(57)【要約】      （修正有）【課題】レチクルステージとウェハステージとの位置合わせを高精度に制御することができる位置合わせ方法及び装置、露光装置、並びに、デバイス製造方法を提供する。【解決手段】レチクルを載置する第１のステージ２５及びウェハを載置する第２のステージ４５の実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記第１のステージ２５及び前記第２のステージ４５の各位置における出力信号を補正する補正テーブルを作成するステップと、前記実際の位置と目標位置とを比較するステップと、前記比較ステップの比較情報に基づいて、前記出力信号の一部及び／又は座標の一部を、前記補正テーブルを利用して補正するステップと、前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第１のステージ２５又は前記レチクルと前記第２のステージ４５との位置関係を決定するステップとを有する。【選択図】図１
2006179803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルを載置する第１のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第２のステージとの位置合わせ方法であって、
前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、
前記第１のステージ及び前記第２のステージの各位置における出力信号を補正する補正テーブルを作成するステップと、
前記実際の位置と目標位置とを比較するステップと、
前記比較ステップの比較情報に基づいて、前記出力信号の一部及び／又は座標の一部を、前記補正テーブルを利用して補正するステップと、
前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第１のステージ又は前記レチクルと前記第２のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】
前記第１のステージ及び前記第２のステージが移動する全ての位置を含む領域全体において、前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として予め検出するステップを更に有することを特徴とする請求項１記載の位置合わせ方法。
【請求項３】
レチクルを載置する第１のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第２のステージとの位置合わせ方法であって、
前記第１のステージ及び前記第２のステージが移動する全ての位置に対する出力信号の関数を求めるステップと、
前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、
前記検出ステップで検出された出力信号のうち、目標位置からずれた位置における前記出力信号の一部又は座標の一部を、前記関数を利用して補正するステップと、
前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第１のステージ又は前記レチクルと前記第２のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項４】
レチクルを載置する第１のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第２のステージとの位置合わせ方法であって、
前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、
前記出力信号と前記第１のステージ及び第２のステージの走査方向を含む少なくとも２つの軸の座標を利用して、前記検出ステップ毎に前記座標から前記出力信号への写像を求めるステップと、
前記写像を利用して前記第１のステージ又は前記レチクルと前記第２のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項５】
レチクルを載置する第１のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第２のステージとの位置合わせ方法であって、
前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、
前記検出ステップで検出された前記出力信号のうち、前記第１のステージ及び前記第２のステージの目標位置からの位置ずれが許容範囲内にある出力信号を選択するステップと、
前記選択ステップで選択された前記出力信号のみを利用して、前記第１のステージ又は前記レチクルと前記第２のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項６】
前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置とは、監視手段によって監視される前記第１のステージ及び前記第２のステージの位置であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の位置合わせ方法。
【請求項７】
前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置とは、干渉計又はエンコーダによって計測される前記第１のステージ及び前記第２のステージの位置であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の位置合わせ方法。
【請求項８】
露光装置のレチクルステージとウェハステージとの位置合わせに用いる位置合わせ装置であって、
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の位置合わせ方法を行うモードを有することを特徴とする位置合わせ装置。
【請求項９】
第１のステージに載置されたレチクルを照明する照明光学系と、当該レチクルのパターンを第２のステージに載置された被処理体に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、
請求項８記載の位置合わせ装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
