【手続補正書】
【提出日】平成16年4月1日(2004.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】マーク位置検出装置及びそれを備えた投影露光装置、及びマーク位置検出方法


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に載置された基板上のマークを撮像してその位置を検出するマーク位置検出装置において、
前記基板上のマークにパルス光を照射する位置検出用照射手段と、
前記パルス光の発光に同期して前記マークを撮像する撮像素子と、
前記マークの撮像時点における前記基板ステージの位置を読み取る位置検出手段と、
この位置検出手段で読取った前記ステージの位置を記憶する位置記憶手段と、
前記撮像素子で撮像された画像データを記憶する画像記憶手段とを具備することを特徴とするマーク位置検出装置。
【請求項２】
請求項１のマーク位置検出装置において、前記画像記憶手段に記憶されている複数の画像データと、前記位置記憶手段に記憶されている複数の画像データに対応する位置データとに基づいて、前記マークの合成画像を生成する画像合成手段を具備することを特徴とするマーク位置検出装置。
【請求項３】
請求項２のマーク位置検出装置において、前記画像合成手段は、前記複数の画像データに対して前記撮像素子の各画素の信号を互に加算する際、各撮像時点において前記位置検出手段で検出されたステージの位置の変動量分だけ各画素の信号を補正して加算することを特徴とするマーク位置検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかのマーク位置検出装置において、前記撮像素子は前記ステージを移動させたまま複数回前記マークを撮像することを特徴とするマーク位置検出装置。
【請求項５】
ステージ上に載置された基板上のマークを撮像素子で撮像してその位置を検出するマーク位置検出方法において、
前記基板上のマークにパルス光を照射する照射工程と、
前記パルス光の発光に同期して前記マークを撮像する撮像工程と、
前記マークの撮像時点における前記基板ステージの位置を読み取る位置検出工程と、
この位置検出工程で読取った前記ステージの位置を記憶する位置記憶工程と、
撮像された画像データを記憶する画像記憶工程とを具備することを特徴とするマーク位置検出方法。
【請求項６】
請求項５のマーク位置検出方法において、前記画像記憶工程で記憶した複数の画像データと、前記位置記憶工程で記憶した、前記複数の画像データに対応する位置データとに基づいて、前記マークの合成画像を生成する画像合成工程を具備することを特徴とするマーク位置検出方法。
【請求項７】
請求項６のマーク位置検出方法において、前記画像合成工程は、前記複数の画像データに対して前記撮像素子の各画素の信号を互に加算する際、各撮像時点において検出したステージの変動量分だけ各画素の信号を補正して加算することを特徴とするマーク位置検出方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかのマーク位置検出方法において、前記撮像工程は前記ステージを移動させたまま前記パルス光に同期して複数回前記マークを撮像することを特徴とするマーク位置検出方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載のマーク位置検出装置と、
前記マーク位置検出装置によって検出された前記基板上のマークの位置に基づいて、該基板の位置決めを行うウエハステージと、
前記ウエハステージに位置決めされた前記基板上に、レチクル上に形成されたパターンの像を投影露光する投影レンズと、を有することを特徴とする投影露光装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路や液晶ガラス基板の製造工程、特にリソグラフィ工程に使用する露光装置におけるマーク位置検出装置及びそれを備えた投影露光装置、及びマーク位置検出方法に関する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明の目的は、基板ステージを移動したままアライメントマークを取込み、像ボケが発生しないように平均化処理を行なうようにしたマーク位置検出装置及びそれを備えた投影露光装置、及びマーク位置検出方法を提供することにある。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）一実施の形態の図に対応づけて本発明を説明すると、請求項１〜４の発明は、ステージ５上に載置された基板Ｗ上のマークＷＭ１を撮像してその位置を検出するマーク位置検出装置に適用される。
請求項１の発明では、基板Ｗ上のマークＷＭ１にパルス光を照射する位置検出用照射手段１０５と、パルス光の発光に同期してマークＷＭ１を撮像する撮像素子Ｓ１と、撮像時点の基板ステージ５の位置を読み取る位置検出手段７と、この位置検出手段７で読取ったステージ５の位置を記憶する位置記憶手段２００と、撮像素子Ｓ１で撮像された画像データを記憶する画像記憶手段２００とを具備することにより上記の目的を達成する。
（２）請求項２のマーク位置検出装置のように、画像記憶手段２００に記憶されている複数の画像データと位置記憶手段２００に記憶されている複数の画像データに対応する位置データとに基づいて、マークの合成画像を生成する画像合成手段２００を備えることができる。
