(57)【要約】【課題】  複数の基板の位置測定を効率的に行う。【解決手段】  ステージを水平移動して結像光学系の検出視野における測定有効範囲内に測定マークを収めて行う位置測定方法において、それぞれ同位置に測定マークを形成した複数の基板を順次載せ換えて所定の測定を行うようになっており、予め記憶された所定位置にステージが位置するようにステージ駆動機構を駆動させ（ステップＳ２）、ステージ移動後に測定マークから測定有効範囲までの距離を算出し、この距離を記憶するとともに所定位置にこの距離を加算して新たな所定位置を導出し（ステップＳ５）、測定マークが測定有効範囲を外れたときにステージを上記算出された距離だけ移動させて測定マークを測定有効範囲内に収めて所定の測定を行い、次の基板を載せたステージが上記導出された新たな所定位置に位置するようにステージ駆動機構を駆動させることを特徴としている。【選択図】  図７
2006234769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定マークが形成された基板を載置可能であるとともにステージ駆動機構の駆動により水平移動可能に構成されたステージと、前記ステージに載置された前記基板に対向して設けられて前記測定マークを撮像する結像光学系とを有し、前記ステージを水平移動して前記結像光学系の検出視野における測定有効範囲内に前記測定マークを収めて所定の位置測定を行う位置測定方法において、
それぞれ同位置に前記測定マークが形成された複数の前記基板を前記ステージに順次載せ換えて前記所定の位置測定を行うようになっており、
前記測定マークが前記測定有効範囲内に収まるとして予め記憶された所定位置に前記ステージが位置するように前記ステージ駆動機構を駆動させ、
ステージ移動後に前記測定マークから前記測定有効範囲までの調整距離を算出し、前記距離を記憶するとともに前記所定位置に前記距離を加算して新たな所定位置を導出し、
前記測定マークが前記測定有効範囲を外れたときに前記ステージを前記距離だけ移動させて前記測定マークを前記測定有効範囲内に収めて所定の測定を行い、
次の基板を載せた前記ステージが前記新たな所定位置に位置するように前記ステージ駆動機構を駆動させることを特徴とする位置測定方法。
【請求項２】
前記複数の基板には、それぞれ形成位置を同一にして複数の前記測定マークが設けられ、前記複数の測定マークのそれぞれに対応する前記所定位置が記憶されており、それぞれの前記複数の測定マークに対して前記新たな所定位置を導出することを特徴とする請求項１に記載の位置測定方法。
【請求項３】
測定マークが形成された半導体基板が載置され、水平移動可能なステージと、
前記測定マークを撮像し、前記測定マークの画像信号を出力する撮像手段と、
前記ステージを駆動することで前記測定マークを前記撮像手段の検出視野の測定有効範囲に捕らえて撮像し、前記測定マークの画像信号を用いて前記半導体基板の位置を測定する測定制御手段とを備えた基板の位置測定装置において、
別の前記半導体基板を前記ステージに載せ変えたときに、前記別の半導体基板の測定マークが前記撮像手段の測定有効範囲から外れたことを検出する検出手段と、
前記検出手段からの検出信号から前記測定マークと前記測定有効範囲との位置ずれ量を算出し、次の半導体基板を前記ステージに載せた際に前記位置ずれ量だけ前記ステージを駆動制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平移動可能なステージに載置される基板に形成される測定マークを撮像する結像光学系を有し、ステージを水平移動して所定の位置測定を行う位置測定方法、および測定マークの画像信号を用いて基板の位置測定を行う位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ上に半導体パターンを形成するフォトリソグラフィ工程では、ステージ上のウェハに対し、各工程に対応するパターンが形成された複数のフォトマスク（レチクル）を用いて複数のパターンが一層ずつ積層される。複数のパターンを積層して半導体パターンを形成するには、ステージ上に載置されるウェハに形成されている下層パターンと、フォトマスクを用いた露光によりその上に積層される上層パターンとが正しい位置関係である必要があり、例えばパターンの重ね合わせ位置ずれの測定検出等が行われている。重ね合わせ位置ずれ測定検出は、レジストパターン形成時に基板上に形成した下地マークの上にレジストマークを形成して測定マーク（重ね合わせマーク）を形成し、この下地マークに対するレジストマークの重ね合わせ位置ずれ量の測定により行われる。
