JP2002050560A - ステージ装置、計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法 - Google Patents

ステージ装置、計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法

Info

Publication number
JP2002050560A
JP2002050560A JP2000234746A JP2000234746A JP2002050560A JP 2002050560 A JP2002050560 A JP 2002050560A JP 2000234746 A JP2000234746 A JP 2000234746A JP 2000234746 A JP2000234746 A JP 2000234746A JP 2002050560 A JP2002050560 A JP 2002050560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mark
detection
substrate
wafer
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000234746A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Takahashi
顕 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2000234746A priority Critical patent/JP2002050560A/ja
Priority to KR1020010035670A priority patent/KR20020011864A/ko
Priority to TW090118827A priority patent/TW512428B/zh
Priority to US09/919,940 priority patent/US20020037460A1/en
Publication of JP2002050560A publication Critical patent/JP2002050560A/ja
Priority to US10/179,155 priority patent/US20030020889A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • 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
    • G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection
    • 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
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アライメント顕微鏡のＴＩＳ計測に好適に用
いることができるステージ装置を提供する。 【解決手段】 ２次元面内で移動するステージ（ＷＳ
Ｔ）上に基板ホルダ（２５）が搭載され、この基板ホル
ダが、駆動装置により、基板（Ｗ）を保持して前記２次
元面に直交する所定の回転軸の回りにほぼ１８０°回転
可能となっている。従って、例えば、アライメント顕微
鏡のＴＩＳ計測に際して、基板を取り外し、基板を回転
させた後基板ホルダ上へ再度載置するという面倒な作業
を行う必要がなくなる。また、この場合、基板の回転は
基板ホルダ上に基板を保持したまま行われるので、回転
の前後における基板の中心位置ずれ等が生じるおそれも
ない。従って、アライメント顕微鏡のＴＩＳ計測を短時
間で、かつ高精度に行うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ装置、計
測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法に係り、更
に詳しくは、基板の位置決め装置として好適なステージ
装置、該ステージ装置を用いて基板上に形成されたマー
クを光学的に検出するマーク検出系に固有の検出ずれを
計測する計測装置及び計測方法、該計測装置及び計測方
法を用いる露光装置及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するためのリソグラフィ工程では、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
ターンを投影光学系を介して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基板（以下、「ウエハ」と
総称する）上に転写する露光装置が用いられている。近
年では、半導体素子の高集積化に伴い、ステップ・アン
ド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッ
パ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド
・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャ
ニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置が主
流となっている。
【０００３】半導体素子等は、基板上に複数層のパター
ンを重ね合せて形成されるため、ステッパ等の露光装置
では、ウエハ上に既に形成されたパターンと、レチクル
に形成されたパターンとの重ね合せを高精度に行う必要
がある。このため、ウエハ上のパターンが形成されたシ
ョット領域の位置を正確に計測する必要があり、この方
法として、ウエハ上の各ショット領域に付設されたアラ
イメントマークの位置をアライメント顕微鏡を用いて計
測することがなされている。この場合、アライメントマ
ークの位置を正確に計測するためには、アライメント顕
微鏡を構成する光学系に収差等が無い方が望ましい。こ
のような収差等があると、アライメントマークの位置計
測誤差が発生するためである。
【０００４】しかし、光学系の収差が全く無い（収差ゼ
ロの）アライメント顕微鏡を製造することは実際問題と
して不可能であるから、通常は、アライメント顕微鏡の
検出ずれを測定し、その測定結果を用いてアライメント
結果（測定値）を補正することが行われている。
【０００５】一般に、アライメント顕微鏡の光学収差の
うちで、アライメント計測（アライメント顕微鏡を用い
たマーク位置計測）において問題になるのは、コマ収差
である。コマ収差とは、レンズにおける光束が透過する
位置とレンズ中心との位置関係に応じて、レンズを透過
した結像光束の結像位置が横にずれるという現象であ
る。従って、光学系にコマ収差があると、検出するマー
クの線幅、ピッチが広く、回折光の角度が小さい場合に
は、マークの位置検出ずれは殆ど無視できるレベルとな
るが、検出するマークの線幅及びピッチが狭く、回折光
の角度が大きい場合には、マークの位置検出ずれは、無
視できないレベルとなる。すなわち、光学系にコマ収差
があると、同一位置にあるラインパターンであっても、
線幅が異なると異なる位置に結像されるため、結果的に
検出ずれが生じてしまう。
【０００６】アライメント顕微鏡に起因する検出ずれ
（上記の光学系のコマ収差に起因する検出ずれが殆どの
部分を占めるが、検出対象であるマークのプロセスに起
因する検出ずれ分等も含む）、すなわちＴＩＳ（Tool I
nduced Shift）を求める方法として、ウエハの方向０°
の場合と１８０°の場合の両方の状態で、アライメント
顕微鏡によりマーク計測を行って、この計測結果に基づ
いてＴＩＳを求める方法が知られている。前述の如く、
光学系にコマ収差があるとパターン線幅に応じて結像位
置が異なるため、ＴＩＳ計測では、太い線幅のマークを
基準として、細い線幅のマーク位置を計測することで評
価が行われる。
【０００７】以下、従来のＴＩＳの計測方法について簡
単に説明する。なお、実際のウエハアライメントでは、
２次元面内の位置計測が行われるが、ここでは、説明を
簡単にするため、１次元の計測を採り上げて説明する。
【０００８】表面に線幅の広い基準マークと線幅の狭い
アライメントマークとが形成された計測専用のウエハ
（以下、便宜上「工具ウエハ」という）を用意する。そ
して、この工具ウエハをウエハホルダ上に載置する。こ
の際、基準マークとアライメントマークとが、所定の直
交座標系上の所定の一軸（例えばＸ軸）に平行な軸に沿
って並ぶように工具ウエハをウエハホルダ上に載置し
て、アライメントマークと基準マークとのＸ座標をアラ
イメント顕微鏡を用いてそれぞれ計測し、この計測結果
から両マークの距離Ｘ0を求める。ここで、工具ウエハ
の中心点（α，β）を原点とする上記の直交座標系とそ
れぞれ平行な直交座標系であるウエハ座標系上における
基準マークのＸ座標をＲＭ、アライメントマークのＸ座
標をＡＭとする。両マークの距離をＸとすると、Ｘ＝Ａ
Ｍ−ＲＭである（これが真値である）。
【０００９】上述したように、アライメントマークは線
幅が狭いため、その計測結果には無視できないレベルの
アライメント顕微鏡のＴＩＳが含まれるが、線幅の広い
基準マークの計測結果に含まれるＴＩＳは零とみなせ
る。そこで、上記の実測値Ｘ0は、アライメントマーク
のＸ座標の計測値をＡＭ(0)、基準マークの計測値をＲ
Ｍ(0)として、次式（１）のように表される。
【００１０】
【００１１】次に、ウエハをウエハホルダ上から回収
し、ウエハの中心（前述のウエハ座標系の原点）を中心
としてウエハを１８０°回転した後、再びウエハホルダ
上に載置し、上記と同様にアライメントマーク及び基準
マークの位置を計測し、両者の距離Ｘ180を求める。こ
の場合、実測値Ｘ180は、アライメントマークのＸ座標
の計測値をＡＭ(180)、基準マークの計測値をＲＭ(180)
として、次式（２）のように表される。
【００１２】 Ｘ180＝ＲＭ(180)−ＡＭ(180) ＝α−ＲＭ−（α−ＡＭ＋ＴＩＳ） ＝ＡＭ−ＲＭ−ＴＩＳ ……（２）
【００１３】上記式（１）、（２）より、アライメント
顕微鏡のＴＩＳを求めると、
【００１４】 ＴＩＳ＝（Ｘ0−Ｘ180）／２ ……（３） となる。
【００１５】以上のようにして求められたＴＩＳは、実
際に露光される（実プロセスの）ウエハ上に形成された
アライメントマークの計測値に対する補正値として用い
られている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たアライメント顕微鏡のＴＩＳ計測方法では、基準マー
クとアライメントマークの両方が形成された特別のウエ
ハ（工具ウエハ）を用意しなければならないとともに、
この工具ウエハに形成されたアライメントマークに対す
るアライメント顕微鏡のＴＩＳしか計測できなかった。
そのため、実際に露光したいウエハ（実プロセスウエ
ハ）に形成されたアライメントマークに対するアライメ
ント顕微鏡のＴＩＳを正確に求めることが困難であり、
各実プロセスウエハにおけるアライメント結果を正しく
補正することはできなかった。
【００１７】また、上記のように工具ウエハをウエハホ
ルダ上から回収し、１８０°回転し、ウエハホルダ上へ
再度載置する、という動作を行うことから、計測作業が
面倒であるとともに、１８０°回転の前後でウエハの中
心位置ずれや回転ずれを招くというおそれもあった。こ
のような場合は、結果的にＴＩＳの計測精度が低下して
しまう。
【００１８】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、例えば、アライメント顕微鏡の
ＴＩＳ計測に好適に用いることができるステージ装置を
提供することにある。
【００１９】本発明の第２の目的は、実プロセスの基板
に対するマーク検出系に起因する検出ずれを、短時間で
かつ精度良く計測することができる計測装置及び計測方
法を提供することにある。
【００２０】本発明の第３の目的は、露光精度を向上す
ることができる露光装置及び露光方法を提供することに
ある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板（Ｗ）を保持するステージ装置であって、２次
