JP3332837B2 - 露光装置、デバイス製造方法およびマーク位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路等のデバ
イスの製造に使用するレジスト塗布装置、半導体露光装
置、及び現像装置を備えた半導体製造装置に関わるもの
で、特に半導体露光装置における重ね合せ精度を自動的
に測定し、補正するようにした露光装置およびデバイス
製造方法ならびにこれらに適用し得る位置検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アライメントオフセットの検査に
は、数１０から数１００枚の１ロットのウエハのうち、
先行ウエハと呼ばれる１ないし２枚のウエハを使用する
のが普通である。先行ウエハによる検査は、レジスト塗
布、露光、現像、専用計測装置での検査もしくは目視検
査のすべてを作業者が行ない、検査結果の確認後、露光
装置に結果を入力し、アライメントオフセットを補正し
てから、ウエハを製造工程ラインに流している。

【０００３】目視検査は、検査時間が長いため製造ライ
ンの停止が長時間となり、製造効率が低下してしまう。
また、検査量が多くなると、作業者の疲労により計測誤
差が発生する。また、アライメントオフセットの補正の
ために前記計測結果を統計処理して入力する場合も、検
査量の増大により効率が低下してしまう。さらに検査作
業者が変わった場合、目視検査の結果に大きな差が出
る。

【０００４】一方、専用計測装置で検査する場合、これ
らの装置は、半導体露光装置とオフラインで別個に置か
れているため、半導体露光装置で露光されたウエハは、
現像後、専用計測装置に運ぶことになる。このような場
合、検査結果を露光装置にフィードバックする間、露光
装置自体は使用されず、待ち状態にある場合が多い。と
ころが、露光装置には、アライメントのための高精度の
計測機構を装備している。このような無駄は、システム
として効率上、極めて悪い。

【０００５】そこで、安定した計測精度を有する高速の
検査装置およびその結果を各ロットに自動的に反映する
自動計測反映装置を使用することになる。頻繁に使用さ
れている自動計測反映装置は、露光装置自体のアライメ
ントのための高精度の計測機構を利用したものである。
この自動計測反映装置では、画像処理によるオートフォ
ーカス（ＡＦ）機構を有する。オートフォーカスに使用
するマークは、ずれ量計測マーク（検査用マーク）であ
り、オートフォーカス用に工夫された特別なマークでは
ない。

【０００６】そのため、最も適切なステージの高さ、す
なわちベストフォーカスを求めるには、画像処理によっ
て画像のぼけ具合を、例えばコントラスト等を用いて定
量化する評価関数を用いている。つまり、ＸＹステージ
を高さ方向に変位させながら画像を取り込み、そのとき
の評価関数の評価値を制御装置内でプロットし、最も評
価値が高いときのステージの高さをベストフォーカス位
置としている。このようなオートフォーカス機構を付加
することにより、ずれ量計測マークの計測精度が向上
し、工程オフセットの計測の安定性が増大する。

【０００７】またこのとき、各検査用マークのＸ方向、
Ｙ方向のベストフォーカス位置は、光学系や検出手段の
取付け位置などによって異なる場合があり、精度を上げ
るためには、複数のウエハのそれぞれについてウエハを
ステップ移動させながらそのウエハ上の複数のショット
の各マークポジションについてもオートフォーカスを行
なう必要がある。

【０００８】ところが、ショット毎にＸおよびＹ方向に
ついてオートフォーカスを行なうと、非常にスループッ
トを落とすことになる。例えば、Ｘ方向のずれ量の１回
の計測のみの時間に対して、Ｘ方向についての１回のオ
ートフォーカス時間は、１６倍近くかかっている。この
オートフォーカスにおいてはＸＹステージを高さ方向に
変移させるため、オートフォーカス時間そのものを著し
く短縮するのは困難である。

【０００９】そこで、検査時にオートフォーカス機構を
利用する場合、通常、必要に応じて以下のようなオート
フォーカスモードを利用することで対策をしている。 （１）精度を上げるため、ショット毎、ポジション毎に
Ｘ、Ｙ方向のずれ量計測のためのＸ、Ｙ方向のベストフ
ォーカス位置を検出し、その位置への補正駆動を行った
後、Ｘ、Ｙ方向のずれ量計測を行なう。つまり、精度の
みを重要視する。 （２）スループットを上げるために、ショット毎、ポジ
ション毎のベストフォーカス値の検出は行なわない。つ
まり、スループットのみを重視する。 （３）各マークポジションにつき、１回だけＸおよびＹ
方向のベストフォーカス値を検出し、その他は、先に計
測したベストフォーカス値を使用する。つまりこの場
合、ウエハ表面が平らに近い場合だけ、精度を著しく落
とすことがない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
（１）〜（３）のモードには、それぞれ以下のような問
題点がある。 （１）ショット毎、ポジション毎に、Ｘ、Ｙ方向ずれ量
計測のためのオートフォーカスを行なうのでスループッ
トが悪い。 （２）ベストフォーカスの検出および補正駆動をしない
分、計測精度が低下する。 （３）ウエハ表面が平らでない場合、同じマークポジシ
ョンであっても、計測毎にＸ、Ｙ方向のベストフォーカ
ス値が異なるので、計測精度を落とす。

【００１１】ここで、（１）の問題に対する対策とし
て、Ｘ、Ｙ方向どちらも計測できるマークを使用した場
合、Ｘ、Ｙ方向のうち、どちらか一方のみでベストフォ
ーカス値を求め、もう一方のベストフォーカス値は先に
検出したベストフォーカス値を使用するということも考
えられる。しかし、例えば、通常、露光装置についてい
るオフアクシススコープ（同じスコープ位置でＸ、Ｙの
両方向とも計測可能）を使用しても、Ｘ、Ｙ方向でフォ
ーカス差が出てくる。要するに、モード（１）ではスル
ープットを落し、（２）、（３）では、どちらも実素子
などのウエハ表面が平らでない場合に計測精度を落とす
ことになる。したがって、ウエハ表面が平らでない場合
も、計測精度を著しく落とすことなく、モード（１）の
場合よりスループットを上げることが必要になる。

