JP2014093495A - 露光装置、それを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットの向上に有利な露光装置を提供する。
【解決手段】この露光装置は、基板３を保持して移動可能であり、基板３を表面に吸着保持する吸着部１３と、基板３を表面から離間可能とする昇降機構と、第１マーク４３とを含む基板保持部７と、投影光学系４を介さずに、第１マーク４３、または基板３に形成されている第２マークを検出する複数の位置検出系８ａ、８ｂと、基板保持部７との間で基板３を搬送する搬送機構５０とを備える。ここで、搬送機構５０との基板３の受け渡しの際に基板保持部７が移動を停止する第１位置と、昇降機構が駆動し、基板３を吸着部に吸着保持させる、または吸着保持を解除させる際に基板保持部７が移動を停止する第２位置とが異なる。そして、少なくとも１つの位置検出系８ｂは、基板保持部７が第２位置にあるときに第１マーク４３を検出可能である。
【選択図】図５

Description

本発明は、露光装置、およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。

露光装置は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版（レチクルなど）のパターンを投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど）に転写する装置である。この露光装置は、原版と基板との相対的な位置合わせを行うためのアライメント検出系（位置検出系）を備える。アライメント検出系としては、例えば、投影光学系に隣設され、投影光学系を介さずに基板上またはステージ（基板保持部）上のマークを検出するオフアクシスアライメント検出系（ＯＡ検出系）がある。このＯＡ検出系は、投影光学系を介する検出系と比較して、投影光学系の色収差の影響を受けないという利点がある。特許文献１は、このようなＯＡ検出系である位置検出装置を開示している。従来、露光装置は、１つのＯＡ検出系によりマークを検出していたが、近年の基板の大口径化に伴って基板上のマークの数も増加しているため、これらのマークの検出を１つのＯＡ検出系により実施するには時間がかかり、スループットが低下する。そこで、特許文献２は、マークの検出時間を短縮させるために、複数のＯＡ検出系を備えた露光装置を開示している。

特開２００４−２７９１６６号公報 特開２００５−１１６７７９号公報

ここで、投影光学系の光軸とＯＡ検出系の光軸との間の距離であるベースライン量は、露光装置使用時の露光熱による装置材料の伸縮などの影響を受けて変動する場合がある。ベースライン量に変動が生じると、ＯＡ検出系の検出精度、ひいてはオーバーレイ精度が許容範囲を超える可能性がある。したがって、ＯＡ検出系の検出精度を維持するためには定期的にベースライン計測を行い、ベースライン量が変動している場合には、それを補正する必要がある。しかしながら、ベースライン計測を定期的に実施すると、計測時間が累積することでスループットに影響を及ぼす可能性がある。特に、特許文献２に示すＯＡ検出系を複数備えた露光装置においては、固定である第１のＯＡ検出系に比べて、少なくとも１つの可動である第２のＯＡ検出系の位置変動が大きくなるので、第２のＯＡ検出系の位置を頻繁に計測（特定）する必要がある。

