JP2002328007A - ステージ位置計測方法、露光方法及びその装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射鏡の真直度誤差の変動に対応して、計測
不良の発生を抑制し、精度よくステージの位置情報を計
測するとともに、計測時間の短縮化を図ることができる
ステージ位置計測方法、及びスループットの向上や処理
能力の向上を図ることができる露光方法、露光装置、並
びにデバイス製造方法を提供する。 【解決手段】 反射鏡１３，１４の真直度誤差を干渉計
１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂを用いて計測する第１
工程と、反射鏡１３，１４の位置情報を干渉計１５ａ，
１５ｂ，１７ａ，１７ｂを用いて計測し、その計測結果
と第１工程での真直度誤差の計測結果とに基づいてステ
ージ１０の位置情報を計測する第２工程と、第１工程を
実行した時点からの真直度誤差の変動を検出し、その検
出結果に基づいて第１工程を再度実行するか否かを判定
する第３工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動自在に配設さ
れたステージの位置情報を繰り返し計測するステージ位
置計測方法に関し、特に、半導体素子、液晶表示素子、
撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイ
スを製造するための露光方法及び露光装置に用いられる
ステージ位置計測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子等の電子デバ
イスの製造工程では、パターンが形成されたマスクある
いはレチクル（以下、レチクルと称する）のパターン像
を投影光学系を介して感光材（レジスト）が塗布された
基板上の各投影（ショット）領域に投影する投影露光装
置が使用されている。

【０００３】近年、集積回路の高密度集積化、すなわ
ち、回路パターンの微細化が進んでおり、投影露光装置
で２層目以降の回路パターンを基板上に露光する際に、
回路素子のレイヤー（層）間の重ね合わせ精度をより高
める技術が要求されている。この重ね合わせ精度に最も
大きく影響する要因の一つは、ウエハ上の露光転写パタ
ーン（ショット領域）の配列精度である。

【０００４】一般に、ウエハが載置されるステージの位
置情報は、そのステージ上に固設された反射鏡（移動
鏡）の位置情報を干渉計を用いて計測した結果に基づい
て計測される。この場合、反射鏡の真直度誤差が上述し
た配列精度に大きく影響することになる。

【０００５】干渉計の計測分解能は例えば０．０１μｍ
程度であり、この値を超えて反射鏡の反射面が全体的に
傾いていたり、部分的に曲がっていたり、あるいは局所
的に凹凸があったりすると、その形状が干渉計の計測値
として取り込まれることになる。

【０００６】例えば、反射鏡に０．１μｍの曲がりがあ
ると、ステージの位置が理想の状態から部分的に０．１
μｍだけずれて計測されることになる。反射鏡は、通
常、０．０２μｍ程度の凹凸を有しており、これ以上の
平面度を得ることはコスト面からも難しいとされてい
る。さらに、反射鏡をステージに固定する際にも、その
固定部分への応力集中等により反射鏡に歪みが生じるこ
とが多く、その後の経時変化等も合わせると、０．０２
μｍ程度が反射鏡の平面度の限界とされている。

【０００７】そこで、反射鏡の真直度誤差を予め計測し
ておき、現時点の反射鏡の位置情報を干渉計を用いて計
測した際、その計測結果を上記反射鏡の真直度誤差の計
測結果を用いて補正することにより、真直度誤差の影響
を除去したステージの位置情報を計測する技術が提案さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射鏡
の真直度誤差は、例えば電源遮断やリセット時などに生
じる振動など、通常動作に伴う振動によっても変動しや
すく、そうした変動が生じると、ステージの位置情報の
計測に不良が生じることになる。計測不良が生じると、
これに起因する露光時の重ね合わせずれにより、ロット
不良が発生する場合がある。こうした計測不良を防止す
るために、定期的なメンテナンス作業によって反射鏡の
真直度誤差を再計測して確認することは可能であるもの
の、真直度誤差の計測作業は高い再現性を必要とし、多
大な時間を消費することから、他の処理動作を長時間中
断しなければならないという問題があった。また、定期
的なメンテナンスでは、ロット不良を完全に防止するこ
とはできない。

【０００９】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、反射鏡の真直度誤差の変動に対応して、計
測不良の発生を抑制し、精度よくステージの位置情報を
計測するとともに、計測時間の短縮化を図ることができ
るステージ位置計測方法、及びスループットの向上や処
理能力の向上を図ることができる露光方法、露光装置、
並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のステージ位置計測方法は、移動自在に配設
されたステージ（１０）の位置情報を繰り返し計測する
ステージ位置計測方法であって、前記ステージ（１０）
には、該ステージ（１０）の移動方向に延在して反射鏡
（１３，１４）が固設され、前記反射鏡（１３，１４）
の真直度誤差を干渉計（１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７
ｂ）を用いて計測する第１工程と、前記反射鏡（１３，
１４）の位置情報を前記干渉計（１５ａ，１５ｂ，１７
ａ，１７ｂ）を用いて計測し、該計測結果と前記第１工
程での前記真直度誤差の計測結果とに基づいて前記ステ
ージ（１０）の位置情報を計測する第２工程と、前記第
１工程を実行した時点からの前記真直度誤差の変動を検
出し、該検出結果に基づいて前記第１工程を再度実行す
るか否かを判定する第３工程とを有することを特徴とす
る。このステージ位置計測方法では、反射鏡の真直度誤
差の変動を検出した結果に基づいて、真直度誤差の計測
を再度実行するか否かを判定する。そのため、反射鏡の
真直度誤差が大きく変動した場合には、真直度誤差の再
計測を適切に実行することにより、計測不良の発生を抑
制し、ステージの位置情報を精度よく計測することがで
きる。真直度誤差を再計測するか否かの判定は、真直度
誤差の変動を検出した結果に基づいて行うことから、定
期的なメンテナンス作業時において真直度誤差そのもの
を計測するのに比べて短時間で実施することが可能であ
る。つまり、この短時間の判定処理によって、反射鏡の
真直度誤差が大きく変動していない場合には真直度誤差
の不要な計測を避け、必要な場合にのみ真直度誤差を再
計測することにより、計測不良の発生を抑制しつつ、ス
テージの位置情報の計測に要する時間の短縮化を図るこ
とが可能となる。

【００１１】この場合において、前記第３工程では、前
記第１工程よりも少ないサンプリング回数で、前記反射
鏡（１３，１４）の真直度誤差を前記干渉計（１５ａ，
１５ｂ，１７ａ，１７ｂ）を用いて計測し、該計測結果
に基づいて前記真直度誤差の変動を検出してもよい。こ
の場合、第３工程でのラフな計測によって真直度誤差の
変動を検出することにより、その検出結果に基づいて、
第１工程でのファインな真直度誤差の計測を再度実行す
るか否かを判定することができる。

【００１２】この場合において、前記第３工程では、多
段階に閾値を設けるとともに、各段階ごとに前記サンプ
リング回数を増やしつつ、前期反射鏡（１３，１４）の
真直度誤差を繰り返し計測してもよい。この場合、真直
度誤差の変動を効率的かつ確実に検出することが可能と
なる。つまり、真直度誤差の変動を検出する際、サンプ
リング回数を少なくすると検出精度が低下する恐れがあ
り、逆にサンプリング回数を多くすると検出に要する時
間が増加することになる。そのため、真直度誤差の変動
を検出する際、まず少ないサンプリング回数でラフな計
測を実施することにより、真直度誤差に大きな変動があ
るか否かをより短時間で検出するとともに、例えば、そ
れが検出された場合にのみ次の段階でサンプリング回数
を増やして真直度誤差のラフな計測を再度実施すること
により、真直度誤差の変動の検出をより確実なものにす
ることができる。

【００１３】また、前記第３工程では、図５に示す前記
干渉計とは異なる他の検出手段（ＲＡ，ＷＡ，１１，１
９）を用いて前記真直度誤差の変動を検出してもよい。
この場合、他の検出手段を用いて真直度誤差の変動を検
出することにより、例えば干渉計を用いたプロセスを中
断することなく、真直度誤差を再計測するか否かを判定
することができる。また、他の検出手段を用いて真直度
誤差の変動を検出することにより、判定を行うタイミン
グの多様化を図ることができる。

【００１４】また、前記第３工程では、前記干渉計（１
５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ）を用いて計測された前
記反射鏡（１３，１４）の真直度誤差に関する最新デー
タとそれ以前の履歴データとに基づいて前記真直度誤差
の変動を検出してもよい。この場合、最新データと履歴
データとから、真直度誤差の変動を検出し、現時点にお
いて第１工程での真直度誤差の計測を再度実行するか否
か、を判定することができる。

【００１５】この場合において、前記第３工程では、前
記最新データとの相関が高いデータを前記履歴データの
中から検索し、該検索されたデータと最新データとを比
較して前記真直度誤差の変動を検出してもよい。すなわ
ち、例えば、その比較結果に基づいて、最新データの計
測時点からどのくらいの時間が経過すると真直度誤差の
変動が問題となるかを求めることで、現時点において第
１工程での真直度誤差の計測を再度実行するか否か、を
判定することができる。

【００１６】また、本発明の露光方法は、マスク（Ｒ）
が載置されるマスクステージ（ＲＳＴ）と、基板（Ｗ）
が載置される基板ステージ（ＷＳＴ）とを相対的に移動
させながら、前記マスク（Ｒ）のパターンを前記基板
（Ｗ）に転写する露光方法であって、上記ステージ位置
計測方法を用いて前記マスクステージ（ＲＳＴ）及び前
記基板ステージ（ＷＳＴ）のうちの少なくとも一方のス
テージの位置情報を計測し、該計測結果に基づいて前記
マスク（Ｒ）と前記基板（Ｗ）とを相対的に位置決め
し、前記マスク（Ｒ）のパターンを前記基板（Ｗ）に転
写することを特徴とする。この露光方法では、上記ステ
ージ位置計測方法によりステージの位置情報が短時間で
計測されるので、スループットの向上を図ることができ
る。

【００１７】また、本発明のデバイス製造方法は、上記
露光方法を用いて、前記マスク（Ｒ）上に形成されたデ
バイスパターンを前記基板（Ｗ）上に転写する工程を含
むことを特徴とする。このデバイス製造方法では、上記
露光方法により前記マスク上に形成されたデバイスパタ
ーンを前記基板上に転写することにより、処理能力の向
上を図ることができる。

【００１８】上記本発明の露光方法は、マスク（Ｒ）が
載置されるマスクステージ（ＲＳＴ）と、基板（Ｗ）が
載置される基板ステージ（ＷＳＴ）とを相対的に移動さ
せながら、前記マスク（Ｒ）のパターンを前記基板
（Ｗ）に転写する露光装置（３０）であって、前記マス
クステージ（ＲＳＴ）及び前記基板ステージ（ＷＳＴ）
のうちの少なくとも一方に、該ステージの移動方向に延
在して固設される反射鏡（１３，１４）と、前記反射鏡
（１３，１４）にビームを照射して前記反射鏡（１３，
１４）の位置情報と前記反射鏡（１３，１４）の真直度
誤差とを計測する干渉計（１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１
７ｂ）と、前記干渉計（１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７
ｂ）を用いて計測された前記真直度誤差と前記位置情報
とに基づいて前記マスクステージ（ＲＳＴ）及び前記基
板ステージ（ＷＳＴ）の少なくとも一方のステージの位
置情報を計測し、該計測結果に基づいて前記マスク
（Ｒ）と前記基板（Ｗ）とを相対的に位置決めする駆動
系（１２）と、前記真直度誤差の変動を検出手段を用い
て検出し、該検出結果に基づいて、前記駆動系（１２）
で使用される前記真直度誤差を再計測するか否かを判定
する制御系（１１）とを備えることを特徴とする本発明
の露光装置（３０）によって実施することができる。