【００１２】本発明の目的は、上記の点を考慮し、露光
装置自体の検出機構を利用し、複数の基板のそれぞれに
ついて基板をステップ移動させながらその基板上の複数
のショットの複数の検査用マークについて検査用マーク
によるずれ量の計測を行なう露光装置において、基板面
が平らでない場合でも、計測精度を著しく損なうことな
く計測のスループットを向上させることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の露光装置では、Ｘ、ＹおよびＺ方向に移動可能
なステージ装置と、このステージ装置に保持された基板
上に原板のパターンを投影して露光する露光手段と、前
記基板上のアライメントマークを撮像する撮像手段と、
前記ステージ装置を駆動して前記撮像手段により前記ア
ライメントマークの画像信号を得、この画像信号に基づ
いて前記アライメントマークの位置を検出し、この検出
結果に基づいて前記ステージ装置により前記基板を各シ
ョット位置に位置決めすべくステップ移動させながら前
記露光手段により前記基板上の各ショット位置に露光を
行う制御手段とを備えた露光装置において、前記制御手
段は、この露光装置により重ね露光することにより前記
基板の各ショット位置に形成したずれ量計測マークに基
づいて重ね露光時のＸおよびＹ方向のアライメント誤差
を検出するものであり、その際、最初のショットのずれ
量計測マークについては、それをＺ方向位置を変位させ
つつ前記撮像手段により撮像し、その画像信号を処理し
て前記撮像手段のＸおよびＹ方向のフォーカス位置およ
びその差を求め、その各方向のフォーカス位置において
再度そのずれ量計測マークを撮像し、その各方向の画像
信号を処理してそのずれ量計測マークにおけるＸおよび
Ｙ方向の重ね誤差を検出し、他の各ショットのずれ量計
測マークについてはＸ、Ｙ方向のうちの一方向のフォー
カス位置を同様にして求め、そのフォーカス位置におい
て前記一方向について重ね誤差を同様にして検出し、そ
して前記一方向のフォーカス位置から前記フォーカス位
置の差分だけＺ方向に移動した位置において他の方向に
ついて重ね誤差を同様にして検出するものであることを
特徴とする。

【００１４】これにより、２番目以降のずれ量計測マー
クの計測については一方の方向のフォーカス位置を検出
すれば良いため、スループットが向上する。またその
際、他方の方向のフォーカス位置については、前記一方
の方向のフォーカス位置に対するフォーカス位置の差を
用いておよそのフォーカス位置を決定するようにしてい
るため、計測精度を悪化させることもない。

【００１５】また、本発明のデバイス製造方法は、レジ
スト塗布装置で検査用ウエハにレジストを塗布するステ
ップと；レジストが塗布された前記検査用ウエハを露光
装置に搬送するステップと；前記検査用ウエハを前記露
光装置内でアライメントした後、前記検査用ウエハ上の
レチクルを投影レンズを介して露光することにより、前
記検査用ウエハ上のレジストの各ショット位置に、前記
レチクルに形成されている、検査用マークのレチクル側
パターンをステップアンドリピート方式で転写するステ
ップと；この転写の後、前記検査用ウエハをレジスト現
像装置に搬送するステップと；搬送された前記検査用ウ
エハ上のレジストを前記レジスト現像装置で現像するこ
とにより前記検査用マークを各ショット位置に形成する
ステップと；現像された前記検査用ウエハを、前記レジ
スト塗布装置で再度レジスト塗布することなく前記露光
装置に再度搬送するステップと；最初のショットの前記
検査用マークを、前記露光装置の、アライメントマーク
検出用の撮像手段で撮像するステップと；この撮像結果
に基づいて前記撮像手段によるＸおよびＹ方向のベスト
フォーカス位置およびその差を記憶するステップと；前
記ＸおよびＹ方向の各ベストフォーカス位置に前記最初
のショットの検査用マークが位置するようにフォーカス
位置を制御し、各フォーカス位置において前記検査用マ
ークを前記撮像手段で再度撮像するステップと；前記撮
像手段で撮像された前記検査用マークの各画像信号に基
づいて、前記ステップアンドリピート方式による転写時
のＸ方向およびＹ方向の転写ずれを検出するステップ
と；他のショットの検査用マークを前記露光装置の、ア
ライメントマーク検出用の撮像手段で撮像するステップ
と；この撮像結果に基づいて前記撮像手段によるＸおよ
びＹ方向のうちの一方向についてのベストフォーカス位
置にそのショットの検査用マークが位置するようにフォ
ーカス位置を制御し、その検査用マークを前記撮像手段
で再度撮像し、前記ステップアンドリピート方式による
転写時の前記一方向の転写ずれを検出するステップと；
前記撮像手段によるフォーカス位置を、前記一方向につ
いてのベストフォーカス位置から前記ベストフォーカス
位置の差の分だけ調整し、そのフォーカス位置において
前記撮像手段によりその再度その検査用マークを撮像
し、前記ステップアンドリピート方式による転写時の他
の方向の転写ずれを検出するステップと；各ショットの
検査用マークの前記ＸおよびＹ方向の転写ずれに基づい
て前記露光装置における前記アライメントに対する補正
値を算出するステップと；前記レジスト塗布装置でレジ
ストが塗布された次のウエハをデバイス製造のために前
記露光装置で露光する際、前記算出した補正値を用いて
そのウエハをアライメントし、露光するステップとを具
備することを特徴とする。

【００１６】これにより、露光装置自体の検出機構を利
用し、複数のウエハのそれぞれについてウエハをステッ
プ移動させながらそのウエハ上の複数のショットの各検
査用マークについて計測を行なう場合、ウエハ表面が平
らでない場合でも、計測精度を著しく損なうことなく計
測のスループットを上げることができる。

【００１７】また、本発明のマーク位置検出装置は、
Ｘ、ＹおよびＺ方向に移動可能なステージ装置と、前記
基板上の複数のマークを撮像する撮像手段と、前記ステ
ージ装置を駆動して前記撮像手段により前記複数のマー
クの画像信号を得、この画像信号に基づいて前記複数の
マークのＸおよびＹ方向の位置を検出する制御手段とを
備えた位置検出装置において、前記制御手段は、最初の
マークについては、それをＺ方向位置を変位させつつ前
記撮像手段により撮像し、その画像信号を処理して前記
撮像手段のＸおよびＹ方向のフォーカス位置およびその
差を求め、その各方向のフォーカス位置において再度そ
のマークを撮像し、その各方向の画像信号を処理してそ
のマークにおけるＸおよびＹ方向の位置を検出し、残り
の各マークについては、Ｘ、Ｙ方向のうちの一方向のフ
ォーカス位置を同様にして求め、そのフォーカス位置に
おいて前記一方向についてマーク位置を同様にして検出
し、他の方向については、前記一方向のフォーカス位置
から前記フォーカス位置の差分だけＺ方向に移動した位
置において前記他の方向についてマーク位置を同様にし
て検出するものであることを特徴とする。このマーク位
置検出装置は、前記本発明の露光装置において適用し得
るものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の露光装置における好まし
い実施形態においては、前記アライメントマークとし
て、プリアライメント用のものとグローバルアライメン
ト用のものがあり、前記撮像手段は、プリアライメント
用のアライメントマークを撮像するオフアクシス撮像手
段と、グローバルアライメント用のアライメントマーク
を撮像するＴＴＬオフアクシス撮像手段を有し、前記重
ね誤差の検出にはこのＴＴＬオフアクシス撮像手段が用
いられる。この場合、前記ＴＴＬオフアクシス撮像手段
は、Ｘ方向位置検出用とＹ方向位置検出用の２つの撮像
手段を有し、Ｘ方向位置検出用の撮像手段が前記Ｘ方向
のフォーカス位置およびＸ方向の重ね誤差の検出に用い
られ、Ｙ方向位置検出用の撮像手段が前記Ｙ方向のフォ
ーカス位置およびＹ方向の重ね誤差の検出に用いられ
る。前記重ね誤差の検出には前記ＴＴＬオフアクシス撮
像手段の代わりに、前記プリアライメント用のオフアク
シス撮像手段を用いてもよい。また、グローバルアライ
メント用のアライメントマークを撮像する撮像手段とし
て、ＴＴＬでない（露光手段における投影レンズを通さ
ない）撮像手段が用いられる場合もあり、その場合は、
前記重ね誤差の検出には、この撮像手段を用いてもよ
い。

