(57)【要約】【課題】  ツインステージ型露光装置において、露光が終わるまで計測ステーションに待機時間が生じると、計測値の経時変化が生じていた。【解決手段】  露光ステーションによる露光と、計測ステーションによる計測を並行して実行する際、露光に要する時間が計測の時間よりも長い場合、計測ステーションによる基準マーク計測を再度行う。【選択図】  図４
2010263005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージに設けられた基準マークの位置を計測する基準マーク計測、ウェハに設けられた複数のウェハアライメントマークの位置を計測するグローバルアライメント、及びフォーカスを合わせるフォーカスマッピングを含む計測を行う計測ステーションと、該計測ステーションにおける前記計測の結果を用いて前記基板の露光を行う露光ステーションとを有し、Ｎを自然数としたときに、該露光ステーションによるＮ枚目の基板の露光と並行して、前記計測ステーションによる（Ｎ＋１）枚目の基板の前記計測を行う露光装置において、
前記露光ステーションによるＮ枚目の基板の露光にかかる時間が、並行して行う前記計測ステーションによる（Ｎ＋１）枚目の基板に対する前記計測の時間よりも長い場合、前記計測ステーションによる基準マーク計測を再度行うことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光ステーションによる露光の途中に、前記露光ステーションから前記計測ステーションに通知が行われ、該計測ステーションにおける前記計測が終了している場合、前記露光ステーションからの前記通知により、前記計測ステーションによる前記基準マーク計測を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記計測ステーションによる複数回行った前記基準マーク計測により得られた、複数の結果を用いて最終計測値であるステージ基準マーク計測値を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記最終計測値であるステージ基準マーク計測値を決定する工程において、基準マーク計測の結果の時間に対するシフト差分が予め設定した閾値以下の場合に、複数回行った基準マーク計測の結果の平均値を使用し、前記シフト差分が予め設定した閾値以上かつ基準マーク計測の結果の時間に対する倍率の変化量が予め設定した閾値以下の場合に、最後に行った基準マーク計測の結果を用い、前記シフト差分が予め設定した閾値以上かつ基準マーク計測の結果の時間に対する倍率の変化量が予め設定した閾値以上の場合に、前記計測ステーションによる前記基準マーク計測を再び行うことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記最終計測値であるステージ基準マーク計測値を決定する工程において、基準マーク計測の結果と時間に対する関係から基準マーク計測の結果を補正することを特徴とする、請求項３乃至４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記基準マーク計測の結果と時間に対する関係を経時変化量として予め計測しておき、露光装置内に記憶させておくことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
ステージに設けられた基準マークの位置を計測する基準マーク計測、ウェハに設けられた複数のウェハアライメントマークの位置を計測するグローバルアライメント、及びフォーカスを合わせるフォーカスマッピングを含む計測を行う計測ステーションと、基板の位置を計測する基準マーク計測を行われた後に前記計測ステーションにおける前記計測の結果を用いて前記基板の露光を行う露光ステーションとを有し、Ｎを自然数としたとき、該露光ステーションによるＮ枚目の基板の露光と並行して、前記計測ステーションによる（Ｎ＋１）枚目の基板の前記計測を行う露光装置において、
前記露光ステーションによるＮ枚目の基板の露光に要する時間が、並行して行う前記計測ステーションによる（Ｎ＋１）枚目の基板に対する前記計測に要する時間よりも短い場合、（Ｎ＋１）枚目の基板に対して前記露光ステーションによる基準マーク計測を複数回行うことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記（Ｎ＋１）枚目の基板に対して前記露光ステーションが基準マーク計測を複数回行ったとき、（Ｎ＋２）枚目以降の基板に対しても露光ステーションにおいて基準マーク計測を複数回行うことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光ステーションと計測ステーションを有するツインステージ型の露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー技術を用いてデバイスを製造する際に、レチクルに描画されたパターンを投影光学系によってウェハ等に投影してパターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。デバイスには、例えば、半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド等がある。レチクル以外にもフォトマスクを用いる場合があるが、ここでは以下、レチクルを例示する。