【０００３】
このため、フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置には、ステージを水平移動させるステージ移動装置とともに、ステージ上のウェハに形成された測定マークを光学的に測定検出する位置測定装置が備えられる。ステージ移動装置は、ステージを水平移動させるモータ等の駆動機構を備えるとともに、レーザ干渉計を備えてステージの適宜位置に設定した基準点の２次元座標を常時検出しており、制御部によりこの座標をモニタしつつステージの位置を制御する制御信号を駆動機構へ出力してステージを移動させている。位置測定装置は、このようなステージに対向して配設され、測定マークに照明光を照射する照明光学系、およびその反射光から測定マークの像を結像する結像光学系を有し、結像光学系によりＣＣＤカメラ等で撮像し、撮像した像を画像処理して下地マークに対するレジストマークの重ね合わせ位置ずれ量を測定するようになっている。
【０００４】
なお、測定マークの形成位置はウェハの設計段階で定められる。このため、ステージ上に載置されるウェハに形成された測定マークを位置測定装置の結像光学系の測定有効範囲内（例えば、検出視野中心）に位置させるようにステージを移動させるにあたり、ウェハ上に形成された測定マークの位置情報を予めステージ移動装置の制御部に記憶させるとともに、これをアライメント（位置合わせ）誤差の補正値で補正して目標座標を算出し、ステージに設定した基準点の座標がこの目標座標をとるように駆動機構に制御信号を出力してステージを水平移動させるようになっている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、通常半導体デバイス等の製造においては、複数のウェハを１組の単位（「ロット」とも称される）とし、この単位で同一の処理を各ウェハに対して順次行っている。このような１組の処理単位を構成する複数のウェハにおいては、１枚ずつステージに載置されて測定マークを用いた重ね合わせ位置ずれ検出が行われるが、測定マークが同位置に形成されている。このようなことから、ロットを構成する複数のウェハにおいて、測定マークを位置測定装置の有効範囲内に位置させるために記憶させる目標座標は共用することができる。
【特許文献１】特開平１１−２５１３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体デバイスの製造過程では、例えばエッチング工程において高温短時で処理が行われること等により、ウェハ全体に歪が生じるという問題がある。このような歪があると、設計段階で定まる測定マークの位置情報と、現実の測定マークの位置とに誤差が生じ、ステージの基準点を上記目標座標に位置させるように移動させても測定マークが位置測定装置の測定有効範囲内に位置しないことがあり、測定有効範囲内に位置させるためにステージを再度移動しなければならないという問題があった。
【０００７】
なお、ロットを構成する複数のウェハについては、これら複数のウェハに対して同一装置による同一処理を順次行うようになっているため、半導体デバイス製造過程で歪が生じるとすれば各ウェハに対して同様の歪が生じる。さらに、上記のように測定マークの位置情報を共用して位置測定が行われていると、ロットを構成する複数のウェハにおいて微調整を行う必要があるウェハがあるとすれば、他の全てのウェハに対して同様の微調整を行う必要が生じ、露光装置としてのスループットが大幅に低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑み、複数の基板に対して順次行われる測定マークを用いた位置検出を効率的に行い、スループットの向上を可能とする位置測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的達成のため、本発明に係る位置測定方法は、測定マークが形成された基板を載置可能であるとともにステージ駆動機構の駆動により水平移動可能に構成されたステージと、ステージに載置された基板に対向して設けられて測定マークを撮像する結像光学系とを有し、ステージを水平移動して結像光学系の検出視野における測定有効範囲内に測定マークを収めて所定の位置測定を行う位置測定方法において、それぞれ同位置に測定マークが形成された複数の基板をステージに順次載せ換えて所定の測定を行うようになっており、測定マークが測定有効範囲内に収まるとして予め記憶された所定位置にステージが位置するようにステージ駆動機構を駆動させ、ステージ移動後に測定マークから測定有効範囲までの距離を算出し、この距離を記憶するとともに所定位置にこの距離を加算して新たな所定位置を導出し、測定マークが測定有効範囲を外れたときにステージを上記算出された距離だけ移動させて測定マークを測定有効範囲内に収めて所定の測定を行い、次の基板を載せたステージが上記導出された新たな所定位置に位置するようにステージ駆動機構を駆動させることを特徴としている。