【００１９】また、前記制御手段は、前記基板の各ショ
ット位置への位置決めを前記各ショットのうちの所定の
ショットのアライメントマークの検出位置に基づくグロ
ーバルアライメントにより行うものであり、かつ、前記
各ショットでの重ね誤差の検出結果に基づき、そのグロ
ーバルアライメントに対する校正値を得るものである。

【００２０】また、デバイス製造方法における好ましい
実施形態においては、前記撮像結果に基づく検査用マー
クのベストフォーカス位置の検出は、撮像により得られ
る画像信号を画像処理することによって検出される。ま
た、前記検査用マークは、前記検査用ウエハにあらかじ
め形成されていたウエハ側マークと前記レチクル側マー
クのパターンの転写像とで構成される。

【００２１】以下、本発明の好ましい実施形態について
実施例により具体的に説明する。

【００２２】

【実施例】［実施例１］図１は本発明の第１の実施例に
係る半導体製造装置（半導体製造ライン）の構成を示
す。図２および図３は、図１の装置における自動検査工
程の流れを示すフローチャートである。図４（ａ）は図
１の装置で使用されるレチクル側ずれ量検査用プレート
を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）のプレートのレチクル
側マークのパターンＷＰＲを重ね焼きすることによりず
れ量の検査用マーク（ずれ量計測マーク）をウエハ上に
形成するためのウエハ側マークＷＰＷを示す。図５は検
査用マーク（ずれ量計測マークＷＰ）の形成方法を示す
説明図である。図６は図５の形成方法で形成される検査
用マークＷＰを示す。

【００２３】この半導体製造装置は、図１に示すよう
に、コータＣＯ、ステッパＳＴおよびディベロッパＤＥ
を直列に結合して備える。コータＣＯは、検査用ウエハ
にレジストを塗布する機構を有する。

【００２４】ステッパＳＴは、レチクルＲＴのパターン
を検査用ウエハＷＦ上に形成されたパターンに重ね焼き
露光する機能を有する。また、この重ね合せ露光を、ず
れ量計測マークＷＰまたは、キャリブレーションマーク
等の検査マークの領域と実素子パターン領域とで独立し
て行なう機能を有する。ディベロッパＤＥは、ステッパ
ＳＴで露光された検査用ウエハを現像する機構を有す
る。

【００２５】ずれ量検査は制御装置ＣＵの指令によっ
て、コータＣＯの入口に置かれた検査用ウエハＷＳＴ
を、各機構間を移動させながら自動的に行なわれる。そ
して露光時に形成されるずれ量計測マークＷＰより計測
されるずれ量からアライメント精度と工程オフセット値
を算出する。その値は、ステッパＳＴに入力され、製品
製造用のウエハのアライメント補正値として使用され
る。検査用ウエハは、製品ウエハと同一のプロセスを経
たウエハである。本実施例では、１ロットの製品製造用
ウエハの中から１枚のウエハを検査用ウエハとして選択
し、これを他の製品製造用ウエハに先行して処理する。

【００２６】次に、この自動検査補正工程を、図２およ
び図３を参照しながら、図１を用いて、具体的に説明す
る。但し、以下の各ステップの制御は、ステッパ制御装
置ＣＵによって行なわれ、各機器とステッパ制御装置Ｃ
Ｕとは、通信ケーブルでつながれている。

【００２７】この工程では、まず第１ステップ（Ｓ００
１〜Ｓ００２）において、検査対象となるウエハが、ウ
エハセットテーブルＷＳＴに置かれ（ステップＳ００
１）、ウエハは搬送路Ｒ１を通り、レジスト塗布装置
（コータ）ＣＯでレジストが塗られないで、搬送路Ｒ２
を介してステッパＳＴに送られ、オートハンドＨＡＳで
ＸＹステージＸＹＳ上のウエハチャックＷＳに載せられ
て真空吸着される（ステップＳ００２）。

【００２８】第２ステップ（Ｓ００３〜Ｓ００４）は、
レチクルＲＴに描かれたパターンをウエハ上に塗布され
たレジストに露光する工程である。ここで、１度に露光
されるパターン領域をショットと言う。レチクルステー
ジＲＳに搭載されて縮小投影レンズＬＮの上部におかれ
たレチクルＲＴは、縮小投影レンズＬＮの上面に付けら
れたセットマークＲＳＭＲ、ＲＳＭＬとレチクルに刻ま
れたレチクルアライメント用マークＲＡＭＲ、ＲＡＭＬ
によって位置合せされている。また、ＸＹステージＸＹ
Ｓは、Ｘ軸方向をレーザ干渉計ＩＦＸおよびＭＲＸ、さ
らにＹ軸方向をレーザ干渉計ＩＦＹおよびＭＲＹにより
精密に位置計測され、モータＭＸおよびＭＹの回転を制
御しながらウエハの任意の位置を縮小投影レンズＬＮの
下に移動させることができる。

【００２９】ステップＳ００３では、まず、ウエハチャ
ックＷＳに載せられたウエハ上のマークＷＡＭＬとＷＡ
ＭＲの位置をオフアクシス光学系（オフアクシススコー
プＯＥ）で計測し、この計測結果に基づいてＸＹステー
ジＸＹＳを上述のようにして移動させることにより、ウ
エハの位置を合わせる。

【００３０】次に、ウエハをアライメントするためにウ
エハ上のアライメントマークＷＭＬ、ＷＭＲの位置計測
を行う。その際、できるだけ検査ウエハヘのダメージを
小さくするために、非露光光を用いる。またここでは、
ＴＴＬオフアクシス方式で行う。また、ウエハアライメ
ントはグローバルアライメント方式で行なう。グローバ
ルアライメントとは、ウエハ上の定められたショットの
アライメントマーク位置を測定することによって、全シ
ョットの配列状態を計測し、ＸＹステージのステップ移
動量を補正するものである。このアライメント方法の利
点は、計測ショットの中で、明らかに異常値と思われる
測定値を除去できることと、測定値が複数あることによ
る平均化効果により回転、倍率成分の計測値の信頼性が
高い点にある。もしこのアライメント法によって回転、
倍率成分などが精密に計測され、ステージのステップ移
動量が正しく補正されたならば、露光された時のアライ
メント誤差はほぼ０となる。