【００１９】この場合において、前記検出手段は、前記
干渉計（１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ）を含み、前
記駆動系（１２）で使用される前記真直度誤差の計測時
よりも少ないサンプリング回数で、前記反射鏡（１３，
１４）の真直度誤差を前記干渉計（１５ａ，１５ｂ，１
７ａ，１７ｂ）を用いて計測し、該計測結果に基づいて
前記真直度誤差の変動を検出してもよい。この場合、そ
の検出結果に基づいて、駆動系で使用される真直度誤差
を再計測するか否かを判定することができる。

【００２０】また、前記検出手段は、前記マスク（Ｒ）
または前記マスクステージ（ＲＳＴ）上に形成されたマ
スクマーク（ＲＭ）と、前記基板（Ｗ）または前記基板
ステージ（ＷＳＴ）上に形成された基板マーク（ＷＭ，
ＦＭ）とを観察する第１観察系（ＲＡ，ＷＡ）を含み、
該第１観察系（ＲＡ，ＷＡ）を用いて前記マスクマーク
（ＲＭ）と前記基板マーク（ＷＭ，ＦＭ）との相対的な
位置関係を計測し、該計測結果に基づいて前記真直度誤
差の変動を検出してもよい。この場合、前記マスクマー
クと前記基板マークとの相対的な位置関係を計測すると
いう、一般的な露光処理に含まれるベースラインチェッ
ク処理プロセスを利用して、駆動系で使用される真直度
誤差を再計測するか否かを判定することができる。

【００２１】また、前記検出手段は、所定の配列座標に
基づいて前記基板（Ｗ）上に配列された複数のショット
領域（ＥＳｉ）を観察する第２観察系（ＷＡ）を有し、
該第２観察系（ＷＡ）を用いて前記複数のショット領域
のうちの所定数のショット領域（ＳＡ１〜ＳＡ９）の座
標位置を計測し、該計測結果と前記所定の配列座標とに
基づいて前記真直度誤差の変動を検出してもよい。ここ
で、ショットの配置はウエハ外側よりの正多角形の頂点
が適している。この場合も、所定の配列座標に基づいて
基板上に配列された複数のショット領域のうちの所定数
のショット領域の座標位置を計測するという、一般的な
露光処理に含まれるアライメント処理プロセスを利用し
て、駆動系で使用される真直度誤差を再計測するか否か
を判定することができる。

【００２２】また、前記干渉計（１５ａ，１５ｂ，１７
ａ，１７ｂ）を用いて計測された前記反射鏡（１３，１
４）の真直度誤差に関するデータを記憶する第１記憶部
（１９）を有し、前記検出手段は、該第１記憶部（１
９）に記憶された前記真直度誤差に関する最新データと
それ以前の履歴データとに基づいて前記真直度誤差の変
動を検出してもよい。この場合、最新データと履歴デー
タとから、真直度誤差の変動を検出し、現時点において
駆動系で使用される真直度誤差を再計測するか否かを判
定することができる。

【００２３】また、前記真直度誤差の変動に関するデー
タと、前記真直度誤差に変動が生じたときの前記マスク
（Ｒ）と前記基板（Ｗ）との相対的な位置関係に関する
データとを関連付けて記憶する第２記憶部（２０）を有
し、前記制御系（１１）は、前記検出手段を用いて検出
された前記真直度誤差の変動に関する最新データと、前
記第２記憶部（２０）に記憶されているデータとに基づ
いて、前記駆動系（１２）で使用される前記真直度誤差
を再計測するか否かを判定してもよい。この場合、第２
記憶部に記憶されているデータは、真直度誤差に変動が
生じたときのマスクと基板との相対的な位置関係に関す
るデータを含むことから、検出手段を用いて検出された
現時点の真直度誤差の変動によって、マスクと基板との
相対的な位置関係がどのように変化するかを推定するこ
とが可能となる。そのため、マスクと基板との相対的な
位置関係に対して要求される精度に応じて、駆動系で使
用される真直度誤差を再計測するか否かを判定すること
ができる。したがって、各処理プロセスごとに要求され
る精度に応じて、必要な場合のみ駆動系で使用される真
直度誤差を再計測することにより、ステージの位置情報
の計測に要する時間の短縮化を図ることが可能となる。

【００２４】この場合において、前記制御系（１１）
は、前記駆動系（１２）で使用される前記真直度誤差を
再計測するか否かの判定に加えて、前記転写処理を中断
するか否かを判定することにより、真直度誤差の変動に
よって生じたマスクと基板との相対的な位置関係のずれ
による露光不良を確実に防ぐことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は、本発明に係るステージ
位置計測方法に好ましく用いられるステージの形態例を
示しており、このステージ１０には、例えば基板として
のウエハＷが不図示のウエハホルダを介して載置され
る。図１において、ステージ１０は、Ｘ方向、Ｙ方向及
びＺ方向等に移動自在に配設され、その移動は制御系１
１によりステージ駆動系１２を介して制御される。な
お、実際には、ステージ１０は、Ｘ方向に移動自在に配
設されるＸステージ、Ｙ方向に移動自在に配設されるＹ
ステージ、及びＺ方向に移動自在に配設されるＺステー
ジから構成されている。

【００２６】ステージ１０上の−Ｘ方向の端部及び＋Ｙ
方向の端部には、それぞれＸ軸及びＹ軸にほぼ垂直な反
射面を有する反射鏡としての角柱状の移動鏡（Ｘ移動鏡
１３、及びＹ移動鏡１４）がＹ方向またはＸ方向に延在
して固設されている。また、ステージ１０の−Ｘ端部に
対向するように、且つＸ軸に平行な直線に対して対称に
２つのレーザ干渉計１５ａ，１５ｂが配置され、この２
つのレーザ干渉計１５ａ，１５ｂからＸ移動鏡１３に対
して、Ｘ軸に平行にレーザビーム１６ａ，１６ｂが照射
されるようになっている。Ｘ移動鏡１３からの反射ビー
ムをそれぞれレーザ干渉計１５ａ，１５ｂで検出するこ
とにより、Ｘ移動鏡１３の２箇所におけるＸ方向の位置
がモニターされる。

【００２７】同様に、ステージ１０の＋Ｙ端部に対向す
るように、且つＹ軸に平行な直線に対して対称に２つの
レーザ干渉計１７ａ，１７ｂが配置され、この２つのレ
ーザ干渉計１７ａ，１７ｂからＹ移動鏡１４に対して、
Ｙ軸に平行にレーザビーム１８ａ，１８ｂが照射される
ようになっている。Ｙ移動鏡１４からの反射ビームをそ
れぞれレーザ干渉計１７ａ，１７ｂで検出することによ
り、Ｙ移動鏡１４の２箇所におけるＹ方向の位置がモニ
ターされる。

【００２８】レーザ干渉計１５ａ，１５ｂ、及びレーザ
干渉計１７ａ，１７ｂの計測結果は、制御系１１にそれ
ぞれ供給される。制御系１１は、レーザ干渉計１５ａ，
１５ｂの計測値の平均値に基づいて、ステージ１０のＸ
方向の位置情報を算出するとともに、レーザ干渉計１７
ａ，１７ｂの計測値の平均値に基づいて、ステージ１０
のＹ方向の位置情報を算出する。また、制御系１１は、
レーザ干渉計１５ａの計測値とレーザ干渉計１５ｂの計
測値との差分、及びレーザ干渉計１７ａの計測値とレー
ザ干渉計１７ｂの計測値との差分の平均値に基づいて、
ステージ１０のヨーイングを算出する。なお、制御系１
１には、種々のデータを記憶するための記憶部１９，２
０、が設けられるとともに、オペレータからのコマンド
を入力するためのキーボード等の入力手段２１が接続さ
れている。また、Ｘ移動鏡１３、Ｙ移動鏡１４、レーザ
干渉計１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ、及び制御系１
１により、ステージ１０の位置情報を計測するためのス
テージ位置計測系が構成される。

【００２９】ステージ１０の位置情報を計測するにあた
っては、移動鏡１３，１４の真直度誤差の影響を除去す
る必要があるため、予め、Ｘ移動鏡１３及びＹ移動鏡１
４の真直度誤差をレーザ干渉計１５ａ，１５ｂ，１７
ａ，１７ｂを用いて計測する。ここで、Ｘ移動鏡１３、
及びＹ移動鏡１４の真直度誤差（真直度マップ）の計測
方法の一例について説明する。

【００３０】まず、図２に示すように、Ｘ移動鏡１３の
−Ｙ方向の端部にレーザ干渉計１５ｂからのレーザビー
ム１６ｂが照射されるようにステージ１０の位置決めを
行い、レーザ干渉計１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂの
計測値をリセットする。続いて、ステージ１０のＸ方向
の位置を一定位置に保った状態で、ステージ１０を−Ｙ
方向にレーザビーム１６ａ，１６ｂの間隔Ｈａと同じ量
ずつ順次ステップ移動させる（実際には、ステージ１０
中のＸステージをロックした状態で、ステージ１０中の
Ｙステージを−Ｙ方向にステップ移動させる）。また、
ステップ移動ごとのＸ軸のレーザ干渉計１５ａ，１５ｂ
のそれぞれの計測値Ｘai，Ｘbi（ｉ＝１，２，３，
…）、差分データαi(＝Ｘai−Ｘbi）、及びＹ軸のレー
ザ干渉計１７ａ，１７ｂの計測値の差分データβi を記
録していく。このとき、Ｙ軸のレーザ干渉計１７ａ，１
７ｂの計測値の差分データβi はステージ１０のヨーイ
ングを示すことから、このヨーイング成分で前記記録デ
ータを補正することにより、すなわち一例として差分デ
ータαi から差分データβi を差し引くことにより、Ｘ
移動鏡１３の反射面の真直度誤差の差分を得ることがで
きる。そして、これを積算していくことにより、Ｘ移動
鏡１３の真直度マップを得ることができる。Ｙ移動鏡１
４についても、レーザビーム１８ａ，１８ｂの間隔Ｈｂ
（＝間隔Ｈａとする）ずつ順次ステージ１０をＸ方向に
ステップ移動させて、同様の計測を行うことにより真直
度マップを得ることができる。

【００３１】このようにして得られた真直度マップは、
Ｘ方向、及びＹ方向について所定間隔で計測したデータ
であることから、これにスプライン関数などのデータ補
間を施し、これをステージ１０のＸ方向の座標位置ｘ、
及びＹ方向の座標位置ｙに対応する真直度マップとして
記憶する。なお、Ｘ移動鏡１３の真直度マップは座標位
置ｙの関数；ｇａ（ｙ）として表し、Ｙ移動鏡１４の真
直度マップは座標位置ｘの関数；ｇｂ（ｘ）として表す
ものとする。

