JP2003151874A

JP2003151874A - 位置検出方法、露光方法及び露光装置

Info

Publication number: JP2003151874A
Application number: JP2001344297A
Authority: JP
Inventors: Masato Hamaya; 正人濱谷; Toshikazu Umadate; 稔和馬立
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】基板上の各区画領域の位置情報を精度良く求
めることができる位置検出方法を提供する。【解決手段】基板上の複数の区画領域のうち少なくと
も３つの特定区画領域について、その特定区画領域の実
測位置情報を順次得る際に、基板が特定方向の移動経路
に沿って移動された後に各特定区画領域に個別に付設さ
れたマークが検出される（ステップ４０９〜４２１）。
このため、基板の移動経路の方向の相違に起因するマー
クの検出誤差を低減することができる。これにより、特
定区画領域の実測位置情報として精度の高い情報を得る
ことができる。従って、各実測位置情報を用いて統計演
算により複数の区画領域でそれぞれ所定点との位置合わ
せに用いられる位置情報を算出する（ステップ４２３）
ことにより、基板上の各区画領域の位置情報を精度良く
求めることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出方法、露
光方法及び露光装置に係り、さらに詳しくは、基板上に
配列された複数の区画領域の位置情報を検出する位置検
出方法、該位置検出方法を用いる露光方法、及び前記位
置検出方法の実施に好適な露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子等のデバイスの製造工
程では、ステップ・アンド・リピート方式、又はステッ
プ・アンド・スキャン方式等の露光装置、ウエハプロー
バ、あるいはレーザリペア装置等が用いられている。こ
れらの装置では、基板上に規則的（マトリックス状）に
配列された複数のチップパターン領域（ショット領域）
の各々を、基板の移動位置を規定する静止座標系（すな
わちレーザ干渉計によって規定される直交座標系）内の
所定の基準点（例えば、各種装置の加工処理点）に対し
て極めて精密に位置合わせ（アライメント）する必要が
ある。

【０００３】特に、露光装置では、マスク又はレチクル
（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパター
ンの投影位置に対して基板（半導体ウエハやガラスプレ
ート等）を位置合わせするに際して、製造段階のチップ
での不良品の発生による歩留まりの低下を防止するた
め、その位置合わせ精度を常に高精度かつ安定に維持し
ておくことが望まれている。

【０００４】通常、露光工程では、ウエハ上に１０層以
上の回路パターン（レチクルパターン）を重ね合わせて
転写するが、各層間での重ね合わせ精度が悪いと、回路
上の特性に不都合が生じることがある。このような場
合、チップが所期の特性を満足せず、最悪の場合にはそ
のチップが不良品となり、歩留まりを低下させてしま
う。そこで、露光工程では、ウエハ上の複数のショット
領域の各々に予めアライメントマークを付設しておき、
ステージ座標系上におけるそのマーク位置（座標値）を
検出する。しかる後、このマーク位置情報と既知のレチ
クルパターンの位置情報（これは事前測定される）とに
基づいてウエハ上の１つのショット領域をレチクルパタ
ーンに対して位置合わせ（位置決め）するウエハアライ
メントが行われる。

【０００５】ウエハアライメントには大別して２つの方
式があり、１つはウエハ上のショット領域毎にそのアラ
イメントマークを検出して位置合わせを行うダイ・バイ
・ダイ（Ｄ／Ｄ）アライメント方式である。もう１つ
は、ウエハ上のいくつかのショット領域のみのアライメ
ントマークを検出してショット領域の配列の規則性を求
めることで、各ショット領域を位置合わせするグローバ
ル・アライメント方式である。現在のところ、デバイス
製造ラインではスループットとの兼ね合いから、主にグ
ローバル・アライメント方式が使用されている。特に現
在では、例えば特開昭６１─４４４２９号公報、特開昭
６２─８４５１６号公報などに開示されるように、ウエ
ハ上のショット領域の配列の規則性を統計的手法によっ
て精密に特定するエンハンスト・グローバル・アライメ
ント（ＥＧＡ）方式が主流となっている。

【０００６】ＥＧＡ方式とは、１枚のウエハにおいて予
め特定ショット領域として選択された複数個（３個以上
必要であり、通常７〜１５個程度）のショット領域のみ
の位置座標を計測し、これらの計測値から統計演算処理
（最小二乗法等）を用いてウエハ上の全てのショット領
域の位置座標（ショット領域の配列）を算出した後、こ
の算出したショット領域の配列に従ってウエハステージ
をステッピングさせていくものである。このＥＧＡ方式
は計測時間が短くて済み、ランダムな計測誤差に対して
平均化効果が期待できるという長所がある。

【０００７】ここで、ＥＧＡ方式で行われている統計処
理方法について簡単に説明する。ウエハ上のｍ（ｍ≧３
なる整数）個の特定ショット領域（「サンプルショット
領域」又は「アライメントショット領域」とも呼ばれ
る）の設計上の配列座標を（Ｘ _n、Ｙ_n）（ｎ＝１、２、
……、ｍ）とし、設計上の配列座標からのずれ（Δ
Ｘ_n、ΔＹ_n）について次式（１）で示されるような線形
モデルを仮定する。

【０００８】

【数１】

【０００９】さらに、ｍ個のサンプルショット領域の各
々の実際の配列座標の設計上の配列座標からのずれ（計
測値）を（Δｘ_n 、Δｙ_n ）としたとき、このずれと上
記線形モデルで仮定される設計上の配列座標からのずれ
との残差の二乗和Ｅは次式（２）で表される。

【００１０】

【数２】

【００１１】そこで、この式を最小にするようなパラメ
ータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求めれば良い。ＥＧＡ方
式では、上記の如くして算出されたパラメータａ〜ｆと
設計上の配列座標とに基づいて、ウエハ上の全てのショ
ット領域の配列座標が算出されることになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のＥＧＡ方式のウ
エハアライメントでは、アライメントショット領域の位
置座標を計測するに当たり、各アライメントショット領
域に個別に付設されたマークをアライメント検出系によ
り順次検出することがなされている。この際、従来のＥ
ＧＡ方式のウエハアライメントでは、スループットを最
大限重視する関係から、検出対象のマーク間の移動が最
短距離になる基板の移動経路（通常、多角形状の移動経
路となる）が採用されていた。

【００１３】しかるに、最近になって、デバイスルール
（実用最小線幅）が１３０μｍあるいはそれ以下の超微
細パターンの転写に際して、無視できなくなりつつある
レベルのアライメント検出系によるマーク位置の検出誤
差が生じているのが判明した。これまでは、この程度の
アライメント検出系の検出誤差は無視することができた
ものと考えられる。

【００１４】半導体素子は、将来的にさらに高集積化
し、これに伴いデバイスルールはさらに微細化すること
は確実である。これに対応すべく、露光装置にも更なる
性能向上が求められることは必至であり、上記アライメ
ント検出系の検出誤差が、将来の露光装置にとって達成
すべきトータルオーバレイ誤差の達成の障害となり兼ね
ない。

