(57)【要約】【課題】  レチクルとウエハとの位置合わせの精度及びスループットを向上させる。【解決手段】  レチクルまたはそれ相当の位置に構成されたキャリブレーションマークを従来の構成よりも多く構成する。更に、それらのキャリブレーションマークの中から適切な計測マークを選択し、それらの相対位置を、ウエハ側に構成された基準マークによって、検出する。更に、複数のキャリブレーションマークを特別な配置にする事で、高精度且つ高スループットな検出が可能となる。【選択図】  図１
2008053618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版を露光光にて照明する照明光学系と、感光基板上に前記原版の像を投影する投影露光光学系と、前記感光基板を保持し且つ駆動可能な可動ステージと、前記原版に形成された位置検出用マークと前記可動ステージ上に形成された基準マークとの相対位置を検出する位置検出手段とを備える露光装置において、
前記位置検出用マークは第一方向の位置を測定可能な第一マークと該第一方向とは交差する第二方向の位置を測定可能な第二マークとから成り且つ前記第一マークと該第二マークが該第一方向に第一順番に並んで構成されたマーク群の３個以上から構成され、
前記位置検出手段は、前記３個以上のマーク群を構成する前記第一マーク及び第二マークのうち複数のマークを選択し、選択された複数のマークと前記基準マークとの相対位置検出結果に基づいて前記原版と可動ステージとの相対位置を算出する事を特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記位置検出手段は、前記３個以上のマーク群のうち、２つの群からは前記第二マークを、他の群からは前記第一マークを選択し、選択した各マークと前記基準マークとの相対位置を同時に検出可能である事を特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、前記３個以上のマーク群のうち、２つの群からは前記第一マークを、他の群からは前記第二マークを選択し、選択した各マークと前記基準マークとの相対位置を同時に検出可能である事を特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
原版を露光光にて照明する照明光学系と、感光基板上に前記原版の像を投影する投影露光光学系と、前記感光基板を保持し且つ駆動可能な可動ステージと、前記原版に形成された位置検出用マークと前記可動ステージ上に形成された基準マークとの相対位置を検出する位置検出手段とを備える露光装置において、
前記位置検出用マークは、第一方向の位置を測定可能な第一マークと該第一方向とは交差する第二方向の位置を測定可能な第二マークから成り且つ前記第一マークと該第二マークが該第一方向に第一順番に並んで構成された第一マーク群の２個以上と、前記第一マークと前記第二マークが前記第一方向に該第一順番とは異なる第二順番に並んで構成された第二マーク群の２個以上とから構成され、
前記位置検出手段は、前記第一及び第二マーク群を構成する前記第一マーク及び第二マークのうち複数のマークを選択し、選択された複数のマークと前記基準マークとの相対位置検出結果に基づいて前記原版と可動ステージとの相対位置を算出する事を特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記位置検出手段は、前記第一マーク群からは前記第一マークを、前記第二マーク群からは前記第二マークを選択し、選択した各マークと前記基準マークとの相対位置を同時に検出可能である事を特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記位置検出手段は、前記第一マーク群からは前記第二マークを、前記第二マーク群からは前記第一マークを選択し、選択した各マークと前記基準マークとの相対位置を同時に検出可能である事を特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項７】
原版を露光光にて照明する照明光学系と、感光基板上に前記原版の像を投影する投影露光光学系と、前記感光基板を保持し且つ駆動可能な可動ステージと、前記原版に形成された位置検出用マークと前記可動ステージ上に形成された基準マークとの相対位置を検出する位置検出手段とを備える露光装置を用いて原版上のパターンを感光基板上に露光転写する露光方法であって、
前記位置検出用マークは、第一方向の位置を測定可能な第一マークと該第一方向とは交差する第二方向の位置を測定可能な第二マークとから成り且つ前記第一マークと該第二マークが該第一方向に第一順番に並んで構成されたマーク群の３個以上から構成され、
前記３個以上のマーク群を構成する前記第一マーク及び第二マークのうちの複数のマークと前記基準マークと前記位置検出手段とを用い、前記原版と可動ステージとの相対位置を検出する工程を備える事を特徴とする露光方法。
【請求項８】
原版を露光光にて照明する照明光学系と、感光基板上に前記原版の像を投影する投影露光光学系と、前記感光基板を保持し且つ駆動可能な可動ステージと、前記原版に形成された位置検出用マークと前記可動ステージ上に形成された基準マークとの相対位置を検出する位置検出手段とを備える露光装置を用いて原版上のパターンを感光基板上に露光転写する露光方法であって、
前記位置検出用マークは、第一方向の位置を測定可能な第一マークと該第一方向とは交差する第二方向の位置を測定可能な第二マークから成り且つ前記第一マークと該第二マークが該第一方向に第一順番に並んで構成された第一マーク群の２個以上と、前記第一マークと前記第二マークが前記第一方向に該第一順番とは異なる第二順番に並んで構成された第二マーク群の２個以上とから構成され、
前記第一及び第二マーク群を構成する前記第一マーク及び第二マークのうちの複数のマークと前記基準マークと前記位置検出手段とを用い、前記原版と可動ステージとの相対位置を検出する工程を備える事を特徴とする露光方法。
【請求項９】
前記第一マーク群から前記第一マークを、前記第二マーク群から前記第二マークを選択して同時に位置検出する第一工程と、前記第一マーク群から前記第二マークを、前記第二マーク群から前記第一マークを選択して同時に位置検出する第二工程と、該第一工程及び該第二工程から得られる前記投影光学系のフォーカス方向の位置検出結果から該投影光学系の前記パターン像のフォーカスに関する位置または収差情報を算出する第三工程とを有する事を特徴とする請求項８に記載の露光方法。
【請求項１０】
請求項１または４に記載の位置検出用マークを備えることを特徴とする露光用原版。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の微小デバイスの製造に好適な露光装置及び方法に関する。本発明は、特に、被検出物体の位置を高精度に検出し、且つマスク上のパターンを被検出物体上に高精度に投影露光可能な露光装置において、前記マスク上のパターンと前記被検出物体の位置を高精度に行う為の位置検出方法を用いた投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、半導体素子の製造技術の進展は目覚ましく、また、それに伴う微細加工技術の進展も著しい。特に光加工技術はサブミクロンの解像力を有する縮小投影露光装置、通称ステッパーが主流であり、更なる解像力向上に向けて光学系の開口数（ＮＡ）の拡大や、露光波長の短波長化が図られている。
