JPH09260273A - 露光装置 - Google Patents
露光装置Info
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- JPH09260273A JPH09260273A JP8094692A JP9469296A JPH09260273A JP H09260273 A JPH09260273 A JP H09260273A JP 8094692 A JP8094692 A JP 8094692A JP 9469296 A JP9469296 A JP 9469296A JP H09260273 A JPH09260273 A JP H09260273A
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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
- 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
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高精度露光装置の定期的確認および補正作業
の負荷と時間をできる限り少なくなるように合理化す
る。 【解決手段】 マスク３をマスク基準マークにアライメ
ントするマスクアライメント系２、マスクとウエハを投
影レンズを介してアライメントするＴＴＬオンアクシス
アライメント系２，２′，ＸＹθとＺ方向に移動可能な
ウエハステージ１２〜１４、及びステージ位置計測手段
１７を備えていて、マスク側基準パターン３Ａ，３Ｂと
キャリブレーションマークとをＴＴＬオンアクシスアラ
イメント系２，２′を用いてアライメントすることによ
りマスクの座標と投影レンズの倍率誤差を求めて自動的
に補正して装置の定期的確認と補正作業を合理化する。
尚、マスク側基準パターンとしてはアライメントしたマ
スク上のパターンまたはマスク基準マークが設けられた
部材に新たに設けたパターンを用いる。
の負荷と時間をできる限り少なくなるように合理化す
る。 【解決手段】 マスク３をマスク基準マークにアライメ
ントするマスクアライメント系２、マスクとウエハを投
影レンズを介してアライメントするＴＴＬオンアクシス
アライメント系２，２′，ＸＹθとＺ方向に移動可能な
ウエハステージ１２〜１４、及びステージ位置計測手段
１７を備えていて、マスク側基準パターン３Ａ，３Ｂと
キャリブレーションマークとをＴＴＬオンアクシスアラ
イメント系２，２′を用いてアライメントすることによ
りマスクの座標と投影レンズの倍率誤差を求めて自動的
に補正して装置の定期的確認と補正作業を合理化する。
尚、マスク側基準パターンとしてはアライメントしたマ
スク上のパターンまたはマスク基準マークが設けられた
部材に新たに設けたパターンを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩの製造工程
において、微細回路パターンの作製に用いられる縮小投
影露光装置に関する。
において、微細回路パターンの作製に用いられる縮小投
影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１はステップアンドリピート方式の縮
小投影露光装置の構成図である。同図において、ランプ
１は露光照明系を構成しており、このランプ１からの照
明光は、照明光学系およびシャッタ（どちらも図示省
略）を経てマスク３を照明する。
小投影露光装置の構成図である。同図において、ランプ
１は露光照明系を構成しており、このランプ１からの照
明光は、照明光学系およびシャッタ（どちらも図示省
略）を経てマスク３を照明する。
【０００３】図１の装置においては、まず初めに、マス
ク基準プレート４に対しマスク３の位置合わせを行う。
マスク３とマスク基準プレート４上のマークは照明ユニ
ット６より、光ファイバー７にて導かれた光でマスク基
準プレート４の下より照明される。ここでは照明ユニッ
ト６を用いた例を挙げているが、マスク基準プレート４
上のマークを照明する光はランプ１よりファイバーにて
導いても良い。照明されたマークの像は、２Ｃの位置へ
駆動したＴＴＬオンアクシス（ｏｎ Ａｘｉｓ）スコー
プ２の対物ミラー２Ｃを介して、カメラ２Ｄで画像デー
タとして取り込まれる。
ク基準プレート４に対しマスク３の位置合わせを行う。
マスク３とマスク基準プレート４上のマークは照明ユニ
ット６より、光ファイバー７にて導かれた光でマスク基
準プレート４の下より照明される。ここでは照明ユニッ
ト６を用いた例を挙げているが、マスク基準プレート４
上のマークを照明する光はランプ１よりファイバーにて
導いても良い。照明されたマークの像は、２Ｃの位置へ
駆動したＴＴＬオンアクシス（ｏｎ Ａｘｉｓ）スコー
プ２の対物ミラー２Ｃを介して、カメラ２Ｄで画像デー
タとして取り込まれる。
【０００４】取り込まれた画像データは画像処理され、
求まったずれ量よりマスクステージ（図示省略）をＸ、
Ｙ、θ方向へ駆動することで、マスク３がマスク基準プ
レート４に対し位置合わせされる。
求まったずれ量よりマスクステージ（図示省略）をＸ、
Ｙ、θ方向へ駆動することで、マスク３がマスク基準プ
レート４に対し位置合わせされる。
【０００５】図１では片側しか図示していないが、投影
レンズ８の光軸を中心に反対側にも同様のマスク基準プ
レート４とＴＴＬオンアクシススコープ２が構成されて
いる。
レンズ８の光軸を中心に反対側にも同様のマスク基準プ
レート４とＴＴＬオンアクシススコープ２が構成されて
いる。
【０００６】マスク基準プレート４に対し位置合わせさ
れたマスク３のパターンは投影レンズ８で所定の倍率
（例えば、１／５）に縮小され、ウエハ１１に投影され
る。
れたマスク３のパターンは投影レンズ８で所定の倍率
（例えば、１／５）に縮小され、ウエハ１１に投影され
る。
【０００７】ウエハ１１はウエハチャック（図示省略）
にバキューム吸着し固定する。ウエハチャックは、縮小
投影レンズ８の光軸方向にウエハチャックを駆動するＺ
ステージ（Ｚ／Ｓ）１２と、光軸に対し垂直な平面上を
回転し、また、光軸方向に対し、ウエハを傾けるθアン
ドチルトステージ（θ＆Ｔｉｌｔ／Ｓ）１３と、光軸と
垂直な平面上を駆動するＸＹステージ（ＸＹ／Ｓ）１４
の上に載せてある。ウエハ１１の投影レンズ８の光軸方
向に対する位置は、光オートフォーカスユニット９で計
測する。具体的には、光オートフォーカスユニット９は
出射光ユニット９Ａと、その出射光のウエハ１１の表面
からの反射光を受光する受光ユニット９Ｂとからなり、
受光ユニット９Ｂでの受光位置でウエハ１１のＺ位置が
計測できる。ウエハ１１は、光オートフォーカスユニッ
ト９とＺステージ１２によりＺ方向に制御され、常に投
影レンズ８のベストピント位置に合わせ込まれる。
にバキューム吸着し固定する。ウエハチャックは、縮小
投影レンズ８の光軸方向にウエハチャックを駆動するＺ
ステージ（Ｚ／Ｓ）１２と、光軸に対し垂直な平面上を
回転し、また、光軸方向に対し、ウエハを傾けるθアン
ドチルトステージ（θ＆Ｔｉｌｔ／Ｓ）１３と、光軸と
垂直な平面上を駆動するＸＹステージ（ＸＹ／Ｓ）１４
の上に載せてある。ウエハ１１の投影レンズ８の光軸方
向に対する位置は、光オートフォーカスユニット９で計
測する。具体的には、光オートフォーカスユニット９は
出射光ユニット９Ａと、その出射光のウエハ１１の表面
からの反射光を受光する受光ユニット９Ｂとからなり、
受光ユニット９Ｂでの受光位置でウエハ１１のＺ位置が
計測できる。ウエハ１１は、光オートフォーカスユニッ
ト９とＺステージ１２によりＺ方向に制御され、常に投
影レンズ８のベストピント位置に合わせ込まれる。
【０００８】ステップアンドリピートの際のステップ量
