(57)【要約】【課題】ウェハの表面位置を高精度に検出できる表面位置検出方法、露光装置及びデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の第１側面に係る表面位置検出方法は、基板の面位置を計測する第１面位置計測ステップと、前記基板の面方向の位置を計測する面方向位置計測ステップと、前記第１面位置計測ステップにおける計測結果と、前記面方向位置計測ステップにおける計測結果とに基づいて、少なくとも鉛直方向に前記基板を移動する第１移動ステップと、前記第１移動ステップの後に前記基板の面位置を計測する第２面位置計測ステップとを備えたことを特徴とする。【選択図】図３
2008071839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の面位置を計測する第１面位置計測ステップと、
前記基板の面方向の位置を計測する面方向位置計測ステップと、
前記第１面位置計測ステップにおける計測結果と、前記面方向位置計測ステップにおける計測結果とに基づいて、少なくとも鉛直方向に前記基板を移動する第１移動ステップと、
前記第１移動ステップの後に前記基板の面位置を計測する第２面位置計測ステップと、
を備えたことを特徴とする表面位置検出方法。
【請求項２】
前記基板は、複数のショット領域を有し、
前記第１移動ステップでは、面位置が計測される領域である計測領域の前記ショット領域に対する面方向の相対位置が前記複数のショット領域において一定となるように、前記基板を移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の表面位置検出方法。
【請求項３】
前記第１移動ステップでは、面位置が計測される領域である計測領域の焦点面に対する鉛直方向の相対位置が一定となるように、前記基板を移動する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面位置検出方法。
【請求項４】
前記第２面位置計測ステップにおける計測結果に基づいて、前記基板を移動する第２移動ステップと、
前記第２移動ステップの後に前記基板の面位置を計測する第３面位置計測ステップと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表面位置検出方法。
【請求項５】
面位置が計測される領域である計測領域の前記ショット領域に対する面方向の相対位置と、面位置の計測誤差との相関を示す相関情報を記憶する記憶ステップと、
前記基板の面位置を計測する第１面位置計測ステップと、
前記基板の面方向の位置を計測する面方向位置計測ステップと、
前記第１面位置計測ステップで計測した領域の前記ショット領域に対する面方向の相対位置と、前記相関情報とに基づいて、前記第１面位置計測ステップにおける計測結果を補正する補正ステップと、
を備えたことを特徴とする表面位置検出方法。
【請求項６】
基板の面位置を粗計測する面位置粗計測ステップと、
前記第１面位置粗計測ステップにおける計測結果に基づいて、鉛直方向に前記基板を移動する移動ステップと、
前記移動ステップの後に前記基板の面位置を精計測する面位置精計測ステップと、
を備えたことを特徴とする表面位置検出方法。
【請求項７】
パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
請求項１から６のいずれか１項に記載の表面位置検出方法を用いて、前記基板を保持し位置決めを行うための位置決め装置と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置を用いて潜像パターンが形成された基板を準備する準備工程と、
前記潜像パターンを現像する現像工程と、
を備えたことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面位置検出方法、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、露光に用いる光の短波長化が進み、解像力が向上することに伴い、露光されるウェハの表面位置検出（フォーカス計測）の更なる高精度化が要求されている。
【０００３】
通常、露光スリットの手前に表面位置検出（フォーカス計測）用のセンサーを配置した上で、露光の直前にウェハの表面位置検出（フォーカス計測）を実施する。そして、露光位置においてウェハの表面位置と投影レンズの焦点面とが合致するようにウェハステージが制御される。
【０００４】
このフォーカス計測を精度良く実施する為には、ウェハの表面における多くの計測点を決定し、微細な計測ピッチにてショット内の多点を計測することが望まれる。この場合、計測時間の増大によるスループットの低下を引き起こすことがある。
【０００５】
フォーカス精度の向上とスループットの向上との２つの要求を満たすものとして、ウェハが露光されるステージとウェハが計測されるステージとを搭載したツインステージ型露光装置がある。ウェハが露光されるステージは、露光ステーションに配置され、ウェハが計測されるステージは、計測ステーションに配置される。計測ステーションでは、ウェハの表面位置を検出するフォーカス検出系と、ウェハの露光領域のアライメント位置を計測するアライメント検出系とが配置される。このようなツインステージ型露光装置では、露光ステーションにおいてウェハの露光処理を行っている間に、計測ステーションにおいて別のウェハの計測処理を行うことができる。これにより、フォーカス精度の向上とスループットの向上との２つの要求を満たすことができる。
【０００６】
このツインステージ型露光装置のフォーカス検出系には、ウェハに対して斜め上方から検出光を照射する焦点面検出装置が用いられるのが一般的である。この焦点面検出装置は、被検出面（ウェハの表面）にスリット状の光束（以下、スリット像とする）を照射して、被検出面で反射したスリット像を検出部（例えば、ＣＣＤエリアセンサ）に再結像させる。ここで、検出部は、スリット像が再結像された位置を判知し得るように構成されている。これにより、被検出面（ウェハの表面）が上下方向に変位すると、検出部においてスリット像が再結像される位置が変わる。検出部は、スリット像が再結像される位置の変化により、ウェハの表面位置を検出する。
【０００７】
ここで、検出部は、誤差を伴った状態でウェハの表面位置を検出することがある。例えば、ウェハの表面にフォトレジストなどの薄膜が付着されている場合、この薄膜の表面で反射した光と、その薄膜を透過してウェハの表面で反射した光とが干渉した光束が検出部に結像することがある。この場合、検出部の検出結果に誤差が生ずる。
【０００８】
これに対して、レイアウト情報を用いて決定された面方向の位置に移動して面位置を計測し、その計測値からオフセットを求めてその値により検出部の検出結果（フォーカス計測値）を補正する手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２００２−３３４８２６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、特許文献１の技術では、目標計測領域に対するフォーカス計測領域の相対位置のショット領域間のずれが考慮されていないので、オフセットを正しく求めることができないことがある。ここで、目標計測領域は、スリット像を結像したい目標とする領域であり、ショット領域に対して面方向に相対的に一定の位置にある焦点面上の領域である。フォーカス計測領域は、スリット像が実際に結像された領域である。これにより、ウェハの表面位置を高精度に検出できないことがある。
【００１０】
例えば、図２４に示すように、ショット領域ＳＡａにおいて、目標計測領域ＯＡからずれたフォーカス計測領域ＭＡ１にスリット像が結像される場合を考える。この場合、フォーカス計測領域ＭＡ１は、第１平面ＨＰ１の上にあるとともに、薄膜層５ａの表面上にある。すなわち、焦点面検出装置から入射された光束ＬＦ１が低反射率層５ｃの界面におけるフォーカス計測領域ＭＡ１に照射されることになる。焦点面検出装置がフォーカス計測領域ＭＡ１に光束ＬＦ１を照射すれば、薄膜層５ａの表面で反射した光束ＬＦ２と、高反射率層５ｃの界面で反射した光束ＬＦ３とが、検出部に照射される。検出部に結像される光の強度は波形ＤＷ１に示すような分布になる。波形ＤＷ１におけるピークの位置ＤＰ１を特定することにより、ウェハＷＦの鉛直方向の位置を検出することができる。