露光波長の短波長化に伴って、露光光源もｇ線、ｉ線の高圧水銀ランプからＫｒＦ更にＡｒＦのエキシマレーザーに変移してきている。
更には、解像力の向上及び露光時の焦点深度確保の為、ウエハと投影露光光学系の空間を液浸状態にし、露光可能な投影光学系を有する投影露光装置が登場して来ている。
【０００３】
また、投影パターンの解像力の向上に伴って、投影露光装置に於けるウエハとマスク（レチクル）を相対的位置合わせす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。投影露光装置は高解像度の露光装置であると同時に高精度な位置検出装置としての機能も要求されている。
【０００４】
別な観点として露光装置は、高スループットである事も重要な機能であり、これを達成する露光装置として、ステージを複数構成したツーステージタイプの露光装置がある。
ツーステージタイプの露光装置においては、ウエハの位置を検出（アライメント、フォーカス）する計測空間（以降、メトロ空間）と、その測定結果を基に、露光を行う露光空間の少なくとも２つの空間を有している。
尚、メトロ空間と露光空間へのウエハ搬送方法の一つとして、複数の駆動ステージを構成し、それらを交互に入れ替えるものがある。
【０００５】
メトロ空間には、ウエハ上に構成されたアライメントマークを光学的に検出するアライメント検出系が構成されており、その検出系からの位置情報より露光空間での露光位置を決定する。一つのステージがメトロ空間から露光空間へ移動する際に、その相対位置を管理する必要がある為、ステージ上には基準マークが構成されている。
【０００６】
この基準マークをメトロ空間において、アライメント検出系で測定し、その基準マークに対して、ウエハ上のアライメントマークを検出する。その後、ステージが露光空間に移動し、露光空間側でレチクルと基準マークの相対位置を検出する事で、メトロ空間と露光空間の相対位置が保証される。従って、ツーステージタイプの露光装置においては、ステージ上に構成された基準マークを２つのステーションで測定する必要がある。
【０００７】
更に露光が終了した後は、再度メトロ空間側にステージが移動し、次のウエハの位置検出及び基準マークの位置検出を行う。以上の様に複数のウエハを露光する場合、基準マークもメトロ空間、露光空間、メトロ空間と言う具合に繰り返し計測が行われる。
【０００８】
従来から露光空間側での上記基準マークの検出方法として、基準マークは露光光が透過する透過部と、光を遮光する遮光部からなるパターンを有し、その透過部から抜けた光量から位置を検出する方法が提案されている。レチクル上にも開口部を持つパターンを構成し、その開口部を露光光で照明する。レチクル上の開口部を透過した光は投影レンズによって、ウエハステージに構成された基準マーク上に、レチクル上の開口部の像を結ぶ。この開口部の像に対して、上記基準マークの開口部を相対変化（平面方向及びＦｏｃｕｓ方向）させる。すると、基準マークの開口部を透過した光強度が変化するので、その変化プロファイルからレチクルとウエハステージの相対位置を検出（以下、「基準マーク計測」と定義する）する。
【０００９】
こうしたレチクルとウエハステージの相対位置合わせは、上記のツーステージタイプの露光装置に限らず、シングルステージの場合にも用いられる場合がある。その場合は、ウエハ上のマークを検出する位置検出系と露光時の位置（所謂、ベースライン）を測定する為に用いられる。
【００１０】
一方、露光装置としては、スループットと言う観点で出来るだけ性能を上げる必要がある。そうした観点で、上記のレチクルとウエハステージの相対位置計測、或いはベースライン計測に掛ける時間を極力低減しなくてはならない。
特にツーステージタイプの露光装置においては、基準マーク計測が毎ウエハで発生する為、そのスループットへの影響は大きいと言える。
また、上記基準マークを用いて、レチクルとウエハの回転成分やレチクルパターンの倍率成分も測定可能であるが、やはりそれら測定を行う場合、スループットの低下を招いてしまうと言う問題が発生する。
【００１１】
図１３は、従来のレチクル上に構成した開口部分（以下、「キャリブレーションマーク」）とウエハステージ側に構成された基準マークの模式図を示す。レチクル２上には、図１３（ａ）に示す様に、Ｘ方向の位置を計測する為の開口部６０１、６０３と、Ｙ方向の位置を計測する為の開口部６０２、６０４が構成されている。
図１３（ｃ）は、ウエハステージ上に構成された基準マークをＺ軸方向（レチクル側から見下ろす）から観察した上記レチクル上の開口部に対応した基準マーク側の開口部を示している。すなわち、ウエハステージ上には、レチクル２上の開口部６０１、６０３に対応して、基準マーク側開口部６０５が、レチクル２上の開口部６０２、６０４に対して、基準マーク側開口部６０６が構成されている。
【００１２】
図１３（ｂ）は、この基準マークを断面方向から観察した模式図を示している。本図において、開口部３２ａ、３２ｂが構成されており、３２ａは６０５に対応し、３２ｂは６０６に対応したものとなっている。尚、開口部３２ａ、３２ｂを透過した光が光電変換素子３０、３０’に入射し、その光量を測定する。光電変換素子３０、３０’は個別に検出可能になっており、両方の開口部（キャリブレーションマーク）３２ａ、３２ｂに光が同時に入射したとしても、分離して検出が可能になっている。
【００１３】
以上の様に、従来はレチクル２上の開口部（キャリブレーションマーク）は、基準マーク側開口部６０５、６０６に対応して６０１、６０２と６０３、６０４の２組が構成されていた。また、レチクル２上の２組のキャリブレーションマークの位置を１組の基準マーク６０５，６０６を２ヶ所に移動して計測する事を前提にしており、レチクル２上のキャリブレーションマーク６０１、６０２の組と６０３、６０４の組とは同じ向きに構成されていた。
【特許文献１】特開２００５−１７５４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
レチクル２の回転成分を測定する為には、例えば、レチクル２上の２ヶ所に構成されているＹ方向マーク６０２と６０４のＹ方向の計測差分値を見る事で検出が可能である。つまり２つのＹマークの間隔Ｌとして、それぞれのＹマークの計測差分値ΔＹとした場合、回転成分θはθ＝ΔＹ／Ｌとなる。従って、出来るだけＬを長くする事で測定精度が向上する事は、容易に判る。
しかしながら、従来技術では、同一マーク６０２、６０４をレチクルの左右に構成して、基準マーク上の同じ開口部６０６でウエハステージを駆動し、計測していた為、計測時間が掛かってしまう、という問題があった。また、基準マーク側の開口部６０５、６０６を光電変換素子の大きさ以上の間隔をおいて配置する必要がある為、レチクル２上に構成されている開口部６０２と６０４との間隔Ｌが狭くなってしまう、という問題があった。間隔Ｌが狭いと、回転成分の測定精度向上に支障があることは上述のとおりである。