と方向は、θアンドチルトステージ１３上のバーミラー
１６とレーザ干渉計１７によりＸ、Ｙ、θの方向につい
て計測し（Ｙ方向およびθ方向制御のためのバーミラー
およびレーザ干渉計は図示省略）、モータ１８により常
時駆動および制御している。
と方向は、θアンドチルトステージ１３上のバーミラー
１６とレーザ干渉計１７によりＸ、Ｙ、θの方向につい
て計測し（Ｙ方向およびθ方向制御のためのバーミラー
およびレーザ干渉計は図示省略）、モータ１８により常
時駆動および制御している。
【０００９】ウエハ１１上のマークに対するアライメン
トはＴＴＬオフアクシス（ｏｆｆＡｘｉｓ）スコープユ
ニット５にて、非露光光によるグローバルアライメント
で行う。グローバルアライメントの計測シーケンスに関
する詳細は、ここでは、省略する。ＴＴＬオフアクシス
スコープユニット５の構成については簡単な説明を行っ
ておく。ＴＴＬオフアクシススコープユニット５は、２
つの偏光ビームスプリッタ５Ａ、５Ｂと、非露光光源お
よびカメラユニット５Ｃと、ＴＴＬオフアクシススコー
プユニットスコープ基準マーク５Ｄとから構成されてい
る。非露光光源およびカメラユニット５Ｃから出射され
た非露光光は偏光ビームスプリッタ５Ｂを通過して５Ａ
により、投影レンズ８に入射される。ここで、非露光光
はＨｅＮｅレーザ等、露光光とは波長の異なる光を用い
る。
トはＴＴＬオフアクシス（ｏｆｆＡｘｉｓ）スコープユ
ニット５にて、非露光光によるグローバルアライメント
で行う。グローバルアライメントの計測シーケンスに関
する詳細は、ここでは、省略する。ＴＴＬオフアクシス
スコープユニット５の構成については簡単な説明を行っ
ておく。ＴＴＬオフアクシススコープユニット５は、２
つの偏光ビームスプリッタ５Ａ、５Ｂと、非露光光源お
よびカメラユニット５Ｃと、ＴＴＬオフアクシススコー
プユニットスコープ基準マーク５Ｄとから構成されてい
る。非露光光源およびカメラユニット５Ｃから出射され
た非露光光は偏光ビームスプリッタ５Ｂを通過して５Ａ
により、投影レンズ８に入射される。ここで、非露光光
はＨｅＮｅレーザ等、露光光とは波長の異なる光を用い
る。
【００１０】投影レンズ８に入射された光は、ウエハ１
１もしくはキャリブレーションプレート１５上の計測マ
ークを照明する。計測マークを照明した光は反射され、
再度投影レンズ８を経てＴＴＬオフアクシススコープユ
ニット５に戻ってくる。戻って来た光は偏光ビームスプ
リッタ５Ａ、５Ｂを経て非露光光源およびカメラユニッ
ト５Ｃに入る、非露光光源およびカメラユニット５Ｃの
中で補正光学系を経て、カメラに画像として届く。一
方、ＴＴＬオフアクシススコープ基準マーク５Ｄは、照
明ユニット６から光ファイバにて導かれた光にて照明さ
れる。照明された像は、偏光ビームスプリッタ５Ｂを経
て、非露光光源およびカメラユニット５Ｃに入り、カメ
ラに画像として届く。このようにして、各々の画像を計
測してＴＴＬオフアクシススコープ基準マーク５Ｄに対
する、ウエハ１１もしくはキャリブレーションプレート
１５上の計測マークのずれ量を求める。以上のような一
連の動作によりウエハ１１上にマスク３のパターンを逐
次露光していく。
１もしくはキャリブレーションプレート１５上の計測マ
ークを照明する。計測マークを照明した光は反射され、
再度投影レンズ８を経てＴＴＬオフアクシススコープユ
ニット５に戻ってくる。戻って来た光は偏光ビームスプ
リッタ５Ａ、５Ｂを経て非露光光源およびカメラユニッ
ト５Ｃに入る、非露光光源およびカメラユニット５Ｃの
中で補正光学系を経て、カメラに画像として届く。一
方、ＴＴＬオフアクシススコープ基準マーク５Ｄは、照
明ユニット６から光ファイバにて導かれた光にて照明さ
れる。照明された像は、偏光ビームスプリッタ５Ｂを経
て、非露光光源およびカメラユニット５Ｃに入り、カメ
ラに画像として届く。このようにして、各々の画像を計
測してＴＴＬオフアクシススコープ基準マーク５Ｄに対
する、ウエハ１１もしくはキャリブレーションプレート
１５上の計測マークのずれ量を求める。以上のような一
連の動作によりウエハ１１上にマスク３のパターンを逐
次露光していく。
【００１１】このような、ステップアンドリピート方式
の縮小投影露光装置において、何工程にも及び露光を行
っていく場合、１回１回のアライメント誤差を少なくし
ていくことが大切である。特にＴＴＬオフアクシスのグ
ローバルアライメントの場合、ベースライン変化により
発生するシフト誤差ばかりでなく、マスク３とＸＹステ
ージ１４の回転に起因するアライメント誤差や、投影レ
ンズ８の倍率に起因するアライメント誤差に関しても厳
しい管理が要求されている。
の縮小投影露光装置において、何工程にも及び露光を行
っていく場合、１回１回のアライメント誤差を少なくし
ていくことが大切である。特にＴＴＬオフアクシスのグ
ローバルアライメントの場合、ベースライン変化により
発生するシフト誤差ばかりでなく、マスク３とＸＹステ
ージ１４の回転に起因するアライメント誤差や、投影レ
ンズ８の倍率に起因するアライメント誤差に関しても厳
しい管理が要求されている。
【００１２】このような、回転／倍率のアライメント誤
差の低減のために、ステップアンドリピート方式の縮小
投影露光装置においては、以下のような手順で装置の基
準合わせを行って対応している。
差の低減のために、ステップアンドリピート方式の縮小
投影露光装置においては、以下のような手順で装置の基
準合わせを行って対応している。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の説明
でも明らかなように、アライメント誤差の低減のために
は、回転／倍率を装置の基準に合わせることが不可欠で
ある。しかし、現状では装置の基準合わせを行う場合に
は、焼き付けを行うウエハが必要であり、これは、ある
期間をおいて定期的に確認および補正を行う上では大き
な負荷となる。さらに、焼き付け後に、現像と計測が必
要であることは言うまでもないことであり、トータルで
かなり長時間の間、装置を止めてしまうことになる。
でも明らかなように、アライメント誤差の低減のために
は、回転／倍率を装置の基準に合わせることが不可欠で
ある。しかし、現状では装置の基準合わせを行う場合に
は、焼き付けを行うウエハが必要であり、これは、ある
期間をおいて定期的に確認および補正を行う上では大き
な負荷となる。さらに、焼き付け後に、現像と計測が必
要であることは言うまでもないことであり、トータルで
かなり長時間の間、装置を止めてしまうことになる。
【００１５】また、マスク基準プレート４に対して、あ
るトレランスで位置合わせを行ったマスク３で隣接重ね
焼きを行っているため、焼き付けて得られるマスク３と
ＸＹステージ１３の回転、投影レンズ８の倍率のずれ量
にはマスク３のアライメント残差が含まれてしまう。
るトレランスで位置合わせを行ったマスク３で隣接重ね
焼きを行っているため、焼き付けて得られるマスク３と
ＸＹステージ１３の回転、投影レンズ８の倍率のずれ量
にはマスク３のアライメント残差が含まれてしまう。
【００１６】より精度良く装置の基準合わせを行うため
には、マスク３のアライメント残差を予め保存しておい
て、マスク３とＸＹステージ１４の回転の計算、投影レ
ンズ８の倍率計算時に反映する等の操作を行う必要があ
る。
には、マスク３のアライメント残差を予め保存しておい
て、マスク３とＸＹステージ１４の回転の計算、投影レ
ンズ８の倍率計算時に反映する等の操作を行う必要があ
る。
【００１７】本発明で解決しようとしている課題は、精
度を落とすことなく、新たに専用のユニット等を増設す
ることなく、定期的確認および補正行為の負荷と時間を
できる限り少なくすることである。
度を落とすことなく、新たに専用のユニット等を増設す
ることなく、定期的確認および補正行為の負荷と時間を
