JP2004279166A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アライメント検出系に収差が存在する場合であっても高精度に位置検出を行うことができる位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置検出用マークが構成された被検出体の位置を検出する位置検出装置であって、前記被検出体に構成された前記位置検出用マークを検出する領域と略同一の領域に複数の基準マークを有し、前記被検出体の位置の基準となる基準板と、前記位置検出用マークと前記基準マークとの相対位置から前記被検出体の位置を算出する制御部とを有することを特徴とする位置検出装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、位置検出装置に係り、特に、ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＣＣＤ、磁気ヘッド等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置において、ウェハ等の物体の位置を高精度に検出する位置検出装置に関する。本発明は、特に、露光光源として紫外線や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に用いられる位置検出装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなってきている。半導体素子を製造するためのフォトリソグラフィー（焼き付け）方法としては、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小投影露光装置の解像度（転写できる最小の寸法）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））からＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と短波長化が進められている。
【０００４】
一方、投影露光装置においては、解像度の向上に伴って、マスクとウェハの相対的な位置を合わせるアライメントについても高精度化が必要とされている。換言すれば、投影露光装置は、高解像度であると共に、高精度な位置検出としての機能も要求されている。そのため、ウェハ等の上に構成されたアライメントマークを検出する位置検出装置、所謂、アライメントスコープ自体の性能の高精度化が必須である。
【０００５】
アライメントスコープとして、大別して二種類の方法が提案されている。一つは、投影光学系を介さず、所謂、オフアクシス（Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ）アライメント検出系（以下、ＯＡ検出系と称する）を別に構成してアライメントマークを光学的に検出する方法である。もう一つは、ＴＴＬ−ＡＡ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）と呼ばれる投影光学系を介して、非露光光のアライメント波長を用いてウェハ上のアライメントマークを検出する方法である。
【０００６】
何れの検出系においても、検出対象となるアライメントマークの像（画像データ）を光電変換素子によって電気的な信号に変換し、かかる電気信号に基づいて、位置の算出を行うことが精度上、或いは、様々な半導体プロセスに対する柔軟性から主流となってきている。
【０００７】
図９を参照して、従来のＯＡ検出系を備えたアライメント方式の一例について説明する。図９は、従来のオフアクシスアライメント検出系１０００を示す概略構成図である。ＯＡ検出系１０００において、照明光源１１００から導光された光は、照明リレー光学系１１１０及び１１２０を通過し、回転開口絞り１１３０上に結像する。回転開口絞り１１３０を通過した特定の光は、更に照明光学系１１４０を通過した後、偏光ビームスプリッタ１１５０に導かれる。偏光ビームスプリッタ１１５０によって反射されたＳ偏光は、リレーレンズ１１６０、λ／４板１１７０を通過した後、円偏光に変換され、対物レンズ１１８０を通ってウェハＷ上に形成されたアライメントマークＡＭをケーラー照明する。
【０００８】