【００３２】ステージ１０の位置情報の計測では、上述
のように計測した真直度誤差（真直度マップ）に基づい
てステージ１０の座標位置を補正する。すなわち、移動
鏡１３，１４の位置情報をレーザ干渉計１５ａ，１５
ｂ，１７ａ，１７ｂを用いて計測し、その計測結果と上
述した真直度マップとに基づいてステージ１０の実際の
座標位置を求める。

【００３３】具体的には、ステージ１０の並進方向の位
置情報については、Ｘ方向はレーザ干渉計１５ａ，１５
ｂの計測値の平均値に基づいて算出され、Ｙ方向はレー
ザ干渉計１７ａ，１７ｂの計測値の平均値に基づいて算
出されることから、それに応じた補正値のマップを上述
した真直度マップに基づいて算出し記憶する。ここで、
レーザ干渉計１５ａ，１５ｂの間隔を２ｄとすると、Ｘ
移動鏡１３の真直度誤差に基づくレーザ干渉計１５ａ，
１５ｂのＸ方向に対応する補正関数；ｆａ（ｙ）は次の
ように表される。 ｆａ（ｙ）＝（ｇａ（ｙ−ｄ）＋ｇａ（ｙ＋ｄ））／２ …（１） 同様に、レーザ干渉計１７ａ，１７ｂの間隔を２ｄとす
ると、Ｙ移動鏡１４の真直度誤差に基づくレーザ干渉計
１７ａ，１７ｂのＹ方向に対応する補正関数；ｆｂ
（ｘ）は次のように表される。 ｆｂ（ｘ）＝（ｇｂ（ｘ−ｄ）＋ｇｂ（ｘ＋ｄ））／２ …（２） したがって、レーザ干渉計によって計測されるステージ
１０の座標を（ｘ，ｙ）とすると、移動鏡の真直度誤差
の影響を除去したステージ１０の座標は（ｘ−ｆａ
（ｙ），ｙ−ｆｂ（ｘ））となる。

【００３４】また、ステージ１０の位置情報を計測する
にあたっては、移動鏡１３，１４の真直度誤差の影響の
除去に加え、ステージ１０のヨーイングの補正を行うと
よい。この場合、ステージ１０の座標位置が（ｘ，ｙ）
にあるときのレーザ干渉計１５ａ，１５ｂの組で測定さ
れた計測値の差分をΔｘ、レーザ干渉計１７ａ，１７ｂ
の組で測定された計測値の差分をΔｙとすると、移動鏡
１３，１４の真直度誤差を補正したステージ１０のヨー
イングの角度θ（ｘ，ｙ）は、角度θ（ｘ，ｙ）が極め
て小さいものとすれば、次式により算出される。 θ（ｘ，ｙ）＝｛（Δｘ−（ｇａ（ｙ−ｄ）−ｇａ（ｙ＋ｄ）））＋（Δｙ− （ｇｂ（ｘ＋ｄ）−ｇｂ（ｘ−ｄ）））｝／（２ｄ） …（３） なお、上述した式（１）〜式（３）は、制御系１１に内
臓された計算手段により計算される。

【００３５】このように、予め、移動鏡１３，１４の真
直度誤差（真直度マップ）を計測しておき、現時点の移
動鏡１３，１４の位置情報をレーザ干渉計を用いて計測
し、これを式（１）〜式（３）に基づいて補正すること
により、真直度誤差の影響、及びステージ１０のヨーイ
ングの影響が除去されたステージ１０の位置情報を計測
することができる。

【００３６】さて、こうしたステージ１０の位置情報の
計測を、繰り返し実施するにあたり、本例では、移動鏡
１３，１４の真直度誤差（真直度マップ）を計測した前
回の時点からの真直度誤差の変動を検出し、その検出結
果に基づいて、真直度誤差の計測を再度実行するか否か
を判定する。

【００３７】図３は、本例のステージ位置計測方法を示
すフローチャート図である。前述したように、本例で
は、予め、移動鏡の真直度誤差（真直度マップ）を計測
しておき（ステップ１００）、この計測結果と現時点の
移動鏡の位置情報とを用いてステージ１０の位置情報を
計測する（ステップ１０１）。また、上記真直度誤差の
計測よりもラフな計測により、真直度誤差の変動を検出
する（ステップ１０２、１０４）。

【００３８】ここで、前述した真直度誤差の計測（ステ
ップ１００）では、高い計測再現性（例えば５ｎｍ以
下）を必要とすることから、サンプリング回数、及び平
均化回数がともに多く（例えば、サンプリング回数２０
０回、平均化回数１０回）、トータルで約３０分程度の
計測時間を要する。なおここで、サンプリング回数と
は、ステージの移動を停止（サーボ保持等）させた状態
で、レーザ干渉計による位置情報の計測を、移動鏡の一
つの箇所に対して繰り返してサンプリングする回数のこ
とである。また、平均化回数とは、ステップ移動しなが
ら移動鏡の位置情報を上記サンプリング回数ずつ移動鏡
全体に亙って計測するこの一連のシーケンスを、平均化
のために繰り返す回数のことである。なお、上述した計
測再現性は、ここでは平均＋３σ（σ；標準偏差）を示
す。

【００３９】これに対して、本例の真直度誤差の変動を
検出する工程（ステップ１０２、１０４）では、上述し
た真直度誤差の計測時に比べて少ないサンプリング回数
及び平均化回数で、真直度誤差の計測時と同じ手順で計
測動作を行う。すなわち、先の図２を用いて説明したよ
うに、移動鏡１３，１４の端部にレーザ干渉計１５ａ，
１５ｂ、及び１７ａ，１７ｂからのレーザビーム１６
ａ，１６ｂ、及び１８ａ，１８ｂが照射されるようにス
テージ１０の位置決めを行った後、ステージ１０を−Ｙ
方向またはＸ方向各軸ごとに同量ずつステップ移動さ
せ、そのステップ移動の各停止時にレーザ干渉計を用い
て所定のサンプリング回数で移動鏡の位置情報を計測す
る。そして、この一連のシーケンスを所定の平均化回数
だけ繰り返してデータを取り、各箇所ごとのデータにス
プライン関数などのデータ補間を施して、これをステー
ジ１０のＸ方向の座標位置ｘ、及びＹ方向の座標位置ｙ
に対応する真直度マップとして記憶する。なお、このと
きのサンプリング回数、及び平均化回数の一例について
は後述する。また、説明を明確にするため、必要に応じ
て、ステップ１００における真直度誤差の計測を「ファ
イン計測」、ステップ１０２及び１０４における真直度
誤差の計測を「ラフ計測」と以後呼ぶこととする。

【００４０】図４に、上述したサンプリング回数の少な
いラフ計測により得られる真直度マップを概念的に示
す。ラフ計測により新たに得られるＸ移動鏡の真直度マ
ップを座標位置ｙの関数；ｐａ（ｙ）とし、Ｙ移動鏡の
真直度マップを座標位置ｘの関数；ｐｂ（ｘ）として示
し、前述した真直度誤差のファインな計測時（ステップ
１００）に得られた元の真直度マップをそれぞれｇａ
（ｙ），ｇｂ（ｘ）として表す。この図４に示すよう
に、元の真直度マップｇａ（ｙ），ｇｂ（ｘ）とラフ計
測による新たな真直度マップｐａ（ｙ），ｐｂ（ｘ）と
を、所定の各座標位置ｘ，ｙごとに比較することによ
り、各座標位置における真直度誤差の変動分（ｐａ
（ｙ）−ｇａ（ｙ），ｐｂ（ｘ）−ｇｂ（ｘ））を求め
ることができる。本例では、主にこの変動分に関して閾
値を予め設定しておき、ファイン計測による元の真直度
マップｇａ（ｙ），ｇｂ（ｘ）と、ラフ計測による新た
な真直度マップｐａ（ｙ），ｐｂ（ｘ）との比較結果
が、その閾値以上か否かによって、真直度誤差のファイ
ン計測を再度実行するか否かを判断する。

【００４１】また、閾値としては、真直度誤差の変動分
の最大値や最小値、あるいは平均値や変動幅などの値を
用いることができる。ここで、真直度誤差の変動分の
「最大値」とは、元の真直度マップに対して新たな真直
度マップが＋Ｘ方向、または＋Ｙ方向に最も大きく変動
している箇所の変動分の値であり（符号は＋）、逆に、
真直度誤差の変動分の「最小値」とは、元の真直度マッ
プに対して新たな真直度マップが−Ｘ方向、または−Ｙ
方向に最も大きく変動している箇所の変動分の値である
（符号は−）。また、真直度誤差の変動分の「平均値」
とは、変動分の絶対値の平均値であり、「変動幅」と
は、前記最大値−最小値である。

【００４２】図３に戻り、本例の真直度誤差の変動を検
出する工程（ステップ１０２、１０４）では、２段階に
閾値を設定しているとともに、各段階ごとに異なるサン
プリング回数でラフ計測を実施する。具体的には、ラフ
計測の第１段階（ステップ１０２）に比べて第２段階
（ステップ１０４）のサンプリング回数のほうが多く、
例えば第１段階のサンプリング回数が１０回に対して、
第２段階のサンプリング回数が５０回である。また、サ
ンプリング回数の多い第２段階のほうが計測再現性の向
上を図れることから（例えば第１段階の計測再現性＝１
５ｎｍ以下、第２段階の計測再現性＝１０ｎｍ以下）、
それに応じて第２段階の閾値を第１段階に比べて厳しく
設定している。なお、このラフ計測の第２段階のサンプ
リング回数は、第１段階に比べて多いものの、真直度誤
差の計測時（ステップ１００）よりは少なく設定され
る。また、この真直度誤差の変動を検出する工程（ステ
ップ１０２、１０４）は、予め設定された任意のタイミ
ングで実施される。そのタイミングとしては、例えば、
ステージの位置情報の計測（ステップ１０１）を実施す
る直前に常に実施してもよく、あるいは、真直度誤差の
ファインな計測（ステップ１００）を実行してから所定
時間経過した時点や、ステージの位置情報の計測（ステ
ップ１０１）を所定回数繰り返した時点、さらには他の
検出手段によって真直度誤差の変動を検出した時点など
としてもよい。

【００４３】続いて、本例のステージ位置計測方法のフ
ローについて制御系１１（図１参照）の動作を中心に話
を進める。ラフ計測の第１段階（ステップ１０２）を実
施したところ、続くステップ１０３において、真直度誤
差の変動が所定の閾値を下回る場合、制御系は、真直度
誤差のファイン計測（ステップ１００）を実行する必要
はないと判断し、ステージの位置情報を計測する工程
（ステップ１０１）に進む。この場合、ステップ１０１
では、すでに記憶されている前回の真直度誤差の計測結
果を用いて、ステージの位置情報の計測を行うことにな
る。また、ラフ計測の第１段階（ステップ１０２）で
は、例えば、サンプリング回数が１０回、平均化回数が
１回とされ、このとき計測に要する時間は３０秒程度と
なる。すなわち、真直度誤差の変動を確認している上、
ステージの位置情報を計測するまでのトータルな時間
は、真直度誤差のファイン計測（計測時間が例えば３０
分）を行う場合に比べて大幅に短縮される。