【０００３】
投影露光装置においては、集積回路の微細化及び高密度化に伴い、より高い解像力でレチクルのパターンをウェハに投影露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最少の線幅（解像度）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、近年の光源には、超高圧水銀ランプｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ）から波長の短いＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）が用いられている。将来的には波長が数ｎｍ〜百ｎｍの極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）の採用も見込まれている。
【０００４】
このように露光光の短波長化が進むにつれて、ウェハの位置合わせ（以下、アライメント）精度もまた高精度化が求められている。通常、ウェハのアライメント測定には、数点のアライメントマークを測定し、統計的に処理することでウェハのショット配列を計測するグローバルアライメントと呼ばれる方式が用いられている。このグローバルアライメント方式のアライメントではウェハアライメントマークの測定点数を増やすことによりアライメント精度の向上が見込めるが、それでは計測時間の増大によるスループットの低下を引き起こしてしまう。
【０００５】
そこで近年、アライメント精度とスループットの向上という２つの要求を満たすため、ウェハを保持するステージを２つ搭載したツインステージ型露光装置が登場してきている。このツインステージ型露光装置とは、まず実際にウェハ上に露光を行う露光ステーションと、ウェハの露光領域の位置を計測する計測ステーションを有する。このため、露光ステーションにおける第一ウェハの露光処理中に、計測ステーションにおいて第二ウェハの計測処理を行うことができる。従って、ウェハ処理のスループットが高まり、装置はより効率的になる。なお、計測ステーションの計測結果を露光ステーションで使用するために、各ステージはキャリブレーション用の位置合わせマーク（以下、基準マーク）を有しており、各ステーションで基準マークを計測することで、お互いの位置関係を保証している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３０６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のツインステージ型露光装置では、露光ステーションと計測ステーションの処理時間が異なる場合には、一方のステーションがもう一方のステーションの処理終了まで待機する。通常、ツインステージ型露光装置では、露光ステーションと計測ステーションの処理時間が一致するような計測条件が設定されているが、ユーザーの製造工程やプロセスの影響によって露光条件や計測条件が変更になる場合などには対応できない。計測ステーションで待機時間が発生した場合は、計測ステーションでステージ基準マークを計測してから露光ステーションへステージが移動するまでに待機時間が発生する。そのため、ステージ基準マーク計測結果と真のステージ基準マーク位置との間に経時変化がある場合は、ステージ基準マーク計測に誤差が発生し、結果としてアライメント精度が待機時間の発生しなかった場合と比較して低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、ツインステージ型露光装置において計測ステーションで待機時間が発生している場合に、ステージ基準マーク計測値と真のステージ基準マーク位置との間に経時変化の影響を低減することを目的とする。
【０００９】
本発明の処理シーケンスは、露光途中に露光ステーションから計測ステーションへ処理進行状況の通知を行う。計測ステーションが露光ステーションからの処理進行状況を受けた時点で、計測ステーションでの計測が終了している場合に、計測ステーションがステージ基準マークを再度計測する。
【００１０】