本発明は、ウエハステージ等の可動ステージとレチクル等の原版との相対位置検出を、極力スループットを落さず、高精度に行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決する為の露光装置は、原版を露光光にて照明する照明光学系と、感光基板上に前記原版の像を投影する投影露光光学系と、前記感光基板を保持し且つ駆動可能な可動ステージとを備える。また、前記原版に形成された位置検出用マークと前記可動ステージ上に形成された基準マークとの相対位置を検出（または計測）する位置検出手段を備える。そして、本発明の第１の態様では、前記位置検出用マークは第一方向の位置を測定可能な第一マークと該第一方向とは交差する第二方向の位置を測定可能な第二マークとから成るマーク群の３個以上から構成される。このマーク群は、前記第一マークと第二マークは前記第一方向に第一順番に並んで構成されている。更に、前記位置検出手段は、前記３個以上のマーク群を構成する前記第一マーク及び第二マークのうち複数のマークを選択し、選択された複数のマークと前記基準マークとの相対位置検出結果に基づいて前記原版と可動ステージとの相対位置を算出する。
【００１６】
また、本発明の第２の態様では、前記位置検出用マークが、前記第一マークと前記第二マークが前記第一方向に互いに異なる順序で配置された第一マーク群及び第二マーク群の２個以上で構成される。また、前記位置検出手段は、第一及び第二マーク群を構成する第一マーク及び第二マークのうち複数のマークを選択し、選択された複数のマークと前記基準マークとの相対位置検出結果に基づいて前記原版と可動ステージとの相対位置を算出する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マーク群から適切な位置検出用マークを選択し、基準マークとの相対位置を検出する事で、可動ステージと原版との高精度且つ高スループットな検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、ウエハ（感光基板）を搭載するウエハステージ（可動ステージ）上に基準マークが構成され、それ対応してレチクル（原版）上にキャリブレーションマーク（位置検出用マーク）が構成される。これらの基準マーク及びキャリブレーションマークに関して、複数のキャリブレーションマークを構成して、それらを用いて基準マークとの相対位置を検出し、この検出結果に基づいてレチクルとウエハステージとの相対位置を算出する。更には、レチクル上に配置するこれら複数のキャリブレーションマークの配置方法に工夫を施す事でより高精度化を可能にする。
【００１９】
具体的には、レチクルまたはそれ相当の位置に構成されたキャリブレーションマークを従来の構成よりも多く構成する。更に、それらを同時に計測可能なウエハ側に構成された基準マークによって、それら相対位置を検出する。その際に、それらキャリブレーションマーク配置に工夫を施し、マーク群から適切な計測マークを選択し計測する事で、高精度且つ高スループットな検出を可能とする。キャリブレーションマークとしては、Ｘ方向（第一方向）の位置を測定可能なＸマーク（第一マーク）と、第一方向と交差（直交）するＹ方向（第二方向）の位置を測定可能なＹマーク（第二マーク）とを用意する。
【００２０】
一例として、レチクル上に構成するキャリブレーションマークに関して、配置順の異なる２種類のマーク群（第一マーク群及び第二マーク群）をそれぞれ複数個（２個以上）構成する。それらに対応したマークを基準マーク側にも構成する。ここで、基準マーク側に構成したマークは同時に計測可能な配置となっている。レチクル上のこれら２種類のマーク群を補正項目（倍率、回転等）に応じて、使い分けをする事で常に高精度且つ、高スループットでの測定が可能となる。マークの配置順は、第一マーク群がＸ方向へＸマーク、Ｙマークの順番（第一順番）に並んでいるとすると、第二マーク群は、逆に、Ｙマーク、Ｘマークの順番（第二順番）に並べる。
尚、補正項目の一部について精度向上を期待しなくても足りる場合は、第一マーク群または第二マーク群の一方を３個以上第一方向に配置するだけでもよい。
【００２１】
このように、レチクルに構成されたキャリブレーションマークをウエハ側に構成された基準マークによって、それら相対位置を検出する際に、それらキャリブレーションマーク配置に工夫を施す事で、高精度且つ高スループットな検出が可能となる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
［実施例１］
図４を用いて、シングルステージタイプの露光装置の概要を説明する。露光光を照明する照明光学系１から照射された光は、不図示のレチクルステージ上に構成されたレチクルセットマーク１２，１２’を基準に配置されたレチクル２を照明する。レチクル２はレチクルステージ上のレチクルセットマーク１２、１２’とレチクル２上に構成された不図示のレチクルセットマークを同時に観察可能なレチクルアライメントスコープ１１により位置決めされている。
【００２３】
レチクル２上のパターンを透過した光は、投影レンズ３により、その像をウエハ６上に結像し、ウエハ６上に露光パターンを形成する。ウエハ６は、ＸＹＺ及び回転方向に駆動可能なウエハステージ８上に保持されている。ウエハステージ８上には、後述するベースライン計測用の基準マーク１５が構成されている。
【００２４】
一方、ウエハ６上にはアライメントマーク（不図示）が構成されており、それらアライメントマーク位置を専用の位置検出装置４にて測定する。尚、ウエハステージ８は、干渉計ミラー７を参照する干渉計９で常に、その位置を測定されている。干渉計９の測定結果及び、位置検出装置４によるアライメントマーク計測結果から、ウエハ６上に形成されたチップの配列情報を算出する。
【００２５】
また、ウエハ６に露光する際に、投影レンズ３が形成する像のフォーカス位置に対して、位置合わせを行う必要があるが、そのウエハ６のフォーカス方向の位置を検出するフォーカス検出装置５０１〜５０８が構成されている。光源５０１から出射した光が、照明レンズ５０２、スリットパターン５０３、ミラー５０５を通り、そのスリットパターンをウエハ６上に斜め方向から投影する。ウエハ６上に投影されたスリットパターンは、ウエハ表面で反射し、対向側に構成された検出レンズ５０７によって、ＣＣＤ等の光電変換素子５０８に到達する。光電変換素子５０８によって得られらスリットパターン像の位置からウエハ６のフォーカス方向の測定が可能となる。
【００２６】
上記の様に、位置検出装置４でウエハ６上に形成されているチップ配列情報を検出するが、それに先立って、位置検出装置４とレチクル２の相対位置関係（ベースライン）を求める必要がある。
【００２７】
ベースラインの測定方法の概略を図１、２、５、６を用いて説明する。図１は、レチクル２上に構成された位置補正マーク（以下、「キャリブレーションマーク群」）２４ａ〜２５ｂを示している。また、図２は、図１に示しているキャリブレーションマーク群２４ａ〜２５ｂを詳細に説明したものである。Ｙ方向を計測する為の計測マーク（以下、「キャリブレーションマーク」）２６ａ（２７ａ）及びＸ方向を計測する為のキャリブレーションマーク２６ｂ（２７ｂ）が、キャリブレーションマーク群２４ａ〜２５ｂにそれぞれに対して図示した向きに構成されている。キャリブレーションマーク２６ａ（２７ａ）はＸ方向に長手方向を持つ開口部及び遮光部の繰り返しパターンとして構成されている。また、キャリブレーションマーク２６ｂ（２７ｂ）は、２６ａ（２７ａ）と直交するＹ方向に開口部を持つマークとして構成されている。
【００２８】
尚、本実施例においては、ＸＹ座標系を図示の様に定義した際に、ＸＹの方向にあった計測マークとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、ＸＹ軸に対して４５°或いは１３５゜傾いた計測マークを構成しても良い。それら構成しているマークの向きは、本発明において限定されるものではない。
【００２９】