アライメントマークＡＭから発生した反射光、回折光及び散乱光は、対物レンズ１１８０、λ／４板１１７０、リレーレンズ１１６０を戻り、今度はＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１１５０を通過し、結像光学系１１９０によって、アライメントマークＡＭの像を光電変換素子１２００上に形成する。光電変換されたアライメントマークＡＭの像の位置に基づいて、ウェハＷの位置を検出する。
【０００９】
ここで、リレーレンズ１１６０と光電変換素子１２００との間には、ＯＡ検出系１０００の基準となる基準板１３００が構成されている。基準板１３００は、図１０に示すように、アライメントマークＡＭ領域に対してはウェハＷからの光をそのまま透過する透過領域１３１０と、アライメントマークＡＭの外側の領域に対してはウェハＷからの光を遮光する遮光領域１３２０と、更に、遮光領域１３２０には、一部だけ透過性のある領域（基準マーク）ＳＭが構成されている。図１０は、基準板１３００の一例を示す概略平面図である。
【００１０】
ウェハＷからの反射光は、基準マークＳＭにも到達するようになっており、基準マークＳＭを通過した後、光電変換素子１２００上に基準マークＳＭの形状として映し出される。光電変換素子１２００上に映し出された基準マークＳＭとウェハＷ上のアライメントマークＡＭとの相対位置を電気信号として検出することで、アライメントマークＡＭの位置を算出することができる。
【００１１】
一方、図示しない露光光スコープによりウェハステージ上に構成されたマークとレチクル上に構成されたマークの相対位置を検出し、その後、ウェハステージ上のマークと基準マークＳＭとの相対位置をＯＡ検出系１０００で検出することで、所謂、ベースラインが計測される。ベースラインが計測される際のＯＡ検出系１０００の基準となるものが基準マークＳＭである。ベースラインが計測された後は、基準マークＳＭを基準にウェハＷ上のアライメントマークＡＭの位置が検出される。
【００１２】
なお、ＴＴＬ−ＡＡ方式も、基本的には、ＯＡ検出系を用いて投影光学系を介してウェハの位置を検出する点が異なっているだけで、同様に、基準となる基準マークを構成している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示すような基準マークＳＭが構成された基準板１３００を使用するアライメントスコープによってウェハ上のアライメントマークを検出し、ウェハの位置を算出する場合、アライメントスコープの結像光学系や基準板が経時変化するために高精度な位置検出ができないことがある。通常、これらが経時変化した場合は、その都度ベースラインを計測し直すことで、対応することができるとされている。
【００１４】
しかし、基準板の基準マークは、ウェハのアライメントマークを検出する領域（視野）とは異なった場所に構成しているため、ＯＡ検出系に収差がある場合は基準マークとアライメントマークの変動が必ずしも一致しないことがある。この場合、ベースラインを計測し直しても、正確な補正ができないという問題を生じる。
【００１５】
極端な例として、ＯＡ検出系に歪曲収差の様な視野（画角）に依存して位置変動量が異なっている場合、基準板の基準マークは顕著に変動するが、ウェハのアライメントマーク領域は変化しないしないことがある。
【００１６】
そこで、本発明は、アライメント検出系に収差が存在する場合であっても高精度に位置検出を行うことができる位置検出装置を提供することを例示的目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての位置検出装置は、位置検出用マークが構成された被検出体の位置を検出する位置検出装置であって、前記被検出体に構成された前記位置検出用マークを検出する領域と略同一の領域に複数の基準マークを有し、前記被検出体の位置の基準となる基準板と、前記位置検出用マークと前記基準マークとの相対位置から前記被検出体の位置を算出する制御部とを有することを特徴とする。前記基準板は、前記被検出体と光学的に共役な位置に配置されることを特徴とする。前記位置検出用マークを照明する第１の光源と、前記基準マークを照明する第２の光源とを更に有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の別の側面としての位置検出方法は、被検出体に構成された位置検出用マークを検出する領域と同一の領域に複数の基準マークを有し、前記被検出体の位置の基準となる基準板を使用して、前記被検出体の位置を検出する位置検出方法であって、前記被処理体の前記位置検出用マークのみを照明するステップと、前記基準板の前記基準マークのみを照明するステップと、前記照明ステップによって形成された前記位置検出用マークの像と前記基準マークの像とを合成するステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、上述の位置検出装置を有することを特徴とする。ＥＵＶ光を露光光として利用することを特徴とする。