ＥＵＶ光を露光光として利用することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板、ＣＣＤ、磁気ヘッド等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置のレチクル（レチクルステージ）と被処理体（ウェハステージ）との位置合わせに関する。本発明は、特に、露光光源として極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル（又はマスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（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、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。
【０００４】
しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。
【０００５】
一方、投影露光装置においては、解像度の向上に伴って、レチクルとウェハの相対的な位置を合わせるアライメントについても高精度化が必要とされている。特に、ＥＵＶ露光装置は、転写する回路パターンが極めて微細であるため、例えば、レチクル上のアライメントマークとウェハ上のアライメントマークとを厳密に位置合わせする必要がある。
【０００６】
このようなレチクル上のアライメントマークとウェハ上のアライメントマークとの位置合わせを、ウェハ上の全てのショットで毎回行うアライメント方式（「ダイバイダイアライメント」とも呼ばれる。）もあるが、通常は、スループットに優れたグローバルアライメントが行われる。グローバルアライメントとは、ウェハ内の複数のショットのみでウェハのアライメントマークの位置を検出し、後は、ステージの送り精度で位置決めを行うものである。その際、レチクルステージとウェハステージとの位置関係を正確に知る必要がある。
【０００７】
図１０及び図１１は、紫外線光やＥＵＶ光を使用した露光装置におけるレチクルステージ１１００とウェハステージ１３００との位置合わせを説明するための図である。レチクルステージ１１００に支持されたレチクル１１１０上に基準パターン１１２０を設置し、基準パターン１１２０からの基準光を、投影光学系１２００を介してウェハステージ１３００に設置された検出器１４００で検出する。検出器１４００は、図１１に示すように、スリット支持基板１４１０の上にスリット１４２０を形成した構成を有し、開口部１４３０を通過した光をフォトダイオード１４４０で光電変換して、電気信号として検出する。このような構成のもとで、ウェハステージ１３００を相対移動させながら、図１３及び図１５に示すようなフォトダイオード１４４０の信号を検出し、検出信号が最大（即ち、光量が最大）となるウェハステージ１３００の位置を、光軸と垂直な方向に対するレチクルステージ１１００とウェハステージ１３００との基準位置とする。ここで、図１３及び図１５は、フォトダイオード１４４０の検出信号の一例を示す図である。図１３及び図１５では、横軸にスリット１４２０の面内位置を、縦軸に光強度を採用し、図１３は基準光の大部分が開口部１４３０を通過するような位置関係の場合を、図１５は基準光の大部分がスリット１４２０に遮られるような位置関係の場合を示している。図１３及び図１５において、斜線で示されている部分がスリット通過後の光であり、フォトダイオード１４４０の出力はこの斜線部の面積に比例する。また、レチクルステージ１１００とウェハステージ１３００とが基準位置にあるとき、焦点位置付近における光の強度分布は、図１２に示すように、コントラストが大きな分布となる。これに対して、焦点位置から光軸方向にずれた位置における光の強度分布は、図１６に示すように、コントラストの小さな分布となる。コントラストが大きな分布の場合には、図１３に示すように、スリット１４２０の開口部１４３０を通過する光の量（光量）が多いためにフォトダイオード１４４０の信号強度は大きいが、コントラストが小さな分布の場合には、図１７に示すように、スリット１４２０の開口部１４３０を通過する光量が少ないためにフォトダイオード１４４０の信号強度は小さくなる。そこで、ウェハステージ１３００を光軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード１４４０の信号を検出し、検出信号が最大（即ち、コントラストが最大）となるウェハステージ１３００の位置を、光軸方向に対するレチクルステージ１１００とウェハステージ１３００との焦点位置とする。
【０００８】
なお、レチクルステージとウェハステージとの位置合わせの際に、ステージの走査方向に対する速度や位置を光波干渉計を用いて読み取った値を基に補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−４４０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、位置検出を行う際に走査方向に対するステージの速度の平均を求めるため、各計測点での座標は等間隔となるが、各計測点における実際の速度と平均速度との差に伴う信号出力の差分がノイズとして混入することになる。
【００１０】
また、実際には、走査方向に対して垂直な方向に対してもステージは振動しており、かかる振動に伴って信号強度も変化する。従来は、走査方向に対する一軸方向のみの位置情報に基づいて信号出力を演算処理していたため、走査方向に垂直な方向に対する目標位置からの変動による信号強度の変化はノイズとして処理され、結果として基準位置の検出精度の劣化を招いていた。例えば、光軸方向をＺ方向として＋Ｚ方向にステージ走査させた場合の信号強度の変化を図１４に示す。走査方向に対して垂直な方向Ｘの位置が基準位置Ｘ＝０にあるときに、信号強度が最大になるとすると、図１４に示すように、Ｘ＝±１、±２、・・・と、基準位置Ｘ＝０からのずれ量が大きくなるにつれて信号強度が小さくなる。ステージが基準位置Ｘ＝０を目標として制御されているとすると、実際には、Ｘ＝０を中心として＋方向及び−方向に変動しながら＋Ｚ方向に走査される。従って、基準位置Ｘ＝０において＋Ｚ方向に走査した場合、図１８に示すように、基準位置Ｘ＝０の理想的なプロファイルと差異のある波形となり、かかる差異がノイズとなって検出精度を劣化させる。
【００１１】