【００１１】
それに対して、図２５に示すように、ショット領域ＳＡｂにおいて、フォーカス計測領域ＭＡ２にスリット像が結像される場合を考える。この場合、フォーカス計測領域ＭＡ１とフォーカス計測領域ＭＡ２とは、目標計測領域ＯＡに対する相対位置が面方向にＥＲ１ずれている。フォーカス計測領域ＭＡ１とフォーカス計測領域ＭＡ２とは、ともに第１平面ＦＰの上にあり、目標計測領域ＯＡに対する相対位置の鉛直方向のズレがない。すなわち、焦点面検出装置から入射された光束ＬＦ１が低反射率層５ｂの界面におけるフォーカス計測領域ＭＡ２に照射されることになる。薄膜層５ａの表面で反射した光束ＬＦ４と、低反射率層５ｂの界面で反射した光束ＬＦ５とが、検出部に照射される。検出部に結像される光の強度は波形ＤＷ２に示すような分布になる。ここで、光束ＬＦ５の強度は、光束ＬＦ３（図２４参照）の強度より小さくなっている。これにより、波形ＤＷ２におけるピークの位置ＤＰ２を特定すると、ピークの位置ＤＰ１からのずれＥＲ２が発生するので、ショット領域ＳＡａとショット領域ＳＡｂとの間でオフセットを正しく求めることができない。このため、ウェハＷＦの鉛直方向の位置を正確に検出できない。
【００１２】
あるいは、図２６に示すように、ショット領域ＳＡｃにおいて、フォーカス計測領域ＭＡ３にスリット像が結像される場合を考える。この場合、フォーカス計測領域ＭＡ１とフォーカス計測領域ＭＡ３とは、目標計測領域ＯＡに対する相対位置が、面方向にＥＲ１ずれており、鉛直方向にＥＲ３ずれている。フォーカス計測領域ＭＡ３は、第１平面ＦＰから距離ＥＲ３にある第２平面ＨＰ２上にある。すなわち、焦点面検出装置から入射された光束ＬＦ１が低反射率層５ｂの界面におけるフォーカス計測領域ＭＡ３に照射されることになる。薄膜層５ａの表面で反射した光束ＬＦ６と、低反射率層５ｂの界面で反射した光束ＬＦ７とが、検出部に照射される。検出部に結像される光の強度は波形ＤＷ３に示すような分布になる。ここで、光束ＬＦ７の強度は、光束ＬＦ３（図２４参照）の強度より小さくなっている。これにより、波形ＤＷ３におけるピークの位置ＤＰ３を特定すると、ピークの位置ＤＰ１からのずれＥＲ４が発生するので、ショット領域ＳＡａとショット領域ＳＡｂとの間でオフセットを正しく求めることができない。このため、ウェハＷＦの鉛直方向の位置を正確に検出できない。
【００１３】
本発明の目的は、ウェハの表面位置を高精度に検出できる表面位置検出方法、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１側面に係る表面位置検出方法は、基板の面位置を計測する第１面位置計測ステップと、前記基板の面方向の位置を計測する面方向位置計測ステップと、前記第１面位置計測ステップにおける計測結果と、前記面方向位置計測ステップにおける計測結果とに基づいて、少なくとも鉛直方向に前記基板を移動する第１移動ステップと、前記第１移動ステップの後に前記基板の面位置を計測する第２面位置計測ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２側面に係る表面位置検出方法は、面位置が計測される領域である計測領域の前記ショット領域に対する面方向の相対位置と、面位置の計測誤差との相関を示す相関情報を記憶する記憶ステップと、前記基板の面位置を計測する第１面位置計測ステップと、前記基板の面方向の位置を計測する面方向位置計測ステップと、前記第１面位置計測ステップで計測した領域の前記ショット領域に対する面方向の相対位置と、前記相関情報とに基づいて、前記第１面位置計測ステップにおける計測結果を補正する補正ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第３側面に係る表面位置検出方法は、基板の面位置を粗計測する面位置粗計測ステップと、前記第１面位置粗計測ステップにおける計測結果に基づいて、鉛直方向に前記基板を移動する移動ステップと、前記移動ステップの後に前記基板の面位置を精計測する面位置精計測ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第４側面に係る露光装置は、パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、本発明の第１側面から第３側面のいずれかの表面位置検出方法を用いて、前記基板を保持し位置決めを行うための位置決め装置とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第４側面に係るデバイスの製造方法は、上記の露光装置を用いて潜像パターンが形成された基板を準備する準備工程と、前記潜像パターンを現像する現像工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、ウェハの表面位置を高精度に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の第１実施形態に係る露光装置を、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置の構成図である。ここでは、露光装置として、走査型露光装置（スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。走査型露光装置は、レチクル（原版）ＬＴとウェハ（基板）ＷＦ２（又はウェハＷＦ１）とを走査方向に互いに同期移動しつつレチクルＬＴに描画されたパターンをウェハＷＦに投影露光するための装置である。以下の説明において、第１光軸ＰＡ１においてウェハＷＦから遠ざかる方向を＋Ｚ方向とする。Ｚ方向（鉛直方向）に垂直な平面内におけるレチクルＬＴとウェハＷＦ２（又はウェハＷＦ１）との同期移動方向（走査方向）をＹ方向とする。Ｚ方向及びＹ方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの方向をそれぞれ、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向とする。
【００２１】
まず、露光装置の概略構成及び概略動作を説明する。
【００２２】
露光装置１００は、ツインステージ型露光装置である。露光装置１００は、計測ステーション１、露光ステーション２、レチクルステージ４、ウェハステージ（位置決め装置）６、ウェハステージ（位置決め装置）７、照明光学系８、投影光学系９、ミラー１０ａ〜１０ｃ及びレーザ第１干渉計１１ａ〜１１ｃを備える。露光装置１００は、レーザ第２干渉計１２ｂ、１２ｃ、レチクルアライメント検出系１５、フォーカス検出系１６、ウェハアライメント検出系１７及び制御装置（図示せず）を備える。
【００２３】
露光ステーション２、レチクルステージ４、ウェハステージ７、照明光学系８、投影光学系９、ミラー１０ａ、１０ｂ、レーザ第１干渉計１１ａ、１１ｂ、レーザ第２干渉計１２ｂは、第１光軸ＰＡ１を中心に配置されている。第１光軸ＰＡ１は、光源（図示せず）からウェハＷＦ２へ露光光の主光線が進む方向を示す軸である。レチクルアライメント検出系１５は、第２光軸ＰＡ２を中心に配置されている。第２光軸ＰＡ２は、レチクルアライメント検出系１５からウェハＷＦ２へアライメント用の光の主光線が進む方向を示す軸である。一方、計測ステーション１、ウェハステージ６、ミラー１０ｃ、レーザ第１干渉計１１ｃ、レーザ第２干渉計１２ｃ、フォーカス検出系１６及びウェハアライメント検出系１７は、第１光軸ＰＡ１から離れた位置に配置されている。
【００２４】
ウェハステージ６及びウェハステージ７は、計測ステーション１と露光ステーション２との間を移動可能に構成されており、配置される位置を互いに入れ替え可能になっている。ウェハステージ６はウェハＷＦ１を保持し、ウェハステージ７はウェハＷＦ２を保持している。計測ステーション１では、ウェハＷＦ１のショット配列及び表面位置の計測処理（表面位置検出方法を用いた処理）が行われる。露光ステーション２では、ウェハＷＦ２の露光処理が行われる。これにより、ウェハＷＦ１に対する計測処理と、ウェハＷＦ２に対する露光処理とを同時に行うことができる。なお、その後に、ウェハステージ６とウェハステージ７との位置が入れ替えられれば、ウェハＷＦ１に対する露光処理が行われることになる。
【００２５】