レチクル２上に構成されたこれらキャリブレーションマーク２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂに露光光が照明系１によって照明される。すると、これらキャリブレーションマーク２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの透過部を抜けた光は、投影光学系３によって、その開口パターン像をウエハ側のベストフォーカス位置に形成する。
【００３０】
一方、ウエハステージ８上には、基準マーク１５が構成されている。基準マーク１５について、詳細に図６を用いて説明する。基準マーク１５は、上述したレチクル２上のキャリブレーションマーク２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ投影像と同じ大きさを持つ、開口パターン２２ａ、２２ｂを有している。基準マーク１５を断面方向から示したのが図６（ａ）であり、開口パターン２２ａ、２２ｂは、露光光に対して遮光特性を持つ遮光体３１と複数の開口部３２によって、形成されている（本図では開口部は１本のみ）。開口部３２を透過した光は、基準マーク１５の下に構成されている光電変換素子３０に到達する。光電変換素子３０によって開口部３２を透過した光の強度を測定する事が可能となっている。
【００３１】
更に基準マーク１５上には、キャリブレーションマーク２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂに相当する開口パターン２２ａ、２２ｂ以外に、位置検出装置４で検出可能な位置計測マーク２１が構成されている。位置計測マーク２１が、位置検出装置４の観察領域に駆動され、位置検出装置４により検出された結果とその時の干渉計の結果より、位置計測マーク２１の位置が求められる。
【００３２】
次に上記の基準マーク１５を用いて、投影光学系に対する位置検出装置４の相対位置（ベースライン、図５中にＢ．Ｌ．として示す）を求める方法について、詳細に説明する。先ずレチクル２上に構成されたキャリブレーションマーク２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂを投影光学系３の露光光が通過する所定の位置に駆動される。ここでは、キャリブレーションマーク２６ａを例にして以降では説明を行う。その他のキャリブレーションマーク２６ｂ、２７ａ、２７ｂに関しても、同様な考え方が適用可能である為である。
【００３３】
所定の位置に駆動されたキャリブレーションマーク２６ａに対して、露光光が照明光学系１によって、照明される。キャリブレーションマーク２６ａの透過部を抜けた光は、投影光学系３によって、ウエハ空間上の結像位置にそのマークパターン像として結像する。マークパターン像に対して、同形状の開口パターン２２ａをウエハステージ８を駆動して、一致する位置に配置する。その時、基準マーク１５がキャリブレーションマーク２６ａの結像面（ベストフォーカス面）に配置されている状態で、開口パターン２２ａをＹ方向に駆動させながら、光電変換素子３０の出力値をモニタする。
【００３４】
開口パターン２２ａのＹ方向の位置と光電変換素子３０の出力値をプロットした時の模式的なグラフを図１０に示す。図１０において、横軸が開口パターン２２ａのＹ方向の位置であり、縦軸が光電変換素子３０の出力値Ｉである。この様に、キャリブレーションマーク２６ａと開口パターン２２ａの相対位置を変化させると、得られる出力値も変化する。この変化カーブ４０の内、キャリブレーションマーク２６ａを通過した光が、開口パターン２２ａの開口部と一致している所（Ｙ０）で最大強度となる。この一致した位置Ｙ０を求める事で、キャリブレーションマーク２６ａの投影光学系３によるウエハ空間側の投影像の位置を求める事が可能となる。尚、検出位置Ｙ０の算出方法は、得られた変化カーブ４０に対して、所定の領域で重心計算や関数近似等によって、ピーク位置を求める事で、安定した高精度な計測値が得られる。
【００３５】
以上はキャリブレーションマーク２６ａを用いての計測に関して説明した。しかし、キャリブレーションマーク２６ｂ、２７ａ、２７ｂに対応する開口パターン２２ａや２２ｂを用いて、同様に検出する事でキャリブレーションマーク２６ａ〜２７ｂの投影光学系３による投影像の位置を検出可能な事は明白であろう。
【００３６】
尚、上述では投影像のベストフォーカス面に基準マーク１５がある前提で説明したが、実際の露光装置においては、フォーカス方向（Ｚ方向）に関しても不定の場合がある。その場合、基準マーク１５をＺ方向に駆動しながら、光電変換素子３０の出力値をモニタする事で、ベストフォーカス面を求める事が可能である。その場合、図１０に示したグラフにおいて、横軸をフォーカス位置、縦軸を出力値Ｉと考えれば、同様な処理によってベストフォーカス面を算出する事が可能である。
【００３７】
尚、基準マーク１５がＸＹ方向にずれて、且つＺ方向にもずれている場合、いずれかの方向から計測を行い、所定の精度で求めた後、別の方向の位置を検出する。以上を交互に繰り返す事によって、最終的には最適位置が算出可能である。例えば、Ｚ方向にずれている状態で、Ｘ方向に駆動し、Ｘ方向の精度の低い計測を行い、おおよそのＸ方向の位置を算出する。その後、その位置でＺ方向に駆動して、ベストフォーカス面を算出する。次にベストフォーカス面で再度、Ｘ方向に駆動して計測する事で、Ｘ方向の最適位置を高精度に求める事が可能である。通常、この様に交互の計測を一度行えば、高精度な計測は可能である。尚、以上の例ではＸ方向からの計測を先に開始したが、Ｚ方向の計測から行っても最終的には高精度な測定が可能である。
【００３８】
以上の様に、ＸＹ方向に対して、キャリブレーションマーク２６ａ〜２７ｂの投影像の位置を算出した後、基準マーク１５を位置検出装置４側に駆動して、位置計測マーク２１の位置を検出する。ウエハステージ８の駆動量及び位置検出装置４の検出結果を用いる事で、投影光学系３と位置検出装置４との相対位置（ベースライン）の算出が可能となる。
【００３９】
以上のベースライン計測は、ウエハステージが一つのみ構成される所謂、シングルステージタイプの露光装置において、実施される。一方、ウエハステージが２個（複数）構成されているツーステージタイプの露光装置においては、ベースラインと言う概念ではないが、基準マーク１５を位置検出装置４と投影光学系３によるキャリブレーションマークとの相対位置検出に用いる。
【００４０】
ツーステージタイプの露光装置の模式図を図８に示す。本図を用いて、基準マーク１５の使用方法について説明する。
ツーステージタイプの露光装置においては、ウエハのアライメント、フォーカス等計測を行うメトロ空間１００と、その計測結果に基づいて露光を行う露光空間１０１との２つの領域に分けられる。それら空間を２つのウエハステージが交互に入れ替わり、計測、露光を繰り返す事になる。尚、個々ではウエハステージ８上に構成されている基準マーク１５等は、上述において説明済みのものと同じとする。
【００４１】
メトロ空間１００では、位置検出装置４で基準マーク１５上の位置検出マーク２１の位置を算出する。その位置に対して、ウエハ６上に構成されてアライメントマーク（不図示）を同様に検出して、ウエハ６上に形成されているチップの配列情報を算出する。つまり、基準マーク１５に対するチップの配列情報として算出し、装置に記憶する。また、フォーカスに関しても同様に、基準マーク１５のＺ方向の位置に対するウエハ６の高さとして、検出する。具体的には、基準マーク１５をフォーカス検出系５によって、そのＺ方向の位置を検出する。次に、ウエハステージ８をＸＹ駆動して、ウエハ６全面のＺ方向の位置を検出する。その計測をウエハステージ８のＸＹ方向の位置に関するウエハ６のＺ方向の位置として求め、それを装置内に記憶する。尚、ＸＹの位置に対するＺ方向の位置を算出する事を以降、フォーカスマッピングと呼ぶ。このフォーカスマッピングも基準マーク１５の位置基準で行われている。