できる限り少なくすることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、マスクの像を感光基板に転写するため
の照明手段および投影光学系と、感光基板上の位置合わ
せマークを前記投影光学系を介して観察し、自身の有す
る基準マークとのずれを計測する第１の計測手段と、感
光基板を搭載して前記投影光学系の光軸に対し平行方向
および垂直方向へ駆動するステージと、そのステージの
平行および垂直方向の駆動位置を計測する第２の計測手
段と、マスク上のパターンと感光基板上のパターンおよ
びマスク上のパターンと前記第１の計測手段のキャリブ
レーションに使用するため前記第１のステージ上に設け
られたキャリブレーションパターンをそれぞれ前記投影
レンズを介して重ね合わせて同時に計測できる第３の計
測手段と、マスク基準マークを備えマスク上のマークと
前記マスク基準マークを重ね合わせて同時に計測できる
第４の計測手段と、マスクをＸ、Ｙおよびθ方向へ駆動
するマスク駆動手段とを具備する露光装置において、マ
スク上のマークと前記マスク基準マークとのずれを前記
第４の計測手段により計測させその計測されたずれ量を
元に所定の量だけ該マスクをＸ、Ｙおよびθ方向へ駆動
して位置合わせし、前記第２の計測手段により駆動位置
を計測しながら前記ステージを駆動して前記キャリブレ
ーションパターンを前記投影光学系による前記マスク上
の複数のパターンのそれぞれの投影位置に来させ、前記
第３の計測手段によって各投影位置におけるマスク上の
パターンと前記キャリブレーションパターンとの位置ず
れを計測させ、前記各計測値ならびに各マークおよびパ
ターン位置の設計値に基づいて、前記マスク基準プレー
トの座標とステージの座標のずれ、および前記投影レン
ズ倍率のずれを算出し、それらの座標および倍率の合わ
せ込みを行う手段を設けたことを特徴とする。前記マス
ク基準マークは、例えば前記投影光学系の鏡筒上の設け
られたマスク基準プレートに形成される。
め、本発明では、マスクの像を感光基板に転写するため
の照明手段および投影光学系と、感光基板上の位置合わ
せマークを前記投影光学系を介して観察し、自身の有す
る基準マークとのずれを計測する第１の計測手段と、感
光基板を搭載して前記投影光学系の光軸に対し平行方向
および垂直方向へ駆動するステージと、そのステージの
平行および垂直方向の駆動位置を計測する第２の計測手
段と、マスク上のパターンと感光基板上のパターンおよ
びマスク上のパターンと前記第１の計測手段のキャリブ
レーションに使用するため前記第１のステージ上に設け
られたキャリブレーションパターンをそれぞれ前記投影
レンズを介して重ね合わせて同時に計測できる第３の計
測手段と、マスク基準マークを備えマスク上のマークと
前記マスク基準マークを重ね合わせて同時に計測できる
第４の計測手段と、マスクをＸ、Ｙおよびθ方向へ駆動
するマスク駆動手段とを具備する露光装置において、マ
スク上のマークと前記マスク基準マークとのずれを前記
第４の計測手段により計測させその計測されたずれ量を
元に所定の量だけ該マスクをＸ、Ｙおよびθ方向へ駆動
して位置合わせし、前記第２の計測手段により駆動位置
を計測しながら前記ステージを駆動して前記キャリブレ
ーションパターンを前記投影光学系による前記マスク上
の複数のパターンのそれぞれの投影位置に来させ、前記
第３の計測手段によって各投影位置におけるマスク上の
パターンと前記キャリブレーションパターンとの位置ず
れを計測させ、前記各計測値ならびに各マークおよびパ
ターン位置の設計値に基づいて、前記マスク基準プレー
トの座標とステージの座標のずれ、および前記投影レン
ズ倍率のずれを算出し、それらの座標および倍率の合わ
せ込みを行う手段を設けたことを特徴とする。前記マス
ク基準マークは、例えば前記投影光学系の鏡筒上の設け
られたマスク基準プレートに形成される。
【００１９】また、本発明においては、マスクを介在さ
せることなく座標および倍率の計測および合わせ込みを
行うことも可能である。その場合は、上記の露光装置に
おいて、前記マスク基準プレート上の前記第３の計測手
段で計測できる複数の位置に第２の基準マークを設け、
かつ前記第２の計測手段により駆動位置を計測しながら
前記ステージを駆動して前記キャリブレーションパター
ンを前記投影光学系による前記第２の基準マークのそれ
ぞれの投影位置に来させ、前記第３の計測手段によって
各投影位置における第２の基準マークと前記キャリブレ
ーションパターンとの位置ずれを計測させ、前記各計測
値ならびに各マークおよびパターン位置の設計値に基づ
いて、前記マスク基準プレートの座標とステージの座標
のずれ、および前記投影レンズ倍率のずれを算出し、そ
れらの座標および倍率の合わせ込みを行う。
せることなく座標および倍率の計測および合わせ込みを
行うことも可能である。その場合は、上記の露光装置に
おいて、前記マスク基準プレート上の前記第３の計測手
段で計測できる複数の位置に第２の基準マークを設け、
かつ前記第２の計測手段により駆動位置を計測しながら
前記ステージを駆動して前記キャリブレーションパター
ンを前記投影光学系による前記第２の基準マークのそれ
ぞれの投影位置に来させ、前記第３の計測手段によって
各投影位置における第２の基準マークと前記キャリブレ
ーションパターンとの位置ずれを計測させ、前記各計測
値ならびに各マークおよびパターン位置の設計値に基づ
いて、前記マスク基準プレートの座標とステージの座標
のずれ、および前記投影レンズ倍率のずれを算出し、そ
れらの座標および倍率の合わせ込みを行う。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態によれば、
マスクを感光基板（ウエハ）に転写するための照明手段
と投影レンズと、その照明光の光量を制御するシャッタ
と、その照明光の範囲を制御するブレードと、感光基板
と装置のキャリブレーションに使用するキャリブレーシ
ョンプレートを搭載して投影レンズの光軸に対し平行方
向および垂直方向へ駆動するＸ、Ｙ、θおよびＺステー
ジと、それらのステージの平行および垂直方向の駆動位
置を計測する手段と、マスクと感光基板上のパターンお
よびマスクとキャリブレーションプレート上のパターン
を投影レンズを介して重ね合わせて同時に計測できる手
段と、マスクを位置合わせするためのマスク基準プレー
トを投影レンズの鏡筒上に持ちそのマスク基準プレート
とマスク上のマークを重ね合わせて同時に計測できる手
段と、その計測により求まったずれ量を元に所定の量だ
けマスクをＸ、Ｙ、θ方向へ駆動する手段とを有する露
光装置において、マスク基準プレートの座標とＸ、Ｙ、
θステージの座標のずれ、および投影レンズ倍率のずれ
をマスクを介在させて計測し、合わせ込みを自動で行う
ことを特徴とする。
マスクを感光基板（ウエハ）に転写するための照明手段
と投影レンズと、その照明光の光量を制御するシャッタ
と、その照明光の範囲を制御するブレードと、感光基板
と装置のキャリブレーションに使用するキャリブレーシ
ョンプレートを搭載して投影レンズの光軸に対し平行方
向および垂直方向へ駆動するＸ、Ｙ、θおよびＺステー
ジと、それらのステージの平行および垂直方向の駆動位
置を計測する手段と、マスクと感光基板上のパターンお
よびマスクとキャリブレーションプレート上のパターン
を投影レンズを介して重ね合わせて同時に計測できる手
段と、マスクを位置合わせするためのマスク基準プレー
トを投影レンズの鏡筒上に持ちそのマスク基準プレート
とマスク上のマークを重ね合わせて同時に計測できる手
段と、その計測により求まったずれ量を元に所定の量だ
けマスクをＸ、Ｙ、θ方向へ駆動する手段とを有する露
光装置において、マスク基準プレートの座標とＸ、Ｙ、
θステージの座標のずれ、および投影レンズ倍率のずれ
をマスクを介在させて計測し、合わせ込みを自動で行う