【００４４】また、ラフ計測の第１段階（ステップ１０
２）を実施したところ、続くステップ１０３において、
真直度誤差の変動が所定の閾値以上の場合、制御系は、
ラフ計測の第２段階（ステップ１０４）に進んで、真直
度誤差の変動を再度調べる。前述したように、ラフ計測
の第２段階では、ラフ計測の第１段階よりもサンプリン
グ回数が多く、より高い計測再現性で真直度誤差の変動
を調べる。そして、ステップ１０５において、真直度誤
差の変動が所定の閾値を下回る場合、制御系は、ラフ計
測の第１段階（ステップ１０２）と同様、真直度誤差の
ファイン計測（ステップ１００）を実行する必要はない
と判断し、そのままステージの位置情報を計測する工程
（ステップ１０１）に進む。この場合も、ステージの位
置情報を計測する工程（ステップ１０１）では、すでに
記憶されている前回の真直度誤差の計測結果を用いて計
測が行われることになる。また、ラフ計測の第２段階
（ステップ１０４）では、例えば、上述したサンプリン
グ回数が５０回、平均化回数が１回とされ、計測に要す
る時間は１分程度となる。そのため、ラフ計測の第１段
階と第２段階とをともに実施した場合にも、真直度誤差
のファイン計測を行う場合に比べて、ステージの位置情
報を計測するまでのトータルな時間が短縮される。

【００４５】また、ラフ計測の第２段階（ステップ１０
４）を実施したところ、ステップ１０５において、真直
度誤差の変動が所定の閾値以上の場合、制御系は、真直
度誤差をファインに再計測すべきと判断し、真直度誤差
をファイン計測する工程（ステップ１００）に進む。前
述したように、このファイン計測の工程では、サンプリ
ング回数及び平均化回数がともに多く、長い計測時間
（例えば３０分程度）を要するものの、高い計測再現性
でより正確に移動鏡の真直度誤差が計測される。ここ
で、真直度誤差の変動が所定の閾値以上の場合、現在進
行中の処理を中止するか、そのままロット処理を継続す
るか、現在進行中の処理を真直度マップを更新して続行
するか、を判断し、真直度マップ更新時は、そのときの
計測結果は真直度誤差（真直度マップ）の最新データと
して更新・記憶され、続くステージの位置情報の計測
（ステップ１０１）の際に用いられる。すなわち、この
場合、ステップ１０１において、制御系は、新たに計測
された真直度誤差の最新データと、レーザ干渉計を用い
て計測した現時点における移動鏡の位置情報とに基づい
てステージの実際の座標位置を求め、これにより、移動
鏡の真直度誤差の影響が正確に除去されたステージの位
置情報を計測することになる。

【００４６】このように、本例のステージ位置計測方法
では、ステージの位置情報の計測を、繰り返し実施する
にあたり、移動鏡の真直度誤差（真直度マップ）をファ
インに計測した前回の時点からの真直度誤差の変動を検
出し、その検出結果に基づいて、真直度誤差のファイン
な計測を再度実行するか否かを判定する。そのため、移
動鏡の真直度誤差が大きく変動した場合には、真直度誤
差のファインな計測（ステップ１００）を再度適切に実
行することにより、真直度誤差の変動に伴う計測不良の
発生を抑制し、ステージの位置情報を精度よく計測する
ことができる。また、サンプリング回数の少ないラフな
計測により真直度誤差の変動を検出することから、真直
度誤差そのものをファインに計測するのに比べて短時間
で真直度誤差の変動を検出することができる。したがっ
て、こうした短時間の判定処理によって、反射鏡の真直
度誤差が大きく変動していない場合には真直度誤差の不
要な計測を避けるとともに、必要な場合のみ真直度誤差
のファインな計測を再度実行することにより、計測不良
の発生を抑制しつつ、ステージの位置情報の計測に要す
る時間の短縮化を図ることができる。

【００４７】さらに、本例のステージ位置計測方法で
は、真直度誤差の変動を検出するためのラフ計測の工程
（ステップ１０２，１０４）が、個別に閾値が設けられ
た２段階からなり、各段階ごとにサンプリング回数が増
えることから、真直度誤差の変動を効率的かつ確実に検
出することができる。つまり、真直度誤差の変動を検出
する際、まず少ないサンプリング回数で真直度誤差のラ
フ計測（ステップ１０２）を実施することにより、真直
度誤差に大きな変動があるか否かを短時間で検出すると
ともに、それが検出された場合にのみ次の段階（ステッ
プ１０４）でサンプリング回数を増やして真直度誤差の
ラフ計測を実施することにより、真直度誤差の変動の検
出をより確実なものとして確かめることができる。ま
た、多段階のうちの初めのラフ計測の段階で真直度誤差
の変動が検出されない場合、その段階で真直度誤差を再
計測しないと判定することから、後の段階の工程を省く
ことができ、これにより効率化が図れる。なお、上述し
た例では、真直度誤差に大きな変動が検出された場合に
のみ、サンプリング回数を増やして次の段階に進むよう
にしているが、これとは逆に、真直度誤差に大きな変動
が検出されない場合にのみ、サンプリング回数を増やし
て次の段階に進み、真直度誤差の変動を再度確認するよ
うにしてもよい。また、上述した例では、真直度誤差の
変動を検出するためのラフ計測を２段階に設定している
が、これに限らず、３段階あるいはそれ以上の多段階
（例えば５段階）に設定してもよい。

【００４８】次に、上述したステージ位置計測方法が好
ましく適用される本発明の露光方法装置及び露光装置の
実施例について説明する。図５は、本例に好ましく用い
られる半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置３０
の構成を概略的に示している。この露光装置３０は、マ
スクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを１
次元方向に同期移動させつつ、レチクルＲに形成された
回路パターンを、ウエハＷ上の各ショット領域に転写す
る、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装
置、いわゆるスキャニング・ステッパである。まず、こ
の露光装置３０の全体構成について以下説明する。

【００４９】図１において、露光時には不図示の露光照
明系からの露光ビームＩＬによりレチクルＲのパターン
が照明され、レチクルＲのパターンの像が投影光学系Ｐ
Ｌを介して所定の投影倍率γ（γは例えば１／４，１／
５等）で縮小されて、ウエハＷ上のショット領域に転写
される。

【００５０】本例の露光装置３０では、先の図１に示し
たステージ１０とほぼ同様の構成のステージを、ウエハ
Ｗを載置するためのウエハステージＷＳＴとして備えて
いる。すなわち、ウエハステージＷＳＴは、投影光学系
ＰＬの投影面側に、前述したように、Ｘ方向、Ｙ方向及
びＺ方向等に移動自在に配設され、その移動は制御系１
１によりステージ駆動系１２を介して制御される。ま
た、ウエハステージＷＳＴ上にはＸ移動鏡１３及びＹ移
動鏡１４（図１参照）が配置され、さらにこの移動鏡１
３，１４にレーザビームを照射して移動鏡の位置をモニ
ターするレーザ干渉計１５ａ、１５ｂ，１７ａ，１７ｂ
（図１参照）がそれぞれ配置されている。なお、図５で
は、移動鏡１３，１４及びレーザ干渉計１５ａ、１５
ｂ，１７ａ，１７ｂはＸ方向及びＹ方向のものをまとめ
て概念的に示している。また、投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面の直交座標系
をＸ軸及びＹ軸としている。

【００５１】レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴに
載置される。レチクルステージＲＳＴは、Ｘ方向、Ｙ方
向及び光軸ＡＸの回りの回転方向に微少量だけ移動自在
に配設され、その移動は制御系１１によりステージ駆動
系３１を介して制御される。なお、実際には、レチクル
ステージＲＳＴは、Ｘ方向に移動自在に配設されるＸス
テージ、Ｙ方向に移動自在に配設されるＹステージ、及
びＹステージ上で微小駆動する微小ステージから構成さ
れている。

【００５２】また、レチクルステージＲＳＴ上には移動
鏡（コーナーキューブ・プリズム）３５が配置され、レ
ーザ干渉計３７によって、常時レチクルステージＲＳＴ
のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置がモニターされてい
る。また、レーザ干渉計３７により得られた位置情報は
制御系１１に供給される。なお、実際には、レチクルス
テージＲＳＴの移動鏡３５及びレーザ干渉計３７は、ウ
エハステージＷＳＴにおける移動鏡及びレーザ干渉計と
同様に、それぞれＸ方向、Ｙ方向に分けて配置されてい
る。

【００５３】次に、この露光装置３０の概略的な露光動
作を説明する。露光時において、制御系１１は、ウエハ
ステージＷＳＴを駆動して、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ
に垂直なＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向に所定量ずつウ
エハＷをステッピング移動させ、ウエハＷ上に設定され
る各ショット領域のそれぞれにレチクルＲの回路パター
ンの像を順次転写する。このとき、制御系１１は、レチ
クルＲのパターンの中心とウエハＷの各ショット領域の
中心とを重ね合わせるアライメント動作を行う。このア
ライメント動作は、レチクルＲ及びウエハＷ上に形成さ
れたアライメント用のマークの位置情報に基づいて行わ
れる。このとき、レチクルＲのマーク（レチクルマーク
ＲＭ）はレチクルアライメント系ＲＡによって検出さ
れ、ウエハＷのマーク（ウエハマークＷＭ）はウエハア
ライメント系ＷＡによって検出される。また、制御系１
１は、すべてのショット位置に対する露光が終了する
と、不図示のウエハ搬送系により、ウエハＷを次のウエ
ハに交換する。

【００５４】こうした露光動作において、ステッピング
移動時などにおけるウエハステージＷＳＴの位置決め
は、先の図３を用いて説明したステージ位置計測方法に
よってウエハステージＷＳＴの位置情報を計測した結果
に基づいて実施される。すなわち、制御系１１は、上述
した露光動作に先立って、先ず、移動鏡１３，１４の真
直度誤差（真直度マップ）をレーザ干渉計１５ａ，１５
ｂ，１７ａ，１７ｂを用いて計測し、その計測結果を記
憶しておく。そして、現時点の移動鏡１３，１４の位置
情報をレーザ干渉計１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂを
用いて計測し、この計測結果と予め記憶されている真直
度誤差（真直度マップ）とに基づいて、移動鏡１３，１
４の真直度誤差の影響を除去したウエハステージＷＳＴ
の実際の座標位置を求め、これに基づいてステージ駆動
系１２を介してウエハステージＷＳＴを位置決めする。
また、所定のタイミングで真直度誤差の変動を検出し、
この検出結果に基づいて、真直度誤差（真直度マップ）
を再計測するか否かを判定し、再計測すると判定した場
合は、再度移動鏡１３，１４の真直度誤差（真直度マッ
プ）をレーザ干渉計１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂを
用いて再計測し、この検出結果に基づいて、真直度マッ
プを更新するか否かを判定し、もし、更新する場合は、
その計測結果を、移動鏡１３，１４の真直度誤差の影響
を除去するための最新データとして更新・記憶する。そ
して、次のウエハステージＷＳＴの位置決めにおいて、
この最新データを用いてウエハステージＷＳＴの座標位
置を求める。

【００５５】さて、この露光装置３０では、真直度誤差
の変動を検出するために、先の図３を用いて説明した２
段階のラフ計測を実施する。本例では、このラフ計測を
実施するタイミングを決定する方法として、オペレータ
により指定する方法、及び自動的に決定する方法が採用
される。