【００３１】アライメントマークＷＭＬ、ＷＭＲの位置
計測を行うため、非露光光源ＬＳＹ、例えばＨｅＮｅレ
ーザなどから光を射出すると、射出された光は、ハーフ
ミラーＨＭを通り、ミラーＭＲＡにより投射レンズＬＮ
に照射され、ウエハ上の所定のショットのアライメント
マークＷＭＬを照明する。ウエハＷＦで反射された非露
光光は、投射レンズＬＮを通り、ミラーＭＲＡで光路を
曲げられ、ハーフミラーＨＭを通過してＣＣＤカメラＣ
ＭＹに達する。これにより、アライメントマークＷＭＬ
の像が、ＣＣＤカメラＣＭＹに結像する。反対側のアラ
イメントマークＷＭＲもステージＸＹＳを移動させ、同
様にＣＣＤカメラＣＭＹに結像させる。ＣＣＤカメラＣ
ＭＹからの画像信号を、ステッパ制御装置ＣＵが処理
し、マークＷＭＬ、ＷＭＲのＹ方向の位置が計測され
る。また、レンズＬＮの背面には、非露光光源ＬＳＹか
らＣＣＤカメラＣＭＹまでの撮像機構と同様の撮像機構
を配置しており、この撮像機構により、上記と同様にし
てマークＷＭＬ、ＷＭＲのＸ方向の位置が計測される。
これにより、所定の１ショットにおけるウエハのアライ
メントマークＷＭＬ、ＷＭＲの位置計測を終了する。こ
のようなアライメントマークの位置計測を、グローバル
アライメント用に設定されたすべての計測ショットにつ
いて行う。

【００３２】そして、全計測ショットの計測値を用いて
ＸＹステージＸＹＳのステップ移動量に対する補正量を
算出する。補正量の種類は、Ｒｏｔｘ（Ｘ軸回転）、Ｒ
ｏｔｙ（Ｙ軸回転）、Ｍａｇｘ（Ｘ軸倍率）、Ｍａｇｙ
（Ｙ軸倍率）などである。これら補正量は制御装置ＣＵ
に蓄積される。これによりグローバルアライメントが終
了する。

【００３３】グローバルアライメントが終了すると、次
に、ずれ量計測マークを形成するためのレチクル側マー
クのパターンＷＰＲを露光する。つまり、まず最初のシ
ョット位置において、露光シャッタを開いて露光光源Ｉ
Ｌの光をレチクルＲＴのパターン領域ＰＴへ向けて照射
すると、その光は、マスキングブレードＭＢを通り、パ
ターン領域ＰＴを照明する。そして照明されたパターン
部分は、投射レンズＬＮを通して１／５に縮小されてウ
エハＷＦの上に塗布されているレジスト上に投影され、
レジストを感光させる。このとき、後述する第４ステッ
プで計測するレチクル側マークのパターンＷＲＰ（図４
（ａ））のみをウエハ側マーク（図４（ｂ））に重ね合
せ露光する。このようにして最初のショットの露光が完
了すると、ＸＹステージＸＹＳをステップ移動させ、次
のショット位置において同様に重ね合せ露光する。これ
を繰り返して全ショットの露光を行なう（ステップＳ０
０３）。このステージ移動、アライメント、露光、ステ
ージ移動の繰返しをステップアンドリピートという。こ
れにより、図７のようなレイアウトで重ね焼きされるこ
とになる。

【００３４】この重ね焼き露光が終了すると、ウエハを
回収ハンドＨＡＲでウエハチャックＷＳから現像装置の
搬入通路Ｒ３へ搬出し（ステップＳ００４）、第３ステ
ップに移行する。

【００３５】第３ステップ（Ｓ００５）では、搬入通路
Ｒ３に搬出されたウエハを、現像機ＤＥへ送り、現像す
る（ステップＳ００５）。これにより、図７のようなレ
イアウトでウエハ上にずれ量計測マーク（検査用マー
ク）ＷＰが形成される。この現像を終了すると、ウエハ
を搬入通路Ｒ４を介して搬入通路Ｒ５へ送り、検査工程
である第４ステップヘ移行する。

【００３６】第４ステップ（Ｓ００６〜Ｓ０１０）にお
いては、まず、第１ステップで使用した搬入通路Ｒ１を
介して、ウエハを、コータＣＯでレジストを塗布するこ
となくそのまま搬入通路Ｒ２へ送り、供給ハンドＨＡＳ
により再びウエハチャックＷＳ上に搬入して載置し、真
空吸着する（ステップＳ００６）。

【００３７】次に、マーク観察スコープとして上述のグ
ローバルアライメント時に使用したＴＴＬオフアクシス
方式のスコープ（ＬＳＹ，ＨＭ，ＭＲＡ，ＣＭＹ）およ
びこれと同じ構成のものを９０度回転してレンズ背面に
配置した不図示のスコープを使用して各ずれ量計測マー
ク（検査用マーク）ＷＰについてＹ方向およびＸ方向の
ずれ量の計測を行う。すなわち、各検査用マークＷＰを
スコープの真下へ送るために、ウエハＷＦについて第２
ステップの場合と同様に、まずプリアライメントを行な
い（ステップＳ００７）、グローバルアライメントを行
なってレチクルに対するウエハの位置を正確に計測する
（ステップＳ００８）。そして、検査用マークＷＰを使
用して検査する（ステップＳ００９）。

【００３８】ステップＳ００９においては、図３に示す
ように、第１ショットから最終ショットまで順にＸＹス
テージをステップアンドリピートさせながら、各ショッ
トについて、量計測マークＷＰの測定を行ない、その測
定値を制御装置ＣＵ内部に蓄積する（ステップＳＢ００
２〜ＳＢ０１６）。ただし、ステップＳＢ００１におい
て、“片側フォーカス計測モード”が選択されていると
する。

【００３９】つまりまず、Ｙ方向を計測するスコープが
第１ショットの検査用マークＷＰを計測できる位置にＸ
Ｙステージを移動する（ステップＳＢ００２）。次に、
ずれ量計測マークＷＰ（図６）の画像をＣＣＤカメラＣ
ＭＹで取り込み、画像処理によるＹ方向におけるオート
フォーカス処理を行ない（ステップＳＢ００３）、Ｙ方
向におけるベストフォーカス位置を制御装置ＣＵ内部に
記憶するとともに（ステップＳＢ００４）ずれ量計測マ
ークＷＰがベストフォーカス位置に位置するように投射
レンズＬＮとウエハの間隔を設定する（ステップＳＢ０
０５）。そしてずれ量計測マークＷＰの画像をＣＣＤカ
メラＣＭＹで取り込み、画像処理によってＹ方向につい
てのずれ量計測マークの計測を行なう（ステップＳＢ０
０６）。