例えば、第１のＯＡ検出系（固定）と第２のＯＡ検出系（可動）との２つの位置検出系を備える露光装置を想定する。そして、ステージが、自身の移動により回収基板と供給基板とを交換する位置を「交換位置」と定義し、一方、自身の移動によりステージのチャックと、ハンド（搬送機構）との干渉を回避可能とする位置を「回避位置」と定義する。ここで、供給基板を供給する際には、まず、ハンドは、供給位置から供給基板を受け取った後、交換位置へ移動する。このとき、ステージは、チャックを下降させた状態で交換位置にて待機している。次に、ハンドは、下降することで、ピンへ供給ウエハを受け渡す。次に、ハンドは、ある軸方向の−（マイナス）方向に退避するが、この退避に合わせ、ステージは、その＋方向へ移動する。これは、チャックが上昇して、チャック上に供給基板を吸着保持するに際して、チャックとハンドとの干渉を回避させるためである。次に、ステージは、上記のように＋方向に移動して、回避位置にて一旦停止する。そして、チャックが上昇することで、供給基板は、ピンからチャックに受け渡されて、吸着保持される。次に、ベースライン計測を実施するに際して、ステージは、回避位置から第２のＯＡ検出系の観察領域にステージ上のマークの少なくとも１つが入る位置（計測位置）へ移動する。この移動は、第２のＯＡ検出系自体の移動誤差がベースライン量の計測値誤差となることを抑止するため、頻繁に第２のＯＡ検出系のベースラインを測定するためのものである。すなわち、従来の露光装置では、ハンドから供給基板を受け取り、ベースライン計測に至るまでに、ステージは、交換位置から回避位置までの第１移動と、回避位置から計測位置までの第２移動との２つの移動を行うことになる。この第１移動と第２移動とが要求されることで、ベースライン計測に係る時間が長くなり、結果的にスループットに影響を及ぼし得ることとなる。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、スループットの向上に有利な露光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、照明系からの光を原版に形成されたパターンに照射し、投影光学系を介してパターンの像を基板上に露光する露光装置であって、基板を保持して移動可能であり、基板を表面に吸着保持する吸着部と、基板を表面から離間可能とする昇降機構と、第１マークとを含む基板保持部と、投影光学系を介さずに、第１マーク、または基板に形成されている第２マークを検出する複数の位置検出系と、基板保持部との間で基板を搬送する搬送機構と、を備え、搬送機構との基板の受け渡しの際に基板保持部が移動を停止する第１位置と、昇降機構が駆動し、基板を吸着部に吸着保持させる、または吸着保持を解除させる際に基板保持部が移動を停止する第２位置とが異なり、少なくとも１つの位置検出系は、基板保持部が第２位置にあるときに第１マークを検出可能であることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、スループットの向上に有利な露光装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 位置検出系の構成を示す図である。 ベースライン計測を説明する図である。 ウエハのアライメント計測を説明する図である。 第１実施形態におけるウエハの交換動作を示す図である。 第２実施形態におけるウエハの交換動作を示す図である。 従来の露光装置におけるウエハの交換動作を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る露光装置の構成について説明する。図１は、本実施形態の露光装置１の構成を示す概略図である。この露光装置１は、一例として、半導体デバイスの製造工程に使用され、ステップ・アンド・リピート方式にてレチクル（原版）２に形成されているパターン（例えば回路パターン）を被処理基板であるウエハ３上（基板上）に転写露光する投影型露光装置とする。なお、図１では、投影光学系４の光軸（本実施形態では鉛直方向）に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で露光時のレチクル２およびウエハ３の走査方向にＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向にＹ軸を取っている。露光装置１は、照明系５と、レチクルステージ６と、投影光学系４と、ウエハステージ７と、位置検出系８と、制御部９とを備える。

照明系５は、例えば、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、または絞りなどの光学素子を含み、不図示の光源から照射された光を調整してレチクル２を照明する。光源としては、例えばパルスレーザー光源を採用可能である。ここで、照明系５は、光源としてレーザーを使用する場合には、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する整形光学系や、コヒーレントなレーザー光をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を含むことが望ましい。一方、光源は、レーザー光源に限定されるものではなく、単数または複数の水銀ランプやキセノンランプなどとしてもよい。レチクル２は、ウエハ３上に転写されるべきパターンが形成された、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ（原版保持部）６は、レチクル２を保持し、ＸＹ軸方向に移動可能とする。さらに、レチクルステージ６は、参照ミラー１１を有し、レチクルステージ６の位置は、参照ミラー１１にレーザービームを照射し、その反射光を受光する第１レーザー干渉計１２により計測される。投影光学系４は、照明系５からの照射光１０で照明されたレチクル２上のパターンを所定の倍率（例えば１／２〜１／５）でウエハ３上に投影露光する。投影光学系４としては、複数の光学要素のみから構成される光学系や、複数のレンズと少なくとも１枚の凹面鏡とから構成される光学系（カタディオプトリック光学系）が採用可能である。または、投影光学系４として、複数のレンズと少なくとも１枚のキノフォームなどの回折光学素子とから構成される光学系や、複数のミラーより成る光学系なども採用可能である。ウエハ３は、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ（基板保持部）７は、ウエハ３を保持し、少なくともＸ軸方向とＹ軸方向とに移動可能とする。このウエハステージ７は、ウエハ３を吸着力にて引き付けて保持するチャック（吸着部）１３と、このチャック１３、または一時的にウエハ３を吸着支持する複数のピンをＺ軸方向で昇降させて、ウエハ３をチャック１３の表面から離間可能とする昇降機構とを含む。特に、本実施形態の昇降機構は、不図示であるがウエハステージ７上にてチャック１３を昇降させる昇降駆動部と、位置自体は固定され、チャック１３が下降している際に一時的にウエハ３を支持する複数のピン１４とを含むものとする。さらに、ウエハステージ７は、参照ミラー１５を有し、ウエハステージ７の位置は、参照ミラー１５にレーザービームを照射し、その反射光を受光する第２レーザー干渉計１６により計測される。なお、露光装置１は、ウエハステージ７のＺ軸方向における位置を計測するレーザー干渉計を備える場合もある。