【００１５】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、基板上の各区画領域の位置情報
を精度良く求めることができる位置検出方法を提供する
ことにある。

【００１６】また、本発明の第２の目的は、基板上の各
区画領域に所定のパターンを精度良く形成することがで
きる露光方法及び露光装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】発明者等は、種々の実験
（シミュレーションも含む）を行い、鋭意研究を重ねた
結果、基板ステージ（基板）の移動に関する特性は、方
向が異なると微妙に異なり、そのため、対象マークを検
出する直前の基板の移動方向が異なる移動経路を採用す
るウエハアライメントにおいては、マークの検出の際の
基板ステージの移動方向の相違が、前述のアライメント
検出系の検出誤差の大きな要因の一つとなることを見出
した。本発明は、かかる発明者等が得た新規知見に基づ
いてなされたもので、以下の構成（手段）を採用する。

【００１８】請求項１に記載の発明は、基板上の複数の
区画領域でそれぞれ所定点との位置合わせに用いられる
位置情報を検出する位置検出方法であって、前記基板を
特定方向の移動経路に沿って移動した後に前記基板上の
マークを検出して得られる複数の実測位置情報を、順次
得る工程と；前記各実測位置情報を用いて統計演算によ
り前記複数の区画領域でそれぞれ所定点との位置合わせ
に用いられる位置情報を算出する工程と；を含む位置検
出方法である。

【００１９】本明細書において、「位置情報」とは、各
特定区画領域の設計値からの位置ずれ量や、所定の基準
位置に対する各区画領域の相対位置（例えば、露光装置
の場合のマスクに対する基板上の区画領域の位置）や、
区画領域相互の中心間距離など、各区画領域の位置に関
する情報の全てを含む。また、「基板上の複数の区画領
域でそれぞれ所定点との位置合わせ」とは、走査露光中
におけるマスクと基板（ショット領域）との相対位置ず
れを許容範囲内に抑える動作などを含む概念である。こ
こで、マークは、基板上の少なくとも１つの区画領域と
の間に、何らかの対応関係があり、その対応関係は、マ
ークの検出の際には既知である。

【００２０】これによれば、所定の実測位置情報（マー
クを検出して得られる位置情報）を順次得る際に、基板
が特定方向の移動経路に沿って移動された後に基板上の
マークがそれぞれ検出される。このため、基板（実際の
装置の場合、基板が載置される基板ステージ）の移動経
路の方向の相違に起因する前述のマークの検出誤差を低
減することができる。これにより、実測位置情報として
精度の高い情報を得ることができる。従って、各実測位
置情報を用いて統計演算により複数の区画領域でそれぞ
れ所定点との位置合わせに用いられる位置情報を算出す
ることにより、基板上の各区画領域の位置情報を精度良
く求めることが可能となる。

【００２１】この場合において、前記検出されるマーク
は、前記基板上の少なくとも３つの特定区画領域に個別
に付設されたマークであり、前記実測位置情報は、前記
各特定区画領域に関する位置情報であることとすること
ができる。

【００２２】上記請求項１及び２に記載の各位置検出方
法において、特定方向の移動経路に沿う基板の移動終了
後、所定時間を経過した後、位置決めが終了するまでの
所定時間を待って前記マークの検出を行うことも可能で
あるが、請求項３に記載の位置検出方法の如く、前記マ
ークの検出のための前記移動経路に沿った前記基板の移
動状態は、停止状態の直前の減速状態を含み、前記減速
状態から前記停止状態に遷移した時点では、位置決めが
同一程度に整定していることとすることができる。

【００２３】上記請求項１〜３に記載の各位置検出方法
において、請求項４に記載の位置検出方法の如く、前記
マークの検出のための前記移動経路に沿った前記基板の
移動状態は、同一の目標速度までの加速状態及び前記目
標速度から停止状態に遷移する減速状態を含むこととす
ることができる。

【００２４】上記請求項１〜４に記載の各位置検出方法
において、請求項５に記載の位置検出方法の如く、前記
マークの検出のための前記移動経路に沿った前記基板の
移動距離は、所定の閾値以上の距離であることとするこ
とができる。

【００２５】上記請求項１〜５に記載の各位置検出方法
において、請求項６に記載の位置検出方法の如く、前記
実測位置情報は、前記区画領域の設計位置情報に基づく
前記所定点との位置偏差に対応し、前記統計演算によ
り、前記位置情報を導出する変換式のパラメータを算出
することとすることができる。

【００２６】上記請求項１〜６に記載の各位置検出方法
において、請求項７に記載の位置検出方法の如く、前記
実測位置情報は、前記基板の移動位置を規定する静止座
標系上における前記マークの座標値であり、前記位置情
報は、前記各区画領域の前記静止座標系上における座標
値であることとすることができる。

【００２７】請求項８に記載の発明は、基板上の複数の
区画領域を順次露光して前記各区画領域に所定のパター
ンを形成する露光方法であって、請求項１〜７のいずれ
か一項に記載の位置検出方法を用いて、前記各区画領域
の位置情報を検出する工程と；前記検出結果に基づいて
前記各区画領域を露光基準位置に順次移動した後、前記
各区画領域を露光する工程と；を含む露光方法である。

【００２８】これによれば、請求項１〜７のいずれか一
項に記載の位置検出方法を用いて、基板上の各区画領域
の位置情報が精度良く検出される。そして、その位置情
報に基づいて各区画領域が露光基準位置に順次移動され
た後、各区画領域が露光される。このため、基板上の各
区画領域に所定のパターンを精度良く形成することがで
きる。

【００２９】請求項９に記載の発明は、基板上の複数の
区画領域を順次露光して前記各区画領域に所定のパター
ンを形成する露光装置であって、前記基板が載置される
基板ステージと；前記基板ステージ上に存在するマーク
を検出するマーク検出系と；前記基板ステージを少なく
とも２次元面内で駆動する駆動系と；前記基板ステージ
の少なくとも前記２次元面内での位置を検出する位置検
出系と；前記駆動系を介して前記基板が載置された前記
基板ステージを特定方向の移動経路に沿って移動した後
に前記基板上のマークを前記マーク検出系を用いて検出
し、その検出結果に基づいて得られる実測位置情報を、
順次検出する検出制御装置と；前記各実測位置情報を用
いて統計演算により複数の区画領域でそれぞれ所定点と
の位置合わせに用いられる位置情報を算出する算出装置
と；前記各区画領域を露光する直前に、前記基板上の各
区画領域を露光基準位置に順次移動するため、前記算出
装置により算出された前記位置情報に基づいて、前記位
置検出系と前記駆動系とを用いて前記基板ステージの移
動を制御する移動制御装置と；を備える露光装置であ
る。

【００３０】ここで、マークは、前述と同様に、基板上
の少なくとも１つの区画領域との間に、何らかの対応関
係があり、その対応関係は、マークの検出の際には既知
である。