【００２０】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光した前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としてのオフアクシスアライメント検出系（ＯＡ検出系）２００を有する露光装置１について説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としてのＯＡ検出系２００を有する露光装置１の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００２３】
露光装置１は、例えば、ステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式でレチクル１１０に形成された回路パターンをウェハＷに露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」は、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次の露光領域に移動する露光方法である。
【００２４】
図１を参照するに、露光光源を含む照明光学系１００（露光光原としては、超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー等）から射出した光ＩＬは、回路パターンが形成されているレチクル１１０を照明する。このとき、レチクル１１０は、レチクル１１０の上方（又は下方）に配置されたアライメント検出系１２０によって投影光学系１３０の光軸ＡＸとレチクルパターンの中心が一致するように、レチクルホルダー１１５に予め位置決めされている。
【００２５】
レチクル１１０を通った光は、投影光学系１３０を介してウェハステージ１４０上に保持されたウェハＷに投影され、レチクルパターンを所定の倍率で転写する。
【００２６】
一方、ウェハＷには、セカンドウェハと呼ばれる既にパターンが形成されている種類のものがあり、かかるウェハに次のパターンを形成する場合には、予めウェハの位置を検出しておかなければならない。そこで、ウェハステージ１４０の横方向の距離を計測できる干渉計１５０に基づいてウェハステージ１４０を駆動し、後述するＯＡ検出系２００の検出領域にウェハＷを位置決めする。干渉計１５０によって位置決めされたウェハＷに対して、ウェハＷ上に形成されたアライメントマークＡＭをＯＡ検出系２００によって位置検出し、ウェハＷ上に形成されたチップ（要素）の配列情報を得ることができる。干渉計１５０は、例えば、ウェハステージ１４０上に設置された干渉計ミラー１４２に光を照射し、干渉計ミラー１４２で反射された反射光によってウェハステージ１４０の横方向の距離を計測する。干渉計１４０の計測結果は、制御部３００に送信され、駆動手段１４４を介してウェハステージ１４０が駆動される。
【００２７】
次に、かかるチップ（要素）の配列情報に基づいて、ウェハＷを投影光学系１３０の露光領域（レチクル１１０の転写領域）にウェハステージ１４０を駆動して、順次露光を行う。
【００２８】
ここで、投影光学系１３０の露光領域には、投影光学系１３０のフォーカス方向を計測するフォーカス検出系１５０が構成されている。フォーカス検出系１５０において、照明光源１５１から射出した光は、照明レンズ１５２を介してスリット１５３を照明する。スリット１５３を透過した光は、照明光学系１５４及びミラー１５５によってウェハＷ上にスリットパターンを結像する。
【００２９】
ウェハＷ上に投影されたスリットパターンは、ウェハＷ表面上で反射し、照明光学系１５４と反対側に構成されたミラー１５６、検出光学系１５７に入射する。検出光学系１５７は、ウェハＷ上に形成されたスリットパターンを光電変換素子１５８上に再結像させる。ウェハＷが上下することで、光電変換素子１５８上のスリット像が移動し、かかる移動量からウェハＷのフォーカス方向の距離を測定することができる。通常は、スリット１５３を複数（ウェハＷ上の多点）用意しておき、それぞれのフォーカス位置を検出すること（ウェハＷ上の多点計測）で、投影光学系１３０のレチクル１１０像の像面に対するウェハＷの傾きを計測することもできる。
