JP2001274080A - 走査型投影露光装置及びその位置合わせ方法 - Google Patents
走査型投影露光装置及びその位置合わせ方法Info
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Classifications
-
- 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
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- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
-
- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
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- 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】
【課題】 マスクと被露光基板とを高精度にて位置合わ
せし、スループットに影響を及ぼすことなく、マスクの
熱変形量を高精度にて計測する。 【解決手段】 マスクＲを載置して移動するマスクステ
ージＲＳＴと、ウエハＷを載置して移動するウエハステ
ージＷＳＴと、マスクステージＲＳＴ上に固設され、マ
ークが形成された基準プレート２２と、該マークを光学
的に検出可能な検出系２３とを有し、基準プレート２上
のマークの位置を検出系２３により検出し、マスクステ
ージＲＳＴをさらに走査露光方向に移動せしめ、基準プ
レート２２上のマークの位置を基準としマスクＲ上のマ
ークを検出系２３により検出し、マスクＲの変形量を求
め、マスクステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを
投影光学系８に対し同期させて走査させ該投影光学系８
を介してマスクＲ上のパターンをウエハＷ上に投影す
る。
せし、スループットに影響を及ぼすことなく、マスクの
熱変形量を高精度にて計測する。 【解決手段】 マスクＲを載置して移動するマスクステ
ージＲＳＴと、ウエハＷを載置して移動するウエハステ
ージＷＳＴと、マスクステージＲＳＴ上に固設され、マ
ークが形成された基準プレート２２と、該マークを光学
的に検出可能な検出系２３とを有し、基準プレート２上
のマークの位置を検出系２３により検出し、マスクステ
ージＲＳＴをさらに走査露光方向に移動せしめ、基準プ
レート２２上のマークの位置を基準としマスクＲ上のマ
ークを検出系２３により検出し、マスクＲの変形量を求
め、マスクステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを
投影光学系８に対し同期させて走査させ該投影光学系８
を介してマスクＲ上のパターンをウエハＷ上に投影す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
や液晶表示素子などの製造工程において、原版としての
マスク（フォトマスクやレチクル）のパターンを基板
（ウエハやガラスプレートなど）に露光する走査型投影
露光装置に係り、更に具体的には、その原版に撓み等の
変形が生じた場合に、原版や基板を精度良く位置合わせ
する走査型投影露光装置及びその位置合わせ方法に関す
るものである。
や液晶表示素子などの製造工程において、原版としての
マスク（フォトマスクやレチクル）のパターンを基板
（ウエハやガラスプレートなど）に露光する走査型投影
露光装置に係り、更に具体的には、その原版に撓み等の
変形が生じた場合に、原版や基板を精度良く位置合わせ
する走査型投影露光装置及びその位置合わせ方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路等を製造するためのフォ
トリソグラフィ工程において、原版（フォトマスクまた
はレチクル）のパターン像をフォトレジスト等が塗布さ
れた基板（ウエハまたはガラスプレート）等の上に露光
する投影露光装置が使用されている。かかる投影露光装
置では、転写対象の回路パターンが益々微細化するのに
応じて、投影光学系による投影像の結像特性の変動量の
許容範囲が狭くなっている。そこで、従来、投影露光装
置においては、投影光学系が照明光を吸収することによ
って生じる結像特性（例えば、倍率、焦点位置等）の変
動量を補正するために、特開昭６０−７８４５５号公報
または特開昭６３−５８３４９号公報等に開示されてい
るように、投影光学系に入射する光量を検出し、検出し
た光量に応じて投影光学系の結像特性の変動量を補正す
る結像特性補正機構が備えられていた。
トリソグラフィ工程において、原版（フォトマスクまた
はレチクル）のパターン像をフォトレジスト等が塗布さ
れた基板（ウエハまたはガラスプレート）等の上に露光
する投影露光装置が使用されている。かかる投影露光装
置では、転写対象の回路パターンが益々微細化するのに
応じて、投影光学系による投影像の結像特性の変動量の
許容範囲が狭くなっている。そこで、従来、投影露光装
置においては、投影光学系が照明光を吸収することによ
って生じる結像特性（例えば、倍率、焦点位置等）の変
動量を補正するために、特開昭６０−７８４５５号公報
または特開昭６３−５８３４９号公報等に開示されてい
るように、投影光学系に入射する光量を検出し、検出し
た光量に応じて投影光学系の結像特性の変動量を補正す
る結像特性補正機構が備えられていた。
【０００３】例えば、特開昭６０−７８４５５号公報に
開示された機構を簡単に説明すると、投影光学系の結像
特性の変動特性に対応するモデルを予め作っておき、基
板としてのウエハが載置されるウエハステージ上の光電
センサ等により所定時間間隔で投影光学系に入射する光
エネルギの量を求め、この光エネルギの量の積分値をそ
のモデルに当てはめて結像特性の変動量を計算するもの
である。この場合、投影光学系に入射する光エネルギの
積分値を求めるための露光時間は、例えば、照明光の開
閉を行うためのシャッタが開状態にあることを示す信号
を常時モニタすることにより算出されるため、そのモデ
ルに従って現在の投影光学系の結像特性の変動量を算出
でき、この変動量に基づいて補正を行うというものであ
る。これにより、投影光学系の照明光吸収による結像特
性の変動の問題は、一応解決されている。
開示された機構を簡単に説明すると、投影光学系の結像
特性の変動特性に対応するモデルを予め作っておき、基
板としてのウエハが載置されるウエハステージ上の光電
センサ等により所定時間間隔で投影光学系に入射する光
エネルギの量を求め、この光エネルギの量の積分値をそ
のモデルに当てはめて結像特性の変動量を計算するもの
である。この場合、投影光学系に入射する光エネルギの
積分値を求めるための露光時間は、例えば、照明光の開
閉を行うためのシャッタが開状態にあることを示す信号
を常時モニタすることにより算出されるため、そのモデ
ルに従って現在の投影光学系の結像特性の変動量を算出
でき、この変動量に基づいて補正を行うというものであ
る。これにより、投影光学系の照明光吸収による結像特
性の変動の問題は、一応解決されている。
【０００４】しかしながら、照明光は原版としてのマス
クをも通過するため、マスクが照明光吸収によって熱変
形し、これによっても結像特性が変化するという不都合
がある。特に、マスクは、クロム膜等の遮光膜によりパ
ターンが描かれているため、透過率の高いガラス基板部
と異なり遮光膜での熱吸収が大きい。更に、近年光学系
のフレア防止の目的でマスク上の遮光膜を低反射化する
技術が採用される傾向にあるが、これにより遮光膜での
熱吸収は更に増加する。
クをも通過するため、マスクが照明光吸収によって熱変
形し、これによっても結像特性が変化するという不都合
がある。特に、マスクは、クロム膜等の遮光膜によりパ
ターンが描かれているため、透過率の高いガラス基板部
と異なり遮光膜での熱吸収が大きい。更に、近年光学系
のフレア防止の目的でマスク上の遮光膜を低反射化する
技術が採用される傾向にあるが、これにより遮光膜での
熱吸収は更に増加する。
【０００５】また、マスクの遮光膜による回路パターン
は、マスク全体に均一に分布しているとは限らず、偏っ
て分布していることもある。この場合、マスクは局所的
に温度が上昇し、非等方的な歪みを発生する可能性があ
る。また、可変視野絞り（レチクルブラインド）等を用
いてマスクの一部のパターンのみを露光するような場合
にも、同様に非等方的な歪みが生じ得る。このように発
生したマスクの歪みにより、投影される像にも非等方的
な歪みが生じることになる。
は、マスク全体に均一に分布しているとは限らず、偏っ
て分布していることもある。この場合、マスクは局所的
に温度が上昇し、非等方的な歪みを発生する可能性があ
る。また、可変視野絞り（レチクルブラインド）等を用
いてマスクの一部のパターンのみを露光するような場合
にも、同様に非等方的な歪みが生じ得る。このように発
生したマスクの歪みにより、投影される像にも非等方的
な歪みが生じることになる。
【０００６】また、マスクの熱変形に関して、使用して
いるマスクの種類により熱変形量、ひいては結像特性の
変化量が異なるために、一律に補正することは困難であ
る。つまり、例えば投影露光装置の出荷時の結像特性の
調整に用いたマスクの、熱変形による結像特性の変動量
は、その投影露光装置の結像特性の変動特性として認識
し、補正を行うことができるが、他のマスクを使用する
と熱変形量が異なるために正確な補正ができなくなる。