位置検出系８は、アライメント処理として、ウエハ３上に形成されているアライメントマーク（第２マーク：以下「ウエハマーク」という）、またはウエハステージ７上に設置されている基準マーク（第１マーク）を検出可能とする。特に本実施形態では、位置検出系８として、投影光学系４を介さずに各マークを検出するオフアクシスアライメント（Off-axis Auto Alignment）検出系（ＯＡ検出系）を採用する。また、露光装置１は、このような位置検出系８を複数備え、特に本実施形態では、２つの位置検出系（第１位置検出系８ａ、第２位置検出系８ｂ：図４および図５参照）を備えるものとする。各位置検出系８ａ、８ｂは、それぞれ投影光学系４に隣設され、各光軸は、投影光学系４の光軸と平行である。さらに、各位置検出系８ａ、８ｂは、それぞれ基本構成は同一であるが、投影光学系４に隣設した配置位置にて、一方は、駆動機構を有さず固定されており、他方は、駆動機構を有し、例えばＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向の特定の範囲で観察領域（検出領域）を可変とする。以下、第１位置検出系８ａは、駆動機構を有さず、第２位置検出系８ｂは、駆動機構を有するものとして説明する。なお、この駆動機構は、第２位置検出系８ａの全体の位置を変化させるものでもよいし、一部の位置を変化させるものでもよい。

図２は、位置検出系８の基本構成の一例を示す図である。位置検出系８は、まず、第１光源２０と、照明および結像に係る光学系とを含む。第１光源２０は、例えば可視光（または赤外光）を出射するものであり、出射された光は、２つの照明リレー光学系２１、２２を通過し、回転板２３に形成された開口絞りに結像する。開口絞りを通過した特定の光は、さらに照明光学系２４を通過した後、偏光ビームスプリッター２５に入射する。偏光ビームスプリッター２５により反射されたＳ偏光は、リレーレンズ２６とλ／４板２７とを通過した後に円偏光に変換され、さらに対物レンズ２８を通過してウエハ３上に形成されているウエハマークＷＭをケーラー照明する。次に、ウエハマークＷＭで発生した反射光、回折光、および散乱光は、対物レンズ２８、λ／４板２７、およびリレーレンズ２６へ戻る。これらの光は、今度はＰ偏光に変換された後、偏光ビームスプリッター２５を通過し、結像光学系２９によりウエハマークＷＭの像を光電変換素子（例えばＣＣＤカメラ）３０上に形成する。制御部９は、光電変換素子３０から取得したウエハマークＷＭの像の位置に基づいて、ウエハ３の位置を特定する。一方、位置検出系８は、さらに、第２光源３１と、基準用の照明に係る光学系とを含む。第２光源から出射した光は、照明光学系３２により基準板３３に対して一様な光量分布となるようにケーラー照明する。ここで、基準板３３は、基準マークＳＭを有しており、この基準マークＳＭを透過した光のみがハーフミラー３４に入射する。アライメント光を出射する第１光源２０と、基準光を出射する第２光源３１とをそれぞれ別光源とすることで、第１光源２０の使用によりウエハマークＷＭを照明するときは、第２光源３１は、基準光を出射しない。これに対して、第２光源３１の使用により基準マークＳＭを照明するときは、第１光源２０は、アライメント光を出射しない。これにより、位置検出系８は、同一視野内に、ウエハマークＷＭと基準マークＳＭとを形成することができる。そして、制御部９は、この検出結果に基づいて、基準マークＳＭに対するウエハマークＷＭの位置を算出する。