次に、最初のステージ基準マーク計測値と再計測時のステージ基準マーク計測値から、ステージのシフト量とステージの倍率を比較し、計測値差分を算出する。次に、計測値差分から最終的に使用するステージ基準マーク計測値を決定する。シフト差分が所定の閾値以下の場合は、前後のステージ基準マーク計測値の平均値を使用する。シフト差分が所定の閾値以上かつ倍率差分が所定の閾値以下の場合は、後半のステージ基準マーク計測値を使用する。シフト差分が所定の閾値以上かつ倍率差分が所定の閾値以上の場合は、計測ステーションでの一連の処理を再度実施する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、従来の基準マーク計測だけでも十分な精度があるが、基準マーク計測を再度行うことにより、より一層の精度向上を目的とする。本発明を適用することで、ツインステージ型露光装置において、露光ステーションで待機時間が発生している場合に、露光装置のスループットを低下させることなく、基準マーク計測の精度向上が可能になる。また、計測ステーションで待機時間が発生している場合に、露光装置のスループットを低下させることなく、基準マーク計測の経時変化の影響を低減し、アライメント精度を向上させることが可能になる。ひいては、半導体デバイス製造工程においての歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係わるツインステージ型露光装置の概略を示す図である。
【図２】実施例１の装置に適用されるステージ基準プレートの構成を示す図である。
【図３】実施例１に係わる各ステーションのフローチャートを示す図である。
【図４】実施例１に係わる各ステーションのフローチャートを示す図である。
【図５】実施例１に係わるステージ基準マーク計測値の決定フローを示す図である。
【図６】実施例２に係わる各ステーションのフローチャートを示す図である。
【図７】実施例２に係わる各ステーションのフローチャートを示す図である。
【図８】実施例３に係わるステージ基準マーク計測値と時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のツインステージ型露光装置への実施例について、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１のツインステージ型露光装置構成を示す概略構成図である。ツインステージ型露光装置とは、図１に示すように、例えば１つの基盤に２つのステーション、即ち計測ステーション１と露光ステーション２とを有する露光装置である。計測ステーション１では、主にウェハ５のショット配列及び表面の凹凸等の計測処理が行われ、露光ステーション２では主にウェハ５の露光処理が行われる。なお、ウェハ５は、感光剤が塗布された基板の一例である。
【００１５】
図１に示すように、露光ステーション２は、レチクル３を支持するレチクルステージ４と、ウェハ５を支持し２つのステーション間で移動可能な２つのウェハステージ６、７とを有する。また、ツインステージ型露光装置は、レチクルステージ４に支持されたレチクル３を露光光で照明する照明光学系８を備えている。さらに、露光光で照明されたレチクル３のレチクルパターン像をウェハステージ６、７に支持されたウェハ５に投影露光する投影光学系９と、本露光装置全体の動作を統括制御する制御装置４１とを備えている。なお、図１では２つのウェハステージ６、７が示されているが、３つ以上のウェハステージを有する露光装置であっても良い。
【００１６】
ここでは、ツインステージ型露光装置としてレチクル３とウェハ５とを走査方向に互いに同期移動しつつレチクル３に形成されたレチクルパターン像をウェハ５に露光する走査型露光装置を例示する。以下、投影光学系９の光軸と一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクル３とウェハ５との同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１７】
レチクル３上の所定の照明領域は照明光学系８により均一な照度分布の露光光で照明される。照明光学系８から射出される露光光としては、これまで主流であった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザが用いられるようになった。さらに今後は、より微細な半導体素子等を製造するために、露光光として波長が数ｎｍ〜百ｎｍの極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）を使用した露光装置の開発も行われつつある。実施例１のツインステージ型露光装置は、そのような露光装置にも対応することが可能である。
【００１８】