元面内で移動するステージ（ＷＳＴ）と；前記ステージ
上に搭載され、前記基板を保持して前記２次元面に直交
する所定の回転軸の回りにほぼ１８０°回転が可能な基
板ホルダ（２５）と；前記基板ホルダを回転駆動する駆
動装置（７４）とを備える。
【００２２】これによれば、２次元面内で移動するステ
ージ上に基板ホルダが搭載され、この基板ホルダが、駆
動装置により、基板を保持して前記２次元面に直交する
所定の回転軸の回りにほぼ１８０°回転可能となってい
る。すなわち、基板を基板ホルダから取り外すことなく
ほぼ１８０°回転させることができる。従って、例え
ば、前述したアライメント顕微鏡のＴＩＳ計測に際し
て、基板を基板ホルダから取り外し、回転後基板ホルダ
上へ基板を再度載置するという面倒な作業を行う必要が
なくなる。また、この場合、基板の回転は基板ホルダ上
に基板を保持したまま行われるので、回転の前後におけ
る基板の中心位置ずれ等が生じるおそれもない。従っ
て、アライメント顕微鏡のＴＩＳ計測を短時間で、かつ
高精度に行うことが可能となる。
【００２３】ここで、「ほぼ１８０°」とは、正確に１
８０°である場合の他、例えば１８０°±１０分程度
（数ｍｒａｄ程度）の角度をも含み、また、「ほぼ１８
０°回転が可能な」であるから、ほぼ１８０°を超える
角度の回転が可能な場合も当然に含む。
【００２４】請求項２に記載の発明は、基板（Ｗ）上に
形成されたマークを光学的に検出するマーク検出系（Ａ
Ｓ）に起因する検出ずれを計測する計測装置であって、
２次元面内で移動するステージ（ＷＳＴ）と；前記ステ
ージの位置を検出する位置検出系（１８）と；前記ステ
ージ上に搭載され、前記基板を保持して前記２次元面に
直交する所定の回転軸の回りにほぼ１８０°回転が可能
で、前記基板の保持面の外側の部分に少なくとも１つの
基準マーク（ＦＭｎ）が配置された基板ホルダ（２５）
と；前記基板ホルダを回転駆動する駆動装置（７４）
と；前記基準マークのうちの少なくとも１つの特定の基
準マークの位置情報と前記基板上の少なくとも１つの選
択された位置合わせマーク（ＡＭｎ）の位置情報とを、
前記基板ホルダの向きが所定方向に設定されている第１
の状態で、前記マーク検出系と前記位置検出系とを用い
て検出する第１の検出制御系（２０）と；前記駆動装置
を介して前記基板ホルダを前記第１の状態から１８０°
回転させた第２の状態で、前記第１の状態で前記位置情
報が検出された前記各マークの位置情報を前記マーク検
出系と前記位置検出系とを用いて検出する第２の検出制
御系（２０）と；前記第１の検出制御系と前記第２の検
出制御系との検出結果を用いて前記マーク検出系に起因
する検出ずれを算出する演算装置（２０）と；を備え
る。
【００２５】ここで、「マーク検出系に起因する検出ず
れ」とは、マーク検出系を構成する光学系の収差分がそ
の大部分を占めるが、検出対象のマークが形成された基
板のプロセスに起因する検出ずれ分をも含む、マーク検
出系に固有の検出ずれを言い、例えば、前述したＴＩＳ
がこれに該当する。
【００２６】これによれば、ステージ上で基板ホルダの
向きが所定方向に設定されている第１の状態で、第１の
検出制御系により、マーク検出系と位置検出系とを用い
て、基板ホルダ上に形成された基準マークのうち特定の
少なくとも１つの位置情報と、基板ホルダ上に搭載され
た基板上の少なくとも１つの選択された位置合わせマー
クの位置情報とが検出される。次に、第２の検出制御系
により、駆動装置を介して基板ホルダが第１の状態から
１８０°回転され、この第２の状態で、マーク検出系と
位置検出系とを用いて、第１の状態で位置情報が検出さ
れた各マークの位置情報が検出される。そして、演算装
置により、第１、第２の検出制御系の検出結果を用いて
マーク検出系に起因する検出ずれが算出される。本発明
によれば、第１の状態と、第２の状態とで、位置合わせ
マークと基準マークとの位置関係の情報をそれぞれ求
め、それらの両者の位置関係の情報を用いて所定の演算
を行うことにより、マーク検出系に起因する検出ずれを
簡易且つ精度良く算出することが可能である。その理由
は、次の通りである。
【００２７】基板が基板ホルダに対して位置ずれしない
限り、第１の状態と第２の状態との間で、実際には、基
準マークと位置合わせマークとは、位置関係に変化が生
じないにもかかわらず、得られる両者の位置関係の情報
は異なったものとなる。これは、それぞれの位置関係の
情報にマーク検出系に起因する検出ずれが含まれるため
である。従って、第１の状態における両者の位置関係の
情報と、第２の状態における両者の位置関係の情報とに
基づいて、所定の演算を行えば、マーク検出系に起因す
る検出ずれを簡単にかつ精度良く検出することができ
る。また、この場合、基準マークが基板ホルダ上に形成
されているので、如何なる基板をホルダ上に載置して
も、上記の検出ずれの計測が可能となり、実際に露光に
用いられる基板上のマークに対するマーク検出系の検出
ずれの計測が可能となる。
【００２８】この場合において、請求項３に記載の発明
の如く、前記第１の検出制御系及び前記第２の検出制御
系の検出結果は、１つの基準マークと前記基板上の特定
の１つの位置合わせマークとの位置情報であることとし
ても良い。かかる場合には、第１の状態、第２の状態で
基準マークと位置合わせマークを１つずつ検出するの
で、マーク検出系に起因する検出ずれの算出を短時間で
行うことが可能となる。
【００２９】上記請求項２に記載の発明に係る計測装置
において、請求項４に記載の発明の如く、前記第１の検
出制御系及び前記第２の検出制御系の検出結果は、同一
の複数の基準マークの位置情報をそれぞれ含み、前記演
算装置は、前記複数の基準マークの位置情報をそれぞれ
統計処理して前記第１、第２の状態における前記基板ホ
ルダの位置に関する情報を算出し、該算出結果を用いて
前記マーク検出系に起因する検出ずれを算出することと
しても良い。かかる場合には、第１、第２の状態で検出
される同一の複数の基準マークの位置情報が統計処理さ
れ、各状態での基板ホルダの位置に関する情報が算出さ
れるので、より正確な基板ホルダの位置に関する情報が
算出され、ひいては、より正確なマーク検出系に起因す
る検出ずれの算出が可能となる。
【００３０】上記請求項２及び４に記載の発明におい
て、請求項５に記載の発明の如く、前記第１の検出制御
系及び前記第２の検出制御系の検出結果は、同一の複数
の位置合わせマークの情報をそれぞれ含み、前記演算装
置は、前記複数の位置合わせマークの位置情報をそれぞ
れ統計処理して前記第１、第２の状態における前記基板
の位置に関する情報を算出し、該算出結果を用いて前記
マーク検出系に起因する検出ずれを算出することとして
も良い。かかる場合には、第１、第２の状態で検出され
る同一の複数の位置合わせマークの位置情報が統計処理
され、各状態での基板の位置に関する情報が算出される
ので、より正確な基板の位置に関する情報を算出するこ
とができ、ひいては、より正確なマーク検出系に起因す
る検出ずれの算出が可能となる。
【００３１】請求項６に記載の発明は、エネルギビーム
（ＩＬ）により基板（Ｗ）を露光して前記基板上に所定
のパターンを形成する露光装置であって、請求項２〜５
のいずれか一項に記載の計測装置（１８，２０，５０
等）と；前記計測装置により計測された前記マーク検出
系（ＡＳ）に起因する検出ずれを補正するように、露光
の際の前記ステージの位置を制御する制御装置（２０）
と；を備える。
【００３２】これによれば、請求項２〜５に記載の各計
測装置により計測されたマーク検出系に起因する検出ず
れを補正するように、制御装置により、露光の際のステ
ージの位置が制御されるので、基板の露光を高精度に行
うことが可能になる。
【００３３】請求項７に記載の発明は、基板（Ｗ）上に
形成されたマークを光学的に検出するマーク検出系（Ａ
Ｓ）に起因する収差を計測する計測方法であって、外周
部の近傍に少なくとも１つの基準マーク（ＦＭｎ）が形
成された基板ホルダ（２５）上に、少なくとも１つの位
置合わせマーク（ＡＭｎ）が形成された基板を載置する
第１工程と；前記基準マークのうちの少なくとも１つの
特定の基準マークと、前記基板上の少なくとも１つの選
択された位置合わせマークとを、前記基板ホルダの向き
が所定方向に設定されている第１の状態で、前記マーク
検出系を用いて検出し、該検出結果と前記各マークの検
出時の前記基板ホルダの位置とに基づいて前記検出対象
の各マークの位置情報を求める第２工程と；前記基板ホ
ルダを前記第１の状態から前記基板の載置面にほぼ直交
する所定の回転軸の回りに１８０°回転させた第２の状
態で、前記検出対象の各マークを前記マーク検出系を用
いて検出し、該検出結果と前記各マークの検出時の前記
基板ホルダの位置とに基づいて前記検出対象の各マーク
の位置情報を求める第３工程と；前記第２、第３工程で
それぞれ求められた前記検出対象の各マークの位置情報
を用いて前記マーク検出系に起因する検出ずれを算出す
る第４工程と；を含む。
【００３４】これによれば、第１工程において、外周部
の近傍に少なくとも１つの基準マークが形成された基板
ホルダ上に、少なくとも１つの位置合わせマークが形成
された基板を載置し、第２工程において、基板ホルダの
向きが所定方向に設定されている第１の状態で、基準マ
ークのうちの少なくとも１つの特定の基準マークと、基
板上の少なくとも１つの選択された位置合わせマークと
を、マーク検出系を用いて検出し、該検出結果と各マー
クの検出時の基板ホルダの位置とに基づいて検出対象の
各マークの位置情報を求める。また、第３工程では、基
板ホルダを第１の状態から基板の載置面にほぼ直交する
所定の回転軸の回りに１８０°回転させた第２の状態
で、検出対象の各マークをマーク検出系を用いて検出
し、該検出結果と各マークの検出時の基板ホルダの位置
とに基づいて検出対象の各マークの位置情報を求める。
そして、第４工程では、第２、第３工程でそれぞれ求め
た検出対象の各マークの位置情報を用いてマーク検出系
に起因する検出ずれを算出する。この場合も、請求項２
と同様の理由により、マーク検出系に起因する検出ずれ
を簡易且つ高精度に求めることができる。
【００３５】この場合において、請求項８に記載の発明
の如く、前記第２工程及び第３工程では、１つの基準マ
ークと前記基板上の特定の１つの位置合わせマークとの
位置情報を求めることとしても良い。かかる場合には、
第１の状態、第２の状態で基準マークと位置合わせマー
クを１つずつ検出するので、マーク検出系に起因する検
出ずれの算出を短時間で行うことが可能となる。
【００３６】上記請求項７に記載の発明に係る計測方法
において、請求項９に記載の発明の如く、前記第２工程
及び第３工程で求められる位置情報には、同一の複数の
基準マークの位置情報がそれぞれ含まれ、前記第４工程
では、前記複数の基準マークの位置情報をそれぞれ統計
処理して前記第１、第２の状態における前記基板ホルダ
の位置に関する情報を算出し、該算出結果を用いて前記
マーク検出系に起因する収差を算出することとしても良
い。かかる場合には、第１、第２の状態で検出される同
一の複数の基準マークの位置情報が統計処理され、各状
態での基板ホルダの位置に関する情報が算出されるの
で、より正確な基板ホルダの位置に関する情報を算出す
ることができ、ひいては、より正確なマーク検出系に起
因する検出ずれの算出が可能である。
【００３７】上記請求項７及び９に記載の各発明に係る
計測方法において、請求項１０に記載の発明の如く、前
記第２工程及び第３工程で求められる位置情報には、同
一の複数の位置合わせマークの位置情報がそれぞれ含ま
れ、前記第４工程では、前記複数の位置合わせマークの
位置情報をそれぞれ統計処理して前記第１、第２の状態
における前記基板の位置に関する情報を算出し、該算出
結果を用いて前記マーク検出系に起因する検出ずれを算
出することとしても良い。かかる場合には、第１、第２
の状態で検出される同一の複数の位置合わせマークの位
置情報が統計処理され、各状態での基板の位置に関する
情報が算出されるので、より正確な基板の位置に関する
情報を算出することができ、ひいては、より正確なマー
ク検出系に起因する検出ずれの算出が可能となる。
【００３８】この場合において、請求項１１に記載の発
明の如く、前記基板の位置に関する情報は、前記複数の
位置合わせマークの位置情報の平均値に基づいて得られ
ることとしても良い。