【００３１】これによれば、検出制御装置が、駆動系を
介して基板が載置された基板ステージを特定方向の移動
経路に沿って移動した後に基板上のマークをマーク検出
系を用いて検出し、その検出結果に基づいて得られる実
測位置情報を、順次検出する。この場合、基板ステージ
の移動経路が同一方向になっているので、その方向の相
違に起因するマーク検出系によるマークの検出誤差を低
減することができ、各実測位置情報として精度の高い情
報を得ることができる。

【００３２】次いで、算出装置が、上記の各実測位置情
報を用いて統計演算により複数の区画領域でそれぞれ所
定点との位置合わせに用いられる位置情報を算出する。
これにより、基板上の各区画領域の位置情報を精度良く
求めることが可能となる。

【００３３】そして、各区画領域を露光する直前に、移
動制御装置が、基板上の各区画領域を露光基準位置に順
次移動するため、算出装置により算出された位置情報に
基づいて、位置検出系と駆動系とを用いて基板ステージ
の移動を制御する。このため、基板上の各区画領域に所
定のパターンを精度良く形成することが可能となる。

【００３４】この場合において、請求項１０に記載の露
光装置の如く、前記検出制御装置により検出されるマー
クは、前記基板上の少なくとも３つの特定区画領域に個
別に付設されたマークであり、前記実測位置情報は、前
記各特定区画領域に関する位置情報であることとするこ
とができる。

【００３５】上記請求項９及び１０に記載の各露光装置
において、請求項１１に記載の露光装置の如く、前記検
出制御装置は、前記各実測位置情報の検出のための前記
移動経路に沿った前記基板の移動時に、その移動状態が
停止状態の直前の減速状態を含み、該減速状態から前記
停止状態に遷移した時点では位置決めが同一程度に整定
するように、前記基板の移動を制御することとすること
ができる。

【００３６】上記請求項９〜１１に記載の各露光装置に
おいて、請求項１２に記載の露光装置の如く、前記検出
制御装置は、前記各実測位置情報の検出のための前記移
動経路に沿った前記基板の移動時に、その移動状態が同
一の目標速度までの加速状態及び前記目標速度から停止
状態に遷移する減速状態を含むように、前記基板の移動
を制御することとすることができる。

【００３７】上記請求項９〜１２に記載の各露光装置に
おいて、請求項１３に記載の露光装置の如く、前記検出
制御装置は、前記各実測位置情報の検出のための前記移
動経路に沿った前記基板の移動時に、その移動距離が、
所定の閾値以上の同一距離となるように前記基板の移動
を制御することとすることができる。

【００３８】上記請求項９〜１３に記載の各露光装置に
おいて、請求項１４に記載の露光装置の如く、前記基板
ステージは、浮上型であることとすることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図４に基づいて説明する。

【００４０】図１には、一実施形態に係る露光装置１０
０の概略構成が示されている。この露光装置１００は、
ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装
置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパであ
る。

【００４１】この露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、マ
スクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲ
ＳＴ、レチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステ
ージ駆動系２９、レチクルＲに形成されたパターンの像
を感光剤（フォトレジスト）が塗布された基板としての
ウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持
して２次元平面（ＸＹ平面内）を移動するＸＹステージ
２０（基板ステージ）、ＸＹステージ２０を駆動するウ
エハステージ駆動系２２（駆動系）、及びこれらの制御
系等を備えている。この制御系は、装置全体を統括制御
する主制御装置２８を中心として構成されている。

【００４２】前記照明系ＩＯＰは、ＫｒＦエキシマレー
ザやＡｒＦエキシマレーザなどから成る光源と、オプテ
ィカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型
インテグレータ、又は回折光学素子など）を含む照度均
一化光学系、照明視野絞りとしてのレチクルブライン
ド、リレーレンズ系及びコンデンサレンズ系等（いずれ
も図示省略）を含む照明光学系とから構成されている。

【００４３】照明系ＩＯＰによると、光源で発生した露
光光としての照明光（以下、「照明光ＩＬ」と呼ぶ）
は、照度均一化光学系により照度分布がほぼ均一な光束
に変換される。照度均一化光学系から射出された照明光
ＩＬは、リレーレンズ系を介してレチクルブラインドに
達する。このレチクルブラインドの開口を通過した光束
は、リレーレンズ系、コンデンサレンズ系を通過してレ
チクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上の矩
形スリット状の照明領域を均一な照度分布で照明する。

【００４４】前記レチクルステージＲＳＴは、照明系Ｉ
ＯＰの図１における下方に配置されている。このレチク
ルステージＲＳＴ上には不図示のバキュームチャック等
を介してレチクルＲが吸着保持されている。レチクルス
テージＲＳＴは、Ｙ軸方向（図１における紙面左右方
向）、Ｘ軸方向（図１における紙面直交方向）及びθｚ
方向（ＸＹ面に直交するＺ軸回りの回転方向）に微小駆
動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸
方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となって
いる。

【００４５】レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルレ
ーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）２１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、レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置はレチク
ル干渉計２１によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分
解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルス
テージＲＳＴ上にはＹ軸方向に直交する反射面を有する
移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが
設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計
とレチクルＸ干渉計とが設けられているが、図１ではこ
れらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計２１として
示されている。なお、例えば、レチクルステージＲＳＴ
の端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相
当）を形成しても良い。ここで、レチクルＹ干渉計とレ
チクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測
長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干
渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置
に加え、θｚ方向の回転も計測できるようになってい
る。

【００４６】前記レチクル干渉計２１からのレチクルス
テージＲＳＴの位置情報は主制御装置２８に送られ、主
制御装置２８はこのレチクルステージＲＳＴの位置情報
に基づいてレチクルステージ駆動系２９を介してレチク
ルステージＲＳＴを駆動する。

【００４７】前記レチクルＲは、一例として、マスク基
板としてのガラス基板の中央部にパターン領域が形成さ
れ、パターン領域のＸ軸方向の両側には、少なくとも１
対のレチクルアライメントマーク（いずれも図示省略）
が形成されている。

【００４８】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に、その光軸ＡＸｐの方向が
ＸＹ面に直交するＺ軸方向となるように配置されてい
る。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセ
ントリックな縮小系であって、Ｚ軸方向の共通の光軸Ａ
Ｘｐを有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折光
学系が用いられている。また、前記レンズエレメントの
うちの特定の複数枚は微動可能となっており、主制御装
置２８からの指令に基づいて、図示しない結像特性補正
コントローラによってその移動が制御され、投影光学系
ＰＬの結像特性（光学特性の一部）、例えば倍率、ディ
ストーション、コマ収差、及び像面湾曲などを調整でき
るようになっている。さらに結像特性補正コントローラ
は、光源の制御パラメータ（印加電圧など）を調整し
て、光源から発振される露光光ＩＬの波長を所定範囲内
でシフトさせることで、投影光学系ＰＬの結像特性を調
整可能となっている。