ウェハステージ６、７には、ミラー１０ｂ、１０ｃが設けられている。ミラー１０ｂ、１０ｃに対向する位置にはレーザ第１干渉計１１ｂ、１１ｃ及びレーザ第２干渉計１２ｂ、１２ｃが設けられている。ウェハステージ６、７のＸ方向、Ｙ方向の位置及びθＺ方向の回転角はレーザ第１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に出力される。また、ウェハステージ６、７のＺ方向の位置、θＸ方向及びθＹ方向の回転角はレーザ第２干渉計１２ｂ、１２ｃによりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置に出力される。制御装置は、レーザ第１干渉計１１ｂ、１１ｃ及びレーザ第２干渉計１２ｂ、１２ｃの計測結果に基づいて、ウェハステージ６、７を駆動してウェハＷＦ１、ＷＦ２の位置決めを行う。これにより、ウェハステージ６、７は、ウェハＷＦ１、ＷＦ２を支持しながらＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動したりθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向に回転したりする。
【００２６】
ウェハステージ７の＋Ｚ方向には、投影光学系９を間にしてレチクルステージ４が配置されている。これにより、投影光学系９は、レチクルＬＴを介して入射された光をウェハＷＦ２へ投影露光し、レチクルＬＴに描画されたパターンに応じた像をウェハＷＦ２に結像する。
【００２７】
投影光学系９は、レチクルＬＴのレチクルパターンを所定の投影倍率βでウェハＷＦ２に投影露光するように、複数の光学素子で構成されている。これら光学素子は、金属部材である鏡筒で支持されている。投影倍率βは、例えば、１／４あるいは１／５である。
【００２８】
レチクルステージ４の＋Ｚ方向には、照明光学系８が配置されている。これにより、照明光学系８は、レチクルＬＴの照明領域を均一な照度分布の露光光で照明する。その露光光は、レチクルＬＴに描画されたパターンで回折され、投影光学系９に入射される。
【００２９】
レチクルステージ４にはミラー１０ａが設けられている。ミラー１０ａに対向する位置にはレーザ第１干渉計１１ａが設けられている。レチクルステージ４に搭載されたレチクルＬＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及びθＺ方向の回転角は、レーザ第１干渉計１１ａによりリアルタイムで計測される。レーザ第１干渉計１１ａは、計測結果を制御装置に出力する。制御装置は、その計測結果に基づいて、レチクルステージ４を駆動してレチクルＬＴの位置決めを行う。これにより、レチクルステージ４は、レチクルＬＴを支持しながらＸ方向、Ｙ方向に移動したりθＺ方向に回転したりする。
【００３０】
レチクルステージ４にはレチクル基準マーク１３が形成されている。レチクル基準マーク１３の＋Ｚ方向には、レチクルアライメント検出系１５が設けられている。レチクルアライメント検出系１５は、実際にウェハＷＦ２を露光する露光光と同じ波長の光を計測光としている。レチクル基準マーク１３の−Ｚ方向には、ウェハステージ７のステージ基準プレート１４（図４参照）におけるレチクルアライメント検出系用基準マーク１９が形成されている。ここで、レチクルアライメント検出系用基準マーク１９は、反射型のマークである。これにより、レチクルアライメント検出系１５から照射された光が第２光軸ＰＡ２に沿って−Ｚ方向へ進みレチクルアライメント検出系用基準マーク１９で反射する。その反射光は、第２光軸ＰＡ２に沿って＋Ｚ方向へ進みレチクルアライメント検出系１５で受光される。このようにして、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との位置・フォーカスのずれを検出することができるので、レチクルＬＴとウェハＷＦ２との位置合わせをすることができる。
【００３１】
ウェハステージ６にも、ステージ基準プレート１４においてレチクルアライメント検出系用基準マーク１９が形成されている（図４参照）。ウェハステージ６、７のステージ基準プレート１４において、レチクルアライメント検出系用基準マーク１９に隣接する位置には、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８が形成されている。ここで、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８は、反射型のマークである。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との位置関係は既知であるとする。
【００３２】
ウェハアライメント検出系１７は、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８の＋Ｚ方向に位置している。これにより、ウェハアライメント検出系１７から照射された光が第３光軸ＰＡ３に沿って−Ｚ方向へ進みウェハアライメント検出系用基準マーク１８で反射する。その反射光は、第３光軸ＰＡ３に沿って＋Ｚ方向へ進みウェハアライメント検出系１７で受光される。このようにして、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８のＸ方向及びＹ方向の位置を検出することができるので、ウェハＷＦ１のＸ方向及びＹ方向の位置（アライメント位置）を検出することができる。
【００３３】
また、フォーカス検出系１６は、投射系１６ａ及び受光系１６ｂを含む。投射系１６ａ及び受光系１６ｂは、互いに対向する位置において、それぞれウェハアライメント検出系用基準マーク１８の斜め上方に設けられている。投射系１６ａから照射された光は、第４光軸ＰＡ４に沿って−Ｙ方向へ進みウェハアライメント検出系用基準マーク１８でスリット像として結像するとともに反射する。その反射光は、第４光軸ＰＡ４に沿って−Ｙ方向へ進み受光系１６ｂで受光されるとともにスリット像として再結像する。このようにして、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８のＺ方向の位置を計測することができるので、ウェハＷＦ１のＺ方向の位置（表面位置）を検出することができる。
【００３４】
次に、露光装置がウェハを露光する処理の流れを、図２を用いて説明する。図２は、露光装置がウェハを露光する処理の流れを示すフローチャートである。以下では、ウェハステージ６に搭載されたウェハＷＦ１を中心に説明するが、他のウェハに関しても同様である。
【００３５】
ステップＳ１では、露光装置がウェハＷＦ１に対して計測処理を行う。詳細は、後述する。
【００３６】
ステップＳ２では、露光装置が、計測ステーション１に配置されたウェハステージ６と、露光ステーション２に配置されたウェハステージ７とを入れ替える。これにより、計測ステーション１にウェハステージ７が配置されることになり、露光ステーション２にウェハステージ６が配置されることになる。すなわち、計測処理が行われたウェハＷＦ１がウェハステージ６を介して露光ステーション２に移送され、露光処理が行われたウェハＷＦ２がウェハステージ７を介して計測ステーション１に戻される。そして、ウェハステージ７からウェハＷＦ２が取り除かれて次の工程の装置へ搬送され、新しいウェハがウェハステージ７に搭載される。
【００３７】
ステップＳ３では、露光装置がウェハＷＦ１に対して露光処理を行う。すなわち、レチクルアライメント検出系１５は、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８を計測して、計測結果を制御装置（図示せず）へ出力する。制御装置は、この計測結果と、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ＳＡａ〜ＳＡｎの座標の情報とに基づいて、各ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎの露光位置(Ｘ方向及びＹ方向)を算出する。
【００３８】