【００１０】
また、複数の基板に、それぞれ形成位置を同一にして複数の測定マークを設けたときに、複数の測定マークのそれぞれに対応して上記所定位置が記憶されており、それぞれの複数の測定マークに対して上記新たな所定位置を導出することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る半導体基板の位置測定装置は、測定マークが形成された半導体基板が載置され、水平移動可能なステージと、測定マークを撮像し、測定マークの画像信号を出力する撮像手段と、ステージを駆動することで測定マークを撮像手段の検出視野の測定有効範囲に捕らえて撮像し、測定マークの画像信号を用いて半導体基板の位置を測定する測定制御手段とを備えた半導体基板の位置測定装置において、別の半導体基板をステージに載せ変えたときに、別の半導体基板の測定マークが撮像手段の測定有効範囲から外れたことを検出する検出手段と、検出手段からの検出信号から測定マークと測定有効範囲との位置ずれ量を算出し、次の半導体基板をステージに載せた際に位置ずれ量だけステージを駆動制御する駆動制御手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る位置測定方法によれば、同位置に測定マークを形成した複数の基板を順次載せ換えて所定の測定を行うものであって、測定マークが測定有効範囲内に収まるとして記憶した所定位置にステージが位置するようにステージ駆動機構を駆動させ、測定マークから測定有効範囲までの距離を算出して記憶するとともに、予め記憶させた所定位置にこの距離を加算して新たな所定位置を導出している。そして、次の基板の位置測定時においてステージを導出した新たな所定位置に位置させるようにステージ駆動機構を駆動するようになっている。このため、前回の位置測定時において測定マークが測定有効範囲から外れて調整する必要があっても、次の基板の位置測定時にはこのような再移動を行うことなく測定マークを測定有効範囲内に収めることができ、この位置測定方法を用いる装置のスループットを向上させることができる。
【００１３】
本発明に係る位置測定装置によれば、上記位置測定方法と同様にして、前回の位置測定時において測定マークが測定有効範囲から外れて調整する必要があっても、次の基板の位置測定時には再移動を行うことなく測定マークを測定有効範囲内に収めることができ、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に本発明に係る位置測定方法を用いた位置測定装置１０およびステージ移動装置９０を備えた露光装置８０を示している。まず、図１を参照して露光装置８０の構成の概要について説明する。露光装置８０は、半導体製造におけるフォトリソグラフィ工程で用いられ、フォトマスク（レチクル）上に精密に描かれたデバイスパターンを、フォトレジストを塗布した半導体ウェハやガラス基板などの上に光学的に投影して転写する。このような露光装置８０は、露光光源８１と、照明光学系８２と、フォトマスク８３を支持するマスク支持台８４と、投影光学系８５と、ウェハＷを載置するステージ８６とから構成される。
【００１５】
上記露光装置８０においては、露光光源８１から出力される露光光が照明光学系８２に入力され、照明光学系８２を通ってマスク支持台８４に支持されたフォトマスク８３の全面に照射される。このように照射されてフォトマスク８３を通過した光は、フォトマスク８３に描かれたデバイスパターンの像を有しており、この光が投影光学系８５を介してチャック８７に吸着された状態でステージ８６に載置されるウェハＷの所定位置に照射される。このとき、投影光学系８５により、１つのショット領域ＳＡ（図３参照）にフォトマスク８３のデバイスパターンの像がウェハＷの上に縮小されて結像露光される。これをウェハ全体について走査し、ショット領域ＳＡ，ＳＡ，…ごとの半導体パターンの形成が行われる。
【００１６】
ステージ８６は、投影光学系８５の光軸に垂直な面内でウェハＷを２次元的に位置決めするＸＹステージ、投影光学系８５の光軸に平行な方向にウェハＷを位置決めするＺステージ、ウェハＷを微小回転させるステージ、Ｚ軸に対する角度を変化させてＸＹ平面に対するウェハＷの傾きを調整するステージ等より構成されており、各ステージを駆動させることでＸＹＺ方向の移動およびＸＹ平面内の回転およびＺ軸周りのチルトをそれぞれ調整することができる。
