送光
系ビーム合成プリズム４３に入射する。送光系ビーム合
成プリズム４３で合成された４本のレーザビームは、送
光系対物レンズ４４を経て送受光分離プリズム１２Ａに
向かう。
レーザビームは、送光系分離プリズム４０に達し、送光
系分離プリズム４０を透過したレチクル検出用ビームＡ
Ｒ１，ＡＲ２は、ミラー４５、ミラー５７及びリレーレ
ンズ４２を経て送光系ビーム合成プリズム４３に入射
し、送光系分離プリズム４０で反射されたウエハ検出用
ビームＡＷ１，ＡＷ２は、リレーレンズ４６を経て送光
系ビーム合成プリズム４３に入射する。送光系ビーム合
成プリズム４３で合成された４本のレーザビームは、送
光系対物レンズ４４を経て送受光分離プリズム１２Ａに
向かう。
【００５５】そして、レチクルＲの回折格子マーク２Ａ
から戻されてきた２組の干渉光は受光素子１８ａ及び１
８ｂで光電変換され、レチクル信号としてそれぞれ位相
検出器２７ａ及び２７ｂに供給され、位相検出器２７ａ
及び２７ｂで検出された位相情報がレチクル側信号処理
系５８に供給される。同様に、ウエハＷの回折格子マー
ク５Ａから戻されてきた２組の干渉光は受光素子２２ａ
及び２２ｂで光電変換され、ウエハ信号としてそれぞれ
位相検出器３０ａ及び３０ｂに供給され、位相検出器３
０ａ及び３０ｂで検出された位相情報がウエハ側信号処
理系５９に供給される。
から戻されてきた２組の干渉光は受光素子１８ａ及び１
８ｂで光電変換され、レチクル信号としてそれぞれ位相
検出器２７ａ及び２７ｂに供給され、位相検出器２７ａ
及び２７ｂで検出された位相情報がレチクル側信号処理
系５８に供給される。同様に、ウエハＷの回折格子マー
ク５Ａから戻されてきた２組の干渉光は受光素子２２ａ
及び２２ｂで光電変換され、ウエハ信号としてそれぞれ
位相検出器３０ａ及び３０ｂに供給され、位相検出器３
０ａ及び３０ｂで検出された位相情報がウエハ側信号処
理系５９に供給される。
【００５６】レチクル側信号処理系５８では、参照信号
の位相を基準としてレチクル信号の位相の平均値の変化
量を積算していくことにより、レチクルＲ側の回折格子
マーク２Ａの移動量（ξ1 軸の成分）を求めて主制御系
３２に供給する。同様に、ウエハ側信号処理系５９で
は、参照信号の位相を基準としてウエハ信号の位相の平
均値の変化量を積算していくことにより、ウエハＷ側の
回折格子マーク５Ａの移動量（ξ1 軸に共役な軸の成
分）を求めて主制御系３２に供給する。これらの移動量
を利用して、主制御系３２は、ウエハステージ１１、レ
チクルＲ側の走査ステージ８及び微動ステージ７の制御
を行える。しかし、ウエハステージ１１及びレチクル側
の走査ステージ８からレーザ干渉計を取り外してしまう
と、走査開始時の初期位置（又は第１の部分パターンの
露光位置）への移動が高精度にできなくなる虞がある。
の位相を基準としてレチクル信号の位相の平均値の変化
量を積算していくことにより、レチクルＲ側の回折格子
マーク２Ａの移動量（ξ1 軸の成分）を求めて主制御系
３２に供給する。同様に、ウエハ側信号処理系５９で
は、参照信号の位相を基準としてウエハ信号の位相の平
均値の変化量を積算していくことにより、ウエハＷ側の
回折格子マーク５Ａの移動量（ξ1 軸に共役な軸の成
分）を求めて主制御系３２に供給する。これらの移動量
を利用して、主制御系３２は、ウエハステージ１１、レ
チクルＲ側の走査ステージ８及び微動ステージ７の制御
を行える。しかし、ウエハステージ１１及びレチクル側
の走査ステージ８からレーザ干渉計を取り外してしまう
と、走査開始時の初期位置（又は第１の部分パターンの
露光位置）への移動が高精度にできなくなる虞がある。
【００５７】それを避けて、走査開始時の初期位置（又
は第１の部分パターンの露光位置）のサーチを行うため
に、図８に示すように、レチクルＲのパターン１の両側
の回折格子マーク２Ａ及び２Ｂの走査方向（Ｘ方向）の
一端にそれぞれ位置基準としての十字マークよりなる基
準マーク５１Ａ及び５１Ｂを形成しておく。これら基準
マーク５１Ａ及び５１Ｂに対応して、図３に示すウエハ
Ｗのショット領域４の両側の回折格子マーク５Ａ及び５
Ｂの一端にもそれぞれ基準マーク（不図示）を形成して
おく。
は第１の部分パターンの露光位置）のサーチを行うため
に、図８に示すように、レチクルＲのパターン１の両側
の回折格子マーク２Ａ及び２Ｂの走査方向（Ｘ方向）の
一端にそれぞれ位置基準としての十字マークよりなる基