ことを特徴とする。
【００２１】また、本発明の実施の他の形態によれば、
上記の露光装置において、マスクを介在させることな
く、マスク基準プレートの座標とＸ、Ｙおよびθステー
ジの座標のずれ、および投影レンズ倍率のずれを計測
し、合わせ込みを自動で行うことを特徴とする。
上記の露光装置において、マスクを介在させることな
く、マスク基準プレートの座標とＸ、Ｙおよびθステー
ジの座標のずれ、および投影レンズ倍率のずれを計測
し、合わせ込みを自動で行うことを特徴とする。
【００２２】
【作用】図２に示すように従来マスクとウエハをＴＴＬ
オンアクシスでアライメントしたり、マスク３をマスク
基準マーク４にアライメントする時に使用していた、Ｔ
ＴＬオンアクシススコープ２、２’を利用する。このＴ
ＴＬオンアクシススコープ２、２’の対物ミラーを２
Ａ、２Ａ’の位置に移動し、その位置で光ファイバ２０
で導いたランプ１からの露光照明光でマスク３のマーク
３Ａ、３Ｂと投影レンズ８を通してＸＹステージ１４上
のキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａを
照明する。その反射光を同じＴＴＬオンアクシススコー
プ２、２’のカメラ２Ｄ、２Ｄ’（図示省略）で画像デ
ータとして取り込み、ずれ量を計測する。
オンアクシスでアライメントしたり、マスク３をマスク
基準マーク４にアライメントする時に使用していた、Ｔ
ＴＬオンアクシススコープ２、２’を利用する。このＴ
ＴＬオンアクシススコープ２、２’の対物ミラーを２
Ａ、２Ａ’の位置に移動し、その位置で光ファイバ２０
で導いたランプ１からの露光照明光でマスク３のマーク
３Ａ、３Ｂと投影レンズ８を通してＸＹステージ１４上
のキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａを
照明する。その反射光を同じＴＴＬオンアクシススコー
プ２、２’のカメラ２Ｄ、２Ｄ’（図示省略）で画像デ
ータとして取り込み、ずれ量を計測する。
【００２３】マーク１５Ａは、図１に示す従来の露光装
置においては、グローバルアライメント用のＴＴＬオフ
アクシススコープユニット５を位置合わせするために１
個が設けられている。そこで、ＸＹステージ１４を移動
してマーク１５Ａをマーク３Ａと３Ｂの投影位置に順次
し、各ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’で、その時
の画像を取り込み、ずれ量を求める。マーク３Ａと３Ｂ
の距離はマスク３の設計値で予め分かっているので、例
えば、以下のようにしてマスク３とＸＹステージ１４の
回転、および投影レンズ８の倍率が求まる。
置においては、グローバルアライメント用のＴＴＬオフ
アクシススコープユニット５を位置合わせするために１
個が設けられている。そこで、ＸＹステージ１４を移動
してマーク１５Ａをマーク３Ａと３Ｂの投影位置に順次
し、各ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’で、その時
の画像を取り込み、ずれ量を求める。マーク３Ａと３Ｂ
の距離はマスク３の設計値で予め分かっているので、例
えば、以下のようにしてマスク３とＸＹステージ１４の
回転、および投影レンズ８の倍率が求まる。
【００２４】
【表２】
【００２５】したがって、例えば、回転ずれはθアンド
チルトステージ１３を駆動して、投影レンズ倍率は図示
しないマスクステージまたは倍率補正用レンズを駆動し
て補正する。
チルトステージ１３を駆動して、投影レンズ倍率は図示
しないマスクステージまたは倍率補正用レンズを駆動し
て補正する。
【００２６】
【実施例１】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明
する。マスクを介在させて計測を行う場合の実施例につ
いて述べる。本発明の一実施例に係るシステム構成を示
した図２と、図２の装置における計測フローチャートで
ある図３に従って具体的な計測方法の説明を行う。
する。マスクを介在させて計測を行う場合の実施例につ
いて述べる。本発明の一実施例に係るシステム構成を示
した図２と、図２の装置における計測フローチャートで
ある図３に従って具体的な計測方法の説明を行う。
【００２７】まず初めに、図２を使って本実施例のシス
テムの構成について説明する。マスク３のマークとＸＹ
ステージ１４上のキャリブレーションプレート１５上の
マークを、投影レンズ８を通して重ね合わせて計測でき
るＴＴＬオンアクシススコープ２、２’を図２のように
マスク３と露光照明ランプ１の間に設ける。このＴＴＬ
オンアクシススコープ２、２’はマスク３上を任意の位
置に独立に駆動可能である。
テムの構成について説明する。マスク３のマークとＸＹ
ステージ１４上のキャリブレーションプレート１５上の
マークを、投影レンズ８を通して重ね合わせて計測でき
るＴＴＬオンアクシススコープ２、２’を図２のように
マスク３と露光照明ランプ１の間に設ける。このＴＴＬ
オンアクシススコープ２、２’はマスク３上を任意の位
置に独立に駆動可能である。
【００２８】ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’が各
々、２Ｃ、２Ｃ’の位置へ駆動した時には、マスク３と
マスク基準プレート４、４’の各マークが同時に観察で
き、２Ａ、２Ａ’の位置へ駆動した時はマスク３と投影
レンズ８を介してＸＹステージ１４上のマークを同時に
観察することが可能である。
々、２Ｃ、２Ｃ’の位置へ駆動した時には、マスク３と
マスク基準プレート４、４’の各マークが同時に観察で
き、２Ａ、２Ａ’の位置へ駆動した時はマスク３と投影
レンズ８を介してＸＹステージ１４上のマークを同時に
観察することが可能である。
【００２９】マスク基準プレート４、４’上のマークを
観察する場合は照明ユニット６から光ファイバ７、７’
で導かれた光でマークを照明する。このとき、ランプ１
からの光（露光光）をＴＴＬオンアクシススコープ２、
２’に導くためのシャッタ１９は閉じられている。ま
た、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’のフォーカス
合わせに関しては、マスク基準プレート４、４’は製造
時にＴＴＬオンアクシススコープ２、２’に対し合わせ
込みが行われており、マスク３に関しては、マスク３の
ガラス厚のバラツキは存在するがＴＴＬオンアクシスス
コープ２、２’のフォーカス深度が充分にあるため、無
視できる。
観察する場合は照明ユニット６から光ファイバ７、７’
で導かれた光でマークを照明する。このとき、ランプ１
からの光（露光光）をＴＴＬオンアクシススコープ２、
２’に導くためのシャッタ１９は閉じられている。ま
た、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’のフォーカス
合わせに関しては、マスク基準プレート４、４’は製造
時にＴＴＬオンアクシススコープ２、２’に対し合わせ
込みが行われており、マスク３に関しては、マスク３の
ガラス厚のバラツキは存在するがＴＴＬオンアクシスス
コープ２、２’のフォーカス深度が充分にあるため、無
視できる。
【００３０】一方、ＸＹステージ１４上のキャリブレー
ションプレート１５上のマークを観察する場合は、露光
光をＴＴＬオンアクシススコープ２、２’に導くための
シャッタ１９が開かれ、偏光ビームスプリッタ２１、２
１’（図示省略）で分光された光で、マスク３のマーク
とＸＹステージ１４上のマークが照明される。
ションプレート１５上のマークを観察する場合は、露光
光をＴＴＬオンアクシススコープ２、２’に導くための
シャッタ１９が開かれ、偏光ビームスプリッタ２１、２
１’（図示省略）で分光された光で、マスク３のマーク