【００４２】
以上の様に、メトロ空間１００では、チップの配列情報及びフォーカスマッピング情報のいずれも基準マーク１５に対して求められており、その基準マーク１５とウエハの相対位置を変化させないまま、ウエハステージ８を露光空間へ移動させる。
次に、移動されたウエハステージ８に対して、それに構成されている基準マーク１５とレチクル２上に構成されたキャリブレーションマークとの相対位置を求める。算出方法は先に述べた方法と同様である。この様にして、レチクル２と基準マーク１５の相対位置（ＸＹＺ）が求められると、基準マーク１５からのウエハ６の相対位置が求められている為、レチクル２とウエハ６上の各チップとの相対位置情報が求まる。その情報に基づいて、露光動作が開始される。
【００４３】
尚、上記ではキャリブレーションマーク２６ａ〜２７ｂは、レチクル２上に構成されている前提で説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スキャンステージタイプの露光装置の場合、レチクル２側のレチクルステージ１９も駆動可能になっている。このレチクルステージ１９上のレチクル２とは異なる位置に、レチクル２と同等な部材で作成され、固定されたレチクル基準プレート１７，１８上にキャリブレーションマーク２６ａ〜２７ｂを構成しても良い。このレチクル基準プレート１９上のキャリブレーションマークを用いてもウエハ空間側の基準マーク１５の同様な計測が可能である。
【００４４】
尚、レチクル基準プレート１９を用いて、基準マーク１５との相対位置計測する意味としては、上記のウエハステージ８の位置を検出する為以外に、投影光学系３の光学性能（収差）等を測定する為に用いられる。それは、常に同じレチクル基準プレートを用いて測定する事が可能な為、経時的な変化等を捉え易くなる、レチクル２のパターンの描画精度を排除できる等と言ったメリットがある。
【００４５】
以上の様に、シングルステージタイプの露光装置と同様に、ツーステージタイプの露光装置おいても、レチクル２上に構成されたキャリブレーション２６ａ〜２７ｂ、基準マーク１５上の開口パターン２２を用いて、その相対位置が検出される。シングルステージタイプの露光装置の場合、このキャリブレーションマークの計測はベースライン計測時になる為、適宜行われる事が通例となっている。それは、理論的には投影光学系３と位置検出装置４の相対位置が安定している場合、一度測定してしまえばその値は変化しない為である。露光装置はスループット性能も重要な要素であり、こうしたベースライン計測は極力頻度を減らしたいとされている。
【００４６】
一方、ツーステージタイプの露光装置においては、ウエハステージ８がメトロ空間から露光空間に移る時に、ウエハステージ８の位置が不定（必要精度に対して、満足していない）状態になってしまう場合がある。そうした場合、複数枚あるウエハ６に対して、それぞれに上記のキャリブレーションマーク計測が必要になる。従って、スループットと言う観点では出来るだけ、このキャリブレーションマーク計測に掛ける時間を短くしたい。特に、レチクル２の姿勢に対して、ウエハステージ８の回転位置等も合わせたい場合、レチクル２上の複数の位置に構成されたキャリブレーションマークを計測する必要がある。複数の位置に構成されてキャリブレーションマークを個別に計測しているのでは、やはりスループットを落してしまう為、出来るだけ複数個所のキャリブレーションマークを同時に測定したい。その為には、図６で示した様に、基準マーク１５には一ヶ所の開口パターンを配置するのではなく、レチクル２上のキャリブレーションマークに対応した位置に、複数個光電変換素子３０を備えた基準マーク１５が必要になる。
【００４７】
以下では、高スループットを考慮した場合に、必要になる基準マーク１５の形態及びそれに対応したレチクル２上のキャリブレーションマークの配置条件について、説明する。本実施例では、この高スループットを達成する為に良好な、キャリブレーションマークの配置方法を開示する。
【００４８】
図１及び図２に戻り、キャリブレーションマークの配置方法について、説明する。図１において、遮光帯４０の内側に実素子パターンが形成された露光エリア４１が構成されている。その遮光帯４０の周辺部にキャリブレーションマーク群２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂが構成されており、スキャン方向であるＹ軸に対して、プラス側とマイナス側に配置されている。更に、キャリブレーションマーク群２４ａ、２５ａに関しては、図２（ａ）に示されている様に、Ｙ方向の測定が可能なキャリブレーションマーク２６ａと、Ｘ方向の測定が可能なキャリブレーションマーク２６ｂが図に示した順番に構成されている。一方、キャリブレーションマーク群２４ｂ、２５ｂには、同様に２方向の測定マークがＸ、Ｙの順番が入れ替わった形で配置されている（図２（ｂ））。この様に、ＸＹマークの順番をレチクルの外側（２４ａ、２５ａ）と内側（２４ｂ、２５ｂ）で異ならせて配置する事で、高精度で且つ高スループットなキャリブレーションマーク計測が可能となる。
【００４９】
次に、こうした配置にする事の有効性について、詳細に説明する。上述した様にツーステージタイプの露光装置においては、高速に且つウエハステージ８の回転成分も含めたキャリブレーションマーク計測（位置計測）が必要となる。その回転成分を計測する為には、レチクル２上の最低２ヶ所に配置されたＹマークを測定する必要がある。また、更に毎ウエハで投影光学系３の倍率誤差成分も含めて測定し、補正する事を考慮した場合、同様に２ヶ所に配置されたＸマークを計測する必要がある。つまり、ウエハステージ８の回転成分、及び投影光学系３の倍率成分を計測する為には、２ヶ所のＸマークと２ヶ所のＹマークの合計４ヶ所のマークを測定する必要がある。従って、スループットを考慮すると、毎回の測定においては、４ヶ所のマークを同時に計測する形態が必要となる。
【００５０】
一方、キャリブレーションマークからの光を受光する基準マーク１５側について、説明する。図３（ａ）には、基準マーク１５の断面方向からの模式図を示しており、キャリブレーションマーク群２４ａ、２４ｂに相当する４ヶ所の光電変換素子５０ａ〜５１ｂを示している。上述した回転成分や倍率成分の測定精度を考慮すると、２つのマークの間隔は出来るだけ広い方が有利である。但し、露光光を用いる事と、投影光学系３の光線有効領域を考慮すると、その間隔は有限のものとなる。また、投影光学系３の性能としては、ウエハ側でのＮＡを出来るだけ大きくしたいと言う要請がある。これら２つの要請には矛盾した現象が発生する。つまり、ＮＡが大きくなるに従って光電変換素子５０ａや５０ｂ自体の大きさが大きくなってしまう。また、光電変換素子５０ａと５０ｂの間隔Ｄも有限の大きさを構成する必要がある為、結局開口部の距離Ｌ１が広がってしまう。距離Ｌ１が広がると言う事は、上述したマークの間隔を広げたいと言う条件に相反してしまう。そこで、この矛盾を出来るだけ少なくする為に、上記したようなキャリブレーションマーク群２４ａ、２４ｂの配置が有効となる。