【００３９】上記請求項９及び１０に記載の各発明に係
る計測方法において、請求項１２に記載の発明の如く、
前記統計処理の結果として得られる前記位置に関する情
報は、前記基板ホルダの移動を規定する直交座標系上の
座標軸方向のオフセットであることとすることができ
る。
【００４０】請求項１３に記載の発明は、エネルギビー
ム（ＩＬ）により基板（Ｗ）を露光して前記基板上に所
定のパターンを形成する露光方法であって、請求項７〜
１２のいずれか一項に記載の計測方法により前記マーク
検出系に起因する検出ずれを計測する工程と；計測され
た前記マーク検出系に起因する検出ずれを補正するよう
に、露光の際の前記基板ホルダの位置を制御する工程
と；を含む。
【００４１】これによれば、請求項７〜１２に記載の各
計測方法により計測されたマーク検出系に起因する検出
ずれを補正するように、露光の際のステージの位置が制
御されるので、基板の露光を高精度に行うことが可能に
なる。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
１〜図５に基づいて説明する。
【００４３】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・スキャン方式の投影露光装置であ
る。この露光装置１００は、照明系１０、レチクルＲを
保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、基
板としてのウエハＷが搭載されるステージ装置５０、及
び装置全体を統括制御する主制御系２０等を備えてい
る。
【００４４】前記照明系１０は、例えば特開平１０−１
１２４３３号公報などに開示されるように、光源、フラ
イアイレンズ又はロッドインテグレータ（内面反射型イ
ンテグレータ）等からなる照度均一化光学系、リレーレ
ンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダ
イクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成
されている。この照明系１０では、回路パターン等が描
かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定された
スリット状の照明領域部分をエネルギビームとしての照
明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照
明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４
８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波
長１９３ｎｍ）、あるいはＦ2レーザ光（波長１５７ｎ
ｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬと
して、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ
線等）を用いることも可能である。
【００４５】前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチ
クルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチ
クルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含む不
図示のレチクルステージ駆動部によって、レチクルＲの
位置決めのため、照明系１０の光軸（後述する投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆
動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ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。
【００４６】レチクルステージＲＳＴのステージ移動面
内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル
干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、
例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。
レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位
置情報はステージ制御系１９及びこれを介して主制御系
２０に供給される。ステージ制御系１９では、主制御系
２０からの指示に応じ、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部（図示省略）を
介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
【００４７】レチクルＲの上方には、不図示ではある
が、一対のレチクルアライメント系が配置されている。
この一対のレチクルアライメント系は、照明光ＩＬと同
じ波長の照明光にて検出対象のマークを照明するための
落射照明系と、その検出対象のマークの像を撮像するた
めのレチクルアライメント顕微鏡とをそれぞれ含んで構
成されている。レチクルアライメント顕微鏡は結像光学
系と撮像素子とを含んでおり、レチクルアライメント顕
微鏡による撮像結果は主制御系２０に供給されている。
この場合、レチクルＲからの検出光をレチクルアライメ
ント系に導くための不図示の偏向ミラーが移動自在に配
置されており、露光シーケンスが開始されると、主制御
系２０からの指令により、不図示の駆動装置により偏向
ミラーはそれぞれレチクルアライメント系と一体的に照
明光ＩＬの光路外に退避される。
【００４８】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの
方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとして
は、例えば両側テレセントリックで所定の縮小倍率（例
えば１／５、又は１／４）を有する屈折光学系が使用さ
れている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによ
ってレチクルＲの照明領域が照明されると、このレチク
ルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介
してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小
像（部分倒立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布さ
れたウエハＷ上に形成される。
【００４９】前記ステージ装置５０は、ステージとして
のウエハステージＷＳＴと、基板ホルダとしてのウエハ
ホルダ２５と、これらウエハステージＷＳＴ及びウエハ
ホルダ２５を駆動するウエハステージ駆動部２４とを備
えている。前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系Ｐ
Ｌの図１における下方で、不図示のベース上に配置さ
れ、ウエハステージ駆動部を構成する不図示のリニアモ
ータ等によってＸＹ方向へ駆動されるＸＹステージ３１
と、該ＸＹステージ３１上に載置され、不図示のＺ・チ
ルト駆動機構によって、Ｚ方向及びＸＹ面に対する傾斜
方向へ微小駆動されるＺ・チルトステージ３０とを備え
ている。また、前記ウエハホルダ２５は、Ｚ・チルトス
テージ３０上に設けられ、ウエハＷを吸着保持するよう
になっている。
【００５０】ウエハホルダ２５は、ウエハホルダ２５を
Ｚ・チルトステージ３０とともに一部破砕して示す図２
及び図４（Ａ）等を総合すると分かるように、円板状の
形状を有しており、その上面には、図２に示されるよう
に、同心円で径の異なる溝６４が複数形成されている。
これらの溝６４には不図示の吸引孔が多数設けられてお
り、これらの吸引孔を介して不図示のバキュームポンプ
の真空吸引力によりウエハＷがウエハホルダ２５上に吸
着保持されるようになっている。
【００５１】また、Ｚ・チルトステージ３０には、図２
に示されるように、ウエハホルダ２５の下半部が嵌合可
能な丸穴７２が形成されている。ウエハホルダ２５は、
この丸穴７２にその下半部が嵌合した状態で、不図示の
真空吸引機構による真空吸引力により、Ｚ・チルトステ
ージ３０に固定されるようになっている。
【００５２】前記Ｚ・チルトステージ３０の底部には、
前記丸穴７２の内部の底面の中心部に相当する位置に、
上下動・回転機構７４が埋め込まれている。この上下動
・回転機構７４は、不図示のモータ等を含み、一端がウ
エハホルダ２５の底面に固定された駆動軸７５を上下動
及びほぼ１８０°回転させる機構である。この上下動・
回転機構７４は、図１のウエハステージ駆動部２４の一
部を構成するもので、図１のステージ制御系１９によっ
て制御される。
【００５３】また、丸穴７２の内部の底面上には、ウエ
ハステージ駆動部２４を構成する駆動機構により駆動さ
れる３本の上下動ピン（センターアップ）７８が設けら
れている。これらの上下動ピン７８は、ウエハホルダ２
５がＺ・チルトステージ３０上に吸着固定された状態で
は、それぞれの先端部が、それぞれの上下動ピン７８に
対向するウエハホルダ２５の所定位置にそれぞれ形成さ
れた不図示の丸孔をそれぞれ介してウエハホルダ２５の
上面側に出没可能になっている。従って、ウエハ交換時
には、３本の上下動ピン７８によってウエハＷを３点で
支持し、あるいは上下動させたりすることができるよう
になっている。
【００５４】ウエハホルダ２５の上面には、図４（Ａ）
に示されるように、ウエハＷの周囲の部分に所定の位置
関係、具体的には正方形の各頂点の位置に、４つの計測
用基準板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが配設されて
いる。これらの計測用基準板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，
２１Ｄの上面は、ウエハホルダ２５上に載置されるウエ
ハＷの表面と同じ高さとなるように設定されている。
【００５５】これらの計測用基準板２１Ａ，２１Ｂ，２
１Ｃ，２１Ｄの上面には、基準マークＦＭ１，ＦＭ２，
ＦＭ３，ＦＭ４がそれぞれ形成されている。これらの基
準マークＦＭ１〜ＦＭ４は、図３の拡大平面図に示され
るように、Ｘ軸方向に配列された、例えば６μｍＬ／Ｓ
マークから成るＸ軸マーク２６Ｘと、Ｙ軸方向に配列さ
れた、例えば６μｍＬ／Ｓマークから成るＹ軸マーク２
６Ｙ、及びＸ軸方向に配列された例えば０．２μｍＬ／
Ｓマークから成るセグメント（全幅６μｍ）が、例えば
６μｍのピッチでＸ軸方向に配列されたセグメントマー
ク２７Ｘと、Ｙ軸方向に配列された、例えば０．２μｍ
Ｌ／Ｓマークから成るセグメント（全幅６μｍ）が、例
えば６μｍのピッチでＹ軸方向に配列されたセグメント
マーク２７Ｙとを備えている。なお、このＸ軸、Ｙ軸マ
ーク（２６Ｘ，２６Ｙ）及びセグメントマーク（２７
Ｘ，２７Ｙ）は計測用基準板上に少なくとも一方が形成
されていれば良く、線幅が６μｍと広いＸ、Ｙ軸マーク
（２６Ｘ，２６Ｙ）の形成が困難な場合には、線幅の狭
いセグメントマーク（２７Ｘ，２７Ｙ）のみを形成する
こととしても良い。
【００５６】なお、計測用基準板２１Ａ〜２１Ｄは、後
述するアライメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳの計測の基準と
なるものであるから、アライメント顕微鏡ＡＳの光学収
差等によって計測結果が変動しないよう、収差の影響を
受け難い形状（ピッチ、段差、組成等）とされている。
【００５７】また、図２に示されるように、ウエハステ
ージＷＳＴを構成するＺ・チルトステージ３０上のウエ
ハＷ近傍には、基準マーク板４０が固定されている。こ
の基準マーク板４０の表面は、ウエハホルダ２５の表面
と同じ高さに設定され、この表面には図４（Ａ）に示さ
れるように所定の位置関係で、一対の第１基準マークＭ
Ｋ１，ＭＫ３と、第２基準マークＭＫ２とが形成されて
いる。
【００５８】図１に戻り、ＸＹステージ３１は、走査方