【００４９】前記ＸＹステージ２０は、実際には不図示
のベース上をＹ軸方向に移動するＹステージと、このＹ
ステージ上をＸ軸方向に移動するＸステージとで構成さ
れているが、図１ではこれらがＸＹステージ２０として
示されている。このＸＹステージ２０上にウエハテーブ
ル１８が搭載され、このウエハテーブル１８上に不図示
のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着等によって
保持されている。

【００５０】ＸＹステージ２０の底面には、不図示の気
体静圧軸受け、例えばエアベアリングが複数設けられて
おり、該エアベアリングからベース面に噴出される加圧
空気の静圧（いわゆる隙間内圧力）と、ＸＹステージ２
０及びその搭載物全体の自重（及び予圧力）とのバラン
スにより、ＸＹステージ２０及びその搭載物がベース面
の上方に所定のクリアランスを介して浮上支持されてい
る。なお、ＸＹステージ２０の駆動装置として、例えば
磁気浮上型のリニアアクチュエータ等を用いても良く、
この場合には、ＸＹステージ２０及びその搭載物は、磁
気力によりベース面の上方に浮上支持される。

【００５１】ＸＹステージ２０は、走査方向（Ｙ軸方
向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領
域を前記照明領域と共役な投影光学系ＰＬの視野内の投
影領域に位置させることができるように、走査方向に直
交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成され
ている。そして、ウエハＷ上の各ショット領域を走査
（スキャン）露光する動作と、次ショットの露光のため
の走査開始位置（加速開始位置）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。

【００５２】前記ウエハテーブル１８は、ウエハＷを保
持するウエハホルダをＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜
方向に微小駆動するものである。このウエハテーブル１
８の上面には、移動鏡２４が設けられており、この移動
鏡２４にレーザビームを投射して、その反射光を受光す
ることにより、ウエハテーブル１８のＸＹ面内の位置を
計測するウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」
という）２６が移動鏡２４の反射面に対向して設けられ
ている。なお、実際には、移動鏡はＸ軸に直交する反射
面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反射面を有する
Ｙ移動鏡とが設けられ、これに対応してウエハ干渉計も
Ｘ方向位置計測用のＸウエハ干渉計とＹ方向位置計測用
のＹウエハ干渉計とが設けられているが、図１ではこれ
らが代表して移動鏡２４、ウエハ干渉計２６として図示
されている。なお、例えば、ウエハテーブル１８の端面
を鏡面加工して反射面（移動鏡２４の反射面に相当）を
形成しても良い。また、Ｘウエハ干渉計及びＹウエハ干
渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテ
ーブル１８のＸ、Ｙ位置の他、回転（Ｚ軸回りの回転で
あるθｚ回転、Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転、Ｙ軸回
りの回転であるθｙ回転）も計測可能となっている。従
って、以下の説明ではウエハ干渉計２６によって、ウエ
ハテーブル１８のＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度
方向の位置が計測されるものとする。なお、このように
して計測されるＸ座標及びＹ座標よりなる座標系（Ｘ，
Ｙ）を、以下では静止座標系とも呼ぶ。

【００５３】ウエハ干渉計２６の計測値は主制御装置２
８に供給され、主制御装置２８はこのウエハ干渉計２６
の計測値をモニタしつつ、ウエハステージ駆動系２２を
介してＸＹステージ２０を駆動することにより、ウエハ
テーブル１８の位置制御が行われる。

【００５４】また、ウエハテーブル１８上には、その表
面がウエハＷの表面と同じ高さになるように基準板ＦＰ
が固定されている。この基準板ＦＰの表面には、後述す
るアライメント検出系のいわゆるベースライン計測等に
用いられる基準マークを含む各種の基準マークが形成さ
れている。

【００５５】また、投影光学系ＰＬの鏡筒の側面には、
マーク検出系としてオフ・アクシス方式のアライメント
検出系ＡＳが取り付けられている。このアライメント検
出系ＡＳとしては、例えば、ハロゲンランプ等を光源と
する波長帯域幅の広い光で照明し、ＣＣＤカメラなどで
撮像したウエハＷ上のアライメントマーク（又は基準板
ＦＰ上の基準マーク）の画像データを画像処理してマー
ク位置を計測するＦＩＡ（Field Image Alignment）系
のオフアクシス・アライメントセンサが用いられてい
る。

【００５６】アライメント制御装置１６は、アライメン
ト検出系ＡＳからの情報をＡ／Ｄ変換するとともに、ウ
エハ干渉計２６の計測値を参照してマーク位置を検出す
る。この検出結果はアライメント制御装置１６から主制
御装置２８に供給されるようになっている。

【００５７】さらに、本実施形態の露光装置１００で
は、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、例
えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投
影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク又
はレチクルステージＲＳＴ上の基準マーク（共に図示省
略）と基準板ＦＰ上のマークとを同時に観察するための
露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アラ
イメント系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡
が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微
鏡の検出信号は、アライメント制御装置１６を介して主
制御装置２８に供給されるようになっている。

【００５８】主制御装置２８は、ＣＰＵ（中央演算処理
装置）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、各種インターフェ
ース等からなるいわゆるマイクロコンピュータ（又はワ
ークステーション）を含んで構成されている。

【００５９】次に、前述のようにして構成された露光装
置１００における露光処理動作について、図２のフロー
チャートを用いて説明する。図２のフローチャートは、
主制御装置２８のＣＰＵによって実行される一連の処理
アルゴリズムに対応している。

【００６０】ここでは、レチクルＲに形成された第２層
目以降のパターンをウエハＷ上に転写するものであり、
前提条件として、ウエハＷ上の複数のショット領域には
すでに、前層までのパターンとアライメントマークとが
形成されているものとする。

【００６１】図２のステップ４０１では、不図示のレチ
クルローダを用いてレチクルステージＲＳＴ上に指定さ
れたレチクルＲをロードする。

【００６２】ステップ４０３では、不図示のウエハロー
ダを用いてウエハＷをウエハテーブル１８上にロードす
る。

【００６３】ステップ４０５では、例えば、前述のレチ
クルアライメント顕微鏡（不図示）により投影光学系Ｐ
Ｌを介して前述のレチクルアライメントマークのうち少
なくとも一対のマークと対応して基準板ＦＰの表面に形
成されている少なくとも一対の基準マークとの相対位置
を検出する。そして、そのときのレチクル干渉計２１及
びウエハ干渉計２６の測定値とから、レチクル干渉計２
１の測長軸によって規定されるレチクルステージ座標系
と、ウエハ干渉計２６の測長軸によって規定されるウエ
ハステージ座標系との関係を求める。すなわち、このよ
うにして、レチクルアライメントを行なう。

【００６４】ステップ４０７では、前述したＥＧＡ方式
によるウエハアライメントを行うために、一例として８
個のサンプルショット領域を選択する。そして、一例と
して図３（Ａ）に示されるように、サンプルショット領
域に付設されたアライメントマークをＭ（Ｍ_１〜Ｍ_８）
とする。なお、サンプルショット領域の数は３つ以上で
あれば良い。