【００１７】
そして、ステージ８６の上面の一端にはＬ字状の移動鏡１５が取り付けられ、移動鏡１５の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計１６が配置されている。移動鏡１５はＺ軸に垂直な反射面を有する平面鏡およびＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されている。レーザ干渉計１６はＸ軸に沿って移動鏡にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計、およびＹ軸に沿って移動鏡にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計およびＹ軸用の１個のレーザ干渉計によりステージ８６のＸ座標およびＹ座標が計測され、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差によりＸＹ平面における回転角が計測される。
【００１８】
このように、ステージ８６のＸ座標およびＹ座標は、レーザ干渉計１６によって常時検出されており、ステージ８６の座標系（Ｘ，Ｙ）が定められる。即ち、レーザ干渉計１６により計測されるステージ８６の座標値が、ステージ座標系における座標値となる。レーザ干渉計１６により計測されたＸ座標、Ｙ座標（および回転角）を示すステージ位置計測信号は主制御部６に出力される。主制御部６は、出力されたステージ位置計測信号をモニタしつつステージ８６を構成する上記各ステージを駆動させるためのモータ等からなるステージ駆動機構７に駆動制御信号を出力する。また、ステージ８６上に載置されるウェハＷに対し、Ｚ軸方向に沿ったウェハＷの表面の位置を検出する斜入射方式によるオートフォーカス装置（図示せず）が設けられており、ウェハのＺ方向の位置ずれ量を示す検出信号が主制御部６に出力されるようになっている。以上のステージ８６、主制御部６、ステージ駆動機構７、レーザ干渉計１６からステージ移動装置９０が構成される。
【００１９】
フォトリソグラフィ工程においてはウェハＷ上に形成される領域における下層パターンと、フォトマスク８３の露光により積層される上層パターンとの位置関係が正確である必要がある。このため、ウェハＷ上には、図３に示すように、パターン重ね合わせの位置ずれを測定検出するための測定マークとして、矩形状の重ね合わせマークＳＭが複数箇所に設けられている。図４に示すように、ウェハＷ上に形成される重ね合わせマークＳＭは、露光前においてウェハの下層パターンに設けられる矩形枠状の下地マークＳＭａと、露光時に下地マークＳＭａの枠内方に形成されるレジストマークＳＭｂとからなる。このような重ね合わせマークＳＭは、ウェハＷ上においてショット領域ＳＡ，ＳＡ，…の外部領域に設けられており、本実施例ではショット領域ＳＡ，ＳＡ，…間に縦横方向に延びるスクライブラインＳＬ上に設けられている。このような重ね合わせマークＳＭに対し、下地マークＳＭａとレジストマークＳＭｂとの距離間隔ｄを測定することにより、重ね合わせの位置ずれ量を検出することができるようになっている。
【００２０】
さらに、測定マークとして露光時においてウェハの位置決めを正確に行うための測定に用いられるアライメントマークＡＭ（ＡＭＸ，ＡＭＹ）がウェハＷ上に形成されている。このアライメントマークＡＭは図３，４に示すように、複数のライン部Ｌ，Ｌ，…の端部を揃えて等間隔を置いて整列したラインアンドスペースパターンで形成されており、重ね合わせマークＳＭと同様にスクライブラインＳＬ上に設けられている。なお、Ｘ方向に延びるスクライブラインＳＬＸ上には、図４(ｂ)に示すようにライン部Ｌ，Ｌ，…の整列方向をＸ方向としたアライメントマークＡＭＸが、Ｙ方向に延びるスクライブラインＳＬＹ上には、図４(ｃ)に示すようにライン部Ｌ，Ｌ，…の整列方向をＹ方向としたアライメントマークＡＭＹが設けられている。
【００２１】