【００５１】
ツーステージタイプの露光装置の場合、ウエハステージ８の回転成分を毎ウエハで出来るだけ高精度に計測、補正を行いたい。従って、毎回のキャリブレーションマーク計測は、２４ａではＹマーク、２４ｂではＸマークを計測する事が精度的に有効となる。そうした条件での計測方法について、従来のマーク配置での測定と本実施例で示しているマーク配置での測定に関して、比較しながら説明する。
【００５２】
図１１は、従来例と同様のマーク配置方法であり、全ての像高（２４ａ、２４ｂに相当）でのマークが同じ向きに構成されている。一方、図１２は、本実施例のマーク配置であり、２４ａに対して、２４ｂはＸＹの向きが逆転した配置になっている。それら各図において、４ヶ所のマークに対して、計測に使用するマークを点線の丸で囲んで表している。また、図１１、１２での（ａ）には、各条件での回転成分を精度良く測定する方法を示している。つまりＹ方向を測定するマークのＹ方向の差を用いて、回転成分を算出する為に、Ｙマークの間隔を出来るだけ広く取った場合を示している。一方、図１１、１２の（ｂ）には、逆に倍率成分を精度良く測定する場合のマークの使用方法を示している。倍率成分は、Ｘ方向の計測値から算出を行う為、Ｘマークの間隔を出来るだけ広めにしている。図１１（ａ）において、回転成分を高精度に測定する為に、Ｙ方向マークを外側（２０２、２０８）を用いて、Ｘマークは内側（２０３、２０５）を用いて測定を行う。ツーステージタイプの露光装置においては、ウエハステージの回転成分を毎ウエハで高精度に測定する必要がある為、以上の様にＹマーク間隔が広い状態で計測する。一方、倍率成分を高精度に測定したい場合、図１１（ｂ）に示した様に、Ｘマークは外側（２０１、２０７）を用いて計測し、Ｙマークは内側（２０４、２０６）を用いて測定を行う。このようにＸマークの間隔を広げた測定を行う事で、高精度な測定が可能となる。
【００５３】
ここで着目すべきは、以上の様にＸＹマークの抽出の仕方を変えた場合、隣接するマークの間隔が変化してしまう事である。図１１（ａ）において、Ｙマーク２０２とＸマーク２０３の間隔Ｌ３とＸマーク２０５とＹマーク２０８の間隔Ｌ２はキャリブレーションマーク群２４ａをＹ軸に対して、対称な位置に構成した場合、異なった距離になってしまう。また、倍率成分を高精度に計測する場合のＸマーク２０１とＹマーク２０４の間隔Ｌ２とＹマーク２０６とＸマーク２０７の間隔Ｌ３も上記と同様に異なった距離になってしまう。つまり、回転成分を高精度に測定する場合と倍率成分を高精度に測定する場合、隣りあったマークとの間隔が変化してしまう事を意味している。こうしたレチクル２上のキャリブレーションマークに対して、光を受光する基準マーク１５側の開口パターンの配置条件を考える。
【００５４】
図７は基準マーク１５をＺ軸方向から見た絵を示している。斜線で示された領域が開口パターンであり、それぞれがレチクル２上のマーク２０１〜２０８に相当している。基準マーク１５には、Ｙ軸方向に複数の開口パターンが用意されている。これはＸマークとＹマークをＹ方向にずらして配置している為であり、また、開口パターンがゴミの汚染やガラスの透過率劣化等によって使用出来なくなった場合の予備等が配置されている。更には、ＸＹ軸に沿ったマークのみではなく、４５°或いは１３５゜といった任意の方向の計測が可能な様に幾つかのマークがＹ軸方向に複数並べて構成されている。このようにＹ軸方向に並べる事が可能なのは、原理的に光電変換素子３０をＹ軸方向に大きくするだけで対応可能であるからである。Ｘ軸方向は先に述べた様に、開口パターン同士の距離に制限がある為、上記の様な構成を取る。例えば、図１１のキャリブレーションマーク２０２に対する開口パターンを４０１とし、以下２０３に対して４０２、２０５に対して４０３、２０８に対して４０４と言う具合にこれらが同時に取り込みが可能な配置になっている。尚、ＸマークとＹマークを既述したスキャン方式によって、位置を検出する場合、ＸＹの直交方向に対して、ステージを４５°方向に駆動する事で、ＸＹ共に図１０に示した光量変化カーブを得る事が可能となる。
【００５５】
一方、倍率成分を測定する場合、図１１のマーク２０１に対しては４０５、２０４に対しては４０６、２０６に対しては４０７、２０７に対しては４０８といった組合せで測定する事が考えられる。ところが、このようにマークを配置、選択する場合、先に述べた様にマーク間隔Ｌ２とＬ３が異なった距離になってしまう。これに対し、図１２で示した配置方法では、回転成分を高精度に測定する場合と倍率成分を高精度に測定する場合とでマーク間隔は一定値Ｌ１にする事ができる。
【００５６】
基準マーク１５上の開口パターンの最小間隔は、光電変換素子の間隔Ｄ、つまり光電変換素子の大きさで定まる。従って、図１２で示した配置方法に対する検出側の構成（図３（ｂ））の内側マークの間隔Ｌ４に対して、図１１で示した配置方法に対する検出側の構成（図７）の内側マークの間隔Ｌ５は、短くなってしまう。これは、上述した回転成分や倍率成分を算出する際の、マーク間隔が狭くなってしまう事を意味しており、その分だけ測定精度が落ちてしまう。従って、図１２（ａ）に示した方法の方がより高精度な上記の測定が可能である事が判る。
【００５７】
尚、以上では図１２（ａ）で示した方法の効果を説明したが、図１１（ａ）で説明した配置方法でもスループット向上と言う意味では効果がある。つまり、スループット向上と言う観点においては、レチクル上の３箇所、好ましくは４箇所以上にＸ方向を測定可能なＸマークとＹ方向を測定可能なＹマークとからなるマーク群を配置する事が有効である。これらのマークの内、各２個のＸマークとＹマークを同時に検出可能な基準マーク１５を構成し、着目したい測定成分（回転、倍率）に応じて、選択し計測すれば、精度が高くスループットの高い計測が可能である。
【００５８】
以上の様に、マーク配置方法は、レチクル２上と基準マーク１５上の配置が同じになる様に構成すれば良い事を説明したが、検出方法について説明する。すなわち、上記の４ヶ所に配置された各マークの検出は、各マークに対する光電変換素子からの電気信号を個別に検出する事で達成可能である。ＸマークとＹマークについて同時に図１０に示す様な出力値変化を得る為には、ＸＹマークに対して４５°傾いた方向にレチクル２と基準マークの相対位置を変えれば良い。厳密には図１０に示した出力値のピーク位置は異なっているが、この変化カーブを同時に得ると言う意味で同時に取り込みが可能であると言える。また、Ｚ方向の計測においても、４ヶ所の光電変換素子を個別に、信号を取り込む形態にすれば、一度のＺ方向の相対位置変化で図１０に示したピークを得る事が可能である。ここでもやはり得られるピーク位置は厳密には異なる為、同時という表現から逸脱している様に思われるが、同じステージ駆動中にピークが得られると言う意味で、同時計測が可能と言える。
【００５９】
以上の説明では、４ヶ所に配置されたマークの選択方法について説明したが、３ヶ所以上であれば、本実施例の効果を説明出来る。即ち、例えばレチクル２の両側（図１の２４ａに相当）に２ヶ所配置し、３個目はそれらマークの中点に配置する事も可能である。そうした場合、回転成分は測定可能であるが、倍率成分は測定出来なくなる。或いは、倍率成分だけを見た場合、回転成分は測定できなくなるが、装置の必要条件によって、問題なければそうした構成でも可能である。本実施例で必要な事は、ＸマークとＹマークを選択出来る様になっている事である。
【００６０】
