(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に置かれた物体の上のマークの位置を計測する位置計測装置であって、
前記マークの画像を検出することにより画像データを得る画像検出手段と、
前記画像検出手段による画像検出の間に、前記ステージの位置を複数回計測する計測手段と、
前記画像検出手段により得られた画像データと前記計測手段により計測された前記ステージの複数の位置とに基づいて、前記マークの位置を算出する算出手段と
を有することを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記画像検出手段は、信号取り込み時間の間、前記マークの画像信号を蓄積し、蓄積された画像信号に基づいて前記信号取り込み時間中の前記マークの平均的な位置を求めるために用いられる前記画像データを得ることを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記画像検出手段及び前記計測手段は、実質的に同じ期間中に、前記マークの画像データ及び前記ステージの位置をそれぞれ得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記画像検出手段が前記マークの画像を検出可能な位置に前記ステージが移動後、かつ前記ステージが止まる前に、前記画像検出手段及び前記計測手段は、前記マークの画像の検出及び前記ステージの位置の計測をそれぞれ開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記画像検出手段は、オフアクシススコープを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記計測手段は、干渉計を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項７】
前記物体は複数の領域を有し、前記マークは前記複数の領域のそれぞれに対応して形成され、前記算出手段により算出された前記マークの位置に基づいて、前記複数の領域のそれぞれに関して前記ステージの目標位置を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項８】
前記算出手段は、前記複数の領域のうち定められた領域に関して、前記画像検出手段により得られた画像データと前記計測手段により計測された前記ステージの複数の位置とに基づいて、前記マークの位置偏差を算出し、前記位置偏差に基づいて、前記複数の領域のそれぞれに関して前記ステージの目標位置を算出することを特徴とする請求項７に記載の位置計測装置。
【請求項９】
前記ステージを、前記画像検出手段が前記マークの画像を検出可能な位置において、等速で移動させるようにしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の位置計測装置。
【請求項１０】
ステージ上に置かれた物体の上のマークの位置を計測する位置計測方法であって、
前記マークの画像を検出することにより画像データを得る画像検出工程と、
前記画像検出工程における画像検出の間に、前記ステージの位置を複数回計測する計測工程と、
前記画像検出工程において得られた画像データと前記計測工程において計測された前記ステージの複数の位置とに基づいて、前記マークの位置を算出する算出工程と
を含むことを特徴とする位置計測方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の位置計測装置を有し、前記物体にパターンを露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに記載の位置計測装置を用いて前記物体の位置合わせを行う位置合わせ工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の露光装置を用いて前記物体にパターンを露光する露光工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置計測装置、位置計測方法、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子製造用の投影露光装置（ステッパー）では、第１物体としてのレチクル面上の回路パターンを投影レンズ系により第２物体としてのウエハ上に投影し露光するが、この投影露光に先立って観察装置（アライメント装置）を用いてウエハ面を観察することによりウエハ上のアライメントマーク（マーク）を検出し、この検出結果に基づいてレチクルとウエハとの位置整合、所謂アライメントを行っている。
【０００３】