本実施例の露光装置８０には、重ね合わせマークＳＭの位置を光学的に検出する位置測定装置１０が備えられている。この位置測定装置１０は、ウェハＷを載置するステージ８６と、ステージ８６上に載置されたウェハＷ上に形成される重ね合わせマークＳＭに照明光を照射する光源１と、光源１からの照明光をウェハＷに導いてウェハＷに対して垂直に照射する照明光学系２と、照明光学系２からの反射光（回折光を含む）を結像面４１，４６に結像する結像光学系３と、この結像面４１，４６に受光した反射光を電気信号に変換して出力する光電変換素子としてのＣＣＤ４０，４５と、ＣＣＤ４０，４５からの信号に対して処理を施して重ね合わせマークＳＭに位置を検出する信号処理部５とから構成されている。このような位置測定装置１０は、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式の位置測定装置として構成され、露光装置８０の投影光学系８５を介することなく直接ウェハＷ上のマーク位置を計測するオフアクシス方式として構成されている。
【００２２】
光源１は、例えばハロゲンランプ等からなり、ウェハＷ上に塗布されたフォトリソグラフィ工程用のレジスト等の感光剤を感光しない５３０〜８００ｎｍの広い波長域を含む光を射出する。
【００２３】
光源１からの照射光は、コレクタレンズ２１で平行光束に変換される。コレクタレンズ２１により平行光束とされた照射光は、赤外線吸収フィルタ、短波長カットフィルタ、長波長カットフィルタ等からなる波長選択フィルタ２２ａ、および光路に対して進退可能な減光フィルタ２２ｂからなるフィルタ群２２を通過し、測定光として必要とされる波長域および強度の選択がなされる。また、コンデンサレンズ２３の結像位置にはライトガイド２４の入射端２４ａが位置決めされており、フィルタ群２２を通過してコンデンサレンズ２３によって集光された照明光が入射端２４ａからライトガイド２４内に入射する。ライトガイド２４に入射した光束はライトガイド２４内を伝播して射出端２４ｂから射出される。このように、光源３からライトガイド２４の入射端２４ａに至るまでを光源１に一体の光源部１１として構成している。
【００２４】
ライトガイド２４の射出端２４ｂはセンサ部１２に設けられており、ライトガイド２４の射出端２４ｂから射出された照射光は、照明開口絞り（図示せず）を介して制限されてコンデンサレンズ２５に入射する。コンデンサレンズ２５を介した照射光は、照明視野絞り（図示せず）の近傍に一旦集光され、照明視野絞りを介して照明リレーレンズ２６を介して平行光束となった照明光はハーフプリズム２７を通過し、対物レンズ２８に入射する。対物レンズ２８で集光された照明光は、反射プリズム２９の反射面で下方に反射され、ウェハＷに形成された重ね合わせマークＳＭを落射照明する。以上、コレクタレンズ２１〜反射プリズム２９により照明光学系２が構成される。
【００２５】
光源１からの照射光の照射により得られる重ね合わせマークＳＭからの反射光は、反射プリズム２９および対物レンズ２８を介して、ハーフプリズム２７に入射する。ハーフプリズム２７において反射光は図示上方に反射され、さらに第２対物レンズ３１、リレーレンズ３３を介して反射鏡３４で反射され、リレーレンズ３５を介してＸＹ分岐ハーフプリズム３６に入射する。ＸＹ分岐ハーフプリズム３６を透過した光はＸ方向用ＣＣＤ４０の撮像面４１に入射し、ＸＹ分岐ハーフプリズム３６を反射した光はＹ方向用ＣＣＤ４５の撮像面４６に入射する。このように、重ね合わせマークＳＭの位置と、撮像面４１，４６の位置とが共役な位置関係に設定されている。以上説明した、反射プリズム２９、対物レンズ２８、ハーフプリズム２７、第２対物レンズ３１、リレーレンズ３３，３５、およびＸＹ分岐ハーフプリズム３６により、重ね合わせマークＳＭからの反射光を結像する結像光学系３が構成され、結像光学系３は図５，６に略示する検出視野３ａを形成し、この検出視野３ａ内において検出視野中心Ｃを中心とする所定の範囲に重ね合わせマークＳＭを用いた位置ずれ検出を有効に行うことができる測定有効範囲ＥＲを形成する。
【００２６】
結像光学系３により重ね合わせマークＳＭからの反射光を結像面４１，４６に受光したＣＣＤ４０，４５は、結像面４１，４６に結像した重ね合わせマークＳＭの像を光電変換して画像信号を生成し、この画像信号を信号処理部５に出力する。信号処理部５は、ＣＣＤ４０，４５から出力される画像信号に対して画像処理を施し、例えば重ね合わせマークＳＭの像の中心を求めることで、重ね合わせマークＳＭの位置情報を算出する。信号処理部５において算出されたマーク位置情報は主制御部６へ出力される。
【００２７】