レチクルステージ４は、レチクル３を支持するものであって、投影光学系９の光軸に垂直な平面内、即ちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。レチクルステージ４は、最低１軸駆動でも良いが、６軸駆動であっても構わない。レチクルステージ４は、リニアモータ等の不図示のレチクルステージ駆動装置により駆動され、レチクルステージ駆動装置の駆動は制御装置４１により制御される。レチクルステージ４上にはミラー１０ａが設けられており、ミラー１０ａに対向する位置にはレーザ干渉計１１ａが設けられている。レチクルステージ４上のレチクル３の２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計１１ａによりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置４１に出力される。制御装置４１は、レーザ干渉計１１ａの計測結果に基づいてレチクルステージ駆動装置を駆動することでレチクルステージ４に支持されたレチクル３の位置決めの制御を行う。
【００１９】
投影光学系９は、レチクル３のレチクルパターンを所定の投影倍率βでウェハ５に投影露光するものであって、複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は金属部材としての鏡筒で支持されている。なお、実施例１において、投影光学系９は、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小投影系である。
【００２０】
ウェハステージ６、７はウェハ５を支持するものであって、ウェハ５をウェハチャックを通して保持するＺステージと、Ｚステージを支持するＸＹステージと、ＸＹステージを支持するベースとを備えている。以下、これを総称する場合、ＸＹＺステージと記す。ウェハステージ６、７はリニアモータ等の不図示のウェハステージ駆動装置により駆動される。各ウェハステージ駆動装置の駆動は制御装置４１により制御される。また、ウェハステージ６、７上にはウェハステージ６、７とともに移動するミラー１０ｂ、１０ｃが設けられており、ミラー１０ｂ、１０ｃに対向する位置にはレーザ干渉計１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂが設けられている。ウェハステージ６、７のＸＹ方向の位置、及びθＺの位置はレーザ干渉計１１ｂ、１１ｃによりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置４１に出力される。また、ウェハステージ６、７のＺ方向の位置、及びθＸ、θＹの位置についてはレーザ干渉計１２ａ、１２ｂによりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置４１に出力される。レーザ干渉計１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂの計測結果からウェハステージ駆動装置を通してＸＹＺステージを駆動すると、ウェハ５のＸＹＺ方向の位置を調整してウェハステージ６、７上のウェハ５の位置決めを行える。
【００２１】
レチクルステージ４の近傍には、レチクルステージ４上のレチクル基準マーク１３と投影光学系９とを通してウェハステージ６、７上のステージ基準プレート１４を検出するレチクルアライメント検出系１５Ａが設けられている。レチクルアライメント検出系１５Ａは、実際にウェハ５を露光する光源と同一の光源が用いられ、投影光学系９を通してレチクル基準マーク１３と図２に示されるレチクルアライメント検出系用基準マーク１９を照明する。なお、レチクル基準マーク１３、及びレチクルアライメント検出系用基準マーク１９は、基板としてのウェハ５の位置合わせ用マークともなる。レチクルアライメント検出系１５Ａは、照明後のその反射光を検出する例えばＣＣＤカメラである光電子変換素子を搭載しており、その光電変換の信号を制御装置４１に渡しレチクル３とウェハ５の位置を合わせる。レチクルアライメント検出系１５Ａは、レチクル３とウェハ５の位置合わせの際、レチクル基準マーク１３とレチクルアライメント検出系用基準マーク１９の位置及びフォーカスを合わせる。その結果、レチクル３と投影光学系９の光軸とウェハステージ６、７の位置合わせを行うことができる。また、レチクルアライメント検出系１５Ａにより検出するレチクルアライメント検出系用基準マーク１９は反射型のマークでも良く、あるいは透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂを用いて透過型のレチクルアライメント検出系用基準マーク１９を検出することも可能である。
【００２２】