とＸＹステージ１４上のマークが照明される。
【００３１】ＸＹステージ１４上のマークに関しては投
影レンズ８を介して観察しているため、フォーカス合わ
せが必要となる。フォーカス合わせの方法は、光オート
フォーカスユニット９でキャリブレーションプレート１
５のＺ方向の位置を確認しながら、θアンドチルトステ
ージ１３をＺ方向へ駆動してマークを上下動させ、マー
クの画像のコントラストとフォーカス位置の関係を表す
データを採る。一般に、コントラストとその時のフォー
カス位置のデータはグラフにすると、上または下に凸の
形になる。よって、このグラフからピーク位置または、
ディップ位置を求めることで、画像のベストフォーカス
位置とする。また、気圧、温度および露光状態により、
投影レンズ８のベストフォーカス位置は時々刻々と変化
している。これにより、当然、ＴＴＬオンアクシススコ
ープ２、２’の画像フォーカスのベストピント位置も変
化することになる。この変化に対しては、気圧、温度お
よび露光状態を常時モニタしながらフォーカス変化量を
計算し、光オートフォーカスユニット９でＺ方向の位置
を計測しながらθアンドチルトステージ１３を駆動して
リアルタイムで補正を行っている。
影レンズ８を介して観察しているため、フォーカス合わ
せが必要となる。フォーカス合わせの方法は、光オート
フォーカスユニット９でキャリブレーションプレート１
５のＺ方向の位置を確認しながら、θアンドチルトステ
ージ１３をＺ方向へ駆動してマークを上下動させ、マー
クの画像のコントラストとフォーカス位置の関係を表す
データを採る。一般に、コントラストとその時のフォー
カス位置のデータはグラフにすると、上または下に凸の
形になる。よって、このグラフからピーク位置または、
ディップ位置を求めることで、画像のベストフォーカス
位置とする。また、気圧、温度および露光状態により、
投影レンズ８のベストフォーカス位置は時々刻々と変化
している。これにより、当然、ＴＴＬオンアクシススコ
ープ２、２’の画像フォーカスのベストピント位置も変
化することになる。この変化に対しては、気圧、温度お
よび露光状態を常時モニタしながらフォーカス変化量を
計算し、光オートフォーカスユニット９でＺ方向の位置
を計測しながらθアンドチルトステージ１３を駆動して
リアルタイムで補正を行っている。
【００３２】ＸＹステージ１４の上には、ＸＹ平面上で
θ方向およびＺ方向と任意の傾き方向へ駆動できるθア
ンドチルトステージ１３が配置され、その上にさらにバ
ーミラー１６とウエハチャック１２とキャリブレーショ
ンプレート１５が配置されている。
θ方向およびＺ方向と任意の傾き方向へ駆動できるθア
ンドチルトステージ１３が配置され、その上にさらにバ
ーミラー１６とウエハチャック１２とキャリブレーショ
ンプレート１５が配置されている。
【００３３】ＸＹステージ１４の位置はバーミラー１６
とレーザ干渉計１７により、常にモニタされている。さ
らに、ＸＹステージ１４の位置計測系および駆動系は、
図２では１軸しか図示していないが、実際には３軸以上
あり、ＸＹ方向は元より、ＸＹ平面でのθ方向に関する
制御も行っている。Ｚ方向および傾きに関しては、光オ
ートフォーカスユニット９により、その位置が計測され
θアンドチルトステージ１３を駆動することで制御され
ている。
とレーザ干渉計１７により、常にモニタされている。さ
らに、ＸＹステージ１４の位置計測系および駆動系は、
図２では１軸しか図示していないが、実際には３軸以上
あり、ＸＹ方向は元より、ＸＹ平面でのθ方向に関する
制御も行っている。Ｚ方向および傾きに関しては、光オ
ートフォーカスユニット９により、その位置が計測され
θアンドチルトステージ１３を駆動することで制御され
ている。
【００３４】図２では、マスク３上のマークは、投影レ
ンズ８の光軸を中心に対称な３Ａ、３Ｂの２つのマーク
しか図示していないが、マスク３上の任意の位置に複数
個、置くことが可能である。
ンズ８の光軸を中心に対称な３Ａ、３Ｂの２つのマーク
しか図示していないが、マスク３上の任意の位置に複数
個、置くことが可能である。
【００３５】次に、図３を使って図２の装置における具
体的な計測方法について説明を行う。 （ステップ１０１）初めに、マスク３とマスク基準プレ
ート４、４’のアライメントを行う。方法は、図２の照
明ユニット６から光ファイバ７にて導かれた光でマスク
基準プレート４の下から、マスク基準プレート４上のマ
ークとマスク３のマーク（どちらも図示省略）を照明す
る。照明された各マークをＴＴＬオンアクシススコープ
２、２’のミラーを、２Ｃ、２Ｃ’の位置へ駆動するこ
とにより、カメラ２Ｄ、２Ｄ’（図示省略）へ画像とし
て取り込む。取り込んだ画像データをデジタル処理して
マスク基準プレート４、４’とマスク３のずれ量を求め
る。ずれ量は、Ｘ、Ｙシフトとθの３つである。
体的な計測方法について説明を行う。 （ステップ１０１）初めに、マスク３とマスク基準プレ
ート４、４’のアライメントを行う。方法は、図２の照
明ユニット６から光ファイバ７にて導かれた光でマスク
基準プレート４の下から、マスク基準プレート４上のマ
ークとマスク３のマーク（どちらも図示省略）を照明す
る。照明された各マークをＴＴＬオンアクシススコープ
２、２’のミラーを、２Ｃ、２Ｃ’の位置へ駆動するこ
とにより、カメラ２Ｄ、２Ｄ’（図示省略）へ画像とし
て取り込む。取り込んだ画像データをデジタル処理して
マスク基準プレート４、４’とマスク３のずれ量を求め
る。ずれ量は、Ｘ、Ｙシフトとθの３つである。
【００３６】（ステップ１０２）次に、求まったずれ量
がトレランス内に収まっているか／否かを判定する。ト
レランス判定は、Ｘ、Ｙシフトとθの各々について行
い、どれかひとつでも、トレランスをオーバーしていれ
ば、「否」の判定となる。
がトレランス内に収まっているか／否かを判定する。ト
レランス判定は、Ｘ、Ｙシフトとθの各々について行
い、どれかひとつでも、トレランスをオーバーしていれ
ば、「否」の判定となる。
【００３７】（ステップ１０３）トレランス外であれ
ば、ステップ１０１で求めたずれ量を元に、マスクステ
ージ（図示省略）を駆動して追い込みを行う。ここで駆
動を行う場合、スループットを重視するのであれば、ト
レランスをオーバーしたずれに対してだけ行えば良い
し、駆動により発生するかも知れない他成分を懸念する
のであれば、トレランス判定の結果に関わりなく、Ｘ、
Ｙ、θ全てを駆動すれば良い。追い込みを行った後、再
度、ステップ１０１へ戻り、計測を行い、ステップ１０
２にてトレランス判定を行う。
ば、ステップ１０１で求めたずれ量を元に、マスクステ
ージ（図示省略）を駆動して追い込みを行う。ここで駆
動を行う場合、スループットを重視するのであれば、ト
レランスをオーバーしたずれに対してだけ行えば良い
し、駆動により発生するかも知れない他成分を懸念する
のであれば、トレランス判定の結果に関わりなく、Ｘ、
Ｙ、θ全てを駆動すれば良い。追い込みを行った後、再
度、ステップ１０１へ戻り、計測を行い、ステップ１０
２にてトレランス判定を行う。
【００３８】（ステップ１０２）トレランス判定を行っ
ている以上、トレランスが０でない限りトレランス以下
の追い込み残差が、存在してしまうことは明らかであ
る。この残差は保存しておいて、最終的にマスク基準プ
レート４、４’とＸＹステージ１４との回転、および投
影レンズ８の倍率の経時変化の計算をする時に考慮す
る。
ている以上、トレランスが０でない限りトレランス以下
の追い込み残差が、存在してしまうことは明らかであ
る。この残差は保存しておいて、最終的にマスク基準プ
レート４、４’とＸＹステージ１４との回転、および投
影レンズ８の倍率の経時変化の計算をする時に考慮す
る。
【００３９】トレランス内に追い込まれていれば、次の
計測動作へ移る。
計測動作へ移る。