準マーク５１Ａ及び５１Ｂを形成しておく。これら基準
マーク５１Ａ及び５１Ｂに対応して、図３に示すウエハ
Ｗのショット領域４の両側の回折格子マーク５Ａ及び５
Ｂの一端にもそれぞれ基準マーク（不図示）を形成して
おく。
【００５８】図７において、本例ではそれらレチクルＲ
上の基準マーク５１Ａ及びウエハＷ上の基準マーク５２
Ａを検出するための画像処理系が設けられている。この
画像処理系において、光ガイド６０は、レチクルＲのパ
ターンをウエハＷ上に露光する露光光（図１の露光光Ｉ
Ｌと同じ）の照明光学系（不図示）よりその露光光の一
部を導いて来るものである。光ガイド６０から射出され
る露光光と同じ波長帯の検出光は、ビームスプリッター
で反射された後、対物レンズ６２及びミラー６３を介し
てレチクルＲ上の基準マーク５１Ａ上に集光され、基準
マーク５１Ａの周囲を通過した検出光は、投影光学系Ｐ
Ｌを介してウエハＷ上の基準マーク５２Ａ上に集光され
る。この検出光は露光光と同じ波長帯であるため、検出
光のもとで基準マーク５１Ａと基準マーク５２Ａとは共
役である。
上の基準マーク５１Ａ及びウエハＷ上の基準マーク５２
Ａを検出するための画像処理系が設けられている。この
画像処理系において、光ガイド６０は、レチクルＲのパ
ターンをウエハＷ上に露光する露光光（図１の露光光Ｉ
Ｌと同じ）の照明光学系（不図示）よりその露光光の一
部を導いて来るものである。光ガイド６０から射出され
る露光光と同じ波長帯の検出光は、ビームスプリッター
で反射された後、対物レンズ６２及びミラー６３を介し
てレチクルＲ上の基準マーク５１Ａ上に集光され、基準
マーク５１Ａの周囲を通過した検出光は、投影光学系Ｐ
Ｌを介してウエハＷ上の基準マーク５２Ａ上に集光され
る。この検出光は露光光と同じ波長帯であるため、検出
光のもとで基準マーク５１Ａと基準マーク５２Ａとは共
役である。
【００５９】ウエハＷ上の基準マーク５２Ａからの反射
光は投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の基準マーク
５１Ａの近傍に戻り、基準マーク５１Ａからの反射光、
及び基準マーク５２Ａからの反射光はミラー６３、対物
レンズ６２、ビームスプリッター６１、結像レンズ６４
を経て、２次元ＣＣＤ等よりなる２次元の撮像素子６５
の撮像面上に基準マーク５１Ａ及び５２Ａの像を結像す
る。撮像素子６５の撮像信号は撮像信号処理系６６に供
給され、撮像信号処理系６６は、基準マーク５１Ａ及び
５２Ａ間の２次元方向の位置ずれ量を求めて主制御系３
２に供給する。同様に、図８の他方の基準マーク５１Ｂ
及びこれに対応するウエハＷ側の基準マークの間の位置
ずれ量を求める画像処理系も設けられ、これにより求め
られる位置ずれ量も主制御系３２に供給される。
光は投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の基準マーク
５１Ａの近傍に戻り、基準マーク５１Ａからの反射光、
及び基準マーク５２Ａからの反射光はミラー６３、対物
レンズ６２、ビームスプリッター６１、結像レンズ６４
を経て、２次元ＣＣＤ等よりなる２次元の撮像素子６５
の撮像面上に基準マーク５１Ａ及び５２Ａの像を結像す
る。撮像素子６５の撮像信号は撮像信号処理系６６に供
給され、撮像信号処理系６６は、基準マーク５１Ａ及び
５２Ａ間の２次元方向の位置ずれ量を求めて主制御系３
２に供給する。同様に、図８の他方の基準マーク５１Ｂ
及びこれに対応するウエハＷ側の基準マークの間の位置
ずれ量を求める画像処理系も設けられ、これにより求め
られる位置ずれ量も主制御系３２に供給される。
【００６０】次に、本例の露光動作につき説明するに、
先ず図２に示すように、パターン１を走査方向に複数の
部分パターンに分割して露光を行うものとする。この場
合、１番目の部分パターンの露光の際に、図８のレチク
ルＲ側の基準マーク５１Ａ及び５１Ｂと対応するウエハ
Ｗ側の２個の基準マークとを画像処理系で合わせた後、
レチクルＲ側の回折格子マーク２Ａ及び２Ｂと、図３の
ウエハＷ側の回折格子マーク５Ａ及び５Ｂとを用いて、
２光束干渉方式で最終的な位置合わせを行う。その後
は、レチクルＲ側の回折格子マーク２Ａ及び２Ｂと、図
３のウエハＷ側の回折格子マーク５Ａ及び５Ｂとのアラ
イメント系からのレチクルＲ及びウエハＷの移動量の情
報を用いて、レチクルＲ側の走査ステージ８、微動ステ