次に、レチクルアライメント検出系１５は、レチクルアライメント検出系用基準マーク１９を計測して、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、その計測結果に基づいて、ステージ基準プレート１４の表面を投影光学系９の焦点面に合わせるように、ウェハステージ６を駆動制御するための制御信号を生成する。そして、制御装置は、誤差情報に基づいて、ウェハステージ６を駆動制御する位置を補正するように制御信号を変更し、変更後の制御信号を用いてウェハステージ６を駆動制御する。ここで、誤差情報は、ウェハＷＦ１の表面においてＸ方向及びＹ方向の位置に対するＺ方向の位置の計測の誤差の関係を示す情報である。これにより、ウェハＷＦ１の表面位置を投影光学系９の焦点面に正確に合わせることができる。
【００３９】
このようにして、制御装置は、各ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎ（図４参照）ごとに、ウェハＷＦ１の表面位置を投影光学系９の焦点面に合わせるように、ウェハステージ６を駆動制御して露光を行う。
【００４０】
次に、計測処理の流れを、図３を用いて説明する。図３は、計測処理の流れを示すフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ１１では、計測ステーション１へウェハＷＦ１が搬入された後に、ウェハアライメント検出系１７が、アライメントの基準計測として、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８のＸ方向及びＹ方向の位置を計測する。ウェハアライメント検出系１７は、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、計測結果（ウェハアライメント検出系用基準マーク１８のＸ方向及びＹ方向の位置）を記憶する。
【００４２】
また、フォーカス検出系１６は、フォーカスの基準計測として、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８のＺ方向の位置を計測して、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、計測結果（ウェハアライメント検出系用基準マーク１８のＺ方向の位置）を記憶する。
【００４３】
ステップＳ１２では、制御装置が、ウェハＷＦ１のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎのうちの複数の領域を選択する。制御装置は、選択したショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対応するウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎ（図４参照）を特定する。制御装置は、特定したウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎの情報を、フォーカス検出系１６及びウェハアライメント検出系１７へ供給する。
【００４４】
ステップＳ１３（第１面位置計測ステップ）では、フォーカス検出系１６が、選択したウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＺ方向の位置を計測して、計測結果を制御装置へ出力する（図５参照）。制御装置は、計測結果（ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＺ方向の位置）を記憶する。
【００４５】
ステップＳ１４（面方向位置計測ステップ）では、ウェハアライメント検出系１７は、グローバルアライメントとして、ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＸ方向及びＹ方向の位置を計測して、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、計測結果（ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＸ方向及びＹ方向の位置）を記憶する。
【００４６】
なお、ステップＳ１３とステップＳ１４との間において、制御装置は、Ｚ方向の位置が焦点面から所定値以上ずれているか否かを判断しても良い。この場合、制御装置は、Ｚ方向の位置が焦点面から所定値以上ずれていると判断した場合、ウェハステージ６を焦点面に合わせるようにＺ方向に駆動制御する。これにより、ステップＳ１４において、ウェハアライメント検出系１７は、光学系のテレセントリシティの影響を低減した計測を行うことができる。
【００４７】
ステップＳ１５では、制御装置が、ステップＳ１４における計測結果に基づき、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８から計測された各ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎまでの距離を演算する。制御装置は、その距離の情報に基づいて、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎの座標を統計的に予測する。このとき、ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのうちから計測される個数が多ければ多いほど、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎの座標の予測精度が上がることになる。ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎの１個あたりの計測精度が高ければ高いほど、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎの座標の予測精度が上がることになる。これらにより、露光の際のアライメント精度は向上することになる。
【００４８】
ステップＳ１６（移動ステップ）では、制御装置は、目標計測領域に対するフォーカス計測領域の相対位置が一定となるように、ウェハステージ６を駆動制御する。ここで、目標計測領域は、スリット像（例えば、図６に示すＳＬ）を結像したい目標とする領域であり、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対してＸＹ方向（面方向）に相対的に一定の位置にある焦点面上の領域である。フォーカス計測領域５３（図６参照）は、スリット像（例えば、図６に示すＳＬ）が実際に結像された領域である。
【００４９】
すなわち、制御装置は、フォーカス計測領域のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対するＸＹ方向の相対位置が複数のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎにおいて一定となるように、ウェハＷＦ１を移動する。あるいは、制御装置は、フォーカス計測領域の焦点面に対するＺ方向の相対位置が複数のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎにおいて一定となるように、ウェハＷＦ１を移動する。
【００５０】
ここで、各ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎとフォーカス計測領域とのＸＹ方向の相対位置が異なる場合、フォーカス検出系１６の計測値に誤差が生じるおそれがある。つまり、各ショット領域の配線や絶縁体等のパターンとフォーカス計測領域とのＸＹ方向の相対位置が異なる場合、フォーカス検出系１６の計測値に誤差が生じるおそれがある。
【００５１】
それに対して、本発明では、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎの正確なＸＹ位置（座標）を把握し各ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎとフォーカス計測領域のＸＹ方向の相対位置が一定となるように制御する。
【００５２】