【００５６】ラフ計測のタイミングをオペレータによっ
て指定する方法では、制御系１１に接続されているキー
ボード等の入力手段２１を介して、ラフ計測を実施する
タイミングをオペレータが直接入力する。オペレータに
より指定されるタイミングとしては、例えば次の（１）
〜（６）ようなタイミングがある。 （１）ロット処理単位（指定されたロット回数処理ご
と） （２）ロット処理内での所定タイミング（ロット処理内
で指定された番号のウエハを処理する前） （３）ウエハ枚数単位（指定されたウエハ枚数処理ご
と） （４）ステージリセット後の最初のロット処理（エラー
等によりウエハステージを立ち上げ直したとき（イニシ
ャライズしたとき）の最初のロット処理） （５）指定されたインターバル時間経過後のロット処理
（所定の時間経過後の最初のロット処理） （６）指定されたインターバル時間経過後のウエハ処理
（所定の時間経過後の最初のウエハ処理）

【００５７】オペレータは、これらのタイミングのうち
の一つもしくは複数を組み合わせて指定することができ
る。また、オペレータは、例えば、そのとき要求される
露光精度やそのときの装置の動作安定性などに応じてそ
れらのタイミング指定を行う。これにより、そのときの
ウエハの処理プロセス等に応じて、ラフ計測の実施のタ
イミングを柔軟に決定することができる。

【００５８】一方、ラフ計測のタイミングを自動的に決
定する方法では、上述したレーザ干渉計とは異なる検出
手段によって真直度誤差の変動を検出し、その検出結果
に基づいて、ラフ計測を実施するタイミングを決定す
る。この概略的なフローを図６に示す。

【００５９】すなわち、ラフ計測のタイミングを自動的
に決定する方法では、図６のフローチャートに示すよう
に、レーザ干渉計とは異なる検出手段により真直度誤差
の変動を検出し（ステップ２００）、その結果、ステッ
プ２０１において、真直度誤差の変動が所定の閾値を下
回る場合には、制御系は、真直度誤差のラフ計測（ステ
ップ２０２、ステップ２０４）、及びファイン計測（ス
テップ２０６）をともに行うことなく、ステージの位置
情報を計測する工程（ステップ２０７）に進む。逆に、
レーザ干渉計とは異なる検出手段により真直度誤差の変
動を検出した結果（ステップ２００）、ステップ２０１
において、真直度誤差の変動が所定の閾値以上の場合に
は、制御系は、レーザ干渉計を用いて真直度誤差をラフ
計測する工程（ステップ２０２，２０４）に進む。この
ように本例では、他の検出手段により、真直度誤差の変
動を検出する。前述したように、ラフ計測では、レーザ
干渉計を用いて移動鏡の位置情報を計測するため、その
実施にはステッピング移動などの露光動作を一旦中断し
なければならないものの、本例のようにレーザ干渉計と
は異なる検出手段を用いて真直度誤差の変動を検出する
ことが可能となれば、そうした中断を回避して、真直度
誤差を再計測するか否かを通常の露光動作中に判定する
ことができることになる。

【００６０】本例では、上述した真直度誤差の変動を検
出するためのレーザ干渉計以外の検出手段として、先の
図５に示すレチクルアライメント系ＲＡ、ウエハアライ
メント系ＷＡ、制御系１１、及び記憶部１９を用いる。

【００６１】ここで、レチクルアライメント系ＲＡ、ウ
エハアライメント系ＷＡ、及びそれらを用いたアライメ
ント方法について先の図５を参照して説明する。レチク
ルアライメント系ＲＡとしては、本例では、レチクルＲ
上に形成されたレチクルマークＲＭと、ウエハステージ
ＷＳＴ上に設けられた基準マーク（ウエハフィデューシ
ャルマーク）ＦＭとを同時に検出する、いわゆるＴＴＲ
方式（スルー・ザ・レチクル方式）の光学系が用いられ
る。この場合のレチクルアライメント系ＲＡとしては、
例えば、照明光をレチクルＲ上に形成されたレチクルマ
ークＲＭに照射し、その光学像をＣＣＤ（Charge Coupl
ed Device）カメラ等の撮像手段で画像信号に変換し、
その画像信号に基づいてマークの位置情報を計測するＶ
ＲＡ（Visual Reticle Alignment）方式のものを用いる
ことができる。また、レチクルアライメント系ＲＡによ
って計測されたレチクルマークＲＭの位置情報は、制御
系１１に供給される。制御系１１は、レチクルアライメ
ント系ＲＡで計測されたレチクルマークＲＭの位置情報
（Ｘ座標、Ｙ座標）に基づいて、レチクルＲの中心が投
影光学系ＰＬの光軸ＡＸと合致するようにステージ駆動
系３１を介してレチクルＲを位置決めする。なお、レチ
クルマークＲＭとレチクルＲの中心との距離は設計上予
め定まった値であり、この値を投影光学系ＰＬの縮小倍
率に基づいて演算処理することにより、投影光学系ＰＬ
の像面側（ウエハ側）におけるレチクルマークＲＭの投
影点と投影光学系ＰＬの中心との距離を算出することが
できる。この距離は、ウエハＷ上の各ショット領域を投
影光学系ＰＬの視野内に配するときの補正値として用い
られる。

【００６２】一方、ウエハアライメント系ＷＡとして
は、本例では、投影光学系ＰＬの光軸から離れた位置で
アライメント用のウエハマークＷＭを検出するオフ・ア
クシス方式の光学系であり、例えば、レーザ光をウエハ
上のマークに照射し、マークで回折または散乱された光
を用いてマークの位置情報を計測するＬＳＡ（Laser St
ep Alignment）方式、ハロゲンランプ等を光源とする波
長帯域幅の広い光で感光基板上のマークを照射し、その
光学像をＣＣＤカメラ等の撮像手段で画像信号に変換
し、その画像信号に基づいてマークの位置情報を計測す
るＦＩＡ（Field Image Alignment）方式、ウエハ上の
マークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から
照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相か
らマークの位置情報を計測するＬＩＡ（Laser Interfer
ometric Alignment）方式などのものを用いることがで
きる。また、ウエハアライメント系ＷＡの投影像面側
（ウエハ側）における光軸ＡＸａは、投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸと平行に配され、ウエハアライメント系ＷＡの
光軸ＡＸａと投影光学系ＰＬの露光フィールド内の基準
位置である光軸ＡＸとの間の距離、いわゆるベースライ
ン量が、ウエハＷ上の各ショット領域を投影光学系ＰＬ
の視野内に配するときの基準量となる。つまり、ウエハ
アライメント系ＷＡによってアライメント用のウエハマ
ークＷＭのＸ座標及びＹ座標を計測するとともに、この
計測結果に先ほどのベースライン量を加算して得られる
値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動し、ウエハ
ＷをＸ方向及びＹ方向にステッピング移動させることに
より、ウエハＷの各ショット領域の中心を投影光学系Ｐ
Ｌの露光フィールド内の基準位置（光軸ＡＸ）に正確に
アライメントすることができる。

【００６３】本例では、ウエハステージＷＳＴ上に所定
のピッチで離間して配置された複数の基準マークＦＭの
それぞれを、レチクルアライメント系ＲＡとウエハアラ
イメント系ＷＡとで同時に観察することにより、上述し
たベースライン量、すなわちウエハアライメント系ＷＡ
の光軸ＡＸａと投影光学系ＰＬの露光フィールド内の基
準位置との間の距離を計測する、いわゆる同時ベースラ
イン計測を行う。図７に、基準マークＦＭの配置例を示
す。

【００６４】図７において、ウエハステージＷＳＴ上に
設けられた基準マーク板ＦＭＢ上には、レチクルＲ上の
レチクルマークＲＭに対応するピッチで所定の方向（Ｘ
方向）に離間して配置された２ケのマークを有する６組
の基準マークＦＭ（１）〜ＦＭ（６）と、これらの基準
マークＦＭ（１）〜ＦＭ（６）から設計上のベースライ
ン量だけ所定の方向（ここでは−Ｙ方向）に離れた位置
にそれぞれ配置されたウエハアライメント系ＷＡ用の６
ケの基準マークＦＭ（７）〜ＦＭ（１２）とが設けられ
ている。この場合、レチクルアライメント系ＲＡで基準
マークＦＭ（１）を検出してその位置情報（例えばレチ
クルマークＲＭと基準マークＦＭ（１）との相対的な位
置関係）を計測すると同時に、ウエハアライメント系Ｗ
Ａで基準マークＦＭ（７）を検出してその位置情報（例
えばウエハアライメント系ＷＡの光軸中心からの基準マ
ークＦＭ（７）の位置ずれ量）を計測することにより、
それらの計測結果に基づいて、実際のベースライン量を
計測することができる。また、他の基準マークＦＭ
（２）〜ＦＭ（６）、及びそれに対応する基準マークＦ
Ｍ（７）〜ＦＭ（１２）に対しても同様に位置情報の計
測を行い、それらを用いて最小二乗法などの統計演算処
理することにより、レチクル座標系とウエハ座標系との
位置関係を求めることができる。

【００６５】さて、上述したベースライン計測では、レ
チクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをＹ方
向に６回ステッピング移動させて各基準マークＦＭの検
出を行う。そのため、Ｙ方向に対して平行にウエハステ
ージＷＳＴがステッピング移動していない場合、計測さ
れた基準マークＦＭの位置情報のうち、本来ほぼ同じで
あるはずのＸ座標値にばらつきが生じることになる。例
えば、Ｘ座標値のばらつきが大きい場合、ウエハステー
ジのＸ移動鏡１３（図２参照）の真直度誤差に変動が生
じたことが考えられる。そのため、ベースライン計測時
における基準マークＦＭの位置情報の計測結果に基づい
て、Ｘ移動鏡１３の真直度誤差の変動を検出することが
可能となる。そこで、本例では、上述したＸ座標のばら
つきに所定の閾値を予め設けておき、ベースライン計測
における基準マークＦＭの位置情報を計測した結果、Ｘ
座標のばらつきがその閾値を超えた場合は、先の図６の
フローチャートに示したラフ計測を実施するようになっ
ている。通常は、前記ベースライン計測結果から、基準
マークＦＭとウエハステージＸ移動鏡の平行度を求め、
この平行度が予め設定された平行度の基準値＋閾値を超
えていた場合、ラフ計測を実施する。上述した基準マー
クＦＭの位置情報のうち、Ｘ座標値のばらつきから真直
度誤差の変動を検出する場合は、主としてウエハステー
ジのＸ移動鏡の平行度の変動を検出することになる。ま
た、ここでは６組の基準マークＦＭを検出してベースラ
インを計測する場合について説明したが、これに限ら
ず、２組の基準マークＦＭを検出してベースライン計測
を行う場合や、１組の基準マークＦＭを検出してベース
ライン計測を行う場合にも、その基準マークＦＭの位置
情報のばらつき等からウエハステージの移動鏡の真直度
誤差の変動を検出することが可能である。なお、本ベー
スライン計測結果に基づいてのＸ移動鏡真直度誤差変動
検出では、平行度変動のみで、弓形や局所的に変動した
場合などの検出はできない。

【００６６】また、本例の露光装置３０では、制御系１
１の制御のもとで、ウエハＷ上の複数ショット領域に付
設されたウエハマークＷＭの位置をウエハアライメント
系ＷＡを用いて順次計測し、いわゆるＥＧＡ（エンハン
ストグローバルアライメント）の手法により、ウエハＷ
上の全てのショット配列データを求め、この配列データ
に従って、ウエハＷ上のショット領域を順次投影光学系
ＰＬの露光フィールドの基準位置（露光位置）に順次位
置決めする。