一般に、光波干渉計によるステージの位置検出は、高い周波数で高精度に計測できるが、かかる位置検出を基に制御されるステージは応答性が遅く、ステージの位置制御は、位置検出精度に比べて悪い。換言すれば、ステージの位置は目標位置（基準位置）からずれてしまうが、どれだけずれているのかは高精度に計測することができる。
【００１２】
そこで、本発明は、レチクルステージとウェハステージとの位置関係（基準位置や焦点位置）を高精度に計測し、レチクルステージとウェハステージとの位置合わせを高精度に制御することができる位置合わせ方法及び装置、露光装置、並びに、デバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての位置合わせ方法は、レチクルを載置する第１のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第２のステージとの位置合わせ方法であって、前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記第１のステージ及び前記第２のステージの各位置における出力信号を補正する補正テーブルを作成するステップと、前記実際の位置と目標位置とを比較するステップと、前記比較ステップの比較情報に基づいて、前記出力信号の一部及び／又は座標の一部を、前記補正テーブルを利用して補正するステップと、前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第１のステージ又は前記レチクルと前記第２のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の側面としての位置合わせ方法は、レチクルを載置する第１のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第２のステージとの位置合わせ方法であって、前記第１のステージ及び前記第２のステージが移動する全ての位置に対する出力信号の関数を求めるステップと、前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記検出ステップで検出された出力信号のうち、目標位置からずれた位置における前記出力信号の一部又は座標の一部を、前記関数を利用して補正するステップと、前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第１のステージ又は前記レチクルと前記第２のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の更に別の側面としての位置合わせ方法は、レチクルを載置する第１のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第２のステージとの位置合わせ方法であって、前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記出力信号と前記第１のステージ及び第２のステージの走査方向を含む少なくとも２つの軸の座標を利用して、前記検出ステップ毎に前記座標から前記出力信号への写像を求めるステップと、前記写像を利用して前記第１のステージ又は前記レチクルと前記第２のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の更に別の側面としての位置合わせ方法は、レチクルを載置する第１のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第２のステージとの位置合わせ方法であって、前記第１のステージ及び前記第２のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記検出ステップで検出された前記出力信号のうち、前記第１のステージ及び前記第２のステージの目標位置からの位置ずれが許容範囲内にある出力信号を選択するステップと、前記選択ステップで選択された前記出力信号のみを利用して、前記第１のステージ又は前記レチクルと前記第２のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の更に別の側面としての位置合わせ装置は、露光装置のレチクルステージとウェハステージとの位置合わせに用いる位置合わせ装置であって、上述の位置合わせ方法を行うモードを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、第１のステージに載置されたレチクルを照明する照明光学系と、当該レチクルのパターンを第２のステージに載置された被処理体に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、上述の位置合わせ装置を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、レチクルステージとウェハステージとの位置関係（基準位置や焦点位置）を高精度に計測し、レチクルステージとウェハステージとの位置合わせを高精度に制御することができる位置合わせ方法及び装置、露光装置、並びに、デバイス製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置を説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略断面図である。
【００２３】
本発明の露光装置１は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル２０に形成された回路パターンを被処理体４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００２４】
図１を参照するに、露光装置１は、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、被処理体４０を載置するウェハステージ４５と、位置合わせ装置１００とを有する。
【００２５】
また、図１に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣとなっている。
【００２６】
照明装置１０は、投影光学系３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりレチクル２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源１２と、照明光学系１４とを有する。