特に、マスクを次々に交換して露光を行う場合、各々の
マスクの熱変形量を考慮しないと、結像特性の変動量が
累積して大きな誤差となり得る。
いるマスクの種類により熱変形量、ひいては結像特性の
変化量が異なるために、一律に補正することは困難であ
る。つまり、例えば投影露光装置の出荷時の結像特性の
調整に用いたマスクの、熱変形による結像特性の変動量
は、その投影露光装置の結像特性の変動特性として認識
し、補正を行うことができるが、他のマスクを使用する
と熱変形量が異なるために正確な補正ができなくなる。
特に、マスクを次々に交換して露光を行う場合、各々の
マスクの熱変形量を考慮しないと、結像特性の変動量が
累積して大きな誤差となり得る。
【０００７】この対策として、マスクパターンを形成す
るクロムの熱吸収率、パターン内クロム存在率もパラメ
ータに含めてマスクの熱変形によって発生する光学特性
の変化に対し補正を行う投影露光装置が特開平４−１９
２３１７号公報に開示されている。
るクロムの熱吸収率、パターン内クロム存在率もパラメ
ータに含めてマスクの熱変形によって発生する光学特性
の変化に対し補正を行う投影露光装置が特開平４−１９
２３１７号公報に開示されている。
【０００８】しかしながら、上記従来例は、あくまでも
計算による補正であるため、実際の膨張量との間に多く
の誤差が発生する。例えば、マスクに吸収された熱は、
放射と対流によって空気中に拡散していくが、この現象
をきちんと数式で記述することは大変難しい問題であ
る。しかし、マスクに吸収される熱と放出される熱を正
確に見積もらなければ、マスクの膨張量を計算すること
ができない。
計算による補正であるため、実際の膨張量との間に多く
の誤差が発生する。例えば、マスクに吸収された熱は、
放射と対流によって空気中に拡散していくが、この現象
をきちんと数式で記述することは大変難しい問題であ
る。しかし、マスクに吸収される熱と放出される熱を正
確に見積もらなければ、マスクの膨張量を計算すること
ができない。
【０００９】さらに近年、マスクのパターン領域をスリ
ット状に照明し、そのスリット状の照明領域に対してウ
エハを走査し、マスクの走査と同期してそのスリット状
照明領域と共役な露光領域に対しウエハを走査すること
により、マスクのパターンを逐次ウエハの各ショット領
域上に投影露光する、所謂ステップ・アンド・スキャン
露光方式、またはスリット・スキャン露光方式（以下、
「スキャン露光方式」という）の投影露光装置が開発さ
れている。このスキャン露光方式（走査型）では、走査
方向に関しては投影光学系のフィールドサイズの制限を
受けずに大面積の露光が行えるという利点がある。
ット状に照明し、そのスリット状の照明領域に対してウ
エハを走査し、マスクの走査と同期してそのスリット状
照明領域と共役な露光領域に対しウエハを走査すること
により、マスクのパターンを逐次ウエハの各ショット領
域上に投影露光する、所謂ステップ・アンド・スキャン
露光方式、またはスリット・スキャン露光方式（以下、
「スキャン露光方式」という）の投影露光装置が開発さ
れている。このスキャン露光方式（走査型）では、走査
方向に関しては投影光学系のフィールドサイズの制限を
受けずに大面積の露光が行えるという利点がある。
【００１０】このようなスキャン露光方式においては、
露光時にマスクが照明領域に対して走査されるため、マ
スクに関して考慮すべき要素（マスク走査に伴うマスク
の冷却効果等）が増加したことになり、マスクの熱変形
量の算出が一括露光方式の場合に比べて複雑になるとい
う不都合がある。以上のことを考慮すると、マスクの変
形に対する対応としては、上記従来例に示した如く、変
形量を計算により求めるのではなく、マスク変形量を直
接計測する方式が有効である。
露光時にマスクが照明領域に対して走査されるため、マ
スクに関して考慮すべき要素（マスク走査に伴うマスク
の冷却効果等）が増加したことになり、マスクの熱変形
量の算出が一括露光方式の場合に比べて複雑になるとい
う不都合がある。以上のことを考慮すると、マスクの変
形に対する対応としては、上記従来例に示した如く、変
形量を計算により求めるのではなく、マスク変形量を直
接計測する方式が有効である。
【００１１】この点に着目した従来例として、マスクの
変形量を測定する方法が、特開平４−１９２３１７号公
報に開示されている。特開平４−１９２３１７号公報に
開示の方法は、赤外線カメラ等の非接触の温度センサで
レチクルの温度分布を求めて変形量を求める方法、ある
いはレチクルの周辺にマークを入れておき、そのマーク
変位をレチクル上方に配置した検出系にて求め、変形を
求める方法である。この方法の場合、前記検出系にてレ
チクル上のマークを検出する際に、ウエハステージに搭
載した基準マークとの相対位置にてマスク変形量を求め
ようとすると、計測中ウエハステージ位置が制限され
る。レチクル変形を求めるためのマーク計測の間、ウエ
ハステージは基準マークが所定位置に制御されていなけ
ればならず、ウエハ交換等の作業が行えない。従って著
しくスループットが低下するという不都合がある。この
対策として前記基準マークは使用せずに、前記検出系基
準にてレチクル上のマークを検出することが可能である
が、前記検出系の駆動精度が計測精度に影響し、高精度
にて検出できないという不都合がある。
変形量を測定する方法が、特開平４−１９２３１７号公
報に開示されている。特開平４−１９２３１７号公報に
開示の方法は、赤外線カメラ等の非接触の温度センサで
レチクルの温度分布を求めて変形量を求める方法、ある
いはレチクルの周辺にマークを入れておき、そのマーク
変位をレチクル上方に配置した検出系にて求め、変形を
求める方法である。この方法の場合、前記検出系にてレ
チクル上のマークを検出する際に、ウエハステージに搭
載した基準マークとの相対位置にてマスク変形量を求め
ようとすると、計測中ウエハステージ位置が制限され
る。レチクル変形を求めるためのマーク計測の間、ウエ
ハステージは基準マークが所定位置に制御されていなけ
ればならず、ウエハ交換等の作業が行えない。従って著
しくスループットが低下するという不都合がある。この
対策として前記基準マークは使用せずに、前記検出系基
準にてレチクル上のマークを検出することが可能である
が、前記検出系の駆動精度が計測精度に影響し、高精度
にて検出できないという不都合がある。
【００１２】マスク近傍に基準マークを設け、マスク変
形を計測する方法が特開平１０−６４８１１号公報に開
示されている。この方法は、投影光学系のマスク側に基
準マークを設け、マスク上方に構成した検出手段により
マスク上のマークと前記基準マークの相対位置よりマス
ク変形量を求める方法である。しかしながら、マスクと
投影光学系は配置上接近して配置することは困難であ
る。マスクと投影光学系の間に、少なくともマスク保持
機構を配置する必要がある。このため、マスク上のマー
クと投影光学系上の基準マークとは数十ｍｍ程度離して
配置される。両マークを前記検出手段にて同時に観察す
るためには、前記検出手段の焦点深度が両マークの距離
以上必要となり、光学的に構成するのは困難である。両
マークをそれぞれ個別に計測する場合には、計測毎に検
出系の焦点を各マークに合致させる必要がある。これを
実現するためには、前記検出手段に、例えばレンズ群を
光軸方向に移動することにより、焦点調整を行う機構を
構成する必要がある。前記調整機構の駆動誤差（駆動時
のシフトあるいは、ピッチング、ヨーイング等による傾
き）は、撮像面上で観察像の移動になるため、計測精度
に影響を与えてしまうという不都合がある。
形を計測する方法が特開平１０−６４８１１号公報に開
示されている。この方法は、投影光学系のマスク側に基
準マークを設け、マスク上方に構成した検出手段により
マスク上のマークと前記基準マークの相対位置よりマス
ク変形量を求める方法である。しかしながら、マスクと
投影光学系は配置上接近して配置することは困難であ
る。マスクと投影光学系の間に、少なくともマスク保持
機構を配置する必要がある。このため、マスク上のマー
クと投影光学系上の基準マークとは数十ｍｍ程度離して
配置される。両マークを前記検出手段にて同時に観察す
るためには、前記検出手段の焦点深度が両マークの距離
以上必要となり、光学的に構成するのは困難である。両
マークをそれぞれ個別に計測する場合には、計測毎に検
出系の焦点を各マークに合致させる必要がある。これを
実現するためには、前記検出手段に、例えばレンズ群を
光軸方向に移動することにより、焦点調整を行う機構を
構成する必要がある。前記調整機構の駆動誤差（駆動時
のシフトあるいは、ピッチング、ヨーイング等による傾
き）は、撮像面上で観察像の移動になるため、計測精度
に影響を与えてしまうという不都合がある。
【００１３】また、特開平１０−６４８１１号公報に
は、スキャン露光装置でマスクステージ上に４個の基準
マークを設け、マスク上方に２個配置した検出手段によ
りマスク上のマークと前記基準マークを計測する方式も
開示されている。この方式では、前記検出手段により２
個のマーク位置が計測され、マスクステージを走査方向
に移動し、他の２個のマーク位置を計測するものであ
る。
は、スキャン露光装置でマスクステージ上に４個の基準
マークを設け、マスク上方に２個配置した検出手段によ
りマスク上のマークと前記基準マークを計測する方式も
開示されている。この方式では、前記検出手段により２
個のマーク位置が計測され、マスクステージを走査方向
に移動し、他の２個のマーク位置を計測するものであ
る。
【００１４】この方式での不都合点を説明すると、スキ
ャン露光方式において装置のスループットを向上させる