向（Ｙ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露光領域に位置させ
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。
【００５９】ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位
置（θｚ回転を含む）は、Ｚ・チルトステージ３０の上
面に設けられた移動鏡１７を介して、位置検出系として
のウエハレーザ干渉計システム１８によって、例えば
０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。こ
こで、実際には、Ｚ・チルトステージ３０上には、例え
ば図４（Ａ）に示されるように、走査方向（Ｙ方向）に
直交する反射面を有するＹ移動鏡１７Ｙと非走査方向
（Ｘ方向）に直交する反射面を有するＸ移動鏡１７Ｘと
が設けられ、これに対応してウエハレーザ干渉計システ
ム１８もＹ移動鏡に垂直に干渉計ビームを照射するＹ干
渉計と、Ｘ移動鏡に垂直に干渉計ビームを照射する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１７、ウエハレーザ干渉計システム１８として示
されている。すなわち、本実施形態では、ウエハステー
ジＷＳＴの移動位置を規定する静止座標系（直交座標
系）が、ウエハレーザ干渉計システム１８のＹ干渉計及
びＸ干渉計の測長軸によって規定されている。以下にお
いては、この静止座標系を「ステージ座標系」とも呼
ぶ。なお、ウエハレーザ干渉計システム１８のＹ干渉計
及びＸ干渉計の少なくとも一方は、測長軸を複数有する
多軸干渉計であり、この干渉計によって、ウエハステー
ジＷＳＴ（より正確には、Ｚ・チルトステージ３０）の
θｚ回転(ヨーイング）も計測されている。
【００６０】ウエハステージＷＳＴのステージ座標系上
における位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１
９、及びこれを介して主制御系２０に供給される。ステ
ージ制御系１９では、主制御系２０の指示に応じ、ウエ
ハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基
づき、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステー
ジＷＳＴを制御する。
【００６１】投影光学系ＰＬの側面には、オフアクシス
方式のマーク検出系としてのアライメント顕微鏡ＡＳが
設けられている。このアライメント顕微鏡ＡＳとして
は、ここでは、例えば特開２０００−７７２９５号公報
などに開示されているような（Field Image Alignment
(ＦＩＡ）系）が用いられている。このアライメント顕
微鏡ＡＳは、所定の波長幅を有する照明光（例えば白色
光）をウエハに照射し、ウエハ上の位置合わせマークと
してのアライメントマークの像と、対物レンズ等によっ
てウエハと共役な面内に配置された指標板上の指標マー
クの像とを、撮像素子（ＣＣＤカメラ等）の受光面上に
結像して検出するものである。アライメント顕微鏡ＡＳ
はアライメントマーク及び基準マーク板４０上の第１基
準マークの撮像結果を、主制御系２０へ向けて出力す
る。
【００６２】さらに、本実施形態の露光装置１００で
は、ウエハＷのＺ方向位置は、図示は省略されている
が、例えば特開平６−２８３４０３号公報等に開示され
る多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサによっ
て計測されるようになっており、このフォーカスセンサ
の出力が主制御系２０に供給され、主制御系２０ではＺ
・チルトステージ３０を制御していわゆるフォーカスレ
ベリング制御を行うようになっている。
【００６３】主制御系２０は、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、装置の構成各
部を統括して制御する。
【００６４】次に、上述のようにして構成された本実施
形態の露光装置１００により、１ロット（例えば２５
枚）のウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以
降の層の露光処理を行う際の動作について、説明する。
【００６５】まず、不図示のレチクルローダによって、
レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲがロードされ
る。このレチクルＲのロード後、主制御系２０では、レ
チクルアライメント及びベースライン計測を行う。具体
的には、主制御系２０では、ステージ制御系１９及びウ
エハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴ
上の基準マーク板４０を投影光学系ＰＬの直下に位置決
めし、不図示のレチクルアライメント系を用いてレチク
ルＲ上の一対のレチクルアライメントマークと基準マー
ク板４０上の前記一対のレチクルアライメントマークに
それぞれ対応するレチクルアライメント用の一対の第１
基準マークＭＫ１，ＭＫ３との相対位置を検出する。そ
の後、主制御系２０ではウエハステージＷＳＴを所定
量、例えばベースライン量の設計値だけＸＹ面内で移動
して、アライメント顕微鏡ＡＳを用いて基準マーク板４
０上のベースライン計測用の第２基準マークＭＫ２を検
出する。ここで、第２基準マークＭＫ２としては、位相
パターン（ラインアンドスペース段差マーク）が用いら
れており、主制御系２０では、このアライメント顕微鏡
ＡＳを用いての第２基準マークＭＫ２の検出の際に、例
えば特開２０００−７７２９５号公報に開示されるよう
に、ウエハホルダ２５をＺ・チルトステージ３０を介し
てＺ軸方向に所定ステップで移動させながら、位相パタ
ーンのエッジに対応する像の非対称性又は位相パターン
の凹凸部の像強度の差異を計測することにより、焦点位
置を検出し、その位置（ベストフォーカス状態）で第２
基準マークＭＫ２の検出するようになっている。
【００６６】また、主制御系２０では、このとき得られ
るアライメント顕微鏡ＡＳの検出中心と第２基準マーク
ＭＫ２の相対位置関係及び先に計測したレチクルアライ
メントマークと基準マーク板４０上の第１基準マークＭ
Ｋ１，ＭＫ３との相対位置と、それぞれに対応するウエ
ハレーザ干渉計システム１８の計測値とに基づいて、ベ
ースライン量（レチクルパターンの投影位置とアライメ
ント顕微鏡ＡＳの検出中心（指標中心）との相対位置関
係）を計測する。
【００６７】このような一連の準備作業が終了した時点
で、以下に述べる、ウエハ処理動作が開始される。
【００６８】まず、ウエハ処理動作では、不図示のウエ
ハローダによってウエハホルダ２５上にロット先頭（ロ
ット内の第１枚目）のウエハＷがロードされ、真空吸着
される。
【００６９】ウエハＷ上には、図４（Ａ）に示されるよ
うに、複数のショット領域がマトリクス状に配列され、
各ショット領域には前工程までの露光及び現像等により
それぞれチップパターンが形成されている。また、各シ
ョット領域には、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を
用いて代表的に示されるように、位置合わせマークとし
てのアライメントマークが付随して設けられている。な
お、アライメントマークは、実際には、隣接ショット間
のストリートライン上に設けられるが、ここでは、説明
の便宜上、ショットの内部の位置に設けた場合が示され
ている。
【００７０】また、このとき、ウエハＷは、不図示のプ
リアライメント装置により、中心出しと回転位置合わせ
が行われている。また、このウエハロードの際のウエハ
ステージＷＳＴのヨーイングも前述したウエハレーザ干
渉計システム１８によって管理されている。従って、ウ
エハＷは、ウエハ中心から見たノッチ（Ｖ字状の切り欠
き）の方向がステージ座標系上の＋Ｙ方向とほぼ一致す
る方向（以下、「１８０°の方向」という）でウエハホ
ルダ２５上にロードされる。このウエハロード後のウエ
ハステージＷＳＴ（ウエハＷ及びウエハホルダ２５）の
状態が、図４（Ａ）に示されており、ここでのウエハＷ
とウエハホルダ２５の状態を以下の説明においては、
「第１の状態」と呼ぶものとする。
【００７１】ここで、ウエハホルダ２５と、このウエハ
ホルダ２５上で保持されたウエハＷとを用いたアライメ
ント顕微鏡ＡＳに起因する検出ずれである、ＴＩＳ（To
ol Induced Shift）の計測が開始される。
【００７２】まず、主制御系２０は、ウエハＷに形成さ
れたアライメントマークＡＭｎ（ｎ＝１，２，３，４）
の位置座標ＡＭｎ(1)（ＡＭ１(1)，ＡＭ２(1)，ＡＭ３
(1)，ＡＭ４(1)）と、ウエハホルダ２５に設けられた基
準マークＦＭｎの位置座標ＦＭｎ(1)（ＦＭ１(1)，ＦＭ
２(1)，ＦＭ３(1)，ＦＭ４(1)）を計測する。
【００７３】具体的には、ステージ制御系１９が、主制
御系２０からの指示に応じ、ウエハレーザ干渉計システ
ム１８の計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ
のＸＹ２次元方向の移動を制御して基準マーク、アライ
メントマークをアライメント顕微鏡ＡＳの真下に順次位
置決めする。そして、位置決めの都度、主制御系２０で
は、そのときのアライメント顕微鏡ＡＳの計測値、すな
わちその検出中心（指標中心）に対する検出対象のマー
クの位置の情報と、そのときのウエハレーザ干渉計シス
テム１８の計測値とを、メモリ内に順次格納する。この
場合において、主制御系２０では、例えば特開２０００
−７７２９５号公報に開示されるように、ウエハホルダ
２５をＺ・チルトステージ３０を介してＺ軸方向に所定
ステップで移動させながら、位相パターンから成る基準
マークやアライメントマークのエッジに対応する像の非
対称性、又は凹凸部の像強度の差異を計測することによ
り、焦点位置を検出し、その位置（ベストフォーカス状
態）で各マークを検出するようになっている。
【００７４】ここで、上記の各マークの計測順序として
は、図５（Ａ）に示されるようにウエハＷ上のアライメ
ントマークＡＭｎを円周に沿って順に計測し、その後ウ
エハホルダ２５上の基準マークＦＭｎを円周に沿って順
に計測するようにしても良いし、あるいは、計測時間及
びウエハステージＷＳＴの駆動距離を短縮するため、図
５（Ｂ）に示されるように円周に沿って、アライメント
マークＡＭｎと基準マークＦＭｎを交互に計測するよう
にしても良い。
【００７５】次に、主制御系２０では、上述の計測によ
り得られた、各計測結果と先に計測したベースライン量
とに基づいて、ウエハＷに形成されたアライメントマー
クＡＭｎ（ｎ＝１，２，３，４）のステージ座標系上に
おける位置座標ＡＭｎ(1)（ＡＭ１(1)，ＡＭ２(1)，Ａ
Ｍ３(1)，ＡＭ４(1)）と、ウエハホルダ２５に設けられ
た基準マークＦＭｎのステージ座標系上における位置座
標ＦＭｎ(1)（ＦＭ１( 1)，ＦＭ２(1)，ＦＭ３(1)，ＦＭ
４(1)）とを算出する。
【００７６】次に、主制御系２０では、次の式（４）の
演算を行って、ウエハＷの向きが１８０°の方向に設定
された第１の状態におけるウエハホルダ２５の中心位置
Ｈ18 0を求める。 Ｈ180＝（ＦＭ１(1)＋ＦＭ２(1)＋ＦＭ３(1)＋ＦＭ４(1)）／４……（４） 勿論、このＨ180は実際には、２次元の座標値である。
【００７７】次に、主制御系２０は、第１の状態におけ
るウエハＷ上の代表点（便宜上Ｐ点と呼ぶ）の位置座標
Ｗ180を、次式（５）に基づいて算出する。 Ｗ180＝（ＡＭ１(1)＋ＡＭ２(1)＋ＡＭ３(1)＋ＡＭ４(1)）／４……（５） 勿論、このＷ180は実際には、２次元の座標値である。
【００７８】次いで、主制御系２０は、第１の状態にお
ける、ホルダ中心位置とウエハ上の代表点とのＸ軸方向
の距離Ｌ180ｘ，Ｙ軸方向の距離Ｌ180ｙを、次式
（６）、（７）にそれぞれ基づいて算出し、それらの算
出結果をメモリに記憶する。 Ｌ180ｘ＝Ｗ180ｘ−Ｈ180ｘ ……（６） Ｌ180ｙ＝Ｗ180ｙ−Ｈ180ｙ ……（７）
【００７９】ここで、第１の状態における、Ｘ軸方向の
距離Ｌ180ｘ，Ｙ軸方向の距離Ｌ180ｙは、それぞれ次式
（６）’，（７）’のように表すこともできる。 ここで、Ｗｘは、ウエハホルダの中心を原点とし、かつ
ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）に平行な座標軸を有するホル
ダ座標系上における上記のウエハ上の代表点のＸ座標値
（真の値）である。また、ＴＩＳｘは、アライメント顕
微鏡ＡＳのＴＩＳのＸ成分である。
【００８０】 Ｌ180ｙ＝（Ｗｙ＋Ｈ180ｙ＋ＴＩＳｙ）−Ｈ180ｙ ＝Ｗｙ＋ＴＩＳｙ ……（７）’ ここで、Ｗｙは、上記のホルダ座標系上における上記の
ウエハ上の代表点のＹ座標値（真の値）である。また、
ＴＩＳｙは、アライメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳのＹ成分
である。
【００８１】上述のようにして、第１の状態における計
測が終了すると、主制御系２０からの指示に応じて、ス
テージ制御系１９により、上下動・回転機構７４が制御
され、ウエハＷを吸着保持した状態でウエハホルダ２５
が図２に示される程度まで上昇される。そして、所定高
さまで上昇したところで、前記ステージ制御系１９によ
り、上下動・回転機構７４を介してウエハホルダ２５が
１８０°回転される。その後、ステージ制御系１９によ
り、上下動・回転機構７４が制御され、ウエハホルダ２
５が元の高さまで下降される。なお、この１８０°回転
後におけるウエハＷ及びウエハホルダ２５の状態が図４
（Ｂ）に示されており、以下においては、この状態を
「第２の状態」と呼ぶものとする。
【００８２】この第２の状態では、ウエハＷは、ノッチ
の方向がウエハ中心から見て−Ｙ方向に一致する０°の
方向を向いている。そして、上述した第１の状態の場合
と同様にして、主制御系２０の管理の下、アライメント
マークＡＭｎ（ｎ＝１，２，３，４）の位置座標ＡＭｎ
(2)（ＡＭ１(2)，ＡＭ２(2)，ＡＭ３(2)，ＡＭ４(2)）
と、ウエハホルダ２５に設けられた基準マークＦＭｎの
位置座標ＦＭｎ(2)（ＦＭ１(2)，ＦＭ２(2)，ＦＭ
３(2)，ＦＭ４(2)）の計測が行われる。
【００８３】この場合においても、実際に測定されたア
ライメントマークの計測値にはアライメント顕微鏡ＡＳ
のＴＩＳが含まれている。一方、基準マークの計測値に
含まれるアライメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳはゼロとみな
せる。
【００８４】次に、主制御系２０では、次式（８）の演
算を行って、ウエハＷの向きが０°の方向に設定された
第２の状態におけるウエハホルダ２５の中心位置Ｈ0を
求める。 Ｈ0＝（ＦＭ１(2)＋ＦＭ２(2)＋ＦＭ３(2)＋ＦＭ４(2)）／４……（８） 勿論、このＨ0は実際には、２次元の座標値である。
【００８５】次に、主制御系２０は、第２の状態におけ
るウエハ上の代表点Ｐの位置座標Ｗ 0を、次式（９）に
基づいて算出する。 Ｗ0＝（ＡＭ１(2)＋ＡＭ２(2)＋ＡＭ３(2)＋ＡＭ４(2)）／４……（９） 勿論、このＷ0は実際には、２次元の座標値である。
【００８６】次いで、主制御系２０は、第２の状態にお
けるホルダ中心位置とウエハ上の代表点ＰとのＸ軸方向
の距離Ｌ0ｘ，Ｙ軸方向の距離Ｌ0ｙを、次式（１０）、
（１１）にそれぞれ基づいて算出し、それらの算出結果
をメモリに記憶する。 Ｌ0ｘ＝Ｈ0ｘ−Ｗ0ｘ ……（１０） Ｌ0ｙ＝Ｈ0ｙ−Ｗ0ｙ ……（１１）
【００８７】ここで、「第１の状態」から「第２の状
態」へと移る際には、ウエハホルダ２５とウエハＷの位
置関係が一定に保たれた状態で、ウエハホルダ２５の回
転軸の中心（ウエハホルダの中心にほぼ一致）を中心と
してウエハＷを保持したウエハホルダ２５が１８０°回
転され、かつアライメント顕微鏡ＡＳは同一の姿勢を維
持している。従って、ホルダ中心位置とウエハ上の代表
点ＰとのＸ軸方向の距離Ｌ0ｘ，Ｙ軸方向の距離Ｌ0ｙ
は、それぞれ次式（１０）’，（１１）’のように表す
ことができる。 Ｌ0ｘ ＝Ｈ0ｘ−（Ｈ0ｘ−Ｗｘ＋ＴＩＳｘ） ＝Ｗｘ−ＴＩＳｘ ……（１０）’ Ｌ0ｙ ＝Ｈ0ｙ−（Ｈ0ｙ−Ｗｙ＋ＴＩＳｙ） ＝Ｗｙ−ＴＩＳｙ ……（１１）’
【００８８】上記の式（６）’と式（１０）’、及び式
（７）’と式（１１）’より、次のようなＴＩＳｘ，Ｔ
ＩＳｙの算出式が得られる。 ＴＩＳｘ＝（Ｌ180ｘ−Ｌ0ｘ）／２ ……（１２） ＴＩＳｙ＝（Ｌ180ｙ−Ｌ0ｙ）／２ ……（１３）
【００８９】そこで、主制御系２０は、上式（１２）、
（１３）に基づいてアライメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳの
Ｘ成分、Ｙ成分を算出する。
【００９０】以上のようにして求められたアライメント
顕微鏡ＡＳのＴＩＳは、第２の状態で計測されたアライ
メントマークの位置座標ＡＭｎ(2)（ＡＭ１(2)、ＡＭ２
(2)、ＡＭ３(2)、ＡＭ４(2)）から差し引かれ、真のア
ライメントマークの位置ＡＭｎ(0)が求められる。
【００９１】すなわち、主制御系２０では、次式（１
４）に基づいて、アライメントマーク位置の計測結果に
ＴＩＳ補正を行う。 ＡＭｎ(0)＝ＡＭｎ(2)−ＴＩＳ …（１４） この補正後の値を基に、例えば特開昭６１−４４４２９
号公報等に詳細に開示される最小二乗法を用いた統計演
算により、ウエハＷ上のショット領域の配列座標を算出
するエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧ
Ａ）方式によるファインアライメントを行う。
【００９２】次いで、主制御系２０では、ウエハＷ上の
各ショット領域をステップ・アンド・スキャン方式で露
光する。この露光動作は、次のようにして行われる。
【００９３】すなわち、ステージ制御系１９では、主制
御系２０から前述のアライメント結果に基づいて与えら
れる指令に応じ、Ｘ軸、Ｙ軸干渉計の計測値をモニタし
つつ、ウエハステージ駆動部２４を制御してウエハＷの
第１ショットの露光のための走査開始位置にウエハステ
ージＷＳＴを移動する。このとき、アライメント結果と
して、アライメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳを補正したアラ
イメントマークの位置情報が用いられ、これに応じて求
められたショット配列座標に基づいて走査開始位置が算
出されているので、上記の主制御系２０からの指令に応
じてウエハステージＷＳＴを移動すれば、結果的にアラ
イメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳを補正するように、ウエハ
ステージＷＳＴ（ウエハホルダ２５）の位置制御が行わ
れることとなる。
【００９４】次に、ステージ制御系１９では、主制御系
２０の指示に応じてレチクルＲとウエハＷ、すなわちレ
チクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸
方向の相対走査を開始する。両ステージＲＳＴ、ＷＳＴ
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１０からの紫外パルス光によってレチクル
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、ステージ制御系１９が、前述し
たウエハレーザ干渉計システム１８及びレチクル干渉計
１６の計測値をモニタしつつ、不図示のレチクル駆動部
及びウエハステージ駆動部２４を制御することにより行
われる。
【００９５】ステージ制御系１９は、特に上記の走査露
光時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速
度ＶｒとウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖ
ｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率（１／４倍あるいは
１／５倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御
を行う。
【００９６】そして、レチクルＲのパターン領域の異な
る領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全
面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第
１ショットの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を介して第１ショット
に縮小転写される。
【００９７】上述のようにして、第１ショットの走査露
光が終了すると、主制御系２０からの指示に基づき、ス
テージ制御系１９により、ウエハステージ駆動部２４を
介してウエハステージＷＳＴがＸ、Ｙ軸方向にステップ
移動され、第２ショットの露光のための走査開始位置に
移動される。
【００９８】そして、主制御系２０の指示に応じて、ス
テージ制御系１９、及び不図示のレーザ制御装置によ
り、上述と同様に各部の動作が制御され、ウエハＷ上の
第２ショットに対して上記と同様の走査露光が行われ
る。
【００９９】このようにして、ウエハＷ上のショットの
走査露光と次ショット露光のためのステッピング動作と
が繰り返し行われ、ウエハＷ上の露光対象ショットの全
てにレチクルＲのパターンが順次転写される。
【０１００】ウエハＷ上の全露光対象ショットへのパタ
ーン転写が終了すると、次のウエハと交換され、上記と
同様のアライメント、露光動作が行なわれる。但し、ロ
ット内の第２枚目以降のウエハについては、上述したア
ライメント顕微鏡のＴＩＳ計測は省略できる。これは、
同一ロット内のウエハについては、同一プロセスを経て
同一のアライメントマークが形成されているので、ロッ
ト先頭のウエハを計測して求めたＴＩＳの値をそのまま
用いて、アライメント計測結果にＴＩＳ補正を行っても
十分高精度なＴＩＳ補正が可能だからである。
【０１０１】従って、ロット内の第２枚目以降のウエハ
については、基準マークＦＭ１〜ＦＭ４の位置計測を省
略し、予め選択された特定の複数のショット領域（サン
プルショット）に付設されたアライメントマークの位置
計測のみを行って、ＥＧＡ方式のウエハアライメントを
行うだけで良い。
【０１０２】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、ウエハレーザ干渉計システム１８、主制御
系２０、ウエハホルダ２５、上下動・回転機構７４等に
よって、アライメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳを計測する計
測装置が構成されている。また、主制御系２０によっ
て、第１の検出制御系、第２の検出制御系、演算装置が
構成され、該主制御系２０とステージ制御系１９とによ
って制御装置が構成されている。
【０１０３】以上詳細に説明したように、本実施形態の
露光装置１００によると、ウエハステージＷＳＴ上でウ
エハホルダ２５の向きが所定方向に設定されている「第
１の状態」で、アライメント顕微鏡ＡＳとウエハレーザ
干渉計システム１８とを用いて、ウエハホルダ２５上に
形成された基準マークＦＭ１〜ＦＭ４の位置情報と、ウ
エハホルダ２５上に搭載されたウエハＷ上のアライメン
トマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置情報が検出され、更にウ
エハホルダ２５を「第１の状態」から１８０°回転させ
た「第２の状態」で、「第１の状態」において位置情報
が検出された各マークの位置情報が、再び検出される。
そして、それぞれの検出結果を用いてアライメント顕微
鏡ＡＳに起因する検出誤差、すなわちＴＩＳが算出され
る。また、ＴＩＳ計測を、実プロセスのウエハを用いて
行うことができるので、工具ウエハを用意する必要がな
くなるとともに、実際に露光に用いられるウエハ上のア
ライメントマークの位置計測結果に基づいてＴＩＳが算
出される。従って、実プロセスのウエハに対するアライ
メント顕微鏡ＡＳのＴＩＳを、短時間でかつ精度良く計
測することができる。
【０１０４】また、このようにして求められたアライメ
ント顕微鏡ＡＳのＴＩＳを、実際に計測された値から差
し引き、その値に基づいてレチクルＲとウエハＷ上の各
ショット領域との位置合わせ（ファインアライメント）
が行なわれるので、重ね合せ精度の向上により、高精度
な露光を実現することが可能となる。