透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂは、実際にウェハ５を露光する光源と同一の光源及び照明光学系８を用い、投影光学系９を通してレチクル基準マーク１３とレチクルアライメント検出系用基準マーク１９を照明する。また、透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂは、レチクル基準マーク１３と透過型のレチクルアライメント検出系用基準マーク１９の透過光量を検出するための光量センサー等を搭載している。透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂは、透過光量を検出する際、制御装置４１が制御するウェハステージ駆動装置で例えばウェハステージ７をＸ方向又はＹ方向及びＺ方向に駆動しその透過光量が最大になる点を探索する。透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂが最大の透過光量を見つけて制御装置４１に渡すことで、レチクル基準マーク１３とレチクルアライメント検出系用基準マーク１９の位置及びフォーカスを合わせることができる。その結果、透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂでもレチクル３と投影光学系９の光軸とウェハステージ６、７の位置合わせを行うことができる。このようにレチクルアライメント検出系１５Ａ、又は、透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂのどちらを用いても、レチクル３と投影光学系９の光軸とウェハステージ６、７の位置合わせを行える。
【００２３】
図２は、ウェハステージ６、７のコーナーにあるステージ基準プレート１４の構成を説明する説明図である。ウェハステージ６、７の１つのコーナーにあるステージ基準プレート１４は、ウェハ５表面とほぼ同じ高さ位置にあり、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８、及びレチクルアライメント検出系用基準マーク１９を有する。ウェハアライメント検出系用基準マーク１８は、アライメント検出系１７により検出される。なお、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８も、基板としてのウェハ５の位置合わせ用マークの１つである。一方、レチクルアライメント検出系用基準マーク１９は、上述したようにレチクルアライメント検出系１５Ａ、又は、透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂにより検出されるマークである。また、ステージ基準プレート１４は、ウェハステージ６、７の任意の複数コーナーに配置されていても良く、１つのステージ基準プレート１４が任意の複数のウェハアライメント検出系用基準マーク１８及びレチクルアライメント検出系用基準マーク１９を含んでいても良い。なお、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８とレチクルアライメント検出系用基準マーク１９の位置関係（ＸＹ方向）は予め定めた既知の関係にあり、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８とレチクルアライメント検出系用基準マーク１９は共通のマークでも良くその形状等は任意である。一方、フォーカス検出系１６は、検出光をウェハ５表面に投射する投射系とそのウェハ５からの反射光を受光する受光系（受光素子）とを備えており、フォーカス検出系１６の検出結果は制御装置４１に出力される。フォーカス検出系１６は、レチクルアライメント検出系１５Ａ、透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂとは分離されて構成され、露光に先立って基板としてのウェハ５の高さ形状を予め測定する。フォーカス検出系１６の検出結果とは、つまり予めの測定結果でもある。
【００２４】
制御装置４１は、フォーカス検出系１６の検出結果に基づいてＺステージを駆動し、Ｚステージに保持されているウェハ５のＺ軸方向における位置及び傾斜角を調整することが可能である。また、アライメント検出系１７は、基板としてのウェハ５の位置を計測するための検出系であり、図２に示すウェハアライメント検出系用基準マーク１８、ウェハアライメントマーク２０を検出することでウェハ５の位置を計測する。なお、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８、及びウェハアライメントマーク２０は、基板としてのウェハ５の位置合わせ用マークである。アライメント検出系１７も、計測結果を制御装置４１に渡すことで、ウェハステージ駆動装置の駆動を介してウェハ５の位置を正規の位置に調整することが可能である。
【００２５】