ためには、走査速度を高速化する必要がある。感光基板
の走査速度を高速にするためには、マスクステージの走
査速度も高速にする必要がある。マスクステージの走査
速度は、投影光学系の倍率をβとすると、感光基板の走
査速度のβ倍の速度である必要がある。走査ストローク
を必要最小限にし、前記速度を満足させるためには、ス
テージの加速度を大きくする必要がある。ステージの加
速度を大きくすると、マスクステージにマスクを保持す
る際の保持力を加速度に耐え得るものにしなければなら
ない。マスク保持は一般に吸着にて行うため、吸着面積
をより大きく設ける必要がある。しかしながら、本方式
を実現するためには、マスク周辺部、すなわちマスク吸
着部に変形量計測用マークを配置する必要があり、吸着
力の向上とは相反するものである。計測精度を向上させ
るためには、マスク及びマスクステージ上により多くの
マークを配置する必要がある。スループットを向上させ
るためにはマスク保持力を向上させるために吸着面積を
拡大する必要があり、マークをより多く配置するスペー
スの確保とは相反するものとなるという不都合がある。
ャン露光方式において装置のスループットを向上させる
ためには、走査速度を高速化する必要がある。感光基板
の走査速度を高速にするためには、マスクステージの走
査速度も高速にする必要がある。マスクステージの走査
速度は、投影光学系の倍率をβとすると、感光基板の走
査速度のβ倍の速度である必要がある。走査ストローク
を必要最小限にし、前記速度を満足させるためには、ス
テージの加速度を大きくする必要がある。ステージの加
速度を大きくすると、マスクステージにマスクを保持す
る際の保持力を加速度に耐え得るものにしなければなら
ない。マスク保持は一般に吸着にて行うため、吸着面積
をより大きく設ける必要がある。しかしながら、本方式
を実現するためには、マスク周辺部、すなわちマスク吸
着部に変形量計測用マークを配置する必要があり、吸着
力の向上とは相反するものである。計測精度を向上させ
るためには、マスク及びマスクステージ上により多くの
マークを配置する必要がある。スループットを向上させ
るためにはマスク保持力を向上させるために吸着面積を
拡大する必要があり、マークをより多く配置するスペー
スの確保とは相反するものとなるという不都合がある。
【００１５】スキャン露光方式の場合、マスク受け渡し
位置にマスクアライメント用の検出系が構成される場合
がある。かかる場合について図３を用いて説明する。図
３において、マスクステージＲＳＴはマスクＲの受け渡
し位置に移動した状態を示している。マスクＲ上方には
マスクアライメント検出系２４が配置されている。投影
光学系８の上方にはＴＴＬ検出系２３が配置されてい
る。マスクステージＲＳＴ上にはマスクＲを位置合わせ
するための基準マーク２１が配置されている。他の構成
については、後に説明するのでここでは省略する。以上
の構成において、マスクＲの変形量を検出するには、マ
スクアライメント検出系２４により基準マーク２１基準
にて計測することが可能である。しかしながら、本方式
では左右２箇所の計測であり、高精度な計測が行えな
い。また、複数点計測するためにマスクアライメント検
出系２４に走査方向と直交する方向に駆動系を構成した
場合には、駆動精度が計測精度に影響してしまい高精度
な計測が行えない。走査方向に複数点計測するために
は、前述の吸着面積の確保の問題がある。さらに、マス
クステージＲＳＴのストロークがマスクＲの受け渡し位
置まででは不足であり、マーク計測に必要なストローク
分のストロークを増加させなければならない。図３に示
すマスクＲの受け渡し位置よりさらに投影光学系８とは
反対の方向にマスクステージＲＳＴのストロークがない
と、受け渡し位置から投影光学系までの間に配置された
マークは計測できない。計測を可能とするためにマスク
ステージＲＳＴのストロークを増加すると、装置全体が
大型化するとともにコストアップとなってしまうという
不都合がある。
位置にマスクアライメント用の検出系が構成される場合
がある。かかる場合について図３を用いて説明する。図
３において、マスクステージＲＳＴはマスクＲの受け渡
し位置に移動した状態を示している。マスクＲ上方には
マスクアライメント検出系２４が配置されている。投影
光学系８の上方にはＴＴＬ検出系２３が配置されてい
る。マスクステージＲＳＴ上にはマスクＲを位置合わせ
するための基準マーク２１が配置されている。他の構成
については、後に説明するのでここでは省略する。以上
の構成において、マスクＲの変形量を検出するには、マ
スクアライメント検出系２４により基準マーク２１基準
にて計測することが可能である。しかしながら、本方式
では左右２箇所の計測であり、高精度な計測が行えな
い。また、複数点計測するためにマスクアライメント検
出系２４に走査方向と直交する方向に駆動系を構成した
場合には、駆動精度が計測精度に影響してしまい高精度
な計測が行えない。走査方向に複数点計測するために
は、前述の吸着面積の確保の問題がある。さらに、マス
クステージＲＳＴのストロークがマスクＲの受け渡し位
置まででは不足であり、マーク計測に必要なストローク
分のストロークを増加させなければならない。図３に示
すマスクＲの受け渡し位置よりさらに投影光学系８とは
反対の方向にマスクステージＲＳＴのストロークがない
と、受け渡し位置から投影光学系までの間に配置された
マークは計測できない。計測を可能とするためにマスク
ステージＲＳＴのストロークを増加すると、装置全体が
大型化するとともにコストアップとなってしまうという
不都合がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特
に、走査型投影露光装置において、第１物体としてのマ
スクと第２物体としての被露光基板とを高精度にて位置
合わせすることであり、そのためにマスクの熱膨張量を
計測し、補正する手段を提供することにある。また、こ
の熱膨張量の計測を走査型投影露光装置のスループット
に影響を及ぼすことなく、実行するとともに、スキャン
方式の露光装置に通常構成されるマスクアライメント検
出系、ＴＴＬ検出系により、マスクステージのストロー
クを増加させることなく高精度にて計測する手段を提案
することにある。
に、走査型投影露光装置において、第１物体としてのマ
スクと第２物体としての被露光基板とを高精度にて位置
合わせすることであり、そのためにマスクの熱膨張量を
計測し、補正する手段を提供することにある。また、こ
の熱膨張量の計測を走査型投影露光装置のスループット
に影響を及ぼすことなく、実行するとともに、スキャン
方式の露光装置に通常構成されるマスクアライメント検
出系、ＴＴＬ検出系により、マスクステージのストロー
クを増加させることなく高精度にて計測する手段を提案
することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、第１物体を載置して移動する第１可動ス
テージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステー
ジとを有し、前記第１可動ステージ及び第２可動ステー
ジを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに前
記投影光学系を介して前記第１物体上に形成されたパタ
ーンを前記第２物体上に投影する走査型投影露光装置に
おいて、前記第１可動ステージ上に固設され、マークが
形成された基準プレートと、該基準プレートに形成され
たマーク及び前記第１物体に形成されたマークを位置検
出する検出系とを設け、前記検出系により検出された、
前記基準プレートに形成されたマークの位置及び前記第
１物体に形成されたマークの位置に基づいて、前記第１
物体の変形量を求めることを特徴とする。
め、本発明は、第１物体を載置して移動する第１可動ス
テージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステー
ジとを有し、前記第１可動ステージ及び第２可動ステー
ジを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに前
記投影光学系を介して前記第１物体上に形成されたパタ
ーンを前記第２物体上に投影する走査型投影露光装置に
おいて、前記第１可動ステージ上に固設され、マークが
形成された基準プレートと、該基準プレートに形成され
たマーク及び前記第１物体に形成されたマークを位置検
出する検出系とを設け、前記検出系により検出された、
前記基準プレートに形成されたマークの位置及び前記第
１物体に形成されたマークの位置に基づいて、前記第１
物体の変形量を求めることを特徴とする。
【００１８】また、本発明は、第１物体を載置して移動
する第１可動ステージと、第２物体を載置して移動する
第２可動ステージとを有し、前記第１可動ステージ及び
第２可動ステージを投影光学系に対し同期させて走査さ
せるとともに前記投影光学系を介して前記第１物体上に
形成されたパターンを前記第２物体上に投影する走査型
投影露光装置において、前記第１可動ステージ上に固設
され、マークが形成された基準プレートと、該基準プレ
ートに形成されたマークを位置検出する第１検出系と、
前記第１物体に形成されたマークを位置検出する第２検
出系とを設け、前記第１検出系により検出された前記基
準プレートに形成されたマークの位置、及び、前記第２
検出系により検出された前記第１物体に形成されたマー
クの位置に基づいて、前記第１物体の変形量を求めるこ
とを特徴とする。
する第１可動ステージと、第２物体を載置して移動する