【００３０】
以下、図２を参照して、ＯＡ検出系２００について説明する。図２は、本発明のＯＡ検出系２００の例示的一形態を示す概略構成図である。照明光源２１０から導光された光は、照明リレー光学系２１１及び２１２を通過する。本実施形態では、照明光源２１０は、ファイバーで構成されており、照明リレー光学系２１１及び２１２によって、ファイバー端面が後述する回転開口絞り２１３上に結像するように配置されている。回転開口絞り２１３上には、複数の空間フィルタが構成されており、照明のσ値や、拡散板などの瞳の光量分布を均一化する光学素子等を必要に応じて切り換え、交換が可能としている。なお、ここで、ファイバー端面及び回転開口絞り２１３は、後述する対物レンズ２１８の瞳位置ＰＬ（対物絞り）と共役な関係となっている。
【００３１】
回転開口絞り２１３を通過した特定の光は、更に照明光学系２１４を通過した後、偏光ビームスプリッタ２１５に導かれる。偏光ビームスプリッタ２１５によって反射されたＳ偏光は、リレーレンズ２１６、λ／４板２１７を通過した後、円偏光に変換され、対物レンズ２１８を通ってウェハＷ上に形成されたアライメントマークＡＭをケーラー照明する。
【００３２】
アライメントマークＡＭから発生した反射光、回折光及び散乱光は、対物レンズ２１８、λ／４板２１７、リレーレンズ２１６を戻り、今度はＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２１５、ハーフミラー２２３を通過し、結像光学系２１９によって、アライメントマークＡＭの像を光電変換素子２２０（例えば、ＣＣＤカメラ）上に形成する。光電変換されたアライメントマークＡＭの像の位置に基づいて、ウェハＷの位置を検出する。
【００３３】
このとき、ウェハＷ上のアライメントマークＡＭを精度よく検出するためには、アライメントマークＡＭの像が鮮明に検出されなければならない。換言すれば、ＯＡ検出系２００のピントがアライメントマークＡＭに合っていなければならない。そのため、一般的には、図示しないＡＦ検出系が構成されており、かかるＡＦ検出系の検出結果に基づいて、アライメントマークＡＭをＯＡ検出系２００のベストフォーカス面に駆動して、アライメントマークＡＭの検出を行っている。
【００３４】
一方、基準板照明光源２２１から射出した光は、基準板照明光学系２２２により、基準板２３０を一様な光量分布となるようケーラー照明している。基準板２３０には、後述するスリット形状の基準マークＳＭが構成されており、基準マークＳＭを透過した光のみがハーフミラー２２３側に導光される。なお、基準板照明光源２２１は、本実施形態では、ファイバーを使用して導光されたファイバー射出端面であるが、ＬＥＤ、ハロゲン等であってもよい。
【００３５】
ハーフミラー２２３では、基準マークＳＭからの光を光電変換素子２２０側に導光している。基準板２３０のパターン面は、結像光学系２１９と光電変換素子２２０により決まる中間結像面ＭＩとハーフミラー２２３を介した共役な位置に配置されている。即ち、基準マークＳＭの像が、光電変換素子２２０上に結像するように構成されている。なお、ウェハＷ上のアライメントマークＡＭは、ウェハＷを光軸方向に駆動することで、光電変換素子２２０上に良好な像として検出することが可能となっている。
【００３６】
また、ハーフミラー２２３は、波長特性を有するダイクロミックミラーや、偏光特性を有する偏光ビームスプリッタとして構成してもよい。ハーフミラー２２３をダイクロミックミラーで構成する場合は、アライメントマークＡＭを照明する光（以下、「アライメント光」と称する）の波長と、基準板２３０を照明する光（以下、「基準光」と称する）の波長を変えておき、アライメント光に対しては透過特性を有し、基準光に対しては反射特性を有するようにすればよい。また、ハーフミラー２２３を偏光ビームスプリッタで構成する場合は、アライメント光と基準光の偏光方向を直交ニコルの関係にしておけばよい。
【００３７】
なお、何れの場合もアライメント光に対しては透過、基準光に対しては反射の構成にしているが、これに限定されるものではなく、透過と反射の関係を反転した構成であってもよい。換言すれば、基準光をアライメント光の光路外に構成すると共に、基準マークＳＭの像をアライメント光の光路上に合成できるようにしていればよい。
【００３８】
更に、基準板照明光学系２２２についても、上述した構成に限定するものではなく、基準板照明光源２２１によって基準板２３０をクリティカル照明する構成としてもよい。また、基準光は、光量を自由に変更できるようにすることで、光電変換素子２２０で検出される信号強度を最適化することが望ましい。