通常、半導体デバイスの製造工程においては、同一処理を施す所定複数枚のウェハＷを１組の処理単位（以下、単に「ロット」とも称する）として扱い、ウェハＷの処理が順次行われる。例えば、露光装置を用いて行われるフォトリソグラフィ工程においては、ステージ８６にロットを構成する複数枚のウェハＷを１枚ずつステージ８６に載置し、載置されるウェハＷの全てのショット領域ＳＡに露光による転写の後、重ね合わせマークＳＭを用いて重ね合わせ位置ずれ測定を行い、次のウェハＷをステージ８６に載せ換え、前回載置されていたウェハＷと同様の処理を行うようにしている。以下、このようなロットを構成する複数のウェハＷに対して本発明に係る位置測定方法により重ね合わせマークＳＭを用いた位置ずれの測定検出について図７のフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
まず、ロットを構成するウェハＷのうち１枚目のウェハＷをステージ８６上に載置する（ステップＳ１）。ウェハＷは、オリエンテーションフラットＯＦを用いた機械的な位置合わせにより、ステージ８６に対して正確に載置されている。このとき、ステージ８６に設定される基準点Ｆの座標を（０，０）とする。そして、この１枚目のウェハＷに形成された複数の重ね合わせマークＳＭ，ＳＭ，…のうち、計測対象となる重ね合わせマークＳＭ1を結像光学系３の測定有効範囲ＥＲ内に収めるようにステージを移動させる（ステップＳ２）。このステージ移動においては、各重ね合わせマークＳＭ，ＳＭ，…の位置情報が予め主制御部６に記憶されており、ステージ８６の基準点Ｆを現在位置（０，０）から計測対象の重ね合わせマークＳＭ1の位置情報に基づいて得られる目標座標（Ｘ1，Ｙ1）まで移動させることで、計測対象の重ね合わせマークＳＭ1が位置測定装置１０の測定有効範囲ＥＲ内に収まるようになっている。すなわち、主制御部６が、レーザ干渉計１６から出力されるステージ位置計測信号をモニタしつつステージ駆動機構７の駆動制御信号を出力し、ステージ８６をＸ方向にＸ1、Ｙ方向にＹ1だけ移動させる（図５参照）。
【００２９】
ステージ８６の移動後に、結像光学系３の検出視野３ａ内にある重ね合わせマークＳＭ1の中心位置を測定し（ステップＳ３）、信号処理部５から出力される画像信号に基づいて主制御部６により、マーク中心と、測定有効範囲ＥＲの中心となる検出視野中心Ｃとの距離が計算され（ステップＳ４）、この距離が主制御部６に記憶される（ステップＳ５）。ここで、目標座標（Ｘ1，Ｙ1）は、重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲ内に収まるように設計座標に基づいて得られるものであるが、エッチング工程等の半導体デバイス製造過程を経ることでウェハＷの全体に歪みが生じ、予め記憶させた重ね合わせマークＳＭ1の位置情報と現実の位置とに誤差が生じる。このため、マーク中心と検出視野中心Ｃとには、図６で示すように距離間隔が生じることがある。なお、ステップＳ５において記憶されるマーク中心と検出視野中心Ｃとの距離として、Ｘ方光成分とＹ方光成分とに分けてそれぞれの方向の距離ΔＸ1，ΔＹ1を得ている。
【００３０】
次いで、ステップＳ４で計算されたマーク中心と検出視野中心Ｃとの距離に基づき、重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲ内に収まっているか外れているかの判定が行われる（ステップＳ６）。判定により、重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲ内にあると判定されるときには、重ね合わせマークＳＭ1を用いた位置ずれ検出が行われる（ステップＳ８）。
【００３１】
また、マーク中心と検出視野中心Ｃとが図６に示すような位置関係にあり、ステップＳ６において重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲを外れていると判定された場合、ステージ８６を、ステップＳ４で算出されたＸ方向の距離ΔＸ1だけＸ方向に移動させ、Ｙ方向の距離ΔＹ1だけＹ方向に移動させる（ステップＳ７）。つまり、ステージ８６の基準点Ｆの座標が（Ｘ1＋ΔＸ1，Ｙ1＋ΔＹ1）となるように、主制御部６によりレーザ干渉計１６からの出力信号がモニタされつつステージ駆動機構７に駆動制御信号が出力される。このステージ８６の移動により、１回目のステージ移動後において測定有効範囲ＥＲを外れていた重ね合わせマークＳＭ1を測定有効範囲ＥＲ内に収めることができる。重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲ内に収められると、上記同様重ね合わせマークＳＭ1を用いた位置ずれ検出が行われる（ステップＳ８）。
【００３２】