制御部９は、露光装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。この制御部９は、例えばコンピュータなどで構成され、露光装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部９は、少なくとも、後述するウエハ３の受け渡し時やベースライン計測時のウエハステージ７の駆動制御、位置検出系８の動作制御、または位置検出系８の検出結果に基づくベースライン量の算出などを実行する。なお、制御部９は、露光装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

次に、露光装置１におけるアライメント処理に関する動作である、ベースライン計測、アライメント計測、およびベースライン計測を実施するまでのウエハ３の交換動作について説明する。一般に、露光装置は、露光処理を実施する前に、ウエハ上のショット（パターン転写領域）を露光装置の露光領域（レチクルのパターンの投影像）に合わせるアライメント処理を実施する。さらに、このアライメント処理を実施する位置検出系としてＯＡ検出系を採用する場合には、予めベースライン量を精度良く求めておく必要がある。ここで、ベースライン量とは、露光領域内の基準点（例えば中心点）に対する位置検出系の観察領域の基準点（例えば中心点）のオフセット量、すなわち、この２つの基準点間の距離である。本実施形態の露光装置１におけるアライメント処理を説明するに先立ち、まず、ウエハ３のアライメント処理に必要なベースライン計測について説明する。

図３は、ベースライン計測を説明するための露光装置１の主要構成および動作を示す概略図である。特に、図３（ａ）は、照射光１０の入射側から見たレチクルステージ６の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）と対応した露光装置１の主要構成を示す側面図である。ここで、レチクルステージ６は、その表面上に、レチクル２とレチクルステージ６との位置を合わせるための複数のレチクル基準マーク４０と、２箇所のレチクルステージ基準プレート４１とを設置している。レチクルステージ基準プレート４１には、複数の位置計測用マーク（第３マーク：以下「ＲＳマーク」という）４２が所定の間隔で配置されている。さらに、ウエハステージ７は、チャック１３上にウエハステージ基準マーク４３を設置している。ウエハステージ基準マーク４３には、不図示であるが、複数の位置計測用マーク（以下「ＷＳマーク」という）が所定の間隔で配置されている。以下、説明の簡単化のために、ＷＳマークについてもウエハステージ基準マークと同一の符号を付す。制御部９は、まず、ベースライン計測に先立ち、不図示のレチクルアライメント顕微鏡を用いてレチクル基準マーク４０を検出させ、レチクルステージ６に対してレチクル２を位置決めさせる。次に、ベースライン計測の第１工程として、制御部９は、露光光を用いるアライメントスコープ（露光光スコープ）４４により、投影光学系４を介してＲＳマーク４２とＷＳマーク４３との相対位置を検出させる。このとき、チャック１３は、上昇時の定位置（以下「上昇位置」という）に停止している。この上昇位置では、チャック１３に吸着保持された状態のウエハ３の表面とウエハステージ基準マーク４３の表面とのＺ軸方向の高さ位置は、略同一である。次に、第１工程の終了後、制御部９は、第２工程として、ウエハステージ７を移動させることにより、位置検出系８の観察領域（視野）にＷＳマーク４３を合わせる。その後、制御部９は、ＷＳマーク４３と位置検出系８内の基準マークＳＭとの相対位置を検出させる。そして、制御部９は、第１工程と第２工程との検出結果に基づいて位置情報の差分を取ることで、ベースライン量を算出する。これにより、位置検出系８を用いてウエハ３に対するアライメント計測を実施する際には、ウエハ３上のショットを露光装置１の露光領域に合わせることができる。なお、ベースライン量が特定された後は、基準マークＳＭを基準としてウエハマークＷＭ（図２参照）の位置を検出することが可能となる。