【００６７】図８に、ウエハＷのＸＹ座標系に沿って配
列された、レチクルＲのパターン像を転写すべきショッ
ト領域ＥＳ１〜ＥＳｎ（総じてショット領域ＥＳｉと称
する）を示す。この図８において、ショット領域ＥＳｉ
に隣接するスクライブラインの所定位置には、Ｘ方向の
アライメント用のウエハマーク、及びＹ方向のアライメ
ント用のウエハマークを含むウエハマークＷＭが形成さ
れている。Ｘ方向のアライメント用のウエハマークは例
えばＸ方向に所定ピッチで配列された複数本のパターン
からなり、同様に、Ｙ方向のアライメント用のウエハマ
ークは例えばＹ方向に所定ピッチで配列された複数本の
パターンからなる。また、各ウエハマークＷＭは、所定
のショット領域の中心に対して同じ位置関係になるよう
に、ここではＸ方向に伸びるスクライブライン内に配置
されている。

【００６８】上記ＥＧＡにおいて、制御系１１（図５参
照）では、全てのショット領域ＥＳｉのうち、アライメ
ントショット領域として選択される少なくとも３つのシ
ョット領域（ここでは９つのアライメントショット領域
ＳＡ１〜ＳＡ９）におけるウエハマークＷＭをウエハア
ライメント系ＷＡ（図５参照）によって検出し、その検
出結果に基づいて各アライメントショット領域ＳＡ１〜
ＳＡ９の座標位置を計測する。続いて、ウエハＷ上での
ショット領域ＥＳｉの配列を表すモデル関数に対して、
アライメントショット領域ごとにその求めた座標位置と
既知の座標位置（設計値など）とを代入し、最小二乗法
などの統計演算によってモデル関数のパラメータ（ＥＧ
Ａファクタ）を決定する。そして、ウエハＷ上のショッ
ト領域ＥＳｉごとに既知の座標位置をモデル関数に代入
することにより、配列データとして全てのショット領域
ＥＳｉの座標位置（Ｘ座標、Ｙ座標）を算出する。制御
系１１では、この算出した配列データと前述したウエハ
アライメント系ＷＡのベースライン量とによって決定さ
れる移動量に基づいて、ステージ駆動系１２を介してウ
エハステージＷＳＴ（図５参照）をＸ方向及びＹ方向に
駆動することにより、ウエハＷの各ショット領域ＥＳｉ
の中心を投影光学系ＰＬの露光フィールド内の基準位置
（光軸ＡＸ）にアライメントする。なお、このＥＧＡ
は、レチクルのパターンを転写するすべてのウエハＷに
対して行われる。

【００６９】一般に、ＥＧＡでは、モデル関数のパラメ
ータ（ＥＧＡファクタ）として、ウエハオフセット、ウ
エハスケーリング、ウエハ直交度、ウエハローテーショ
ン、ショットスケーリング、ショット直交度、ショット
ローテーションなどが用いられる。ウエハステージの移
動鏡の真直度誤差に変動が生じると、上述した各パラメ
ータがそれまでとは大きく異なる値を示す場合が多い。
そのため、これらのパラメータの変動からウエハステー
ジの移動鏡の真直度誤差変動を検出することが可能とな
る。本例では、上述した各パラメータに所定の閾値を予
め設けておき、その閾値をいずれかのパラメータが超え
た場合、先の図６のフローチャートに示したラフ計測を
実施するようになっている。

【００７０】また、この露光装置３０では、先の図６に
示したステップ２０６においてレーザ干渉計を用いてフ
ァインに計測した移動鏡の真直度誤差に関するデータ
（真直度誤差の変動に関するデータ）は、制御系１１に
設けられた記憶部１９に、そのときの時間とともに毎回
記憶される。制御系１１は、移動鏡の真直度誤差計測タ
イミングがきたら、一番最近に実行したデータとそれ以
前の履歴データとに基づいて、真直度誤差の変動が所定
の閾値以上となるまでの時間を検索・推定し、その後、
閾値を越えるまでの時間が既に経過している場合、制御
系１１は、先の図６のフローチャートに示したラフ計測
（ステップ２０２，２０４）を実施する。最新データと
相関の高いデータを履歴データの中から検索するように
する場合、真直度誤差の変動に関するデータ個数をＮ、
最新データのデータ値をＴｊ、履歴データのデータ値を
Ｓｊとすると、相関値Ｃｓｔは、次式（４）で表すこと
ができる。

【００７１】

【数１】

【００７２】すなわち、この式（４）を用いて最新デー
タに最も相関の高いデータを履歴データの中から検索
し、そのデータを基に、そのデータを計測した時点から
真直度誤差の変動が所定の閾値以上となるまでの経過時
間やウエハステージの移動回数等を履歴データの中から
検索して求める。制御系は、その後、そうした経過時間
やウエハステージの移動回数等のカウントを開始し、そ
れが達成した時点で上述したラフ計測を実施する。な
お、Ｘ移動鏡、Ｙ移動鏡のうちのいずれか一方について
のみ上記カウントを実施してもよいし、両方の移動鏡に
ついて上記カウントを実施してもよい。

【００７３】このように、本例では、先の図５に示すレ
チクルアライメント系ＲＡ、ウエハアライメント系Ｗ
Ａ、制御系１１、及び記憶部１９を用いて、移動鏡の真
直度誤差の変動を検出または推定し、その結果に基づい
て、先の図６に示したラフ計測を実施するタイミングを
自動的に決定する。つまり、ベースライン計測やＥＧＡ
といった、露光動作中におけるレチクルＲとウエハＷと
のアライメント動作に含まれる工程を利用したり、時間
や処理回数のカウントをしたりして、ウエハステージの
移動鏡の真直度誤差の変動を検出または推定する。した
がって、通常の露光動作中に処理動作を中断することな
く、真直度誤差を再計測するか否かを判定することがで
きる。

【００７４】次に、これまで説明した本発明の露光方法
について、より具体的なフローチャートの一例を図９に
示す。この図９において、説明を明確にするため、上述
したレーザ干渉計を用いた真直度誤差のラフ計測及びフ
ァイン計測をまとめて「真直度誤差計測」と称し、上述
したレーザ干渉計とは異なる検出手段を用いた真直度誤
差の検出を「真直度誤差チェック」と称する。

【００７５】まず、ステップ３００において、制御系
は、真直度誤差チェックが自動実行指定されているか否
かを判断し、指定されていない場合は、ステップ３０１
に進み、現時点においてオペレータにより予め指定され
た真直度誤差チェックを実行するタイミングか否かを判
断する。このステップ３０１において、真直度誤差チェ
ックを実行するタイミングである場合は、ステップ３０
２に進み、そうでない場合は、ステップ３１７に進み、
ロット処理を続行する。この場合、制御系は、すでに記
憶されている前回の真直度誤差データを用いてステージ
の位置情報の計測を行う。

【００７６】ステップ３０２において、制御系は、ベー
スライン計測を利用した真直度誤差チェックの実行が指
定されている場合は、ステップ３０３でそれを実行し、
ステップ３０４においてその結果が閾値以上であるか否
かを判断する。また、ステップ３０２において、ベース
ライン計測を利用した真直度誤差チェックの実行が指定
されていない場合は、ステップ３０５に進む。ステップ
３０５において、ＥＧＡを利用した真直度誤差チェック
の実行が指定されている場合は、ステップ３０６でそれ
を実行し、ステップ３０４においてその結果が閾値以上
であるか否かを判断する。また、ステップ３０５におい
て、ＥＧＡを利用した真直度誤差チェックの実行が指定
されていない場合は、ステップ３０７に進み、最新デー
タと履歴データとによる真直度誤差チェックを実行す
る。この場合、続くステップ３０８において、所定のカ
ウント時間を経過している場合は、ステップ３０９〜ス
テップ３１６における真直度誤差計測を実行し、経過し
ていない場合は、ステップ３１７に進み、ロット処理を
続行する。また、ステップ３０４において、真直度誤差
チェックの結果が所定の閾値以上の場合も、ステップ３
０９〜ステップ３１６における真直度誤差計測を実行
し、閾値を下回る場合は、ステップ３１７に進み、ロッ
ト処理を続行する。

【００７７】ステップ３０９〜ステップ３１６における
真直度誤差計測では、制御系は、ステップ３０９におい
てまず最も少なく設定されているサンプリング回数で移
動鏡の真直度誤差をラフ計測する。続く、ステップ３１
０において、真直度誤差の変動が所定の閾値以上の場合
は、ステップ３１１に進み、そうでない場合は、ステッ
プ３１７に進み、ロット処理を続行する。ステップ３１
１において、真直度誤差計測が所定の繰り返し回数に達
していない場合、ステップ３１２でサンプリング回数な
どの実行パラメータを変更し、ステップ３０９に戻って
真直度誤差を再計測する。また、ステップ３１１におい
て、真直度誤差計測が所定の繰り返し回数に達している
場合は、ステップ３１３に進む。このステップ３１３に
おいて、ロット処理を中止しないと判断した場合、ステ
ップ３１４に進み、ロット処理を中止すると判断した場
合、ステップ３１５に進み、ロット処理を中止して終了
する。ステップ３１４において、真直度誤差データを更
新しないと判断した場合、ステップ３１７に進み、ロッ
ト処理を続行する。また、ステップ３１４において、真
直度誤差データを更新すると判断した場合、ステップ３
１６に進み、真直度誤差データを更新して、ロット処理
を続行する。この場合、制御系は、新たに更新された真
直度誤差データを用いてステージの位置情報の計測を行
う。

【００７８】ここで、これまで説明した本発明のステー
ジ位置計測方法では、真直度誤差を再計測するか否かの
判定処理を行うための閾値（図９に示すフローチャート
におけるステップ３１０で使用される閾値）として、真
直度誤差の変動分の最大値や最小値、あるいは平均値や
変動幅など、真直度誤差の変動分そのものの値を用いて
いる。しかしながら、その判定処理のための閾値として
は、これに限らず、例えば、真直度誤差の変動に関連付
けられたレジストレーション評価データを用いるように
してもよい。

【００７９】図１０に、レジストレーション評価データ
を用いて判定処理を行う場合のフローの一例を示す。本
例では、ステップ３０９〜ステップ３１６における真直
度誤差計測において、ステップ３０９の真直度誤差計測
を実行する工程と、ステップ３１０の真直度誤差の変動
に基づいて所定の閾値以上か否かを判定処理する工程と
の間に、上述したレジストレーション評価データをデー
タベースから検索する工程（ステップ３２０）を有す
る。