【００３９】
以上のように、アライメント光を射出する照明光源２１０と基準光を射出する基準板照明光源２２１を別光源とすることで、アライメントマークＡＭを照明するときは基準光を射出せず、基準マークＳＭを照明するときはアライメント光を射出しないことで、同一視野内にアライメントマークＡＭ及び基準マークＳＭを形成することができる。
【００４０】
なお、基準光とアライメント光を時間的にシリアルに計測する場合、かかる時間差によって基準マークＳＭとアライメントマークＡＭの位置ずれが生じる可能性もある。しかし、現実的には、基準マークＳＭとアライメントマークＡＭの計測のタイミングの差は数秒でしかないため、その誤差要因は非常に小さく問題とならない。
【００４１】
基準マークＳＭの検出位置とアライメントマークＡＭの検出位置は、制御部３００に送信され、基準マークＳＭとアライメントマークＡＭの相対位置が算出される。
【００４２】
次に、図３を参照して、基準板２３０の基準マークＳＭについて説明する。図３（ａ）は、ウェハＷ上に構成されたアライメントマークＡＭを光電変換素子２２０で検出した場合の一例を示す概略平面図である。図３（ａ）に示すアライメントマークＡＭの場合、計測方向はＹ軸方向で、視野中心の４本のアライメントマークＡＭを使用して位置を検出する。なお、Ｘ軸方向については、図３（ａ）に示すアライメントマークＡＭを９０°回転させたマークを構成すればよい。
【００４３】
視野中心の４本のアライメントマークＡＭの外側にある２本のフェンスマークＦは、以下の効果を有する。実際の半導体製造工程において、ウェハＷ上のアライメントマークＡＭは、段差構造をもつ場合がある。段差構造をもつアライメントマークＡＭに流体であるレジストを塗布すると、アライメントマークＡＭの周辺部でレジスト膜厚のムラ（膜ムラ）を生じてしまう。膜ムラをもったアライメントマークＡＭを検出すると、膜ムラのために光の干渉条件が変化し、検出誤差をもってしまう。通常、最外のアライメントマークＡＭの膜ムラは、内側のアライメントマークＡＭの膜ムラより大きいために、内側のアライメントマークＡＭだけを検出することで、レジストの膜ムラの影響をできるだけ除去することが可能となる。そこで、フェンスマークＦを、内側のアライメントマークＡＭと同ピッチで構成し、フェンスマークＦは計測には使用しないことで膜ムラの影響を抑えることができる。なお、低段差マーク等でレジストの膜ムラが発生しないマークであれば、フェンスマークＦを設けなくてもよい。
【００４４】
一方、基準マークＳＭの例示的一形態を示す基準板２３０の概略平面図を図３（ｂ）及び（ｃ）に示す。図３（ｂ）及び（ｃ）に示す基準マークＳＭは、図３（ａ）に示すアライメントマークＡＭの領域と同じ領域、又は、アライメントマークＡＭの領域内に構成されている。図３（ｂ）に示す基準マークＳＭは、本数を増やすことで計測の再現性を向上させている。図３（ｃ）に示す基準マークＳＭは、図３（ａ）に示すアライメントマークＡＭと全く同じ形態にしたものである。但し、基準板２３０にはレジストを塗布しないため膜ムラの影響を抑えるためのフェンスマークは必要ない。
【００４５】
図４及び図５を参照して、アライメントマークＡＭと基準マークＳＭを同一領域内に配置する効果について説明する。図４（ａ）は、横軸に画角（検出視野の高さ）、横軸に歪曲収差から発生するマーク位置ずれを示すグラフである。ＯＡ検出系２００に歪曲収差が存在しない場合、横軸に平行な直線となり、画角が変化してもマーク位置ずれは発生しないことになる。
【００４６】
図４（ａ）では、ＯＡ検出系２００が光軸に対して対称な歪曲収差を有する場合を示しており、画角の高いところでマーク位置ずれ量が大きくなっている。このように、光軸に対して対称な歪曲収差を有する検出系で、４本のアライメントマークを検出した場合に、アライメントマークの位置を線形的に視野に対してずらしていったときの４本のアライメントマークの平均値のダマサレ量をグラフにしたものを図４（ｂ）に示す。これは、線形的に位置を変えた場合の残差成分である。このように、歪曲収差を有する検出系では、その収差量、マークの領域に依存して、ダマサレ量が変化する。画角の外側だけのマークで同様なダマサレ量を考えた場合、中心部分のダマサレ量に比べ、大きな量となることは容易に想像できるであろう。
【００４７】