マーク位置を検出し測定する際には、観察手段（オフアクシス・スコープ等）が常に固定された位置にあるので、ステージの駆動のみで行っている。つまり、前記投影露光装置のステージを制御しながら、ウエハ面上の任意のマーク観察位置に移動させている。
【０００４】
前記ステージはレーザ干渉計によりステージのＸＹθ方向を精密に計測して、ウエハの任意の位置にステージを移動させることができるようになっている。又、ウエハアライメントの為のマーク観察は、できるだけウエハへのダメージを小さくする為に、非露光光を用いて行っている。
【０００５】
非露光光によりマークを照明し、反射された非露光光は、ＣＣＤカメラ等で結像し、画像信号として取り込んでいる。取り込まれた画像信号をステッパー制御装置（制御装置）で処理することによりマーク位置を計測している。
【０００６】
例えば、ＴＴＬオフアクシス方式でマークを観察する場合、ウエハアライメントは上記マーク計測プロセスを用いたグローバルアライメント方式（ＡＧＡ）で行うことができる。
【０００７】
グローバルアライメント法（ＡＧＡ）では、ウエハ上の定められたショットのマーク位置にステージを駆動し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している。
【０００８】
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、倍率成分等が精密に計測され、ステージのステップ移動量が正しく補正されたならば、露光されたときのアライメント誤差はほぼ０となる。
【０００９】
一般にグローバルアライメント法においては、複数のショットでの信頼できる計測値を得ることが要求されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハアライメントの為のマーク観察では、ステージを駆動する。このとき、特にグローバルアライメント法において、複数のショットのマーク計測の為にステージを駆動する場合、スループット向上の為、ステージを急加速・急停止を各ショット、各マーク観察位置毎に繰り返すことになる。
【００１１】
ここで、ステージをマーク観察位置に駆動した場合、ステージ停止後、ある一定のステージ変動（揺れ）トレランスに入るのを待ち、画像信号を取り込むことになるが、急加速・急停止を行った場合、装置全体も揺れてしまい、ステージの変動がなかなか収束しない場合がある。
【００１２】
その場合、取り込んだ画像信号の中に、画像信号取り込み時間分のステージの微少の揺れ（変動）影響が入ることになる。つまり、ステージが変動状態で画像信号を取り込んでしまい、計測値にステージ変動誤差が入る状況が起こっている。
【００１３】
前記投影露光装置に備わっているマウントシステム（ステージのステップにより生じる本体の振動の収束を行うことができるシステム）を調整することによって、装置全体にかかる揺れをある程度抑えることができるが、上記揺れの影響を回避する調整を行った場合、床振動の影響をステージが受けやすくなり、床状態の影響でステージが変動することが考えられる。よって、従来はステージが完全に静止した後画像信号取込を実行せざるを得ず、その結果スループットの向上が妨げられていた。
【００１４】
本発明は、ステージの静止を待たずに位置計測を高精度に行える位置計測装置、位置計測方法、露光装置及びデバイス製造方法の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解説するための手段】
請求項１の発明の位置計測装置は、ステージ上に置かれた物体の上のマークの位置を計測する位置計測装置であって、
前記マークの画像を検出することにより画像データを得る画像検出手段と、
前記画像検出手段による画像検出の間に、前記ステージの位置を複数回計測する計測手段と、
前記画像検出手段により得られた画像データと前記計測手段により計測された前記ステージの複数の位置とに基づいて、前記マークの位置を算出する算出手段と
を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記画像検出手段は、信号取り込み時間の間、前記マークの画像信号を蓄積し、蓄積された画像信号に基づいて前記信号取り込み時間中の前記マークの平均的な位置を求めるために用いられる前記画像データを得ることを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記画像検出手段及び前記計測手段は、実質的に同じ期間中に、前記マークの画像データ及び前記ステージの位置をそれぞれ得ることを特徴としている。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の発明において、前記画像検出手段が前記マークの画像を検出可能な位置に前記ステージが移動後、かつ前記ステージが止まる前に、前記画像検出手段及び前記計測手段は、前記マークの画像の検出及び前記ステージの位置の計測をそれぞれ開始することを特徴としている。