第２可動ステージとを有し、前記第１可動ステージ及び
第２可動ステージを投影光学系に対し同期させて走査さ
せるとともに前記投影光学系を介して前記第１物体上に
形成されたパターンを前記第２物体上に投影する走査型
投影露光装置において、前記第１可動ステージ上に固設
され、マークが形成された基準プレートと、該基準プレ
ートに形成されたマークを位置検出する第１検出系と、
前記第１物体に形成されたマークを位置検出する第２検
出系とを設け、前記第１検出系により検出された前記基
準プレートに形成されたマークの位置、及び、前記第２
検出系により検出された前記第１物体に形成されたマー
クの位置に基づいて、前記第１物体の変形量を求めるこ
とを特徴とする。
【００１９】また、本発明は、第１物体を載置して移動
する第１可動ステージ及び第２物体を載置して移動する
第２可動ステージを投影光学系に対し同期させて走査さ
せるとともに前記投影光学系を介して前記第１物体上に
形成されたパターンを前記第２物体上に投影する走査型
投影露光装置における位置合わせ方法であって、前記第
１物体を前記第１可動ステージに対して位置決めする工
程と、前記第１可動ステージ上に固設された基準プレー
トに形成されたマークを検出系により位置検出し、該位
置検出結果から前記検出系の検出基準位置を求める工程
と、前記検出系により前記第１物体に形成されたマーク
を位置検出する工程とに基づき、前記第１物体の変形量
を求めることを特徴とする。
する第１可動ステージ及び第２物体を載置して移動する
第２可動ステージを投影光学系に対し同期させて走査さ
せるとともに前記投影光学系を介して前記第１物体上に
形成されたパターンを前記第２物体上に投影する走査型
投影露光装置における位置合わせ方法であって、前記第
１物体を前記第１可動ステージに対して位置決めする工
程と、前記第１可動ステージ上に固設された基準プレー
トに形成されたマークを検出系により位置検出し、該位
置検出結果から前記検出系の検出基準位置を求める工程
と、前記検出系により前記第１物体に形成されたマーク
を位置検出する工程とに基づき、前記第１物体の変形量
を求めることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態では、前記基
準プレートに形成されたマークの位置検出は、定期的に
行われることが望ましい。前記第１物体の変形量に応じ
て、前記投影光学系の倍率、前記第１物体と前記第２物
体の相対回転量、相対走査方向及び相対走査位置のうち
少なくとも１つを制御することとすることができる。ま
た、前記第１物体を前記第１可動ステージに対して位置
決めする時の前記第１可動ステージの位置と、前記基準
プレートに形成されたマークを位置検出する時の前記第
１可動ステージの位置は略等しいことが好ましい。ま
た、前記第１物体の変形は、温度変化によるものであっ
てもよい。
準プレートに形成されたマークの位置検出は、定期的に
行われることが望ましい。前記第１物体の変形量に応じ
て、前記投影光学系の倍率、前記第１物体と前記第２物
体の相対回転量、相対走査方向及び相対走査位置のうち
少なくとも１つを制御することとすることができる。ま
た、前記第１物体を前記第１可動ステージに対して位置
決めする時の前記第１可動ステージの位置と、前記基準
プレートに形成されたマークを位置検出する時の前記第
１可動ステージの位置は略等しいことが好ましい。ま
た、前記第１物体の変形は、温度変化によるものであっ
てもよい。
【００２１】
【実施例】（第１の実施例）以下、本発明の第１の実施
例につき図面を参照して説明する。図１は本発明の第１
の実施例に係る走査型投影露光装置を示す概略的な構成
図である。図１において、光源１で発生した照明光ｉＬ
は不図示のシャッタを通過した後、コリメータレンズ２
ａ、及びフライアイレンズ２ｂ等からなる照度均一化光
学系２により照度分布がほぼ均一な光束に変換される。
照明光ｉＬとしては、例えばＫｒＦエキシマレーザ光や
ＡｒＦエキシマレーザ光等のエキシマレーザ光、銅蒸気
レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ラ
ンプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）が用いられ
る。レーザ光源が使用される場合には、シャッタの代わ
りにレーザ光源の電源部で発光のオン、オフが切り換え
られる場合もある。
例につき図面を参照して説明する。図１は本発明の第１
の実施例に係る走査型投影露光装置を示す概略的な構成
図である。図１において、光源１で発生した照明光ｉＬ
は不図示のシャッタを通過した後、コリメータレンズ２
ａ、及びフライアイレンズ２ｂ等からなる照度均一化光
学系２により照度分布がほぼ均一な光束に変換される。
照明光ｉＬとしては、例えばＫｒＦエキシマレーザ光や
ＡｒＦエキシマレーザ光等のエキシマレーザ光、銅蒸気
レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ラ
ンプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）が用いられ
る。レーザ光源が使用される場合には、シャッタの代わ
りにレーザ光源の電源部で発光のオン、オフが切り換え
られる場合もある。
【００２２】照度均一化光学系２を射出した照明光は、
リレーレンズ３を介して、可変視野絞り４に達する。可
変視野絞り４は、第１物体としてのマスクＲのパターン
形成面及び第２物体としてのウエハＷの露光面と光学的
に共役な面に配置され、複数枚の可動遮光部（例えば２
枚のＬ字型の可動遮光板）を例えばモータにより開閉す
ることにより開口部の大きさ（スリット幅等）を調整す
る。開口動作は可変視野絞り制御部６により制御され、
制御部６は主制御部１１により制御される。開口部の大
きさを調整することにより、マスクＲを照明する照明領
域を所望の形状及び大きさに設定する。可変視野絞り４
を通過した光束は、リレーレンズ５を介して回路パター
ン等が描かれたマスクＲを照明する。マスクＲは第１可
動ステージであるマスクステージＲＳＴ上に真空吸着さ
れ、このマスクステージＲＳＴは、照明光学系の光軸ｉ
Ｘに垂直な平面内で２次元的に微動してマスクＲを位置
決めする。
リレーレンズ３を介して、可変視野絞り４に達する。可
変視野絞り４は、第１物体としてのマスクＲのパターン
形成面及び第２物体としてのウエハＷの露光面と光学的
に共役な面に配置され、複数枚の可動遮光部（例えば２
枚のＬ字型の可動遮光板）を例えばモータにより開閉す
ることにより開口部の大きさ（スリット幅等）を調整す
る。開口動作は可変視野絞り制御部６により制御され、
制御部６は主制御部１１により制御される。開口部の大
きさを調整することにより、マスクＲを照明する照明領
域を所望の形状及び大きさに設定する。可変視野絞り４
を通過した光束は、リレーレンズ５を介して回路パター
ン等が描かれたマスクＲを照明する。マスクＲは第１可
動ステージであるマスクステージＲＳＴ上に真空吸着さ
れ、このマスクステージＲＳＴは、照明光学系の光軸ｉ
Ｘに垂直な平面内で２次元的に微動してマスクＲを位置
決めする。
【００２３】また、マスクステージＲＳＴは、リニアモ
ータ等で構成されたマスク駆動部（不図示）により、所
定の方向（走査方向）に指定された走査速度で移動可能
となっている。マスクステージＲＳＴは、マスクＲの全
面が少なくとも照明光学系の光軸ｉＸを横切ることがで
きるだけの移動ストロークを有している。マスクステー
ジＲＳＴの端部には干渉計１６からのレーザビームを反
射する移動鏡１５が固定されており、マスクステージＲ
ＳＴの走査方向の位置は干渉計１６によって、例えば
０．０１μｍ程度の分解能で常時検出されている。干渉
計１６からのマスクステージＲＳＴの位置情報はステー
ジ制御系７に送られ、ステージ制御系７はマスクステー
ジＲＳＴの位置情報に基づいてマスクステージＲＳＴを
駆動する。ステージ制御系７は主制御部１１により制御
される。
ータ等で構成されたマスク駆動部（不図示）により、所
定の方向（走査方向）に指定された走査速度で移動可能
となっている。マスクステージＲＳＴは、マスクＲの全
面が少なくとも照明光学系の光軸ｉＸを横切ることがで
きるだけの移動ストロークを有している。マスクステー
ジＲＳＴの端部には干渉計１６からのレーザビームを反
射する移動鏡１５が固定されており、マスクステージＲ
ＳＴの走査方向の位置は干渉計１６によって、例えば
０．０１μｍ程度の分解能で常時検出されている。干渉
計１６からのマスクステージＲＳＴの位置情報はステー
ジ制御系７に送られ、ステージ制御系７はマスクステー
ジＲＳＴの位置情報に基づいてマスクステージＲＳＴを
駆動する。ステージ制御系７は主制御部１１により制御
される。
【００２４】マスクＲを通過した照明光ｉＬは、例えば
両側テレセントリックな投影光学系８に入射し、投影光
学系８はマスクＲの回路パターンを例えば１／６，１／
５あるいは１／４に縮小した投影像を、表面にフォトレ
ジスト（感光材）が塗布されたウエハＷ上に形成する。
本実施例に係る露光装置においては、マスクＲの走査方
向（ｘ方向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長
方形（スリット状）の照明領域によりマスクＲが照明さ
れ、マスクＲは露光時に−ｘ方向（またはｘ方向）に速
度ＶR でスキャンされる。照明領域（中心は光軸ｉＸと
ほぼ一致）は投影光学系８を介してウエハＷに投影さ
れ、スリット状の露光領域（不図示）が形成される。ウ