ージ７、及びウエハステージ１１の動作を制御する。こ
れにより、レーザ干渉計を使用することなく、レチクル
ＲとウエハＷとのアライメントを常時高精度に行うこと
ができる。従って、空気揺らぎの影響が小さいと共に、
ウエハＷに部分的な歪みが生じていても、重ね合わせ精
度は高く維持されている。
先ず図２に示すように、パターン１を走査方向に複数の
部分パターンに分割して露光を行うものとする。この場
合、１番目の部分パターンの露光の際に、図８のレチク
ルＲ側の基準マーク５１Ａ及び５１Ｂと対応するウエハ
Ｗ側の２個の基準マークとを画像処理系で合わせた後、
レチクルＲ側の回折格子マーク２Ａ及び２Ｂと、図３の
ウエハＷ側の回折格子マーク５Ａ及び５Ｂとを用いて、
２光束干渉方式で最終的な位置合わせを行う。その後
は、レチクルＲ側の回折格子マーク２Ａ及び２Ｂと、図
３のウエハＷ側の回折格子マーク５Ａ及び５Ｂとのアラ
イメント系からのレチクルＲ及びウエハＷの移動量の情
報を用いて、レチクルＲ側の走査ステージ８、微動ステ
ージ７、及びウエハステージ１１の動作を制御する。こ
れにより、レーザ干渉計を使用することなく、レチクル
ＲとウエハＷとのアライメントを常時高精度に行うこと
ができる。従って、空気揺らぎの影響が小さいと共に、
ウエハＷに部分的な歪みが生じていても、重ね合わせ精
度は高く維持されている。
【００６１】次に、本実施例でレチクルＲのパターン１
を連続的にウエハＷ側に露光する場合には、図８におい
て、回折格子マーク２Ａ及び２Ｂを走査方向にパターン
１より長目に形成しておく。同様にウエハＷ側の回折格
子マーク５Ａ及び５Ｂも長目に形成しておく。そして、
図８のレチクルＲ側の基準マーク５１Ａ及び５１Ｂと対
応するウエハＷ側の２個の基準マークとを画像処理系で
位置合わせした後、レチクルＲ側の回折格子マーク２Ａ
及び２Ｂと、図３のウエハＷ側の回折格子マーク５Ａ及
び５Ｂとを用いて、２光束干渉方式で最終的な位置合わ
せを行う。その後、レチクルＲの回折格子マーク２Ａ，
２Ｂから求められる移動量と、ウエハＷの回折格子マー
ク５Ａ，５Ｂから求められる移動量とが、投影倍率の補
正を行ったもとで等しくなるように、レチクルＲ及びウ
エハＷを走査してパターン１をウエハＷ上に逐次露光す
る。
を連続的にウエハＷ側に露光する場合には、図８におい
て、回折格子マーク２Ａ及び２Ｂを走査方向にパターン
１より長目に形成しておく。同様にウエハＷ側の回折格
子マーク５Ａ及び５Ｂも長目に形成しておく。そして、
図８のレチクルＲ側の基準マーク５１Ａ及び５１Ｂと対
応するウエハＷ側の２個の基準マークとを画像処理系で
位置合わせした後、レチクルＲ側の回折格子マーク２Ａ
及び２Ｂと、図３のウエハＷ側の回折格子マーク５Ａ及
び５Ｂとを用いて、２光束干渉方式で最終的な位置合わ
せを行う。その後、レチクルＲの回折格子マーク２Ａ，
２Ｂから求められる移動量と、ウエハＷの回折格子マー
ク５Ａ，５Ｂから求められる移動量とが、投影倍率の補
正を行ったもとで等しくなるように、レチクルＲ及びウ
エハＷを走査してパターン１をウエハＷ上に逐次露光す
る。
【００６２】この際に、レチクルＲ側の走査ステージ８
及びウエハステージ１１を介して、それぞれレチクルＲ
及びウエハＷを所定の走査速度で走査し、微小な位置ず
れ量をレチクルＲ側の微動ステージ７の動作で補正す
る。この場合、レチクルＲ側の走査ステージ８及びウエ
ハステージ１１のＸ方向の移動は、応答速度は遅いが可
動範囲の広いモータ駆動（例えばリニアモータ駆動）で
行われ、レチクルＲ側の微動ステージ１１の駆動は、応
答速度が速いが可動範囲の狭いピエゾ駆動等で行われ
る。このようにすることにより、モータ駆動ステージ
８，１１には急激な加速や減速を抑えることができる。
従って、モータ駆動ステージ８，１１をほぼ一定の速度
で移動させた状態で、ウエハＷとレチクルＲとの相対位
置ずれを微動ステージ７で補正することにより、広い範
囲で高い応答速度で且つ高い重ね合わせ精度で露光が行
える。
及びウエハステージ１１を介して、それぞれレチクルＲ
及びウエハＷを所定の走査速度で走査し、微小な位置ず
れ量をレチクルＲ側の微動ステージ７の動作で補正す
る。この場合、レチクルＲ側の走査ステージ８及びウエ
ハステージ１１のＸ方向の移動は、応答速度は遅いが可
動範囲の広いモータ駆動（例えばリニアモータ駆動）で
行われ、レチクルＲ側の微動ステージ１１の駆動は、応