特に、本実施形態の位置検出系８は、固定の第１位置検出系８ａと可動の第２位置検出系８ｂとの２つであることから、ベースラインの計測位置は、以下の３箇所となる。第１の計測位置は、第２位置検出系８ｂの設置位置の直下に、駆動機構の駆動によりＸＹ平面上でＷＳマーク４３を合わせた位置である。この計測位置では、第２位置検出系８ｂがＷＳマーク４３を検出する。第２の計測位置は、第１位置検出系８ａの設置位置の直下に、ウエハステージ７の駆動によりＸＹ平面上でＷＳマーク４３を合わせた位置である。この計測位置では、第１位置検出系８ａがＷＳマーク４３を検出する。そして、第３の計測位置は、投影光学系４を介した露光光スコープ４４（図３参照）の設置位置の直下に、ウエハステージ７の駆動によりＸＹ平面上でＷＳマーク４３を合わせた位置である。この計測位置では、露光光スコープ４４が、ＲＳマーク４２（図３参照）と、ＷＳマーク４３との相対位置を検出する。上記にて、制御部９が第１工程と第２工程との検出結果に基づいて位置情報の差分を取ると記したところは、具体的には、これら３つの計測位置での計測結果の差分を取ることを意味する。なお、上記第２および第３の計測位置での検出は、検出される値が比較的安定していることが多いため、ウエハ３一枚ごとでなく、ウエハ３の複数枚ごとに１回の実施でもよい。

図４は、位置検出系８によるアライメント計測を説明するためのウエハ３の概略平面図である。ウエハ３上には複数のショットＳが設定されており、さらに、複数のショットＳ上に複数のウエハマークＷＭが形成されている。ここでは、一例として４つのショットとウエハマークのみを記載している。ウエハマークＷＭの間隔Ｌは、レチクル２上のマークの配置やウエハ３上のショットレイアウトに基づいて、予め設定されている。露光装置１は、上記のベースライン計測を実施した上で、露光処理に際し、位置検出系８によりアライメント計測を実施する。このとき、露光装置１は、第１位置検出系８ａと第２位置検出系８ｂとの２つの位置検出系８を備えているので、図４に示すように２つのウエハマークＷＭを略同時に、すなわち検出タイミングの少なくとも一部を重ならせて検出させることができる。特に、ウエハ３によっては形成されているウエハマークＷＭの位置が異なる。この場合、制御部９は、まずウエハステージ７の移動により第１位置検出系８ａの観察位置を１つのウエハマークＷＭに合わせる。その後、制御部９は、レチクル２上のマークの配置やウエハ３上のショットレイアウトに基づいて予め設定された位置へ第２位置検出系８ｂを移動させることにより、第２検出系８ｂの観察位置をもう１つのウエハマークＷＭに合うように補正させる。なお、第２位置検出系８ｂの駆動は、ベースライン計測の前には静定しておく。このような複数のウエハマークＷＭに対する同時アライメント計測は、位置検出系が１つの場合に比べて、ウエハステージ７の駆動時間を短縮させることができるので、結果的に、アライメント計測に必要とされる時間が短縮される。

ここで、上記のようなベースライン計測が実施される前には、これから露光処理されるウエハが、ベースライン計測位置に配置（搬送）されていなければならない。そこで、次に、ウエハステージ７によるウエハ３の搬送動作を含む、露光装置１によるウエハ３の交換動作について説明する。まず、本実施形態についての説明の前に、比較のために従来の露光装置による動作を説明する。なお、以下の従来の露光装置についての説明では、比較のしやすさから、本実施形態の露光装置１と同一構成のものには同一の符号を付す。