つまり、マーク領域が異なる従来の基準マークＳＭとアライメントマークＡＭでは、基準マークＳＭの位置が変化した場合、その変化量とアライメントマークＡＭの変化量は一致しなくなる。これでは、ベースラインを計測して補正を行ってもアライメントマークＡＭの位置だけ取り残されてしまい、検出誤差を生じてしまう。
【００４８】
更に、実際のアライメント光学系を考えた場合、設計値の光軸の位置に光電変換素子を配置できるとは限らない。また、種々の光学系を光軸上に配置できるとも限らない。かかる場合には、光学偏芯による歪曲収差を発生させてしまい、更に基準マークＳＭとアライメントマークＡＭの変動量が一致しなくなる。
【００４９】
図５（ａ）は、像高に対する歪曲収差によるずれ量を示すグラフ、図５（ｂ）は、アライメントマークＡＭを線形的に駆動して計測した場合の線形成分からのダマサレ量を示すグラフである。図５（ａ）及び（ｂ）を参照するに、検出系が偏芯による歪曲収差を有する場合、画角の外側ではより顕著にずれ量が大きくなり、その結果、ダマサレ量も大きくなってしまう。更に、最外のマークのダマサレ量は、対称な歪曲収差の場合に比べ、極端に大きいものとなってしまう。これでは、ベースラインを計測し直しても、高精度な位置合わせができない。
【００５０】
従って、アライメントマークＡＭの領域と基準マークＳＭの領域を一致させる（又は、少なくともアライメントマークＡＭの領域内に基準マークＳＭを配置する）ことは非常に有効である。
【００５１】
また、本実施形態では、投影光学系１３０と別構成になっているＯＡ検出系２００について説明したが、これに限定されるものではなく、投影光学系１３０を介してウェハＷを計測するＴＴＬ−ＡＡ方式でも同様な構成は可能である。また、本実施形態では、アライメントマークＡＭのマーク本数を４本として説明したが、これに限定されるものではなく、その他の本数であってもアライメントマークＡＭの領域内に基準マークＳＭを配置すれば、同様の効果を発揮することは言うまでもないであろう。
【００５２】
また、図６に示すような基準板２３０を用いることで、一方向の検出だけではなく、２次元的（ＸＹ方向）の検出を行うことができる。図６（ａ）は、ウェハＷ上のアライメントマークＸ１乃至Ｘ６及びＹ１乃至Ｙ６を示す概略平面図であり、図６（ｂ）及び（ｃ）は、基準マークＳＭの例示的一形態を示す基準板２３０の概略平面図である。なお、図６（ａ）においては、上述したフェンスマークＦは、省略している。
【００５３】
図６（ａ）を参照するに、アライメントマークＸ１乃至Ｘ６はＸ方向の位置を検出するためのものであり、アライメントマークＹ１乃至Ｙ６はＹ方向の位置を検出するためのものである。図６（ｂ）及び（ｃ）に示す基準マークＳＭは、図６（ａ）に示すアライメントマークＸ１乃至Ｘ６及びＹ１乃至Ｙ６の領域と同じ領域、又は、アライメントマークＸ１乃至Ｘ６及びＹ１乃至Ｙ６の領域内に構成されている。図６（ｂ）に示す基準マークＳＭは、本数を増やすことで計測の再現性を向上させている。図６（ｃ）に示す基準マークＳＭは、図６（ａ）に示すアライメントマークＸ１乃至Ｘ６及びＹ１乃至Ｙ６と全く同じ形態にしたものである。
【００５４】
図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示す基準マークＳＭが構成された基準板２３０は、図６（ａ）に示すアライメントマークＸ１乃至Ｘ６及びＹ１乃至Ｙ６の領域に対して同一、又は、アライメントマークＸ１乃至Ｘ６及びＹ１乃至Ｙ６の領域内に基準マークＳＭを構成しているため、上述したように、ＯＡ検出系２００に歪曲収差等の収差が存在しても高精度な位置検出を行うことができる。
【００５５】
次に、図７及び図８を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００５６】
図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５８】
本出願は、更に以下の事項を開示する。
【００５９】
〔実施態様１〕 位置検出用マークが構成された被検出体の位置を検出する位置検出装置であって、
前記被検出体に構成された前記位置検出用マークを検出する領域と略同一の領域に複数の基準マークを有し、前記被検出体の位置の基準となる基準板と、
前記位置検出用マークと前記基準マークとの相対位置から前記被検出体の位置を算出する制御部とを有することを特徴とする位置検出装置。
【００６０】
〔実施態様２〕 前記基準板は、前記被検出体と光学的に共役な位置に配置されることを特徴とする実施態様１記載の位置検出装置。
【００６１】