答速度が速いが可動範囲の狭いピエゾ駆動等で行われ
る。このようにすることにより、モータ駆動ステージ
８，１１には急激な加速や減速を抑えることができる。
従って、モータ駆動ステージ８，１１をほぼ一定の速度
で移動させた状態で、ウエハＷとレチクルＲとの相対位
置ずれを微動ステージ７で補正することにより、広い範
囲で高い応答速度で且つ高い重ね合わせ精度で露光が行
える。
【００６３】なお、上述実施例ではレチクルＲ側に微動
ステージ７を設けているが、ウエハＷ側に微動ステージ
を設けてもよく、レチクルＲ及びウエハＷの双方に微動
ステージを設けてもよい。また、上述実施例は本発明を
投影光学系を載置した投影露光装置に適用したものであ
るが、それ以外に例えば、反射式の投影露光装置、プロ
キシミティ方式の露光装置、又はコンタクト方式の露光
装置にも本発明を適用することができる。このように本
発明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を免脱し
ない範囲で種々の構成を取り得る。
ステージ７を設けているが、ウエハＷ側に微動ステージ
を設けてもよく、レチクルＲ及びウエハＷの双方に微動
ステージを設けてもよい。また、上述実施例は本発明を
投影光学系を載置した投影露光装置に適用したものであ
るが、それ以外に例えば、反射式の投影露光装置、プロ
キシミティ方式の露光装置、又はコンタクト方式の露光
装置にも本発明を適用することができる。このように本
発明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を免脱し
ない範囲で種々の構成を取り得る。
【００６４】
【発明の効果】本発明の第１の露光方法によれば、マス
ク及び基板を同期して走査する際に、両者の間の位置ず
れ量を連続的に管理しているため、基板の部分的な歪み
や空気揺らぎの影響が小さく、重ね合わせ精度が高いと
いう利点がある。また、全露光範囲に亘って位置合わせ
用のマークが入っているので、これをステージ制御に用
いることにより、ステージ位置制御のための高精度な測
長手段としてのレーザ干渉計を省くことができ、装置の
コスト低減及びステージの軽量化を図ることができる。
また、ステージの応答性を向上させることができる。
ク及び基板を同期して走査する際に、両者の間の位置ず
れ量を連続的に管理しているため、基板の部分的な歪み
や空気揺らぎの影響が小さく、重ね合わせ精度が高いと
いう利点がある。また、全露光範囲に亘って位置合わせ
用のマークが入っているので、これをステージ制御に用
いることにより、ステージ位置制御のための高精度な測
長手段としてのレーザ干渉計を省くことができ、装置の
コスト低減及びステージの軽量化を図ることができる。
また、ステージの応答性を向上させることができる。
【００６５】また、第２の露光方法によれば、マスクの
露光パターンを複数の領域に分割して露光すると共に、
分割した領域毎に位置合わせを行っているので、基板の
部分的な歪みや空気揺らぎの影響が小さく、重ね合わせ
精度が高いという利点がある。そして、本発明の露光装
置によれば、上述の露光方法を実施できる。
露光パターンを複数の領域に分割して露光すると共に、
分割した領域毎に位置合わせを行っているので、基板の
部分的な歪みや空気揺らぎの影響が小さく、重ね合わせ
精度が高いという利点がある。そして、本発明の露光装
置によれば、上述の露光方法を実施できる。
【図１】本発明の一実施例の投影露光装置のステージ系
及びアライメント系の要部を示す斜視図である。
及びアライメント系の要部を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のレチクルＲのパターンを示す平
面図、（ｂ）は図２（ａ）中のＡＡ線に沿う断面の照度
分布を示す図である。
面図、（ｂ）は図２（ａ）中のＡＡ線に沿う断面の照度
分布を示す図である。
【図３】図１のウエハＷのショット領域４の近傍のパタ
ーンを示す平面図である。
ーンを示す平面図である。
【図４】図１の第１のアライメント系の１軸分及びステ
ージ制御系を示す構成図である。
ージ制御系を示す構成図である。
【図５】図１のアライメント系の受光系の空間フィルタ
−１７Ａの形状を示す図である。
−１７Ａの形状を示す図である。
【図６】図１のアライメント系により位置検出される軸
と走査方向（Ｘ方向）との関係を示す図である。