例えば、図６で示すように、制御装置は、選択された各ショット領域ＳＡａに対してフォーカス計測（Ｚ方向の位置の計測）が実施される前に、各ショット領域ＳＡａのＸ方向に同時計測可能なフォーカス領域５３を設定する。フォーカス検出系１６は、フォーカス領域５３の情報を制御装置から受け取る。フォーカス検出系１６は、フォーカス領域５３の情報に基づき、Ｙ方向に所望のフォーカス計測ピッチ５１（図６参照）でサンプリングしながらフォーカス計測（Ｚ方向の位置の計測）を行い、計測結果を制御装置へ出力する。ここで、フォーカス計測ピッチ５１は、フォーカス領域５３の中心線５０の間隔である。制御装置は、その計測結果に基づいて、ショット領域ＳＡａとその領域に対するフォーカス計測領域５３とを決定する。そして、制御装置は、ショット領域ＳＡａの配線や絶縁体等のパターンに対するフォーカス計測領域、例えば、配線や絶縁体等のパターンの高反射部５４に対するフォーカス計測領域５３を決定する。
【００５３】
そして、制御装置は、ショット領域ＳＡａとフォーカス計測領域５３とのＸ方向及びＹ方向の相対位置（Ｘ方向及びＹ方向の距離）が一定（他のショット領域ＳＡｂ〜ＳＡｎと同じ）となるように、ウェハステージ６を駆動制御する。
【００５４】
ここで、各ショット領域ＳＡａのウェハアライメントマーク２０ａのフォーカス値にウェハステージ６を合わせた状態でフォーカス計測する。これにより、焦点面とフォーカス計測領域５３とのＺ方向の相対位置（Ｚ方向の距離）も他のショット領域ＳＡｂ〜ＳＡｎと同じとなるようにフォーカス計測することができる。
【００５５】
また、各ショットのウェハアライメントマークのフォーカス値を関数近似などすることにより、ウェハ面内のＺ方向の高さのＸＹ方向の分布を求めることが可能である。このウェハ面内のＺ方向の高さのＸＹ方向の分布を元に各ショットのフォーカス計測時のウェハステージのＺ位置（面位置）を制御する。これにより、ショット領域とフォーカス計測領域とのＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の相対的な位置管理が可能となる。
【００５６】
ステップＳ１７（第２面位置計測ステップ）では、フォーカス検出系１６が、選択したウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＺ方向の位置を計測して（フォーカスマッピングを行い）、計測結果を制御装置へ出力する（図５参照）。制御装置は、計測結果（ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＺ方向の位置）を記憶する。
【００５７】
ステップＳ１８では、制御装置が、ウェハアライメント検出系１７及びフォーカス検出系１６から受け取ったウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎの位置の情報において各ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに共通する成分をプロセスオフセットとして算出する。そして、制御装置は、そのプロセスオフセットをＺ方向の位置の検出の誤差とする。これにより、制御装置は、ウェハＷＦ１の表面においてＸ方向及びＹ方向の位置に対するＺ方向の位置の検出の誤差の関係を示す情報、すなわち、誤差情報を特定することができる。制御装置は、その誤差情報を記憶する。
【００５８】
以上のようにして、Ｚ方向の位置を計測するためのスリット像が結像される位置を、各ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対してＸＹ方向に略同一にすることができ、焦点面に対してＺ方向に略同一にすることができる。これにより、複数のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対して共通な誤差成分であるプロセスオフセットを精度良く求めることができ、ウェハの面位置を高精度の検出することができる。
【００５９】
なお、露光装置は、ウェハステージ６及びウェハステージ７を備える代わりに、３つ以上のウェハステージを備えてもよい。
【００６０】
レチクルステージ４は、１軸駆動であっても良いし、６軸駆動であってもよい。
【００６１】
ステージ基準プレート１４は、ウェハステージ６、７の複数のコーナーに配置されていても良い。１つのステージ基準プレート１４には、複数のウェハアライメント検出系用基準マーク１８や複数のレチクルアライメント検出系用基準マーク１９が形成されていても良い。この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とは、共通化されていても良い。
【００６２】
図３に示すステップＳ１３〜Ｓ１８は、全ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに行われても良い。このとき、ウェハ面上の各ショットの配置誤差が大きい場合でも、ウェハ面内の全てのショット領域において、各ショット領域に対するフォーカス計測領域が一意に定まり、各ショット領域のプロセスオフセットを求めることが可能となる。
【００６３】
また、ウェハ面上の各ショット領域の配置誤差に応じて、複数のショット領域を複数のグループに分割し、そのグループ毎にウェハアライメント計測値を統計処理し、ショット領域の位置を算出し記憶してもよい。
【００６４】
図３に示すステップＳ１６では、制御装置が、目標計測領域とフォーカス計測領域とのＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の相対位置が一定となるように、ウェハステージの代わりにフォーカス検出光束又はフォーカス検出系自体を駆動制御しても良い。
【００６５】
図７に示されるように、ショット領域において同一のパターンが繰り返される場合、ショット領域毎にフォーカス計測及びプロセスオフセット算出を行わず、複数ショット領域を対象にフォーカス計測及びプロセスオフセット算出を実施してもよい。例えば、図７に破線で囲った部分では、ショット領域ＳＡａの一部のパターンＳＡａ１が繰り返されている。これにより、フォーカス検出系１７がフォーカス計測する際にパターンＳＡａ１の列をスキャンすれば、破線で囲った部分をスキャンしなくても、プロセスオフセット算出の精度が低減することは抑制できる。また、例えば、図５では、フォーカス検出系１７がスキャンする列数が７列であるのに対して、図７では、フォーカス検出系１７がスキャンする列数が５列に抑えられている。これにより、フォーカス計測のスループットを向上できる。さらに、このフォーカス計測の時間短縮の結果、グローバルアライメント計測のショット数を増加することが可能となり、結果としてオーバーレイ精度向上にも寄与することとなる。
【００６６】
このように、ショット単位にこだわらず、ウェハの基板構造の繰り返しを単位として、フォーカス計測、及び、プロセスオフセット算出を実施する。これにより、プロセスオフセットの算出精度は損なわず、かつ、スループット上有利にフォーカスマッピングを実施することが可能である。
【００６７】
図８に示すように、露光装置１００ｉは、レチクルステージ４の代わりにレチクルステージ４ｉを備え、ウェハステージ７の代わりにウェハステージ７ｉを備え、レチクルアライメント検出系１５の代わりにレチクルアライメント検出系１５ｉを備えても良い。
【００６８】
レチクルステージ４ｉにはレチクル基準マーク１３ｉが形成されている。レチクル基準マーク１３ｉの−Ｚ方向には、レチクルアライメント検出系１５ｉが設けられている。レチクルアライメント検出系１５ｉは、実際にウェハＷＦ２を露光する露光光と同じ波長の光を計測光としている。レチクル基準マーク１３ｉの−Ｚ方向には、ウェハステージ７ｉのステージ基準プレート１４（図４参照）におけるレチクルアライメント検出系用基準マーク１９ｉが形成されている。ここで、レチクルアライメント検出系用基準マーク１９ｉは、透過型のマークである。これにより、レチクルアライメント検出系１５ｉから照射された光が第２光軸ＰＡ２ｉに沿って＋Ｚ方向へ進みレチクル基準マーク１３ｉで反射する。その反射光は、第２光軸ＰＡ２ｉに沿って−Ｚ方向へ進みレチクルアライメント検出系１５ｉで受光される。このようにして、レチクル基準マーク１３ｉとレチクルアライメント検出系用基準マーク１９ｉとの位置・フォーカスのずれを検出することができるので、レチクルＬＴとウェハＷＦ２との位置合わせをすることができる。
【００６９】
次に、第２実施形態に係る露光装置を、図９を用いて説明する。
【００７０】
露光装置２００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、制御装置の制御内容と、ウェハアライメント検出系１７の代わりにウェハアライメント検出系２１７を備える点とが、第１実施形態と異なる。