図７は、従来の露光装置によるウエハ３の交換（受け渡し）動作を説明する概略図である。図７では、これから露光処理されるウエハ（以下「供給ウエハ」という）３ａがウエハステージ７のチャック１３上に載置され、ベースライン計測位置に搬送されるまでの状態を時系列で示している。また、図７では、投影光学系４と、この投影光学系４に隣設した第１位置検出系８ａおよび第２位置検出系８ｂとの設置位置を概略的に図示している。また、不図示であるが、露光装置１内、または露光装置１に隣設して、供給ウエハ３ａを一時的に保持する供給ステージと、処理済みのウエハ（以下「回収ウエハ」という）３ｂを一時的に保持する回収ステージとが設置されている。以下、供給ステージが供給ウエハ３ａを一時的に保持する位置を「供給位置」という。一方、回収ステージが回収ウエハ３ｂを一時保存する位置を「回収位置」という。さらに、露光装置１は、後述する交換位置と、上記の供給位置および回収位置との間で、ウエハ３を保持しつつ搬送するハンド５０を備える。なお、ハンド５０は、不図示の駆動部により移動され、この駆動部とともに搬送機構を構成する。

図７（ａ）は、ウエハステージ７が、自身の移動により回収ウエハ３ｂと供給ウエハ３ａとを交換する位置（第１位置：以下「交換位置」という）に位置している状態を示す図である。ここで、回収ウエハ３ｂを回収する際には、まず、回収ウエハ３ｂを保持した状態のウエハステージ７は、交換位置に移動し、一旦停止する。次に、回収ウエハ３ｂの吸着保持が解除され、この交換位置でチャック１３が下降することで、回収ウエハ３ｂは、ピン１４上に支持される。次に、ハンド５０は、ピン１４に支持されている回収ウエハ３ｂと、下降しているチャック１３との隙間空間に水平方向から進入した後、上昇することで、ピン１４から回収ウエハ３ｂを受け取る。そして、ハンド５０は、回収位置へ回収ウエハ３ｂを搬送する。なお、ここでは、回収ウエハと供給ウエハとの交換の際のウエハステージ７の位置を同じとしたが、回収ウエハを回収するウエハステージ位置と、供給ウエハを供給するウエハステージ位置とは、異なっていてもよい。

図７（ｂ）は、ウエハステージ７が、自身の移動によりチャック１３とハンド５０との干渉を回避可能とする位置（第２位置：以下「回避位置」という）に位置している状態を示す図である。ここで、供給ウエハ３ａを供給する際には、まず、ハンド５０は、供給位置から供給ウエハ３ａを受け取った後、交換位置へ移動する。このとき、ウエハステージ７は、チャック１３を下降させた状態で、交換位置にて待機している。次に、ハンド５０は、下降することで、ピン１４へ供給ウエハ３ａを受け渡す。次に、ハンド５０は、−Ｙ軸方向に退避するが、この退避に合わせ、ウエハステージ７は、＋Ｙ軸方向へ移動する。これは、チャック１３が上昇して、チャック１３上に供給ウエハ３ａを吸着保持するに際して、チャック１３とハンド５０との干渉を回避させるためである。なお、ウエハステージ７を交換位置で停止させた状態で、ハンド５０のみを大きく退避させることで、チャック１３との干渉を回避させることも考えられる。しかしながら、この動作は、ハンド５０の退避距離が長くなるため、両方が移動する場合に比べ時間がかかること、また装置内の省スペース化などの観点から望ましくない。次に、ウエハステージ７は、上記のように＋Ｙ軸方向に移動して、回避位置にて一旦停止する。ここで、この交換位置から回避位置までのウエハステージ７の移動を「第１移動」と定義する。そして、チャック１３がを上昇することで、供給ウエハ３ａは、ピン１４からチャック１３に受け渡され、吸着保持される。なお、ここでのウエハステージ７の停止は、ウエハ受け渡しの際に、ウエハステージ７に対して供給ウエハ３ａの位置がずれないようにするために必須である。次に、ベースライン計測を実施するに際して、ウエハステージ７は、回避位置から第２位置検出系８ｂの観察領域にＷＳマーク４３の少なくとも１つが入る位置（以下「計測位置」という）へ移動する。この移動は、第２位置検出系８ｂ自体の移動誤差がベースライン量の計測値誤差となることを抑止するため、頻繁に第２位置検出系８ｂのベースラインを測定するためのものである。ここで、この回避位置から計測位置までのウエハステージ７の移動を「第２移動」と定義する。すなわち、従来の露光装置では、ハンド５０から供給ウエハ３ａを受け取り、ベースライン計測に至るまでに、ウエハステージ７は、第１移動と第２移動との２つの移動を行うことになる。