エハＷは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度ＶR
の方向とは反対方向のｘ方向（または−ｘ方向）にマス
クＲに同期して速度ＶW でスキャンされ、ウエハＷ上の
ショット領域ＳＡの全面が露光可能となっている。走査
速度の比ＶW ／ＶR は正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率
βに応じたものになっており、マスクＲのパターン領域
のパターンがウエハＷ上のショット領域上に正確に縮小
転写される。照明領域の長手方向の幅は、マスクＲ上の
パターン領域よりも広く、遮光領域の最大幅よりも狭く
なるように設定され、スキャン露光することによりパタ
ーン領域全面が照明されるようになっている。ウエハＷ
はウエハホルダ９上に真空吸着され、ウエハホルダ９は
第２可動ステージであるウエハステージＷＳＴ上に保持
されている。ウエハホルダ９は不図示の駆動部により、
投影光学系８の最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能
で、かつ光軸ｉＸ方向（ｚ方向）に微動が可能であり、
且つ光軸ｉＸの回りに回転動作も可能である。
両側テレセントリックな投影光学系８に入射し、投影光
学系８はマスクＲの回路パターンを例えば１／６，１／
５あるいは１／４に縮小した投影像を、表面にフォトレ
ジスト（感光材）が塗布されたウエハＷ上に形成する。
本実施例に係る露光装置においては、マスクＲの走査方
向（ｘ方向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長
方形（スリット状）の照明領域によりマスクＲが照明さ
れ、マスクＲは露光時に−ｘ方向（またはｘ方向）に速
度ＶR でスキャンされる。照明領域（中心は光軸ｉＸと
ほぼ一致）は投影光学系８を介してウエハＷに投影さ
れ、スリット状の露光領域（不図示）が形成される。ウ
エハＷは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度ＶR
の方向とは反対方向のｘ方向（または−ｘ方向）にマス
クＲに同期して速度ＶW でスキャンされ、ウエハＷ上の
ショット領域ＳＡの全面が露光可能となっている。走査
速度の比ＶW ／ＶR は正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率
βに応じたものになっており、マスクＲのパターン領域
のパターンがウエハＷ上のショット領域上に正確に縮小
転写される。照明領域の長手方向の幅は、マスクＲ上の
パターン領域よりも広く、遮光領域の最大幅よりも狭く
なるように設定され、スキャン露光することによりパタ
ーン領域全面が照明されるようになっている。ウエハＷ
はウエハホルダ９上に真空吸着され、ウエハホルダ９は
第２可動ステージであるウエハステージＷＳＴ上に保持
されている。ウエハホルダ９は不図示の駆動部により、
投影光学系８の最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能
で、かつ光軸ｉＸ方向（ｚ方向）に微動が可能であり、
且つ光軸ｉＸの回りに回転動作も可能である。
【００２５】一方、ウエハステージＷＳＴは前述の走査
方向（ｘ方向）の移動のみならず、複数のショット領域
に任意に移動できるように走査方向に垂直な方向（ｙ方
向）にも移動可能に構成されており、ウエハＷ上の各シ
ョット領域をスキャン露光する動作と、次のショット露
光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・ア
ンド・スキャン動作を行う。モータ等のウエハステージ
駆動部（不図示）がウエハステージＷＳＴをｘｙ方向に
駆動する。ウエハステージＷＳＴの端部には干渉計１８
からのレーザビームを反射する移動鏡１７が固定され、
ウエハステージＷＳＴのｘｙ面内での位置は干渉計１８
によって、例えば０．０１μｍ程度の分解能で常時検出
されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（または
速度情報）はステージ制御系１０に送られ、ステージ制
御系１０はこの位置情報（または速度情報）に基づいて
ウエハステージＷＳＴを制御する。ステージ制御系１０
は主制御部１１により制御される。ウエハステージＷＳ
Ｔの上方にはオフアクシスアライメント光学系１３が配
置され、ウエハＷ上アライメントマークが計測され制御
部１４により画像処理され、主制御部１１に供給され
る。主制御部１１ではウエハＷ上アライメントマークの
計測された位置によりウエハＷ上のショット領域の配列
が算出される。
方向（ｘ方向）の移動のみならず、複数のショット領域
に任意に移動できるように走査方向に垂直な方向（ｙ方
向）にも移動可能に構成されており、ウエハＷ上の各シ
ョット領域をスキャン露光する動作と、次のショット露
光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・ア
ンド・スキャン動作を行う。モータ等のウエハステージ
駆動部（不図示）がウエハステージＷＳＴをｘｙ方向に
駆動する。ウエハステージＷＳＴの端部には干渉計１８
からのレーザビームを反射する移動鏡１７が固定され、
ウエハステージＷＳＴのｘｙ面内での位置は干渉計１８
によって、例えば０．０１μｍ程度の分解能で常時検出
されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（または
速度情報）はステージ制御系１０に送られ、ステージ制
御系１０はこの位置情報（または速度情報）に基づいて
ウエハステージＷＳＴを制御する。ステージ制御系１０
は主制御部１１により制御される。ウエハステージＷＳ
Ｔの上方にはオフアクシスアライメント光学系１３が配
置され、ウエハＷ上アライメントマークが計測され制御
部１４により画像処理され、主制御部１１に供給され
る。主制御部１１ではウエハＷ上アライメントマークの
計測された位置によりウエハＷ上のショット領域の配列
が算出される。
【００２６】マスクＲについて図２により説明する。マ
スクＲはマスクステージＲＳＴ上に設けられた吸着部２
０により真空吸着される。吸着部２０はマスクＲの４隅
に対応する部分に４箇所設けられている。また、マスク
ステージＲＳＴ上にはマスクＲを位置決めするための基
準マーク２１、及び基準マーク２１から所定の位置に固
定された基準プレート２２が設けられている。図２では
基準マーク２１は片側のみ示したが、左右に構成されて
いる。マスクＲの上方には、変形量検出系２３及び物体
位置検出系２４が設けられている。検出系２４はマスク
アライメント時に使用される検出系であり、投影光学系
８に対して走査方向に離れた位置に配置されている。検
出系２４によるマスクＲのアライメントについて図３に
より説明する。マスクステージＲＳＴは図３に示す如
く、検出系２４の下方に移動する。この位置において、
不図示のマスク搬送系によりマスクＲがマスクステージ
ＲＳＴに受け渡される。この時検出系２４により、基準
マーク２１及びマスクＲに設けられた位置合わせマーク
が同時に観察され、両マークの相対位置が所定のトレラ
ンス内になるように不図示のアライメント駆動部により
アライメントされ、マスクステージＲＳＴに真空吸着さ
れる。一方、検出系２３は投影光学系８の上方に配置さ
れ、ＴＴＲ検出系として構成されている。
スクＲはマスクステージＲＳＴ上に設けられた吸着部２
０により真空吸着される。吸着部２０はマスクＲの４隅
に対応する部分に４箇所設けられている。また、マスク
ステージＲＳＴ上にはマスクＲを位置決めするための基
準マーク２１、及び基準マーク２１から所定の位置に固
定された基準プレート２２が設けられている。図２では
基準マーク２１は片側のみ示したが、左右に構成されて
いる。マスクＲの上方には、変形量検出系２３及び物体
位置検出系２４が設けられている。検出系２４はマスク
アライメント時に使用される検出系であり、投影光学系
８に対して走査方向に離れた位置に配置されている。検
出系２４によるマスクＲのアライメントについて図３に
より説明する。マスクステージＲＳＴは図３に示す如
く、検出系２４の下方に移動する。この位置において、
不図示のマスク搬送系によりマスクＲがマスクステージ
ＲＳＴに受け渡される。この時検出系２４により、基準
マーク２１及びマスクＲに設けられた位置合わせマーク
が同時に観察され、両マークの相対位置が所定のトレラ
ンス内になるように不図示のアライメント駆動部により
アライメントされ、マスクステージＲＳＴに真空吸着さ
れる。一方、検出系２３は投影光学系８の上方に配置さ
れ、ＴＴＲ検出系として構成されている。
【００２７】以上の構成において、マスクＲの変形量の
計測手順について説明する。まず、図３は計測手順の第
１工程を示す。マスクステージＲＳＴはマスクＲの受け
渡し位置に移動する。検出系２４により基準マーク２１
に対するマスクＲの位置が計測される。同時に、図１に
示す干渉計１６によりマスクステージＲＳＴの位置も計
測される。
計測手順について説明する。まず、図３は計測手順の第
１工程を示す。マスクステージＲＳＴはマスクＲの受け
渡し位置に移動する。検出系２４により基準マーク２１
に対するマスクＲの位置が計測される。同時に、図１に
示す干渉計１６によりマスクステージＲＳＴの位置も計
測される。
【００２８】次に、図４により、計測手順の第２工程を
説明する。マスクステージＲＳＴは投影光学系８の方向
に所定量移動する。この位置で基準プレート２２に設け