【００７１】
制御装置は、事前にウェハアライメント計測をウェハアライメント検出系２１７に行わせることなく、目標計測領域とフォーカス計測領域５３とのＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の相対位置が一定になるように、ウェハステージ６を駆動制御する。ここで、目標計測領域は、スリット像（例えば、図６に示すＳＬ）を結像したい目標とする領域であり、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対してＸＹ方向に相対的に一定の位置にある焦点面上の領域である。フォーカス計測領域５３（図１２参照）は、スリット像（例えば、図６に示すＳＬ）が実際に結像された領域である。
【００７２】
例えば、図１２に示すように、ウェハアライメントマーク２０ａ，２０ｂはショット領域ＳＡａ周辺の上下に配置されている。その為、ウェハアライメント検出系２１７は、フォーカスマッピングを実施する際、ショット領域ＳＡａのフォーカス計測の直前にウェハアライメント計測を実施して（ウェハアライメントマーク２０ａを計測して）、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、その計測結果に基づき、ショット領域ＳＡａ内の配線や絶縁体等のパターンとフォーカス計測領域５３とのＸ方向及びＹ方向の相対位置が一定になるように、ウェハステージ６を駆動制御する。すなわち、アライメント計測とフォーカス計測とを複数のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎについて（ほぼ同時に）平行して行うことができる。これにより、パターンオフセット（プロセスオフセット）を精度良く計測することができ、計測のスループットを向上することができる。
【００７３】
また、露光装置がウェハを露光する処理の流れが、図１０に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。
【００７４】
ステップＳ２１では、ステップＳ１（図２参照）と異なる計測処理が行われる。具体的には、計測処理の流れが、図１１に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。
【００７５】
ステップＳ３３では、フォーカス検出系１６が、１つのウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＺ方向の位置を計測して、計測結果を制御装置へ出力する（図１２、図１３参照）。制御装置は、計測結果（ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＺ方向の位置）を記憶する。
【００７６】
ステップＳ３４では、ウェハアライメント検出系２１７は、１つのウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＸ方向及びＹ方向の位置を計測して、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、計測結果（ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＸ方向及びＹ方向の位置）を記憶する。
【００７７】
なお、ステップＳ３３とステップＳ３４との間において、制御装置は、Ｚ方向の位置が焦点面から所定値以上ずれているか否かを判断しても良い。この場合、制御装置は、Ｚ方向の位置が焦点面から所定値以上ずれていると判断した場合、ウェハステージ６を焦点面に合わせるようにＺ方向に駆動制御する。これにより、ステップＳ３４において、ウェハアライメント検出系２１７は、光学系のテレセントリシティの影響を低減した計測を行うことができる。
【００７８】
ステップＳ３５では、制御装置が、ステップＳ３４での計測結果に基づき、ウェハアライメント検出系用基準マーク１８から１つのウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎまでの距離を演算する。制御装置は、その距離の情報に基づいて、１つのショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎの座標を統計的に予測する。
【００７９】
これにより、ショット領域ＳＡａとフォーカス計測領域５３とのＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の相対位置はウェハ面内の全ショットにおいて一定とすることができる。また、フォーカスマッピングにおけるパターンオフセット（プロセスオフセット）を正確に求めることが可能となる。
【００８０】
ステップＳ３６では、制御装置が、目標計測領域に対するフォーカス計測領域の相対位置が一定となるように、ウェハステージ６を駆動制御する。ここで、目標計測領域は、スリット像（例えば、図６に示すＳＬ）を結像したい目標とする領域であり、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対してＸＹ方向に相対的に一定の位置にある焦点面上の領域である。フォーカス計測領域５３（図１２参照）は、スリット像（例えば、図６に示すＳＬ）が実際に結像された領域である。
【００８１】
すなわち、制御装置は、フォーカス計測領域のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対するＸＹ方向の相対位置が複数のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎにおいて一定となるように、ウェハＷＦ１を移動する。あるいは、制御装置は、フォーカス計測領域の焦点面に対するＺ方向の相対位置が複数のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎにおいて一定となるように、ウェハＷＦ１を移動する。
【００８２】
例えば、制御装置は、ステップＳ３５で予測した座標と、ステップＳ３３で計測したフォーカス計測値とに基づき、ショット領域とフォーカス計測領域とのＸ方向及びＹ方向の相対位置が一定となるように、ウェハステージ６を駆動制御する。
【００８３】
ステップＳ３７では、フォーカス検出系１６が、１つのウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＺ方向の位置を計測して、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、計測結果（ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのＺ方向の位置）を記憶する。
【００８４】
ステップＳ３８では、制御装置が、ウェハアライメント検出系２１７及びフォーカス検出系１６から受け取ったウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎの位置の情報において共通する成分をプロセスオフセットとして算出する。そして、制御装置は、そのプロセスオフセットをＺ方向の位置の検出の誤差とする。これにより、制御装置は、ウェハＷＦ１の表面においてＸ方向及びＹ方向の位置に対するＺ方向の位置の検出の誤差の関係を示す情報、すなわち、誤差情報を特定することができる。制御装置は、その誤差情報を記憶する。
【００８５】
ステップＳ３９では、制御装置が、選択されたショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎのすべてに対して計測が行われたか否かを判断する。制御装置は、すべてに対して計測が行われていないと判断した場合、処理をステップＳ３３へ進め、すべてに対して計測が行われたと判断した場合、処理を終了する。
【００８６】
なお、制御装置は、隣接するショット領域のフォーカス計測値と、ウェハアライメントマークのフォーカス計測値とにより、計測対象のショット領域のフォーカス値（Ｚ方向の位置）を予測してもよい。このとき、制御装置は、予測したフォーカス値（Ｚ方向の位置）になるように、ウェハステージ６をＺ方向に駆動制御する。これにより、フォーカス計測の誤差を低減することができる。