以上では、回転成分と倍率成分にそれぞれ着目した場合のマークの使用方法について、説明したが、より詳細な実施形態を説明する。
ツーステージタイプの露光装置にとって、毎ウエハにおいて回転成分が重要である事は先に述べた通りである。投影露光光学系３は露光を行う事で、その熱の影響で光学性能変化が発生する事は、従来から知られている。特に変化する成分としては、投影光学系３の投影倍率とフォーカス位置（非点収差、像面湾曲）と言った成分が発生する。また、パターンが形成されているレチクル２自体も露光光を吸収する為、その熱の影響で伸縮が発生し、結果として倍率成分や歪曲収差的な成分が発生する。但し、これらの変化は投影光学系３がクールな状態から露光が開始され始めた初期の段階で大きく発生する。つまり、露光開始時には、倍率成分を高精度に測定する為に、図１１（ｂ）や図１２（ｂ）で示しているマークを選んだ測定も行う。また、回転成分も必要な場合、図１１（ａ）や図１２（ａ）で示したマークを選択して、計測する。投影光学系３が熱的に安定した状態になってくれば、回転成分に着目したマーク選択のみを計測する。
【００６１】
また、倍率成分だけではなく、フォーカス位置の変化に対しても、マークの選択に有効性を持っている。非点収差や像面湾曲成分といった収差は、露光領域の複数のＸＹ方向のフォーカス情報がある事で高精度な測定が可能となる。つまり、マーク２０１〜２０８（または３０１〜３０８）のフォーカス位置情報がある事で、それら収差を高精度に算出する事が可能となる。これら収差も投影光学系がクールな状態から露光が開始されてからの初期段階で急激な変化が発生する。従って、そうした露光が開始された初期の段階では、図１１（図１２）での（ａ）と（ｂ）の両方の測定を行い、熱的に安定した状態になった所では、片方だけの計測を行うと良い。この様に露光状態に応じて、マークを選択し計測する為、出来るだけスループットを落とさず、必要な成分に着目した計測が可能となる。
【００６２】
［実施例２］
図１に戻り、マークの選択方法の別の方式について説明する。レチクル２上にはＹ方向２ヶ所にマークが構成されている（マーク２４とマーク２５）。レチクル２が露光装置内に搬入されると、レチクルステージ１９のＹ方向の駆動方向（スキャン方向）に対するレチクル２の回転成分を極力小さく配置するか、または、その回転成分を高精度に検出する事が必要である。
【００６３】
レチクル２上のキャリブレーションマーク群２４を投影光学系３の露光領域内にレチクルステージ１９をＹ方向に駆動して配置する。その後、キャリブレーションマーク群２４の内、図１１（または図１２）（ａ）で示したマークについて計測を行う。つまりＹ方向マークの間隔を広くした計測を行う。次にその計測が終了すると直ぐに、レチクルステージ１９をＹ方向に駆動し、今度はキャリブレーションマーク群２５を露光領域内に移動する。ここでキャリブレーションマーク群２５に関して、上述したマーク計測を行うのであるが、キャリブレーションマーク群２５に関しては、図１１（または図１２）（ｂ）に示したマークを選択して、計測を行う。レチクルステージ１９のスキャン方向に対するレチクル２の回転成分は、キャリブレーションマーク群２４から得られたＸマークの計測値とキャリブレーションマーク群２５から得られたＸマークの計測値から算出する事が可能である。つまり、キャリブレーションマーク群２４とキャリブレーションマーク群２５のＹ方向の距離をＬｙとし、キャリブレーションマーク群２４のＸ計測値をＸ（２５）、キャリブレーションマーク群２５のＸ計測値をＸ（２５）とする。すると、スキャン方向に対するレチクルの回転成分θｒは、θｒ＝（Ｘ（２４）−Ｘ（２５））／Ｌｙとして求められる事は、容易に判るであろう。
【００６４】
ここで重要なのは、キャリブレーションマーク群２４とキャリブレーションマーク群２５では選択するマーク群を変更している事にある。つまり、レチクルが装置に搭載された直後はレチクル２のＹ方向２ヶ所の測定が必要となるが、その際に上述した倍率成分やその他の収差成分を高精度に求める事が出来るマーク選択が同時に可能になっている。従って実質的にはスループットを落とさずに、高精度計測が達成されている。尚、回転成分θｒを算出するにはＸマークの間隔（２４ｂ同士）は重要ではない。キャリブレーションマーク群２４のＸマーク２ヶ所の計測値の平均値とキャリブレーションマーク群２５のＸマークの２ヶ所の計測値の平均値を用いて算出可能である。
【００６５】
以上は、ＸＹ方向の計測値に関するもので説明した。しかし、フォーカス方向の計測も図１１（または図１２）の（ａ）と（ｂ）を織り交ぜて計測する事で、実施例１で説明した投影光学系３のフォーカス方向の収差成分（非点収差や像面湾曲）が同一像高のマークを計測する事が可能となる。特に、Ｘ方向の同一像高でＸマーク、Ｙマーク共にフォーカス計測値を得る事が可能となる為、非点収差成分が高精度に測定できる。尚、図１１（または図１２）中の２０１と２０２等は４ヶ所に配置されたマークに比べて、十分に近傍に配置さえており、同一像高と見なす事が可能である。或いは、レチクルステージ１９をＸ方向に２０１と２０２の距離分だけ駆動してから計測すれば、全く同じ像高のマークとして取り扱う事が可能である。
【００６６】
［実施例３］
本発明の第３の実施例に関して、図９を用いて説明する。図９はウエハステージ８をＺ方向（装置上面）から観察したものを模式的に示している。ウエハステージ８にはウエハ６を搭載する周辺部に基準マーク１５ａ〜１５ｄが構成されている。基準マーク１５ａ〜１５ｄには、先の実施例で説明した同じ検出器（図３や図７のもの）が構成されており、どの基準マーク１５ａ〜１５ｄのいずれでも同じ検出が可能になっている。それ以外には、ウエハステージ８の位置を干渉計で計測する為のミラー（ＸＭ、ＹＭ）が、ＸＹ方向それぞれに構成されている。ここで着目するべき点は、基準マークが４ヶ所（本質的には最低２ヶ所）構成されている所である。この複数構成されている理由は、ウエハステージ８の上記レチクルステージ１９のスキャン方向に対するウエハステージ８の駆動方向の管理をする為の計測を行う為である。
【００６７】
実施例２においては、レチクル２が装置に搭載された直後の計測において、レチクル２上のキャリブレーションマーク群２４（２４ａ、２４ｂ）、２５（２５ａ、２５ｂ）を測定する事を説明した。本実施例においては、このキャリブレーションマーク群２４、２５の計測に際し、基準マーク１５側の計測を特徴付ける方法で計測する。
【００６８】
例えば、キャリブレーションマーク群２４をＸＹ計測する場合は、図１１（または図１２）（ａ）で示したマークを基準マーク１５ａでＸＹ計測する。次のキャリブレーションマーク群２５をＸＹ計測する場合は、図１１（または図１２）（ｂ）で示したマークを基準マーク１５ｂでＸＹ計測する。
【００６９】
実施例２で説明した様に、キャリブレーションマーク群２４、２５を計測している為に、レチクル２の回転成分、投影光学系３の倍率成分を高精度に測定する事が可能である。更に、基準マーク１５ａと基準マーク１５ｂを測定している為に、Ｘ方向にウエハステージ８が駆動する際の移動方向を測定する事が可能となる。尚、基準マーク１５ａ〜１５ｄは干渉計のミラーＸＭやＹＭに対しての位置が既知であり、ウエハステージ８の位置（ＸＹ及び回転成分）が不定である事が前提である。
【００７０】