られたマークを検出系２３により計測することにより、
基準プレート２２上のマークに対する検出系２３の位置
を計測する。検出系２３の位置は、例えば検出系に用い
られるＣＣＤの画素に対する基準プレート２２上のマー
ク位置とする。あるいは、検出系２３内に設けた基準マ
ークと、基準プレート２２上のマーク位置の相対位置を
求めてもかまわない。基準プレート２２を介することに
よって、基準マーク２１に対する検出系２３の検出基準
位置を求めるものである。
説明する。マスクステージＲＳＴは投影光学系８の方向
に所定量移動する。この位置で基準プレート２２に設け
られたマークを検出系２３により計測することにより、
基準プレート２２上のマークに対する検出系２３の位置
を計測する。検出系２３の位置は、例えば検出系に用い
られるＣＣＤの画素に対する基準プレート２２上のマー
ク位置とする。あるいは、検出系２３内に設けた基準マ
ークと、基準プレート２２上のマーク位置の相対位置を
求めてもかまわない。基準プレート２２を介することに
よって、基準マーク２１に対する検出系２３の検出基準
位置を求めるものである。
【００２９】図５により計測手順の第３工程を説明す
る。マスクステージＲＳＴをさらに所定量移動し、マス
クＲに設けられたマークを検出系２３により計測する。
検出系２３に対するマスクＲ上のマーク位置を検出す
る。マスクＲ上には走査方向に複数のマークを設け、順
次マスクステージＲＳＴを所定量移動し、マーク位置を
計測する。
る。マスクステージＲＳＴをさらに所定量移動し、マス
クＲに設けられたマークを検出系２３により計測する。
検出系２３に対するマスクＲ上のマーク位置を検出す
る。マスクＲ上には走査方向に複数のマークを設け、順
次マスクステージＲＳＴを所定量移動し、マーク位置を
計測する。
【００３０】第１工程により基準マーク２１に対するマ
スクＲの位置が決まり、第２工程により基準プレート２
２を介して基準マーク２１に対する検出系２３の位置が
決まる。
スクＲの位置が決まり、第２工程により基準プレート２
２を介して基準マーク２１に対する検出系２３の位置が
決まる。
【００３１】さらに第３工程により、検出系２３を介し
てマスクＲ上のマーク位置が求まり、前回のマーク位置
との比較によりマスクＲ上のマークの移動量が算出でき
る。マークの移動量よりマスクＲの変形量を算出するこ
とが可能となる。
てマスクＲ上のマーク位置が求まり、前回のマーク位置
との比較によりマスクＲ上のマークの移動量が算出でき
る。マークの移動量よりマスクＲの変形量を算出するこ
とが可能となる。
【００３２】本手順によると、マスクステージＲＳＴ側
に設けた基準マーク２１、基準プレート２２、検出系２
３，２４、干渉計１６により計測が可能である。すなわ
ち、ウエハステージＷＳＴ側とは無関係にマスクＲの変
形量の計測が行える。
に設けた基準マーク２１、基準プレート２２、検出系２
３，２４、干渉計１６により計測が可能である。すなわ
ち、ウエハステージＷＳＴ側とは無関係にマスクＲの変
形量の計測が行える。
【００３３】マスク変形量より求まる倍率変形量は、投
影倍率を変更して補正する。また、第１工程より求まる
マスクＲの位置、マスクＲの回転量の値をアライメント
補正量に反映させることによりさらに正確な位置合わせ
が可能となる。
影倍率を変更して補正する。また、第１工程より求まる
マスクＲの位置、マスクＲの回転量の値をアライメント
補正量に反映させることによりさらに正確な位置合わせ
が可能となる。
【００３４】マスクＲの遮光膜による回路パターンは、
マスクＲ全体に均一に分布しているとは限らず、偏って
分布していることもある。この場合、マスクＲは局所的
に温度が上昇し、非等方的な歪みを発生する可能性があ
る。このため、マスクＲに複数計測用マークを構成する
ことにより、より正確にマスクＲの変形量を測定するこ
とが可能となる。計測値からシフト成分のＸ方向、Ｙ方
向成分をそれぞれＳxi，Ｓyi、倍率Ｂi ＝（Ｂxi＋Ｂy
i）／２、回転θi ＝（θxi＋θyi）／２を求める。マ
スクに非等方的な歪みが発生している場合、前記シフト
Ｓxi，Ｓyiは一定の割合で発生するわけではないので、
複数の計測値Ｓxi，Ｓyiより最小２乗近似式を解いて任
意のＸ，Ｙ位置でのシフト量を求める。この値に基づい
て露光時にマスクステージＲＳＴあるいはウエハステー
ジＷＳＴまたは両者の走り方向を制御し、補正する。倍
率Ｂi はＸ，Ｙすなわち走査方向と直交する方向と、走
査方向の倍率の平均値としたが、スキャン装置ではそれ
ぞれの方向について補正することが可能である。走査方
向と直交する方向の倍率Ｂxiは投影光学系の倍率を変化
させて補正する。走査方向の倍率Ｂyiは、マスクステー
ジＲＳＴとウエハステージＷＳＴの速度の比率を変化さ
せて補正する。また、マスクＲ上のパターンの分布が比
較的均一で等方的な変形の場合には、前記平均値Ｂi を
用いることもできる。回転θは露光時にマスクステージ
ＲＳＴあるいはウエハステージＷＳＴまたは両者を駆動
し補正する。シフト、倍率、回転それぞれについて説明
したが、特にマスクＲに非等方的な歪みが発生している
場合には、シフト、倍率、回転それぞれの補正後の位置
ずれ誤差が最小となるように補正することが好ましい。
マスクＲ全体に均一に分布しているとは限らず、偏って
分布していることもある。この場合、マスクＲは局所的
に温度が上昇し、非等方的な歪みを発生する可能性があ
る。このため、マスクＲに複数計測用マークを構成する
ことにより、より正確にマスクＲの変形量を測定するこ
とが可能となる。計測値からシフト成分のＸ方向、Ｙ方
向成分をそれぞれＳxi，Ｓyi、倍率Ｂi ＝（Ｂxi＋Ｂy
i）／２、回転θi ＝（θxi＋θyi）／２を求める。マ
スクに非等方的な歪みが発生している場合、前記シフト
Ｓxi，Ｓyiは一定の割合で発生するわけではないので、
複数の計測値Ｓxi，Ｓyiより最小２乗近似式を解いて任
意のＸ，Ｙ位置でのシフト量を求める。この値に基づい
て露光時にマスクステージＲＳＴあるいはウエハステー
ジＷＳＴまたは両者の走り方向を制御し、補正する。倍
率Ｂi はＸ，Ｙすなわち走査方向と直交する方向と、走
査方向の倍率の平均値としたが、スキャン装置ではそれ
ぞれの方向について補正することが可能である。走査方
向と直交する方向の倍率Ｂxiは投影光学系の倍率を変化
させて補正する。走査方向の倍率Ｂyiは、マスクステー
ジＲＳＴとウエハステージＷＳＴの速度の比率を変化さ
せて補正する。また、マスクＲ上のパターンの分布が比
較的均一で等方的な変形の場合には、前記平均値Ｂi を
用いることもできる。回転θは露光時にマスクステージ
ＲＳＴあるいはウエハステージＷＳＴまたは両者を駆動
し補正する。シフト、倍率、回転それぞれについて説明
したが、特にマスクＲに非等方的な歪みが発生している
場合には、シフト、倍率、回転それぞれの補正後の位置
ずれ誤差が最小となるように補正することが好ましい。
【００３５】第２工程の説明で、検出系２３内に基準マ
ークを設ける場合を説明した。この構成では、検出系２
３内の基準マークとマスクステージＲＳＴ上の基準マー
ク２１との位置関係を定期的に予め校正することが可能
である。定期的な校正を予め行うことにより、基準マー
ク２１と検出系２３との位置関係が求まっていることに
なる。第４工程を検出系２３内の基準マーク基準にてマ
スクＲ上のマーク計測を行う工程とすると、第１工程に
続いて、第４工程を実施することにより、第１〜第３工
程を実施した場合と同様の結果が得られる。
ークを設ける場合を説明した。この構成では、検出系２
３内の基準マークとマスクステージＲＳＴ上の基準マー
ク２１との位置関係を定期的に予め校正することが可能
である。定期的な校正を予め行うことにより、基準マー
ク２１と検出系２３との位置関係が求まっていることに
なる。第４工程を検出系２３内の基準マーク基準にてマ
スクＲ上のマーク計測を行う工程とすると、第１工程に
続いて、第４工程を実施することにより、第１〜第３工
程を実施した場合と同様の結果が得られる。
【００３６】検出系２３と基準プレート２２の位置の校
正について説明すると、予め設定された基準プレート２
２を検出する位置にマスクステージＲＳＴを移動させ
る。ここで、検出系２３により基準プレート２２の上の
マークを検出する。検出結果に基づき、検出系２３の検
出範囲の中心と基準プレート２２の上のマーク位置との
差分を求める。この量を基準プレート２２の検出位置に
加える。また、検出系２３内に基準マークを設ける場合
には、検出結果に基づき、検出系２３内に設けた基準マ
ークと基準プレート２２の上のマーク位置との差分を求
め、基準プレート２２検出位置に反映する。さらにマス
クＲがマスクステージＲＳＴ上に搭載されている場合に
は、前記第１工程を実施し、引き続き基準プレート２２
を検出する位置にマスクステージＲＳＴを移動し、検出
系２３により基準プレート２２の上のマークを検出す
る。検出結果に基づき、検出系２３の検出範囲の中心と
基準プレート２２の上のマーク位置との差分、または基
準プレート２２検出位置に反映することにより検出系２
３と基準プレート２２の位置の校正が行える。
正について説明すると、予め設定された基準プレート２
２を検出する位置にマスクステージＲＳＴを移動させ
る。ここで、検出系２３により基準プレート２２の上の
マークを検出する。検出結果に基づき、検出系２３の検
出範囲の中心と基準プレート２２の上のマーク位置との
差分を求める。この量を基準プレート２２の検出位置に
加える。また、検出系２３内に基準マークを設ける場合
には、検出結果に基づき、検出系２３内に設けた基準マ