【０１０５】また、本実施形態では、ウエハを保持する
ウエハホルダ２５が、ウエハステージＷＳＴ上でほぼ１
８０°の回転が可能な構成となっている。従って、前述
した工具ウエハを用いた従来のアライメント顕微鏡のＴ
ＩＳ計測を行う場合であっても、ウエハホルダ２５の向
きが所定の方向に設定されている「第１の状態」から
「第２の状態」へ移るだけで計測が可能となる。従っ
て、ウエハを取り外し、１８０°回転した後、再度基板
ホルダに搭載するという工程が不要となるとともに、そ
の回転の前後のウエハの位置ずれ等も防止することがで
きる。従って、本実施形態のステージ装置は、アライメ
ント顕微鏡のＴＩＳ計測に好適に用いることができる。
【０１０６】なお、上記実施形態では、ウエハホルダ上
に計測用基準板（基準マーク）を４つ設け、これら４つ
の基準マークを全て位置計測の対象とし、これに対応し
てウエハＷ上のアライメントマークの内から４つのアラ
イメントマークを選択し、これらのアライメントマーク
の位置計測を行い、４つの基準マークの位置の平均、４
つのアライメントマークの位置の平均を、位置情報とし
て、それぞれ用い、これらの位置情報に基づいてアライ
メント顕微鏡ＡＳのＴＩＳを算出する場合について説明
した。しかしながら、本発明がこれに限定されないこと
は勿論である。
【０１０７】すなわち、マーク検出系に起因する検出誤
差の算出のための位置情報を求めるための基準マーク、
アライメントマークの位置情報の数は、特に限定される
ものではなく、基準マークとアライメントマークとの位
置関係が求められれば良い。従って、基準マーク、アラ
イメントマークはともに１つであっても良く、あるいは
一方のみが１つであっても良い。
【０１０８】また、上記実施形態では、複数の基準マー
ク、複数のアライメントマークの位置をそれぞれ計測
し、それぞれの計測結果を平均化する場合について説明
したが、この統計処理として、最小二乗法を用いても良
い。
【０１０９】すなわち、上述したＥＧＡ方式によるウエ
ハアライメントでは、例えば次式（１５）で示されるよ
うな（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｏｘ，Ｏｙ）の合計６つの未知
パラメータ（誤差パラメータ）を含むウエハ上のショッ
ト配列座標を示すモデル式を仮定する。式（１５）にお
いて、Ｆxn，Ｆynは、ウエハＷ上のショット領域のステ
ージ座標系上における位置決め目標位置のＸ座標，Ｙ座
標である。また、Ｄxn，Ｄynは、ショット領域の設計上
のＸ座標，Ｙ座標である。
【０１１０】
【数 １】
【０１１１】そして、上記のアライメントマークの計測
により得られた配列座標の情報（実測値）と上記モデル
式で定まる計算上の配列座標との平均的な偏差が最小と
なるように、上記６つのパラメータを決定する。そし
て、決定されたパラメータを上記モデル式に代入するこ
とにより、各ショット領域の配列座標を演算により求め
る。ここで、６つのパラメータの中には、ショット配列
のステージ座標系に対するＸ方向、Ｙ方向へのオフセッ
トＯｘ，Ｏｙが含まれている。そこで、主制御系２０で
は、上記実施形態と同様にしてアライメントマークの位
置計測を行い、この計測結果を用いてオフセットＯｘ，
Ｏｙを第１の状態、第２の状態のそれぞれで求める。
【０１１２】また、ウエハホルダ２５上の基準マークＦ
Ｍ１〜ＦＭ４の配列座標のステージ座標系からのＸ方
向、Ｙ方向のオフセットＨＯｘ，ＨＯｙを未知パラメー
タとして含むモデル式を、ＥＧＡ方式のウエハアライメ
ントと同様に仮定する。そして、基準マークＦＭ１〜Ｆ
Ｍ４についての位置計測結果から得られる位置情報と、
上記モデル式で定まる計算値との偏差が最小となるよう
に、最小自乗法を用いてＸ方向、Ｙ方向のオフセットＨ
Ｏｘ，ＨＯｙを決定する。主制御系２０では、上記実施
形態と同様にして基準マークの位置計測を行い、この計
測結果を用いてオフセットＨＯｘ，ＨＯｙの算出を第１
の状態、第２の状態のそれぞれで行う。
【０１１３】そして、主制御系２０では、それぞれのオ
フセット同士の差ΔＯＦＦ180ｘ、ΔＯＦＦ0ｘ、ΔＯＦ
Ｆ180ｙ、ΔＯＦＦ0ｙを、次式（１６）〜（１９）に基
づいて算出し、メモリ内に記憶する。
【０１１４】 ΔＯＦＦ180ｘ＝Ｏ180ｘ−ＨＯ180ｘ ……（１６） ΔＯＦＦ0ｘ＝ＨＯ0ｘ−Ｏ0ｘ ……（１７） ΔＯＦＦ180ｙ＝Ｏ180ｙ−ＨＯ180ｙ ……（１８） ΔＯＦＦ0ｙ＝ＨＯ0ｙ−Ｏ0ｙ ……（１９）
【０１１５】ここで、ウエハ、ウエハホルダのＸ方向に
関する真のオフセット値をＯｘ，ＨＯｘとすると、式
（１６）、（１７）は、次のように表される。 ΔＯＦＦ180ｘ＝（Ｏｘ＋ＴＩＳｘ）−ＨＯｘ ＝Ｏｘ−ＨＯｘ＋ＴＩＳｘ……（１６）’ ΔＯＦＦ0ｘ＝−ＨＯｘ−（−Ｏｘ＋ＴＩＳｘ） ＝Ｏｘ−ＨＯｘ−ＴＩＳｘ ……（１７）’
【０１１６】同様に、ウエハ、ウエハホルダのＹ方向に
関する真のオフセット値をＯｙ，ＨＯｙとすると、式
（１８）、（１９）は、次のように表される。 ΔＯＦＦ180ｙ＝（Ｏｙ＋ＴＩＳｙ）−ＨＯｙ ＝Ｏｙ−ＨＯｙ＋ＴＩＳｙ ……（１８）’ ΔＯＦＦ0ｙ＝−ＨＯｙ−（−Ｏｙ＋ＴＩＳｙ） ＝Ｏｙ−ＨＯｙ−ＴＩＳｙ ……（１９）’
【０１１７】式（１６）’と式（１７）’より、アライ
メント顕微鏡ＡＳのＴＩＳのＸ方向成分は、 ＴＩＳｘ＝（ΔＯＦＦ180ｘ−ΔＯＦＦ0ｘ）／２……（２０） となる。また、式（１８）’と式（１９）’より、アラ
イメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳのＹ方向成分は、 ＴＩＳｙ＝（ΔＯＦＦ180ｙ−ΔＯＦＦ0ｙ）／２……（２１） となる。
【０１１８】そこで、主制御系２０では、式（２０）、
（２１）に基づいて、ＴＩＳｘ、ＴＩＳｙを算出し、こ
れらの算出結果を用いて、第２の状態で得られたウエハ
のオフセットを補正した値を新たなＯｘ、Ｏｙとする。
【０１１９】そして、主制御系２０では、新たなＯｘ、
Ｏｙを含む全てのパラメータが決定された式（１５）の
モデル式を用いて、ウエハＷ上のショット領域の配列座
標を算出する。そして、この配列座標に従って、主制御
系２０からの指示に応じて、ステージ制御系１９によっ
て、ウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ２５）の位置
が制御されつつ、前述した実施形態と同様のステップ・
アンド・スキャン方式の露光が行われる。この露光の際
に、結果的にアライメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳを補正す
るように、ウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ２５）
の位置制御が行われることとなる。
【０１２０】なお、ウエハのアライメントの方式として
は、上述したＥＧＡ方式に限らず、ダイ・バイ・ダイ方
式を採用しても良く、この場合においても、計測される
それぞれのショット座標を、上記のようにして予め求め
たアライメント顕微鏡ＡＳのＴＩＳを用いて補正するこ
ととすれば良い。
【０１２１】ここで、上述した実施形態では、ウエハホ
ルダをほぼ１８０°回転するものと記載している。ホル
ダの回転としては、理想的には１８０°±０であること
が好ましい。しかしながら、回転機構を実現する手段に
よる精度的制約と、ＴＩＳ計測上要求される精度によ
り、実際には、１８０°に対して許容値（例えば１８０
°±１０分程度、数ｍｒａｄ程度）を含んだ回転角であ
れば良く、このためほぼ１８０°という表現を用いてい
る。すなわち、本明細書中で記述した「ほぼ１８０°」
とは、１８０°に対して上記許容値を含んだ回転角であ
る。
【０１２２】また、ウエハホルダにおける基準マークの
配置の方法としては、上記各実施形態に示した、ウエハ
ホルダ上に基準マークの形成された計測用基準板を固定
する方法に限らず、ウエハホルダに基準マークを直接形
成する方法を採ることもできる。この場合には、ホルダ
中央部に凹部を設け、ウエハ表面と、ウエハホルダ表面
が同一高さとされることが望ましく、ウエハホルダの材
質としては剛性が高く、熱膨張率の低い材料を用いるこ
とが望ましい。
【０１２３】なお、上記実施形態では、１つのウエハス
テージと１つのオフアクシスアライメント顕微鏡ＡＳと
を有する露光装置に本発明を適用した場合について説明
したが、本発明はこれに限られず、例えば特開平１０−
１６３０９８号などで開示されるようなダブルステージ
タイプで２つのアライメント系（ＦＩＡ）を有する露光
装置に対しても適用可能であり、各ＦＩＡのＴＩＳをそ
れぞれ計測することもできる。
【０１２４】なお、上記各実施形態では、光源としてＫ
ｒＦエキシマレーザ光源などの紫外光源、Ｆ2レーザ、
ＡｒＦエキシマレーザ等の真空紫外域のパルスレーザ光
源を用いるものとしたが、これに限らずＡｒ2レーザ光
源（出力波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光源を用
いても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光
源から出力されるレーザ光に限らず、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（Ｅｒ）
（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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。
【０１２５】なお、上記各実施形態では、ステップ・ア
ンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用
された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこ
れに限定されないことは勿論である。すなわちステップ
・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明
は好適に適用できる。
【０１２６】なお、複数のレンズから構成される照明光
学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整
をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステ
ージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線
や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認
等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造
することができる。なお、露光装置の製造は温度及びク
リーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望
ましい。
【０１２７】なお、本発明は、半導体製造用の露光装置
に限らず、液晶表示素子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、薄膜磁気ヘ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、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、
ＤＮＡチップなど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。また、半導体素子などのマイク
ロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、
Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレ
チクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシ
リコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置に
も本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光や
ＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的