と走査方向（Ｘ方向）との関係を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例の投影露光装置のアライメ
ント系の１軸分及びステージ制御系を示す構成図であ
る。
ント系の１軸分及びステージ制御系を示す構成図であ
る。
【図８】図７のレチクルＲのパターンを示す平面図であ
る。
る。
Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ １ パターン ２Ａ，２Ｂ 回折格子マーク ３ 照明領域 ４ ショット領域 ５Ａ，５Ｂ 回折格子マーク １２Ａ 送受分離プリズム １３Ａ 対物レンズ １４Ａ 受光系対物レンズ １５Ａ 受光系分離プリズム １７Ａ，２１Ａ 空間フィルター １８，２２ 光電検出器 ２７ａ，２７ｂ．３０ａ，３０ｂ 位相検出器 ２８，３１ 位相演算器 ２９ 位置検出信号処理系 ３３ レチクルステージ駆動系 ３４ 倍率調整機構 ３５ ウエハステージ駆動系 ３６ 光源 ３９ａ，３９ｂ 音響光学変調素子（ＡＯＭ） ４３ 送光系ビーム合成プリズム ４４ 送光系対物レンズ ５５ 参照格子 ５８ レチクル側信号処理系 ５９ ウエハ側信号処理系 ６０ 光ガイド ６５ ２次元撮像素子
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の照明領域を均一な照度で照明し、
転写用のパターンが形成されたマスクを前記照明領域に
対して所定の方向に走査し、前記マスクの走査と同期し
て感光性の基板を所定の方向に走査することにより、前
記マスクのパターンを逐次前記基板上に露光する方法に
おいて、 前記マスク上のパターンの走査方向の位置を示す第１の
マークを前記マスク上に形成し、前記基板上の前記マス
クのパターンが露光される領域の走査方向の位置を示す
第２のマークを前記基板上に形成し、 前記マスク及び前記基板を同期して走査する際に、前記
所定の照明領域の近傍で前記マスク上の第１のマークと
前記基板上の第２のマークとの位置ずれ量を連続的に検
出し、該検出された位置ずれ量が所定の範囲内に収まる
ように前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の走査
位置を制御して、前記マスクのパターンを前記基板上に
逐次露光することを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】 所定の照明領域を均一な照度で照明し、
転写用のパターンが形成されたマスクを前記照明領域に
対して所定の方向に移動し、前記マスクの移動に応じて
感光性の基板を所定の方向に移動することにより、前記
マスクのパターンを逐次前記基板上に露光する方法にお
いて、 前記マスク上のパターンを走査方向にそれぞれ前記所定
の照明領域の走査方向の幅程度の幅を有する複数の部分
パターンに分割し、該複数の部分パターンのそれぞれに
走査方向の位置を示す位置合わせ用のマークを付設し、
前記基板上の前記マスクのパターンが露光される領域を
前記マスク上の複数の部分パターンに対応して複数の部
分露光領域に分割し、該複数の部分露光領域のそれぞれ
に走査方向の位置を示す位置合わせ用のマークを付設
し、 前記マスクのパターンを前記基板上に露光する際に、前
記複数の部分パターンを順次前記所定の照明領域内に移
動させ、該移動された部分パターンの位置合わせ用のマ
ークと前記基板上の対応する部分露光領域の位置合わせ
用のマークとの位置ずれ量が所定の範囲内に収まるよう
に、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の位置を
制御して、前記所定の照明領域内の部分パターンを順次
前記基板上に露光することを特徴とする露光方法。 - 【請求項３】 露光光で所定の照明領域を均一な照度で
照明する照明光学系と、前記照明領域に対して所定の方
向に転写用のパターンが形成されたマスクを走査するマ
スクステージと、前記マスクの走査に同期して感光性の
基板を所定の方向に走査する基板ステージとを有し、前
記マスク及び前記基板を同期して走査することにより前
記マスクのパターンを逐次前記基板上に露光する露光装
置において、 前記マスクのパターンに付設された位置合わせ用の第１
のマーク、及び前記基板上の前記パターンの露光領域に
付設された位置合わせ用の第２のマークにそれぞれ前記