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項の発明において、前記画像検出手段は、オフアクシススコープを含むことを特徴としている。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の発明において、前記計測手段は、干渉計を含むことを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか１項の発明において、前記物体は複数の領域を有し、前記マークは前記複数の領域のそれぞれに対応して形成され、前記算出手段により算出された前記マークの位置に基づいて、前記複数の領域のそれぞれに関して前記ステージの目標位置を算出することを特徴としている。
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記算出手段は、前記複数の領域のうち定められた領域に関して、前記画像検出手段により得られた画像データと前記計測手段により計測された前記ステージの複数の位置とに基づいて、前記マークの位置偏差を算出し、前記位置偏差に基づいて、前記複数の領域のそれぞれに関して前記ステージの目標位置を算出することを特徴としている。
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項の発明において、前記ステージを、前記画像検出手段が前記マークの画像を検出可能な位置において、等速で移動させるようにしたことを特徴としている。
【００１７】
請求項１０の発明の位置計測方法は、ステージ上に置かれた物体の上のマークの位置を計測する位置計測方法であって、
前記マークの画像を検出することにより画像データを得る画像検出工程と、
前記画像検出工程における画像検出の間に、前記ステージの位置を複数回計測する計測工程と、
前記画像検出工程において得られた画像データと前記計測工程において計測された前記ステージの複数の位置とに基づいて、前記マークの位置を算出する算出工程と
を含むことを特徴としている。
【００１８】
請求項１１の発明の露光装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の位置計測装置を有し、前記物体にパターンを露光することを特徴としている。
【００１９】
請求項１２の発明のデバイス製造方法は、請求項１〜９のいずれかに記載の位置計測装置を用いて前記物体の位置合わせを行う位置合わせ工程を含むことを特徴としている。
【００２０】
請求項１３の発明のデバイス製造方法は、請求項１１に記載の露光装置を用いて前記物体にパターンを露光する露光工程を含むことを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態１の要部斜視図、図２は本発明の実施形態１の要部ブロック図、図３〜図５は本発明の実施形態１の動作のフローチャート、図６は本発明の実施形態１で使用するウエハ上の１ショット内のマーク（アライメントマーク）の説明図、図７は本発明の実施形態１の一部分の要部平面図である。
【００２４】
本実施形態の投影露光装置（ステッパーＳＴ）は、図１に示すように、ウエハＷＦ、マーク（アライメントマークＷＡＭＸ、ＷＡＭＹを撮像する撮像手段であるオフアクシススコープ（オフアクシス光学系、スコープ）ＯＥ、マークを観察位置に移動させる手段の偏差を計測するＸ方向のレーザ干渉計ＩＦＸ、ミラーＭＲＸ、Ｙ方向のレーザ干渉計ＩＦＹ、ミラーＭＲＹ、θ方向のレーザ干渉計ＩＦθ、ミラーＭＲＸ、そして制御装置ＣＵとを備えている。
【００２５】
ウエハＷＦ上には、先の露光工程で互いに同じパターンが形成された多数個の被露光領域（ショット）が配列している。又、ウエハＷＦ上には、１度に露光されたパターン領域（ショット）内にＸ方向の計測マークＷＡＭＸ，Ｙ方向の計測マークＷＡＭＹが設けられている。
【００２６】
スコープＯＥ（第１の計測手段）は、マーク観察用の光源と顕微鏡及びＣＣＤカメラ等で構成されており、ウエハＷＦ面上のマークＷＡＭＸ、ＷＡＭＹをＣＣＤ面上に結像し、それより、ウエハＷＦのアライメント信号を得ている。
【００２７】
ＸＹステージＸＹＳと、θステージθＳは、Ｘ軸方向をレーザ干渉計ＩＦＸとミラーＭＲＸ、更にＹ軸方向をレーザ干渉計ＩＦＹとミラーＭＲＹ、θ方向をレーザ干渉計ＩＦθと、ミラーＭＲＸにより精密に位置計測され（第２の計測手段）、ウエハＷＦの任意の位置をマーク観察位置に移動させて位置調整を行っている。
【００２８】