に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石
英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フ
ッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、
プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装
置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレ
ンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウ
エハなどが用いられる。
【０１２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るステ
ージ装置は、例えば、アライメント顕微鏡のＴＩＳ計測
に好適に用いることができる。
【０１２９】また、本発明に係る計測装置及び計測方法
によれば、実プロセスの基板に対するマーク検出系に起
因する検出ずれを、短時間でかつ精度良く計測すること
ができるという効果がある。
【０１３０】本発明に係る露光装置及び露光方法によれ
ば、露光精度を向上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】図１のＺ・チルトステージをウエハホルダとと
もに一部破断して示す図である。
【図３】計測用基準板上に形成された基準マークを示す
拡大図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、一実施形態に係る露光
装置における、アライメント顕微鏡のＴＩＳの算出方法
を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ），（Ｂ）は、アライメントマークと
基準マークの計測の順番の例を具体的に示す図である。
【符号の説明】
１８…ウエハレーザ干渉計システム（位置検出系、計測
装置の一部）、１９…ステージ制御系（制御装置の一
部）、２０…主制御系（第１の検出制御系、第２の検出
制御系、演算装置、計測装置の一部、制御装置の一
部）、２５…ウエハホルダ（基板ホルダ、ステージ装置
の一部、計測装置の一部）、５０…ステージ装置、７４
……上下動・回転機構（駆動装置、ステージ装置の一
部、計測装置の一部）、１００…露光装置、ＡＳ…アラ
イメント顕微鏡（マーク検出系）、ＡＭｎ…アライメン
トマーク（位置合わせマーク）、ＦＭｎ…基準マーク、
ＩＬ…照明光（エネルギビーム）、Ｗ…ウエハ（基
板）、ＷＳＴ…ウエハステージ（ステージ、ステージ装
置の一部）。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 BB02 CC20 DD03 FF01 GG04 JJ26 LL04 LL20 LL21 LL62 MM03 MM04 QQ23 QQ25 QQ41 2F078 CA02 CA08 CB12 CC11 5F046 BA05 CC01 CC13 ED02 FA10 FA17 FC04 FC10

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を保持するステージ装置であって、 ２次元面内で移動するステージと；前記ステージ上に搭
    載され、前記基板を保持して前記２次元面に直交する所
    定の回転軸の回りにほぼ１８０°回転が可能な基板ホル
    ダと；前記基板ホルダを回転駆動する駆動装置とを備え
    るステージ装置。
  2. 【請求項２】 基板上に形成されたマークを光学的に検
    出するマーク検出系に起因する検出ずれを計測する計測
    装置であって、 ２次元面内で移動するステージと；前記ステージの位置
    を検出する位置検出系と；前記ステージ上に搭載され、
    前記基板を保持して前記２次元面に直交する所定の回転
    軸の回りにほぼ１８０°回転が可能で、前記基板の保持
    面の外側の部分に少なくとも１つの基準マークが配置さ
    れた基板ホルダと；前記基板ホルダを回転駆動する駆動
    装置と；前記基準マークのうちの少なくとも１つの特定
    の基準マークの位置情報と前記基板上の少なくとも１つ
    の選択された位置合わせマークの位置情報とを、前記基
    板ホルダの向きが所定方向に設定されている第１の状態
    で、前記マーク検出系と前記位置検出系とを用いて検出
    する第１の検出制御系と；前記駆動装置を介して前記基
    板ホルダを前記第１の状態から１８０°回転させた第２
    の状態で、前記第１の状態で前記位置情報が検出された
    前記各マークの位置情報を前記マーク検出系と前記位置
    検出系とを用いて検出する第２の検出制御系と；前記第
    １の検出制御系と前記第２の検出制御系との検出結果を
    用いて前記マーク検出系に起因する検出ずれを算出する
    演算装置と；を備える計測装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の検出制御系及び前記第２の検
    出制御系の検出結果は、１つの基準マークと前記基板上
    の特定の１つの位置合わせマークとの位置情報であるこ
    とを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の検出制御系及び前記第２の検
    出制御系の検出結果は、同一の複数の基準マークの位置
    情報をそれぞれ含み、 前記演算装置は、前記複数の基準マークの位置情報をそ
    れぞれ統計処理して前記第１、第２の状態における前記
    基板ホルダの位置に関する情報を算出し、該算出結果を
    用いて前記マーク検出系に起因する検出ずれを算出する
    ことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の検出制御系及び前記第２の検
    出制御系の検出結果は、同一の複数の位置合わせマーク
    の情報をそれぞれ含み、 前記演算装置は、前記複数の位置合わせマークの位置情
    報をそれぞれ統計処理して前記第１、第２の状態におけ
    る前記基板の位置に関する情報を算出し、該算出結果を
    用いて前記マーク検出系に起因する検出ずれを算出する
    ことを特徴とする請求項２又は４に記載の計測装置。
  6. 【請求項６】 エネルギビームにより基板を露光して前
    記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であっ
    て、 請求項２〜５のいずれか一項に記載の計測装置と；前記
    計測装置により計測された前記マーク検出系に起因する
    検出ずれを補正するように、露光の際の前記ステージの
    位置を制御する制御装置と；を備える露光装置。
  7. 【請求項７】 基板上に形成されたマークを光学的に検
    出するマーク検出系に起因する検出ずれを計測する計測
    方法であって、 外周部の近傍に少なくとも１つの基準マークが形成され
    た基板ホルダ上に、少なくとも１つの位置合わせマーク
    が形成された基板を載置する第１工程と；前記基準マー
    クのうちの少なくとも１つの特定の基準マークと、前記
    基板上の少なくとも１つの選択された位置合わせマーク
    とを、前記基板ホルダの向きが所定方向に設定されてい
    る第１の状態で、前記マーク検出系を用いて検出し、該
    検出結果と前記各マークの検出時の前記基板ホルダの位
    置とに基づいて前記検出対象の各マークの位置情報を求
    める第２工程と；前記基板ホルダを前記第１の状態から
    前記基板の載置面にほぼ直交する所定の回転軸の回りに
    １８０°回転させた第２の状態で、前記検出対象の各マ
    ークを前記マーク検出系を用いて検出し、該検出結果と
    前記各マークの検出時の前記基板ホルダの位置とに基づ
    いて前記検出対象の各マークの位置情報を求める第３工
    程と；前記第２、第３工程でそれぞれ求められた前記検
    出対象の各マークの位置情報を用いて前記マーク検出系
    に起因する検出ずれを算出する第４工程と；を含む計測
    方法。
  8. 【請求項８】 前記第２工程及び第３工程では、１つの
    基準マークと前記基板上の特定の１つの位置合わせマー
    クとの位置情報を求めることを特徴とする請求項７に記
    載の計測方法。
  9. 【請求項９】 前記第２工程及び第３工程で求められる
    位置情報には、同一の複数の基準マークの位置情報がそ
    れぞれ含まれ、 前記第４工程では、前記複数の基準マークの位置情報を
    それぞれ統計処理して前記第１、第２の状態における前
    記基板ホルダの位置に関する情報を算出し、該算出結果
    を用いて前記マーク検出系に起因する検出ずれを算出す
    ることを特徴とする請求項７に記載の計測方法。
  10. 【請求項１０】 前記第２工程及び第３工程で求められ
    る位置情報には、同一の複数の位置合わせマークの位置
    情報がそれぞれ含まれ、 前記第４工程では、前記複数の位置合わせマークの位置
    情報をそれぞれ統計処理して前記第１、第２の状態にお
    ける前記基板の位置に関する情報を算出し、該算出結果
    を用いて前記マーク検出系に起因する検出ずれを算出す
    ることを特徴とする請求項７又は９に記載の計測方法。
  11. 【請求項１１】 前記基板の位置に関する情報は、前記
    複数の位置合わせマークの位置情報の平均値に基づいて
    得られることを特徴とする請求項１０に記載の計測方
    法。
  12. 【請求項１２】 前記統計処理の結果として得られる前
    記位置に関する情報は、前記基板ホルダの移動を規定す
    る直交座標系上の座標軸方向のオフセットであることを
    特徴とする請求項９又は１０に記載の計測方法。
  13. 【請求項１３】 エネルギビームにより基板を露光して
    前記基板上に所定のパターンを形成する露光方法であっ
    て、 請求項７〜１２のいずれか一項に記載の計測方法により
    前記マーク検出系に起因する検出ずれを計測する工程
    と；計測された前記マーク検出系に起因する検出ずれを
    補正するように、露光の際の前記基板ホルダの位置を制
    御する工程と；を含む露光方法。
JP2000234746A 2000-08-02 2000-08-02 ステージ装置、計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法 Pending JP2002050560A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000234746A JP2002050560A (ja) 2000-08-02 2000-08-02 ステージ装置、計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法
KR1020010035670A KR20020011864A (ko) 2000-08-02 2001-06-22 스테이지 장치, 계측장치 및 계측방법, 노광장치 및노광방법
TW090118827A TW512428B (en) 2000-08-02 2001-08-02 Stage apparatus, measurement apparatus and measurement method, and exposure apparatus and exposure method
US09/919,940 US20020037460A1 (en) 2000-08-02 2001-08-02 Stage unit, measurement unit and measurement method, and exposure apparatus and exposure method