ークと基準プレート２２の上のマーク位置との差分を求
め、基準プレート２２検出位置に反映する。さらにマス
クＲがマスクステージＲＳＴ上に搭載されている場合に
は、前記第１工程を実施し、引き続き基準プレート２２
を検出する位置にマスクステージＲＳＴを移動し、検出
系２３により基準プレート２２の上のマークを検出す
る。検出結果に基づき、検出系２３の検出範囲の中心と
基準プレート２２の上のマーク位置との差分、または基
準プレート２２検出位置に反映することにより検出系２
３と基準プレート２２の位置の校正が行える。
【００３７】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例について図６を用いて説明する。第１の実施例との
違いは、検出系２３の配設位置である。第１の実施例で
は、第２工程においてマスクステージＲＳＴを所定量移
動させた。これに対し、本実施例では、マスクステージ
ＲＳＴを所定量移動させることなく、あるいは僅かに移
動させることで基準プレート２２上のマークが計測でき
る位置に検出系２３を配置するものである。このことに
より、マスクステージＲＳＴの移動距離が短くなり、計
測時間が短縮できる。
施例について図６を用いて説明する。第１の実施例との
違いは、検出系２３の配設位置である。第１の実施例で
は、第２工程においてマスクステージＲＳＴを所定量移
動させた。これに対し、本実施例では、マスクステージ
ＲＳＴを所定量移動させることなく、あるいは僅かに移
動させることで基準プレート２２上のマークが計測でき
る位置に検出系２３を配置するものである。このことに
より、マスクステージＲＳＴの移動距離が短くなり、計
測時間が短縮できる。
【００３８】（第３の実施例）図７に第３の実施例に係
る露光装置の構成を示す。本実施例と第２の実施例との
違いは、検出系２５を設けたことである。マスクＲの受
け渡し位置は、マスクステージＲＳＴが所定速度（露光
速度）に達するために必要な距離が確保された位置であ
る必要がある。前記距離はマスクステージＲＳＴの駆動
系容量やマスクＲのサイズ等により決定するものであ
る。従って、それらに影響されることなくかつ計測時間
を短縮するために検出系２３とは独立した検出系２５を
設けたものである。第１の実施例及び第２の実施例で
は、検出系２３にＴＴＲ検出系を使用していた。このた
め検出系２３は投影光学系８の光軸近辺に配置する必要
があった。しかし、検出系２５は独立な検出系であるた
め、マスクステージＲＳＴを所定量移動させることな
く、あるいは僅かに移動させることで、基準プレート２
２上のマークが計測できる位置に配置できるので、計測
時間が短縮できる。図７では検出系２５は左右一対で示
しているが、３以上の複数設けることも可能である。
る露光装置の構成を示す。本実施例と第２の実施例との
違いは、検出系２５を設けたことである。マスクＲの受
け渡し位置は、マスクステージＲＳＴが所定速度（露光
速度）に達するために必要な距離が確保された位置であ
る必要がある。前記距離はマスクステージＲＳＴの駆動
系容量やマスクＲのサイズ等により決定するものであ
る。従って、それらに影響されることなくかつ計測時間
を短縮するために検出系２３とは独立した検出系２５を
設けたものである。第１の実施例及び第２の実施例で
は、検出系２３にＴＴＲ検出系を使用していた。このた
め検出系２３は投影光学系８の光軸近辺に配置する必要
があった。しかし、検出系２５は独立な検出系であるた
め、マスクステージＲＳＴを所定量移動させることな
く、あるいは僅かに移動させることで、基準プレート２
２上のマークが計測できる位置に配置できるので、計測
時間が短縮できる。図７では検出系２５は左右一対で示
しているが、３以上の複数設けることも可能である。
【００３９】
【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した走査型
投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実
施例を説明する。図８は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ
等の半導体チップ、あるいは液晶パネルＣＣＤ等）の製
造フローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デ
バイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）で
は設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実
施例を説明する。図８は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ
等の半導体チップ、あるいは液晶パネルＣＣＤ等）の製
造フローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デ
バイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）で
は設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【００４０】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエ
ハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立
て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成された
ウエハを用いて半導体チップ化する工程で、アッセンブ
リ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング
工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検
査）ではステップ５で作成された半導体デバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステッ
プ７）される。
コンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエ
ハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立
て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成された
ウエハを用いて半導体チップ化する工程で、アッセンブ
リ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング
工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検
査）ではステップ５で作成された半導体デバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステッ
プ７）される。
【００４１】図９は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。
【００４２】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光材を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した走査型投影露光装置
によってマスクの回路パターンをウエハに焼き付け露光
する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像
する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジス
ト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥
離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取
り除く。これらのステップを繰り返し行うことによっ
て、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実
施例ではこの繰り返しの各プロセスにおいて、上記露光
装置の位置合わせ方法で、プロセスに影響を受けず正確
な位置合わせを可能としている。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光材を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した走査型投影露光装置
によってマスクの回路パターンをウエハに焼き付け露光
する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像
する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジス
ト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥
離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取
り除く。これらのステップを繰り返し行うことによっ
て、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実
施例ではこの繰り返しの各プロセスにおいて、上記露光
装置の位置合わせ方法で、プロセスに影響を受けず正確
な位置合わせを可能としている。