基板に対して非感光性の位置検出用の光を照射する送光
系と、 前記第１のマークからの前記位置検出用の光を検出して
前記第１のマークの走査方向の位置に応じた第１の位置
信号を生成する第１の受光系と、 前記第２のマークからの前記位置検出用の光を検出して
前記第２のマークの走査方向の位置に応じた第２の位置
信号を生成する第２の受光系と、 前記第１の位置信号及び前記第２の位置信号より前記第
１のマークと前記第２のマークとの走査方向の位置ずれ
量を検出する信号処理手段と、 前記マスク及び前記基板を同期して走査する際に、前記
信号処理手段により検出された前記位置ずれ量が所定の
範囲内に収まるように、前記マスクステージ及び前記基
板ステージの少なくとも一方の走査方向の位置を調整す
る制御手段と、を有することを特徴とする露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5218910A JPH0774079A (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 露光方法及び露光装置 |
| US08/481,215 US5506684A (en) | 1991-04-04 | 1995-06-07 | Projection scanning exposure apparatus with synchronous mask/wafer alignment system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5218910A JPH0774079A (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 露光方法及び露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774079A true JPH0774079A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16727238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5218910A Withdrawn JPH0774079A (ja) | 1991-04-04 | 1993-09-02 | 露光方法及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774079A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999035537A1 (fr) * | 1998-01-07 | 1999-07-15 | Nikon Corporation | Procede d'exposition et aligneur de type a balayage |
| KR100314553B1 (ko) * | 1995-04-04 | 2001-11-15 | 시마무라 테루오 | 노광장치 및 노광방법 |
| WO2007141852A1 (ja) * | 2006-06-07 | 2007-12-13 | Integrated Solutions Co., Ltd. | 露光方法および露光装置 |
| JP2010166037A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-29 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置、及びリソグラフィ工程で使用するパターニングデバイス |
| CN111801626A (zh) * | 2018-03-07 | 2020-10-20 | 科磊股份有限公司 | 将带电粒子束计量***的充电效果和辐射损害最小化的扫描策略 |
-
1993
- 1993-09-02 JP JP5218910A patent/JPH0774079A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100314553B1 (ko) * | 1995-04-04 | 2001-11-15 | 시마무라 테루오 | 노광장치 및 노광방법 |
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