【００４０】次にＸ方向を計測するスコープが、第１シ
ョットの検査用マークＷＰを計測できる位置にＸＹステ
ージを移動する（ステップＳＢ００７）。このとき、Ｘ
方向におけるオートフォーカス処理が行なわれていない
ので（ステップＳＢ００８）、Ｘ方向におけるオートフ
ォーカス処理を行ない（ステップＳＢ０１０）、Ｘ方向
におけるベストフォーカス位置を制御装置ＣＵ内部に記
憶するとともに（ステップＳＢ０１１）、前記Ｙ方向の
ベストフォーカス位置とこのＸ方向のベストフォーカス
位置との差であるＸＹフォーカス差を算出して（ステッ
プＳＢ０１２）制御装置ＣＵ内部に記憶し（ステップＳ
Ｂ０１３）、さらに、検査用マークＷＰがベストフォー
カス位置になるように投射レンズとウエハ間の間隔を設
定する（ステップＳＢ０１４）。そして画像処理によっ
てＸ方向についてずれ量計測マークＷＰの測定を行なう
（ステップＳＢ０１５）。

【００４１】次に、全ショットの計測が終了していない
ので（ステップＳＢ０１６）、再びステップＳＢ００２
に戻り、次のショット（第２ショット）の検査用マーク
ＷＰについて前記と同様にしてＹ方向の計測を行なう
（ＳＢ００３〜ＳＢ００６）。次に、Ｘ方向を計測する
スコープが、第２ショットの検査用マークＷＰの計測を
行なえる位置にＸＹステージを移動し（ステップＳＢ０
０７）、そして既にＸ方向のオートフォーカス計測がさ
れており、ＸＹフォーカス差が記憶されているため（ス
テップＳＢ００８）、ＸＹフォーカス差分だけＺステー
ジ駆動を行ない、つまりＸ方向計測時にベストフォーカ
ス位置になるべく近くなるようにＺステージ駆動を行な
い（ステップＳＢ００９）、Ｘ方向の計測を行なう（ス
テップＳＢ０１５）。

【００４２】このようにして全ショットについて検査用
マークＷＰの計測を終了すると（ステップＳＢ０１
６）、計測を終了したウエハは、回収ハンドＨＡＲでウ
エハチャックから現像装置の搬入通路Ｒ３へ送り、さら
に、現像装置ＤＥでは現像作業をしないで通路Ｒ４へ送
って、ウエハ受取テーブルＷＥＮでウエハを取り出し
（ステップＳ０１０）、工程オフセットの設定である第
５ステップヘ移行する。

【００４３】第５ステップ（Ｓ０１１）においては、制
御装置ＣＵは、装置内に蓄積されたずれ量計測値から、
オートアライメント精度であるところの分散σの３倍値
３σとずれ量計測値の平均値である工程オフセットを算
出し、出力する。ここで、３σの値が大きく許容範囲を
越えている場合、オぺレーション用の端末ＣＳ（図１）
にワーニングを出力し、検査作業者に知らせる。もし３
σの値が許容範囲内であれば、検査したウエハの工程オ
フセットは、正常に検出されたことになる。この場合、
アライメントエラーとして求められた工程オフセットは
グローバルアライメントの校正値として制御装置ＣＵに
設定される（ステップＳ０１１）。

【００４４】実素子領域に対する実際の露光は、グロー
バルアライメントにおいて、設定された各計測ショット
の位置測定で求められるステージ移動補正量から、制御
装置ＣＵに設定されている前記校正値を減算した値で、
ＸＹステージのステップ移動量を補正しながら行なう。
この方法を使うことによって、極めて高いアライメント
精度が得られる。

【００４５】以上、自動検査補正工程について説明した
が、次にずれ量計測マークＷＰの形成法について、図５
を用いて説明する。検査するウエハに対して、まず半導
体製造における前工程で、ウエハ側マークＷＰＷを図５
のように形成する。このマークの形成法は、アライメン
トマークの形成法と等しい。本実施例では、図２の第１
ステップにおいて、レチクルとウエハをアライメントし
ながら、レチクルに描かれているウエハ側マークのパタ
ーンをウエハ上のレジスト層に露光することによりウエ
ハ側マークＷＰＷを形成する。第２ステップでレチクル
側マークのパターンＷＰＲがウエハ側マークＷＰＷ上に
スリット状の光束６により重ね露光され、第３ステップ
で現像されることにより断面形状が図５に示されるよう
なずれ量計測マークＷＰが形成される。つまり、ずれ量
計測マークＷＰは、ウエハ側マークとレチクル側マーク
を含んでいる。

【００４６】つづいて、画像処理によるオートフォーカ
ス（ＡＦ）について説明する。オートフォーカスに使用
するマークは、ずれ量計測マークであり、オートフォー
カス用に工夫された特別なマークではない。そのため、
最も適切なステージの高さ、すなわちベストフォーカス
を求めるには、画像処理によって画像のぼけ具合を、例
えばコントラスト等を用いて定量化する評価関数を用い
ている。ベストフォーカスの決定は、ＸＹステージを高
さ方向に変位させながら、画像を取り込み、そのときの
評価関数の評価値を制御装置ＣＵ内でプロットし、最も
評価値が高いときのステージの高さをベストフォーカス
位置とすることにより行う。このようなオートフォーカ
ス機構を付加することにより、ずれ量計測マークの計測
精度が向上し、工程オフセットの計測の安定性が増大す
る。この検査工程を使用することにより、縮小投射露光
装置の自己検査も可能である。従来検査作業者がバーニ
ア評価で行なっていたＸＹステージの検査の全工程が本
発明で示される自動検査工程で置き換えられる。

【００４７】次にずれ量計測マークＷＰの位置の検出
と、ずれ量の計算について説明する。まず、第４ステッ
プにおいて、レチクルとウエハ間の位置合せを行う場合
について説明する。図５に示すように、レチクル側マー
ク各部の中心をＲ１、Ｒ２、レチクル側マークのパター
ンＷＰＲの描画誤差のオフセットをＲＩとすると、レチ
クル側マーク中心ＲＣは次式で求められる。

【００４８】

【数１】 ずれ量Ｅは、これとウエハ側マーク中心ＷＣとから、次
式で求められる。

【００４９】

【数２】 また、先に述べた工程オフセットとアライメント精度の
判定については、Ｎを全ショット数，Ｅを計測されたず
れ量とすれば、オフセットＭは次式で与えられる。

【００５０】

【数３】 アライメント精度の分散σは次式で与えられる。

【００５１】

【数４】 検査したウエハのアライメント評価は３＊σで評価して
いる。

【００５２】ここでは、アライメント評価の仕方の一例
を示したが、必ずしもこの通りの方法で評価する必要は
ない。例えば、本実施例では、図６に示すずれ量計測マ
ークを用いているが、ずれ量計測マークはこれに限られ
ず、同一マークでＸＹ方向独立に計測できる形状のパタ
ーンのものであればよく、例えば図８（ａ）〜（ｃ）に
示すようなパターンのものであっても良い。