【００２７】
ＥＵＶ光源１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、かかるプラズマから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００２８】
照明光学系１４は、集光ミラー１４ａ、オプティカルインテグレーター１４ｂから構成される。集光ミラー１４ａは、ＥＵＶ光源１２からほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター１４ｂは、レチクル２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系１４は、レチクル２０と共役な位置に、レチクル２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ１４ｃが設けられている。
【００２９】
レチクル２０は、反射型レチクルで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系３０で反射されて被処理体４０上に投影される。レチクル２０と被処理体４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０と被処理体４０を走査することによりレチクル２０のパターンを被処理体４０上に縮小投影する。
【００３０】
レチクルステージ２５は、レチクルチャック２５ａを介してレチクル２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にレチクルステージ２５を駆動することでレチクル２０を移動させることができる。露光装置１は、レチクル２０と被処理体４０を同期した状態で走査する。ここで、レチクル２０又は被処理体４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチクル２０又は被処理体４０面内に垂直な方向をＺとする。
【００３１】
投影光学系３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）３０ａを用いて、レチクル２０面上のパターンを像面である被処理体４０上に縮小投影する。反射ミラー３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数の反射ミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、レチクル２０と被処理体４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。
【００３２】
被処理体４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００３３】
ウェハステージ４５は、ウェハチャック４５ａによって被処理体４０を支持する。ウェハステージ４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体４０を移動する。レチクル２０と被処理体４０は、同期して走査される。また、レチクルステージ２５およびウェハステージ４５の実際の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【００３４】
位置合わせ装置１００は、レチクルステージ２５とウェハステージ４５との位置合わせを行う（即ち、レチクルステージ２５とウェハステージ４５との位置関係（基準位置及び焦点位置）を計測する）機能を有する。位置合わせ装置１００は、基本的な構成は従来と同様であり、レチクル２０上に設けられた基準パターン１１０と、ウェハステージ４５上に設けられたスリット１２０と、フォトダイオード１３０と、制御部１４０とを有する。位置合わせ装置１００は、基準パターン１１０からの基準光を、投影光学系３０を介してフォトダイオード１３０で検出する。制御部１４０は、位置合わせ装置１００の各部を制御する。
【００３５】
ここで、制御部１４０が制御する位置合わせ装置１００の位置合わせ方法（計測方法）２００について説明する。図２は、本発明の一側面としての位置合わせ方法２００を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、光軸方向を＋Ｚ方向、光軸とスリット１２０の長手方向に垂直な方向をＸ方向として、＋Ｚ方向にウェハステージ４５を走査した場合のレチクルステージ２５とウェハステージ４５との焦点位置の検出について説明する。
【００３６】
図２を参照するに、まず、予備計測を行うために、レチクルステージ２５及びレチクルステージ４５をそれぞれ移動させ、スリット１２０を予備計測開始位置に移動させる（ステップＳ２０２）。
【００３７】
次いで、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５を相対走査することによって、基準パターン１１０とスリット１２０を全座標において走査すると共に、フォトダイオード１３０の信号強度を計測する（ステップＳ２０４）。
【００３８】
そして、フォトダイオード１３０の信号強度と座標との対応関係から、各座標での補正量を求め、補正テーブルを作成する（ステップＳ２０６）。かかる補正テーブルは、例えば、制御部１４０の図示しないメモリに記録する。なお、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の実際の位置に対応する座標は、例えばレチクルステージ２５及びウェハステージ４５の夫々に対して設けた図示しないレーザー干渉計によって出力される数値を利用して求める。
【００３９】
ステップＳ２０２乃至ステップＳ２０６は予備計測であり、予備計測を後述するステップＳ２０８乃至ステップＳ２１２の計測回数に対して１回行うことにより、光学系の結像特性の経時的な変化による影響を抑えることができる。また、本実施形態では、予備計測が行われていない場合を例に説明しているが、予備計測が行われている場合には、予備計測のステップであるステップＳ２０２乃至ステップＳ２０６を省略して、後述するステップＳ２０８乃至ステップＳ２１２から計測を行えばよい。
【００４０】