又、ステッパーＳＴは、上記計測マークＷＡＭＸ、ＷＡＭＹのズレ量計測を行い、前記ズレを補正することによって、レチクルＲＴのパターンを縮小投影レンズＬＮでウエハ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している。
【００２９】
上記重ね焼き露光処理は、制御装置（ステッパー制御装置）ＣＵの指令によって行っている。ここで、制御装置ＣＵは、図２における各要素１００〜６００によって構成している。図２における画像信号蓄積部３００は、ステージ偏差計測部４００と同期を取ることができるようになっている。
【００３０】
図２における撮像部７００はオフアクシススコープ（ＯＥ）を示し、ステージ偏差計測部８００は干渉計（ＩＦＸ、ＭＲＸ、ＩＦＹ、ＭＲＹ、ＩＦθ）を示し、位置合わせ動作部９００はステージ（ＸＹＳ、θＳ）を示している。
【００３１】
次に、図３のフローチャートを参照しながら、図１を用いて詳細な半導体素子の製造工程を示す。以下のステップの制御は、制御機構ＣＵによって行なわれ、各機器と制御装置ＣＵとは、通信ケーブルでつながれている。
【００３２】
まず、不図示の搬送手段によって、ウエハはθステージ（θＳ）上にあるウエハチャックＷＳ上に載せられて真空吸着される（Ｓ００１）。
【００３３】
オフアクシス光学系ＯＥは、常に固定された位置にあるので、ウエハＷＦ上のマークを観察位置に移動するのは、ステージＸＹＳ、θＳで行う。
【００３４】
ウエハチャックＷＳに載せられたウエハＷＦは、オフアクシススコープＯＥによってウエハ上のマークＷＡＭＰ位置（２ショット）が計られ、これにもとづいてステージＸＹＳ、θＳを移動させることにより、ウエハの位置が合わせられる（Ｓ００２）。
【００３５】
ウエハアライメントの為のマークの観察は、できるだけ検査ウエハへのダメージを小さくする為に、非露光光を用いて行なっている。ここでは、オフアクシススコープＯＥでマークＷＡＭＸ、ＷＡＭＹを観察する。つまりグローバルアライメント方式（ＡＧＡ）で定められた全てのショットの計測マークについてステージを移動し計測を行い、最後のマークを計測したら、全ショットの計測値を用いてステージステップ移動補正量が算出される（Ｓ００３）。
【００３６】
ここで、ステージを移動しマーク計測を行う場合、干渉計がステージ偏差を計測出来る範囲であれば、ステージの完全な静止を待たずに計測を行う。
【００３７】
アライメント終了後、レチクルＲＴに照射された露光光源の光は、投射レンズＬＮを通してレチクルＲＴ上のパターンを１／５に縮小され、ウエハＷＦの上に塗布されているレジストを感光し重ね焼き露光が行なわれる。
【００３８】
ここで述べたステージ移動、アライメント、露光、ステージ移動の繰り返しを行う。これをステップアンドリピートという（Ｓ００４）。
【００３９】
重ね焼き露光が全て終了するとウエハは不図示の搬送手段により搬出される（Ｓ００５）。
【００４０】
次に、グローバルアライメント方式ＡＧＡ（Ｓ００３）の計測における計測方法を図４，図５のフローチャートを参照しながら、図２を用いて説明を行う。
【００４１】
ＡＧＡを行う場合、位置合わせ指令部１００では、まず位置合わせ動作部（ＸＹＳ、θＳ）９００を用いて、マークを観察位置に移動させる（ＳＡ００１）  。
【００４２】
そして、マークの観察の為に撮像部（ＯＥ）７００を構成している光源から非露光光を発射し調光を行う（ＳＡ００２）  。
【００４３】
非露光光で照射されたウエハ上のマークは、顕微鏡で像が拡大され、ＣＣＤカメラに結像する。画像信号蓄積部３００は、ステージの完全静止を待たずに、まだ揺れの残る段階でこの画像信号のＣＣＤカメラでの取り込みを開始する。又、ステージ偏差記憶部４００は、画像信号を取り込んでいる間にステージ偏差計測部（ＩＦＸ、ＭＲＸ、ＩＦＹ、ＭＲＹ、ＩＦθ）８００で計測された偏差を記憶する（ＳＡ００３）  。即ちここで画像信号取り込み時間中のステージの正規の静止位置からの誤差の平均化データが得られる。ステージ位置は静止時には完全に正規の位置で止まるのが前提であり、よってこの時得られたデータが装置の揺れの情報となる。
【００４４】
ズレ量算出部５００では、前記蓄積（平均化処理）された画像信号１０００から画像信号によるズレ量を取り込む（ＳＡ００４）  。
【００４５】
又、ズレ量算出部は、その時ステージ偏差（干渉計値）を問い合わせに行き（ＳＡ００５）  、偏差補正モード４０００を用いて真のズレ量を算出する（ＳＡ００６）  。
【００４６】
ここで、本実施例の場合、偏差補正モード４０００は、位置合わせ処理指令部１００によって、予め最適モード算出部６００が決めている。
【００４７】
上記計測処理（ＳＡ００１〜ＳＡ００８）が、ＡＧＡで定められた全てのショットの計測マークについて終了するまで行われる（ＳＡ００７）  。
【００４８】
全ショット全マークの計測値が終了すれば、ＡＧＡにおけるステージステップ補正量が算出される。