更に基準マーク１５ｂを測定した後に、ウエハステージ８をＹ方向に駆動して、基準マーク１５ｃで同様にレチクル２上のキャリブレーションマーク群２４（または２５）について、位置を計測する。この場合、キャリブレーションマーク群２４、２５若しくはマークの選択（図１１、図１２の（ａ）若しくは（ｂ））のいずれを使用しても良い。基準マーク１５ｃを使ってウエハステージ８の位置を検出する事に意味がある。つまり基準マーク１５ｃのＸＹの位置を測定する事で、ウエハステージ８のＸ方向の移動方向に対するＹ方向の移動方向が測定可能になる。所謂、ＸＹ方向駆動の直交度を測定する事が可能となる。
【００７１】
尚、直交度は、基準マーク１５ｃのＸ方向の計測値が必要になるので、Ｘ方向の計測だけを行っても良い。Ｘ方向だけを計測する場合、計測成分が少ない為、よりスループットの向上が望める。或いは、基準マーク１５ｃの計測において、Ｙ方向の位置を求める事は別の効果もある為、適宜計測を行っても良い。つまり、基準マーク１５ｃの位置が既知であるとすると、基準マーク１５ｂのＹの計測値と基準マーク１５ｃのＹの計測値、及びＹ方向の干渉計の計測値からＹ方向の駆動倍率を求める事が可能となる。これは、基準マーク１５ａのＸ計測値と基準マーク１５ｂのＸ計測値を同様に使用して、Ｘ方向の駆動倍率を算出できる事も容易に類推が可能であろう。尚、基準マーク１５ｄは、上記の成分を計測する為には原理的には不要である。しかし、計測精度を向上させる等の理由から構成して、計測を行っても良い。
【００７２】
以上は、基準マーク１５ａ〜１５ｃを用いてＸＹ方向の計測値に着目して説明したが、フォーカス方向に測定する事で、ウエハステージ８のＸＹ方向に駆動した際のフォーカス方向に変動する成分を求める事も可能となる。つまり、基準マーク１５ａのフォーカス方向の計測値と基準マーク１５ｂのフォーカス方向の計測値の差分から、ウエハステージ８のＸ方向に駆動した際のフォーカス変動量が測定できる。また、基準マーク１５ｂと基準マーク１５ｃのフォーカス計測値の差分を見る事で、ウエハステージ８のＹ方向の駆動時のフォーカス変動量を測定する事が可能となる。以上のように、ＸＹ方向にそれぞれ駆動した際のフォーカス変動量を測定すれば、その計測結果から駆動方向の補正が可能となる。尚、以上の基準マーク１５ａ〜１５ｃの計測時に、マークの選択（図１１、図１２）を適当に織り交ぜる事で、実施例２で説明したフォーカス方向の収差成分も高精度に測定する事が可能となる。
【００７３】
以上の説明においては、基準マーク１５ａ〜１５ｃまでのマーク選択方法を限定した表現で説明したが、これに限定されるものではなく、どういう順で測定するかは重要ではない。つまり、図１１（または図１２）で示されたマークの選択方法を織り交ぜて、計測する事に本特許の特許性がある事は容易に判るであろう。
【００７４】
上述の実施例では、レチクルまたはそれ相当の位置に構成されたキャリブレーションマークを従来の構成よりも多く構成する。更に、それらを同時に計測可能なウエハ側に構成された基準マークによって、それら相対位置を検出する。その際に、それらキャリブレーションマーク配置に工夫を施し、マーク群から適切な計測マークを選択し計測する事で、高精度且つ高スループットな検出が投影露光装置の提供が可能となる。
【００７５】
［実施例４］
次に、この露光装置を利用した微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造プロセスを説明する。
図１４は半導体デバイスの製造のフローを示す。
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）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。
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）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクを設置した露光装置とウエハを用いて、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。
次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程である。後工程は、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７でこれを出荷する。
【００７６】
上記ステップ４のウエハプロセスは、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップステップを有する。また、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップを有する。さらに、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像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、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施例に係るレチクル上のマーク構成図である。
【図２】図１のレチクル上に構成されたキャリブレーションマークの詳細図である。
【図３】本発明の一実施例に係る好適な基準マークを示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るシングルステージタイプの露光装置を示す模式図である。
【図５】シングルステージタイプの露光装置におけるベースラインの説明図である。
【図６】従来の基準マークの一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る基準マークの模式図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係るツーステージタイプの露光装置を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係るウエハステージを示す模式図である。
【図１０】基準マークから得られる光量変化を示す模式図である。
【図１１】本発明の一実施例に係るキャリブレーションマーク選択の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施例に係るキャリブレーションマーク選択のより好適な第二例を示す説明図である。
【図１３】従来のキャリブレーションマーク構成を示す模式図である。
【図１４】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【符号の説明】
【００７８】
１：照明系、２：レチクル、３：投影光学系、４：位置検出系、５：フォーカス位置検出系、６：ウエハ、７：干渉計ミラー、８：ウエハステージ、９：干渉計、１０：ステージ制御系、１１：レチクルアライメント検出系、１２：レチクルセットマーク、１４：制御系、１５：基準マーク、１６：干渉計ミラー、１７、１８：レチクル基準プレート、１９：レチクルステージ、２１：位置計測マーク、２２：開口パターン、２４、２５：キャリブレーションマーク群、２６、２７：キャリブレーションマーク、３０、５０、５１：光電変換素子、３１：遮光体、３２：開口部、５０１〜５０８：フォーカス検出装置。
【図１】
2008053618.tif 000003
【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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