【００６５】ステップ４０９では、各アライメントマー
クＭの静止座標系上における設計上の座標位置に対して
所定の方向に所定の距離Ｌだけ離れた座標位置をそれぞ
れ算出し、該位置を起点Ｐ（Ｐ_１〜Ｐ_８）とする。すな
わち、アライメントマークＭの設計上の座標位置とそれ
に対応する起点Ｐとの位置関係は、アライメントマーク
Ｍ_１〜Ｍ_８の各々で同一であり、ここでは、便宜上図３
（Ａ）中にベクトルＢで示されるような関係にあるもの
とする。なお、距離Ｌは所定の閾値以上の値が用いられ
る。閾値は、アライメントマークを精度良く検出するた
めの最小距離であり、アライメントマーク検出時のＸＹ
ステージ２０の移動速度（目標速度）に依存する。な
お、目標速度と閾値との関係は予め計測されており、主
制御装置２８のＲＡＭに格納されている。そこで、目標
速度が与えられると、一義的に閾値を求めることができ
る。例えば、目標速度が１７５ｍｍ／ｓｅｃの場合に
は、一例として１０ｍｍという値が用いられる。

【００６６】ステップ４１１では、アライメントマーク
Ｍを検出するために、起点ＰからベクトルＢで示される
方向に距離ＬだけＸＹステージ２０を移動する際のＸＹ
ステージ２０の移動条件を決定する。ここでは、ＸＹス
テージ２０の移動状態が加速状態、等速状態、減速状態
に順次遷移する移動条件を採用する。すなわち、ＸＹス
テージ２０の移動速度が滑らかに目標速度となるように
加速度を決定するとともに、起点Ｐから距離Ｌの位置で
ＸＹステージ２０が正確に停止し、その際に位置決めが
所定の程度に整定しているように減速度を決定する。な
お、目標速度と加速度及び減速度との関係は予め実験的
に得られ、主制御装置２８のＲＡＭにデータテーブルと
して格納されている。そこで、目標速度が与えられると
データテーブルを参照し、目標速度に対応する加速度及
び減速度を抽出することによって、最適な加速度α１及
び減速度α２を求めることができる。そして、減速度α
２に基づいて減速開始位置（Ｌｄとする）を算出する。

【００６７】ステップ４１３では、検出対象とするアラ
イメントマークの番号を示すカウンタｋに１をセットす
る。そして、アライメントマークＭ_１を検出対象とす
る。

【００６８】ステップ４１５では、起点Ｐ_ｋ（この場合
はｋ＝１）がアライメント検出系ＡＳの検出中心に位置
するように、ウエハ干渉計２６の計測値をモニタしつ
つ、ウエハステージ駆動系２２を介してＸＹステージ２
０を移動する。

【００６９】ステップ４１７では、ベクトルＢで示され
る方向に加速度α１でＸＹステージ２０の移動を開始す
る。そして、ウエハ干渉計２６の計測値に基づいてＸＹ
ステージ２０の移動速度が目標速度に達したことを確認
すると、加速を停止し、目標速度を維持する。次に、ウ
エハ干渉計２６の計測値に基づいてＸＹステージ２０の
移動距離がＬｄに達したことを確認すると、減速度α２
で減速を開始する。さらに、ＸＹステージ２０の移動距
離がＬに達し、ＸＹステージ２０が停止したことを確認
すると、アライメント検出系ＡＳの検出中心を基準とし
てアライメントマークＭ_ｋ（この場合はｋ＝１）の位置
を検出する。

【００７０】ステップ４１９では、カウンタｋの値を参
照し、最後のアライメントマークの検出が終了している
か否か、すなわち選択された全てのアライメントマーク
の位置検出が行われたか否かを判断する。ここでは、ｋ
＝１なのでステップ４１９での判断は否定されステップ
４２１に移行する。

【００７１】ステップ４２１では、カウンタｋの値をイ
ンクリメント（＋１）し、次のアライメントマークＭ_ｋ
を検出対象としてステップ４１５に移行する。

【００７２】以下、ステップ４１９での判断が肯定され
るまで、ステップ４１５→４１７→４１９→４２１の処
理、判断を行う。

【００７３】選択された全てのアライメントマークＭの
位置検出が終了すると、ステップ４１９での判断が肯定
され、ステップ４２３に移行する。すなわち、本実施形
態では、図３（Ｂ）に示されるように、アライメント検
出系ＡＳが、Ｐ_１→Ｍ_１→Ｐ _２→Ｍ_２→Ｐ_３→Ｍ_３→Ｐ
_４→Ｍ_４→Ｐ_５→Ｍ_５→Ｐ_６→Ｍ_６→Ｐ_７→Ｍ_７→Ｐ _８
→Ｍ_８の順でウエハＷに対し相対移動する。なお、実際
には、アライメント検出系ＡＳが固定でウエハＷが移動
するのであるが、図３（Ｂ）では、説明の便宜上、アラ
イメント検出系ＡＳが移動するものとして説明してい
る。これにより、アライメントマークＭ_１〜Ｍ_８の検出
は、その直前にＸＹステージ２０をそれぞれ同一方向に
同一距離だけ同一移動条件で移動させた後に行われる。

【００７４】ステップ４２３では、選択されたアライメ
ントマークＭの検出結果に基づいて、前述したＥＧＡ方
式で行われている統計処理方法により全てのショット領
域の配列座標を算出する、いわゆるＥＧＡ演算を行う。
これによりウエハＷ上の全てのショット領域の静止座標
系上における配列座標が算出される。

【００７５】ステップ４２５では、ショット領域の配列
番号を示すカウンタｊに１をセットし、最初のショット
領域を露光対象領域とする。

【００７６】ステップ４２７では、ＥＧＡ演算にて算出
された露光対象領域の配列座標に基づいて、ウエハＷの
位置がウエハＷ上の露光対象領域を露光するための加速
開始位置となるようにＸＹステージ２０を移動するとと
もに、レチクルＲの位置が加速開始位置となるようにレ
チクルステージＲＳＴを移動する。

【００７７】ステップ４２９では、レチクルステージＲ
ＳＴとＸＹステージ２０の相対走査を開始する。そして
両ステージがそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期
状態に達すると、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによっ
てレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光
が開始される。上記の相対走査は、ウエハ干渉計２６及
びレチクル干渉計２１の計測値をモニタしつつ、ウエハ
ステージ駆動系２２及びレチクルステージ駆動系２９を
制御することにより行われる。そして、レチクルＲのパ
ターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、
パターン領域全面に対する照明が完了することにより走
査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターン
が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の露光対象領域に
縮小転写される。

【００７８】ステップ４３１では、カウンタｊを参照
し、全てのショット領域に露光が行われたか否かを判断
する。ここでは、ｊ＝１、すなわち、最初のショット領
域に対して露光が行なわれたのみであるので、ステップ
４３１での判断は否定され、ステップ４３３に移行す
る。