【００４９】
更に、図５のフローチャートを用いて、図４のＳＡ００３  である画像信号取り込み＆ステージ偏差記憶について説明する。
【００５０】
まず、画像信号蓄積部３００が画像信号を取り込みを行う前に、ステージ偏差記憶部４００に対して同期信号を発信し（ＳＡＣ００１）、画像信号の取り込みを開始する（ＳＡＣ００２）。
【００５１】
そして、同期信号を監視している（ＳＡＳ００１）ステージ偏差記憶部４００は、画像信号蓄積部３００が画像信号を取り込み始めたことを知り（ＳＡＳ００２）、ステージ偏差計測部（第２手段）８００を用いてステージの偏差（検出データの平均化）を計測する（ＳＡＳ００３）。
【００５２】
ステージ偏差計測部８００によって計測されたステージ偏差は、ステージ偏差記憶部４００によって、位置偏差２０００に記憶される（ＳＡＳ００４）。
【００５３】
画像信号蓄積部３００は、画像信号を取り込み終わると、ステージ偏差記憶部４００に対して同期信号を発信し、画像信号取り込み終了を伝え（ＳＡＣ００３）、取り込んだ画像信号によりズレ量を算出し、画像信号１０００に格納する（ＳＡＣ００４）。
【００５４】
又、画像信号蓄積部３００からの同期信号を監視している（ＳＡＳ００５）ステージ偏差記憶部４００も、信号取り込みの終了を知り（ＳＡＳ００６）、今まで記憶した位置偏差（ＸＹ方向の平均と３σ）を算出し、位置偏差２０００に格納する（ＳＡＳ００７）。
【００５５】
ここで、３σ値が大きく許容範囲を越えている場合、不図示のオペレーション用の端末ＣＳにワーニングを出力し、作業者に知らせる。
【００５６】
次に、このようにしてできたマーク位置の検出と、偏差補正の計算について説明する。
【００５７】
本実施例で使用するマークは、図６に示されるようなマークである。但し、使用するマークは画像信号による計測のできるマークであれば、どのようなマークであっても良い。画像信号によるマークの位置の算出は、中心座標（ＭＣＸ、ＭＣＹ）とする。
【００５８】
位置偏差２０００に記憶している偏差は、Ｘ干渉計読み値、Ｙ干渉計読み値、における変動の平均（それぞれｄｘ，ｄｙ）  と、それぞれのバラツキ（σ）であるところの３倍値（３σ）である。
【００５９】
ここで、図７から真の駆動位置と目標駆動位置の差は、以下のように考えられる。
【００６０】
Ｘ方向  （Δｘ）：Ｘ干渉計の変動分
Ｙ方向  （Δｙ）：Ｙ干渉計の変動分
上記読み値Ｘ，Ｙ方向の平均を、それぞれｄｘ，ｄｙとすると以下の補正値が出てくる。
【００６１】
（Δｘ）＝ｄｘ
（Δｙ）＝ｄｙ
この値を用いて中心座標（ＭＣＸ、ＭＣＹ）を補正すれば、真の計測値が求まる。即ち、Ｘ方向の真の計測値はＭＣＸ−ｄｘ、Ｙ方向の真の計測値はＭＣＹ−ｄｙとなる。
【００６２】
上記例では、Ｘ干渉計値、Ｙ干渉計値を用いて補正することを考えたが、どの値を使用するかは、偏差補正モード４０００としてであり、それに従って、補正計算される。又、ここでは、偏差ＸＹの評価の仕方の一例を示したが、必ずこの通りの方法で評価する必要はない。又、ＸＹ軸以外のステージの偏差を求めて補正しても良い。又、図６に代表的な観察マークの例を上げたが、撮像手段で撮像でき、画像信号として取り込みことができる形状のパターンであれば、どのようなパターンを使用しても良い。
【００６３】
本実施形態において、撮像部（ＯＥ）７００と画像信号蓄積部３００等はウエハ上の計測マークを撮像すると共に撮像された計測マークの画像信号に平均化処理（蓄積）を行う第１手段の一要素を構成している。ステージ偏差計測部８００はステージ手段（ＸＹステージＸＹＳ）の位置を検出する第２手段の一要素を構成している。ステージ偏差（干渉計値）記憶部４００はステージ偏差計測部８００による検出位置データの平均化を行うデータ平均化手段の一要素を構成している。
【００６４】
本実施形態では以上の構成を半導体素子の製造ライン（装置）の中に組み込むことによって、真の位置計測を行うことができ、グローバルアライメント法における精度を向上させている。又、アライメントを行う上での単体計測における計測値の信頼性が向上している。更に、ステージが変動している場合であっても、その変動を計測し、計測値に反映することによって正確な位置計測ができるようにしている。
【００６５】
そして、それぞれの装置、床状態によらず、安定した精度の計測値がえられるようにしている。ステージ変動状態でも正確なズレ量計測値が求められることにより、ステージステップ後にステージの静止を待つ必要がなくなり、ステージのステップ静止を待たないで計測が行える分グローバルアライメント方法のスループットを向上させている。
【００６６】
図９は本発明の実施形態２の要部概略図である。本実施形態では、コータＣＯ、ステッパーＳＴ及びディベロッパＤＥを直列に結合して備えている。コータＣＯは、ウエハＷＦにレジストを塗布する機構を有している。ディベロッパＤＥは、ステッパーＳＴで露光された検査ウエハを現像する機構を有している。