【００４０】（ステップ１０４Ａ）次に、マスク基準プ
レート４、４’とＸＹステージ１４との回転、および投
影レンズ８の倍率の計測準備のための、ＴＴＬオンアク
シススコープ２、２’のミラーを２Ａ、２Ａ’の位置へ
駆動する。この位置はマスク３上のマーク３Ａ、３Ｂが
観察できる位置である。ＸＹステージ１４で、キャリブ
レーションプレート１５上のマーク１５Ａをマスク３上
のマーク３Ａの投影位置へ駆動する。観察用の露光光シ
ャッタ１９を開いて露光光を光ファイバ２０でＴＴＬオ
ンアクシススコープ２へ導く。図示していないが、ＴＴ
Ｌオンアクシススコープ２’にも同様に光ファイバで露
光光を導いている。導かれた露光光は偏光ビームスプリ
ッタ２１でマスク３上のマーク３Ａとキャリブレーショ
ンプレート１５上のマーク１５Ａを照明する。このよう
にして照明された光は、キャリブレーションプレート１
５上で反射され再度、ＴＴＬオンアクシススコープ２に
戻ってくる。再度、偏光ビームスプリッタ２１を通った
光は、今度はカメラ２Ｄへと進む。カメラ２Ｄでは、こ
のようにして入って来た光を画像として取り込み計測を
行う。
レート４、４’とＸＹステージ１４との回転、および投
影レンズ８の倍率の計測準備のための、ＴＴＬオンアク
シススコープ２、２’のミラーを２Ａ、２Ａ’の位置へ
駆動する。この位置はマスク３上のマーク３Ａ、３Ｂが
観察できる位置である。ＸＹステージ１４で、キャリブ
レーションプレート１５上のマーク１５Ａをマスク３上
のマーク３Ａの投影位置へ駆動する。観察用の露光光シ
ャッタ１９を開いて露光光を光ファイバ２０でＴＴＬオ
ンアクシススコープ２へ導く。図示していないが、ＴＴ
Ｌオンアクシススコープ２’にも同様に光ファイバで露
光光を導いている。導かれた露光光は偏光ビームスプリ
ッタ２１でマスク３上のマーク３Ａとキャリブレーショ
ンプレート１５上のマーク１５Ａを照明する。このよう
にして照明された光は、キャリブレーションプレート１
５上で反射され再度、ＴＴＬオンアクシススコープ２に
戻ってくる。再度、偏光ビームスプリッタ２１を通った
光は、今度はカメラ２Ｄへと進む。カメラ２Ｄでは、こ
のようにして入って来た光を画像として取り込み計測を
行う。
【００４１】（ステップ１０５Ａ）続いて、画像のコン
トラストが最良となるＺ方向の位置を求める。すなわ
ち、光オートフォーカスユニットでキャリブレーション
プレート１５のＺ方向位置を計測、同時に画像を取り込
む。取り込んだ画像をデジタル処理して、キャリブレー
ションプレート１５上のマーク１５Ａのコントラストを
計算する。一定量、θアンドチルトステージ１３をＺ方
向へ駆動し、その位置を光オートフォーカスユニット９
で計測し、再度、コントラストを計算する。このような
操作を一定回数繰り返し行う。このようにして採ったＺ
位置とキャリブレーションプレート１５上のマーク１５
Ａのコントラストの関係データからコントラストが良く
なるＺ位置を決定する。
トラストが最良となるＺ方向の位置を求める。すなわ
ち、光オートフォーカスユニットでキャリブレーション
プレート１５のＺ方向位置を計測、同時に画像を取り込
む。取り込んだ画像をデジタル処理して、キャリブレー
ションプレート１５上のマーク１５Ａのコントラストを
計算する。一定量、θアンドチルトステージ１３をＺ方
向へ駆動し、その位置を光オートフォーカスユニット９
で計測し、再度、コントラストを計算する。このような
操作を一定回数繰り返し行う。このようにして採ったＺ
位置とキャリブレーションプレート１５上のマーク１５
Ａのコントラストの関係データからコントラストが良く
なるＺ位置を決定する。
【００４２】θアンドチルトステージ１３と光オートフ
ォーカスユニット９を使って、上記の方法で決定したＺ
位置へキャリブレーションプレート１５上のマーク１５
Ａを追い込む。
ォーカスユニット９を使って、上記の方法で決定したＺ
位置へキャリブレーションプレート１５上のマーク１５
Ａを追い込む。
【００４３】（ステップ１０６Ａ）マークのコントラス
トが最良となる位置で画像データを取り込み、デジタル
処理してマスク３上のマーク３Ａとキャリブレーション
プレート１５上のマーク１５Ａとの相対的ずれ量を求め
る。３Ａおよび３Ｂと１５Ａの各マークは種々のものが
考えられるが、その内のいくつかを図４（Ａ）（Ｂ）に
示す。基本的には、ＸとＹの直交する各方向が独立して
計測できるようなマークである。
トが最良となる位置で画像データを取り込み、デジタル
処理してマスク３上のマーク３Ａとキャリブレーション
プレート１５上のマーク１５Ａとの相対的ずれ量を求め
る。３Ａおよび３Ｂと１５Ａの各マークは種々のものが
考えられるが、その内のいくつかを図４（Ａ）（Ｂ）に
示す。基本的には、ＸとＹの直交する各方向が独立して
計測できるようなマークである。
【００４４】（ステップ１０４Ｂ）今度は、ＸＹステー
ジ１４で、キャリブレーションプレート１５上のマーク
１５Ａをマスク３上のマーク３Ｂの投影位置へ駆動す
る。観察用の露光光シャッタ１９を開いて露光光を光フ
ァイバ（図示省略）でＴＴＬオンアクシススコープ２’
へ導く。導かれた露光光は偏光ビームスプリッタ（図示
省略）でマスク３上のマーク３Ｂとキャリブレーション
プレート１５上のマーク１５Ａを照明する。以後は、ス
テップ１０４Ａと同様にカメラ（図示省略）で画像を取
り込んで計測を行う。
ジ１４で、キャリブレーションプレート１５上のマーク
１５Ａをマスク３上のマーク３Ｂの投影位置へ駆動す
る。観察用の露光光シャッタ１９を開いて露光光を光フ
ァイバ（図示省略）でＴＴＬオンアクシススコープ２’
へ導く。導かれた露光光は偏光ビームスプリッタ（図示
省略）でマスク３上のマーク３Ｂとキャリブレーション
プレート１５上のマーク１５Ａを照明する。以後は、ス
テップ１０４Ａと同様にカメラ（図示省略）で画像を取
り込んで計測を行う。
【００４５】（ステップ１０５Ｂ）ステップ１０５Ａの
時と同様に画像のコントラストが良くなるＺ方向の位置
を求める。方法は、ステップ１０５Ａと同様であるの
で、説明は省略する。ここで、ステップ１０５Ａで求め
たＺ位置をそのまま使用しないのは、以下の２つの理由
からである。 ＸＹステージ１４が駆動されることにより発生する、
Ｚ方向の変化が存在する。この量は微小であるが、装置
の基準である、マスク基準プレートとＸ、Ｙ、θステー
ジの合わせ込みの精度を確保するためには、無視できな
い。 光オートフォーカスユニット９のビームの当たる位置
が異なるため、キャリブレーションプレート１５の凹凸
の影響および、取り付け誤差による傾きの影響を受けて
しまう。つまり、ステップ１０５Ａで求めたＺ位置へ光
オートフォーカスユニット９で計測しながら追い込んで
も、マーク１５Ａのコントラストが最良になるとは限ら
ない。
時と同様に画像のコントラストが良くなるＺ方向の位置
を求める。方法は、ステップ１０５Ａと同様であるの
で、説明は省略する。ここで、ステップ１０５Ａで求め
たＺ位置をそのまま使用しないのは、以下の２つの理由
からである。 ＸＹステージ１４が駆動されることにより発生する、
Ｚ方向の変化が存在する。この量は微小であるが、装置
の基準である、マスク基準プレートとＸ、Ｙ、θステー
ジの合わせ込みの精度を確保するためには、無視できな
い。 光オートフォーカスユニット９のビームの当たる位置
が異なるため、キャリブレーションプレート１５の凹凸
の影響および、取り付け誤差による傾きの影響を受けて
しまう。つまり、ステップ１０５Ａで求めたＺ位置へ光
オートフォーカスユニット９で計測しながら追い込んで
も、マーク１５Ａのコントラストが最良になるとは限ら
ない。
【００４６】（ステップ１０６Ｂ）マークのコントラス
トが最良となる位置で画像データを取り込み、デジタル
処理してマスク３上のマーク３Ｂとキャリブレーション
プレート１５上のマーク１５Ａとの相対的ずれ量を求め
る。