【００７９】ステップ４３３では、カウンタｊの値をイ
ンクリメント（＋１）して、次のショット領域を露光対
象領域とし、ステップ４２７に戻る。

【００８０】以下、ステップ４３１での判断が肯定され
るまで、ステップ４２７→４２９→４３１→４３３の処
理、判断を繰り返す。

【００８１】ウエハＷ上の全てのショット領域へのパタ
ーンの転写が終了すると、ステップ４３１での判断が肯
定され、ステップ４３５に移行する。

【００８２】ステップ４３５では、不図示のウエハロー
ダにウエハＷのアンロードを指示する。これにより、ウ
エハＷは、不図示のウエハローダにより、ウエハテーブ
ル１８上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送
系により、露光装置１００にインラインにて接続されて
いる不図示のコータ・デベロッパに搬送される。そし
て、露光処理動作を終了する。

【００８３】以上の説明から明らかなように、本実施形
態に係る位置検出方法では、図２のステップ４０９〜４
２１の処理が実測位置情報を順次得る工程に対応し、ス
テップ４２３の処理が位置情報を算出する工程に対応し
ている。

【００８４】また、本実施形態に係る露光装置では、ウ
エハ干渉計２６と主制御装置２８にて位置検出系が構成
され、主制御装置２８にて検出制御装置、算出装置及び
移動制御装置が構成される。

【００８５】以上、説明したように、本実施形態に係る
位置検出方法によると、選択されたアライメントマーク
毎にアライメントマークの設計上の位置に対して所定の
方向に所定の距離だけ離れた起点をそれぞれ算出し、該
起点からＸＹステージ２０を移動してアライメントマー
クを検出しているために、検出時の直前のＸＹステージ
２０の移動方向は全てのアライメントマークにおいて同
一方向となる。このため、ＸＹステージ２０の移動方向
の相違に起因する前述のアライメントマークの検出誤差
を低減することができる。すなわち、各サンプルショッ
ト領域の位置情報を精度良く求めることができる。

【００８６】また、本実施形態によると、選択されたア
ライメントマークの検出結果に基づいてＥＧＡ演算を行
っているために、前記（１）式におけるパラメータａ〜
ｆを高精度で算出することができ、結果的に各ショット
領域の配列座標を精度良く求めることが可能となる。

【００８７】さらに、本実施形態によると、ＸＹステー
ジ２０をアライメントマークの検出位置に移動するに際
して、ＸＹステージ２０が減速状態から停止状態に遷移
した時点で、位置決めが同一程度に整定しているよう
に、ＸＹステージ２０の移動条件を設定しているため
に、ＸＹステージ２０が検出位置に到達した後、短時間
でアライメントマークの検出を行うことができ、スルー
プットの低下を抑えることが可能となる。

【００８８】また、本実施形態によると、ＸＹステージ
２０の移動状態が加速状態、等速状態、減速状態に順次
遷移するような移動条件を採用しているので、速度の急
変化を生じることなく、ＸＹステージ２０が減速状態か
ら停止状態に遷移した時点で、位置決めが同一程度に整
定しているように、ＸＹステージ２０の移動条件を設定
することができる。そのため、スループットの低下を抑
えるとともに、アライメントマークの検出精度を向上さ
せることが可能となる。

【００８９】また、本実施形態によると、ＸＹステージ
２０の移動速度が急激に変化しないように加速度α１を
決定しているために、ＸＹステージ２０の移動状態を正
確に知ることができる。すなわち、ＸＹステージ２０の
移動制御を高精度で行うことができ、結果として各サン
プルショット領域の位置情報を精度良く求めることがで
きる。

【００９０】さらに、本実施形態によると、起点Ｐは、
アライメントマークＭの設計上の位置との距離Ｌが所定
の閾値以上となるように設定されているために、ＸＹス
テージ２０の移動制御を安定して行うことができ、結果
として各サンプルショット領域の位置情報を精度良く求
めることができる。ここで、距離Ｌの値を変えて、アラ
イメントマークＭを検出し、その検出結果に基づいてＥ
ＧＡ演算を行い、残留誤差を計測した結果の一例が図４
に示されている。ところで、前記（１）式では、説明の
簡略化のため、パラメータａ〜ｆを用いて説明したが、
これらのパラメータのそれぞれは、次の６つのウエハに
関する誤差パラメータ（以下、「ウエハパラメータ」と
呼ぶ）、すなわちウエハ上の各ショット領域の配列に関
するローテーションθ（ウエハの回転）、Ｘ，Ｙ方向の
スケーリング（ウエハの線形伸縮）Ｓｘ，Ｓｙ、直交度
Ｏrt、Ｘ，Ｙ方向のオフセットＯｘ、Ｏｙの６つのパラ
メータの所定の組み合わせ、あるいは置き換えに相当す
るものである。換言すれば、パラメータａ〜ｆを求める
ことにより、上記６つのウエハパラメータが得られるこ
ととなる。図４には、このようにして得られたウエハの
回転、直交度、及び線形伸縮（Ｘ方向とＹ方向）につい
ての残留誤差が示されおり、距離Ｌが１０ｍｍ以上では
各残留誤差が極めて小さくなっている。

【００９１】本実施形態では、アライメントマーク間の
移動が最短距離ではないために、従来よりもスループッ
トが低下するが、例えば、８個のアライメントマークを
目標速度１７５ｍｍ／ｓｅｃで検出した場合は、スルー
プットの低下は３秒前後であり、実際のプロセスではほ
とんど問題にならない。

【００９２】また、本実施形態に係る露光方法による
と、精度良く算出されたショット領域の配列座標に基づ
いて、ウエハＷの位置がウエハＷ上の該ショット領域を
露光するための加速開始位置となるように正確に移動さ
れた後、露光が行われる。このため、ウエハＷ上の各シ
ョット領域にレチクルパターンを精度良く形成すること
が可能となる。

【００９３】さらに、本実施形態に係る露光装置による
と、選択された各アライメントマークを検出する際のＸ
Ｙステージ２０の移動方向を一定方向としているため、
ＸＹステージ２０の移動方向の相違に起因する前述のア
ライメントマークの検出誤差を低減することができる。
すなわち、各サンプルショット領域の位置情報を精度良
く求めることができる。次に、その高精度の位置情報を
用いたＥＧＡ演算を行っているために、各ショット領域
の配列座標を精度良く求めることが可能となる。そし
て、ショット領域を露光する直前に、精度良く算出され
た配列座標に基づいて、ウエハＷの位置がウエハＷ上の
該ショット領域を露光するための加速開始位置となるよ
うにＸＹステージ２０の移動を制御する。このため、ウ
エハＷ上の各ショット領域にレチクルパターンを精度良
く形成することが可能となる。