補正テーブルの作成が終了すると、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５をそれぞれ移動させ、基準パターン１１０とスリット１２０を目標計測開始位置に移動させ、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５をＺ軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード１３０の信号強度を計測する（ステップＳ２０８）。そして、ステップＳ２０８で計測された信号強度を、ステップＳ２０６で作成した補正テーブルに基づいて補正する（ステップＳ２１０）。次いで、補正された信号強度が最大となるレチクルステージ２５及びウェハステージ４５の位置を算出し、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の焦点位置とする（ステップＳ２１２）。
【００４１】
ここで、補正テーブルについて具体的に説明する。図１４に示したように、Ｘの位置が目標位置からずれると、Ｚ方向にウェハステージ４５を走査したときの信号強度が小さくなる。このとき、Ｘの位置がある一定距離ずれていたとしても、Ｚ方向の位置によって目標位置との信号強度差が変化する。従って、図３に示すように、各Ｚ方向の位置においてＸ方向のずれ量に対する補正曲線を作成することができる。この各Ｚ方向の位置における補正曲線をテーブル化し、Ｚ方向にウェハステージ４５を走査したときに得られるＸ座標の情報により、フォトダイオード１３０の信号強度を補正する。補正テーブルは、Ｚ方向のサンプリング点がＭ点、Ｘ方向のサンプリング点がＮ点であるとすると、例えば、Ｍ×Ｎ行列の２次元配列で表すことができる。ここで、図３は、補正テーブルを作成するための補正曲線の一例を示す図である。
【００４２】
本実施形態では、Ｚ方向に走査したときのＸ座標が目標位置の座標に対してずれた場合の信号強度のずれが補正されるため、Ｘ方向の変動に伴う信号強度の変化を低減することができる。これにより、Ｚ軸方向１軸のみに対する関数としてフィッティングを行う場合の誤差を低減することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、Ｘ座標が目標位置に対してずれた点の計測値を、補正テーブルから得られた値によって補正した例を示したが、スリット１２０の長手方向をＹとし、更に、Ｙ座標のパラメータを加えてＸＹＺの全座標に関する補正テーブルを作成し、かかる補正テーブルに基づいて補正を行ってもよい。この場合、３次元の補正テーブルが作成される。
【００４４】
また、制御部１４０が制御する位置合わせ装置１００の別の位置合わせ方法３００について説明する。図４は、本発明の一側面としての位置合わせ方法３００を説明するためのフローチャートである。本実施形態でも、位置合わせ方法２００と同様に、光軸方向を＋Ｚ方向、光軸とスリット１２０の長手方向に垂直な方向をＸ方向として、＋Ｚ方向にウェハステージ４５を走査した場合のレチクルステージ２５とウェハステージ４５との焦点位置の検出について説明する。
【００４５】
図４を参照するに、まず、予備計測を行うために、レチクルステージ２５及びレチクルステージ４５をそれぞれ移動させ、スリット１２０を予備計測開始位置に移動させる（ステップＳ３０２）。
【００４６】
次いで、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５を相対走査することによって、基準パターン１１０とスリット１２０を全座標において走査すると共に、フォトダイオード１３０の信号強度を計測する（ステップＳ３０４）。
【００４７】
そして、基準パターン１１０とスリット１２０を全座標走査させることによって得られた信号強度及び座標から、ＸＺ座標に対する補正値の関数を計算する（ステップＳ３０６）。ＸＹ座標に対する補正値の関数の係数や定数などは、例えば、制御部１４０の図示しないメモリに記録する。
【００４８】
ＸＺ座標に対する補正値の関数を計算が終了すると、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５をそれぞれ移動させ、基準パターン１１０とスリット１２０を目標計測開始位置に移動させ、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５をＺ軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード１３０の信号強度を計測する（ステップＳ３０８）。そして、ステップＳ３０８で計測された信号強度のうち、目標座標に対して設定値以上ずれている座標の信号強度を、ステップＳ３０６において得られたＸＺ座標に対する補正値の関数に基づいて補正する（ステップＳ３１０）。次いで、補正された信号強度が最大となるレチクルステージ２５及びウェハステージ４５の位置を算出し、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の焦点位置とする（ステップＳ３１２）。
【００４９】
ステップＳ３０２乃至ステップＳ３０６は予備計測であり、予備計測をステップＳ３０８乃至ステップＳ３１２の計測回数に対して１回行うことにより、光学系の結像特性の経時的な変化による影響を抑えることができる。また、本実施形態では、予備計測が行われていない場合を例に説明しているが、予備計測が行われている場合には、予備計測のステップであるステップＳ３０２乃至ステップＳ３０６を省略して、後述するステップＳ３０８乃至ステップＳ３１２から計測を行えばよい。
【００５０】
本実施形態では、座標と補正値との対応関係の情報が関数として圧縮されるため、制御部１４０のメモリに占める容量を少なくすることができる。また、求めた関数から、予備計測時には計測しない座標における補正値を生成することができるため、予備計測時の計測点数を少なくすることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、Ｘ座標が目標位置に対してずれた点の計測値を、補正値の関数から得られた値によって補正した例を示したが、スリット１２０の長手方向をＹとし、更に、Ｙ座標のパラメータを加えてＸＹＺの全座標に関する補正値の関数を作成し、かかる関数に基づいて補正を行ってもよい。
【００５２】