以下、ツインステージ型露光装置のフォーカス計測の手順について説明する。まず計測ステーション１でフォーカス検出系１６が基準となるステージ基準プレート１４にフォーカスを合わせ、ウェハ５のフォーカスマッピングを行う。また、フォーカス検出系１６によりウェハ５のフォーカスマッピングを行うと、制御装置４１は、ウェハ５表面の凹凸を、上述のように計測したステージ基準プレート１４からの差分として検出し逐次、記憶部４２に記憶する。なお、制御装置４１及び記憶部４２は、エンベデッドシステムで構成しても良く、若しくは本例のツインステージ型露光装置に接続するコンピュータで代用しても良い。一方、フォーカスマッピングの間、Ｚ方向用のレーザ干渉計１２ｂはミラー１０ｃを常に測定し続け、その距離が常に一定になるようにウェハステージ６の位置を制御する。
【００２６】
次に計測ステーション１で計測したウェハ５を露光するためにウェハステージ６を露光ステーション２に移動させる。露光ステーション２ではまず、レチクルアライメント検出系用基準マーク１９をレチクルアライメント検出系１５Ａを用いて検出することで、投影光学系９の焦点面をステージ基準プレート１４に合わせる。そして、計測ステーション１側で記憶したステージ基準プレート１４とウェハ５表面の凹凸のフォーカスの差分に基づいて、ウェハステージ６を移動させることで、投影光学系９の焦点面とウェハ５表面のフォーカスを合わせる。投影光学系９の焦点面とウェハ５表面のフォーカスを合わせた後は、レチクル３のパターン像をウェハ５に転写する露光処理を行う。なお、露光ステーション２で投影光学系９の焦点面に対するステージ基準プレート１４の位置合わせのためレチクルアライメント検出系用基準マーク１９を検出する際は透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂを用いても良い。
【００２７】
このようなツインステージ型露光装置では、例えば露光ステーション２でのウェハステージ７上、Ｎ枚目のウェハ５の露光処理中に、計測ステーション１でウェハステージ６上、（Ｎ＋１）枚目のウェハ５の交換及び計測処理が行われる。そして、それぞれの作業が終了すると、ウェハステージ７が計測ステーション１に移動し、それと並行してウェハステージ６が露光ステーション２に移動し、次はウェハステージ７で上記計測処理及びウェハ交換処理が行われる。その結果、次はウェハステージ６上、（Ｎ＋１）枚目のウェハ５に対して露光処理が行われることになる。このように、ウェハステージ６及び７はそれぞれ、露光ステーションと計測ステーションで入れ替わりが可能である。図１ではウェハステージ６が計測ステーション２に、ウェハステージ７が露光ステーション１にある状態を示しているが、反対になっていてもよい。
【００２８】
以下、ツインステージ型露光装置のアライメント計測の手順について説明する。まず計測ステーション１へウェハ５が搬入された後に、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８を、アライメント検出系１７で検出する。また、フォーカス検出系１６は、アライメント検出系１７とは分離されて構成され、露光に先立って基板としてのウェハ５の高さ形状を予め測定する。次に、計測ステーション１のウェハのショット配列を計測するグローバルアライメント処理として、アライメント検出系１７によりショット領域３０周辺にあるウェハ５の位置合わせ用マークであるウェハアライメントマーク２０を複数個測定する。さらに、制御装置４１によりその測定結果に基づいてウェハアライメント検出系用基準マーク１８からウェハアライメントマーク２０までの距離を求め、図２に示す各ショット領域３０の座標を統計的に予測する。なお、グローバルアライメントの詳細については特開昭６３−２３２３２１で提案されており、本実施例での説明は省略する。この時、ウェハアライメントマーク２０の測定点数が多ければ多いほど、ショット座標の予測精度が上がることになり、また１点あたりの測定精度が高ければ高いほど、同じく各ショット領域３０の座標の予測精度が上がることになる。また、ショット領域座標の予測精度、また１点あたりの測定精度が高くなるほど、ウェハ５を露光処理する際のレチクル３の位置とウェハ５の位置との重ね合わせの精度は向上することになる。
【００２９】
計測ステーション１での計測が終了すると、計測ステーション１にあるウェハステージ６は露光ステーション２側に移動し、露光ステーション２側にあるウェハステージ７は計測ステーション１側に移動する。露光ステーション２側に移動したウェハステージ６はまず計測ステーション１においてアライメント検出系１７で検出したウェハアライメント検出系用基準マーク１８が露光光で検出される。即ち、今度はレチクルアライメント検出系１５Ａ、又は、透過型レチクルアライメント検出系１５Ｂを用いてレチクルアライメント検出系用基準マーク１９が露光光で検出される。そしてこの時の検出位置を基準としてウェハのショット配列を計測するグローバルアライメントで統計的に求めたショット領域３０の座標までウェハステージ６を移動し、図２に示すショット領域３０の露光を開始するというシーケンスが行われる。