【００９４】なお、上記実施形態では、サンプルショッ
ト領域に付設されたアライメントマーク（以下、「サン
プルマーク」と呼ぶ）の検出の際のＸＹステージ２０
（すなわちウエハＷ）の移動状態が、加速度及び減速度
がそれぞれ同一で、同一移動距離となる場合について説
明したが、本発明がこれに限定されるものではない。す
なわち、各サンプルマークの検出の際の、ＸＹステージ
の加速度、減速度及び移動距離の少なくとも一つが異な
っていても良く、要は、各サンプルマークの検出の際の
ＸＹステージ２０の移動方向が同一方向となっていれば
良い。かかる場合であっても、ＸＹステージ２０の移動
方向の相違に起因する、該ＸＹステージ２０の移動に関
する特性（例えばＸＹステージ２０の機械的な移動特
性）の差を要因とするマーク位置情報の検出誤差の発生
を効果的に抑制できる。但し、移動距離に関しては、短
すぎると、ＸＹステージの位置決め整定時間が長くなり
すぎ、却ってスループットを低下させるので、所定値以
上の距離であることが望ましい。

【００９５】また、上記実施形態では、アライメント検
出系として、オフ・アクシス方式のＦＩＡ系（結像式の
アライメントセンサ）を用いる場合について説明した
が、これに限らずいかなるオフ・アクシス方式のアライ
メント検出系を用いても構わない。すなわち、検出方式
がＦＩＡ系などで採用される結像方式（画像処理方式）
以外、例えば回折光又は散乱光を検出する方式（ＬＳＡ
（Laser Step Alignment）系、ＬＩＡ（Laser Interfer
ometric Alignment）系）などであっても構わない。例
えば、ウエハＷ上のアライメントマークにコヒーレント
ビームをほぼ垂直に照射し、該アライメントマークから
発生する同次数の回折光（±１次、±２次、・・・、±
ｎ次回折光）を干渉させて検出するアライメント検出系
でも良い。この場合、次数毎に回折光を独立に検出し、
少なくとも１つの次数での検出結果を用いるようにして
も良いし、波長が異なる複数のコヒーレントビームをア
ライメントマークに照射し、波長毎に各次数の回折光を
干渉させて検出しても良い。

【００９６】なお、アライメント検出系はオン・アクシ
ス方式（例えばＴＴＬ（Through The Lens）方式など）
でも良い。また、アライメント検出系は、アライメント
検出系の検出視野内にアライメントマークをほぼ静止さ
せた状態でその検出を行うものに限られるものではな
く、アライメント検出系から照射される検出光とアライ
メントマークとを相対移動させる方式、例えば前述のＬ
ＳＡ系や、ホモダインＬＩＡ系などであっても良い。か
かる検出光とアライメントマークとを相対移動させる方
式の場合には、その相対移動方向を、前述の各アライメ
ントマークを検出する際のＸＹステージ２０の移動方向
と同一方向とすることが望ましい。

【００９７】なお、上記実施形態では、ＥＧＡ演算を行
うに際し、サンプルショット領域のアライメントマーク
の静止座標系上における座標値を用いるものとしたが、
例えばアライメントマークとレチクルＲ上のマーク、又
はアライメント検出系ＡＳの指標マークとの位置ずれ量
を用いて統計演算によってショット領域毎に設計上の座
標値からの位置ずれ量を算出しても良いし、あるいはシ
ョット領域間のステップピッチの補正量を算出しても良
い。すなわち、アライメントマークに関する位置情報で
あって統計処理に適切な情報であれば、如何なる情報を
用いて統計演算を行っても良い。

【００９８】さらに、上記実施形態では、ＥＧＡ方式を
前提に説明を行ったが、ＥＧＡ方式の代わりに、例えば
特開平５−３０４０７７号公報などに詳細に開示される
いわゆる重み付けＥＧＡ方式を用いても良いし、あるい
は例えば特開平６−３４９７０５号公報などに開示され
るいわゆるショット内多点ＥＧＡ方式等を用いても良
い。

【００９９】重み付けＥＧＡ方式では、ウエハ上の複数
のショット領域のうち、予め選択された少なくとも３つ
のサンプルショット領域の静止座標系上における位置座
標を計測する。次いで、ウエハ上のショット領域毎に、
該ショット領域（その中心点）とサンプルショット領域
（その中心点）の各々との間の距離に応じて、あるいは
ショット領域とウエハ上で予め規定された所定の着目点
との間の距離と、該着目点とサンプルショット領域の各
々との間の距離とに応じて、サンプルショット領域の静
止座標系上における位置座標の各々に重み付けを行い、
かつこの重み付けされた複数の位置座標を用いて統計演
算（最小自乗法、又は単純な平均化処理等）を行うこと
により、ウエハ上の複数のショット領域の各々の静止座
標系上における位置座標を決定する。そして、決定され
た位置座標に基づいて、ウエハ上に配列された複数のシ
ョット領域の各々を、静止座標系内の所定の基準位置に
対して位置合わせをする。

【０１００】ショット内多点ＥＧＡ方式では、サンプル
ショット領域毎に複数のアライメントマークを検出して
Ｘ、Ｙ座標をそれぞれ複数個ずつ得るようにし、ＥＧＡ
方式で用いられるウエハの伸縮、回転等に対応するウエ
ハパラメータの他に、ショット領域の回転誤差、直交
度、及びスケーリングに対応するショットパラメータ
（チップパラメータ）の少なくとも１つをパラメータと
して含むモデル関数を用いて各ショット領域の位置情
報、例えば座標値を算出する。そして、決定された位置
座標に基づいて、ウエハ上に配列された複数のショット
領域の各々を、静止座標系内の所定の基準位置に対して
位置合わせをする。

【０１０１】さらに、上記実施形態ではＥＧＡ方式の使
用を前提としたが、いかなるアライメント方式でも良い
し、アライメントマークが各ショット領域に付設されて
いなくても良く、例えばウエハの周辺部に離散的に形成
される複数のアライメントマークを用いても良い。要
は、物体上の複数のマークを順次検出するものであれ
ば、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。

【０１０２】また、上記実施形態では複数のマークの各
検出時に特定方向の移動経路に沿って基板を移動するの
で、従来方式のように、全マークの検出における基板の
移動軌跡を最短とすることはできないが、精度重視モー
ドでは上記実施形態を採用し、スループット重視モード
では従来方式を採用するように、複数のアライメントモ
ードから１つを選択可能としても良い。

【０１０３】さらに、例えば特開平１０−３１２９６１
号公報には、全てのアライメントマークを検出するため
のマーク訪問順序の組み合わせ（ｎ！（ｎの階乗）個）
の中から、最適な移動シーケンス（例えば、最短移動経
路）の解を種々の探索手法（例えば線形計画法、Ｌｉｎ
＆Ｋｅｒｎｉｇｈａｎの解法、Ｋ−Ｏｐｔ法、又は遺伝
的アルゴリズム）を使って求めることが開示されてい
る。そこで、上記公報に開示された手法を本発明に適用
する、すなわち各マークの検出時における基板の移動方
向やその移動距離を考慮して、上記探索手法にて最適な
移動シーケンス（基板の移動経路）を決定しても良い。
これにより、上記実施形態に開示された手法の適用によ
り生じる基板の移動距離の増加を最小限に抑制すること
が可能となる。