【００５３】［実施例２］次に、実施例１と同様の半導
体製造装置においてオフアクシススコープＯＥを使用し
てずれ量計測を行なう実施例について説明する。自動検
査補正工程の流れは、上述実施例の図２で示される第１
ステップから第５ステップ（Ｓ００１〜Ｓ０１１）と同
じであるが、ステップＳ００９における処理内容が異な
り、ここでは以下に示すように、ずれ量計測マークＷＰ
の計測においてオフアクシススコープＯＥを使用する。

【００５４】オフアクシススコープＯＥは、投射レンズ
ＬＮの場合とほぼ等しいＺ位置に焦点面をもつ、マーク
観察用の顕微鏡である。この顕微鏡で、ウエハステージ
ＷＳ上のウエハ上に転写されたマークの画像を撮像し、
この画像出力から、撮像されたマークがオフアクシスス
コープＯＥの中心からＸＹ方向にどれだけずれているか
を制御ユニットＣＵにより計算することができる。ま
た、このオフアクシススコープＯＥは倍率を変えること
ができ、ステップアンドリピート計測（ステップＳ０１
０）時には高倍率に切替えて、ＴＴＬオフアクシス方式
のスコープと同等の範囲の視野で検査用マークを計測す
ることができる。また、実施例１のＴＴＬオフアクシス
方式のスコープとは異なり、オフアクシススコープＯＥ
は、Ｘ、Ｙ両方向とも同一のスコープ位置で観察するこ
とができる。但し、Ｘ方向の計測とＹ方向の計測とでは
ベストフォーカス位置が異なり、フォーカス差が出るこ
とが分かっている。

【００５５】図９は本実施例におけるステップＳ０１０
での処理を示すフローチャートである。同図に示すよう
に、処理を開始すると、“片側フォーカス計測モード”
が選択され（ステップＳＣ００１）、オフアクシススコ
ープＯＥが第１ショットの検査用マーク（ずれ量計測マ
ークＷＰ）の計測を行なえる位置にＸＹステージＸＹＳ
を移動する（ステップＳＣ００２）。次に、ずれ量計測
マークＷＰ（図６）の画像をＣＣＤカメラＣＭＹで取り
込み、画像処理によるＹ方向におけるオートフォーカス
処理を行い（ステップＳＣ００３）、Ｙ方向におけるベ
ストフォーカス位置を制御装置ＣＵ内部に記憶するとと
もに（ＳＣ００４）、ずれ量計測マークＷＰがベストフ
ォーカス位置に位置するように投射レンズとウエハ間の
間隔を設定する（ステップＳＣ００５）。そして画像処
理によりＹ方向についてずれ量計測マークＷＰの測定を
行なう（ステップＳＣ００６）。

【００５６】次に、Ｘ方向におけるオートフォーカス処
理がまだ行なわれていないため（ステップＳＣ００
７）、ずれ量計測マークＷＰの画像処理によりＸ方向に
おけるオートフォーカス処理を行なう（ステップＳＣ０
０９）。ただしこのとき、オフアクシススコープＯＥ
は、同一ＸＹ座標位置でＹ方向とＸ方向の測定が行なえ
るので、実施例１とは異なり、Ｘ方向計測位置へのＸＹ
ステージの駆動は行わない。次に、Ｘ方向におけるベス
トフォーカス位置を制御装置ＣＵ内部に記憶し（ステッ
プＳＣ０１０）、さらにＸＹフォーカス差を算出して
（ステップＳＣ０１１）制御装置ＣＵ内部に記憶し（ス
テップＳＣ０１２）、そしてずれ量計測マークＷＰがＸ
方向のベストフォーカス位置に位置するように投射レン
ズとウエハ間の間隔を設定する（ステップＳＣ０１
３）。そして画像処理によってＸ方向についてずれ量計
測マークＷＰの測定を行なう（ステップＳＣ０１４）。

【００５７】次に、全ショットの計測が終了していない
ので（ステップＳＣ０１５）、再びステップＳＣ００２
に戻り、第２ショットのずれ量計測マークＷＰについ
て、前記と同様に、Ｙ方向の計測を行なう（ステップＳ
Ｃ００２〜ＳＣ００６）。次に、既にＸ方向のオートフ
ォーカス計測がされており、ＸＹフォーカス差が記憶さ
れているため（ステップＳＣ００７）、Ｙ方向計測時の
ベストフォーカス位置からＸＹフォーカス差分Ｚステー
ジ駆動を行ない、つまりずれ量計測マークＷＰがベスト
フォーカス位置になるべく近くなるようにＺステージ駆
動を行ない（ステップＳＣ００８）、Ｘ方向についてず
れ量計測マークＷＰの計測を行なう。なおこの場合も、
オフアクシススコープＯＥは同一ＸＹ座標位置でずれ量
計測マークＷＰの測定が行なえるので、実施例１とは異
なり、Ｘ計測位置へのＸＹステージの駆動は行わない。

【００５８】このようにして全ショットのずれ量計測マ
ークＷＰの計測を終了すると（ステップＳＣ０１５）、
制御装置ＣＵは、装置内に蓄積されたずれ量計測値か
ら、オートアライメント精度であるところの分散σの３
倍値３σとずれ計測値の平均値であるオフセットを算出
し、出力する。なお、ずれ量計測マークＷＰを構成する
ウエハ側マークおよびレチクル側マークの各マーク位置
の検出ならびにずれ量の計算方法等は、実施例１の場合
と同様である。

【００５９】なお、実施例１、２では、１ショットにつ
き１つのずれ量計測マークを計測する場合について記述
したが、１ショットにつき複数のずれ量計測マークを計
測するようにしてもよい。また、実施例１、２では、検
査用マークとしてずれ量計測マークＷＰを使用したが、
これに限らず、同一マークでＸ、Ｙ両方向について計測
できるマークならどのようなものであってもよく、例え
ば図８（ａ）〜（ｃ）に示すようないずれのマークを使
用してもかまわない。また、実施例１、２では、Ｙ方向
の計測でオートフォーカス処理を行ない、Ｘ方向につい
てはそこからのフォーカス差分だけＺステージを駆動し
ているが、この逆に、Ｘ方向の計測においてオートフォ
ーカス処理を行い、Ｙ方向についてそこからのフォーカ
ス差分だけＺステージ駆動を行うようにしてもかまわな
い。また、実施例１、２では、オートフォーカス処理と
ずれ量計測を必ず一緒に行なっているが、この代わり
に、先に１つのずれ量計測マークのポジションでＸ、Ｙ
両方向のオートフォーカス処理だけを行なってＸＹフォ
ーカス差を求め、その後、一方の方向についてのオート
フォーカス処理と両方向についてのずれ量計測を行なっ
てもよい。