そして、ステージ８６に載置されているウェハＷにおいて、測定対象である全ての重ね合わせマークＳＭ1，ＳＭ2，…に対して測定を行ったか否かが判定され（ステップＳ９）、まだ終了していないと判定されたときには、ステップＳ２に戻り次の重ね合わせマークＳＭ2を用いた位置ずれ検出が行われる。この重ね合わせマークＳＭ2についても、上記と同様に、重ね合わせマークＳＭ2を測定有効範囲ＥＲ内に収めるための目標座標（Ｘ2，Ｙ2）が予め記憶されており、基準点Ｆがこの目標座標をとるようにステージ駆動機構７を駆動させてステージ８６を移動させるようになっている。また、ステージ移動後に重ね合わせマークＳＭ2の中心と測定視野中心Ｃとの距離が算出され、この距離が主制御部６に記憶される。このように、主制御部６には、重ね合わせマークＳＭ1，ＳＭ2，…のそれぞれの位置情報が記憶されるとともに、この位置情報に基づくステージ移動後におけるマーク中心と検出視野中心Ｃとの距離が各重ね合わせマークＳＭ1，ＳＭ2，…に対応して記憶されるようになっている。
【００３３】
ステップＳ９においてステージ８６に載置されるウェハＷに対する処理が全て終了したと判定されると、ロットを構成する２枚目のウェハＷが１枚目のウェハＷに換えてステージ８６上に載置され（ステップＳ１）、２枚目のウェハＷに対して同様の処理が行われる（ステップＳ２〜Ｓ９）。
【００３４】
上述したように、ロットを構成するウェハＷはそれぞれ同一箇所に測定マークが設けられており、１枚目のウェハＷと同様に、重ね合わせマークＳＭ1を結像光学系３の測定有効範囲ＥＲ内に収めるべくステージ８６の移動がなされる（ステップＳ２）。このとき、重ね合わせマークＳＭ1を測定有効範囲ＥＲ内に収めるため、ステージ８６の基準点Ｆの目標座標として、予め記憶される目標座標（Ｘ1，Ｙ1）に１枚目のウェハの位置測定においてステップＳ４で算出された検出視野中心とマーク中心との距離を加算して得られる新たな目標座標（Ｘ1＋ΔＸ1，Ｙ1＋ΔＹ1）が用いられる。つまり、主制御部６がレーザ干渉計１６から出力されるステージ位置計測信号をモニタしつつステージ駆動機構７の駆動制御信号を出力し、ステージ８６の基準点Ｆの座標が（Ｘ1＋ΔＸ1，Ｙ1＋ΔＹ1）となるように、ステージ８６をＸ方向にＸ1＋ΔＸ1、Ｙ方向にＹ1＋ΔＹ1だけ移動させる。
【００３５】
次いで、上記１枚目のウェハＷと同様に、重ね合わせマークＳＭ1の中心位置を測定し（ステップＳ３）、マーク中心と検出視野中心Ｃとの距離を計算し（ステップＳ４）、この距離を主制御部６に記憶させる（ステップＳ５）。さらに、ステップＳ４で計算された距離に基づいて、重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲ内に収まっているか外れているかの判定が行われる（ステップＳ６）。この判定により、重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲ内にあるとされるときには、重ね合わせマークＳＭ1を用いた位置ずれ検出が行われる（ステップＳ８）。重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲを外れているとされるときには、ステップＳ５で算出された距離に基づき、主制御部６によるステージ駆動機構７の駆動制御が行われ、ステージ８６の移動がなされる（ステップＳ７）。このステップＳ７によるステージ再移動後においては重ね合わせマークＳＭ1が測定有効範囲ＥＲ内にあるとし、重ね合わせマークＳＭ1を用いた位置ずれ検出が行われる（ステップＳ８）。なお、１枚目のウェハＷについて予め記憶させた位置情報に基づいて得られる目標座標にステージ８６を移動させても重ね合わせマークＳＭが測定有効範囲ＥＲ内に収まらないことがあるのは、上述したように半導体デバイスの製造過程で生じるウェハＷの全体の歪を原因としている。本実施例のように、ロットを構成するウェハＷにおいては、同一の処理装置を用いて同一の処理工程を順次行うようになっているため、このような歪がそれぞれのウェハに同様にして生じる。このため、１枚目のウェハＷに形成される重ね合わせマークＳＭ1を測定有効範囲ＥＲ内に収めるために調整した誤差を加算して新たな目標座標を算出し、ステージ８６の基準点Ｆがこの新たな目標座標をとるようにステージを移動させることで、２枚目のウェハＷに形成される重ね合わせマークＳＭ1を測定有効範囲ＥＲ内に収めることができるようになる。
【００３６】
２枚目のウェハＷに対しても位置ずれ測定検出が全て終了すると、ステップＳ１０における判定から３枚目のウェハがステージ８６上に載置され（ステップＳ１）、以下同様にしてステップＳ２〜Ｓ９に示す処理が行われる。このように、ステップＳ１０に示すように、ロットを構成する全てのウェハの処理が終了するまで、ウェハの処理が１枚ずつ順次行われる。