〔実施態様３〕 前記位置検出用マークを照明する第１の光源と、
前記基準マークを照明する第２の光源とを更に有することを特徴とする実施態様１記載の位置検出装置。
【００６２】
〔実施態様４〕 被検出体に構成された位置検出用マークを検出する領域と同一の領域に複数の基準マークを有し、前記被検出体の位置の基準となる基準板を使用して、前記被検出体の位置を検出する位置検出方法であって、
前記被処理体の前記位置検出用マークのみを照明するステップと、
前記基準板の前記基準マークのみを照明するステップと、
前記照明ステップによって形成された前記位置検出用マークの像と前記基準マークの像とを合成するステップとを有することを特徴とする位置検出方法。
【００６３】
〔実施態様５〕 実施態様１乃至３記載のうちいずれか一項記載の位置検出装置を有することを特徴とする露光装置。
【００６４】
〔実施態様６〕 ＥＵＶ光を露光光として利用することを特徴とする実施態様５記載の露光装置。
【００６５】
〔実施態様７〕 実施態様５又は６記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光した前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、アライメント検出系に収差が存在する場合であっても高精度に位置検出を行うことができる位置検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としてのオフアクシスアライメント検出系を有する露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明のオフアクシスアライメント検出系の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図３】図３（ａ）は、ウェハに構成されたアライメントマークを光電変換素子で検出した場合の一例を示す概略平面図、図３（ｂ）及び（ｃ）は、基準マークの例示的一形態を示す基準板の概略平面図である。
【図４】図４（ａ）は、オフアクシスアライメント検出系に光軸に対して対称な歪曲収差が存在する場合に発生するマーク位置ずれ量を示すグラフ、図４（ｂ）は、アライメントマークの位置を線形的に視野に対してずらしていったときのアライメントマークの平均値のダマサレ量を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は、光学偏芯による歪曲収差が存在する場合に発生するマーク位置ずれ量を示すグラフ、図５（ｂ）は、アライメントマークを線形的に駆動して計測した場合の線形成分からのダマサレ量を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は、ウェハ上のアライメントマークを示す概略平面図、図６（ｂ）及び（ｃ）は、基準マークの例示的一形態を示す基準板の概略平面図である。
【図７】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図９】従来のオフアクシスアライメント検出系を示す概略構成図である。
【図１０】図９に示す基準板の一例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１ 露光装置
１００ 照明光学系
１１０ レチクル
１２０ アライメント検出系
１３０ 投影光学系
１４０ ウェハステージ
１５０ 干渉
２００ オフアクシスアライメント光学系
２１０ 照明光源
２１１及び２１２ 照明リレー光学系
２１３ 回転開口絞り
２１４ 照明光学系
２１５ 偏光ビームスプリッタ
２１６ リレーレンズ
２１７ λ／４板
２１８ 対物レンズ
２１９ 結像光学系
２２０ 光電変換素子
２２１ 基準板照明光源
２２２ 基準板照明光学系
２２３ ハーフミラー
２３０ 基準板
３００ 制御部
Ｗ ウェハ
ＡＭ アライメントマーク
ＳＭ 基準マーク

Claims (1)

1. 位置検出用マークが構成された被検出体の位置を検出する位置検出装置であって、
   前記被検出体に構成された前記位置検出用マークを検出する領域と略同一の領域に複数の基準マークを有し、前記被検出体の位置の基準となる基準板と、
   前記位置検出用マークと前記基準マークとの相対位置から前記被検出体の位置を算出する制御部とを有することを特徴とする位置検出装置。

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