【００４３】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストにて製造
することができる。
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストにて製造
することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
走査型投影露光装置またはその位置合わせ方法におい
て、第２可動ステージであるウエハステージ位置とは無
関係に第１物体としてのマスクの熱的変形が高精度にて
計測可能であり、かつ補正することが可能となる。この
ため、スループットに影響することなく、マスクの変形
量が計測可能である。また、マスクの変形量計測のため
に、第１可動ステージであるマスクステージのストロー
ク増加は不要であるため、装置を大型化する必要はな
い。さらに検出系の駆動機構を使用せず、マスクステー
ジの位置検出用干渉計基準にて計測が可能であるため、
高精度な検出が可能となる。
走査型投影露光装置またはその位置合わせ方法におい
て、第２可動ステージであるウエハステージ位置とは無
関係に第１物体としてのマスクの熱的変形が高精度にて
計測可能であり、かつ補正することが可能となる。この
ため、スループットに影響することなく、マスクの変形
量が計測可能である。また、マスクの変形量計測のため
に、第１可動ステージであるマスクステージのストロー
ク増加は不要であるため、装置を大型化する必要はな
い。さらに検出系の駆動機構を使用せず、マスクステー
ジの位置検出用干渉計基準にて計測が可能であるため、
高精度な検出が可能となる。
【図１】 本発明の第１の実施例に係る走査型投影露光
装置を示す概略構成図である。
装置を示す概略構成図である。
【図２】 本発明の第１の実施例に係る第１物体である
マスクとそのステージの説明図である。
マスクとそのステージの説明図である。
【図３】 本発明の第１の実施例に係る第１工程の説明
図である。
図である。
【図４】 本発明の第１の実施例に係る第２工程の説明
図である。
図である。
【図５】 本発明の第１の実施例に係る第３工程の説明
図である。
図である。
【図６】 本発明の第２の実施例に係る走査型投影露光
装置の要部構成図である。
装置の要部構成図である。
【図７】 本発明の第３の実施例に係る走査型投影露光
装置の要部構成図である。
装置の要部構成図である。
【図８】 本発明の実施例に係るデバイスの製造方法の
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】 図８のデバイスの製造方法のフローチャート
である。
である。
１：光源、２：照度均一化光学系、２ａ：コリメータレ
ンズ、２ｂ：フライアイレンズ、３，５：リレーレン
ズ、４：可変視野絞り、６：可変視野絞り制御部、７：
マスクステージ制御部、８：投影光学系、９：ウエハホ
ルダ、１０：ステージ制御系、１１：主制御部、１３：
オフアクシスアライメント光学系、１４：制御部、１
５，１７：移動鏡、１６，１８：干渉計、２０：吸着
部、２１：基準マーク、２２：基準プレート、２３：変
形量検出系、２４：物体位置検出系、２５：検出系、ｉ
Ｌ：照明光、ｉＸ：光軸、Ｒ：マスク（第１物体）、
Ｗ：ウエハ（第２物体）、ＲＳＴ：マスクステージ（第
１可動ステージ）、ＷＳＴ：ウエハステージ（第２可動
ステージ）。
ンズ、２ｂ：フライアイレンズ、３，５：リレーレン
ズ、４：可変視野絞り、６：可変視野絞り制御部、７：
マスクステージ制御部、８：投影光学系、９：ウエハホ
ルダ、１０：ステージ制御系、１１：主制御部、１３：
オフアクシスアライメント光学系、１４：制御部、１
５，１７：移動鏡、１６，１８：干渉計、２０：吸着
部、２１：基準マーク、２２：基準プレート、２３：変
形量検出系、２４：物体位置検出系、２５：検出系、ｉ
Ｌ：照明光、ｉＸ：光軸、Ｒ：マスク（第１物体）、
Ｗ：ウエハ（第２物体）、ＲＳＴ：マスクステージ（第
１可動ステージ）、ＷＳＴ：ウエハステージ（第２可動
ステージ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｃ
Claims (13)
- 【請求項１】 第１物体を載置して移動する第１可動ス
テージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステー
ジとを有し、前記第１可動ステージ及び第２可動ステー
ジを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに前
記投影光学系を介して前記第１物体上に形成されたパタ
ーンを前記第２物体上に投影する走査型投影露光装置に
おいて、 前記第１可動ステージ上に固設され、マークが形成され
た基準プレートと、 該基準プレートに形成されたマーク及び前記第１物体に
形成されたマークを位置検出する検出系とを設け、 前記検出系により検出された、前記基準プレートに形成
されたマークの位置及び前記第１物体に形成されたマー
クの位置に基づいて、前記第１物体の変形量を求めるこ
とを特徴とする走査型投影露光装置。 - 【請求項２】 第１物体を載置して移動する第１可動ス
テージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステー
ジとを有し、前記第１可動ステージ及び第２可動ステー
ジを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに前
記投影光学系を介して前記第１物体上に形成されたパタ
ーンを前記第２物体上に投影する走査型投影露光装置に
おいて、 前記第１可動ステージ上に固設され、マークが形成され
た基準プレートと、 該基準プレートに形成されたマークを位置検出する第１
検出系と、 前記第１物体に形成されたマークを位置検出する第２検
出系とを設け、 前記第１検出系により検出された前記基準プレートに形
成されたマークの位置、及び、前記第２検出系により検
出された前記第１物体に形成されたマークの位置に基づ
いて、前記第１物体の変形量を求めることを特徴とする
走査型投影露光装置。 - 【請求項３】 前記基準プレートに形成されたマークの
位置検出は、定期的に行われることを特徴とする請求項
１または２に記載の走査型投影露光装置。 - 【請求項４】 前記第１物体の変形量に応じて、前記投
影光学系の倍率、前記第１物体と前記第２物体の相対回
転量、相対走査方向及び相対走査位置のうち少なくとも
１つを制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１つに記載の走査型投影露光装置。 - 【請求項５】 前記第１物体を前記第１可動ステージに
対して位置決めする時の前記第１可動ステージの位置
と、前記基準プレートに形成されたマークを位置検出す
る時の前記第１可動ステージの位置は略等しいことを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の走査型投
影露光装置。 - 【請求項６】 前記第１物体の変形は、温度変化による
ものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
つに記載の走査型投影露光装置。 - 【請求項７】 第１物体を載置して移動する第１可動ス
テージ及び第２物体を載置して移動する第２可動ステー
ジを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに前
記投影光学系を介して前記第１物体上に形成されたパタ
ーンを前記第２物体上に投影する走査型投影露光装置に
おける位置合わせ方法であって、 前記第１物体を前記第１可動ステージに対して位置決め
する工程と、 前記第１可動ステージ上に固設された基準プレートに形
成されたマークを検出系により位置検出し、該位置検出
結果から前記検出系の検出基準位置を求める工程と、 前記検出系により前記第１物体に形成されたマークを位
置検出する工程とに基づき、 前記第１物体の変形量を求めることを特徴とする位置合
わせ方法。 - 【請求項８】 前記検出系は系内に基準マークを有し、
該検出系内基準マークを前記検出基準位置に基づいて校
正することを特徴とする請求項７に記載の位置合わせ方
法。 - 【請求項９】 前記基準プレートに形成されたマークの
位置検出は、定期的に行われることを特徴とする請求項
７または８に記載の位置合わせ方法。 - 【請求項１０】 前記第１物体の変形量に応じて、前記
投影光学系の倍率、前記第１物体と前記第２物体の相対
回転量、相対走査方向及び相対走査位置のうち少なくと
も１つを制御することを特徴とする請求項７〜９のいず
れか１つに記載の位置合わせ方法。 - 【請求項１１】 前記第１物体を前記第１可動ステージ
に対して位置決めする時の前記第１可動ステージの位置
と、前記基準プレートに形成されたマークを位置検出す
る時の前記第１可動ステージの位置は略等しいことを特
徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の位置合
わせ方法。 - 【請求項１２】 前記第１物体の変形は、温度変化によ
るものであることを特徴とする請求項７〜１１のいずれ
か１つに記載の位置合わせ方法。 - 【請求項１３】 請求項１〜６のいずれか１つに記載の
走査型投影露光装置、または、請求項７〜１２のいずれ
か１つに記載の位置合わせ方法を用いてデバイスを製造
することを特徴とするデバイス製造方法。
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