【００３０】
本処理シーケンスから分かるように、ツインステージ型露光装置では、露光ステーションでの露光処理と、計測ステーションでのウェハアライメント処理を並行して実施することで、従来型の露光装置よりも高いスループットを実現している。そのため、一方のステーションでの処理に時間がかかってしまうと、もう一方のステーションでの処理に待機時間が発生する。
【００３１】
図３に、計測ステーションで待機時間が発生した場合の各ステーションでのフローチャートを示す。なお、本発明の特徴に関する処理のみ示している。計測ステーションでは、ステージ移動ｓ１０の後、「ウェハアライメント検出系用基準マーク１８の計測（以下、基準マーク計測）」ｓ２０１、グローバルアライメントｓ２０２、フォーカスマッピングｓ２０３と処理していく。しかし、露光ステーション処理時間よりも計測ステーション処理時間が短い場合、待機時間ｓ２０４を発生させ、露光ステーションでの基準マーク計測ｓ１０１、露光処理ｓ１０２が終了するのを待機する。待機時間ｓ２０４が発生すると、基準マーク計測ｓ２０１の計測結果に経時変化がある場合に、真の基準マーク位置に対して基準マーク計測ｓ２０１の結果が誤差を持つことになる。計測ステーションでの基準マーク計測が誤差を持つと、基準マークとウェハアライメントマーク間の距離も誤差を持ち、結果として、露光ステーションでの露光処理時にウェハアライメント誤差を発生させる。
【００３２】
そこで、本実施例では、露光ステーションでの露光処理を行っているとき、並行して計測を行っていた計測ステーションで待機時間ｓ２０４が発生する場合に、基準マーク計測に経時変化による誤差を低減するため、待機時間に基準マーク計測を再度行う。
【００３３】
図４に基準マーク計測を再度行う際のフローチャートを示す。図４では、図３の待機時間ｓ２０４に基準マーク計測ｓ２０５を実施する。基準マーク計測ｓ２０５を実施する有無の判断は、露光ステーションでの露光処理の途中に処理進行状況を計測ステーションに通知することで行う。具体的には、露光ショット数残が所定の数になった時に通知し、計測ステーションではその通知が来たときに、計測処理が終了しており待機時間ｓ２０４であるとき、基準マーク計測ｓ２０５を実施する。これにより、基準マーク計測に必要な時間があるときのみ、基準マーク計測を再度行うことができる。
【００３４】
なお、基準マーク計測ｓ２０５の実施判断方法は本手法に限定しない。本発明は露光ステーションから計測ステーションに通知することを限定するものではなく、計測ステーションから露光ステーションに通知を行っても良い。この場合、フォーカスマッピングｓ２０３が終了した後、計測ステーションから露光ステーションへ通知を行い、その後露光ステーションでの処理進行状況を計測ステーションに通知する。これにより、基準マーク計測に必要な時間があるときのみ、基準マーク計測を再度行うことができる。
【００３５】
次に、基準マーク計測ｓ２０１とｓ２０５を用いたステージ基準マーク計測値の決定方法と本実施例の効果について説明する。図５に基準マーク計測ｓ２０１とｓ２０５を用いたステージ基準マーク計測値決定フローを示す。通常、基準マーク計測は、ステージ上の左右数箇所で実施して、「ステージのシフト成分（以下、Ｓシフト）」と「ステージの倍率成分（以下、Ｓ倍率）」を算出する。まず、ｓ３０１で基準マーク計測ｓ２０１とｓ２０５のＳシフト差分、Ｓ倍率差分を算出する。Ｓシフト差分が予め設定した所定の閾値より小さい場合（ｓ３０３）、経時変化が微小であると判断できる。つまり、計測点数を増やすことによる計測精度向上が可能となるので、基準マーク計測ｓ２０１とｓ２０５の平均値を最終計測値であるステージ基準マーク計測値とする。これにより、基準マーク計測の精度が向上する。
【００３６】
次に、Ｓシフト差分が閾値以上でかつＳ倍率差分が閾値以下の場合（ｓ３０５）、Ｓシフトの経時変化が発生しているため、最後に行った基準マーク計測ｓ２０５を最終計測値であるステージ基準マーク計測値として使用する。これにより、経時変化の影響が低減する。
【００３７】
次に、Ｓシフト差分が閾値以上でかつＳ倍率差分も閾値以上の場合（ｓ３０６）、ステージ形状の経時変形が大きく、計測ステーションで実施したグローバルアライメントｓ２０２の信頼度も低くなっていることが想定できる。そのため、計測ステーションでの処理ｓ２０１からｓ２０３を再度実施し信頼度の低い計測をやり直す。これにより、計測ステーションの状態に異常が発生し、ウェハアライメント精度が著しく低下する場合でも、異常を検知し再計測を実施することが可能となる。このようにして決定された、ステージ基準マーク計測値の情報を露光ステーションに送り、基板の露光が行われる。