【００６７】
検査は制御装置ＣＵの指令によって、コータＣＯの入口におかれた検査用のウエハを各機構間を移動させながら自動的に行っている。そして露光時に形成したマークより計測されたズレ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、ステッパー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。本実施例では、１ロットの製品製造用のウエハの中から１枚のウエハを選択し、これを処理する。
【００６８】
次に、図１０を参照しながら図９を用いて詳細な半導体素子の製造工程を示す。但し、実施形態１と同様、以下のステップの制御は、ステッパー制御機構ＣＵによって行われ、各機器とステッパー制御装置ＣＵとは、通信ケーブルでつながれている。
【００６９】
第１ステップ（Ｓ１０１  〜Ｓ１０３）  において、対象となるウエハＷＦはウエハセットテーブルＷＳＴに置かれ（Ｓ１０１）、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（Ｓ１０２）、搬送路Ｒ２を介してステッパーＳＴに送られ、オートハンドＨＡＳでθステージθＳ上にあるウエハチャックＷＳに載せられて真空吸着される（Ｓ１０３）。
【００７０】
第２ステップ（Ｓ１０４  〜Ｓ１０５）  は、レチクルＲＴに描かれたパターンを投影レンズＬＮでウエハＷＦ上に塗布されたレジストに露光する工程である。
【００７１】
つまり、露光シャッタＳＨＴを開き、レチクルパターンＲＴに照射された露光光原ＩＬからの光は、マスキングブレードＭＢを通り、投射レンズＬＮを通して１／５に縮小され、ウエハＷＦの上に塗布されているレジストを感光する。このとき後述する第４ステップで使用するアライメント計測マーク（図６）を露光する。
【００７２】
露光が完了するとＸＹステージＸＹＳは、次に露光する位置に移動し全ショットの露光を行う（Ｓ１０４）。
【００７３】
露光全て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へ送り、第３ステップに移行する（Ｓ１０５）。
【００７４】
第３ステップ（Ｓ１０６）では、搬入通路Ｒ３に送られたウエハを、現像機ＤＥへ送り現像する（Ｓ１０６）。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、重ね焼き工程である第４ステップへ移行する。
【００７５】
第４ステップ（Ｓ１０７  〜Ｓ１１１）  においては、ウエハを第１ステップで使用した搬入通路Ｒ１を介して、コータＣＯではレジストを塗布しないで、そのまま搬入通路Ｒ２へ送り、供給ハンドＨＡＳによりθステージ上のウエハチャックに載せられ、真空吸着される（Ｓ１０７）。
【００７６】
ウエハチャックＷＳに載せられたウエハは、オフアクシス光学系（オフアクシススコープＯＥ）によってウエハ上のマークＷＡＭＬ、ＷＡＭＲの位置が計られ、これにもとづいてステージＸＹＳ、θＳを移動させることにより、ウエハの位置が合わせられる（Ｓ１０８）。
【００７７】
次に、ＴＴＬオフアクシス方式でマークを観察する。
【００７８】
即ち、非露光光源ＳＬＹ、例えばＨｅＮｅレーザ等から発射された光は、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ＣＭＹ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。
【００７９】
ＣＣＤカメラＣＭＹからの画像信号は、ステッパー制御装置ＣＵで処理され、マークＷＭＬ、ＷＭＲのＹ方向の位置が計測される。又、ウエハアライメントはグローバルアライメント（ＡＧＡ）方式で行う。
【００８０】
こうして、そのショットにおけるウエハの位置計測を終了し、グローバルアライメント用に設定された全ての計測ショットの計測値を用いてステージステップ移動補正量が算出される。補正量はＲｏｔｘ（Ｘ軸回転）、Ｒｏｔｙ（Ｙ軸回転）、Ｍａｇｘ（Ｘ軸倍率）、Ｍａｇｙ（Ｙ軸倍率）等である。これら補正量は制御装置ＣＵに蓄積される（Ｓ１０９）。
【００８１】
ここで、３σ値が大きく許容範囲を越えている場合、不図示のオペレーション用の端末ＣＳにワーニングを出力し、検査作業者に知らせる。
【００８２】
アライメント終了後、ウエハ第１ショットから最終ショットまで順にＸＹステージＸＹＳをステップアンドリピートさせながら、露光を行う。つまり、露光シャッタＳＨＴを開き、レチクルパターンＲＴに照射された露光光源ＩＬの光は、マスキングブレードＭＢを通り、投射レンズＬＮを通して１／５に縮小され、ウエハＷＦの上に塗布されているレジストを感光する。露光が完了するとＸＹθステージは、次に露光する位置に移動し全ショットの露光を行う。