また、制御部１４０が制御する位置合わせ装置１００の更に別の位置合わせ方法４００について説明する。図５は、本発明の一側面としての位置合わせ方法４００を説明するためのフローチャートである。本実施形態でも、位置合わせ方法２００と同様に、光軸方向を＋Ｚ方向、光軸とスリット１２０の長手方向に垂直な方向をＸ方向として、＋Ｚ方向にウェハステージ４５を走査した場合のレチクルステージ２５とウェハステージ４５との焦点位置の検出について説明する。
【００５３】
図５を参照するに、まず、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５をそれぞれ移動させ、基準パターン１１０とスリット１２０を目標計測開始位置に移動させ、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５をＺ軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード１３０の信号強度を計測する（ステップＳ４０２）。
【００５４】
次いで、ステップＳ４０２で得られた信号強度をＸＹ座標に対する関数によりフィッティングを行う（ステップＳ４０４）。かかるフィッティングについて具体的に説明する。例えば、信号強度がＸとＺに関する２次式で表されるとすると、信号強度Ｖｓは、以下の数式１で示すことができる。
【００５５】
【数１】
2006179803.tif 000003
【００５６】
このとき、計測において得られた各（Ｘ，Ｚ）により（Ｘ２，Ｚ２，ＸＺ，Ｘ，Ｚ，１）の組を作成する。ここで、計測点数をＮ点とすると、Ｎ個の組が作成できる。信号強度Ｖｓを縦に並べたＮ次元ベクトルをＶ、（Ｘ２，Ｚ２，ＸＺ，Ｘ，Ｚ，１）を縦に並べたＮ×６行列をＡ、２次式内の未知の係数（ａ、ｂ、ｈ、ｃ、ｄ、ｅ）を縦に並べた６次元ベクトルをＵとして、ＡＵ−Ｖが最小となるＵを計算する。
【００５７】
次いで、フィッティングによって得られたパラメータを基に、信号強度が最大となるレチクルステージ２５及びウェハステージ４５の位置を算出し、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の焦点位置とする（ステップＳ４０６）。
【００５８】
Ｚ方向走査時において、ＸＹ座標に対してフィッティングを行った場合の模式図を図６に示す。図６では、縦軸にＸＹ座標に対する信号強度を採用する。矢印Ａは、走査方向を示しており、Ｘ方向の目標座標は０である。αは、ウェハステージ４５が理想的な動作をする場合の走査時の駆動曲線を示している。しかし、実際のＺ方向走査に伴って得られる駆動曲線は、駆動曲線αと一致することはなく、駆動曲線αに対してＸ方向及びＺ方向にばらつきを有する。これは、目標位置から走査方向に垂直なＸ方向にウェハステージ４５の位置が変動していることと、ウェハステージ４５の走査方向の速度にばらつきがあるためである。これらの要因によるばらつきは、位置合わせ装置１００の位置及び出力の特性に従って、曲面β上に分布する。曲面βは、計測された点を上述したようにフィッティングすることによって求めることができる。即ち、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の焦点位置は、曲面βの最大値から計算することができる。
【００５９】
本実施形態では、走査方向に垂直な方向の位置変動もフィッティングに使用することで、焦点位置の検出精度を向上させることができる。また、位置合わせ方法２００及び３００のように、比較的長い時間にわたって同じ補正テーブル又は補正値の関数を参照することがないため、光学系の結像特性が経時変化することによる誤差を生じにくいという特徴がある。また、本実施形態によれば、予備計測の必要がなくなるために、フォトダイオード１３０の使用回数を減らすことができ、フォトダイオード１３０の寿命を延ばすことが可能となる。
【００６０】
なお、本実施形態では、ＸＹ座標を利用してフィッティングを行う例を示したが、スリット１２０の長手方向をＹとし、更に、Ｙ座標の情報を加えて、信号強度をＸＹＺ座標に対する関数としてフィッティングを行ってもよい。
【００６１】
また、制御部１４０が制御する位置合わせ装置１００の更に別の位置合わせ方法５００について説明する。図７は、本発明の一側面としての位置合わせ方法５００を説明するためのフローチャートである。本実施形態でも、位置合わせ方法２００と同様に、光軸方向を＋Ｚ方向、光軸とスリット１２０の長手方向に垂直な方向をＸ方向として、＋Ｚ方向にウェハステージ４５を走査した場合のレチクルステージ２５とウェハステージ４５との焦点位置の検出について説明する。
【００６２】
図７を参照するに、まず、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５をそれぞれ移動させ、基準パターン１１０とスリット１２０を目標計測開始位置に移動させ、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５をＺ軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード１３０の信号強度を計測する（ステップＳ５０２）。
【００６３】
次いで、ステップＳ５０２で計測された信号強度のうち、各ステージの目標位置からの座標ずれが設定された許容範囲内に入っていないＸＹ座標の信号強度を選別（削除）する（ステップＳ５０４）。そして、ステップＳ５０４において残った信号強度に、Ｚ座標に対する関数を用いてフィッティングを行う（ステップＳ５０６）。かかるフィッティングは、例えば、最小二乗法などを利用して行う。そして、フィッティングによって得られたパラメータから信号強度が最大となるレチクルステージ２５及びウェハステージ４５の位置を算出し、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の焦点位置とする（ステップＳ５０８）。
【００６４】
本実施形態では、ステージの目標位置からの座標のずれが設定された許容範囲内に入っていない信号強度を削除することで、ステージの目標位置からの変動に伴う信号強度の変化を設定値内にすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【００６５】