【００３８】
なお、図３、４に示すフローチャートの各処理の順番は本実施例のものに限定しない。また、図５に示す基準マーク計測結果の決定方法もＳシフトとＳ倍率に限定するものではなく、ステージの回転成分などの他成分を指標に用いても良い。本実施例に係わるステージ基準マーク計測値の決定フローは、図５に示すフローチャートに限定したものではない。
【００３９】
また、実施例１では再度行う基準マーク計測を１度しか行っていないが、基準マーク計測を再度計測した後に、再び露光ステーションから通知を受ければ、さらに基準マーク計測を行うことが出来る。このように、再度行う基準マーク計測は１度に限らず複数回実施することができる。
【実施例２】
【００４０】
実施例２は、露光ステーションの処理時間が計測ステーションの処理時間より短く、露光ステーションで待機時間が発生している場合に、露光ステーションの基準マーク計測を複数回行う工程、を適用したときの本発明の実施例である。露光ステーションで待機時間が発生しているときのフローチャートを図６に示す。各ステーションでの処理は図３と同様で、待機時間ｓ１０３が露光ステーションで発生している。露光ステーションで待機時間ｓ１０３が発生していることは、計測ステーションからの処理状況に応じた通知によって判断する。
【００４１】
図７に本実施例のフローチャートを示す。露光ステーションでの基準マーク計測ｓ１０１の計測回数を、図６で発生した待機時間ｓ１０３相当増加させる。具体的には、処理ロットの先頭ウェハで図６のタイミングチャートを測定しておき、２枚目以降のウェハから図７のフローチャートを使用する。基準マーク計測を複数回行うことにより、露光ステーション上のウェハの位置精度が基準マーク計測を複数回行わなかった場合と比較して向上する。本実施例により、露光ステーションで待機時間が発生している場合に、スループットを低下させることなく、基準マーク計測の精度向上が可能となる。
【実施例３】
【００４２】
実施例３は、ステージ基準マーク計測値と真の基準マーク位置との誤差と時間経過の関係を予め露光装置内に保持しておき、経過時間に応じてステージ基準マーク計測値を補正する工程、を適用したときの本発明の実施例である。実施例１で示した図４のフローチャートを使用することで、ステージ基準マーク計測値と再計測したステージ基準マーク計測値との経時変化の影響を少なくすることが可能である。しかし、よりアライメント精度が必要となる場合では、各ステーションでの処理後のステージ移動ｓ１１から露光ステーションでの基準マーク計測ｓ１０１までの時間変化も問題になることがある。その場合は、ステージ基準マーク計測値と真の基準マーク位置との時間変化量を測定し、予めその関係をテーブル化して露光装置内に記憶しておくことで、ステージ移動中のステージ基準マーク計測値と真の基準マーク位置との経時変化量を補正することが可能となる。
【００４３】
図８にステージ基準マーク計測値と真の基準マーク位置との誤差と時間の関係をグラフにした一例を示す。本実施例により、ステージ基準マークの僅かな経時変化の影響も除去した高精度なアライメントが可能となる。
【００４４】
なお、ステージ基準マーク計測値と真の基準マーク位置との誤差と時間変化との関係を算出する方法は本実施例のものに特定せず、ステージ移動前後の変化量だけを記憶しておいても良い。また、本実施例のフローチャートは図４に限定するものではなく、計測ステーションと露光ステーションで待機時間が発生していない場合に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  計測ステーション
２  露光ステーション
３  レチクル
４  レチクルステージ
５  ウェハ
６・７  ウェハステージ
８  照明光学系
９  投影光学系
１０  ミラー
１１・１２  レーザ干渉計
１３  レチクル基準マーク
１４  ステージ基準プレート
１５Ａ  レチクルアライメント検出系
１５Ｂ  透過型レチクルアライメント検出系
１６  フォーカス検出系
１７  アライメント検出系
１８  ウェハアライメント検出系用基準マーク
１９  レチクルアライメント検出系用基準マーク
２０  ウェハアライメントマーク
３０  ショット領域
４１  制御装置
４２  記憶部
【図１】
2010263005.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010263005.tif 000007
【図６】
2010263005.tif 000008
【図７】
2010263005.tif 000009
【図８】
2010263005.tif 000010