これに対して、本実施形態に係る露光装置１によるウエハ３の交換動作は、図７を用いて説明した従来の露光装置による動作と以下の点で異なる。図５は、図７に対応した、露光装置１によるウエハ３の交換動作を説明する概略図である。特に本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、回避位置は、計測位置と同一である。このとき、ＷＳマーク４３の大きさは、第２位置検出系８ｂの駆動量（すなわち観察領域の可変範囲）よりも予め大きく設定し、回避位置では、常に第２位置検出系８ｂの直下にＷＳマーク４３が入りやすいようにしておくことが望ましい。すなわち、露光装置１では、ウエハステージ７は、ウエハ３の交換動作の際に、従来必要であった第２移動を必要とせず、第１動作を行うのみとなる。したがって、露光装置１は、ウエハステージ７の駆動時間のうち、第２動作分の時間を短縮させることができる。従来、特に複数の位置検出系を備える露光装置では、１つのみの位置検出系を備えるものに比べてスループットが有利であったものの、検出精度を維持するために定期的にベースライン計測を実施する必要があり、スループットに影響を及ぼしていた。これに対して、露光装置１は、上記のように第２動作にかかる時間を短縮させることができるので、結果的にベースライン計測にかかる時間を短縮させることができ、装置全体としてのスループットへの影響を極力抑えることができる。なお、ここでは供給ウエハ３ａを供給する動作に着目したが、図５（ａ）に示す回収ウエハ３ｂを回収する動作に着目して、ウエハ回収時に、回避位置にて第２位置検出系８ｂのベースライン計測を行ってもよい。さらに、回避位置にて、第２位置検出系８ｂの観察領域からＷＳマーク４３が外れた場合には、制御部９は、ウエハステージ７を駆動させて、ＷＳマーク４３が観察領域に入るように回避位置を微小に変更してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、スループットの向上に有利な露光装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置について説明する。本実施形態に係る露光装置の特徴は、ウエハステージ７に含まれるウエハステージ基準マーク（ＷＳマーク）を第１実施形態にてチャック１３上に設置したのに換えて、ウエハステージ７上に設置している点にある。図６は、第１実施形態に係る図５に対応した、本実施形態に係る露光装置によるウエハ３の交換動作を説明する概略図である。なお、図６において、図５に示す第１実施形態に係る露光装置１と同一構成には同一の符号を付し、説明を省略する。この場合、ウエハステージ基準マーク５１は、その表面とチャック１３に吸着保持された状態のウエハ３の表面とのＺ軸方向の高さ位置が略同一となるように設置される。これにより、例えば、図６（ｂ）に示すように、計測位置（第１実施形態と同様に回避位置と同義）にて、第２位置検出系８ｂは、チャック１３の上昇駆動の完了を待つことなく、上昇駆動の開始からＷＳマーク５１の検出を実施することができる。したがって、本実施形態の露光装置は、ウエハステージ７の第２の動作分の時間を短縮させるだけでなく、第２位置検出系８ｂによる検出開始時間を早まらせることができるので、ベースライン計測にかかる時間をさらに短縮させることができる。

なお、上記各実施形態では、例えば、ウエハステージ７、位置検出系８、および搬送機構（ハンド５０）を含むユニットを位置決め装置とみるならば、この位置決め装置を露光装置に適用するものとしている。しかしながら、位置決め装置としては、このような露光装置に適用可能とするのみならず、例えば、基板上の樹脂を型のパターン部に接触させた状態で硬化させて、基板上にパターンを形成するインプリント装置などのリソグラフィー装置にも同様に適用可能である。

（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。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。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ 露光装置
２ レチクル
３ ウエハ
４ 投影光学系
５ 照明系
７ ウエハステージ
８ａ 第１位置検出系
８ｂ 第２位置検出系
１３ チャック
４３ ウエハステージ基準マーク
５０ ハンド
ＷＭ ウエハマーク