【００８７】
また、制御装置は、隣接するショット領域のフォーカス計測値だけでなく、既に計測済みの他のショット領域のフォーカス値を用いて、未計測のショット領域のフォーカス値の予測を行ってもよい。
【００８８】
また、図１２及び図１３に示したように、フォーカス計測領域５３のＹ方向の寸法が、ショット領域のＹ方向の寸法の２倍程度の長さであってもよい。このとき、ウェハアライメント検出系２１７が計測する中心点が、フォーカス計測領域５３の中心と重なるように構成されていてもよい。これにより、各ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対して、フォーカス計測領域５３においてフォーカス計測が行われてから、ウェハアライメントマーク２０ａ〜２０ｎのアライメント計測に移行しやすくできる。すなわち、Ｙ方向のステージ駆動を低減でき、スループット上有利となり、ステージの制御誤差を小さくすることができる。
【００８９】
次に、第３実施形態に係る露光装置を、図１４を用いて説明する。
【００９０】
露光装置３００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、制御装置の制御内容と、ウェハアライメント検出系１７の代わりにウェハアライメント検出系３１７を備える点とが、第１実施形態と異なる。
【００９１】
また、露光装置がウェハを露光する処理の流れが、図１５に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。
【００９２】
ステップＳ４１では、ステップＳ１（図２参照）と異なる計測処理が行われる。具体的には、計測処理の流れが、図１６に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。
【００９３】
ステップＳ５２（記憶ステップ）では、ウェハアライメント検出系３１７が、ウェハ内の任意のショット領域において、ショット領域のＸＹ位置及びフォーカス計測領域のＸＹ位置を計測し、計測結果を制御装置へ出力する。フォーカス検出系１６は、フォーカス計測を行い、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、あるショット領域、例えば、ショット領域ＳＡａを基準となるショット領域として選択する。
【００９４】
制御装置は、ウェハアライメント検出系３１７の計測結果と、ウェハアライメント検出マーク近傍を計測したフォーカス検出系１６の計測結果とに基づき、アライメント計測時のＺ位置に対するアライメント検出系３１７の計測結果の相対関係を記憶する。さらに、Ｚ方向にある一定量を駆動し、アライメント計測時のＺ位置に対するアライメント検出系３１７の計測結果を記憶する。これにより、アライメント検出系３１７のＺ方向の位置ズレに対するＸＹ計測誤差を算出することが可能となる。
【００９５】
また、ウェハアライメント検出系３１７のピントがアライメントマークに合った状態(ＸＹ計測誤差が小さい状態)を考える。このとき、制御装置は、ウェハアライメント検出系３１７の計測結果に基づき、ショット領域ＳＡａに対するフォーカス計測領域のＸＹ方向の相対位置を演算する。
【００９６】
この得られたＸＹ方向の相対位置とフォーカス検出系１６の計測結果を合わせて記憶しておく。さらに、ＸもしくはＹ方向にある一定量だけショット領域ＳＡａに対するフォーカス計測領域のＸＹ方向の相対位置を変位させる様に駆動を行い、このＸＹ方向の相対位置に対するフォーカス検出系１６の計測結果を記憶しておく。この様にして、ショット領域ＳＡａに対するフォーカス計測領域のＸＹ方向の相対位置とフォーカス計測値との相関（相関情報）を記憶する。同様に、ショット領域ＳＡｂ，・・・に対するフォーカス計測領域のＸＹ方向の相対位置とフォーカス計測値との相関（相関情報）を記憶する。この際ショット領域毎に相関（相関情報）を個別に記憶しておいても良いし、また、ショット領域間で平均化、関数近似などを行い、代表的な相関（相関情報）を記憶しておいても良い。
この相関情報は、ショット領域に対するフォーカス計測領域のＸＹ方向の相対位置と、フォーカス計測値の計測誤差との相関を示す情報である。
【００９７】
なお、相関情報は、フォーカスマッピング（ステップＳ３３）実施前の任意のタイミングで計測及び記憶されてもよい。また、相関情報は、ショット領域の配線や絶縁体等のパターンの構造に依存するところが大きいので、同一もしくは類似の配線や絶縁体等のパターンの構造を有する複数のショット領域もしくは最低１ショット領域を計測すればよい。しかしながら、各ショット領域において、配線や絶縁体等のパターンが反射率の誤差を有していたり、配線や絶縁体等のパターンの各層の厚みが誤差を有するなど、配線や絶縁体等のパターンの光学特性に誤差を有する場合がある。その場合には、ウェハ内の数ショットの平均、さらには、ウェハ毎の数ショットの平均値を記憶しておく事により、この誤差を平均化でき、精度良く相関情報を求めることが可能となる。
【００９８】
ステップＳ５６（演算ステップ）では、制御装置が、ステップＳ３３における計測結果（Ｚ方向の位置の情報）から、アライメント検出系３１７の計測領域のＺ方向の位置のずれ(ピントズレ)を演算する。制御装置は、このアライメント検出系３１７の計測領域のＺ方向の位置ズレと、ステップＳ３４における計測結果（Ｘ方向及びＹ方向の位置の情報）とから、目標計測領域とフォーカス計測領域とのＸＹ方向の相対位置のずれを演算する。
【００９９】
ステップＳ５８（補正ステップ）では、制御装置は、ステップＳ５６で演算した相対位置のずれと、ステップＳ５２で記憶した相関情報とに基づいて、ステップＳ３３で計測したフォーカス計測値を補正する。このとき、補正されたフォーカス計測値を、Ｚ方向の位置検出値とし、アライメント計測値を、Ｘ方向及びＹ方向の位置とし記憶する。
【０１００】
これにより、ショット領域とフォーカス計測領域とのＸ方向及びＹ方向の相対位置をウェハ面内の全ショット領域において一定とした場合と同様に、フォーカスマッピングにおけるパターンオフセット（プロセスオフセット）を正確に求めることが可能となる。
【０１０１】
また、ウェハアライメントマークがショット領域の上下一カ所、もしくは、ショット領域の左右に配置された場合であっても、精度良く、かつ、スループット上有利にパターンオフセット（プロセスオフセット）を計測することができる。
【０１０２】
なお、図１６のステップＳ５８は、ステップＳ３９の後に行われてもよい。
【０１０３】
次に、第４実施形態に係る露光装置を、図１７を用いて説明する。
【０１０４】
露光装置４００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、制御装置の制御内容と、フォーカス検出系１６の代わりにフォーカス検出系４１６を備える点とが、第１実施形態と異なる。
【０１０５】
また、露光装置がウェハを露光する処理の流れが、図１８に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。
【０１０６】
ステップＳ６１では、ステップＳ１（図２参照）と異なる計測処理が行われる。具体的には、計測処理の流れが、図１９に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。
【０１０７】
ステップＳ７３（面位置粗計測ステップ）では、フォーカス検出系４１６が、フォーカス計測領域４５３よりも先にショット領域ＳＡａに到達する先読み計測領域４６０に配置された計測点のＺ方向の位置を計測（粗計測）する。そのような計測点は、例えば、先読み用のスリット像ＰＳＬが結像される位置である。フォーカス検出系４１６は、計測結果（先読み用のスリット像ＰＳＬが結像されるＺ方向の位置）を制御装置へ出力する。制御装置は、計測結果を、計測した領域（先読み計測領域４６０）のＸＹ座標と共に記憶しておく。
【０１０８】
ステップＳ７６では、制御装置は、ステップＳ７３で求めたフォーカス計測値を用いて、目標計測領域に対するフォーカス計測領域４５３の相対位置が一定となるように、ウェハステージ６を駆動制御する。ここで、目標計測領域は、スリット像（例えば、図２０に示すスリット像ＳＬ１又はスリット像ＳＬ２）を結像したい目標とする領域であり、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対してＸＹＺ方向に相対的に一定の位置にある領域である。フォーカス計測領域４５３（図２０参照）は、スリット像（例えば、図２０に示すスリット像ＳＬ１又はスリット像ＳＬ２）が実際に投影された領域である。