【００３７】
なお、３枚目のウェハにおいてステップＳ２で用いられる目標座標は、予め記憶される目標座標に、１枚目のウェハの位置測定において算出されたマーク中心と検出視野中心との距離、および２枚目のウェハの位置測定において算出されたマーク中心と検出視野中心との距離を加算して得ている。このように、順次ウェハを載せ換えて処理を行っていく上で、（ｎ枚目のウェハにおいて）ステップＳ２で用いる目標座標は、予め記憶させた目標座標に、それまでのウェハ（１〜ｎ−１枚目までのウェハ）の位置測定でそれぞれ算出された検出視野中心とマーク中心との距離を加算したものとしている。
【００３８】
このように、本発明に係る位置測定方法によれば、ロットを構成するウェハのように、同位置に測定マークが形成されて同様の処理工程を順次行うようになっている複数のウェハに対し、予め記憶させた情報に基づく目標座標にステージを移動させたときに測定マークの中心から検出視野中心までの距離を記憶し、予め記憶させた情報に基づく目標座標にこの距離を加算して新たな目標座標を導出し、次のウェハを載置したステージの移動時に前回のウェハの位置測定で導出した新たな目標座標に移動させるようになっている。このため、前回の位置測定時において測定マークが測定有効範囲を外れて調整する必要があっても、次のウェハの位置測定時には、測定マークが測定有効範囲を外れる可能性を減少させることができ、再移動の必要がなくなる。これにより、位置測定に要する時間を大幅に省略することができ、露光装置としてのスループットを向上させることができる。同様に、本発明の位置測定装置によれば、位置測定に要する時間を大幅に省略することができ、スループットを向上させることができる。
【００３９】
さらに、本実施例においては、２枚目以降においてもステップＳ５の処理において、既に誤差が加味された目標座標に対し、更に誤差を加味して目標座標を更新するようにしている。このため、枚数を重ねるに連れて誤差の平均化を図ることができ、処理枚数が増えるに連れて測定マークが測定有効範囲を外れる可能性を減少させることができる。
【００４０】
また、上記実施例においては位置測定装置をＦＩＡ方式として構成したが、必ずしもこれに限られず、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式、ＬＩＡ（Laser
Interferometric Alignment）方式として構成しても同様に実施可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また、本実施例の図７を参照した説明においては、位置計測に用いる計測マークとして重ね合わせマークＳＭを例示して説明を行ったが、必ずしもこのような形態のマークに限られず、例えば図３，４(ｂ)，(ｃ)にも示したようなラインアンドスペースパターンで形成されるアライメントマークＡＭを用いた位置測定においても同様に実施可能であり、同様の効果を得る個とができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る位置測定方法を用いる露光装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記露光装置に備えられる位置測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ウェハを示す平面図である。
【図４】測定マークを示す平面図であり、(ａ)が重ね合わせマーク、(ｂ)がＸ方向マーク、(ｃ)がＹ方向マークをそれぞれ示す平面図である。
【図５】ステージ移動を模式的に示す図である。
【図６】検出視野と測定有効範囲について示す図である。
【図７】本発明に係る位置測定方法について示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
Ｗ  ウェハ（基板）
ＳＭ  重ね合わせマーク（測定マーク）
ＡＭ  アライメントマーク（測定マーク）
１  光源
２  照明光学系
３  結像光学系
５  信号処理部（測定制御手段）
６  主制御部
７  ステージ駆動機構
１０  位置測定装置
１６  レーザ干渉計
４０，４５  ＣＣＤ（光源変換素子）
８０  露光装置
８６  ステージ
Ｓ４，Ｓ５  （検出手段）
Ｓ６，Ｓ７  （駆動制御手段）
【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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