（３）請求項３のマーク位置検出装置のように、複数の画像データに対して撮像素子Ｓ１の各画素の信号を互に加算する際、各撮像時点において位置検出手段７で検出されたステージ５の変動量分だけ各画素の信号を補正して加算することが好ましい。
（４）請求項４のマーク位置検出装置のように、ステージ５を移動させたまま複数回マークＷＭ１を撮像するのが好ましい。
（５）請求項５〜８の発明は、ステージ５上に載置された基板Ｗ上のマークＷＭ１を撮像素子Ｓ１で撮像してその位置を検出するマーク位置検出方法に適用される。
請求項５の発明は、基板Ｗ上のマークにパルス光を照射する照射工程と、パルス光の発光に同期してマークを撮像する撮像工程と、撮像時点の基板ステージの位置を読み取る位置検出工程と、この位置検出工程で読取ったステージの位置を記憶する位置記憶工程と、撮像された画像データを記憶する画像記憶工程とを具備することにより、上記目的を達成する。
（６）請求項６のマーク位置検出方法のように、画像記憶工程で記憶した複数の画像データと、位置記憶工程で記憶した、複数の画像データに対応する位置データとに基づいて、マークの合成画像を生成する画像合成工程を備ることができる。
（７）請求項７のマーク位置検出方法のように、複数の画像データに対して撮像素子の各画素の信号を互に加算する際、各撮像時点において検出したステージ５の変動量分だけ各画素の信号を補正して加算するのが好ましい。
（８）請求項８のマーク位置検出方法のように、ステージ５を移動させたままパルス光に同期して複数回マークを撮像するのが好ましい。
（９）請求項９の発明による投影露光装置は、請求項１〜４のいずれかに記載のマーク位置検出装置と、マーク位置検出装置によって検出された基板Ｗ上のマークＷＭ１の位置に基づいて、該基板Ｗの位置決めを行うウエハステージ５と、ウエハステージ５に位置決めされた基板Ｗ上に、レチクルＲ上に形成されたパターンの像を投影露光する投影レンズＰＬと、を有することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
次に、図３を参照して複数回のウエハマークと指標パターンのサンプリングについて説明する。図３（ａ）はアライメント光源１０５を発光させるための発光トリガ信号の出力タイミングを示すグラフ、図３（ｂ）はアライメント方向でのウエハステージの位置の変化を示すグラフである。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本実施の形態では、アライメント光源１０５に発光を許容する位置決め許容域は比較的広く、たとえば１００〜１５０ｎｍ程度に設定する。そして、位置決めモードにおいて、干渉計７からの検出信号に基づいて、ウエハマーク位置が設計上の位置である図３（ｂ）の原点位置０を基準とした所定の許容域に入ったことを認識すると、その基準位置を目標としたサーボ制御を行なう。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図３（ａ）の時刻ｔ０においてウエハステージの位置が許容域に入ると、主制御系２００は撮像素子Ｓ１の各画素をリセットし、その後、時刻ｔ１でアライメント光源１０５に発光トリガ信号を送る。光源１０５は発光トリガ信号により発光し、アライメント系ＡＬ１を介してウエハＷのウエハアライメントマークＷＭ１を照明する。撮像素子Ｓ１は、リセット信号が印加されるまでの間、マークＷＭ１からの反射光を受光して蓄積する。発光間隔はおよそ２０ｍｓｅｃであり、電荷蓄積は充分に行なわれる。そして発光の瞬間のウエハステージ５の計測方向位置ｘ１を干渉計７から取り込む。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
次に、主制御系２００は撮像素子Ｓ１から画像データＧＤ１を取り込み、各画素をリセットする。時刻ｔ２で次の発光トリガ信号を送ると光源１０５は発光し、アライメント系ＡＬ１を介してウエハＷのウエハアライメントマークＷＭ１を照明する。撮像素子Ｓ１はマーク像を受光して電荷を蓄積する。発光の瞬間のウエハステージ５の計測方向位置ｘ２を取り込む。そして撮像素子Ｓ１から画像データＧＤ２を取り込み、各画素をリセットする。さらに時刻ｔ３で次の発光トリガ信号を送ると光源１０５が発光し、撮像素子Ｓ１がウエハマーク像を受光して電荷を蓄積する。発光の瞬間のウエハステージ５の計測方向位置ｘ３を取り込む。そして、撮像素子Ｓ１から画像データＧＤ３を取込む。以下、同様のことを、予め定められたパルス数分（たとえば５画像分）の画像データが得られるまで繰り返す。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
さらに、ウエハステージ５の移動にともない各画像データは計測方向に位置ずれを生じるが、画素をずらして加算したり、１次補間や２次補間により加算処理を行なうから、加算処理に伴う像ボケの発生を極力低減でき、ウエハステージ５を移動しながらウエハマークと指標パターンを複数回撮像してウエハマーク位置検出を行なっても所望の位置検出精度を達成できる。
また、画像データと同時に位置データも取得しているので、１回の計測にて良好な計測再現性を得られる場合、複数回のデータを用いる必要がないことは勿論である。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
以上の実施の形態の構成要素と請求項の構成要素との対応関係において、光源１０４，１０５が照射手段に、干渉計７が位置検出手段に、主制御系２００が位置記憶手段、画像記憶手段、画像合成手段にそれぞれ対応する。