Claims (10)

1. 照明系からの光を原版に形成されたパターンに照射し、投影光学系を介して前記パターンの像を基板上に露光する露光装置であって、
   前記基板を保持して移動可能であり、前記基板を表面に吸着保持する吸着部と、前記基板を前記表面から離間可能とする昇降機構と、第１マークとを含む基板保持部と、
   前記投影光学系を介さずに、前記第１マーク、または前記基板に形成されている第２マークを検出する複数の位置検出系と、
   前記基板保持部との間で前記基板を搬送する搬送機構と、を備え、
   前記搬送機構との前記基板の受け渡しの際に前記基板保持部が移動を停止する第１位置と、前記昇降機構が駆動し、前記基板を前記吸着部に吸着保持させる、または吸着保持を解除させる際に前記基板保持部が移動を停止する第２位置とが異なり、
   少なくとも１つの前記位置検出系は、前記基板保持部が前記第２位置にあるときに前記第１マークを検出可能である、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記第１マークは、前記吸着部に設置され、
   前記昇降機構は、前記吸着部を昇降させる昇降駆動部と、前記吸着部が下降しているときに前記基板を一時的に支持する複数のピンと、を有し、
   前記基板保持部が前記第２位置にあるときに前記第１マークを検出可能とする前記位置検出系は、前記基板が前記吸着部に吸着保持された後に、前記第１マークの検出を開始する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１マークは、前記基板保持部に設置され、
   前記昇降機構は、前記吸着部を昇降させる昇降駆動部と、前記吸着部が下降しているときに前記基板を一時的に支持する複数のピンと、を有し、
   前記基板保持部が前記第２位置にあるときに前記第１マークを検出可能とする前記位置検出系は、前記基板が前記吸着部に吸着保持される前から、前記第１マークの検出を開始する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記基板保持部が前記第２位置にあるときに前記第１マークを検出可能とする前記位置検出系は、観察領域を可変とする駆動機構を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記複数の位置検出系は、前記駆動機構を有する前記位置検出系の他に、観察領域を固定とする少なくとも１つの前記位置検出系を含むことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記観察領域を固定とする位置検出系と、前記観察領域を可変とする位置検出系とが検出した前記第１マークを基準として、２つの前記位置検出系の距離を算出し、該距離の値に基づいて、前記２つの位置検出系が、検出タイミングの少なくとも一部が重なりあいながら少なくとも２つの前記第２マークを検出した際の、該第２マークの間の距離を補正する制御部を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の露光装置。
7. 前記制御部は、前記複数の位置検出系に対し、前記第１マークの検出を予め設定した前記基板の複数枚ごとに実施させることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記原版を保持して移動可能であり、第３マークを含む原版保持部と、
   前記投影光学系を介して前記第１マークと前記第３マークとの相対位置を検出可能とするスコープと、を備え、
   前記制御部は、前記スコープと前記複数の位置検出系とに対し、露光領域の基準点と前記複数の位置検出系のそれぞれの観察領域の基準点との間のベースライン量を計測させ、
   前記ベースライン量を基準として、前記露光領域に前記基板上のパターン転写領域が合うように、前記基板保持部を移動させる、
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の露光装置。
9. 前記基板を表面に吸着保持する吸着部と前記基板を前記表面から離間可能とする昇降機構と第１マークとを含む移動可能な基板保持部と、
   前記第１マークまたは前記基板に形成されている第２マークを検出する複数の位置検出系と、
   前記基板保持部との間で前記基板の受け渡しを行う搬送機構と、を備え、
   前記搬送機構との前記基板の受け渡しの際に前記基板保持部が移動を停止する第１位置と、前記昇降機構が駆動し、前記基板を前記吸着部に吸着保持させる、または吸着保持を解除させる際に前記基板保持部が移動を停止する第２位置とが異なり、
   少なくとも１つの前記位置検出系は、前記基板保持部が前記第２位置にあるときに前記第１マークを検出可能である、
   ことを特徴とする位置決め装置。
10. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    その露光した基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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