以上のように、位置合わせ装置１００及び位置合わせ方法２００乃至５００によれば、レチクルステージ２５とウェハステージ４５との位置情報を高精度に計測することができ、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の位置合わせを高精度に制御することができる。なお、本実施形態では、走査方向を＋Ｚ方向としたが、−Ｚ方向に走査してもよい。また、走査方向をＸ軸又はＹ軸に平行としてもよい。更に、これらの座標を別の直交座標に座標変換した座標系におけるそれぞれの軸と平行な方向に走査してもよい。
【００６６】
以上の実施形態の説明において、実際の位置をレーザー干渉計によって監視するとして説明したが、上記実際の位置は磁気式エンコーダあるいは光学式エンコーダ等の他の手段でも監視し得る（例えば、特開２０００−１８７３３８参照。）。本質的には、ステージの精度と比較して高精度な監視手段を用いることで、実際可能である。
【００６７】
露光において、照明装置１０から射出されたＥＵＶ光はレチクル２０を照明し、レチクル２０面上のパターンを被処理体４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、レチクル２０と被処理体４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル２０の全面を露光する。なお、露光の際に、露光装置１は、位置合わせ装置１００によって、レチクル２０と被処理体４０との位置合わせを行うことができ、転写ずれなどを防止して、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００６８】
次に、図８及び図９を参照して、露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、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。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェ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で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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。
【００６９】
図９は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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うことによってウェハ上に多重の回路パターンが形成される。かかる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。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一側面としての位置合わせ方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】補正テーブルを作成するための補正曲線の一例を示す図である。
【図４】本発明の一側面としての位置合わせ方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の一側面としての位置合わせ方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】ＸＺ平面における信号強度の曲面フィッティングの一例を示す図である。
【図７】本発明の一側面としての位置合わせ方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１０】紫外線光や紫外線光を使用した露光装置におけるレチクルステージとウェハステージとの位置合わせを説明するための図である。
【図１１】図１０に示すスリット支持基板の一例を示す概略平面図である。
【図１２】図１０に示すフォトダイオードの検出信号の一例を示す図である。
【図１３】図１０に示すフォトダイオードの検出信号の一例を示す図である。
【図１４】ステージを走査させた場合の信号強度の変化を示す図である。
【図１５】図１０に示すフォトダイオードの検出信号の一例を示す図である。
【図１６】図１０に示すフォトダイオードの検出信号の一例を示す図である。
【図１７】図１０に示すフォトダイオードの検出信号の一例を示す図である。
【図１８】基準位置Ｘ＝０の理想的なプロファイルと差異のある検出信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１                    露光装置
１０                  照明装置
１２                  ＥＵＶ光源
１４                  照明光学系
２０                  レチクル
２５                  レチクルステージ
３０                  投影光学系
４０                  被処理体
４５                  ウェハステージ
１００                位置合わせ装置
１１０                基準マーク
１２０                スリット
１３０                フォトダイオード
１４０                制御部
【図１】
2006179803.tif 000004
【図２】
2006179803.tif 000005
【図３】
2006179803.tif 000006
【図４】
2006179803.tif 000007
【図５】
2006179803.tif 000008
【図６】
2006179803.tif 000009
【図７】
2006179803.tif 000010
【図８】
2006179803.tif 000011
【図９】
2006179803.tif 000012
【図１０】
2006179803.tif 000013
【図１１】
2006179803.tif 000014
【図１２】
2006179803.tif 000015
【図１３】
2006179803.tif 000016
【図１４】
2006179803.tif 000017
【図１５】
2006179803.tif 000018
【図１６】
2006179803.tif 000019
【図１７】
2006179803.tif 000020
【図１８】
2006179803.tif 000021