【００８０】ここで、先の図５を参照して、レジストレ
ーション評価データを用いて上記判定処理を行う方法の
一例について具体的に説明する。まず、露光処理に先立
って、移動鏡１３，１４の真直度誤差の変動に関するデ
ータと、その真直度誤差に変動が生じたときのアライメ
ント後のレチクルＲとウエハＷとの相対的な位置関係に
関するデータ（レジストレーション評価データ＝露光パ
ターンの重ね合わせずれ評価データ）とを関連付けて制
御系１１の記憶部２０に記憶してデータベース化してお
く。このとき、データベース化に際しては、真直度誤差
の変動が評価したい分布となるように、真直度誤差デー
タを入力手段２１を介して入力設定し、そのデータを用
いてウエハステージＷＳＴを位置決めし、そのときのレ
ジストレーション評価データを計測しこれを記憶する、
といったこの一連の作業を繰り返してデータを蓄積する
とよい。そして、露光処理中において、制御系１１によ
り、レーザ干渉計１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂを用
いて真直度誤差の変動を計測した際、その変動によって
レチクルＲとウエハＷとの相対的な位置関係、すなわち
重ね合わせ精度（レジストレーション）がどのように変
化するかをデータベースを検索することによって推定す
る。この推定は、現時点の真直度誤差の変動分と相関の
高い真直度誤差に関するデータを検索し、さらにそのデ
ータに関連付けられたレジストレーション評価データを
検索することにより行うとよい。そして、その結果に基
づいて、真直度誤差を再計測するか否か、あるいはロッ
ト処理を中止するか否かといった判定処理を行う。一般
に、重ね合わせに要求される精度は、そのとき露光処理
する対象のレイヤーがクリティカルなものかラフなもの
かなど、処理プロセスごとに異なるので、制御系１１
は、その処理プロセスに応じた重ね合わせ精度を満足す
るように、重ね合わせ精度に関する閾値を定め、それに
基づいて上述した判定処理を行う。これにより、各処理
プロセスごとに要求される精度に応じて、必要な場合に
のみ真直度誤差をファインに再計測するといったことが
行うことができ、ウエハステージＷＳＴの位置情報の計
測に要する時間の短縮化及び効率化を図ることができ
る。また、このときの判定処理は、最終的なデバイス評
価に直結するレジストレーション評価データを用いて行
うことから、より適切なものとなる。

【００８１】レジストレーション評価データを用いた判
定処理方法の一例について、さらに具体的に説明する。
上記データベース化は、真直度誤差の変動分をＸ，Ｙ軸
ごとに２次元の分布データとして保持・解析し、それを
レジストレーション評価データと関連付けるとよい。な
お、データベースは、各露光装置ごとに管理してもよい
し、別のホストコンピュータで一括管理してもよい。

【００８２】また、真直度誤差の変動分に係わる閾値と
しては、以下の［Ａ］の項目に記述する曲り閾値（１）
〜（６）を設定可能とする。この場合、ロット処理にて
計測された真直度誤差の変動分に基づいて、該当する
「曲り閾値（１）〜（６）」を算出し、閾値判定処理を
行うとよい。

【００８３】また、レジストレーション評価データに係
わる閾値としては、以下の項目［Ｂ」、［Ｃ］、「Ｄ］
に記述する「重ね閾値（１）〜（１２）」を設定可能と
する。この場合、ロット処理にて計測された真直度誤差
の変動分に基づいて、上述した「曲り閾値（１）〜
（６）」を算出し、データベースから最も相関の高い真
直度誤差の変動に関するデータを検索する。

【００８４】さらに、最も最近に計測した真直度誤差の
変動に関する最新データと、データベースに記憶されて
いる真直度誤差の変動に関するデータとの相関値をＸ・
Ｙ軸ごとに算出し、最も相関の高いデータをデータベー
スから検索してもよい（この場合、前述した相関値Ｃｓ
ｔに関する式（４）を参照のこと）。そして、そのデー
タに関連するレジストレーション評価データをデータベ
ースから検索し、それに該当する「重ね閾値（１）〜
（１２）」について閾値判定処理を行う。

【００８５】ここで、計測対象領域個数をＭ（ｉ＝１
〜）、曲り閾値設定個数をＮ（ｊ＝１〜６）、データ選
択用の係数をＴｊ（各曲り閾値データに対して、現在値
と検索対象値の差が設定許容値内であれば「１」、それ
以外は「０」）、重み係数をＷｊ（重要度に応じて設定
される）とすると、相関値Ｃｍは、次式（５）で表すこ
とができる。なお、通常は露光工程ごとに必要とされる
重ね合わせ精度を考慮した上で、「重ね閾値（１）＋３
×重ね閾値（２）」（平均＋３σ）を閾値として設定す
る。

【００８６】

【数２】

【００８７】またここで、重ね合わせ精度とは、露光装
置がプロセスのマーク位置を検出するアライメント精度
や露光装置のステージ、及びシステム精度、レチクル絶
対位置精度、重ね合わせずれマーク測定精度のすべてを
含む。露光装置起因の重ね合わせ誤差は、ベースライン
変動、ステージ位置精度、アライメントセンサのプロセ
ス誤差に分類される。また、移動鏡の曲がり（真直度）
が変化した場合は、ベースライン変動、及びステージ位
置精度の変動により、重ね合わせ精度が悪化する。

【００８８】［Ａ］真直度誤差の変動分に関する分析
値；真直度誤差の変動分に対して、ウエハサイズ、ショ
ットサイズ、または任意のサイズを指定（複数指定可）
して、指定領域ごとに以下（１）〜（６）までの項目を
Ｘ・Ｙ軸ごとに算出する。 曲り閾値（１） ；指定領域での変動分 最大値 曲り閾値（２） ；指定領域での変動分 最小値 曲り閾値（３） ；指定領域での変動分 レンジ（最大
値−最小値） 曲り閾値（４） ；指定領域での変動分 標準偏差 曲り閾値（５） ；指定領域での変動分 変曲点の数 曲り閾値（６） ；指定領域での変動分 平均変化率
（Ｙ軸のときΔｙ／Δｘ、Ｘ軸のときΔｘ／Δｙ）

【００８９】［Ｂ］重ね合わせずれ計測値；重ね合わせ
マーク（通常、バーニア）計測結果から求められたアラ
イメント残留誤差Ｘ，Ｙについて、ウエハごと（複数枚
指定可）の平均と標準偏差を算出する。 重ね閾値（１） ；平均 重ね閾値（２） ；標準偏差

【００９０】［Ｃ］重ね合わせずれ補正値；アライメン
ト残留誤差に基づいて多点ＥＧＡ（ショット内３点以上
の多点計測によるＥＧＡ）計算により、ＥＧＡファクタ
としてウエハファクタ（※１）とショットファクタ（※
２）とを最小二乗法にて算出する。または、アライメン
ト残留誤差に基づいて通常ＥＧＡ計算により、ＥＧＡフ
ァクタとしてウエハ・ファクタ（※１）を最小二乗法に
て算出する。 重ね閾値（３） ；ウエハオフセットＸ，Ｙ [μｍ] …（※１） 重ね閾値（４） ；ウエハスケーリングＸ，Ｙ [ppm] …（※１） 重ね閾値（５） ；ウエハ直交度 [μrad] …（※１） 重ね閾値（６） ；ウエハローテーション [μrad] …（※１） 重ね閾値（７） ；ショットスケーリングＸ，Ｙ [ppm] …（※２） 重ね閾値（８） ；ショット直交度 [μrad] …（※２） 重ね閾値（９） ；ショットローテーション [μrad] …（※２） なお、一般的に、移動鏡の曲がり（真直度）が全体的に
傾いたり、弓形に変動した場合、ウエハ内の重ね合わせ
マーク位置ごとにＸ・Ｙのずれ量が異なるため、ウエハ
オフセット、ウエハスケーリング、ウエハ直交度、ウエ
ハローテーションが悪化する。ショットサイズ以下の局
所的な凹凸が生じた場合、ショットスケーリング、ショ
ット直交度、ショットローテーションが悪化する。

【００９１】［Ｄ］重ね合わせずれショット分析；ショ
ットごとのアライメント残留誤差から求められた、ショ
ットごとのスケーリング、直交度、ローテーションの、
ウエハごとの平均と標準偏差を算出する（各ショット内
で３点以上の計測を要する）。 重ね閾値（１０）；ショットスケーリングＸ，Ｙ [ppm] 重ね閾値（１１）；ショット直交度 [μrad] 重ね閾値（１２） ；ショットローテーション [μrad] なお、一般的にショットサイズ以下の局所的な凹凸が生
じた場合、ウエハ内同一ショット位置についてウエハ間
のショットスケーリング、ショット直交度、ショットロ
ーテーションの各平均値は悪化する。また、ウエハ内同
一ショット位置について同一ロット内ウエハ間で上記
「重ね閾値（１０）〜（１２）の標準偏差が大きい場合
は、ロット処理中に移動鏡の曲がり（真直度）が急に変
動したか（可能性小）、もしくは移動鏡曲がり（真直
度）の変動以外の要因で重ね合わせが悪化したと考えら
れる。

【００９２】［Ｅ］重ね合わせずれ補正結果；重ね合わ
せマーク（通常、バーニア）計測結果から求められたア
ライメント残留誤差Ｘ，Ｙについて、各ＥＧＡファクタ
を除去したウエハごとの平均と標準偏差を算出する。各
ウエハごと（複数枚指定可）のＥＧＡファクタで、各ウ
エハを補正する。または、全ウエハのアライメント誤差
から求められる１組のＥＧＡファクタで、全ウエハを補
正する。なお、このデータは、移動鏡の真直度誤差の変
動分に応じて、露光されたウエハが不良となるか否か、
該当露光装置で処理続行可能か否かの参考データとす
る。

【００９３】なお、上述した実施例において示した動作
手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一
例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において
プロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能であ
る。本発明は、以下のような変更をも含むものとする。

【００９４】上述した例では、移動鏡として、別々の角
柱状のミラーを設置する構成をとっているが、一体型の
Ｌ字型のミラーや、ウエハステージのトップテーブルの
側面を鏡面加工してミラーとして用いる構成でもよい。

【００９５】また、上述した例では、ファインな真直度
誤差の計測よりもサンプリング回数を少なくして行われ
る真直度誤差のラフ計測を必ず実施しているが、これに
限定されない。すなわち、例えば、レーザ干渉計とは異
なる検出手段によって真直度誤差の変動がある程度適切
に計測できる場合には、その計測結果に基づいて、ファ
インな真直度誤差の計測を再度実行するか否かを直接判
定するようにしてもよい。

【００９６】また、真直度誤差の変動を検出するための
検出手段及び方法としては、上述した例のみならず、他
の手段もしくは方法を用いてもよい。

【００９７】また、本発明に係るステージ位置計測方法
は、ウエハステージの位置情報を計測するものに限ら
ず、レチクルステージの位置情報を計測するものなど、
他のステージの位置情報の計測に対しても適用可能であ
る。

【００９８】また、物体（ウエハやレチクルなど）に形
成されるマークの数や配置位置、及び形状は任意に定め
てよい。特にウエハマークは各ショット領域に少なくと
も１つ設ければよいし、あるいはショット領域毎にウエ
ハマークを設けずにウエハ上の複数点にそれぞれウエハ
マークを形成しておくだけでもよい。また、基板上のマ
ークは１次元マーク及び２次元マークのいずれでもよ
い。

【００９９】また、本発明が適用される露光装置は、露
光用照明光に対してマスク（レチクル）と基板（ウエ
ハ）とをそれぞれ相対移動する走査露光方式（例えば、
ステップ・アンド・スキャン方式など）に限られるもの
ではなく、マスクと基板とをほぼ静止させた状態でマス
クのパターンを基板上に転写する静止露光方式、例えば
ステップ・アンド・リピート方式などでもよい。さら
に、基板上で周辺部が重なる複数のショット領域にそれ
ぞれパターンを転写するつぎ露光を行う液晶露光装置な
どに対しても本発明を適用することができる。また、投
影光学系ＰＬは縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれで
もよいし、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれで
もよい。さらに、投影光学系を用いない、例えばプロキ
シミティ方式の露光装置などに対しても本発明を適用で
きる。