トが最良となる位置で画像データを取り込み、デジタル
処理してマスク３上のマーク３Ｂとキャリブレーション
プレート１５上のマーク１５Ａとの相対的ずれ量を求め
る。
【００４７】（ステップ１０７）ステップ１０６Ａおよ
びステップ１０６Ｂで求めたＸ、Ｙの各ずれ量と、マス
ク３のマスク基準プレート４、４’に対する合わせ込み
残差量と、投影レンズ８の光軸を原点とした時の、マー
ク３Ａ、３Ｂのマーク座標から、マスク基準プレート
４、４’とＸＹステージ１４の回転と投影レンズ８の倍
率を計算により求める。前回の、同計測値との比較か
ら、経時変化量を求める。
びステップ１０６Ｂで求めたＸ、Ｙの各ずれ量と、マス
ク３のマスク基準プレート４、４’に対する合わせ込み
残差量と、投影レンズ８の光軸を原点とした時の、マー
ク３Ａ、３Ｂのマーク座標から、マスク基準プレート
４、４’とＸＹステージ１４の回転と投影レンズ８の倍
率を計算により求める。前回の、同計測値との比較か
ら、経時変化量を求める。
【００４８】（ステップ１０８）ステップ１０７で求め
た回転、倍率の経時変化の量を元に、装置に補正をかけ
る。補正をかけるための幾通りかの方法を述べておく。
まず、回転に関しては、 θアンドチルトステージ１３のθ機構を利用して求ま
った回転量だけθアンドチルトステージ１３を回転する
ことにより合わせ込む方法、および ＸＹステージ１４の走りを求まった回転量に合わせて
階段補正する方法等がある。
た回転、倍率の経時変化の量を元に、装置に補正をかけ
る。補正をかけるための幾通りかの方法を述べておく。
まず、回転に関しては、 θアンドチルトステージ１３のθ機構を利用して求ま
った回転量だけθアンドチルトステージ１３を回転する
ことにより合わせ込む方法、および ＸＹステージ１４の走りを求まった回転量に合わせて
階段補正する方法等がある。
【００４９】マスク３をマスク基準プレート４とＸＹス
テージ１４の回転量だけ回転する方法もあるが、この方
法は相対位置合わせであり、基準合わせとはならない。
テージ１４の回転量だけ回転する方法もあるが、この方
法は相対位置合わせであり、基準合わせとはならない。
【００５０】一方、レンズ倍率に関しては、 投影レンズ８がウエハ側がテレセントリックでマスク
側が非テレセントリックな場合は、マスク３の位置を光
軸方向（Ｚ方向）に動かすことで、投影像の大きさを求
まった倍率の経時変化分だけ変えることができる。 投影レンズ内に倍率補正用の駆動レンズ等がある場合
には、そのレンズ等を求まった倍率の経時変化分だけ駆
動することで合わせ込みを行う。
側が非テレセントリックな場合は、マスク３の位置を光
軸方向（Ｚ方向）に動かすことで、投影像の大きさを求
まった倍率の経時変化分だけ変えることができる。 投影レンズ内に倍率補正用の駆動レンズ等がある場合
には、そのレンズ等を求まった倍率の経時変化分だけ駆
動することで合わせ込みを行う。
【００５１】
【実施例２】次に、マスクを介在させずに計測を行う場
合の実施例について説明する。本発明の第２の実施例に
係るシステム構成を図５に示し、実施例１との違いを主
に、説明を行う。
合の実施例について説明する。本発明の第２の実施例に
係るシステム構成を図５に示し、実施例１との違いを主
に、説明を行う。
【００５２】まず、実施例との大きな違いはマスク基準
プレート４、４’上にマーク４Ａ、４Ｂを配置したこと
である。これにより、マスクがなくても計測が可能であ
り、もし、マスクがあってもマスクの４Ａ、４Ｂに相当
する位置にパターンがなく、しかも、透過領域であれば
計測が可能となる。
プレート４、４’上にマーク４Ａ、４Ｂを配置したこと
である。これにより、マスクがなくても計測が可能であ
り、もし、マスクがあってもマスクの４Ａ、４Ｂに相当
する位置にパターンがなく、しかも、透過領域であれば
計測が可能となる。
【００５３】続いて具体的な説明を行っていく。ＴＴＬ
オンアクシススコープ２、２’を各々２Ａ、２Ａ’の位
置へ駆動することで、マスク基準マーク４、４’上のマ
ーク４Ａ、４Ａ’が照明／観察できる。このとき、ＸＹ
ステージ１４上のキャリブレーションプレート上のマー
ク１５Ａを、マーク４Ａ、４Ａ’の投影位置へ駆動して
各々のずれ量を計測すれば、マスク基準プレート４、
４’の座標と、ＸＹステージ１４の座標の回転と投影レ
ンズ８の倍率が求まる。
オンアクシススコープ２、２’を各々２Ａ、２Ａ’の位
置へ駆動することで、マスク基準マーク４、４’上のマ
ーク４Ａ、４Ａ’が照明／観察できる。このとき、ＸＹ
ステージ１４上のキャリブレーションプレート上のマー
ク１５Ａを、マーク４Ａ、４Ａ’の投影位置へ駆動して
各々のずれ量を計測すれば、マスク基準プレート４、
４’の座標と、ＸＹステージ１４の座標の回転と投影レ
ンズ８の倍率が求まる。
【００５４】ここで、ＴＴＬオンアクシススコープ２、
２’のフォーカスはマスク３が存在する状態でマスク３
上のマークに合うように調整されているため、マスク３
が存在しないと、マスク基準プレート４、４’上のマー
ク４Ａ、４Ｂはデフォーカスして観察されてしまう。そ
こで、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’内にフォー
カス位置調整用のレンズ２２を設け、このレンズを光軸
方向に駆動することで、フォーカス合わせを行う。
２’のフォーカスはマスク３が存在する状態でマスク３
上のマークに合うように調整されているため、マスク３
が存在しないと、マスク基準プレート４、４’上のマー
ク４Ａ、４Ｂはデフォーカスして観察されてしまう。そ
こで、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’内にフォー
カス位置調整用のレンズ２２を設け、このレンズを光軸
方向に駆動することで、フォーカス合わせを行う。
【００５５】また、キャリブレーションプレート１５上
のマーク１５Ａのコントラストが最良となる位置もＺ方
向にずれるため、コントラストが最良となる位置の検出
が短時間で済むように、あらかじめ、ずらした位置（計
算値）から計測を開始する。このようにして、フォーカ
ス合わせを行ったあと計測は、実施例１と同様となる。
のマーク１５Ａのコントラストが最良となる位置もＺ方
向にずれるため、コントラストが最良となる位置の検出
が短時間で済むように、あらかじめ、ずらした位置（計
算値）から計測を開始する。このようにして、フォーカ
ス合わせを行ったあと計測は、実施例１と同様となる。
【００５６】また、実施例１で述べたと同様に、マスク
基準プレート４、４’も図示以外に、任意の位置に複数
個、配置することが可能である。
基準プレート４、４’も図示以外に、任意の位置に複数
個、配置することが可能である。
【００５７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、座標軸
合わせおよび投影レンズ倍率の合わせを短時間に精度良
く行うことができる。
合わせおよび投影レンズ倍率の合わせを短時間に精度良
く行うことができる。
【図１】 従来の装置のシステム構成を示す図である。
【図２】 本発明の一実施例に係るシステム構成を示す
図である。
図である。
【図３】 図２のシステムにおける計測フローチャート
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 図２のシステムで使用するマークを例示する
図である。
図である。
【図５】 本発明の別の実施例に係るシステム構成を示
す図である。
す図である。
１：ランプ、２：ＴＴＬオンアクシススコープ、２’：
ＴＴＬオンアクシススコープ、２Ａ、２Ａ’、２Ｃ、２
Ｃ’：対物ミラー、２Ｄ、２Ｄ’：カメラ、３：マス
ク、３Ａ、３Ｂ：マーク、４、４’：マスク基準プレー
ト、４Ａ、４Ｂ：マーク、５：ＴＴＬオフアクシススコ