【００８３】
露光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、現像作業をしないでＲ４へ送って、ウエハ受取テーフルＷＥＮでウエハを取り出す（Ｓ１１１）。
【００８４】
次に、ＡＧＡ（Ｓ１０９）について図１１を用いて説明を行う。
【００８５】
先ず、ステップ（ＳＡ１０１〜ＳＡ１０４  ）のプロセスは、実施形態１と同様に行われる。即ち、位置合わせ指令部１００では、位置合わせ動作部（ＸＹＳ、θＳ）９００を用いて、マークを観察位置に移動させる（ＳＡ１０１）  。
【００８６】
そして、マーク観察の為に、撮像部（ＯＥ）７００を構成している光源から非露光光を発射し調光を行う（ＳＡ１０２）  。
【００８７】
そして、画像信号を取り込んでいる間、ステージ偏差記憶部４００は、ステージ偏差計測部８００で計測された偏差を記憶する（ＳＡ１０３）  。
【００８８】
ズレ量算出部では、前記蓄積された画像信号１０００から画像信号によるズレ量を取り込む（ＳＡ１０４）  。
【００８９】
ここで、ズレ量３０００には前記蓄積された画像信号によるズレ量と各成分の偏差データを全て記憶しておく（ＳＡ１０６）  。
【００９０】
本実施例の場合、偏差データはＸＹＳのＸ成分、Ｙ成分、θＳのθ成分、及びそれぞれの偏差バラツキにて表されている。
【００９１】
もし、偏差データの３σ値が大きく許容範囲を超えている場合や補正値がある一定のトレランスを越えていた場合（ＳＡ１０７）  、オペレーション用の端末ＣＳにワーニングを出力し（ＳＡ１０８）  、もう一度ＳＡ１０３  に戻り、計測し直すことになる。
【００９２】
上記計測処理（ＳＡ１０１〜ＳＡ１０８）が、ＡＧＡで定められた全てのショットの計測マークについて終了するまで行われる（ＳＡ１０９）  。
【００９３】
ここで、最適モード算出部６００では、前記蓄積された画像信号によるズレ量と各成分の偏差データから補正に最適なモード４０００を決定し（ＳＡ１１０）  、偏差補正モード４０００に記憶する。そして、ズレ量算出部５００では、前記偏差補正モード４０００を用いて真のズレ量を算出し、前記真のズレ量を用いてＡＧＡの補正値算出＆補正を行う（ＡＳ１１１）  。
【００９４】
次に、ＴＴＬオフアクシス方式を使用した場合の偏差補正の仕方を説明する。画像信号によるマークの位置の算出は、中心座標（ＭＣＸ、ＭＣＹ）とする。又、実施形態１と同様に、位置偏差２０００に記憶している偏差は、Ｘ干渉計読み値（ｄｘ）、Ｙ干渉計読み値  （ｄＹ）における変動の平均と、それぞれのバラツキであるところのσの３倍値（３σ）である。
【００９５】
ここで、上記読み値の平均を、それぞれｄｘ，ｄｙとすると以下の補正値が出てくる。
【００９６】
（Δｘ）＝ｄｘ
（Δｙ）＝ｄｙ
この値を用いて中心座標（ＭＣＸ、ＭＣＹ）を補正すれば、真の計測値が求まる。
【００９７】
もし計測値に対してＸ方向の変動が小さく、補正する必要がなければ、偏差補正モード４０００として補正しないようにセットすることができる。
【００９８】
図１３は本発明の実施形態３に係るフローチャートである。
【００９９】
図１３は、本発明を使用したＡＧＡ（図３：Ｓ００３）の１マーク計測について、ステージを止めないで計測を行った場合の１マーク計測説明のフロー例を示している。即ち、画像信号読み込み＆ステージ偏差記憶（ＳＡ１０３）  の詳細フロー例である。
【０１００】
ＡＧＡを行う場合、ステップＳＡ００１  〜ＳＡ００８  までは実施形態１と同様なので説明は省略する。以下、図１３を用いて本発明の実施形態３を説明する。
【０１０１】
先ず、ステージはマーク観察領域にくれば等速で移動する。そして観察可能な位置にくれば（ＳＡＳ０１１）、ステージ偏差記憶部４００は、画像信号蓄積部３００に対して同期信号を送り、ステージ偏差記憶を開始する（ＳＡＳ０１２）。
【０１０２】
同期信号を観察している（ＳＡＣ０１１）画像信号蓄積部３００は、撮像部７００を使用して画像信号を画像信号データ１０００に取り込む（ＳＡＣ０１２）。
【０１０３】
ステージ偏差計測部８００によって計測された（ＳＡＳ０１３）ステージ偏差は、ステージ偏差記憶部４００によって、位置偏差２０００に記憶される（ＳＡＳ０１４）。
【０１０４】
ステージ偏差記憶部４００は、ステージがマーク観察領域を越えると（ＳＡＳ０１５）、ステージ偏差の記憶をやめ、同期信号を発し（ＳＡＳ０１６）、今まで記憶した位置偏差（ＸＹ方向の平均と３σ）を算出し、位置偏差２０００に記憶する（ＳＡＳ０１７）。
【０１０５】
ここで、３σ値が大きく許容範囲を越えている場合、不図示のオペレーション用の端末ＣＳにワーニングを出力し、作業者に知らせる。