【０１００】また、本発明が適用される露光装置は、露
光用照明光としてｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ
光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ₂ レーザ光、及びＡｒ
₂ レーザ光などの紫外光だけでなく、例えばＥＵＶ光、
Ｘ線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線
などを用いてもよい。さらに、露光用光源は水銀ランプ
やエキシマレーザだけでなく、ＹＡＧレーザ又は半導体
レーザなどの高調波発生装置、ＳＯＲ、レーザプラズマ
光源、電子銃などでもよい。

【０１０１】また、本発明が適用される露光装置は、半
導体デバイス製造用に限られるものではなく、液晶表示
素子、ディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子
（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップな
どのマイクロデバイス（電子デバイス）製造用、露光装
置で用いられるフォトマスクやレチクルの製造用などで
もよい。

【０１０２】また、本発明は露光装置だけでなく、デバ
イス製造工程で使用される他の製造装置（検査装置など
を含む）に対しても適用することができる。

【０１０３】また、上述したウエハステージやレチクル
ステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリン
グを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアク
タンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。
また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでも
いいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる
場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのい
ずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子
ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設け
ればよい。

【０１０４】また、ウエハステージの移動により発生す
る反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されて
いるように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）
に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた
露光装置においても適用可能である。

【０１０５】また、レチクルステージの移動により発生
する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載され
ているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大
地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備
えた露光装置においても適用可能である。

【０１０６】また、本発明が適用される露光装置は、本
願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サ
ブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的
精度を保つように、組み立てることで製造される。これ
ら各種精度を確保するために、この組み立ての前後に
は、各種光学系については光学的精度を達成するための
調整、各種機械系については機械的精度を達成するため
の調整、各種電気系については電気的精度を達成するた
めの調整が行われる。各種サブシステムから露光装置へ
の組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接
続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含ま
れる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て
工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程がある
ことはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置へ
の組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光
装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装
置の製造は温度およ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。

【０１０７】また、半導体デバイスは、デバイスの機能
・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマ
スク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウ
エハを製造する工程、前述した露光装置によりレチクル
のパターンをウエハに露光するウエハ処理工程、デバイ
ス組み立て工程（ダイシング工程、ボンディング工程、
パッケージ工程を含む）、検査工程等を経て製造され
る。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のステージ
位置計測方法によれば、反射鏡の真直度誤差の変動を検
出した結果に基づいて、真直度誤差の計測を再度実行す
るか否かを判定することにより、反射鏡の真直度誤差が
大きく変動していない場合には真直度誤差の不要な計測
を避け、必要な場合にのみ真直度誤差を再計測すること
により、計測不良の発生を抑制し、精度よくステージの
位置情報を計測するとともに、計測時間の短縮化を図る
ことができる。また、本発明の露光方法及び露光装置、
並びにデバイス製造方法によれば、短時間で精度よくス
テージの位置情報を計測できることから、スループット
の向上や処理能力の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るステージ位置計測方法に好まし
く用いられるステージの形態例を示す斜視図である。

【図２】 移動鏡の真直度誤差を計測する方法を説明す
るためのステージの平面図である。

【図３】 本発明に係るステージ位置計測方法の一例を
示すフローチャート図である。

【図４】 サンプリング回数の少ないラフ計測により得
られる真直度マップを概念的に示す図である。

【図５】 本発明に係る露光装置の全体構成の一例を示
す図である。

【図６】 本発明に係る露光方法の一例を示すフローチ
ャート図である。

【図７】 ウエハステージ上に設けれた基準マークの配
置例を示す平面図である。

【図８】 ショット領域の配列の一例を示す図である。

【図９】 本発明に係る露光方法についての例を示すフ
ローチャート図である。

【図１０】 本発明に係る露光方法についての例を示す
フローチャート図である。

【符号の説明】

Ｗ ウエハ（基板） Ｒ レチクル（マスク） ＥＳｉ ショット領域 ＲＭ レチクルマーク（マスクマーク） ＷＭ ウエハマーク（基板マーク） ＦＭ 基準マーク（基板マーク） ＲＡ レチクルアライメント系（観察系） ＷＡ ウエハアライメント系（観察系） ＲＳＴ レチクルステージ（マスクステージ） １０，ＷＳＴ ウエハステージ（ステージ、基板ステー
ジ） １１ 制御系 １２ ステージ駆動系 １３，１４ ウエハステージ移動鏡（反射鏡） １５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ レーザ干渉計 １９ 第１記憶部 ２０ 第２記憶部 ３０ 露光装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ａ ５１６Ｂ Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA06 AA35 AA47 BB25 DD06 FF51 GG04 HH13 LL12 MM03 PP12 QQ25 RR06 SS03 UU07 5F031 CA02 CA05 CA07 HA53 JA02 JA04 JA06 JA14 JA17 JA21 JA22 JA27 JA28 JA32 JA38 JA51 KA06 KA07 KA08 KA11 MA27 5F046 CC03 CC13 CC16 DB05 DB10

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動自在に配設されたステージの位置情
   報を繰り返し計測するステージ位置計測方法であって、 前記ステージには、該ステージの移動方向に延在して反
   射鏡が固設され、 前記反射鏡の真直度誤差を干渉計を用いて計測する第１
   工程と、 前記反射鏡の位置情報を前記干渉計を用いて計測し、該
   計測結果と前記第１工程での前記真直度誤差の計測結果
   とに基づいて前記ステージの位置情報を計測する第２工
   程と、 前記第１工程を実行した時点からの前記真直度誤差の変
   動を検出し、該検出結果に基づいて前記第１工程を再度
   実行するか否かを判定する第３工程とを有することを特
   徴とするステージ位置計測方法。
2. 【請求項２】 前記第３工程では、前記第１工程よりも
   少ないサンプリング回数で、前記反射鏡の真直度誤差を
   前記干渉計を用いて計測し、該計測結果に基づいて前記
   真直度誤差の変動を検出することを特徴とする請求項１
   に記載のステージ位置計測方法。
3. 【請求項３】 前記第３工程では、多段階に閾値を設け
   るとともに、各段階ごとに前記サンプリング回数を増や
   しつつ、前期反射鏡の真直度誤差を繰り返し計測するこ
   とを特徴とする請求項２に記載のステージ位置計測方
   法。
4. 【請求項４】 前記第３工程では、前記干渉計とは異な
   る他の検出手段を用いて前記真直度誤差の変動を検出す
   ることを特徴とする請求項１に記載のステージ位置計測
   方法。
5. 【請求項５】 前記第３工程では、前記干渉計を用いて
   計測された前記反射鏡の真直度誤差に関する最新データ
   とそれ以前の履歴データとに基づいて前記真直度誤差の
   変動を検出することを特徴とする請求項１から請求項３
   のうちのいずれか一項に記載のステージ位置計測方法。
6. 【請求項６】 前記第３工程では、前記最新データとの
   相関が高いデータを前記履歴データの中から検索し、該
   検索されたデータと最新データとを比較して前記真直度
   誤差の変動を検出することを特徴とする請求項５に記載
   のステージ位置計測方法。
7. 【請求項７】 マスクが載置されるマスクステージと、
   基板が載置される基板ステージとを相対的に移動させな
   がら、前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光
   方法であって、 請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載のス
   テージ位置計測方法を用いて前記マスクステージ及び前
   記基板ステージのうちの少なくとも一方のステージの位
   置情報を計測し、該計測結果に基づいて前記マスクと前
   記基板とを相対的に位置決めし、前記マスクのパターン
   を前記基板に転写することを特徴とする露光方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の露光方法を用いて、前
   記マスク上に形成されたデバイスパターンを前記基板上
   に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方
   法。
9. 【請求項９】 マスクが載置されるマスクステージと、
   基板が載置される基板ステージとを相対的に移動させな
   がら、前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光
   装置であって、 前記マスクステージ及び前記基板ステージのうちの少な
   くとも一方に、該ステージの移動方向に延在して固設さ
   れる反射鏡と、 前記反射鏡にビームを照射して前記反射鏡の位置情報と
   前記反射鏡の真直度誤差とを計測する干渉計と、 前記干渉計を用いて計測された前記真直度誤差と前記位
   置情報とに基づいて前記マスクステージ及び前記基板ス
   テージの少なくとも一方のステージの位置情報を計測
   し、該計測結果に基づいて前記マスクと前記基板とを相
   対的に位置決めする駆動系と、 前記真直度誤差の変動を検出手段を用いて検出し、該検
   出結果に基づいて、前記駆動系で使用される前記真直度
   誤差を再計測するか否かを判定する制御系とを備えるこ
   とを特徴とする露光装置。
10. 【請求項１０】 前記検出手段は、前記干渉計を含み、
    前記駆動系で使用される前記真直度誤差の計測時よりも
    少ないサンプリング回数で、前記反射鏡の真直度誤差を
    前記干渉計を用いて計測し、該計測結果に基づいて前記
    真直度誤差の変動を検出することを特徴とする請求項９
    に記載の露光装置。
11. 【請求項１１】 前記検出手段は、前記マスクまたは前
    記マスクステージ上に形成されたマスクマークと、前記
    基板または前記基板ステージ上に形成された基板マーク
    とを観察する第１観察系を含み、該第１観察系を用いて
    前記マスクマークと前記基板マークとの相対的な位置関
    係を計測し、該計測結果に基づいて前記真直度誤差の変
    動を検出することを特徴とする請求項９または請求項１
    ０に記載の露光装置。
12. 【請求項１２】 前記検出手段は、所定の配列座標に基
    づいて前記基板上に配列された複数のショット領域を観
    察する第２観察系を有し、該第２観察系を用いて前記複
    数のショット領域のうちの所定数のショット領域の座標
    位置を計測し、該計測結果と前記所定の配列座標とに基
    づいて前記真直度誤差の変動を検出することを特徴とす
    る請求項９から請求項１１のうちのいずれか一項に記載
    の露光装置。
13. 【請求項１３】 前記干渉計を用いて計測された前記反
    射鏡の真直度誤差に関するデータを記憶する第１記憶部
    を有し、 前記検出手段は、該第１記憶部に記憶された前記真直度
    誤差に関する最新データとそれ以前の履歴データとに基
    づいて前記真直度誤差の変動を検出することを特徴とす
    る請求項９から請求項１２のうちのいずれか一項に記載
    の露光装置。
14. 【請求項１４】 前記真直度誤差の変動に関するデータ
    と、前記真直度誤差に変動が生じたときの前記マスクと
    前記基板との相対的な位置関係に関するデータとを関連
    付けて記憶する第２記憶部を有し、 前記制御系は、前記検出手段を用いて検出された前記真
    直度誤差の変動に関する最新データと、前記第２記憶部
    に記憶されているデータとに基づいて、前記駆動系で使
    用される前記真直度誤差を再計測するか否かを判定する
    ことを特徴とする請求項９から請求項１３のうちのいず
    れか一項に記載の露光装置。
15. 【請求項１５】 前記制御系は、前記駆動系で使用され
    る前記真直度誤差を再計測するか否かの判定に加えて、
    前記転写処理を中断するか否かを判定することを特徴と
    する請求項１４に記載の露光装置。