ープユニット、５Ａ、５Ｂ：ビームスプリッタ、５Ｃ：
カメラユニット、５Ｄ：ＴＴＬオフアクシススコープユ
ニットスコープ基準マーク、６：照明ユニット、７、
７’：光ファイバ、８：投影レンズ、９：光オートフォ
ーカスユニット、９Ａ：出射光ユニット、９Ｂ：受光ユ
ニット、１１：ウエハ、１２：Ｚステージ、１３：θア
ンドチルトステージ、１４：ＸＹステージ、１５：キャ
リブレーションプレート、１５Ａ：マーク、１６：バー
ミラー、１７：レーザ干渉計、１８：モータ、１９：カ
メラ、２０：光ファイバ、２１、２１’：偏光ビームス
プリッタ、２２：レンズ。
ＴＴＬオンアクシススコープ、２Ａ、２Ａ’、２Ｃ、２
Ｃ’：対物ミラー、２Ｄ、２Ｄ’：カメラ、３：マス
ク、３Ａ、３Ｂ：マーク、４、４’：マスク基準プレー
ト、４Ａ、４Ｂ：マーク、５：ＴＴＬオフアクシススコ
ープユニット、５Ａ、５Ｂ：ビームスプリッタ、５Ｃ：
カメラユニット、５Ｄ：ＴＴＬオフアクシススコープユ
ニットスコープ基準マーク、６：照明ユニット、７、
７’：光ファイバ、８：投影レンズ、９：光オートフォ
ーカスユニット、９Ａ：出射光ユニット、９Ｂ：受光ユ
ニット、１１：ウエハ、１２：Ｚステージ、１３：θア
ンドチルトステージ、１４：ＸＹステージ、１５：キャ
リブレーションプレート、１５Ａ：マーク、１６：バー
ミラー、１７：レーザ干渉計、１８：モータ、１９：カ
メラ、２０：光ファイバ、２１、２１’：偏光ビームス
プリッタ、２２：レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｗ
Claims (3)
- 【請求項１】 マスクの像を感光基板に転写するための
照明手段および投影光学系と、 感光基板上の位置合わせマークを前記投影光学系を介し
て観察し、自身の有する基準マークとのずれを計測する
第１の計測手段と、 感光基板を搭載して前記投影光学系の光軸に対し平行方
向および垂直方向へ駆動するステージと、 そのステージの平行および垂直方向の駆動位置を計測す
る第２の計測手段と、 マスク上のパターンと感光基板上のパターンおよびマス
ク上のパターンと前記第１の計測手段のキャリブレーシ
ョンに使用するため前記第１のステージ上に設けられた
キャリブレーションパターンをそれぞれ前記投影レンズ
を介して重ね合わせて同時に計測できる第３の計測手段
と、 マスク基準マークを備えマスク上のマークと該マスク基
準マークを重ね合わせて同時に計測できる第４の計測手
段と、 マスクをＸ、Ｙおよびθ方向へ駆動するマスク駆動手段
とを具備する露光装置において、 マスク上のマークと前記マスク基準マークとのずれを前
記第４の計測手段により計測させその計測されたずれ量
を元に所定の量だけ該マスクをＸ、Ｙおよびθ方向へ駆
動して位置合わせし、前記第２の計測手段により駆動位
置を計測しながら前記ステージを駆動して前記キャリブ
レーションパターンを前記投影光学系による前記マスク
上の複数のパターンのそれぞれの投影位置に来させ、前
記第３の計測手段により各投影位置におけるマスク上の
パターンと前記キャリブレーションパターンとの位置ず
れを計測させ、前記各計測値ならびに各マークおよびパ
ターン位置の設計値に基づいて、前記マスク基準プレー
トの座標とステージの座標のずれ、および前記投影レン
ズ倍率のずれを算出し、それらの座標および倍率の合わ
せ込みを行う手段を設けたことを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記マスク基準マークが前記投影光学系
の鏡筒上に設けられたマスク基準プレートに形成された
ものである請求項１記載の露光装置。 - 【請求項３】 マスクの像を感光基板に転写するための
照明手段および投影光学系と、 感光基板上の位置合わせマークを前記投影光学系を介し
て観察し、自身の有する基準マークとのずれを計測する
第１の計測手段と、 感光基板を搭載して前記投影光学系の光軸に対し平行方
向および垂直方向へ駆動するステージと、 そのステージの平行および垂直方向の駆動位置を計測す
る第２の計測手段と、 マスク上のパターンと感光基板上のパターンおよびマス
ク上のパターンと前記第１の計測手段のキャリブレーシ
ョンに使用するため前記第１のステージ上に設けられた
キャリブレーションパターンをそれぞれ前記投影レンズ
を介して重ね合わせて同時に計測できる第３の計測手段
とマスクを位置合わせするためのマスク基準マークを形
成されたマスク基準プレートとを具備する露光装置にお
いて、 前記マスク基準プレート上の前記第３の計測手段で計測
できる複数の位置に第２の基準マークを設け、かつ前記
第２の計測手段により駆動位置を計測しながら前記ステ
ージを駆動して前記キャリブレーションパターンを前記
投影光学系による前記第２の基準マークのそれぞれの投
影位置に来させ、前記第３の計測手段によって各投影位
置における第２の基準マークと前記キャリブレーション
パターンとの位置ずれを計測させ、前記各計測値ならび
に各マークおよびパターン位置の設計値に基づいて、前
記マスク基準プレートの座標とステージの座標のずれ、
および前記投影レンズ倍率のずれを算出し、それらの座
標および倍率の合わせ込みを行う手段を設けたことを特
徴とする露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09469296A JP3604801B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 露光装置および露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09469296A JP3604801B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 露光装置および露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260273A true JPH09260273A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3604801B2 JP3604801B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=14117250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09469296A Expired - Fee Related JP3604801B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 露光装置および露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3604801B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141277A (ja) * | 2000-11-06 | 2002-05-17 | Canon Inc | 露光装置及び気圧補正方法 |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP09469296A patent/JP3604801B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141277A (ja) * | 2000-11-06 | 2002-05-17 | Canon Inc | 露光装置及び気圧補正方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3604801B2 (ja) | 2004-12-22 |
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