【０１０６】
一方、同期信号監視している（ＳＡＣ０１３）画像信号蓄積部３００は、同期信号を受け取ると、信号取り込みをやめ、取り込んだ画像信号によりズレ量平均を算出し、画像信号１０００に格納する（ＳＡＣ０１４）。
【０１０７】
上述各実施例によれば、レーザ干渉計により画像信号蓄積中のステージ偏差を計測し、撮像された画像信号による計測値にそれを反映することによって、真のズレ量計測値を得ることができる。
【０１０８】
又、グローバルアライメントにおいては、真のズレ量計測値を使用して補正計算をする為に、計測精度があがる。
【０１０９】
そして、グローバルアライメント法におけるステップ＆計測シーケンスにおいて、干渉計の計測できる範囲であれば、ステージを完全に停止しなくても（変動している状態でも）、正確なズレ量計測値を求めることができる。
【０１１０】
更に、最適偏差モードを得ることによって、それぞれの装置、床状態によらず、安定した精度の計測値が得られる。
【０１１１】
ステージ静止前の変動状態でも正確なズレ量計測値が求められることにより、ステージステップ後にステージの静止を待つ必要がなくなった。よって、ステージのステップ静止を待たないで計測が行える分グローバルアライメント方法のスループットが向上する。
【０１１２】
次に上記説明した露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。
【０１１３】
図１４は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフローを示す。
【０１１４】
ステップ１（回路設計）では半導体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。
【０１１５】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン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）は前行程と呼ばれ、前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。
【０１１６】
次のステップ５（組立）は後行程と呼ばれ、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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図１５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。
【０１１９】
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１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【０１２０】
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。
【０１２１】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ステージの静止を待たずに位置計測を高精度に行える位置計測装置、位置計測方法、露光装置及びデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部斜視図
【図２】本発明の実施形態１の要部ブロック図
【図３】本発明の実施形態１の動作のフローチャート
【図４】本発明の実施形態１の動作のフローチャート
【図５】本発明の実施形態１の動作のフローチャート
【図６】本発明の実施形態で使用するマークの説明図
【図７】本発明の実施形態１の一部分の要部平面図
【図８】本発明の実施形態２の要部概略図
【図９】本発明の実施形態２の動作のフローチャート
【図１０】本発明の実施形態２の動作のフローチャート
【図１１】本発明の実施形態３の動作のフローチャート
【図１２】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図１３】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【符号の説明】
ＳＴ    ステッパー
ＬＮ    投影レンズ
ＲＴ    レチクル
ＷＦ    ウエハ
ＩＦＸ、ＩＦＹ、ＩＦθ干渉計
ＣＵ    制御装置
ＷＡＭＸ、ＷＡＭＹ計測マーク
ＯＥ    オフアクシススコープ
ＸＹＳ  ＸＹステージ
θＳ    θステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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