【０１０９】
すなわち、制御装置は、ショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎに対するフォーカス計測領域４５３のＺ方向の相対位置が複数のショット領域ＳＡａ〜ＳＡｎにおいて一定となるように、ウェハＷＦ１を移動する。
【０１１０】
ステップＳ７７（面位置精計測ステップ）では、次の処理を行う。フォーカス検出系４１６は、フォーカス計測領域４５３（図２０参照）に配置された複数の計測点（例えば、スリット像ＳＬ１及びスリット像ＳＬ２）のＺ方向の位置を精計測して、計測結果を制御装置へ出力する。制御装置は、計測結果を記憶する。
【０１１１】
なお、図２０では、フォーカス計測進行方向に３本のスリット像（先読み用のスリット像ＰＳＬ、スリット像ＳＬ１及びスリット像ＳＬ２）を配置した例が示されている。この代わりに、フォーカス計測進行方向には、１つ以上の先読み用のスリット像と、１つ以上の（フォーカス計測領域の）スリット像と、が配置されていてもよい。
【０１１２】
また、ウェハ全面のフォーカスを行うウェハマッピング中（ステップＳ７５）においては、フォーカス計測の進行方向がＹ方向に切り替わってもよい。この場合、計測進行方向の前列のマーク群を先読みマーク群と設定する。ここで、計測方向は、＋Ｙ方向であってもよいし、−Ｙ方向であってもよい。
【０１１３】
次に、第５実施形態に係る露光装置を、図２１を用いて説明する。
【０１１４】
露光装置５００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、シングルステージ型液浸露光装置である点で、第１実施形態と異なる。
【０１１５】
露光装置５００では、投影光学系９とウェハＷＦとの間の少なくとも一部を屈折率が１よりも大きい液体５２９で浸して投影光学系９の開口数（Ｎ.Ａ.）の増大を図ることにより、解像力が向上を図られる。この露光装置５００では、ウェハＷＦと投影光学系９との間の空間に、フォトレジスト層の屈折率に近い屈折率を有する液体５２９が充填されている。これにより、ウェハＷＦ側から見た投影光学系９の有効開口数が増加し、解像力を向上させることができる。
【０１１６】
露光装置５００では、露光する前にウェハＷＦと投影光学系９との間をフォトレジスト層の屈折率に近い屈折率を有する液体５２９で浸すために、フォーカス検出系５１６がウェハＷＦの表面位置（フォトレジストの表面位置）を計測しにくくなる。つまり、露光装置５００では、露光と同時にショット領域のフォーカス計測を行うことができないので、露光前に予め計測処理Ｓ１（図２２参照）を行っておく必要がある。なおウェハＷＦと投影光学系９との間を浸す液体５２９は、液体供給装置５２７によって露光前に供給され、露光後に液体回収装置５２８によって回収される。
【０１１７】
また、露光装置がウェハを露光する処理の流れが、図２２に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。
【０１１８】
ステップＳ８２では、ウェハＷＦと投影光学系９との間の空間に、フォトレジスト層の屈折率に近い屈折率を有する液体５２９が充填される。
【０１１９】
次に、本発明の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図２３は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップＳ９１（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Ｓ９２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスク（原版又はレチクルともいう）を作製する。一方、ステップＳ９３（基板製造、準備工程）ではシリコン等の材料を用いて基板（基板ともいう）を製造する。ステップＳ９４（基板プロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクと基板を用いて、上述の露光装置によりリソグラフィー技術を利用して基板上に実際の回路を形成する。次のステップＳ９５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ９４によって作製された基板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）等の組み立て工程を含む。ステップＳ９６（検査）ではステップＳ９５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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップＳ９７でこれを出荷する。
【０１２０】
上記ステップＳ９４の基板プロセスは以下のステップを有する。すなわち、基板の表面を酸化させる酸化ステップ、基板表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、基板上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、基板にイオンを打ち込むイオン打ち込みステップを有する。また、基板に感光剤を塗布するレジスト処理ステップを有する。上記の露光装置を用いて、レジスト処理ステップ後の基板を、マスクのパターンを介して露光し、レジストに潜像パターンを形成する露光ステップを有する。露光ステップで露光した基板上のレジストに形成された潜像パターンを現像する現像ステップを有する。さらに、現像ステップで現像した潜像パターン以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】第１実施形態に係る露光装置の構成図。
【図２】露光装置がウェハを露光する処理の流れを示すフローチャート。
【図３】計測処理の流れを示すフローチャート。
【図４】ショット領域とウェハアライメントマークとを示す図。
【図５】ショット領域とウェハアライメントマークとを示す図。
【図６】フォーカス計測領域を示す図。
【図７】ショット領域において同一のパターンが繰り返される場合を示す図。
【図８】第１実施形態の変形例に係る露光装置の構成図。
【図９】第２実施形態に係る露光装置の構成図。
【図１０】露光装置がウェハを露光する処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】計測処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】フォーカス計測領域とウェハアライメントマークとを示す図。
【図１３】フォーカス計測領域とウェハアライメントマークとを示す図。
【図１４】第３実施形態に係る露光装置の構成図。
【図１５】露光装置がウェハを露光する処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】計測処理の流れを示すフローチャート。
【図１７】第４実施形態に係る露光装置の構成図。
【図１８】露光装置がウェハを露光する処理の流れを示すフローチャート。
【図１９】計測処理の流れを示すフローチャート。
【図２０】フォーカス計測領域と先読み計測領域とを示す図。
【図２１】第５実施形態に係る露光装置の構成図。
【図２２】露光装置がウェハを露光する処理の流れを示すフローチャート。
【図２３】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図。
【図２４】本発明の課題を示す図。
【図２５】本発明の課題を示す図。
【図２６】本発明の課題を示す図。
【符号の説明】
【０１２２】
１６，４１６，５１６  ウェハアライメント検出系
１７，２１７，３１７，５１７  フォーカス検出系
１００，１００ｉ，２００，３００，４００，５００  露光装置
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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