【００６０】さらに、実施例１、２では、現像処理を経
てずれ量計測マークを形成しているが（第２図のステッ
プＳ００５）、この代わりに、現像処理を行なわなず、
露光によるレジストの変化を計測することによってずれ
量検査を行なう“潜像”とよばれる処理を用いるように
してもよい。この“潜像”による処理を用いれば、図２
のステップＳ００５の現像処理が不要となる。また、実
施例１、２では、コータＣＯ、ステッパＳＴおよびディ
ベロッパＤＥをループ状に結合させているが、この代わ
りに、直列的に結合してもよい。例えば、図１０に示す
ように、ステッパＳＴ、コータＣＯ、ディベロッパＤＥ
間でウエハを搬送路１０を介してロボット搬送させるよ
うにしてもよい。

【００６１】次に、このような半導体製造装置を用いる
ことができるデバイスの製造例について説明する。図１
１は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液
晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン
等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）で
はデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マス
ク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作
する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンや
ガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエ
ハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立
て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製された
ウエ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で作製された半導体デバイスの
動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こう
した工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷
（ステップ７）される。

【００６２】図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布する。
ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置または
露光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数
のショット領域に並べて焼付露光する。ステップ１７
（現像）では露光したウエハを現像する。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なうことによって、ウエハ上に多重
に回路パターンが形成される。

【００６３】これによれば、従来は製造が難しかった大
型のデバイスを低コストで製造することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば本
発明は、露光装置自体の検出機構を利用し、複数の基板
のそれぞれについて基板をステップ移動させながらその
基板上の複数のショットの各検査用マークについて計測
を行なう場合に、基板表面が平らでない場合でも、計測
精度を著しく損なうことなく計測スループットを上げる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る半導体製造ライン
（装置）の構成を示す斜視図である。