US10/179,155 US20030020889A1 (en) 2000-08-02 2002-06-26 Stage unit, measurement unit and measurement method, and exposure apparatus and exposure method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000234746A JP2002050560A (ja) 2000-08-02 2000-08-02 ステージ装置、計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002050560A true JP2002050560A (ja) 2002-02-15

Family

ID=18727079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000234746A Pending JP2002050560A (ja) 2000-08-02 2000-08-02 ステージ装置、計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20020037460A1 (ja)
JP (1) JP2002050560A (ja)
KR (1) KR20020011864A (ja)
TW (1) TW512428B (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6882126B2 (en) 2001-11-29 2005-04-19 Nikon Corporation Holder mover for a stage assembly
US6888620B2 (en) 2001-11-29 2005-05-03 Nikon Corporation System and method for holding a device with minimal deformation
JP2006352122A (ja) * 2005-06-16 2006-12-28 Kla Tencor Technologies Corp チャックに対する光ビームの位置のドリフトを決定する方法およびシステム
JP2007300004A (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology 露光装置および方法ならびにデバイス製造方法
WO2008052405A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-08 Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. Alignment system used in lithography apparatus and diffraction orders-combining system used in alignment system
JP2022529077A (ja) * 2019-02-14 2022-06-16 ケーエルエー コーポレイション 誘導されたトポグラフィを利用した半導体デバイスウェハの位置ずれを測定するためのシステムと方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231622A (ja) * 2000-11-29 2002-08-16 Nikon Corp ステージ装置及び露光装置
US6678038B2 (en) * 2001-08-03 2004-01-13 Nikon Corporation Apparatus and methods for detecting tool-induced shift in microlithography apparatus
EP1372040B1 (en) * 2002-06-11 2008-03-05 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
DE60319462T2 (de) * 2002-06-11 2009-03-12 Asml Netherlands B.V. Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung eines Artikels
DE10311855B4 (de) * 2003-03-17 2005-04-28 Infineon Technologies Ag Anordnung zum Übertragen von Informationen/Strukturen auf Wafer unter Verwendung eines Stempels
US7319335B2 (en) 2004-02-12 2008-01-15 Applied Materials, Inc. Configurable prober for TFT LCD array testing
US7535238B2 (en) 2005-04-29 2009-05-19 Applied Materials, Inc. In-line electron beam test system
US7786742B2 (en) 2006-05-31 2010-08-31 Applied Materials, Inc. Prober for electronic device testing on large area substrates
NL1036735A1 (nl) 2008-04-10 2009-10-13 Asml Holding Nv Shear-layer chuck for lithographic apparatus.
US8945802B2 (en) * 2009-03-03 2015-02-03 Nikon Corporation Flare-measuring mask, flare-measuring method, and exposure method
KR20120015936A (ko) * 2010-08-13 2012-02-22 삼성전자주식회사 노광 장치와 이를 이용한 정렬 오차 보정 방법
NL2009689A (en) * 2011-12-01 2013-06-05 Asml Netherlands Bv Support, lithographic apparatus and device manufacturing method.
JP6207671B1 (ja) * 2016-06-01 2017-10-04 キヤノン株式会社 パターン形成装置、基板配置方法及び物品の製造方法
JP2022522467A (ja) * 2019-03-04 2022-04-19 ラム リサーチ コーポレーション 基板搬送ロボットの自動較正用治具
US11635695B2 (en) * 2020-06-15 2023-04-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for reducing line-end space in integrated circuit patterning

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6882126B2 (en) 2001-11-29 2005-04-19 Nikon Corporation Holder mover for a stage assembly
US6888620B2 (en) 2001-11-29 2005-05-03 Nikon Corporation System and method for holding a device with minimal deformation
JP2006352122A (ja) * 2005-06-16 2006-12-28 Kla Tencor Technologies Corp チャックに対する光ビームの位置のドリフトを決定する方法およびシステム
JP2007300004A (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology 露光装置および方法ならびにデバイス製造方法
WO2008052405A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-08 Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. Alignment system used in lithography apparatus and diffraction orders-combining system used in alignment system
JP2022529077A (ja) * 2019-02-14 2022-06-16 ケーエルエー コーポレイション 誘導されたトポグラフィを利用した半導体デバイスウェハの位置ずれを測定するためのシステムと方法
JP7254217B2 (ja) 2019-02-14 2023-04-07 ケーエルエー コーポレイション 誘導されたトポグラフィを利用した半導体デバイスウェハの位置ずれを測定するためのシステムと方法
TWI814987B (zh) * 2019-02-14 2023-09-11 美商科磊股份有限公司 用於使用誘發拓樸量測半導體裝置晶圓之錯位之系統及方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020011864A (ko) 2002-02-09
US20020037460A1 (en) 2002-03-28
TW512428B (en) 2002-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6788393B2 (en) Stage unit and exposure apparatus
JP2002050560A (ja) ステージ装置、計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法
JP5002440B2 (ja) 投影システムの焦点面に対して基板のターゲット部分を位置合わせする方法
JP7041643B2 (ja) 露光装置
JP5428671B2 (ja) 露光方法、デバイス製造方法、及び露光システム
JP4434372B2 (ja) 投影露光装置およびデバイス製造方法
WO2005053007A1 (ja) 露光方法及びデバイス製造方法、露光装置、並びにプログラム
JP5147865B2 (ja) デバイス製造方法、リソグラフィ装置およびコンピュータプログラム
US20030020889A1 (en) Stage unit, measurement unit and measurement method, and exposure apparatus and exposure method
JP3466893B2 (ja) 位置合わせ装置及びそれを用いた投影露光装置
JP4522762B2 (ja) 基板テーブル上に基板を位置決めする方法および装置
JP3530692B2 (ja) 走査型露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
JP2000228347A (ja) 位置決め方法及び露光装置
JP2001085321A (ja) 露光装置及び露光方法並びにマイクロデバイスの製造方法
JP2003156322A (ja) 位置計測方法及び装置、位置決め方法、露光装置、並びにマイクロデバイスの製造方法
WO1999050893A1 (fr) Procede d'exposition et systeme d'exposition
JP2006148013A (ja) 位置合わせ方法及び露光方法
JP2003007602A (ja) 計測装置及び計測方法、露光装置及び露光方法
JPH09148236A (ja) 露光装置の基板ステージの移動制御方法及び装置
JP3569962B2 (ja) 位置合わせ装置及び位置合わせ方法、それを用いた露光装置及び露光方法
JPH1050600A (ja) 投影露光方法及び投影露光装置
JPH1083954A (ja) 露光装置
JP2006030021A (ja) 位置検出装置及び位置検出方法
JPH11233424A (ja) 投影光学装置、収差測定方法、及び投影方法、並びにデバイス製造方法
JP2003059808A (ja) 露光方法及びデバイス製造方法