【０１０４】また、上記実施形態では、本発明がステッ
プ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に適用され
た場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに
限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ・ア
ンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方
式、ミラープロジェクション・アライナー、及びフォト
リピータなどにも好適に適用することができる。さら
に、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射
系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系の
いずれでも良い。

【０１０５】さらに、本発明が適用される露光装置の光
源は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザに
限らず、Ｆ₂レーザ（波長１５７ｎｍ）、あるいは他の
真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この
他、露光用照明光として、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ
又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視
域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエル
ビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイ
バーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に
波長変換した高調波を用いても良い。

【０１０６】また、本発明は、半導体素子の製造に用い
られる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマデ
ィスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられ
る、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露
光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイス
パターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮
像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチ
ップなどの製造、さらにはマスク又はレチクルの製造に
用いられる露光装置などにも適用することができる。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る位置
検出方法によれば、基板上の各区画領域の位置情報を精
度良く求めることができるという効果がある。

【０１０８】また、本発明に係る露光方法及び露光装置
によれば、基板上の各区画領域に所定のパターンを精度
良く形成することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示
す図である。

【図２】本発明の一実施形態を説明するためのフローチ
ャートである。

【図３】図３（Ａ）は、アライメントマークと起点との
関係を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、アライ
メントマーク検出時のウエハの移動経路を説明するため
の図である。

【図４】距離Ｌと残留誤差との関係を説明するための図
である。

【符号の説明】

２０…ＸＹステージ（基板ステージ）、２２…ウエハス
テージ駆動系（駆動系）、２６…ウエハ干渉計（位置検
出系の一部）、２８…主制御装置（位置検出系の一部、
検出制御装置、算出装置、移動制御装置）、ＡＳ…アラ
イメント検出系（マーク検出系）、Ｗ…ウエハ（基
板）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F069 AA03 BB15 GG04 GG07 GG45 GG58 GG59 HH09 MM24 NN08 NN25 2H097 CA13 GB00 KA03 LA10 5F031 CA02 CA05 CA07 FA01 FA02 FA04 FA07 HA13 HA53 JA01 JA06 JA13 JA14 JA17 JA19 JA28 JA30 JA38 JA45 JA50 KA06 KA07 LA03 LA04 LA09 MA27 5F046 DB04 DB10 FC04 FC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の複数の区画領域でそれぞれ所定
点との位置合わせに用いられる位置情報を検出する位置
検出方法であって、前記基板を特定方向の移動経路に沿って移動した後に前
記基板上のマークを検出して得られる複数の実測位置情
報を、順次得る工程と；前記各実測位置情報を用いて統
計演算により前記複数の区画領域でそれぞれ所定点との
位置合わせに用いられる位置情報を算出する工程と；を
含む位置検出方法。
【請求項２】前記検出されるマークは、前記基板上の
少なくとも３つの特定区画領域に個別に付設されたマー
クであり、前記実測位置情報は、前記各特定区画領域に関する位置
情報であることを特徴とする請求項１に記載の位置検出
方法。
【請求項３】前記マークの検出のための前記移動経路
に沿った前記基板の移動状態は、停止状態の直前の減速
状態を含み、前記減速状態から前記停止状態に遷移した
時点では、位置決めが同一程度に整定していることを特
徴とする請求項１又は２に記載の位置検出方法。
【請求項４】前記マークの検出のための前記移動経路
に沿った前記基板の移動状態は、同一の目標速度までの
加速状態及び前記目標速度から停止状態に遷移する減速
状態を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一
項に記載の位置検出方法。
【請求項５】前記マークの検出のための前記移動経路
に沿った前記基板の移動距離は、所定の閾値以上の距離
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に
記載の位置検出方法。
【請求項６】前記実測位置情報は、前記区画領域の設
計位置情報に基づく前記所定点との位置偏差に対応し、前記統計演算により、前記位置情報を導出する変換式の
パラメータを算出することを特徴とする請求項１〜５の
いずれか一項に記載の位置検出方法。
【請求項７】前記実測位置情報は、前記基板の移動位
置を規定する静止座標系上における前記マークの座標値
であり、前記位置情報は、前記各区画領域の前記静止座標系上に
おける座標値であることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか一項に記載の位置検出方法。
【請求項８】基板上の複数の区画領域を順次露光して
前記各区画領域に所定のパターンを形成する露光方法で
あって、請求項１〜７のいずれか一項に記載の位置検出方法を用
いて、前記各区画領域の位置情報を検出する工程と；前
記検出結果に基づいて前記各区画領域を露光基準位置に
順次移動した後、前記各区画領域を露光する工程と；を
含む露光方法。
【請求項９】基板上の複数の区画領域を順次露光して
前記各区画領域に所定のパターンを形成する露光装置で
あって、前記基板が載置される基板ステージと；前記基板ステー
ジ上に存在するマークを検出するマーク検出系と；前記
基板ステージを少なくとも２次元面内で駆動する駆動系
と；前記基板ステージの少なくとも前記２次元面内での
位置を検出する位置検出系と；前記駆動系を介して前記
基板が載置された前記基板ステージを特定方向の移動経
路に沿って移動した後に前記基板上のマークを前記マー
ク検出系を用いて検出し、その検出結果に基づいて得ら
れる実測位置情報を、順次検出する検出制御装置と；前
記各実測位置情報を用いて統計演算により複数の区画領
域でそれぞれ所定点との位置合わせに用いられる位置情
報を算出する算出装置と；前記各区画領域を露光する直
前に、前記基板上の各区画領域を露光基準位置に順次移
動するため、前記算出装置により算出された前記位置情
報に基づいて、前記位置検出系と前記駆動系とを用いて
前記基板ステージの移動を制御する移動制御装置と；を
備える露光装置。
【請求項１０】前記検出制御装置により検出されるマ
ークは、前記基板上の少なくとも３つの特定区画領域に
個別に付設されたマークであり、前記実測位置情報は、
前記各特定区画領域に関する位置情報であることを特徴
とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】前記検出制御装置は、前記各実測位置
情報の検出のための前記移動経路に沿った前記基板の移
動時に、その移動状態が停止状態の直前の減速状態を含
み、該減速状態から前記停止状態に遷移した時点では位
置決めが同一程度に整定するように、前記基板の移動を
制御することを特徴とする請求項９又は１０に記載の露
光装置。
【請求項１２】前記検出制御装置は、前記各実測位置
情報の検出のための前記移動経路に沿った前記基板の移
動時に、その移動状態が同一の目標速度までの加速状態
及び前記目標速度から停止状態に遷移する減速状態を含
むように、前記基板の移動を制御することを特徴とする
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】前記検出制御装置は、前記各実測位置
情報の検出のための前記移動経路に沿った前記基板の移
動時に、その移動距離が、所定の閾値以上の同一距離と
なるように前記基板の移動を制御することを特徴とする
請求項９〜１２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】前記基板ステージは、浮上型であるこ
とを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の
露光装置。