【図２】 図１の装置における処理を示すフローチャー
トである。

【図３】 図２の処理における一部の処理を示すフロー
チャートである。

【図４】 図１の装置において使用するレチクル側マー
クのパターンとウエハ側マークを示す図である。

【図５】 図１の装置におけるずれ量計測マークの形成
方法を示す説明図である。

【図６】 図５の方法で形成されるずれ量計測マーク
（重ね焼き検査用マーク）の平面図である。

【図７】 図５の方法で各ショットに形成されるずれ量
計測マークのウエハ上のレイアウトを示す図である。

【図８】 本発明で使用できるずれ量計測マーク（重ね
焼き検査用マーク）の他の例を示す図である。

【図９】 図２の処理における一部の処理の他の例
（実施例２）を示すフローチャートである。

【図１０】 本発明が適用できる他の半導体製造装置の
構成例を示す図である。

【図１１】 本発明の装置または方法を用いることがで
きるデバイス製造例を示すフローチャートである。

【図１２】 図１１中のウエハプロセスの詳細なフロー
チャートである。

【符号の説明】

ＷＰＲ：レチクル側マーク、ＷＰ：ずれ量計測マーク
（検査用マーク、ＷＰＷ：ウエハ側マーク、ＣＯ：コー
タ、ＳＴ：ステッパ、ＤＥ：ディベロッパ、ＲＴ：レチ
クル、ＷＦ：検査用ウエハ、ＤＥ：ディベロッパ、Ｓ
Ｔ：ステッパ、ＣＵ：制御装置、ＷＳＴ：ウエハセット
テーブル、Ｒ１，Ｒ２：搬送路、ＨＡＳ：オートハン
ド、ＸＹＳ：ＸＹステージ、ＷＳ：ウエハチャック、Ｒ
Ｓ：レチクルステージ、ＬＮ：縮小投影レンズ、ＬＮ：
縮小投影レンズ、ＲＳＭＲ，ＲＳＭＬ：セットマーク、
ＲＡＭＲ、ＲＡＭＬ：レチクルアライメント用マーク、
ＩＦＸ，ＭＲＸ：レーザ干渉計、ＩＦＹ，ＭＲＹ：レー
ザ干渉計、ＭＸ，ＭＹ：モータ、ＷＡＭＬ，ＷＡＭＲ：
ウエハ上のマーク、ＯＥ：オフアクシス光学系（オフア
クシススコープ）、ＷＭＬ，ＷＭＲ：ウエハ上のアライ
メントマーク、ＬＳＹ：非露光光源、ＨＭ：ハーフミラ
ー、ＭＲＡ：ミラー、ＩＬ：露光光源、ＭＢ：マスキン
グブレード、ＰＴ：パターン領域、ＨＡＲ：回収ハン
ド、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５：搬入通路、ＤＥ：現像機、ＨＡ
Ｓ：供給ハンド、ＷＥＮ：ウエハ受取テーブル。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ、ＹおよびＺ方向に移動可能なステー
   ジ装置と、このステージ装置に保持された基板上に原板
   のパターンを投影して露光する露光手段と、前記基板上
   のアライメントマークを撮像する撮像手段と、前記ステ
   ージ装置を駆動して前記撮像手段により前記アライメン
   トマークの画像信号を得、この画像信号に基づいて前記
   アライメントマークの位置を検出し、この検出結果に基
   づいて前記ステージ装置により前記基板を各ショット位
   置に位置決めすべくステップ移動させながら前記露光手
   段により前記基板上の各ショット位置に露光を行う制御
   手段とを備えた露光装置において、前記制御手段は、こ
   の露光装置により重ね露光することにより前記基板の各
   ショット位置に形成したずれ量計測マークに基づいて重
   ね露光時のＸおよびＹ方向のアライメント誤差を検出す
   るものであり、その際、最初のショットのずれ量計測マ
   ークについては、それをＺ方向位置を変位させつつ前記
   撮像手段により撮像し、その画像信号を処理して前記撮
   像手段のＸおよびＹ方向のフォーカス位置およびその差
   を求め、その各方向のフォーカス位置において再度その
   ずれ量計測マークを撮像し、その各方向の画像信号を処
   理してそのずれ量計測マークにおけるＸおよびＹ方向の
   重ね誤差を検出し、他の各ショットのずれ量計測マーク
   についてはＸ、Ｙ方向のうちの一方向のフォーカス位置
   を同様にして求め、そのフォーカス位置において前記一
   方向について重ね誤差を同様にして検出し、そして前記
   一方向のフォーカス位置から前記フォーカス位置の差分
   だけＺ方向に移動した位置において他の方向について重
   ね誤差を同様にして検出するものであることを特徴とす
   る露光装置。
2. 【請求項２】 前記アライメントマークとして、プリア
   ライメント用のものとグローバルアライメント用のもの
   があり、前記撮像手段は、プリアライメント用のアライ
   メントマークを撮像するオフアクシス撮像手段と、グロ
   ーバルアライメント用のアライメントマークを撮像する
   ＴＴＬオフアクシス撮像手段を有し、前記重ね誤差の検
   出にはこのＴＴＬオフアクシス撮像手段が用いられるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記ＴＴＬオフアクシス撮像手段は、Ｘ
   方向位置検出用とＹ方向位置検出用の２つの撮像手段を
   有し、Ｘ方向位置検出用の撮像手段が前記Ｘ方向のフォ
   ーカス位置およびＸ方向の重ね誤差の検出に用いられ、
   Ｙ方向位置検出用の撮像手段が前記Ｙ方向のフォーカス
   位置およびＹ方向の重ね誤差の検出に用いられることを
   特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記アライメントマークとして、プリア
   ライメント用のものとグローバルアライメント用のもの
   があり、前記撮像手段は、プリアライメント用のアライ
   メントマークを撮像するオフアクシス撮像手段と、グロ
   ーバルアライメント用のアライメントマークを撮像する
   ＴＴＬオフアクシス撮像手段を有し、前記重ね誤差の検
   出には前記プリアライメント用のオフアクシス撮像手段
   が用いられることを特徴とする請求項１に記載の露光装
   置。
5. 【請求項５】 前記アライメントマークとして、プリア
   ライメント用のものとグローバルアライメント用のもの
   があり、前記撮像手段は、プリアライメント用のアライ
   メントマークを撮像するオフアクシス撮像手段と、グロ
   ーバルアライメント用のアライメントマークを撮像する
   ＴＴＬでないオフアクシス撮像手段とを有し、前記重ね
   誤差の検出には、このグローバルアライメント用のアラ
   イメントマークを撮像するＴＴＬでないオフアクシス撮
   像手段が用いられることを特徴とする請求項１に記載の
   露光装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記基板の各ショット
   位置への位置決めを前記各ショットのうちの所定のショ
   ットのアライメントマークの検出位置に基づくグローバ
   ルアライメントにより行うものであり、かつ、前記各シ
   ョットでの重ね誤差の検出結果に基づき、そのグローバ
   ルアライメントに対する校正値を得るものであることを
   特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光装
   置。
7. 【請求項７】 レジスト塗布装置で検査用ウエハにレジ
   ストを塗布するステップと、レジストが塗布された前記
   検査用ウエハを露光装置に搬送するステップと、 前記検査用ウエハを前記露光装置内でアライメントした
   後、前記検査用ウエハ上のレチクルを投影レンズを介し
   て露光することにより、前記検査用ウエハ上のレジスト
   の各ショット位置に、前記レチクルに形成されている、
   検査用マークのレチクル側パターンをステップアンドリ
   ピート方式で転写するステップと、 この転写の後、前記検査用ウエハをレジスト現像装置に
   搬送するステップと、 搬送された前記検査用ウエハ上のレジストを前記レジス
   ト現像装置で現像することにより前記検査用マークを各
   ショット位置に形成するステップと、 現像された前記検査用ウエハを、前記レジスト塗布装置
   で再度レジスト塗布することなく前記露光装置に再度搬
   送するステップと、 最初のショットの前記検査用マークを、前記露光装置
   の、アライメントマーク検出用の撮像手段で撮像するス
   テップと、 この撮像結果に基づいて前記撮像手段によるＸおよびＹ
   方向のベストフォーカス位置およびその差を記憶するス
   テップと、 前記ＸおよびＹ方向の各ベストフォーカス位置に前記最
   初のショットの検査用マークが位置するようにフォーカ
   ス位置を制御し、各フォーカス位置において前記検査用
   マークを前記撮像手段で再度撮像するステップと、 前記撮像手段で撮像された前記検査用マークの各画像信
   号に基づいて、前記ステップアンドリピート方式による
   転写時のＸ方向およびＹ方向の転写ずれを検出するステ
   ップと、他のショットの検査用マークを前記露光装置
   の、アライメントマーク検出用の撮像手段で撮像するス
   テップと、 この撮像結果に基づいて前記撮像手段によるＸおよびＹ
   方向のうちの一方向についてのベストフォーカス位置に
   そのショットの検査用マークが位置するようにフォーカ
   ス位置を制御し、その検査用マークを前記撮像手段で再
   度撮像し、前記ステップアンドリピート方式による転写
   時の前記一方向の転写ずれを検出するステップと、 前記撮像手段によるフォーカス位置を、前記一方向につ
   いてのベストフォーカス位置から前記ベストフォーカス
   位置の差の分だけ調整し、そのフォーカス位置において
   前記撮像手段によりその再度その検査用マークを撮像
   し、前記ステップアンドリピート方式による転写時の他
   の方向の転写ずれを検出するステップと、 各ショットの検査用マークの前記ＸおよびＹ方向の転写
   ずれに基づいて前記露光装置における前記アライメント
   に対する補正値を算出するステップと、 前記レジスト塗布装置でレジストが塗布された次のウエ
   ハをデバイス製造のために前記露光装置で露光する際、
   前記算出した補正値を用いてそのウエハをアライメント
   し、露光するステップとを具備することを特徴とするデ
   バイス製造方法。
8. 【請求項８】 前記撮像結果に基づく検査用マークのベ
   ストフォーカス位置の検出は、撮像により得られる画像
   信号を画像処理することによって検出することを特徴と
   する請求項７に記載のデバイス製造方法。
9. 【請求項９】 前記検査用マークは、前記検査用ウエハ
   にあらかじめ形成されていたウエハ側マークと前記レチ
   クル側マークのパターンの転写像とで構成されることを
   特徴とする請求項７または８に記載のデバイス製造方
   法。
10. 【請求項１０】 Ｘ、ＹおよびＺ方向に移動可能なステ
    ージ装置と、前記基板上の複数のマークを撮像する撮像
    手段と、前記ステージ装置を駆動して前記撮像手段によ
    り前記複数のマークの画像信号を得、この画像信号に基
    づいて前記複数のマークのＸおよびＹ方向の位置を検出
    する制御手段とを備えた位置検出装置において、前記制
    御手段は、最初のマークについては、それをＺ方向位置
    を変位させつつ前記撮像手段により撮像し、その画像信
    号を処理して前記撮像手段のＸおよびＹ方向のフォーカ
    ス位置およびその差を求め、その各方向のフォーカス位
    置において再度そのマークを撮像し、その各方向の画像
    信号を処理してそのマークにおけるＸおよびＹ方向の位
    置を検出し、残りの各マークについては、Ｘ、Ｙ方向の
    うちの一方向のフォーカス位置を同様にして求め、その
    フォーカス位置において前記一方向についてマーク位置
    を同様にして検出し、他の方向については、前記一方向
    のフォーカス位置から前記フォーカス位置の差分だけＺ
    方向に移動した位置において前記他の方向についてマー
    ク位置を同様にして検出するものであることを特徴とす
    るマーク位置検出装置。